JP2003511920A - Time-delay integration imaging with active pixel sensors - Google Patents
Time-delay integration imaging with active pixel sensorsInfo
- Publication number
- JP2003511920A JP2003511920A JP2001529217A JP2001529217A JP2003511920A JP 2003511920 A JP2003511920 A JP 2003511920A JP 2001529217 A JP2001529217 A JP 2001529217A JP 2001529217 A JP2001529217 A JP 2001529217A JP 2003511920 A JP2003511920 A JP 2003511920A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- array
- signal
- capacitor
- integrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
- H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/48—Increasing resolution by shifting the sensor relative to the scene
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/03—Circuitry for demodulating colour component signals modulated spatially by colour striped filters by frequency separation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】 能動画素センサ(110)に基づいて時間遅延積分を実施するのに用いる画像形成技法と画像形成装置(100)。相関二重サンプリングと信号の合計に基づいたスイッチングキャパシタバンクとを実施するための、能動画素センサ(110)を有するチップ上の積分器(120)。 (57) An image forming technique and an image forming apparatus (100) used to perform time delay integration based on an active pixel sensor (110). An on-chip integrator (120) with an active pixel sensor (110) for performing correlated double sampling and a switching capacitor bank based on the sum of signals.
Description
【0001】
本願は、発明の名称が「LOW POWER ACCURACY TIME-DELAYED-INTERGRATION IMA
GER IMPLEMENTATION USING CMOS IMAGING APPROACH」である1999年10月5
日付け出願の米国仮特許願の特典を主張するものである。[0001] The present application is entitled "LOW POWER ACCURACY TIME-DELAYED-INTERGRATION IMA".
GER IMPLEMENTATION USING CMOS IMAGING AP PROACH ", October 5, 1999
It claims the benefits of a US provisional patent application filed on a date.
【0002】[0002]
本願に記載されている発明は、NASAとの契約に基づいて実施された研究に
よってなされたので、契約人が権利を保持することを選択した場合の公法96−
517(35U.S.C.202)の条項に規制される。Since the invention described in this application was made by research conducted under the contract with NASA, public law 96- when the contractor chooses to retain his rights.
517 (35 USC 202).
【0003】[0003]
本願は、画像形成装置と画像形成法に関し、さらに詳しく述べると、半導体セ
ンサに基づいた画像形成装置と画像形成法に関する。The present application relates to an image forming apparatus and an image forming method, and more specifically, to an image forming apparatus and an image forming method based on a semiconductor sensor.
【0004】
画像センサは、各種物体の画像をつくる多くの用途に広く使用されている。画
像形成回路は、光子に応答して出力信号を生成するように設計されている二次元
アレイの光センサを備えていることが多い。各光センサを使用して、画像の一つ
の絵素(画素)の一部または全体をつくることができる。個々の光センサを走査
して、各種の画像形成操作に利用する出力信号を読み出して処理することができ
る。Image sensors are widely used in many applications to create images of various objects. Imaging circuits often include a two-dimensional array of photosensors designed to produce an output signal in response to photons. Each photosensor can be used to create part or all of one picture element (pixel) of the image. Individual photosensors can be scanned to read and process output signals for use in various image forming operations.
【0005】
ある部類の固体画像センサは、半導体基板上に形成された能動画素センサ(A
PS)のアレイを備えている。APSは、各画素内に検出回路系を有する光検出
装置である。能動画素は各々、半導体基板内に形成されかつ光信号を電子信号に
変換できる検出素子を備えている。光子が各能動画素内の光能動的領域の表面に
当たると、自由電荷のキャリアが生成し集められる。その電荷キャリアは、集め
られると、各画素内で電気信号に変換される。したがって、電荷結合デバイス(
CCD)または酸化金属半導体(MOS)ダイオードアレイとは明白に異なり、
APS装置は、読み出しのために、電荷を一つの画素から他の画素へ転送しない
。APSは前記光電荷(photo charge)を電子信号に変換した後、その信号を出
力ノードに導く共通の導体に転送することができる。One class of solid-state image sensor is an active pixel sensor (A) formed on a semiconductor substrate.
PS) array. The APS is a photodetector having a detection circuit system in each pixel. Each active pixel comprises a detection element formed in the semiconductor substrate and capable of converting an optical signal into an electronic signal. When photons hit the surface of the photoactive area in each active pixel, free charge carriers are generated and collected. Once collected, the charge carriers are converted into electrical signals within each pixel. Therefore, the charge-coupled device (
Clearly different from CCD) or metal oxide semiconductor (MOS) diode arrays,
APS devices do not transfer charge from one pixel to another for reading. The APS can convert the photo charge into an electronic signal and then transfer the signal to a common conductor leading to an output node.
【0006】
APS装置は、相補形酸化金属半導体(CMOS)プロセスと互換性がある方
式で組み立てることができる。CMOSプロセスと互換性があるので、多くの信
号処理機能と操作を制御する装置を、一つのAPSチップに、比較的低いコスト
で組みこむことができる。また、CMOS回路系は、単純な電源を使用して、電
力消費量を減らすことができる。さらに、APS装置の能動画素は、非破壊読出
し、単純化ディジタルインターフェース(simplified digital interface)およ
びランダムアクセスを行うことができる。APS devices can be assembled in a manner compatible with complementary metal oxide semiconductor (CMOS) processes. Being compatible with the CMOS process, devices that control many signal processing functions and operations can be incorporated into a single APS chip at a relatively low cost. Also, CMOS circuitry can use a simple power supply to reduce power consumption. In addition, the active pixels of the APS device are capable of non-destructive readout, simplified digital interface and random access.
【0007】[0007]
本発明には、光検出アレイと積分アレイ(integrator array)を備えた画像形
成装置が含まれている。前記光検出アレイは行と列に配列された検出画素を備え
ている。各画素は、物体からの入射光子に反応して電荷を生成する光検出素子と
、その電荷を、その電荷を示す電気画素信号に変換する画素内回路(in-pixel c
ircuit)とを有している。前記積分アレイは、光検出アレイと同じ数の行と列に
配列された積分器を有している。各列の積分器は、前記光検出アレイの検出画素
の指定された一つだけの列から電気画素信号を受信するように連結され、そして
各検出画素がサンプリングされて光検出アレイ中の行の数だけ読み出された後、
物体を示す時間遅延積分信号を生成するように作動可能である。The present invention includes an image forming apparatus including a light detection array and an integrator array. The photodetection array comprises detection pixels arranged in rows and columns. Each pixel includes a photodetector element that generates an electric charge in response to an incident photon from an object and an in-pixel circuit (in-pixel c
ircuit) and. The integrating array has as many rows and columns of integrators as there are photodetector arrays. The integrator of each column is coupled to receive an electrical pixel signal from only one designated column of detection pixels of the photodetection array, and each detection pixel is sampled to provide a row of rows in the photodetection array. After being read by the number,
It is operable to generate a time-delayed integrated signal representative of the object.
