JP4031706B2 - 解像度がプログラム可能なcmosイメージ・センサ - Google Patents
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Description
図1には、同一列内の2つの隣接行内に配置された2つの隣接ユニット・セルUC1及びUC2が示されている。各セルは、光検出器PDi、電荷積分型制御ユニット10、電荷積分型コンデンサCIi及び電荷読出しトランジスタTRiを有する。トランジスタTRiは行読出し信号LnRdiによって制御され、このアレイは、列ライン12経由でトランジスタTRiの出力に接続されているセンス・アンプSAを2ユニット・セルUC毎に含んでいる。
図2には、同一行内の2つの隣接列内のユニット・セルUC3及びUC4、2つのセンス・アンプSA1及びSA2、並びにアンプ・セレクタASが示されている。各ユニット・セルUC3及びUC4は、図1のセル・ユニットと同じ要素を有しており、更なる説明は行わない。各センス・アンプSA1及びSA2は、図1のセンス・アンプと同じ要素を有しており、更なる説明は行わない。アンプ・セレクタASは、ユニット・セルUC3及びUC4からの電荷をセンス・アンプSA1及びSA2に導くように機能し、制御信号CS1、CS2、CS3、及びCS4によってそれぞれ制御がなされる4つの選択トラジスタT1、T2、T3、及びT4を有する。
次に、本発明の好適実施例にしたがって構成及び作動される、イメージ・センサ20の概略的な模式図である図3を参照されたい。イメージ・センサ20は、上記で図1及び図2に関して説明されたような多数のユニット・セル22、行デコーダ24、列セレクタ26、及びビデオ出力マルチプレクサ(MUX)28を有する。
TI:電荷積分時間、
T:フレーム周期時間、
FR:フレーム速度である。
式(20)は、解像度が低くなるのと引換えに、より大きなフレーム速度が得られることを示している。同様に、信号対雑音比SNRu,vも得られて、
例えば、最高解像度での読出し時間が16ミリ秒である30フレーム/秒の固定フレーム速度で作動するイメージ・センサの場合、水平方向及び垂直方向の解像度が因子2だけ減少し、信号対雑音比は因子2.6だけ向上する。
TVディスプレイ及び多くの場合のコンピュータ・モニタはインタレース・モードで作動する。このために、フレーム読出しが奇数及び偶数のフィールド半周期で実行される必要があり、奇数フィールド半周期の間に奇数行が読出されるのに対して、偶数フィールド半周期の間に偶数行が読出される。用語「インタレース」は、偶数行が奇数行の間に配置されることを示している。
Claims (12)
- イメージ・センサであって、
その上への光子入射に応答して電荷を生成するように各々が適合された複数のユニット・セルと、
前記イメージ・センサの焦点面で、1以上のユニット・セルからの電荷を足し合わせるように適合されたアレイ素子と、
インタコラム・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するように適合されたインタコラム手段とを有し、
前記アレイ素子が、
ユニット・セルの1以上の行をアクティブにするように適合された行デコーダと、
ユニット・セルの1以上の列をアクティブにして、該アクティブ列によって転送された電荷を組合わせるように適合された列セレクタと、
隣接列内の少なくとも2のユニット・セルからの電荷を組合わせるべく、1行をアクティブにするように前記行デコーダに指示を出し、且つ少なくとも2列の電荷を組合わせるように前記列セレクタに指示を出すように適合された隣接列手段とを有し、
前記インタコラム手段が、
奇数フィールド出力に適合された奇数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせるべく、且つ偶数フィールド出力に適合された偶数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせるべく、前記隣接列手段をアクティブにするように適合された手段を有することを特徴とするイメージ・センサ。 - イメージ・センサであって、
その上への光子入射に応答して電荷を生成するように各々が適合された複数のユニット・セルと、
前記イメージ・センサの焦点面で、1以上のユニット・セルからの電荷を足し合わせるように適合されたアレイ素子と、
ブロック・インタレース・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するように適合されたブロック・インタレース手段とを有し、
前記アレイ素子が、
ユニット・セルの1以上の行をアクティブにするように適合された行デコーダと、
ユニット・セルの1以上の列をアクティブにして、該アクティブ列によって転送された電荷を組合わせるように適合された列セレクタと、
U×Vブロック内のU×Vユニット・セルからの電荷を組合わせるべく、Uの隣接行をアクティブにするように前記行でコーダに指示を出し、且つV列の電荷を組合わせるように前記列セレクタに指示を出すように適合されたブロック手段とを有し、
前記ブロック・インタレース手段は、
奇数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第1列、第1行内にあるブロックから始まり、且つ偶数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第2列、第2行内にあるブロックから始まる2×2ブロックの電荷を組合わせるべく、ブロック手段をアクティブにするように適合された手段を有することを特徴とするイメージ・センサ。 - 前記アレイ素子が、
アクティブのときに、自身に関連付けられたユニット・セルからの電荷を転送するように適合された、ユニット・セル毎の電荷転送トランジスタを有することを特徴とする請求項1若しくは2に記載のイメージ・センサ。 - イメージ・センサであって、
その上への光子入射に応答して電荷を生成するように各々が適合された複数のユニット・セルと、
前記イメージ・センサの焦点面で、前記イメージ・センサの出力の解像度を変更するように適合されたアレイ素子と、
インタコラム・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するよう に適合されたインタコラム手段とを有し、
前記アレイ素子が、
ユニット・セルの1以上の行をアクティブにするように適合された行デコーダと、
ユニット・セルの1以上の列をアクティブにして、該アクティブ列によって転送された電荷を組合わせるように適合された列セレクタと、
隣接列内の少なくとも2のユニット・セルからの電荷を組合わせるべく、1行をアクティブにするように前記行デコーダに指示を出し、且つ少なくとも2列の電荷を組合わせるように前記列セレクタに指示を出すように適合された隣接列手段とを有し、
前記インタコラム手段が、
奇数フィールド出力に適合された奇数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせるべく、且つ偶数フィールド出力に適合された偶数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせるべく、前記隣接列手段をアクティブにするように適合された手段を有することを特徴とするイメージ・センサ。 - イメージ・センサであって、
