JP3408045B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 59
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/40—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
- H04N25/44—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置に関
し、特にCMOS型ラインセンサー及びエリアセンサー
と同数画素のメモリ画素を備え、少なくともブロック毎
に取り扱える光電変換装置に関する。
し、特にCMOS型ラインセンサー及びエリアセンサー
と同数画素のメモリ画素を備え、少なくともブロック毎
に取り扱える光電変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光電変換素子としては一般にCCD型と
MOS型があり、CCD型では読み取った光電変換の電
荷を順次転送して画像信号とする一方、MOS型はMO
Sトランジスタのゲートに光電変換の電荷を蓄積し、そ
の電位変化を外部へ電荷増幅して走査タイミングに従っ
て出力する。この後者のMOS型光電変換装置には光電
変換素子を縦横に複数個並置したエリアセンサーがよく
用いられる。このエリアセンサーには、光電変換素子を
2次元に配置し、1ライン毎に光電変換画素を蓄積し、
蓄積キャパシタに転送し、この蓄積キャパシタに蓄積さ
れた電荷信号を水平走査レジスタからのタイミング信号
によって時系列的に読み出し、1ラインの読み出しを終
了する。そして前記蓄積キャパシタの残留電荷をリセッ
トして、次の1ライン分の読み出しを開始する。
MOS型があり、CCD型では読み取った光電変換の電
荷を順次転送して画像信号とする一方、MOS型はMO
Sトランジスタのゲートに光電変換の電荷を蓄積し、そ
の電位変化を外部へ電荷増幅して走査タイミングに従っ
て出力する。この後者のMOS型光電変換装置には光電
変換素子を縦横に複数個並置したエリアセンサーがよく
用いられる。このエリアセンサーには、光電変換素子を
2次元に配置し、1ライン毎に光電変換画素を蓄積し、
蓄積キャパシタに転送し、この蓄積キャパシタに蓄積さ
れた電荷信号を水平走査レジスタからのタイミング信号
によって時系列的に読み出し、1ラインの読み出しを終
了する。そして前記蓄積キャパシタの残留電荷をリセッ
トして、次の1ライン分の読み出しを開始する。
【0003】一方、このエリアセンサーに対して、エリ
アセンサー相当のメモリ画素を設ける例がある。例え
ば、この光電変換素子及びこの光電変換素子と同数のメ
モリ画素とを備え、一体的にCMOSプロセスコンパチ
で形成したものであり、以下CMOS型エリアセンサー
と称する。このCMOS型エリアセンサーにおける画像
信号読み出しは、まず2次元構成の光電変換素子から1
ライン分画素信号を読み出し、転送回路を介して画素信
号を該当する1ラインのメモリ画素に蓄積し、順次ライ
ン毎に読み出し→転送→メモリ蓄積を繰り返し、1フレ
ーム分読み出しを終えれば、メモリ画素を1ライン分毎
に時系列的に読み出して、一連の画像信号を得ることが
できる。そうして再度同じ画像信号を得るために、メモ
リ画素を読み出すことが可能であり、非破壊メモリとし
て何度も同じ画像信号を得ることができる。
アセンサー相当のメモリ画素を設ける例がある。例え
ば、この光電変換素子及びこの光電変換素子と同数のメ
モリ画素とを備え、一体的にCMOSプロセスコンパチ
で形成したものであり、以下CMOS型エリアセンサー
と称する。このCMOS型エリアセンサーにおける画像
信号読み出しは、まず2次元構成の光電変換素子から1
ライン分画素信号を読み出し、転送回路を介して画素信
号を該当する1ラインのメモリ画素に蓄積し、順次ライ
ン毎に読み出し→転送→メモリ蓄積を繰り返し、1フレ
ーム分読み出しを終えれば、メモリ画素を1ライン分毎
に時系列的に読み出して、一連の画像信号を得ることが
できる。そうして再度同じ画像信号を得るために、メモ
リ画素を読み出すことが可能であり、非破壊メモリとし
て何度も同じ画像信号を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記C
MOSエリアセンサーは、1ライン毎に画像信号を検出
し、1ライン毎に画像信号を出力するものなので、エリ
アセンサーの1部分だけの画像信号を得ることはできな
い。この1部分の画像が必要な場合、例えば、カメラの
焦点制御の際に視線検出を行ない、視線の向く所に焦点
を合わせる必要がある場合がある。この場合、エリアセ
ンサーの視線の向く1部分の焦点誤差を検出するため
に、エリアセンサーの1部分の画像信号を得る必要があ
る。この場合、上記構成のCMOSエリアセンサーでは
対応できない。
MOSエリアセンサーは、1ライン毎に画像信号を検出
し、1ライン毎に画像信号を出力するものなので、エリ
アセンサーの1部分だけの画像信号を得ることはできな
い。この1部分の画像が必要な場合、例えば、カメラの
焦点制御の際に視線検出を行ない、視線の向く所に焦点
