JP7029961B2 - セミグローバルシャッタイメージャ - Google Patents
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Description
本出願は、2015年5月19日に出願された「SEMI-GLOBAL SHUTTER IMAGER」という題名の米国仮特許出願第62/163,730号に対して優先権を主張する。上記文献は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。
本開示は、デジタル撮像の分野に監視、特に、複数のピクセルブロックを連続的に捕捉するが、各ブロック内のピクセルは同期して捕捉され得る、セミグローバルシャッタイメージャに関する。
画像センサ(またはイメージャ)は、概して、画像を形成するために要求される情報を検出および伝達し得る画像捕捉デバイス(例えば、カメラ)の一部を指す。デジタルカメラでは、画像センサは、典型的には、その上で画像が捕捉されるシリコン半導体であり得る。構造的に、センサは、光子を捕捉し、それらを電子に変換する感光性ダイオード(すなわち、フォトサイト)のアレイから成ることができる。各フォトサイト内の電子の蓄積は、電子信号(例えば、電圧)に変換されることができ、これは、順に、画素またはピクセルを表すデジタルデータに変換されることができる。これらの要素またはピクセルは、次いで、最終画像を組み立てるために使用されることができる。最終画像は、カメラのメモリ内に記憶され、ディスプレイ上で閲覧される、および/またはさらに操作されるように読み出されることができる。
本開示は、概して、複数のピクセルブロックを連続的に捕捉および処理し、各ブロック内のピクセルが同期して捕捉され得る、セミグローバルシャッタイメージャおよび機構に関する。画像センサのセンサ要素(またはピクセル)は、複数のピクセルブロックに分割されることができる。同一のブロック内の全てのピクセルは、同時に光に露出されることができる。その後、露出されたピクセルのブロックからのデータが依然として読み出されている間、別のピクセルのブロックが、露出されることができる。本プロセスは、全てのピクセルが露出され、読み出されるまで繰り返されることができる。これは、ピクセルの露出とピクセル内に捕捉される情報が分析されるときとの間の遅延を有意に低減させ、それによって、カメラのフレームレート(または速度)を増加させることができる。加えて、所与のセミグローバルシャッタ画像センサに対する最適な数のピクセルブロックを設定し、同時に各ピクセルブロック内の全てのピクセルを露出することによって、セミグローバルイメージャはまた、ピクセルブロックの連続的露出によって引き起こされ得る、結果画像へのある形態の望ましくない歪み(例えば、モーションアーチファクト)を低減させることができる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
画像センサであって、
複数のブロックに分割された2次元ピクセルアレイであって、前記複数のブロックのそれぞれは、少なくとも2つの異なる行および2つの異なる列において配列されたピクセルを備える、2次元ピクセルアレイと、
前記複数のブロックを連続的に露出するシャッタであって、各ブロック内の全てのピクセルは、同期して露出される、シャッタと
を備える、画像センサ。
(項目2)
前記2次元ピクセルアレイは、M個の行のピクセルを含み、Mは、100以上であり、
各ブロックの高さは、M個の行の組み合わせられた高さの少なくとも20分の1であるが、M個の行の前記組み合わせられた高さの5分の1未満である、項目1に記載の画像センサ。
(項目3)
前記2次元ピクセルアレイは、N個の列を含み、Nは、100以上であり、
各ブロックの幅は、N個の列のピクセルの組み合わせられた幅の少なくとも20分の1であるが、N個の列の前記組み合わせられた幅の5分の1未満である、項目1に記載の画像センサ。
(項目4)
前記ブロックのうちの少なくとも2つは、異なる数のピクセルを含む、項目1に記載の画像センサ。
(項目5)
前記ブロックのうちの少なくとも2つは、異なる幾何学的形状を有する、項目1に記載の画像センサ。
(項目6)
前記複数のブロックのそれぞれは、同数のピクセルを含む、項目1に記載の画像センサ。
(項目7)
タイミング信号を前記ブロックのそれぞれに伝送するタイミング制御モジュールを備え、前記タイミング信号は、前記ブロックの露出のシーケンスを開始する、項目1に記載の画像センサ。
(項目8)
前記複数のブロックのそれぞれのための別個の読出電子機器を備え、前記読出電子機器は、対応するブロック内のピクセルからの信号を受信および処理することが可能である、項目1に記載の画像センサ。
(項目9)
前記読出電子機器は、前記信号を増幅する増幅器と、前記信号をデジタルデータに変換するアナログ/デジタルコンバータとを備える、項目8に記載の画像センサ。
(項目10)
前記複数のブロックは、第1のブロックと、第2のブロックとを含み、