【0008】[0008]
本発明の時間遅延積分を利用して、CMOS APSアレイの一連の能動検出
画素が、続いて生成する電気出力信号を蓄積して合計信号(sum signal)を生成
させる。この合計信号を構成する電気信号は、走査操作のため固定した長さの遅
延時間で互いに遅れている異なる時点のそれらそれぞれの画素によって得られる
ので、合計信号は「時間遅延積分(time-delayed integration)」信号と呼称す
る。Utilizing the time-delayed integration of the present invention, a series of active detection pixels in a CMOS APS array accumulate subsequent electrical output signals to produce a sum signal. The electrical signals that make up this summed signal are obtained by their respective pixels at different times lagging one another with a fixed length of delay time due to the scanning operation, so that the summed signal is a "time-delayed integration". ) ”Signal.
【0009】
この時間遅延積分の用途の一例は、画像形成装置に対して移動する物体の画像
を形成する用途である。通常の「スナップショット」画像形成操作の場合、検出
画素は、与えられた露光時間に、物体から光子を集めるように制御される。異な
る画素から出力される信号は、互いに独立しており、出力された画像内の異なる
画素を示す。物体と画像形成装置が相対的に静止している場合、物体が十分に明
るくなければ、露光時間を長くして、より多くの光子を集めることによって信号
/雑音比を増大することができる。あるいは、相対的に静止しているものの画像
を形成する状況では、一シーンに対して多数(複数)のスナップショットをとる
ことができる。その多数のスナップショットまたは多数のフレームを、単に合計
して、信号/雑音比が改善された最終画像をつくることができる。An example of an application of this time delay integration is an application of forming an image of a moving object with respect to an image forming apparatus. In a typical "snapshot" imaging operation, the detection pixels are controlled to collect photons from the object at a given exposure time. The signals output from different pixels are independent of each other and represent different pixels in the output image. When the object and the imager are relatively stationary, the exposure time can be increased to increase the signal / noise ratio by collecting more photons if the object is not bright enough. Alternatively, in a situation in which an image is formed while it is relatively stationary, a large number (several) of snapshots can be taken for one scene. The multiple snapshots or multiple frames can simply be summed to create a final image with an improved signal / noise ratio.
【0010】
しかし、物体が画像形成装置に対して移動する場合、露光時間を長くして画像
を形成することは不可能である。というのは、露光時間が長すぎると、捕獲され
ら画像が「スミアし(smear)」、かつ物体の一ヶ所からの光子が、相対運動の
方向に沿う二つ以上の隣接画素によって収集されるからである。多数のフレーム
を単純に合計するとスミアリングの問題に遭遇する。なぜならば、異なるフレー
ムが異なる時点でとられて、その時間中、物体の画像が、検出アレイ上の一つの
位置から他の位置に移動したからである。However, when the object moves with respect to the image forming apparatus, it is impossible to form an image with a long exposure time. This is because if the exposure time is too long, the image "smears" when it is captured, and photons from one location on the object are collected by two or more adjacent pixels along the direction of relative motion. Because. Smearing issues are encountered when simply summing multiple frames. This is because different frames were taken at different times and during that time the image of the object moved from one position to another on the detection array.
【0011】
本発明の時間遅延部分積分は、一つには、上述の多数フレームの積分方法を修
正し、同じ画像に対応する異なるフレームの中の異なる検出画素からの画素信号
を加えて適正な積分された画像を生成する。別の観点で、多数(複数)のフレー
ムがこの場合にも取得される。しかし、異なるフレームは、その動きを考慮して
相対的な動きの方向にそって互いにシフトされ、次いで、そのシフトされたフレ
ームが合計される。その結果、前記相対運動が原因の画像形成のスミアリングが
減少し、最終の積分画像の信号/雑音比が望ましい値になる。The time-delayed partial integration of the present invention is, in part, a modification of the multi-frame integration method described above to add the proper pixel signals from different detected pixels in different frames corresponding to the same image. Generate an integrated image. From another perspective, a large number of frames are also acquired in this case. However, the different frames are shifted relative to each other along the direction of relative movement, taking into account their movement, and then the shifted frames are summed. As a result, image formation smearing due to the relative motion is reduced and the final integrated image signal / noise ratio is at a desired value.
【0012】
図1Aは、航空機に搭載された画像形成アレイ装置を使用する上記時間遅延積
分法によって地表場面(ground scene)の画像が撮られる状況を示している。そ
の画像形成装置がとった7個の連続フレームが示されている。航空機が運動して
いるため、その地表場面は、運動の方向にそって画像形成アレイの異なる位置に
投影する。しかし、そのフレームが、いずれかの二つの連続フレーム間を一つの
画素だけ空間的にシフトされると、同じ地表場面を有する異なるフレームの検出
画素が一列に並べられ、その結果、合計されて、スミアリングのない適正な積分
画像が生成される。FIG. 1A illustrates a situation where an image of a ground scene is taken by the time delay integration method described above using an imaging array device on board an aircraft. Seven consecutive frames taken by the image forming apparatus are shown. Because the aircraft is in motion, its surface scenes project at different locations in the imaging array along the direction of motion. However, when the frame is spatially shifted by one pixel between any two consecutive frames, the detected pixels of different frames with the same ground scene are aligned and, as a result, summed, A proper integral image without smearing is generated.
【0013】
図1Bは、一実施態様のオンチップ時間遅延集積回路系を有するAPS画像形
成装置の代表例100を示している。このAPS画像形成装置100は、m列と
n行で配列されたAPS検出画素を有するAPSアレイ110およびアナログ積
分アレイ120を備え、両方ともに共通の基板上に組み立てられている。作動中
、画像形成装置100は、列の方向が、画像形成装置100に対する、画像が形
成される物体の移動方向に実質的に平行となるように向けられる。積分アレイ1
20は、上記時間遅延積分を実行するように、設計されかつAPSアレイ110
と連係(インターフェース)している。FIG. 1B illustrates a representative example 100 of an APS image forming device having an on-chip time delay integrated circuit system of one embodiment. The APS image forming apparatus 100 includes an APS array 110 having APS detection pixels arranged in m columns and n rows and an analog integration array 120, both of which are assembled on a common substrate. In operation, the image forming device 100 is oriented such that the columns are substantially parallel to the direction of movement of the object to be imaged with respect to the image forming device 100. Integration array 1
20 is designed to perform the time delay integration and APS array 110.
(Interface) with.
【0014】
APSアレイ100は、適切なAPSの設計によってつくることができる。A
PSの検出画素は各々、光ゲートまたは光ダイオードなどの光活性素子を備えて
、光子を収集して、収集した光子に反応して電荷を生成する。次に、その電荷は
、画素内回路(in-pixel circuit)に転送され、その回路はその中で該電荷を画
素電気信号に変換する。一実施態様の画素内回路は、分離された拡散領域、およ
び前記光活性素子と同拡散領域の間に設置された転送ゲート(transfer gate)
を備えている。その拡散領域は前記電荷を受け取り次いで対応する電気信号を画
素増幅器にさらに処理のために送る。The APS array 100 can be made with a suitable APS design. A
The detection pixels of the PS each include a photoactive device such as a photogate or a photodiode to collect photons and generate a charge in response to the collected photons. The charge is then transferred to an in-pixel circuit, where it converts the charge into a pixel electrical signal. In one embodiment, the intra-pixel circuit includes a separate diffusion region and a transfer gate disposed between the photoactive device and the diffusion region.