を合わせる必要がある場合がある。この場合、エリアセ
ンサーの視線の向く1部分の焦点誤差を検出するため
に、エリアセンサーの1部分の画像信号を得る必要があ
る。この場合、上記構成のCMOSエリアセンサーでは
対応できない。
【0005】また、1直線上に配置された光電変換装置
においても、該1直線上の一部だけの画像検出ができな
いので、例えば1部のみの複写を要求された複写機の場
合に、1直線全体の読み出しが必要になり、無駄な動作
を行っていた。
においても、該1直線上の一部だけの画像検出ができな
いので、例えば1部のみの複写を要求された複写機の場
合に、1直線全体の読み出しが必要になり、無駄な動作
を行っていた。
【0006】従って、本発明の課題は、かかるCMOS
ラインセンサーやCMOSエリアセンサーにおいて、そ
のライン又はエリア内の1部分だけの画像信号を読み出
せることを課題とする。
ラインセンサーやCMOSエリアセンサーにおいて、そ
のライン又はエリア内の1部分だけの画像信号を読み出
せることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために成されたもので、2次元状のセンサー画素
と、前記2次元状のセンサー画素からの画素信号を転送
する転送回路と、前記転送回路によって転送された前記
複数の画素信号を記録する書き込み用のスイッチをそれ
ぞれ有する2次元状のメモリ画素とを備えた光電変換装
置において、前記2次元状のセンサー画素に含まれる一
ラインのセンサー画素の信号を読み出すために、前記一
ラインのセンサー画素に共通にパルスを加える読み出し
制御線と、前記2次元状のメモリ画素に含まれる一ライ
ンのメモリ画素を複数のブロックに分割し、前記ブロッ
ク毎に前記メモリ画素の書き込み用のスイッチを選択す
る選択回路とを有し、前記転送回路を挟んで、前記2次
元状のセンサー画素が一方の側に隣接して配置されると
ともに、前記2次元状のメモリ画素が他方の側に隣接し
て配置され、前記一ラインのセンサー画素と、前記一ラ
インのメモリ画素とが、前記転送回路を介して並列的に
接続され、前記一ラインのセンサー画素の画素信号を読
み出すことにより、前記一ラインのメモリ画素へ並列的
に出力され、一つの前記ブロックに含まれるメモリ画素
の書き込み用のスイッチを選択することにより、前記一
ラインのセンサー画素の画素信号のうち、前記一つのブ
ロック分の画素信号を、前記一つのブロックに含まれる
メモリ画素に記録することを特徴とする。
決するために成されたもので、2次元状のセンサー画素
と、前記2次元状のセンサー画素からの画素信号を転送
する転送回路と、前記転送回路によって転送された前記
複数の画素信号を記録する書き込み用のスイッチをそれ
ぞれ有する2次元状のメモリ画素とを備えた光電変換装
置において、前記2次元状のセンサー画素に含まれる一
ラインのセンサー画素の信号を読み出すために、前記一
ラインのセンサー画素に共通にパルスを加える読み出し
制御線と、前記2次元状のメモリ画素に含まれる一ライ
ンのメモリ画素を複数のブロックに分割し、前記ブロッ
ク毎に前記メモリ画素の書き込み用のスイッチを選択す
る選択回路とを有し、前記転送回路を挟んで、前記2次
元状のセンサー画素が一方の側に隣接して配置されると
ともに、前記2次元状のメモリ画素が他方の側に隣接し
て配置され、前記一ラインのセンサー画素と、前記一ラ
インのメモリ画素とが、前記転送回路を介して並列的に
接続され、前記一ラインのセンサー画素の画素信号を読
み出すことにより、前記一ラインのメモリ画素へ並列的
に出力され、一つの前記ブロックに含まれるメモリ画素
の書き込み用のスイッチを選択することにより、前記一
ラインのセンサー画素の画素信号のうち、前記一つのブ
ロック分の画素信号を、前記一つのブロックに含まれる
メモリ画素に記録することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)
図1は本発明による2×2画素のセンサー画素とメモリ
画素とを有する光電変換装置の回路図である。図におい
て、1は反転アンプのアンプMOSトランジスタ、2は
スイッチパルスφS1によりオンするスイッチ用MOSト
ランジスタ、3は垂直選択回路15からの書込パルスφ
R1により制御される第1の書込MOSトランジスタ、4
は水平選択回路18で制御される第2の書込MOSトラ
ンジスタ、5は電荷蓄積用キャパシタであり、以上は1
つのメモリ画素20を構成する。また6は反転アンプM
OSトランジスタ1の負荷MOSトランジスタで、反転
アンプMOSトランジスタ1との組合せによって反転ア
ンプを構成する。
画素とを有する光電変換装置の回路図である。図におい
て、1は反転アンプのアンプMOSトランジスタ、2は
スイッチパルスφS1によりオンするスイッチ用MOSト
ランジスタ、3は垂直選択回路15からの書込パルスφ
R1により制御される第1の書込MOSトランジスタ、4
は水平選択回路18で制御される第2の書込MOSトラ
ンジスタ、5は電荷蓄積用キャパシタであり、以上は1
つのメモリ画素20を構成する。また6は反転アンプM
OSトランジスタ1の負荷MOSトランジスタで、反転
アンプMOSトランジスタ1との組合せによって反転ア
