JPH09200629A - 光電変換装置と半導体集積回路 - Google Patents
光電変換装置と半導体集積回路Info
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- JPH09200629A JPH09200629A JP8007329A JP732996A JPH09200629A JP H09200629 A JPH09200629 A JP H09200629A JP 8007329 A JP8007329 A JP 8007329A JP 732996 A JP732996 A JP 732996A JP H09200629 A JPH09200629 A JP H09200629A
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- 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
- H04N25/445—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 by skipping some contiguous pixels within the read portion of the array
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＭＯＳエリアセンサーにおいて、そのエリ
ア内の１部分だけの画像信号をブロック的に読み出せる
ことを課題とする。 【解決手段】 ２次元のセンサー画素と、当該センサー
画素の画素信号を転送する転送回路と、当該転送された
画素信号を記録する２次元のメモリ画素とを備えた増幅
型の光電変換装置において、前記センサー画素又は前記
メモリ画素の少なくとも一方に、書き込み用又はリセッ
ト用のスイッチを２個設け、片方を垂直選択回路、もう
一方を水平選択回路で制御することを特徴とする。ま
た、ラインセンサー画素と当該ラインセンサーの画素を
転送する転送回路と、当該転送回路の出力を記録する少
なくとも前記ラインセンサー画素と同数の画素数のメモ
リ画素とを備えた光電変換装置において、前記ラインセ
ンサー画素又は前記メモリ画素の少なくとも一方に、書
き込み用又はリセット用のスイッチを設け所定数の画素
の選択回路で制御することを特徴とする。
ア内の１部分だけの画像信号をブロック的に読み出せる
ことを課題とする。 【解決手段】 ２次元のセンサー画素と、当該センサー
画素の画素信号を転送する転送回路と、当該転送された
画素信号を記録する２次元のメモリ画素とを備えた増幅
型の光電変換装置において、前記センサー画素又は前記
メモリ画素の少なくとも一方に、書き込み用又はリセッ
ト用のスイッチを２個設け、片方を垂直選択回路、もう
一方を水平選択回路で制御することを特徴とする。ま
た、ラインセンサー画素と当該ラインセンサーの画素を
転送する転送回路と、当該転送回路の出力を記録する少
なくとも前記ラインセンサー画素と同数の画素数のメモ
リ画素とを備えた光電変換装置において、前記ラインセ
ンサー画素又は前記メモリ画素の少なくとも一方に、書
き込み用又はリセット用のスイッチを設け所定数の画素
の選択回路で制御することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置及び
半導体集積装置に関し、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及び半導
体集積装置に関する。
半導体集積装置に関し、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及び半導
体集積装置に関する。
【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次元のセンサー画素と、当該
センサー画素の画素信号を転送する転送回路と、当該転
送された画素信号を記録する２次元のメモリ画素とを備
えた増幅型の光電変換装置において、前記センサー画素
又は前記メモリ画素の少なくとも一方に、書き込み用又
はリセット用のスイッチを２個設け、片方を垂直選択回
路、もう一方を水平選択回路で制御することを特徴とす
る。
ために成されたもので、２次元のセンサー画素と、当該
センサー画素の画素信号を転送する転送回路と、当該転
送された画素信号を記録する２次元のメモリ画素とを備
えた増幅型の光電変換装置において、前記センサー画素
又は前記メモリ画素の少なくとも一方に、書き込み用又
はリセット用のスイッチを２個設け、片方を垂直選択回
路、もう一方を水平選択回路で制御することを特徴とす
る。
【０００８】また、２次元のエリアセンサーに限らず１
次元のラインセンサーの場合には、ラインセンサー画素
と当該ラインセンサーの画素を転送する転送回路と、当
該転送回路の出力を記録する少なくとも前記ラインセン
サー画素と同数の画素数のメモリ画素とを備えた光電変
換装置において、前記ラインセンサー画素又は前記メモ
リ画素の少なくとも一方に、書き込み用又はリセット用
のスイッチを設け所定数の画素の選択回路で制御するこ
とを特徴とする。
次元のラインセンサーの場合には、ラインセンサー画素
と当該ラインセンサーの画素を転送する転送回路と、当
該転送回路の出力を記録する少なくとも前記ラインセン
サー画素と同数の画素数のメモリ画素とを備えた光電変
換装置において、前記ラインセンサー画素又は前記メモ
リ画素の少なくとも一方に、書き込み用又はリセット用
のスイッチを設け所定数の画素の選択回路で制御するこ
とを特徴とする。
【０００９】
（第１の実施形態）図１は本発明による２×２画素の光
電変換装置とメモリ画素の回路図である。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φS2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ＭＯＳ
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。
電変換装置とメモリ画素の回路図である。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φS2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ＭＯＳ
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。
【００１０】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φS3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φS3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。
【００１１】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。
【００１２】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ライン又は水平選択回路１９の制御に従ったブロ
ックの水平ライン毎に転送し、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に水平ライン毎に又
は水平選択回路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、且つ水平選択回路１８の制御に従ったブ
ロック毎に水平スイッチＭＯＳトランジスタ１３を導通
し、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。
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ライン又は水平選択回路１９の制御に従ったブロ
ックの水平ライン毎に転送し、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に水平ライン毎に又
は水平選択回路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、且つ水平選択回路１８の制御に従ったブ
ロック毎に水平スイッチＭＯＳトランジスタ１３を導通
し、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。
【００１３】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６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ＭＯＳ
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６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ＭＯＳ
トランジスタでメモリ画素部に転送する。
【００１４】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センサ画素
２１からの信号を転送する転送ＭＯＳトランジスタ、４
２はセンサ画素２１へ信号をフィードバックするＭＯＳ
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センサ画素
２１からの信号を転送する転送ＭＯＳトランジスタ、４
２はセンサ画素２１へ信号をフィードバックするＭＯＳ
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。
【００１５】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９、１
０をオンして、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９、１
０をオンして、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。
【００１６】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。
【００１７】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