Is equipped with. The diffusion region receives the charge and then sends a corresponding electrical signal to the pixel amplifier for further processing.
【0015】
APSアレイ110は、半導体基板上に組み入れたCMOS−互換性能動画素
センサで形成されている。前記積分器も、CMOS技法を利用することによって
、同じ基板上に、APSアレイ110とともに組み入れられて、時間遅延積分を
実行する。したがって、このようなCMOS画像形成装置は、時間遅延積分機構
と、CMOS APS技法の各種の利点及びオンチップ処理機能とを兼ね備える
ことができる。各APS画素は、光子が誘発する電荷を内部で電気信号に変換す
るので、一つの画素から別の画素への電荷の移行は回避される。The APS array 110 is formed of CMOS-compatible active pixel sensors incorporated on a semiconductor substrate. The integrator is also integrated with the APS array 110 on the same substrate by utilizing CMOS technology to perform the time delay integration. Thus, such a CMOS imager can combine the time delay integration mechanism with the various advantages of the CMOS APS technique and on-chip processing capabilities. Each APS pixel internally converts the photon-induced charge into an electrical signal, thus avoiding charge transfer from one pixel to another.
【0016】
光ゲートベースのAPSの一例が、Fossumらの米国特許第5,471,515
号に開示されている。なおこの特許は本願に援用するものである。このAPSア
レイの一特徴は、相関二重サンプリング機構(correlated double sampling mec
hanism)である。Fossumは、センサ基板上であるがAPSセンサの外側に組み立
てられた読出し回路を開示している。その読出し回路においては、信号のサンプ
ル保持回路を使用して各積分期間終了時の浮遊拡散領域の電位をサンプリングし
て、その画素からの合計信号が得られる。別のリセットサンプル保持回路を使用
して、浮遊拡散領域がリセットされた後、浮遊拡散領域の電位が再びサンプリン
グされ、リセット電位の値が得られる。差動回路(differential circuit)が、
両方のサンプル保持回路に連結されて、合計信号とリセット信号の差を示す出力
を生成する。この二重サンプリングによって、KTCノイズなどの読出しノイズ
が有意に減少する。この二重サンプリングは、本発明の装置100で、積分アレ
イ120を使用することによる異なる方式で実行される。An example of an optical gate based APS is shown in Fossum et al. US Pat. No. 5,471,515.
No. This patent is incorporated herein by reference. One feature of this APS array is that it has a correlated double sampling mechanism.
hanism). Fossum discloses a readout circuit assembled on the sensor substrate but outside the APS sensor. In the readout circuit, the potential of the floating diffusion region at the end of each integration period is sampled using the signal sample holding circuit, and the total signal from the pixel is obtained. Another reset sample holding circuit is used to reset the floating diffusion region and then the potential of the floating diffusion region is sampled again to obtain the value of the reset potential. The differential circuit
It is coupled to both sample and hold circuits to produce an output indicative of the difference between the sum signal and the reset signal. This double sampling significantly reduces read noise, such as KTC noise. This double sampling is performed in the device 100 of the present invention in a different manner by using an integrating array 120.
【0017】
積分アレイ120は、m列とn行で配列されているm×n個のアナログ積分器
を備えている。積分アレイ120は、積分器の一つの列がAPS検出画素の一つ
の列だけから信号を受信するように連結されている列平行配置構成でAPSアレ
イ110に接続されている。各積分器は、この列平行配置構成を利用して、同じ
列のn個のAPS検出画素とn個の積分器からn段階の時間遅延積分を実行でき
るように設計されている。その結果、異なる時点に生成する、同じ列のn個の異
なるAPS検出画素からのn個の出力信号が積分されて、物体の一つの場所の画
像を示す出力画像の一画素信号が生成される。各行のm個のAPS検出画素によ
って、クロストラックカバレッジ(cross-track coverage)が提供される。前記
列平行設計によって、異なる列における信号処理を、同時に平行して進めること
ができる。The integration array 120 includes m × n analog integrators arranged in m columns and n rows. The integrating array 120 is connected to the APS array 110 in a column parallel arrangement in which one column of integrators is coupled to receive signals from only one column of APS detection pixels. Each integrator is designed so as to be able to perform n-step time-delayed integration from n APS detection pixels and n integrators in the same column by utilizing this column parallel arrangement configuration. As a result, n output signals from n different APS detection pixels in the same column, which are generated at different time points, are integrated to generate a one-pixel signal of an output image showing an image of one location of the object. . Cross-track coverage is provided by the m APS detection pixels in each row. The column parallel design allows signal processing in different columns to proceed concurrently in parallel.
【0018】
アナログ/デジタル変換も、前記APS画像形成装置100で実行することが
できる。m個のADCからなるADCアレイ130が、同じ基板に、列平行配置
構成で組み立てられ、その結果、各ADCが、積分アレイ120の一つの列から
の時間遅延信号を変換するように指定される。あるいは、単一のADCを使用し
て、積分アレイ120全体からの信号を変換するか、またはm・n個のADSか
らなるADCアレイを使用して、m・n個の積分器からのすべての出力信号を平
行してディジタル化することができる。Analog / digital conversion can also be performed by the APS image forming apparatus 100. An ADC array 130 of m ADCs is assembled on the same substrate in a column-parallel arrangement, such that each ADC is designated to transform a time-delayed signal from one column of the integrating array 120. . Alternatively, a single ADC may be used to transform the signals from the entire integrating array 120, or an ADC array of m · n ADSs may be used to convert all the m · n integrators. The output signal can be digitized in parallel.
【0019】
次に、積分アレイ120の回路系と作動を詳細に説明する。この列平行配置構
成において、所与の行のAPS検出画素の信号レベルは、その検出画素に対応す
る列の積分器のいずれか一つに加えることができる。一列の異なる積分器は、異
なるAPS検出画素が収集しかつn個のフレーム時間にわたって蓄積される、物
体の連続位置の画素値を記憶する。フレーム時間とは、APSアレイ110全体
を読み出すのに必要な時間と定義する。この配置構成で、そのフレーム時間は、
各画素の積分時間および最終出力における物体の画像の一ラインの読出し時間で
もある。Next, the circuit system and operation of the integration array 120 will be described in detail. In this column parallel arrangement, the signal level of the APS detection pixel in a given row can be applied to any one of the integrators in the column corresponding to that detection pixel. A row of different integrators stores pixel values at successive positions of the object, which are collected by different APS detection pixels and accumulated over n frame times. The frame time is defined as the time required to read the entire APS array 110. With this arrangement, the frame time is
It is also the integration time of each pixel and the readout time of one line of the image of the object at the final output.