ンプを構成する。
【0009】また、7は反転アンプのアンプMOSトラ
ンジスタ、8はスイッチパルスφS3によりオンするスイ
ッチ用MOSトランジスタ、9は垂直選択回路16から
の書込パルスφR3により制御される第1のリセットMO
Sトランジスタ、10は水平選択回路19で制御される
第2のリセットMOSトランジスタ、11はフォトダイ
オードであり、以上は1つのセンサー画素21を構成す
る。また12は反転アンプMOSトランジスタ7の負荷
MOSトランジスタで、反転アンプMOSトランジスタ
7との組合せによって反転アンプを構成する。13は水
平走査回路22の水平走査タイミング信号に基づいてメ
モリ画素20の電荷蓄積用キャパシタ5の画素信号を出
力アンプ14に出力する水平スイッチMOSトランジス
タ、30〜37はインバータである。なお、各MOSト
ランジスタの極性はこれらに限定されなくてもよく、好
適に選択すればよいものである。
ンジスタ、8はスイッチパルスφS3によりオンするスイ
ッチ用MOSトランジスタ、9は垂直選択回路16から
の書込パルスφR3により制御される第1のリセットMO
Sトランジスタ、10は水平選択回路19で制御される
第2のリセットMOSトランジスタ、11はフォトダイ
オードであり、以上は1つのセンサー画素21を構成す
る。また12は反転アンプMOSトランジスタ7の負荷
MOSトランジスタで、反転アンプMOSトランジスタ
7との組合せによって反転アンプを構成する。13は水
平走査回路22の水平走査タイミング信号に基づいてメ
モリ画素20の電荷蓄積用キャパシタ5の画素信号を出
力アンプ14に出力する水平スイッチMOSトランジス
タ、30〜37はインバータである。なお、各MOSト
ランジスタの極性はこれらに限定されなくてもよく、好
適に選択すればよいものである。
【0010】本実施形態では、水平選択回路18,19
で制御される書込MOSトランジスタとリセットMOS
トランジスタを設けたことを特徴とする。
で制御される書込MOSトランジスタとリセットMOS
トランジスタを設けたことを特徴とする。
【0011】図1において、本CMOSエリアセンサー
ではセンサー画素21のフォトダイオード11にて対象
物を読取り、転送回路17でセンサー画素21の画像信
号を1ライン毎に転送し、当該画像信号をセンサー画素
20の電荷蓄積用キャパシタ5に水平選択回路18の制
御に従ったブロックの水平ライン毎に蓄積する。その
後、水平走査回路22からのタイミングに従い、水平ス
イッチMOSトランジスタ13を導通し、出力アンプ1
4から、画像信号又は所定のブロックの画像信号として
画像信号を出力する。
ではセンサー画素21のフォトダイオード11にて対象
物を読取り、転送回路17でセンサー画素21の画像信
号を1ライン毎に転送し、当該画像信号をセンサー画素
20の電荷蓄積用キャパシタ5に水平選択回路18の制
御に従ったブロックの水平ライン毎に蓄積する。その
後、水平走査回路22からのタイミングに従い、水平ス
イッチMOSトランジスタ13を導通し、出力アンプ1
4から、画像信号又は所定のブロックの画像信号として
画像信号を出力する。
【0012】各センサー画素21では、まず垂直選択回
路16からリセットパルスφR3をハイレベルとし、水平
選択回路19から所定の指示による選択ブロックに従っ
て水平選択パルスをハイレベルとして、フォトダイオー
ド11の残留電荷を第1、第2のリセットMOSトラン
ジスタ9、10をオンして、負荷パルスφL1をハイレベ
ルとして負荷MOSトランジスタ12を導通してアース
レベルにリセットする。次に、フォトダイオード11を
所定時間対象物によって露光する。そうして所定時間経
過後、負荷パルスφL1をハイレベルとして負荷MOSト
ランジスタ12を導通して、スイッチパルスφS3をハイ
レベルにしてアンプMOSトランジスタ7でフォトダイ
オード11の画像電荷を増幅してスイッチ用MOSトラ
ンジスタ8を導通し、転送回路17のスイッチングMO
Sトランジスタでメモリ画素部に転送する。
路16からリセットパルスφR3をハイレベルとし、水平
選択回路19から所定の指示による選択ブロックに従っ
て水平選択パルスをハイレベルとして、フォトダイオー
ド11の残留電荷を第1、第2のリセットMOSトラン
ジスタ9、10をオンして、負荷パルスφL1をハイレベ
ルとして負荷MOSトランジスタ12を導通してアース
レベルにリセットする。次に、フォトダイオード11を
所定時間対象物によって露光する。そうして所定時間経
過後、負荷パルスφL1をハイレベルとして負荷MOSト
ランジスタ12を導通して、スイッチパルスφS3をハイ
レベルにしてアンプMOSトランジスタ7でフォトダイ
オード11の画像電荷を増幅してスイッチ用MOSトラ
ンジスタ8を導通し、転送回路17のスイッチングMO
Sトランジスタでメモリ画素部に転送する。
【0013】次に、転送回路17の具体例を図2に示し
て説明する。図2において、41はCMOSセンサー画
素21からの信号を転送する転送MOSトランジスタ、
42はセンサー画素21へ信号をフィードバックするM
OSトランジスタ、43はメモリ画素20からの信号を
転送するMOSトランジスタ、44はメモリ画素20へ
