JP5869604B2 - センサーシステム及びセンサーに用いるデータアウト信号生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサーシステム及びセンサーに用いるデータアウト信号生成方法に関し、特に、センサーの過渡電流を低減するためのシステムおよび方法に関する。

イメージセンサーは、多数の配列された画素センサーを含む集積回路である。各画素センサーは光検出器および増幅器を含む。モバイル機器に用いられるイメージセンサーの１種として、ＣＭＯＳで形成したイメージセンサーがある。かかるイメージセンサーは、ＣＣＤセンサーのような他のタイプのセンサーに比べ、比較的低コストである。

典型的なＣＭＯＳベースの画素センサーは、光検出器、リセットトランジスタ（ｒｅｓｅｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、転送トランジスタ（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および選択トランジスタ（ｓｅｌｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。選択トランジスタは個々の画素センサーの選択を可能とする。リセットトランジスタおよび転送トランジスタがオンすると、光検出器は、集積された電荷がクリアされ、次いで検出されている画像に基づいて電荷を収集する。この電荷がデジタル値に変換されてから、検出されている画像の画素を表す情報として提供される。

本発明の目的は、センサーの過渡電流を低減するためのシステムおよび方法を提供することにある。

本発明に係るセンサーシステムは、画素アレイ、列ユニットおよび補償回路を含む。画素アレイは画素列データを提供するように構成されている。列ユニットは、画素列データからオフセットデータアウト信号を生成するように構成されている。オフセットデータアウト信号はデジタルオフセットを含む。補償回路は、オフセットデータアウト信号からデジタルオフセットを除去するように構成されている。補償回路はまた、データアウト信号を生成するようにも構成されている。

本発明に係る列ユニットはオフセット発生器、コンパレーター、およびカウンターを含む。オフセット発生器はオフセット信号を生成するように構成されている。コンパレーターは、画素入力信号およびランプ信号に基づいてコンパレーター出力信号を生成するように構成されている。カウンターはオフセット発生器およびコンパレーターに接続される。カウンターはコンパレーター出力信号に応答してカウント信号を生成するように構成されている。

本発明に係るセンサーに用いるデータを生成する方法では、画素アレイのうちの画素が選択される。そして、列ユニットのカウンターに対しオフセット開始値が選択される。そして、カウンターに対しオフセット極性が選択される。そして、選択された画素から画素信号が受信される。そして、オフセット開始値およびオフセット極性を用いて画素信号からオフセットカウント信号が生成される。

本発明によれば、センサーの過渡電流が低減される。

本発明の１実施形態に基づくイメージセンサーシステムを説明する図である。 本発明の１実施形態に基づく列ＡＤＣユニットのより詳細な図である。 本発明の１実施形態に基づく列ＡＤＣユニットを説明する図である。 本発明の１実施形態に基づく列ＡＤＣユニットに関連する信号を説明するグラフである。 多数のカウンターにおける過渡挙動を説明する図である。 本発明の１実施形態に基づく多数のカウンターにおける過渡挙動の回避を説明する図である。 本発明の１実施形態に基づく多数のカウンターにおける過渡挙動の回避を説明する別の図である。 本発明の１実施形態に基づく補償コンポーネントを説明するブロック図である。 多数のカウンターを用いてセンサーにおける過渡電流および過渡挙動を低減する方法を説明するフロー図である。

本明細書において図面を参照にしながら説明する。図面中、全体を通して類似する参照番号は概ね類似する要素を示すのに用いられており、かつ様々な構造は必ずしも縮尺で描かれてはいない。以下の記述では、説明の目的で、理解し易くするために多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、本明細書に記載される１つまたは複数の態様がこれら特定の詳細には及ばない程度で実施され得ることが、当業者には明らかであろう。他の例では、既知の構造および装置が、理解し易くするためにブロック図の形式で示される。

図１は、本発明の１実施形態に基づくイメージセンサーシステム１００を説明する図である。システム１００は、他のアプローチに比べて、撮像（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）時におけるピーク過渡電流を低減する。