【0020】
n段階の時間遅延積分を実行する場合、APSアレイ110は、図1Aに示す
ように、異なる時点の連続フレームを多数形成するように制御される。しかし、
各フレームの画素信号は、一度に一行ずつ列方向にそってシフトすることによっ
て、積分アレイ120にコピーされる。このことは図1Aに示してある。When performing n stages of time-delayed integration, the APS array 110 is controlled to form multiple consecutive frames at different times, as shown in FIG. 1A. But,
The pixel signals for each frame are copied to the integrating array 120 by shifting one row at a time along the column direction. This is shown in FIG. 1A.
【0021】
図1Cは三つの連続フレーム中のある列のAPS検出画素の同じ列の積分器に
対するマッピングを示す。同じ列のAPS検出画素と積分器は、所与のいずれの
フレームでも、1対1のマッピング関係を有している。所与の積分器に対し、そ
のマッピングは二つの連続フレーム間で変化する。特に積分アレイ120とAP
Sアレイ110の間の連結は、所与の列の連続するAPS検出画素がそれぞれ、
連続するフレーム中の指定の積分器に接続されるように制御される。したがって
、この指定された積分器は、最後に出力される画像の一つの画素に対して一つの
時間遅延積分信号を生成する。この方式によって、物体上の所与の点を、選択さ
れた積分器にマップすることができるので、相対的運動に起因する画像形成のス
ミア(smear)を減らすことができる。FIG. 1C shows the mapping of APS detection pixels in one column to the integrator in the same column in three consecutive frames. APS detection pixels and integrators in the same column have a one-to-one mapping relationship in any given frame. For a given integrator, the mapping changes between two consecutive frames. Especially the integration array 120 and the AP
The connection between the S arrays 110 is such that each successive APS detection pixel in a given column is
It is controlled to be connected to a specified integrator in successive frames. Therefore, this designated integrator produces one time-delayed integration signal for one pixel of the last output image. This scheme allows a given point on the object to be mapped to the selected integrator, thus reducing image forming smear due to relative motion.
【0022】
それ故、上記マッピングによって、所与のフレーム時間中、所与の行kの画素
からの信号が、同じ列の所与の行jの積分器の内容に加えられる。積分器はn回
積分して物体の1ラインの画像を生成するので、画素値は、フレーム毎に1ライ
ンの画像を提供するために、フレーム速度のn倍の速い速度のサンプリング速度
でサンプリングされなければならない。これにより、所与のフレーム時間中、一
行の積分器は、n個の前のフレームすべてからの信号を蓄積しており、すぐに読
み出される。Thus, the above mapping causes the signal from the pixel in a given row k to be added to the integrator contents of a given row j in the same column during a given frame time. Since the integrator integrates n times to produce a one line image of the object, the pixel values are sampled at a sampling rate as high as n times the frame rate to provide a one line image per frame. There must be. Thus, during a given frame time, a row of integrators has accumulated the signal from all n previous frames and is ready to read.
【0023】
また積分アレイ120は、APSアレイ110を、各フレーム中2回読取って
、オフセット作用(offset effect)を修正するように制御される。APSアレ
イの検出画素がすべてリセットされた後、積分アレイ120は、その画素のリセ
ット値を各々、サンプリングする。次いで、光誘発信号が光検出素子からダンプ
され次に電気画素信号に変換された後、積分アレイ120は、第二回目の各AP
S画素のサンプリングを行い各信号を得る。次に、積分アレイ120中の各積分
器は、前記二つの値を差引いてその差の値(differential value)を保持するよ
うに作動する。これによって一つのフレームの一回の積分が完了する。この二重
サンプリングとディファレンシェーション(differentiation)は、各フレーム
について繰返し行われる。スイッチトキャパシタの設計に基づいた代表的な実施
態様を以下に説明する。The integrating array 120 is also controlled to read the APS array 110 twice during each frame to correct the offset effect. After all the detected pixels of the APS array have been reset, the integrating array 120 samples each reset value for that pixel. Then, after the photo-evoked signal is dumped from the photo-detector and then converted to an electrical pixel signal, the integrating array 120 is activated by each second AP.
S signals are sampled to obtain each signal. Each integrator in the integration array 120 then operates to subtract the two values and hold the differential value. This completes one integration of one frame. This double sampling and differentiation is repeated for each frame. A typical implementation based on a switched capacitor design is described below.
【0024】
時間遅延積分画像形成装置100は、積分アレイ120に対して高い処理スピ
ードを要求する。例えばライン走査速度をLと仮定すると、積分と読出しは、n
段階の時間遅延積分を行うために、nxLの速度で進行することが必要である。
その上に、各積分器は、単一の積分を完了するために、二つのクロックサイクル
、すなわちリセットのための一つのクロックサイクルと蓄積のためのもう一つの
クロックサイクルが通常必要である。また各画素は、サンプリング作動を完了す
るため多数のクロックサイクルが必要である。光ゲートベースのAPSアレイの
一実施態様の画素の作動は、少なくとも四つのクロックサイクルすなわち画素の
リセット(RST)、リセットサンプリング(SHR)、光ゲートダンプ(PG
)および信号サンプリング(SHS)を含んでいる。したがって、1ラインにつ
いて時間遅延積分を完了するには、合計6n個のクロックサイクルが必要である
。ライン速度L=50kライン/secでnが32とすると、そのクロック速度
は10MHz程度になる。読出しのノイズ特性は、このような高いクロック速度
で弱められる。さらに列平行設計は、アレイ120中の各積分器の物理的大きさ
を、APS検出画素の大きさ(例えば約10ミクロンのピッチ)に限定する。こ
の物理的限定によって、低ノイズであるが高速の積分器を実行することが難しく
なる。The time delay integration image forming apparatus 100 requires the integration array 120 to have a high processing speed. For example, assuming the line scan speed is L, the integration and readout are n
In order to perform a time delay integration of stages, it is necessary to proceed at a speed of nxL.
Moreover, each integrator typically requires two clock cycles to complete a single integration, one clock cycle for reset and another clock cycle for storage. Also, each pixel requires multiple clock cycles to complete the sampling operation. Pixel actuation in one embodiment of a light gate-based APS array includes at least four clock cycles: pixel reset (RST), reset sampling (SHR), light gate dump (PG).
) And signal sampling (SHS). Therefore, a total of 6n clock cycles are required to complete the time delay integration for one line. If the line speed is L = 50 klines / sec and n is 32, the clock speed is about 10 MHz. The read noise characteristic is weakened at such high clock rates. Further, the column parallel design limits the physical size of each integrator in the array 120 to the size of the APS detection pixels (eg, about 10 micron pitch). This physical limitation makes it difficult to implement a low noise but fast integrator.