信号をフィードバックするMOSトランジスタ、45は
クランプ容量48をリセットするMOSトランジスタ、
46はソースホロワ回路のアンプMOSトランジスタ、
47は定電流源である。
て説明する。図2において、41はCMOSセンサー画
素21からの信号を転送する転送MOSトランジスタ、
42はセンサー画素21へ信号をフィードバックするM
OSトランジスタ、43はメモリ画素20からの信号を
転送するMOSトランジスタ、44はメモリ画素20へ
信号をフィードバックするMOSトランジスタ、45は
クランプ容量48をリセットするMOSトランジスタ、
46はソースホロワ回路のアンプMOSトランジスタ、
47は定電流源である。
【0014】各メモリ画素20では、まず垂直選択回路
15から書込パルスφR1をハイレベルとし、水平選択回
路18から所定の指示による選択ブロックに従って水平
選択パルスをハイレベルとして、蓄積用キャパシタ5の
残留電荷を第1、第2の書込MOSトランジスタ3、4
をオンして、負荷パルスφL2をハイレベルとして負荷M
OSトランジスタ6を導通してアースレベルにリセット
する。次に、上記転送回路17からのセンサー画素の画
像信号を、垂直選択回路15から書込パルスφR1をハイ
レベルとし、水平選択回路18から所定の指示による選
択ブロックに従って水平選択パルスφB1をハイレベルと
して、第1、第2の書込MOSトランジスタ3,4をオ
ンして、負荷パルスφL2をハイレベルとして、蓄積用キ
ャパシタ5に蓄積する。次に、水平走査回路22のタイ
ミング信号により転送MOSトランジスタ13をオン
し、負荷パルスφL2をハイレベルとして負荷MOSトラ
ンジスタ6を導通し、スイッチパルスφS1をハイレベル
にしてアンプMOSトランジスタ1で蓄積された蓄積用
キャパシタの電荷電圧を増幅してスイッチ用MOSトラ
ンジスタ2を導通し、転送MOSトランジスタ13を介
して出力アンプ14から、画像信号又は所定のブロック
の画像信号として画像信号を出力する。
15から書込パルスφR1をハイレベルとし、水平選択回
路18から所定の指示による選択ブロックに従って水平
選択パルスをハイレベルとして、蓄積用キャパシタ5の
残留電荷を第1、第2の書込MOSトランジスタ3、4
をオンして、負荷パルスφL2をハイレベルとして負荷M
OSトランジスタ6を導通してアースレベルにリセット
する。次に、上記転送回路17からのセンサー画素の画
像信号を、垂直選択回路15から書込パルスφR1をハイ
レベルとし、水平選択回路18から所定の指示による選
択ブロックに従って水平選択パルスφB1をハイレベルと
して、第1、第2の書込MOSトランジスタ3,4をオ
ンして、負荷パルスφL2をハイレベルとして、蓄積用キ
ャパシタ5に蓄積する。次に、水平走査回路22のタイ
ミング信号により転送MOSトランジスタ13をオン
し、負荷パルスφL2をハイレベルとして負荷MOSトラ
ンジスタ6を導通し、スイッチパルスφS1をハイレベル
にしてアンプMOSトランジスタ1で蓄積された蓄積用
キャパシタの電荷電圧を増幅してスイッチ用MOSトラ
ンジスタ2を導通し、転送MOSトランジスタ13を介
して出力アンプ14から、画像信号又は所定のブロック
の画像信号として画像信号を出力する。
【0015】図3に、本実施形態1のより詳しい駆動方
法のタイミングチャートを示す。図3においては、メモ
リ画素へのランダム書き込みの例を示している。
法のタイミングチャートを示す。図3においては、メモ
リ画素へのランダム書き込みの例を示している。
【0016】時刻T0において、制御パルスφRS,φB
1,φB2,φA1,φA2,φR1〜φR4をハイとし、センサ
ー画素21、メモリ画素20、転送回路17のリセット
を行なう。時刻T1において、φS3をハイとし、センサ
ー画素21の信号を転送回路17に送る。
1,φB2,φA1,φA2,φR1〜φR4をハイとし、センサ
ー画素21、メモリ画素20、転送回路17のリセット
を行なう。時刻T1において、φS3をハイとし、センサ
ー画素21の信号を転送回路17に送る。
【0017】時刻T2において、φR3,φA1,φA2をハイ
とし、転送回路17からの信号(ここではノイズ成分で
ある)をセンサー画素21にフィードバックする。ここ
で、センサー画素21のノイズ成分とフィードバックし
てきたノイズ成分とがキャンセルされる。
とし、転送回路17からの信号(ここではノイズ成分で
ある)をセンサー画素21にフィードバックする。ここ
で、センサー画素21のノイズ成分とフィードバックし
てきたノイズ成分とがキャンセルされる。
【0018】次に、時刻T3において、センサー画素2
1から再び信号を転送回路17に送り、クランプする。
時刻T4において、メモリ画素20のφR1,φB1,φB2
をハイとして、センサー画素21、転送回路17からの
初期信号を書き込む。
1から再び信号を転送回路17に送り、クランプする。
時刻T4において、メモリ画素20のφR1,φB1,φB2
をハイとして、センサー画素21、転送回路17からの
初期信号を書き込む。
【0019】以上の動作を全ラインで行い、リセット動
作を完了させる。その後、任意の蓄積時間の後、センサ