過渡電流（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）は様々な要因によってセンサーシステム中で起こる。平均過渡電流は、一定の期間にわたる平均の過渡電流である。ピーク過渡電流は、ほぼ瞬間的な、または短期間の“ピーク”の電流である。センサーの電流は、平均過渡電流は比較的低いが、ピーク過渡電流は比較的大きいものであり得る。センサーシステムがその設計においてピーク過渡電流に対処できないものである場合、データは誤り、回路は故障するなどの事態が生じ得る。ピーク過渡電流に対処するための１つの手法は、かかるピーク電流を十分に扱えることができるようシステムのコンポーネントを“オーバーサイズ（ｏｖｅｒｓｉｚｅ）”することである。本明細書に記載される別の手法は、ピーク過渡電流の発生を低減することである。もちろん、本明細書では両方の手法を組み合わせておよび／または別々に用いることが意図されていると理解される。

システム１００は、行回路（ｒｏｗ ｃｉｒｃｕｉｔ）１０２、画素アレイ１０４、ランプコンポーネント（ｒａｍｐ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）１０６、デジタル制御回路１０８、列ＡＤＣユニット１１０、水平走査コンポーネント１１２、および補償回路１１４を含む。行回路１０２は画素アレイ１０４の動作を制御する。行回路１０２は１つまたは複数のアレイ制御信号１１８を生成して、画素の行を選択すると共に使用する。行回路１０２は、デジタル制御回路１０８からの制御信号１１６により動作する。

画素アレイ１０４は画素センサーのアレイを含む。画素アレイ１０４は、マトリクス形式で行および列に配列されており、かつ特定の数の行および別の特定の数の列を含む。適したおよび／または選択された数の列および行が存在する。１例においては、３２００の列および１６００の行がある。

各画素センサーは行および列と関連している。画素センサーはＣＭＯＳベースのものであり、かつ検出されている画像に基づいて電荷を捕捉するように構成されている。捕捉された電荷は、列により画素列データ１２８としてアナログ形式で提供される。

この例において、画素アレイ１０４は、アレイ制御信号１１８に基づいて行により選択される。通常、列データ１２８は、画素アレイ１０４の各列についての個々のアナログデータまたは電荷を含む。よって、提供される画素列データ１２８は、選択された行に対応し、かつ各列に１つずつ、多数の（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）信号を含む。個々の列電荷データは画素アレイ１０４の単一の画素センサーに対応する。

デジタル制御回路１０８は、行回路１０２、列ＡＤＣユニット１１０、ランプコンポーネント１０６、および水平走査コンポーネント１１２を含むシステム１００の構成要素を制御するように構成されている。デジタル制御回路１０８は、内部クロック信号（図示せず）を用いて動作する。デジタル制御回路１０８は、行回路１０２およびランプコンポーネント１０６によって使用される制御信号１１６を生成する。制御信号１１６は画素アレイ１０４の行を選択し、かつランプコンポーネント１０６による信号の生成をトリガするのに用いられる。

デジタル制御回路１０８はまた、列ＡＤＣユニット１１０に対する列制御信号１２２を生成するようにも構成されている。列制御信号１２２は個々のユニットを制御するよう作用する。加えて、デジタル制御回路１０８は水平走査信号１２４を生成し、これは水平走査コンポーネント１１２を操作するのに用いるものである。

ランプコンポーネント１０６はランプ信号１２０を生成するように構成されており、これは、アナログ列データをオフセットデータアウト信号（ｏｆｆｓｅｔ ｄａｔａ ｏｕｔ ｓｉｇｎａｌ）１３０の形式のデジタルデータに変換することを促すものである。ランプ信号１２０は個々の列ユニットに提供され、かつ低い平坦な部分、傾斜（ｒａｍｐ）部分、および上方の平坦な部分を含む。

列ＡＤＣユニット１１０は個々の列ＡＤＣユニットを含む。各ユニットは、後続の図面において示されると共に説明されるコンパレーターおよびオフセットカウンターをそれぞれ含む。コンパレーターはランプ信号１２０と画素列データ１２８を比較する。オフセットカウンターは、特定の列についてランプ信号１２０が画素列データ１２８に達するまで多くのサイクルまたは周期をカウントする。カウンターによって生成されるカウントは、画素列データ１２８のデジタル表現であり、集合的な（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ）列ＡＤＣユニット１１０によりオフセットデータアウト信号１３０として提供される。しかし、カウントの開始点および／または極性（ｐｏｌａｒｉｔｙ）は様々であるまたはずれる（ｏｆｆｓｅｔ）。結果として、ピーク過渡電流が低減される。