【0025】
装置100の一つの特徴は、一つの列の一つの画素の信号処理が、隣接画素の
信号処理と一時的にオーバーラップするように、特別の積分アレイ120を設置
することである。一つの列内の異なる行のこのような一時的なパイプライン操作
は、前記列平行処理と組み合わせて、画像形成装置100の全操作速度を維持し
ながら、高いクロック速度を求める上記要求を小さくすることができる。One feature of device 100 is the placement of a special integrating array 120 such that the signal processing of one pixel in one column temporarily overlaps the signal processing of an adjacent pixel. Such temporary pipeline operations in different rows within a column, in combination with the column parallel processing, reduce the above requirement for high clock rates while maintaining the overall operating speed of the image forming apparatus 100. be able to.
【0026】
装置100のもう一つの特徴は、信号処理中のオフセットおよび寄生効果など
のノイズを減らすことである。APSアレイ110の相関二重サンプリング機構
は、APSアレイ110からのノイズを有意に減らす。しかし、時間遅延積分操
作、および積分アレイ130の存在は、これら積分器に固有の、オフセットおよ
び寄生効果などの追加のノイズ問題を起こす。Another feature of device 100 is to reduce noise such as offsets and parasitic effects during signal processing. The correlated double sampling mechanism of APS array 110 significantly reduces noise from APS array 110. However, the time-delayed integration operation, and the presence of the integration array 130, introduces additional noise problems inherent in these integrators, such as offset and parasitic effects.
【0027】
これら問題および他の問題は、積分アレイ130の設計で処理される。特に、
特定のスイッチトキャパシタの積分器を実装して、追加のノイズを減らす。以下
に述べるのは、積分アレイ120のいくつもの代表的設計である。These and other issues are addressed in the design of integrating array 130. In particular,
Implement a specific switched capacitor integrator to reduce additional noise. Described below are a number of representative designs for integrating array 120.
【0028】
図2Aは、積分アレイ120の積分器の各列のビルディングブロックとしての
差動スイッチトキャパシタの積分器列200の一実施態様を示す。図2Bは、光
ゲート設計によってAPS検出画素の列に接続されている積分器200を操作す
る場合のタイミングダイアグラムを示す。積分器の列200は、一つの列内にn
個の積分器すべてを含んでいる。単一の差動演算増幅器210だけが、その列の
n個の積分器すべてに対して使用される。演算増幅器210が、二つの異なる入
力信号すなわち各画素からの第一入力信号および基準(参照)からの第二入力信
号を受信するように接続され、その結果、画素がサンプリングされるときはいつ
でも基準レベルもサンプリングされ、差動サンプリングと積分が保証される。1
フレーム時間中、各画素は、リセットレベルと信号レベルを、演算増幅器210
の第一入力へ、二つの異なる時点で送るため、2回サンプリングされる。特に、
演算増幅器210の各入力、即ち、非反転入力(noninverting input)211a
および反転入力211bは、二つの二者択一のサンプリングキャパシタ(C+s
1、C+s2およびC−s1、C−s2)に連結され、パイプライン処理を行う
ことができる。積分キャパシタの全部でn個の対(C−1とC+1、C−2とC
+2、…、C−nとC+n)が、二つの差動出力212aと212bに連結され
て、その列に対する積分器のアレイが形成される。スイッチ1と2を使用して、
サンプリングキャパシタが、APSアレイ110、基準信号および共通電位Vc
mに連結される。スイッチR1とS1、R2とS2、…、RnとSnを使用して
、n対の積分キャパシタを適正に連結する。FIG. 2A illustrates one embodiment of a differential switched capacitor integrator array 200 as a building block for each array of integrators in the integration array 120. FIG. 2B shows a timing diagram for operating an integrator 200 connected to a column of APS detection pixels by an optical gate design. The sequence of integrators 200 has n
Contains all integrators. Only a single differential operational amplifier 210 is used for all n integrators in that column. An operational amplifier 210 is connected to receive two different input signals, a first input signal from each pixel and a second input signal from a reference (reference), so that whenever the pixel is sampled the reference Levels are also sampled to ensure differential sampling and integration. 1
During the frame time, each pixel outputs a reset level and a signal level to the operational amplifier 210.
Is sampled twice to send to the first input at two different times. In particular,
Each input of the operational amplifier 210, that is, a noninverting input 211a.
And the inverting input 211b are two alternative sampling capacitors (C + s
1, C + s2 and C-s1, C-s2), and pipeline processing can be performed. A total of n pairs of integration capacitors (C-1 and C + 1, C-2 and C)
+2, ..., C-n and C + n) are coupled to the two differential outputs 212a and 212b to form an array of integrators for that column. Using switches 1 and 2,
The sampling capacitor has the APS array 110, the reference signal and the common potential Vc.
connected to m. Switches R1 and S1, R2 and S2, ..., Rn and Sn are used to properly couple the n pairs of integrating capacitors.
【0029】
操作中、一セットのサンプリングキャパシタ(例えばC+s1とC−s1)が
、行kの画素からリセットレベルをサンプリングするためスイッチされると、前
の行(k−1)の対応する画素からのダンプレベルが、スイッチキャパシタ積分
器に合計される。したがって、望ましい高い処理速度が、他の方法では必要な高
いクロック速度なしで、一つの画素のサンプリングと隣接画素での合計を同時に
実施することによって達成される。In operation, when a set of sampling capacitors (eg C + s1 and C−s1) is switched to sample the reset level from the pixel in row k, the corresponding pixel in the previous row (k−1) is Dump levels are added to the switched capacitor integrator. Thus, the desired high processing speed is achieved by simultaneously sampling one pixel and summing on adjacent pixels without the high clock speeds otherwise required.
【0030】
スイッチトキャパシタ積分器を、完全な差動形態で使用して、クロックカップ
リングを含むコモン・モードノイズ、グラウンドノイズおよび電荷貫通(charge
-feed through)が除かれる。しかし、サンプリングキャパシタからなる二つの
セットを交互に使用すると、演算増幅器の入力に対する入力信号のサンプリング
が妨げられる。これは自動オフセット修正を阻害する。なぜならば、各サンプリ
ングキャパシタに対する底部プレートの電位はもはや、サンプル相と積分相の両
方において、同じ電位ではないからである。代わりに、底部プレートの電位は、
VcmからVcm +Voff’に移行する。なおVoffは入力が誘発するオフ
セットである。典型的な時間遅延積分画像形成環境において、個々の画素からの
信号レベルは一般に小さく、一般的な演算増幅器のオフセットより小さいことさ
えある。したがって、速度や電力を犠牲にすることなく、オフセットなしの積分
を達成することが望ましい。Switched-capacitor integrators are used in a fully differential form to allow common-mode noise, including clock coupling, ground noise and charge-through.
-feed through) is excluded. However, the alternating use of the two sets of sampling capacitors prevents sampling of the input signal to the input of the operational amplifier. This hinders automatic offset correction. The bottom plate potential for each sampling capacitor is no longer the same potential in both the sample and integration phases. Instead, the potential of the bottom plate is
Transition from V cm to V cm + V off ' . Note that V off is an offset induced by the input. In a typical time-delay integrated imaging environment, the signal level from individual pixels is typically small, even smaller than typical operational amplifier offsets. Therefore, it is desirable to achieve offset-free integration without sacrificing speed or power.