ー画素21からの信号読み出しを行い、その値をメモリ
画素に書き込む。
作を完了させる。その後、任意の蓄積時間の後、センサ
ー画素21からの信号読み出しを行い、その値をメモリ
画素に書き込む。
【0020】時刻T5において、φS3をハイとし、セン
サー画素21の信号を読み出す。時刻T6において、φS
1をハイとし、メモリ画素20から初期状態の信号を読
み出し、センサー画素21との差信号を得る。時刻T7
において、センサー画素21の信号と初期信号の差分の
光信号をメモリ画素20に書き込む。この書き込みの時
に、水平選択回路からパルスを発生させ、任意のメモリ
へ書き込みを行なう。図3においては、φB1をハイと
し、φB2をローにして、φB1につながるメモリ画素20
のみ、信号を書き込むタイミングと成っている。
サー画素21の信号を読み出す。時刻T6において、φS
1をハイとし、メモリ画素20から初期状態の信号を読
み出し、センサー画素21との差信号を得る。時刻T7
において、センサー画素21の信号と初期信号の差分の
光信号をメモリ画素20に書き込む。この書き込みの時
に、水平選択回路からパルスを発生させ、任意のメモリ
へ書き込みを行なう。図3においては、φB1をハイと
し、φB2をローにして、φB1につながるメモリ画素20
のみ、信号を書き込むタイミングと成っている。
【0021】本例において、センサー画素21のリセッ
トパルスφR3,φR4と、水平選択回路19のφA1,φA2
とを同期させ、全ラインのリセットを行ったが、φA1,
φA2を選択させて、任意の画素のみのリセットを行える
のは勿論である。また、水平選択回路の各制御線に接続
されたメモリ画素がブロックとして扱われる例を示した
が、この制御線を各メモリ画素毎に設けておけば、制御
線への制御パルスに従って、複数の任意なブロックとし
て、対象画像毎に異ならせることも可能である。また、
ブロック化が固定的であれば、ハード的に制御線の接続
をそのブロックに対して共通接続することでもよい。
トパルスφR3,φR4と、水平選択回路19のφA1,φA2
とを同期させ、全ラインのリセットを行ったが、φA1,
φA2を選択させて、任意の画素のみのリセットを行える
のは勿論である。また、水平選択回路の各制御線に接続
されたメモリ画素がブロックとして扱われる例を示した
が、この制御線を各メモリ画素毎に設けておけば、制御
線への制御パルスに従って、複数の任意なブロックとし
て、対象画像毎に異ならせることも可能である。また、
ブロック化が固定的であれば、ハード的に制御線の接続
をそのブロックに対して共通接続することでもよい。
【0022】また、上記は水平選択回路18によってメ
モリ画素20のブロック化について説明したが、上記と
同様な動作によって、水平選択回路19で指令された所
定の領域のブロックだけを選択して所定のフォトダイオ
ードだけを所定時間だけ露光し、読み出して転送し、水
平選択回路18では蓄積用キャパシタ5の残留電荷をリ
セットするときには全てのメモリ画素20をリセットし
て、転送されてきた画像信号に対する該当するブロック
だけに蓄積用キャパシタ5の書き込む書込MOSトラン
ジスタ4をオンすることで、所定ブロックの蓄積用キャ
パシタ5に書き込むことができる。そうして、書き込ま
れた蓄積電荷を非破壊メモリとして、何回でも水平走査
回路22の走査に従って読み出すことができる。また、
センサー画素21については露光開始時間を自由に設定
・制御して各フォトダイオード11の電荷量を飽和させ
ないレベルとして、ブルーミングを防止できる。こうし
て、特定のブロックだけの画像を検出して、例えば視線
センサーとして視線方向に合わせてカメラのAFを達成
することができる。
モリ画素20のブロック化について説明したが、上記と
同様な動作によって、水平選択回路19で指令された所
定の領域のブロックだけを選択して所定のフォトダイオ
ードだけを所定時間だけ露光し、読み出して転送し、水
平選択回路18では蓄積用キャパシタ5の残留電荷をリ
セットするときには全てのメモリ画素20をリセットし
て、転送されてきた画像信号に対する該当するブロック
だけに蓄積用キャパシタ5の書き込む書込MOSトラン
ジスタ4をオンすることで、所定ブロックの蓄積用キャ
パシタ5に書き込むことができる。そうして、書き込ま
れた蓄積電荷を非破壊メモリとして、何回でも水平走査
回路22の走査に従って読み出すことができる。また、
センサー画素21については露光開始時間を自由に設定
・制御して各フォトダイオード11の電荷量を飽和させ
ないレベルとして、ブルーミングを防止できる。こうし
て、特定のブロックだけの画像を検出して、例えば視線
センサーとして視線方向に合わせてカメラのAFを達成
することができる。
【0023】また、本実施形態においては、水平選択回
路18,19の出力の全てをオンにして通常のライン毎
に読み出すことができるのは勿論である。
路18,19の出力の全てをオンにして通常のライン毎
に読み出すことができるのは勿論である。
【0024】上記実施態様では、反転アンプ型CMOS
センサーにおけるブロック制御を可能とした例を示した
が、ライン又はエリアセンサーであれば、CCD型であ
っても、MOS型センサーであっても本発明を適用でき