前記読出電子機器は、前記第1のブロックの露出が完了した直後にピクセルの前記第1のブロックから信号を読み出し、
前記第2のブロックの露出は、前記第1のブロックからの信号の読出が完了する前に開始する、項目8に記載の画像センサ。
(項目11)
前記複数のブロックは、第1のブロックと、第2のブロックとを含み、
前記第2のブロックの露出と前記第1のブロックの露出との間に遅延が存在し、前記遅延は、前記第2のブロックがその露出を完了する前に前記第1のブロックの読出を可能にするために十分に長い、項目8に記載の画像センサ。
(項目12)
前記シャッタは、電子的に制御される、項目1に記載の画像センサ。
(項目13)
画像センサを用いて画像を捕捉する方法であって、
前記画像センサの2次元ピクセルアレイ画像面積を複数のブロックに分割することであって、前記複数のブロックのそれぞれは、少なくとも2つの異なる行および2つの異なる列において配列されたピクセルを備える、ことと、
前記複数のブロックを連続的に露出することであって、各ブロック内の全てのピクセルは、同期して露出される、ことと
を含む、方法。
(項目14)
前記2次元ピクセルアレイは、M個の行のピクセルを含み、Mは、100以上であり、
各ブロックの高さは、M個の行のピクセルの組み合わせられた高さの少なくとも20分の1であるが、M個の行の前記組み合わせられた高さの5分の1未満である、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記2次元ピクセルアレイは、N個の列を含み、Nは、100以上であり、
各ブロックの幅は、N個の列のピクセルの組み合わせられた幅の少なくとも20分の1であるが、N個の列の前記組み合わせられた幅の5分の1未満である、項目13に記載の方法。
(項目16)
タイミング信号を前記ブロックのそれぞれに伝送することを含み、前記タイミング信号は、前記ブロックの露出のシーケンスを開始する、項目13に記載の方法。
(項目17)
前記複数のブロックの少なくとも第1のブロックおよび第2のブロックから信号を連続的に読み出すことを含む、項目13に記載の方法。
(項目18)
ピクセルの前記第1のブロックからの信号は、前記第1のブロックの露出が完了した直後に読み出され、
前記第2のブロックの露出は、前記第1のブロックからの信号の読出が完了する前に開始する、項目17に記載の方法。
(項目19)
前記第2のブロックの露出と前記第1のブロックの露出との間に遅延が存在し、前記遅延は、前記第2のブロックがその露出を完了する前に前記第1のブロックの読出を可能にするだけ長い、項目17に記載の方法。
(項目20)
デジタルカメラであって、
複数のブロックに分割される2次元ピクセルアレイを備える画像センサであって、前記複数のブロックのそれぞれは、少なくとも2つの異なる行および2つの異なる列において配列されたピクセルを備える、画像センサと、
光を前記画像センサに指向させるレンズと、
前記複数のブロックを連続的に露出するシャッタであって、各ブロック内の全てのピクセルは、同期して露出される、シャッタと、
前記ブロックの露出のシーケンスのタイミングを制御するタイミング制御モジュールと、
前記複数のブロックのそれぞれのための別個の読出電子機器であって、前記読出電子機器は、対応するブロック内のピクセルからの信号を受信および処理することが可能である、読出電子機器と、
前記読出電子機器の出力から画像を組み立てるカメラASICと
を備える、デジタルカメラ。
以下の好ましい実施形態の説明では、本明細書の一部を形成し、実践され得る具体的実施形態が例証として示される、付随の図面を参照する。他の実施形態も、使用され得、構造的変更が、本開示の実施形態の範囲から逸脱することなく成され得ることを理解されたい。
Claims (15)
- 画像センサであって、
複数のブロックに分割された2次元ピクセルアレイであって、前記複数のブロックのそれぞれは、少なくとも2つの異なる行および2つの異なる列において配列されたピクセルを備える、2次元ピクセルアレイと、
画像を捕捉するために前記複数のブロックを連続的に露出するシャッタであって、各ブロック内の全てのピクセルは、同期して露出される、シャッタと、
複数の読出回路を備える読出回路網であって、各読出回路は、前記複数のブロックのうちの1つに対応し、前記読出回路のそれぞれは、各対応するブロック内のピクセルからの前記画像の信号を受信および処理することが可能である、読出回路網と
を備え、
前記2次元ピクセルアレイは、M個の行のピクセルを含み、Mは、100以上であり、各ブロックの高さは、M個の行の組み合わせられた高さの少なくとも20分の1であるが、M個の行の前記組み合わせられた高さの5分の1未満であり、
前記2次元ピクセルアレイは、N個の列を含み、Nは、100以上であり、各ブロックの幅は、N個の列のピクセルの組み合わせられた幅の少なくとも20分の1であるが、N個の列の前記組み合わせられた幅の5分の1未満である、画像センサ。 - 前記ブロックのうちの少なくとも2つは、異なる数のピクセルを含む、請求項1に記載の画像センサ。