水平走査コンポーネント１１２は、水平走査信号１２４に応答して列走査信号１２６を生成するように構成されている。列走査信号１２６は、列ＡＤＣユニット１１０のユニットを選択または走査して、オフセットデータアウト信号１３０を生じさせる。各列またはユニットは、オフセットデータアウト信号１３０がＭ列のユニットにつきＮビットのデータを含むこととなるように順々に選択される。

補償回路１１４は、オフセットデータアウト信号１３０から、極性のシフトを含むオフセットを除去して、データアウト信号１３２を生成するように構成されている。データアウト信号１３２は、画素アレイ１０４の選択された画素の行からの画像情報をデジタル的に表現する。補償回路１１４は、オフセットデータアウト信号１３０を分析するおよび／または列ユニットデータに分割する。各列ユニットデータは、極性補償を含む補償オフセットが施される。補償された列ユニットデータは収集されてデータアウト信号１３２として提供される。

図２は、本明細書の１実施形態に基づく列ＡＤＣユニット１１０のより詳細な図である。本図は、個々の列ＡＤＣユニットの好ましい配置の例を示している。しかしながら、他の配置も可能であるということが理解される。

ここに、Ｍ列のユニットがあり、かつ各ユニットが１１０_０で始まり１１０_Ｍで終わるように指定されている。また、１２８_０で始まり１２８_Ｍで終わるものとして表された個々の画素列データがある。１１０_０のような各列ユニットは、ランプ信号１２０、および１２８_０のような個々の画素列データを受信する。ランプ信号１２０はランプコンポーネント１０６により生成されるものである。各列ユニットはオフセットデータアウト信号１３０の成分を生成する。それら成分はそれぞれ列オフセットデータ信号と呼ばれ、かつ１３０_０で始まり１３０_Ｍで終わるように指定されている。

列ユニットはフリップ・フロップに設計に基づいてカウンターを用いる。かかるカウンターは、カウンター内の全てまたはほぼ全てのフリップ・フロップが１つの値から別の値に切り替わるときの電流の増加を利用する。このカウンター内の全てのまたはほぼ全てのフリップ・フロップの値の切り替えは、過渡挙動と見なされる。結果として増加した電流は、過渡電流またはピーク過渡電流と見なされる。

過渡電流またはピーク過渡電流は、カウンターにより用いられる他の典型的な電流よりも実質的にはるかに大きい。その結果、過渡電流は、システム内の他のコンポーネントに過電力（ｏｖｅｒｐｏｗｅｒ）および／またはダメージを与え得る。さらに、過渡電流は、センサーシステムおよび／またはその他の回路の機能動作に影響を及ぼすに十分なほど大きいものであり得る。

列ユニット１１０_０から１１０_Ｍは、過渡挙動の発生を低減することによって過渡電流を低減する。これは、過渡挙動の発生を減らす適したメカニズムを用いて達成される。適したメカニズムの１例において、カウンターの開始点は、それぞれ異なったオフセットの量で（０から）ずれる。このことは、多数のカウンターがそれらのフリップ・フロップの全てまたはほぼ全てを同時に遷移させることの可能性を低減する。適したメカニズムの別の例では、カウンターの開始点の極性および／または動作が変更されるまたは交互にされる（ａｌｔｅｒｎａｔｅｄ）。よって、カウンターのいくつかはカウントダウンし、一方、別のカウンターはカウントアップする。結果として、多数のカウンターがそれらのフリップ・フロップの全てまたはほぼ全てを同時に遷移させることの可能性が低くなる。

図３は、本明細書の１実施形態に基づく列ＡＤＣユニット３００を説明する図である。列ＡＤＣユニット３００が１例の配置で示されているが、他の配置が考慮されていることが理解される。列ＡＤＣユニット３００は、上述した列ＡＤＣユニット１１０のうちの１つに用いられ得る。

列ＡＤＣユニット３００は、オフセット発生器３０２、カウンター３０４、メモリ３０６、およびコンパレーター３０６を含む。オフセット発生器３０２は、入力としてのオフセットをカウンターに提供する。オフセットは、カウンター３０４のカウンター開始点および／または極性設定値（ｓｅｔｔｉｎｇ）を示す。例えば、オフセットは１例において、カウンター３０４が、０から始めるのではなく、８からカウントが始めることを意味する８の値であり得る。別の例では、オフセットは−１であり得、これはカウンター３０４がカウントアップするのではなくカウントダウンすることを意味する。別の例では、オフセットはコンパレーター３０８の極性を制御する。