る。
センサーにおけるブロック制御を可能とした例を示した
が、ライン又はエリアセンサーであれば、CCD型であ
っても、MOS型センサーであっても本発明を適用でき
る。
【0025】(第2の実施形態)
図4は第2の実施形態によるラインセンサーのブロック
制御のブロック図を示す。図4において、21は一列に
配置したセンサー画素で内部回路は図1に示したフォト
ダイオードを含む回路と同様である。17は転送回路で
あり、20はセンサー画素21に対応したメモリ画素で
ある。22はメモリ画素20の蓄積電荷を読み出す水平
走査回路である。23はセンサー画素21のブロック毎
に画像を読み出す論理回路である。
制御のブロック図を示す。図4において、21は一列に
配置したセンサー画素で内部回路は図1に示したフォト
ダイオードを含む回路と同様である。17は転送回路で
あり、20はセンサー画素21に対応したメモリ画素で
ある。22はメモリ画素20の蓄積電荷を読み出す水平
走査回路である。23はセンサー画素21のブロック毎
に画像を読み出す論理回路である。
【0026】図4において、外部からの指示信号28に
よって、例えば全ブロックを又は一つおきに、2つおき
にという具合に指示制御信号を入力され、論理回路23
はその指示制御信号に従って、出力指示制御信号24〜
27の全て、出力指示信号24,26だけ、出力指示信
号24,27だけ等との組合せをハイレベルとして、各
センサー画素21の所定のブロックだけをオンして画像
信号を読み出す。読み出された画像信号はスイッチMO
Sトランジスタ等から構成される転送回路17にて一括
して転送し、メモリ画素20に書き込む。書込まれた画
像信号は水平走査回路22のタイミング信号によって順
次画像信号を出力する。この場合、指定されたブロック
の画像信号だけでなく、指定されていないブロックの暗
部信号をも出力されるので、画像信号中信号のない部分
がある。よって、水平走査回路のタイミング信号を論理
回路23から水平走査回路22への指示により、必要な
画像信号だけを出力することも可能である。こうして、
ラインセンサーのセンサー画素21におけるブロック読
み出しを可能とし、ブロックが大きいほど論理回路23
からの配線が簡単となる。なお、論理回路23と各セン
サー画素21とを全て配線しておけば、ブロックの大き
さを指示入力に従って任意に且つ自由に設定できる。
よって、例えば全ブロックを又は一つおきに、2つおき
にという具合に指示制御信号を入力され、論理回路23
はその指示制御信号に従って、出力指示制御信号24〜
27の全て、出力指示信号24,26だけ、出力指示信
号24,27だけ等との組合せをハイレベルとして、各
センサー画素21の所定のブロックだけをオンして画像
信号を読み出す。読み出された画像信号はスイッチMO
Sトランジスタ等から構成される転送回路17にて一括
して転送し、メモリ画素20に書き込む。書込まれた画
像信号は水平走査回路22のタイミング信号によって順
次画像信号を出力する。この場合、指定されたブロック
の画像信号だけでなく、指定されていないブロックの暗
部信号をも出力されるので、画像信号中信号のない部分
がある。よって、水平走査回路のタイミング信号を論理
回路23から水平走査回路22への指示により、必要な
画像信号だけを出力することも可能である。こうして、
ラインセンサーのセンサー画素21におけるブロック読
み出しを可能とし、ブロックが大きいほど論理回路23
からの配線が簡単となる。なお、論理回路23と各セン
サー画素21とを全て配線しておけば、ブロックの大き
さを指示入力に従って任意に且つ自由に設定できる。
【0027】(第3の実施形態)
図5はエリアセンサーにおけるセンサー画素からメモリ
画素への転送方式を説明する概念図である。センサー画
素21内の斜線を付した部分が転送回路を介してメモリ
画素20内の斜線を付した部分に蓄積される。一度蓄積
された画像信号はリセットされるまで、不揮発性メモリ
として何回も同一信号を読み出せる。このエリアセンサ
ーで、例えば視線方向に従ったカメラ用AFセンサーと
して用いる場合、エリアセンサー内を3×8の24ブロ
ックに分け、視線の方向に従ってどのブロックに該当す
るのかを特定し、その特定ブロックの画像を読み出し、
カメラレンズの位置毎に、その特定ブロックの画像を読
み出して、最適なフォーカス位置を判断してAFを取
り、その状態でシャッターを所定のスピードで撮影す
る。撮影の際は、全センサー画素から画像信号を読み出
し、視線に合った映像信号を出力することができる。
画素への転送方式を説明する概念図である。センサー画
素21内の斜線を付した部分が転送回路を介してメモリ
画素20内の斜線を付した部分に蓄積される。一度蓄積
された画像信号はリセットされるまで、不揮発性メモリ
として何回も同一信号を読み出せる。このエリアセンサ
ーで、例えば視線方向に従ったカメラ用AFセンサーと
して用いる場合、エリアセンサー内を3×8の24ブロ
ックに分け、視線の方向に従ってどのブロックに該当す
るのかを特定し、その特定ブロックの画像を読み出し、
カメラレンズの位置毎に、その特定ブロックの画像を読
み出して、最適なフォーカス位置を判断してAFを取