【0031】
画像形成装置200は、高速度の画素積分を維持しながら、所望のオフセット
の取消しを達成するように一部が設計されている。画素からの信号は、光電子が
画素上でダンプされた後、リセット電位をセンスノード電位(ダンプ電位)から
差引くことによって生成する。これは、与えられた画素のリセット電位をサンプ
リングし、積分し、続いてダンプ電位のサンプルおよび積分によって達成される
。図2Bに示すタイミングダイアグラムは、高速度の操作が、すべての画素を同
時にリセットすることによって達成されることを示している。次に、連続行から
のリセット電位が、完全な差動方式で、それぞれの列キャパシタ(C1+とC1 −
、C2+とC2−、…)に連続して積分される。これは、R1、R2…および
Rnを連続的にパルスすることによって実施される。[0031]
The image forming apparatus 200 maintains a desired offset while maintaining high-speed pixel integration.
Partly designed to achieve revocation. The signal from the pixel is
After being dumped on the pixel, the reset potential is changed from the sense node potential (dump potential).
It is generated by subtracting. This will sample the reset potential of a given pixel.
Achieved by ringing, integrating, and then sampling and integrating the dump potential
. The timing diagram shown in Figure 2B shows that a high-speed operation will make all pixels the same.
Sometimes it is shown to be achieved by resetting. Then from a continuous line
The reset potential of each column capacitor (C1+And C1 −
, C2+And C2−, ...) are continuously integrated. This is R1, R2 ... and
This is done by continuously pulsing Rn.
【0032】
すべてのリセット値がキャパシタに記憶されると、すべての画素由来の光電荷
(photo-charge)が、それぞれのセンスノード上に同時にダンプされる。これに
続いて、センスノードの電位(ダンプ電位)が、同じセットのキャパシタに連続
的に積分される。リセット電位のサンプルおよび積分中に蓄積されたオフセット
電荷は、S1、S2、…、およびSnを図示したようにスイッチングして、その
フィードバックキャパシタの電極版(プレート)を反転させて同フィードキャパ
シタを接続することによって、ダンプ電位のサンプルおよび積分中に消去される
。その結果、前記方式がオフセットなしの積分を達成する。When all reset values are stored in the capacitors, photo-charges from all pixels are dumped onto their respective sense nodes simultaneously. Following this, the sense node potential (dump potential) is continuously integrated into the same set of capacitors. The offset charge accumulated during the sampling and integration of the reset potential switches S1, S2, ..., And Sn as shown in the figure to invert the electrode plate (plate) of the feedback capacitor and connect the feed capacitor. By doing so, the dump potential is sampled and erased during integration. As a result, the scheme achieves integration without offset.
【0033】
図3Aは差動スイッチトキャパシタ積分器の列の別の実施態様300を示す。
その設計では、寄生キャパシタンス効果を減らすことによって、図2Aに示す設
計200が改良されている。典型的なVLSIキャパシタの実装においては、底
部プレートの寄生キャパシタンスは、場合によっては有意であり、例えば全キャ
パシタンスの約25%pfである。それ故、二つの相の間のキャパシタプレート
の反転によって、寄生キャパシタンスの、信号レベルによって決定される異なる
電位への差動充電が起こる。連続積分は連続画素で行われるので、寄生キャパシ
タンスに電圧依存性電荷が存在すると、積分の非直線性と画素同士の(pixel-to
-pixel)のスミアを起こすことがある。したがって、寄生キャパシタンスの効果
を減らすことが望ましい。FIG. 3A shows another embodiment 300 of a bank of differential switched capacitor integrators.
In that design, design 200 shown in FIG. 2A is improved by reducing parasitic capacitance effects. In a typical VLSI capacitor implementation, the bottom plate parasitic capacitance is sometimes significant, eg, about 25% pf of the total capacitance. Therefore, the reversal of the capacitor plate between the two phases causes a differential charging of the parasitic capacitance to different potentials determined by the signal level. Since continuous integration is performed in continuous pixels, the presence of voltage-dependent charges in the parasitic capacitance causes non-linearity of integration and (pixel-to-pixel)
-pixel) smear may occur. Therefore, it is desirable to reduce the effect of parasitic capacitance.
【0034】
図3Aに示す設計300を用いて、顕著なオフセットを導入することなく、ま
たは操作速度を有意に低くすることなしに、上記目標を達成することができる。
上記技法には、サンプリングキャパシタと積分キャパシタの両者の極性を反転す
ることが含まれている。その結果、演算増幅器入力に接続されている寄生キャパ
シタンスは、フィードバックキャパシタまたはサンプリングキャパシタの何れか
が原因となるが、その両者が共に原因ではない。したがって、寄生キャパシタン
スの電荷は、他のあらゆる相で補償される。これによって、関連する寄生効果を
ほとんど除くことができる。画素同士の(pixel-to-pixel)スミアリングを防ぐ
ため、Vcmに接続された追加のスイッチが利用される。これによって、前の相の
出力電位のいかんにかかわらず、寄生キャパシタンスをVcmまで充電し、寄生キ
ャパシタからの信号依存性電荷の注入を防ぐことができる。The design 300 shown in FIG. 3A can be used to achieve the above goals without introducing significant offsets or significantly slowing operating speed.
The technique involves reversing the polarities of both the sampling capacitor and the integrating capacitor. As a result, the parasitic capacitance connected to the operational amplifier input is due to either the feedback capacitor or the sampling capacitor, but not both. Therefore, the charge of the parasitic capacitance is compensated in every other phase. This allows most of the associated parasitic effects to be eliminated. An additional switch connected to V cm is utilized to prevent pixel-to-pixel smearing. This makes it possible to charge the parasitic capacitance to V cm and prevent signal-dependent charge injection from the parasitic capacitor, regardless of the output potential of the previous phase.
【0035】
図3Bは、装置300のスイッチを操作する場合のタイミングダイアグラムを
示す。FIG. 3B shows a timing diagram when operating the switches of the device 300.
【0036】
装置300の作動は、図4Aと4Bに示す単純化した回路から理解することが
できる。各積分サイクルは二つの相を含み、すなわちリセットレベル(Vm)を
サンプリングして積分する第一相(R相)とダンプレベル(Vdn)をサンプリ
ングして積分する第二相(D相)を含んでいる。n番のサイクルのR相の場合、
リセット信号をサンプリングした後に、スイッチを閉じる前後の電荷の保存は下
記式で表される。The operation of the device 300 can be understood from the simplified circuits shown in FIGS. 4A and 4B. Each integration cycle includes two phases: a first phase (R phase) that samples and integrates a reset level (V m ) and a second phase (D phase) that samples and integrates a dump level (V dn ). Is included. In case of R phase of nth cycle,
After sampling the reset signal, the charge storage before and after closing the switch is expressed by the following equation.