コンパレーター３０８は、画素アレイ１０４のような画素アレイからのＰＩＸＩＮ信号とランプ信号１２０を比較する。この例において、ランプ信号１２０は比較的低い値からより高い値に増加する。コンパレーター３０８は、ランプ信号１２０がＰＩＸＩＮ信号に等しくなる、またはこれより高くなるまで、ＬＯＷ値を生成する。その時点で、コンパレーター３０８は、次のカウントサイクルになるまでＨＩＧＨ値を生成し、ランプ信号１２０は比較的低い値に戻る。しかし、ランプ信号１２０がＰＩＸＩＮ信号より低くなるまでコンパレーター３０８がＨＩＧＨ値を生成する例のような、その他の適した構成が可能であると理解される。

カウンター３０４はコンパレーター３０８の出力、オフセット、カウンター制御信号ＣＮ(アップカウントまたはダウンカウントまたは保持（ｈｏｌｄ）データ)、およびクロック信号ＣＫを受信する。カウンター３０４はＮビットのＣＯＵＮＴを生成し、これはコンパレーターの出力がＨＩＧＨとなる多数のクロックＣＫサイクルを示す、またはランプ信号１２０がＰＩＸＩＮ信号にあるもしくはこれを上回ることを示す。

メモリ３０６はＣＯＵＮＴを受信し、少なくとも一時的にそのカウントを保存する。メモリ３０６は、上述した水平走査コンポーネント１１２のような走査コンポーネントからの信号に応答してＣＯＵＮＴを提供する。

図４は、本明細書の１実施形態に基づく列ＡＤＣユニットに関連する信号を説明するグラフ４００である。グラフ４００は、列ＡＤＣユニットにおいて見られる信号および信号値を説明するための例として提供される。

グラフ４００は、Ｘ軸に沿って左から右へと進む信号、およびｙ軸に沿った信号値を示している。グラフ４００は ＰＩＸＥＬ信号、ＲＡＭＰ信号、およびカウント信号ＣＯＵＮＴＥＲを含む。ＰＩＸＥＬ信号は、ＰＩＸＥＬリセットレベルおよびＰＩＸＥＬ信号レベルを有することが示されている。ＰＩＸＥＬリセットレベルは、対応するまたは接続された画素センサーが電荷を収集するのに備えてリセットされているレベルである。ＰＩＸＥＬリセットレベルは、撮像（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）が行われ得るように画素センサーを基準レベルにリセットする。ＰＩＸＥＬ信号レベルは露出に応答して提供され、かつ画素センサーのために収集された電荷を表す。ＣＯＵＮＴＥＲ信号は、図３のカウンター３０４のようなカウンターの出力を表す。

ＡＭＰ信号が比較的低いレベルから比較的高いレベルへ上がり始めると、ＣＯＵＮＴＥＲ信号は、カウントとも呼ばれる多数のパルスを生成する。カウントは画素センサー上に存在する電荷のデジタル表現である。ＰＩＸＥＬリセットレベルでは、Ｎ１により示された期間（ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ）にカウントが５（ｆｉｖｅ）に等しくなることが示されている。ＰＩＸＥＬ信号レベルでは、Ｎ２により示された期間にカウントが３（ｔｈｒｅｅ）に等しくなることが示されている。よって、画像信号でもある最終カウントが、画素リセット−画素信号レベル＝Ｎ１−Ｎ２に等しくなる。画素リセットレベルでは、ＣＯＵＮＴＥＲ信号はＮ１のカウント、この例では５を生じる。このカウントは画素リセットレベルカウントとも呼ばれる。画素信号レベルでは、カウンター信号はＮ２のカウント、この例では３を生じる。Ｎ２のカウントは画素信号レベルカウントとも呼ばれる。この例においてカウントＮ１はカウントＵＰをすることにより得られ、Ｎ２はカウントＤＯＷＮをすることにより得られる。

しかしながら、上述したオフセット発生器３０２のようなオフセット発生器の使用のために、カウンターにより提供されるカウントは修正される。例えば、５のオフセットがある場合、Ｎ１に示される期間によって提供されるカウントは１０である。

図５は、多数のカウンター５００における過渡挙動を説明する図である。上述したように、カウンター内の全てまたはほぼ全てのフリップ・フロップが遷移する、または値を切り替えるときに、過渡挙動が起こる。ここで、多数のカウンター５００はカウンター１およびカウンター２を含む。