り、その状態でシャッターを所定のスピードで撮影す
る。撮影の際は、全センサー画素から画像信号を読み出
し、視線に合った映像信号を出力することができる。
【0028】図においては、ブロック(a)〜(c)の
各ブロックを読み出す概念を示している。ブロック
(a)〜(c)の読み出し、転送の後、更には露光を行
い、残りのブロックをメモリへ転送させていく。
各ブロックを読み出す概念を示している。ブロック
(a)〜(c)の読み出し、転送の後、更には露光を行
い、残りのブロックをメモリへ転送させていく。
【0029】本実施形態では、ライン又はエリアセンサ
ーのセンサー画素をブロック的に制御する例、及びセン
サー画素に対応した非破壊メモリ画素をブロック的に制
御する例及びこれらの複合型の例を示したが、これらは
カメラのAF制御、視線検出等、多彩な活用が可能であ
り、応用例に限定されるものではない。
ーのセンサー画素をブロック的に制御する例、及びセン
サー画素に対応した非破壊メモリ画素をブロック的に制
御する例及びこれらの複合型の例を示したが、これらは
カメラのAF制御、視線検出等、多彩な活用が可能であ
り、応用例に限定されるものではない。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサー画素の一ラインごとの読み出しとメモリ画素の
ランダムアクセス書込を可能とし、不揮発性のメモリ画
素によって同一画像信号を複数回に亘って得ることがで
きる。
センサー画素の一ラインごとの読み出しとメモリ画素の
ランダムアクセス書込を可能とし、不揮発性のメモリ画
素によって同一画像信号を複数回に亘って得ることがで
きる。
【図1】本発明による光電変換装置の回路図である。
【図2】本発明による光電変換装置の転送回路の回路図
である。
である。
【図3】本発明による光電変換装置の動作を示すタイミ
ングチャートである。
ングチャートである。
【図4】本発明による光電変換装置の他の回路ブロック
図である。
図である。
【図5】本発明による他の実施態様のブロック図であ
る。
る。
1,7 アンプ用MOSトランジスタ
2,8 スイッチ用MOSトランジスタ
3 書込MOSトランジスタ
4 書込MOSトランジスタ
5 蓄積用キャパシタ
6,12 負荷MOSトランジスタ
9 リセットMOSトランジスタ
10 リセットMOSトランジスタ
11 フォトダイオード
13 転送MOSトランジスタ
14 出力アンプ
15,16 垂直選択回路
17 転送回路
18,19 水平選択回路
20 メモリ画素
21 センサー画素
22 水平走査回路
23 論理回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭58−125982(JP,A)
特開 平2−65380(JP,A)
特開 平7−143402(JP,A)
特開 平9−200614(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H04N 5/335
H01L 27/146
H04N 1/028
H04N 5/232
G02B 7/28
Claims (3)
- 【請求項1】 2次元状のセンサー画素と、前記2次元
状のセンサー画素からの画素信号を転送する転送回路
と、前記転送回路によって転送された前記複数の画素信
号を記録する書き込み用のスイッチをそれぞれ有する2
次元状のメモリ画素とを備えた光電変換装置において、 前記2次元状のセンサー画素に含まれる一ラインのセン
サー画素の信号を読み出すために、前記一ラインのセン
サー画素に共通にパルスを加える読み出し制御線と、 前記2次元状のメモリ画素に含まれる一ラインのメモリ
画素を複数のブロックに分割し、前記ブロック毎に前記
メモリ画素の書き込み用のスイッチを選択する選択回路
とを有し、 前記転送回路を挟んで、前記2次元状のセンサー画素が
一方の側に隣接して配置されるとともに、前記2次元状
のメモリ画素が他方の側に隣接して配置され、 前記一ラインのセンサー画素と、前記一ラインのメモリ
画素とが、前記転送回路を介して並列的に接続され、 前記一ラインのセンサー画素の画素信号を読み出すこと
により、前記一ラインのメモリ画素へ並列的に出力さ
れ、一つの前記ブロックに含まれるメモリ画素の書き込
み用のスイッチを選択することにより、前記一ラインの
センサー画素の画素信号のうち、前記一つのブロック分
の画素信号を、前記一つのブロックに含まれるメモリ画
素に記録することを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光電変換装置におい
て、前記センサー画素は、フォトダイオードと、前記フ
ォトダイオードの信号をゲートに受け、増幅して出力す
る第1のアンプMOSトランジスタとを有し、前記メモ
リ画素は、蓄積用キャパシタと、前記蓄積用キャパシタ
の信号をゲートに受け、増幅して出力する第2のアンプ
MOSトランジスタとを有することを特徴とする光電変
換装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載の光電変換装置に
おいて、前記転送回路は、前記センサー画素からの信号
を一方の端子に受けるクランプ容量と、前記 クランプ容