【0037】[0037]
【数1】 [Equation 1]
【0038】 上記式中、Vcmはコモンモードの電圧であり、In the above equation, V cm is the common mode voltage,
【0039】[0039]
【数2】 [Equation 2]
【0040】 は、n番の相中で短絡された後のサンプリングキャパシタの電位であり、[0040] Is the potential of the sampling capacitor after being short-circuited in the nth phase,
【0041】[0041]
【数3】 [Equation 3]
【0042】
は非反転(反転)入力に対する入力参照オフセット(input-referred offset)
であり、Is an input-referred offset for a non-inverted (inverted) input
And
【0043】[0043]
【数4】 [Equation 4]
【0044】
は、n番のサイクルすなわちR相の場合の非反転(反転)出力であり、そしてα
は寄生キャパシタンスと実際のキャパシタンスの間の比率である。Is the non-inverting (inverting) output for the nth cycle or R phase, and α
Is the ratio between the parasitic capacitance and the actual capacitance.
【0045】
次の相において、サンプリングキャパシタとフィードバックキャパシタの両者
の極性が反転されると、寄生キャパシタンスの場所のスワップ(swap)が起こる
。そのスワップは、演算増幅器の入力における全寄生キャパシタンスが同じまま
であることを保証する。D相における電荷保存は下記式で表される。In the next phase, when the polarities of both the sampling capacitor and the feedback capacitor are reversed, a parasitic capacitance location swap occurs. The swap ensures that the total parasitic capacitance at the input of the operational amplifier remains the same. The charge conservation in the D phase is represented by the following formula.
【0046】[0046]
【数5】 [Equation 5]
【0047】
したがって、D相が経過した後、フィードバックキャパシタに記憶(ストア、
store)された電荷は、先行するn個のサイクルすべての積分値になり、各サイ
クルは連続する画素からの信号値を示し、演算増幅器のオフセットと寄生キャパ
シタンスの影響は完全に除去される。そのサイクル終了時に、前記キャパシタの
出力末端が、Vcmに、短時間接続され、信号従属性が除かれる。その出力は下
記式で表される。Therefore, after the D phase has passed, the feedback capacitor stores (stores,
The stored charge becomes the integrated value of all the previous n cycles, each cycle representing the signal value from successive pixels, and the effects of operational amplifier offset and parasitic capacitance are completely eliminated. At the end of the cycle, the output end of the capacitor is briefly connected to V cm to remove the signal dependency. The output is represented by the following formula.
【0048】[0048]
【数6】 [Equation 6]
【0049】
残りのオフセットは積分器のリセット相が原因であり、その相の場合、演算増
幅器の入力と出力が接続されて初期レベルを提供する(Vo +およびVo +)。
フィードバックキャパシタに記憶(ストア、store)された電荷は、このプロセ
スで完全に除かれる。そのオフセットは、フィードバックキャパシタの一端を演
算増幅器の入力に接続し、他の一端をVcmに接続する、積分器のリセットを実
施することによって容易に除くことができる。これによって、前記オフセットが
前記キャパシタに記憶され、そして続く相において正確に取り消されることが保
証される。各フィードキャパシタは、とにかく、一つのスイッチを通じてVcm
に接続されているのでスイッチはそれ以上必要でない。The remaining offset is due to the reset phase of the integrator, in which case the input and output of the operational amplifier are connected to provide the initial level (V o + and V o + ).
The charge stored in the feedback capacitor is completely removed in this process. The offset can be easily removed by performing an integrator reset with one end of the feedback capacitor connected to the input of the operational amplifier and the other end connected to V cm . This ensures that the offset is stored in the capacitor and is canceled exactly in the following phase. Each feed capacitor is connected to V cm through one switch, anyway, so no more switches are needed.
【0050】
図5Aは、図3Aに示す設計300の代替設計として、別の設計500を示す
。この方法では、フィードバックキャパシタの位置が、図5Bに示すタイミング
ダイアグラムが示すように、1/2サイクル毎に、増幅器の反転側と非反転側の
間でスワップされている。したがって、R相中に蓄積されたオフセット電荷は、
D相中に、逆の極性の電荷の等しい量によって正確に補償される。これらキャパ
シタは、それらキャパシタの底部プレート(模式的に湾曲させて示してある)が
、低インピーダンスラインに常に接続されて演算増幅器の入力には決して接続さ
れない方式で配置されている。これによって、寄生キャパシタンスが非直線性ま
たは他の誤差を導入しないことが保証される。これらキャパシタは、反転入力と
非反転出力の間、または非反転入力と反転出力の間で接続される。その回路は、
キャパシタの接続が逆転すると、等しく良好に作動する。この設計は、図3Aに
示す実施態様300と比べて、スイッチの数が少ないことによって簡単であり、
そしてタイミングが簡単であることにより簡素であり、後者は、キャパシタが、
完全な差動増幅器の一方のサイドから他方のサイドに決してスイッチされること
がないので漏話が少ない。FIG. 5A shows another design 500 as an alternative design to the design 300 shown in FIG. 3A. In this method, the position of the feedback capacitor is swapped every ½ cycle between the inverting and non-inverting side of the amplifier, as the timing diagram shown in FIG. 5B shows. Therefore, the offset charge accumulated in the R phase is
During the D phase, it is exactly compensated by an equal amount of charges of opposite polarity. The capacitors are arranged in such a way that their bottom plate (shown schematically curved) is always connected to the low impedance line and never to the input of the operational amplifier. This ensures that the parasitic capacitance does not introduce non-linearities or other errors. These capacitors are connected between the inverting input and the non-inverting output or between the non-inverting input and the inverting output. The circuit is
Reverse connection of the capacitors works equally well. This design is simple due to the small number of switches compared to the embodiment 300 shown in FIG. 3A,
And it is simple because the timing is simple.
Crosstalk is low as it is never switched from one side of the fully differential amplifier to the other.
【0051】
図3Aと図5Aに示す装置は、たとえ合計演算中に演算増幅器のオフセットを
取り消すことができても、依然として残留オフセットがある。この残留オフセッ
トは、演算増幅器の入力と出力が接続されて初期レベル(Vo +とVo +)を提
供するときに、積分器のリセット相で導入される。フィードバックキャパシタに
記憶(ストア、store)された電荷は、上記プロセスで完全に除かれる。このオ
フセットは、フィードバックキャパシタの一端を演算増幅器の入力に接続し、残
りの一端をVcmに接続する、積分器のリセットを実行することによって減らす
こともできる。これによって、オフセットがキャパシタに記憶(ストア、store
)されて、次の相で正確に取り消されることが保証される。とにかく、各フィー
ドバックキャパシタが一つのスイッチを通じてVcmに接続されているので、ス
イッチはそれ以上必要でない。The devices shown in FIGS. 3A and 5A still have a residual offset, even though the offset of the operational amplifier can be canceled during the summation operation. This residual offset is introduced in the reset phase of the integrator when the inputs and outputs of the operational amplifier are connected to provide the initial levels (V o + and V o + ). The charge stored in the feedback capacitor is completely removed by the above process. This offset can also be reduced by performing an integrator reset with one end of the feedback capacitor connected to the input of the operational amplifier and the other end connected to V cm . This allows the offset to be stored in the capacitor (store, store
And is guaranteed to be canceled exactly in the next phase. Anyway, no more switches are needed since each feedback capacitor is connected to V cm through one switch.