カウンター１およびカウンター２は初期値０からカウントを開始し、そしてカウントダウンし、それは−１で示される。結果として、カウンター１およびカウンター２内の全てのフリップ・フロップが０から１に変わることで過渡挙動イベント５０１が生じると共に、過渡電流が増加する。カウンター１およびカウンター２は値−３までカウントダウンを続ける。次いで、カウントモードまたは極性がカウントアップに切り替わり、それは＋１で示される。その後、両カウンターはカウントアップし、−１から０に変わる。この時点で、過渡挙動が再び起こることにより第２の過渡挙動イベント５０２が生じると共に、過渡電流が増加する。

図６は、本明細書の１実施形態に基づく多数のカウンター６００における過渡挙動の回避を説明する図である。カウンター６００はそれぞれ異なったオフセットを用いて過渡挙動の発生を低減する。カウンター６００は上述したシステムおよび形態に用いることができ、限定はされないが、それはカウンター３０４を含む。

カウンター６００はカウンター１、カウンター２、カウンター３およびカウンター４を含む。カウンター６００は、それらカウンターを起動するためのそれぞれこ異なったオフセットを有する。カウンター６００は上述したような列ＡＤＣユニットに関連している。カウンター１は‘０００００’から開始し、カウンター２は‘００１００’から開始し、カウンター３は‘０１０００’から開始し、カウンター４は‘１００００’から開始する。この例において、カウンター６００は＋１の極性（カウントアップ）および−１の極性（カウントダウン）で動作する。

カウンター１は‘０００００’からカウントダウンを始め、その全てのフリップ・フロップは第１の過渡イベント６０１で遷移する。しかし、その他のカウンターは異なったオフセットを有し、結果として、全てより少ない数のフリップ・フロップ（２０のうち１７）が、カウンター１と同時に過渡挙動を示す。その結果、その他のアプローチに比べ、それぞれ異なったオフセットのために過渡電流が低減される。

第２の過渡イベント６０２は、カウンター１が‘１１１１１’からカウントアップするときに起こる。ここで再度、カウンター１内にある全てのフリップ・フロップは遷移するが、他のカウンターの全てより少ない数の他のフリップ・フロップが遷移する。結果として過渡電流が低減される。

図７は、本明細書の１実施形態に基づく多数のカウンター７００における過渡挙動の回避を説明する別の図である。カウンター７００は、カウント方向とも呼ばれる、異なる極性の形式で、それぞれ異なったオフセットを用いる。カウンター７００はは上述したシステムおよび形態に用いることができ、限定はされないが、それはカウンター３０４を含む。

カウンター７００はカウンター１、カウンター２、カウンター３およびカウンター４を含む。カウンター７００は極性の形式で、それぞれ異なったオフセットを有する。カウンター１およびカウンター３は−１の極性から開始するのに対し、カウンター２およびカウンター４は＋１の極性から開始する。カウンター７００、この例に出てくる全てのカウンターは、‘０００００’の値から開始する。

カウンター、カウンター１およびカウンター３は第１の過渡イベント７０１においてそれらの全てのフリップ・フロップを遷移させる。総数２０のうち全部で１２のフリップ・フロップが遷移する。カウンター２およびカウンター４は逆の極性またはカウント方向を有するため、それらのフリップ・フロップの全てが遷移するわけではない。同様に、カウンター、カウンター２およびカウンター４は第２の過渡イベント７０２においてそれらの全てのフリップ・フロップを遷移させる。ここでも同じく、総数２０のうち１２のフリップ・フロップのみが遷移する。結果として、過渡電流が低減される。
図６および７に示されるオフセットを組み合わせることで、過渡挙動により生じる過渡電流をより一層低減できることも、理解される。

図８は、本明細書の１実施形態に基づく補償コンポーネント８００を説明するブロック図である。補償コンポーネント８００は、図１における補償コンポーネント１１４に使用できる。補償コンポーネント８００はデータストリームから、極性を含むオフセットを除去すると共に、データアウト信号を提供する。

補償コンポーネント８００はルックアップテーブル８０２、極性コンポーネント８０４、マルチプレクサ８０６、および加算器８０８を含む。オフセットデータアウト信号１３０は、画素アレイ１０４からの、デジタル形式の撮像（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ）データを含む。しかし、オフセットデータアウト信号１３０は、それぞれ異なったカウンターの開始値および／または極性（カウント方向）のためにオフセットされる情報を含む。その結果、オフセットデータアウト信号１３０は、使用できるようになる前に、修正される。補償コンポーネント８００は、データアウト信号１３２を提供するためにオフセットデータアウト信号１３０からオフセットを除去する。

