JP2006033454A - 画像処理方法並びに物理量分布検知の半導体装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の蓄積期間下の画素信号と参照信号RAMPとを比較するとともに、この比較処理と並行してダウン/アップの何れかのモードでカウント処理を行ない、この比較処理が完了した時点のカウント値を保持する。第2の蓄積期間下の画素信号と参照信号RAMPとを比較するとともに、第1の蓄積期間についてのカウント結果を初期値として、第1の蓄積期間についてのカウントモードと同一にしてカウント処理を行ない、比較処理が完了した時点のカウント値を保持する。そのカウント結果は、蓄積時間の異なる画像信号の加算演算となり、結果として、ダイナミックレンジの広い1つのデジタル画像信号がカウント結果として得られる。蓄積時間の制御や読出しは通常の撮像デバイスと同様でよく、センサデバイスの制限が不要である。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明に係る半導体装置の第1実施形態であるCMOS固体撮像装置(CMOSイメージセンサ)の概略構成図である。なお、このCMOS固体撮像装置は、本発明に係る電子機器の一態様でもある。
参照信号生成部27は、DA変換回路(DAC;Digital Analog Converter)27aを有して構成されており、通信・タイミング制御部20からの制御データCN4で示される初期値から、通信・タイミング制御部20からのカウントクロックCKdac に同期して、階段状の鋸歯状波(ランプ波形)を生成して、カラム処理部26の個々のカラムAD回路25に、この生成した鋸歯状波をAD変換用の参照信号(ADC基準信号)RAMPとして供給するようになっている。なお、図示を割愛しているが、ノイズ防止用のフィルタを設けるとよい。
図2は、図1に示した第1実施形態の固体撮像装置1のカラムAD回路25における基本動作である信号取得差分処理を説明するためのタイミングチャートである。
図3は、図1に示した第1実施形態の固体撮像装置1のカラムAD回路25における時間加算処理時の第1例の動作を説明するためのタイミングチャートである。また、図4および図5は、第1例の時間加算処理の処理態様を説明する図である。
図6は、図1に示した第1実施形態の固体撮像装置1のカラムAD回路25における時間加算処理時の第2例の動作を説明するためのタイミングチャートである。また、図7は、第2例の時間加算処理の処理態様を説明する図である。この第2例は、第1例に対して、参照信号生成部27の作用を変形している。
図8は、本発明の第2実施形態に係るCMOS固体撮像装置の概略構成図である。図9は、単位画素3の構成例と駆動回路との関係を説明する図である。
図10は、図8に示した第2実施形態の固体撮像装置1のカラムAD回路25における時間加算処理時の動作を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、図6に示した第1実施形態の第2例(ガンマ補正あり)に対する変形で示すが、図3に示した第1実施形態の第1例(ガンマ補正なし)にも、同様に適用可能である。
Claims (13)
- 複数の処理対象画像信号の加算演算結果のデジタルデータを取得する画像処理方法であって、
蓄積時間の異なる条件の元で取得された前記複数の処理対象画像信号の内の一方についてのデジタルデータをカウント処理の初期値として、前記複数の処理対象画像信号のうちの他方に応じた電気信号と、当該他方についてのデジタルデータを取得するための参照信号とを比較するとともに、この比較処理と並行して、ダウンカウントモードおよびアップカウントモードのうちの、前記一方についてのデジタルデータの符号と同一符号となるモードでカウント処理を行ない、前記比較処理が完了した時点のカウント値を保持する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 前記蓄積時間の異なる条件の元で取得された複数の処理対象画像信号の内の前記一方に応じた電気信号と、当該一方についてのデジタルデータを取得するための参照信号とを比較するとともに、この比較処理と並行してダウンカウントモードおよびアップカウントモードのうちの何れか一方のモードでカウント処理を行ない、前記比較処理が完了した時点のカウント値を保持することで、前記一方についてのデジタルデータを取得し前記初期値に設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記ダウンカウントモードと前記アップカウントモードとにおける各カウント処理を、モード切替可能なアップダウンカウンタを共通に用いつつ、その処理モードを切り替えて行なう