その上への光子入射に応答して電荷を生成するように各々が適合された複数のユニット・セルと、
前記イメージ・センサの焦点面で、前記イメージ・センサの出力の解像度を変更するように適合されたアレイ素子と、
ブロック・インタレース・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するように適合されたブロック・インタレース手段とを有し、
前記アレイ素子が、
ユニット・セルの1以上の行をアクティブにするように適合された行デコーダと、
ユニット・セルの1以上の列をアクティブにして、該アクティブ列によって転送された電荷を組合わせるように適合された列セレクタと、
U×Vブロック内のU×Vユニット・セルからの電荷を組合わせるべく、Uの隣接行をアクティブにするように前記行でコーダに指示を出し、且つV列の電荷を組合わせるように前記列セレクタに指示を出すように適合されたブロック手段とを有し、
前記ブロック・インタレース手段が、
奇数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第1列、第1行内にあるブロックから始まり、且つ偶数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第2列、第2行内にあるブロックから始まる2×2ブロックの電荷を組合わせるべく、ブロック手段をアクティブにするように適合された手段を有することを特徴とするイメージ・センサ。 - 前記アレイ素子が、
アクティブのときに、自身に関連付けられたユニット・セルからの電荷を転送するように適合された、ユニット・セル毎の電荷転送トランジスタを有することを特徴とする請求項4若しくは5に記載のイメージ・センサ。 - 複数のユニット・セルを有するイメージ・センサを用いてイメージ
を得る方法であって、
イメージ・センサの複数のユニット・セル上への光子入射に応答して電荷を生成するステップと、
前記イメージ・センサの焦点面で、1以上の前記ユニット・セルからの電荷を足し合わせるステップとを有し、
前記足し合わせるステップが、
1行をアクティブにするステップと、
ユニット・セルの2以上の列をアクティブにするステップと、
2以上のアクティブ列の電荷を組合わせて、それにより隣接列内の少なくとも2のユニット・セルからの電荷を組合わせるステップとを有し、
前記方法がさらに、
インタコラム・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するステ ップを有し、
前記生成するステップが、
奇数フィールド出力に対しては、奇数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせ、偶数フィールド出力に対しては、偶数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせるステップを有することを特徴とする方法。 - 複数のユニット・セルを有するイメージ・センサを用いてイメージ
を得る方法であって、
イメージ・センサの複数のユニット・セル上への光子入射に応答して電荷を生成するステップと、
前記イメージ・センサの焦点面で、1以上の前記ユニット・セルからの電荷を足し合わせるステップとを有し、
前記足し合わせるステップが、
Uの隣接行をアクティブにするステップと、
ユニット・セルのV列をアクティブにするステップと、
Vのアクティブ列の電荷を組合わせて、それによりU×Vブロック内のU×Vユニット・セルからの電荷を組合わせるステップとを有し、
前記方法がさらに、
ブロック・インタレース・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するステップを有し、
前記生成するステップが、
奇数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第1列、第1行内にあるブロックから始まり、且つ偶数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第2列、第2行内にあるブロックから始まる2×2ブロックの電荷を組合わせるステップを有することを特徴とする方法。 - 前記足し合わせるステップが、
ユニット・セルの1以上の行の電荷転送トランジスタをアクティブにするステップを含むことを特徴とする請求項7若しくは8に記載の方法。 - 複数のユニット・セルを有するイメージ・センサを用いてイメージを得る方法であって、
イメージ・センサの複数のユニット・セル上への光子入射に応答して電荷を生成するステップと、
前記イメージ・センサの焦点面で、前記イメージ・センサの出力の解像度を変更するステップとを有し、
前記変更するステップが、
1行をアクティブにするステップと、
ユニット・セルの2以上の列をアクティブにするステップと、
2以上のアクティブ列の電荷を組合わせて、それにより隣接列内の少なくとも2のユニット・セルからの電荷を組合わせるステップとを有し、
前記方法がさらに、
インタコラム・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するステップを有し、
前記生成するステップが、
奇数フィールド出力に対しては、奇数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせ、偶数フィールド出力に対しては、偶数列で始まる隣接列の組の電荷を組合わせるステップを有することを特徴とする方法。 - 複数のユニット・セルを有するイメージ・センサを用いてイメージを得る方法であって、
イメージ・センサの複数のユニット・セル上への光子入射に応答して電荷を生成するステップと、
前記イメージ・センサの焦点面で、前記イメージ・センサの出力の解像度を変更するス テップとを有し、
前記変更するステップが、
Uの隣接行をアクティブにするステップと、
ユニット・セルのV列をアクティブにするステップと、
Vのアクティブ列の電荷を組合わせて、それによりU×Vブロック内のU×Vユニット・セルからの電荷を組合わせるステップとを有し、
前記方法がさらに、
ブロック・インタレース・モードにおいて、前記イメージ・センサからビデオ出力を生成するステップを有し、
前記生成するステップが、
奇数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第1列、第1行内にあるブロックから始まり、且つ偶数フィールド出力のブロックが上部左側のユニット・セルが第2列、第2行内にあるブロックから始まる2×2ブロックの電荷を組合わせるステップを有することを特徴とする方法。 - 前記変更するステップが、
ユニット・セルの1以上の行の電荷転送トランジスタをアクティブにするステップを含むことを特徴とする請求項10若しくは11に記載の方法。
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