マルチプレクサ８０６および極性コンポーネント８０４は、複数の列ＡＤＣユニットからオフセットデータアウト信号１３０を受信する。よって、オフセットデータアウト信号１３０は、列ユニットごとの信号部分を含む。極性コンポーネント８０４は各信号部分についてルックアップテーブル８０２を参照し、極性補正（ｐｏｌａｒｉｔｙ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を得る。一部の例では、極性補正は、信号部分の生成において極性のオフセットは無かったということを示すヌル（ｎｕｌｌ）またはＯＦＦである。別の例では、極性補正はＯＮであり、これは信号部分に極性補正が求められることを示す。極性コンポーネント８０４は極性補正信号をマルチプレクサコンポーネント８０６に提供する。

マルチプレクサコンポーネント８０６はオフセットデータアウト信号１３０および極性補正信号を受信する。マルチプレクサコンポーネント８０６は、各信号部分についてルックアップテーブル８０２を参照し、各部分ごとにマルチプレクサ値（ｍｕｘ ｖａｌｕｅ）を得る。マルチプレクサ値は極性に基づいた調整を可能とするものである。マルチプレクサコンポーネント８０６は、極性補正済み（ｐｏｌａｒｉｔｙ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ）信号を提供するために、極性補正信号を用いて各信号部分とマルチプレクサ値を組み合わせる。

加算器８０８は極性補正済み信号を受信すると共に、各信号部分についてルクアップテーブル８０２を参照し、部分ごとにオフセット値を得る。オフセット値は、所定の信号部分に関連する列ユニット内のカウンターにより用いられたその開始値またはオフセットを示す。例えば、図６において示されたカウンター２は‘００１００’の開始値を用いた。加算器８０８は極性補正済み信号からカウンター開始値を除去し、かつデータアウト信号１３２を生成する。データアウト信号１３２は、除去される、極性を含むオフセットを有する。よって、データアウト信号１３２は画像の取り込みなどに用いられ得る。

説明の目的で補償コンポーネント８００が上記のコンポーネントと共に記述されていることが理解される。その他の配置および様々なコンポーネントが、補償コンポーネント８００について考慮されかつ使用可能であるという点に留意すべできある。

図９は、多数のカウンターを用いてセンサーにおける過渡電流および過渡挙動を低減する方法９００を説明するフロー図である。方法９００は、多数のカウンターにオフセットを用いて、それら多数のカウンター内の全てまたはほぼ全てのフリップ・フロップが同時に切り替わることを低減する。

方法９００は、画素アレイのうちの画素が選択されるブロック９０２から始まる。画素アレイは行および列に配列されている。通常、行回路がアレイの行を選択し、水平走査コンポーネントが列を選択し、行および列の両方が画素を選択する。

方法９００は、列ユニットのカウンターに対しオフセット開始値が選択されるブロック９０４に続く。オフセット開始値は通常はゼロではない（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ）数であり、かつ画素アレイに関連する１つまたは複数の他のカウンターと比べて異なった開始値をカウンターが持つように選択される。オフセット開始値は正および負両方の値ならびにゼロを含む。

ブロック９０６において、カウンターに対しオフセット極性が選択される。オフセット極性はカウンターのカウント方向または極性を示す。＋１の表示（ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ）がカウントアップすることを示すのに対し、−１の表示はカウントダウンすることを示す。オフセット極性は、画素アレイに関連する１つまたは複数の他のカウンターとは異なる。

ブロック９０８において、選択された画素から画素信号を受け取る。画素信号はアナログ形式であり、かつ通常は一定の期間にわたって光検出器により収集される電荷の量を示す、またはこれに対応している。

ブロック９１０において、画素信号からオフセットカウント信号が生成される。オフセットカウント信号はオフセット開始値およびオフセット極性を用いて生成される。オフセットカウント信号は、ランプ信号が画素信号よりも低い期間にクロックまたはクロックサイクルをカウントすることによって生成される。通常、コンパレーターが画素信号とランプ信号を比較するのに用いられ、該ランプ信号はランプソース（ｒａｍｐ ｓｏｕｒｃｅ）により提供される。コンパレーターは、ランプ信号が画素信号を上回るまで第１の値を生成する。コンパレーターはその時点で第２の値を生成する。カウンターは、コンパレーターによって第２の値が提供されるまでサイクルをカウントする。

