JP3408045B2 - 光電変換装置 - Google Patents
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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
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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 |
| DE69736534T DE69736534T2 (de) | 1996-01-19 | 1997-01-16 | Fotoelektrisches Umwandlungsgerät |
| 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 |
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 |
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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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| EP (1) | EP0785673B1 (ja) |
| JP (1) | JP3408045B2 (ja) |
| DE (1) | DE69736534T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5831258A (en) * | 1996-08-20 | 1998-11-03 | Xerox Corporation | Pixel circuit with integrated amplifer |
| JP3495866B2 (ja) * | 1996-12-24 | 2004-02-09 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| 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 |
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| JP2000078473A (ja) | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| US7015964B1 (en) | 1998-11-02 | 2006-03-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup device and method of resetting the same |
| JP3011207B1 (ja) * | 1998-11-06 | 2000-02-21 | 日本電気株式会社 | イメージセンサ |
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| TWI656631B (zh) * | 2014-03-28 | 2019-04-11 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | 攝像裝置 |
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|---|---|---|---|---|
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