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、センサ画
素２１の信号を転送回路１７に送る。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。
1，φB2，φA1，φA2，φR1〜φR4をハイとし、センサ
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、センサ画
素２１の信号を転送回路１７に送る。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２１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２１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ー画素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ー画素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。
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。
【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。
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。
【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
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。
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、本発明による光電
変換装置及び半導体集積回路によれば、ＣＭＯＳセンサ
ーのブロック制御を可能とし、センサー画素のランダム
アクセスの読み出しを可能とし、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。
変換装置及び半導体集積回路によれば、ＣＭＯＳセンサ
ーのブロック制御を可能とし、センサー画素のランダム
アクセスの読み出しを可能とし、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及び半導体集積回路
の回路図である。
の回路図である。
【図２】本発明による光電変換装置及び半導体集積回路
の転送回路の回路図である。
の転送回路の回路図である。
【図３】本発明による光電変換装置及び半導体集積回路
の動作を示すタイミングチャートである。
の動作を示すタイミ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
Claims (5)
- 【請求項１】 ２次元のセンサー画素と、当該センサー
画素の画素信号を転送する転送回路と、当該転送された
画素信号を記録する２次元のメモリ画素とを備えた増幅
型の光電変換装置において、 前記センサー画素又は前記メモリ画素の少なくとも一方
に、リセット用又は書き込み用のスイッチを２個設け、
片方を垂直選択回路、もう一方を水平選択回路で制御す
ることを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項２】 ラインセンサー画素と当該ラインセンサ
ーの画素を転送する転送回路と、当該転送回路の出力を
記録する少なくとも前記ラインセンサー画素と同数の画
素数のメモリ画素とを備えた光電変換装置において、 前記ラインセンサー画素又は前記メモリ画素の少なくと
も一方に、リセット用又は書き込み用のスイッチを設け
所定数の画素を選択する選択回路で制御することを特徴
とする光電変換装置。 - 【請求項３】 ラインセンサー用複数の画素と当該ライ
ンセンサー用の画素の出力をそれぞれ記録するメモリ画
素とを備えた光電変換装置において、 前記ラインセンサー用画素又は前記メモリ画素の少なく
とも一方に、リセット用又は書き込み用のスイッチを設
け、前記複数の画素中所定数の画素を選択する選択回路
で制御することを特徴とする光電変換装置。 - 【請求項４】 ２次元のセンサー画素と、当該センサー
画素の画素信号を転送する転送回路と、当該転送された
画素信号を記録する２次元のメモリ画素とをＭＯＳプロ
セスにより形成した半導体集積装置において、 前記センサー画素又は前記メモリ画素の少なくとも一方
に、リセット用又は書き込み用のスイッチを２個設け、
片方を垂直選択回路、もう一方を水平選択回路で制御す
ることを特徴とする半導体集積装置。 - 【請求項５】 ラインセンサー用複数画素と当該ライン
センサー用複数画素の出力を記録する少なくとも前記ラ
インセンサー用画素と同数の画素数のメモリ画素とを備
えた半導体集積装置において、 前記ラインセンサー用複数画素又は前記メモリ画素の少
なくとも一方に、リセット用又は書き込み用のスイッチ
を設け、前記複数画素中所定数の画素を選択する選択回
路によって制御することを特徴とする半導体集積装置。
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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00732996A JP3408045B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 光電変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09200629A true JPH09200629A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3408045B2 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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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5861620A (ja) |
| EP (1) | EP0785673B1 (ja) |
| JP (1) | JP3408045B2 (ja) |
| DE (1) | DE69736534T2 (ja) |
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| KR100342092B1 (ko) * | 1998-11-06 | 2002-06-27 | 니시가키 코지 | 이미지 센서 |
| US6486912B1 (en) | 1998-03-19 | 2002-11-26 | The University Of Tokyo | Image sensor with sampling control system |
| US6989863B1 (en) | 1998-08-31 | 2006-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric converting apparatus having amplifiers with different gains for its sensor ad storage units |
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| JP2013030913A (ja) * | 2011-07-27 | 2013-02-07 | Canon Inc | 光電変換装置、焦点検出装置及び撮像システム |
| US8378285B2 (en) | 2009-02-27 | 2013-02-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus |
| WO2015145306A1 (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Imaging device |
| JP2016005094A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | オリンパス株式会社 | 撮像装置、撮像方法 |
| JP2023010785A (ja) * | 2018-04-27 | 2023-01-20 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
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| JP3495866B2 (ja) * | 1996-12-24 | 2004-02-09 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
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| 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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-
1996
- 1996-01-19 JP JP00732996A patent/JP3408045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1997
- 1997-01-16 EP EP97300240A patent/EP0785673B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-16 US US08/783,362 patent/US5861620A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-16 DE DE69736534T patent/DE69736534T2/de not_active Expired - Lifetime
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