カウンターは、オフセット開始値からカウントを開始し、オフセット極性により指定された方向にカウントを行う。結果としてカウンターは、過渡電流の発生を低減しながら、オフセットカウント信号を生成する。これは、１つまたは複数の他のカウンターが異なったオフセット開始値および／またはオフセット極性値を有するという事実によるものである。

ブロック９１２において、オフセットカウント信号が補償され、選択された画素のデータアウト信号が得られる。データアウト信号は、選択された画素により収集される画像のデジタル表現である。オフセットカウント信号は、オフセット開始値およびオフセット開始極性に基づいて該信号を修正することにより補償される。これらの値はルックアップテーブルに保存され得る。１例では、これらの値はルックアップテーブルに保存され、信号を補償するために、およびブロック９１０において信号を生成するためにアクセスされる。

方法９００がアレイ中の他の画素についても繰り返されてさらなる画像情報が得られることが、理解される。典型的には、行回路が行を選択し、水平走査コンポーネントが信号を送ると共に列ユニットからオフセットデータアウト信号を収集する。

本文書全体にわたり、本明細書で記載された方法の態様を論じる中で例示的な構造に言及したが（例えば、図７に示された方法を論じるときに、上記図面に提示された構造）、それら方法は提示された対応する構造によって限定されないことが理解されるであろう。むしろ、それら方法(および構造)はそれぞれ独立していると見なされるべきであり、かつ単独で成立できると共に、図面中に描かれたいずれの特定の態様にも関わりなく実施可能である。

また、本明細書および添付の図面を読むおよび／または理解することにより、当業者は均等物の変更および／または修飾に想到し得る。本明細書における開示は、かかる修飾および変更を全て包含し、ほとんどの場合これらに限定されないことが意図されている。例えば、本明細書にて提供された図は、特定のドーピングタイプを持つよう説明されていると共に描かれているが、当業者には理解され得るように、別のドーピングタイプを用いてよいことが理解されるであろう。

センサーシステムは、画素アレイ、列ユニットおよび補償回路を含む。画素アレイは画素列データを提供するように構成されている。列ユニットは、画素列データからオフセットデータアウト信号を生成するように構成されている。オフセットデータアウト信号はデジタルオフセットを含む。補償回路は、オフセットデータアウト信号からデジタルオフセットを除去するように構成されている。補償回路はまた、データアウト信号を生成するようにも構成されている。

列ユニットはオフセット発生器、コンパレーター、およびカウンターを含む。オフセット発生器はオフセット信号を生成するように構成されている。コンパレーターは、画素入力信号およびランプ信号に基づいてコンパレーター出力信号を生成するように構成されている。カウンターはオフセット発生器およびコンパレーターに接続される。カウンターはコンパレーター出力信号に応答してカウント信号を生成するように構成されている。

センサーに用いるデータを生成する方法が開示される。画素アレイのうちの画素が選択される。列ユニットのカウンターに対しオフセット開始値が選択される。カウンターに対しオフセット極性が選択される。選択された画素から画素信号が受信される。オフセット開始値およびオフセット極性を用いて画素信号からオフセットカウント信号が生成される。

いくつかの実施のうちの１つのみに関して特定の特徴または態様が開示されたと思われるが、かかる特徴または態様は、要望に応じて、他の実施の１つ以上の他の特徴および／または態様と組み合わせることができる。さらに、“〜を含む”、“〜を有している”、“〜を有する”、“〜を備えて”という用語、および／またはこれらの変形が本明細書で用いられる範囲において、かかる用語は、“〜を包含している”のように、包括的な意味であることが意図されている。また、“例示的な”は、最良よりもむしろ、単に例を意味することが意図されている。本明細書において描かれた特徴、層および／または要素は、簡潔としかつ理解し易くする目的で互いに特定の寸法および／または方向で図示されること、および実際の寸法および／または方向は本明細書に示されたものとは実質的に異なり得ることも、理解されるはずである。