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記参照信号の時間変化量を調整することで、前記加算演算における前記処理対象画像信号についての係数を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。 - 比較的短時間の蓄積時間の元で取得された前記処理対象画像について、前記参照信号の時間変化量を調整する
ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理方法。 - 入射された電磁波に対応する電荷を生成する電荷生成部および前記電荷生成部により生成された電荷に応じた、基準成分と信号成分とを含んで表されるアナログの単位信号を生成する単位信号生成部を単位構成要素内に含み、当該単位構成要素が所定の順に配された物理量分布検知のための半導体装置であって、
アナログの処理対象画像信号と当該処理対象画像信号をデジタルデータに変換するための参照信号とを比較する比較部と、
前記電荷生成部における前記電荷を生成する時間である蓄積時間がそれぞれ異なる条件の元で取得された複数のアナログの処理対象画像信号の内の一方についてのデジタルデータをカウント処理の初期値として、前記比較部における比較処理と並行して、ダウンカウントモードおよびアップカウントモードのうちの、前記一方についてのデジタルデータの符号と同一符号となるモードでカウント処理を行ない、前記比較部における比較処理が完了した時点のカウント値を保持するカウンタ部と
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記蓄積時間を制御する蓄積時間制御部
をさらに備えている請求項6に記載の半導体装置。 - 前記カウンタ部における前記カウント処理のモードを制御する制御部
をさらに備えたことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記蓄積時間制御部は、同一位置の前記電荷生成部における前記蓄積時間を制御することで、前記同一位置の電荷生成部から、前記蓄積時間がそれぞれ異なる条件の元で取得された複数のアナログの処理対象画像信号を順次出力させ、
前記比較部と前記前記カウンタ部とは、前記蓄積時間制御により前記蓄積時間が制御された前記同一位置の電荷生成部から順次出力された複数の処理対象画像信号を、それぞれ処理対象とする
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記単位構成要素が行列状に配されており、
前記比較部と前記カウンタ部とからなる組を、前記単位構成要素の列の並び方向である行方向に複数備えており、
前記蓄積時間制御部は、行単位で前記蓄積時間を制御し、
前記比較部と前記前記カウンタ部とは、列ごとに、前記蓄積時間制御により行単位で前記蓄積時間が制御された同一列の複数の処理対象画像信号を、それぞれ処理対象とする
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記カウンタ部は、共通のカウンタ回路で構成され、かつ前記アップカウントモードと前記ダウンカウントモードとを切替可能に構成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 前記比較部は、前記複数の処理対象画像信号の内の前記一方に応じた電気信号と、当該一方についてのデジタルデータを取得するための参照信号とを比較し、
前記カウンタ部は、前記比較部における比較処理と並行してダウンカウントモードおよびアップカウントモードのうちの何れか一方のモードでカウント処理を行ない、前記比較処理が完了した時点のカウント値を保持することで、前記一方についてのデジタルデータを取得し前記初期値に設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 - 蓄積時間の異なる条件の元で取得された複数の処理対象画像信号のうちの一方および他方に応じたアナログの処理対象画像信号をデジタルデータに変換するためのそれぞれの参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記アナログの処理対象画像信号と、前記参照信号生成部が生成した参照信号とを比較する比較部と、
前記複数の処理対象画像信号の内の一方についてのデジタルデータをカウント処理の初期値として、前記比較部における比較処理と並行して、ダウンカウントモードおよびアップカウントモードのうちの、前記一方についてのデジタルデータの符号と同一符号となるモードでカウント処理を行ない、前記比較部における前記比較処理が完了した時点のカウント値を保持するカウンタ部と、
前記カウンタ部における前記カウント処理のモードを制御する制御部と
を備えたことを特徴とする電子機器。
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