- 前記ブロックのうちの少なくとも2つは、異なる幾何学的形状を有する、請求項1に記載の画像センサ。
- 前記複数のブロックのそれぞれは、同数のピクセルを含む、請求項1に記載の画像センサ。
- タイミング信号を前記ブロックのそれぞれに伝送するタイミング制御モジュールを備え、前記タイミング信号は、前記ブロックの露出のシーケンスを開始する、請求項1に記載の画像センサ。
- 前記読出回路網は、前記信号を増幅する増幅器と、前記信号をデジタルデータに変換するアナログ/デジタルコンバータとを備える、請求項1に記載の画像センサ。
- 前記複数のブロックは、第1のブロックと、第2のブロックとを含み、
前記読出回路網は、前記第1のブロックの露出が完了した直後にピクセルの前記第1のブロックから信号を読み出し、
前記第2のブロックの露出は、前記第1のブロックからの信号の読出が完了する前に開始する、請求項1に記載の画像センサ。 - 前記複数のブロックは、第1のブロックと、第2のブロックとを含み、
前記第2のブロックの露出と前記第1のブロックの露出との間に遅延が存在し、前記遅延は、前記第2のブロックがその露出を完了する前に前記第1のブロックの読出を可能にするために十分に長い、請求項1に記載の画像センサ。 - 前記シャッタは、電子的に制御される、請求項1に記載の画像センサ。
- 画像センサを用いて画像を捕捉する方法であって、
前記画像センサの2次元ピクセルアレイ画像面積を複数のブロックに分割することであって、前記複数のブロックのそれぞれは、少なくとも2つの異なる行および2つの異なる列において配列されたピクセルを備える、ことと、
前記画像を捕捉するために前記複数のブロックを連続的に露出することであって、各ブロック内の全てのピクセルは、同期して露出される、ことと、
複数の別個の読出回路を用いて前記複数のブロックのそれぞれからの前記画像の信号を読み出すことであって、各読出回路は、前記複数のブロックのうちの1つに対応する、ことと
を含み、
前記2次元ピクセルアレイは、M個の行のピクセルを含み、Mは、100以上であり、各ブロックの高さは、M個の行の組み合わせられた高さの少なくとも20分の1であるが、M個の行の前記組み合わせられた高さの5分の1未満であり、
前記2次元ピクセルアレイは、N個の列を含み、Nは、100以上であり、各ブロックの幅は、N個の列のピクセルの組み合わせられた幅の少なくとも20分の1であるが、N個の列の前記組み合わせられた幅の5分の1未満である、方法。 - タイミング信号を前記ブロックのそれぞれに伝送することを含み、前記タイミング信号は、前記ブロックの露出のシーケンスを開始する、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のブロックの少なくとも第1のブロックおよび第2のブロックから信号を連続的に読み出すことを含む、請求項10に記載の方法。
- ピクセルの前記第1のブロックからの信号は、前記第1のブロックの露出が完了した直後に読み出され、
前記第2のブロックの露出は、前記第1のブロックからの信号の読出が完了する前に開始する、請求項12に記載の方法。 - 前記第2のブロックの露出と前記第1のブロックの露出との間に遅延が存在し、前記遅延は、前記第2のブロックがその露出を完了する前に前記第1のブロックの読出を可能にするだけ長い、請求項12に記載の方法。
- デジタルカメラであって、
複数のブロックに分割される2次元ピクセルアレイを備える画像センサであって、前記複数のブロックのそれぞれは、少なくとも2つの異なる行および2つの異なる列において配列されたピクセルを備える、画像センサと、
光を前記画像センサに指向させるレンズと、
画像を捕捉するために前記複数のブロックを連続的に露出するシャッタであって、各ブロック内の全てのピクセルは、同期して露出される、シャッタと、
前記ブロックの露出のシーケンスのタイミングを制御するタイミング制御モジュールと、
複数の読出回路を備える読出回路網であって、各読出回路は、前記複数のブロックのうちの1つに対応し、前記読出回路のそれぞれは、各対応するブロック内のピクセルからの前記画像の信号を受信および処理することが可能である、読出回路網と、
前記読出回路網の出力から前記画像を組み立てるカメラASICと
を備え、
前記2次元ピクセルアレイは、M個の行のピクセルを含み、Mは、100以上であり、各ブロックの高さは、M個の行の組み合わせられた高さの少なくとも20分の1であるが、M個の行の前記組み合わせられた高さの5分の1未満であり、
前記2次元ピクセルアレイは、N個の列を含み、Nは、100以上であり、各ブロックの幅は、N個の列のピクセルの組み合わせられた幅の少なくとも20分の1であるが、N個の列の前記組み合わせられた幅の5分の1未満である、デジタルカメラ。
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