１００…イメージセンサーシステム
１０２…行回路
１０４…画素アレイ
１０６…ランプコンポーネント
１０８…デジタル制御回路
１１０…列ＡＤＣユニット
１１２…水平走査コンポーネント
１１４…補償回路
１１６…制御信号
１１８…アレイ制御信号
１２０…ランプ信号
１２２…列制御信号
１２４…水平走査信号
１２６…列走査信号
１２８…画素列データ
１３０…オフセットデータアウト信号
１３２…データアウト信号
３００…列ＡＤＣユニット
３０２…オフセット発生器
３０４…カウンター
３０６…メモリ
３０８…コンパレーター
４００…グラフ
５００…カウンター
５０１…過渡挙動イベント
５０２…第２の過渡挙動イベント
６００…カウンター
６０１…第１の過渡イベント
６０２…第２の過渡イベント
７００…カウンター
７０１…第１の過渡イベント
７０２…第２の過渡イベント
８００…補償コンポーネント
８０２…ルックアップテーブル
８０４…極性コンポーネント
８０６…マルチプレクサ
８０８…加算器
９００…方法

Claims (10)

1. 画素列データを提供するように構成された画素アレイと、
   オフセット開始値とオフセット極性を使用して前記画素列データからオフセットデータアウト信号を生成するように構成され、かつ前記オフセットデータアウト信号がデジタルオフセットを含む列ユニットと、
   前記オフセットデータアウト信号から前記デジタルオフセットを除去すると共に、データアウト信号を生成するように構成された補償回路と、
   を有し、
   前記列ユニットが各々、少なくとも１つの他のカウンターとは異なったオフセットを有するカウンターを有することを特徴とするセンサーシステム。
2. 前記データアウト信号が取り込んだ画像に対応するデジタル情報を含み、
   前記画素アレイが行と列に配列されており、
   前記画素アレイの各画素が光検出器を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサーシステム。
3. 前記列ユニットがアナログ・デジタル変換を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサーシステム。
4. 前記オフセットがゼロでない数値または極性を有することを特徴とする請求項３に記載のセンサーシステム。
5. 前記画素アレイの行を選択するように構成され、かつ前記選択された行は前記画素列データを生成する行回路、
   ランプ信号を生成すると共に前記列ユニットに提供するよう構成され、かつ前記ランプ信号が前記オフセットデータアウト信号を生成するのに用いられるランプコンポーネント、および、
   前記列ユニットに接続され、かつ前記列ユニットの個々のユニットの出力をトリガするように構成されている水平走査コンポーネント、
   のうちの少なくとも１つをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のセンサーシステム。
6. 前記補償回路が、
   オフセット値により前記オフセットデータアウト信号を修正するように構成された加算器、
   前記オフセット値を提供するように構成されたルックアップテーブル、および、
   選択された極性により前記オフセットデータアウト信号を修正するように構成された極性コンポーネント、
   のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサーシステム。
7. オフセット信号を生成するように構成されたオフセット発生器と、
   画素入力信号およびランプ信号に基づいてコンパレーター出力信号を生成するように構成されたコンパレーターと、
   前記オフセット発生器および前記コンパレーターに接続され、かつ前記コンパレーター出力信号に応答してオフセット開始値とオフセット極性を使用してカウント信号を生成するように構成されているカウンターと、
   を有し、
   前記オフセット信号が、異なる列ユニット中のカウンターとは異なった開始カウントを示すことを特徴とする列ユニット。
8. 前記カウンターがさらに、
   前記オフセット信号により指定された値からカウントを開始する工程、および、
   前記オフセット信号により示される方向にカウントする工程、
   のうちの少なくとも１の工程を実行するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の列ユニット。
9. 前記画素入力信号が画素アレイの画素に対応し、
   前記カウント信号が、前記オフセット信号により修正された画素アレイの画素の光検出器上の電荷のデジタル表現値であることを特徴とする請求項７に記載の列ユニット。
10. 画素アレイのうちの画素を選択する工程と、
    列ユニットのカウンターに対しオフセット開始値を選択する工程と、
    前記カウンターに対しオフセット極性を選択する工程と、
    前記選択された画素から画素信号を受け取る工程と、
    前記オフセット開始値および前記オフセット極性を用いて前記画素信号からオフセットカウント信号を生成する工程と、
    前記オフセットカウント信号を補償して、前記選択された画素のデータアウト信号を得る工程と、
    を有し、
    前記カウンターは、少なくとも１つの他のカウンターとは異なったオフセットを有することを特徴とするセンサーに用いるデータアウト信号生成方法。

Images