量の他方の端子に接続されたソースホロワ回路と、前記
クランプ容量の他方の端子をリセットするリセット用の
MOSトランジスタと、前記ソースホロワ回路の出力を
前記メモリ画素に転送する転送用MOSトランジスタと
を有することを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00732996A JP3408045B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 光電変換装置 |
US08/783,362 US5861620A (en) | 1996-01-19 | 1997-01-16 | Photoelectric converting apparatus |
EP97300240A EP0785673B1 (en) | 1996-01-19 | 1997-01-16 | Photoelectric converting apparatus |
DE69736534T DE69736534T2 (de) | 1996-01-19 | 1997-01-16 | Fotoelektrisches Umwandlungsgerät |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00732996A JP3408045B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 光電変換装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09200629A JPH09200629A (ja) | 1997-07-31 |
JP3408045B2 true JP3408045B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=11662929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00732996A Expired - Fee Related JP3408045B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 光電変換装置 |
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---|---|
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EP (1) | EP0785673B1 (ja) |
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JP3859294B2 (ja) * | 1997-03-05 | 2006-12-20 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置 |
JPH11196332A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
JP2916620B1 (ja) | 1998-03-19 | 1999-07-05 | 東京大学長 | サンプリング制御機構搭載型イメージセンサ |
JP3792894B2 (ja) * | 1998-05-27 | 2006-07-05 | キヤノン株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像装置 |
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JP3682906B2 (ja) | 1999-03-23 | 2005-08-17 | コニカミノルタフォトイメージング株式会社 | デジタルカメラ |
JP3624140B2 (ja) | 1999-08-05 | 2005-03-02 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびその製造方法、デジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラ |
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US6795117B2 (en) | 2001-11-06 | 2004-09-21 | Candela Microsystems, Inc. | CMOS image sensor with noise cancellation |
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CN103026702A (zh) * | 2010-08-09 | 2013-04-03 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像元件 |
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-
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