【0052】
コモンモードの修正を行うため上記設計で使用される差動演算増幅器210を
使用して、積分器キャパシタバンク内のキャパシタを駆動する。増幅器210は
、out+とout−の両方の出力を有しているので、完全に差動的であると呼
称される。The differential operational amplifier 210 used in the above design to perform common mode correction is used to drive the capacitors in the integrator capacitor bank. Amplifier 210 is referred to as fully differential because it has both out + and out- outputs.
【0053】
図6は増幅器210の一実施態様を示す。その二つの出力は下記式で表される
ようにコモンモードの電圧から対称的に動く。FIG. 6 shows one embodiment of amplifier 210. The two outputs move symmetrically from the common mode voltage as expressed by the following equation.
【0054】[0054]
【数7】 [Equation 7]
【0055】
増幅器210は、コモンモードのノイズを拒否するために、完全に対称的に設
計されている。その設計は単一ステージテレスコピックカスケード増幅器(sing
le stage telescopic cascade amplifier)である。The amplifier 210 is designed completely symmetrical to reject common mode noise. The design is based on a single stage telescopic cascade amplifier (single
le stage telescopic cascade amplifier).
【0056】
増幅器210に対するキーは、そのソース同士が接続されているNFET M
1とM2で形成された差動対である。その共通ソース電流は、負荷FE7 M3
によって設定され、そのゲートは電圧バイアスNによってバイアスされる。前記
差動対は、一セットのPFET負荷トランジスタM4とM5にも接続されて、ト
ランジスタM4とM5は、電流ミラーとして接続されそして電圧バイアスPによ
ってバイアスされている。電圧バイアスNがM3の負荷電流を決定する。M1と
M2の電流の合計はこの固定された負荷電流に等しくなければならないが、その
電流は、入力電圧in+とin−に基づいて、M1とM2の間で分割される。M
1とM2を通過する電流は、該回路の左または右の分岐全体の電流を決定する。
M4とM5のインピーダンスは、前記分岐電流を、それぞれの電圧out+とo
ut−に変換して増幅器の作用をつくり出す。The key to the amplifier 210 is the NFET M whose sources are connected together.
It is a differential pair formed by 1 and M2. The common source current is the load FE7 M3
And its gate is biased by a voltage bias N. The differential pair is also connected to a set of PFET load transistors M4 and M5, which are connected as a current mirror and biased by a voltage bias P. The voltage bias N determines the load current of M3. The sum of the currents in M1 and M2 must equal this fixed load current, but that current is divided between M1 and M2 based on the input voltages in + and in-. M
The current through 1 and M2 determines the current across the left or right branch of the circuit.
The impedances of M4 and M5 convert the branch current into the respective voltages out + and o.
Convert to ut- to create the function of an amplifier.
【0057】
NFETトランジスタM6とM7およびPFETトランジスタM0とM9はカ
スケードトランジスタである。これらのトランジスタは、NFET差動対および
PFET負荷トランジスタそれぞれのドレンを、ほぼ一定の電圧にホールド(保
持)するので、FETの電流は出力電圧がスイングするとき変化しない。これは
、FETの実効インピーダンスを増大するので対応して利得が増大する。PFE
Tのカスケードのバイアス電圧はバイアスCasPから直接生成される。NFE
Tカスケードの電圧は、M10とM11を結合することによってバイアスP(bi
asP)から生成する。NFET transistors M6 and M7 and PFET transistors M0 and M9 are cascade transistors. These transistors hold the drain of each of the NFET differential pair and the PFET load transistor to a substantially constant voltage so that the FET current does not change as the output voltage swings. This increases the effective impedance of the FET and thus the gain increases correspondingly. PFE
The bias voltage for the T cascade is generated directly from the bias CasP. NFE
The voltage of the T cascade is biased by coupling M10 and M11 to the bias P (bi
asP).
【0058】
増幅器210は、固定されたコモンモード電圧を維持するコモンモードフィー
ドバック回路を有しており、すなわち、フィードバック機構はVcommon
modeを一定に保持する。その演算増幅器は、コモンモードフィードバック回
路ブロックを二つ備え、各ブロックは各出力(out+およびout−)に接続
されている。各ブロックのプライマリキャパシタの一端が、そのそれぞれの出力
に接続され、それらキャパシタの他端がともに接続されている。このコモンノー
ドは、出力電圧を平均して、実際のコモンモード電圧の値を、acで提供する。
このコモンノードは、該模式図では「cmfb」と標記されているが、トランジ
スタM12のゲートに接続されていて、コモンモードフィードバックを提供する
。実コモンモード電圧(actual common mode voltage)がドリフトして増大する
と、M12のゲート電圧が増大して該増幅器の右と左の分岐の両者の電流を増大
するので、コモンモードの電圧を再び低下(back down)させる。逆に、実コモ
ンモード電圧がドリフトして低下すると、M12を流れる電流が低下して、コモ
ンモールド電圧を再び増大(back up)させる。このように、コモンモード電圧
は安定化される。The amplifier 210 has a common mode feedback circuit that maintains a fixed common mode voltage, that is, the feedback mechanism is V common.
Hold mode constant. The operational amplifier comprises two common mode feedback circuit blocks, each block connected to each output (out + and out−). One end of the primary capacitor of each block is connected to its respective output and the other ends of the capacitors are connected together. This common node averages the output voltage and provides the value of the actual common mode voltage in ac.
This common node, labeled "cmfb" in the schematic, is connected to the gate of transistor M12 and provides common mode feedback. When the actual common mode voltage drifts and increases, the gate voltage of M12 increases and the currents in both the right and left branches of the amplifier increase, so the common mode voltage decreases again ( back down). Conversely, if the actual common mode voltage drifts and drops, the current through M12 drops, causing the common mold voltage to back up again. In this way, the common mode voltage is stabilized.
【0059】
d.c.で、スイッチトキャパシタが、コモンモード電圧とM12のゲートの
cmfb電圧との間の固定されたオフセットを設定する。これは、phi_CMpullお
よびphi_CMpushと記載されているスイッチ電圧をサイクルする(cycle)するこ
とによって行なわれる。D. c. At, the switched capacitor sets a fixed offset between the common mode voltage and the cmfb voltage at the gate of M12. This is done by cycling the switch voltages labeled phi_CMpull and phi_CMpush.
【0060】
phi_CMpull相が、フライングキャパシタをVcmOと、バイアスNすなわち負
荷FET M3上のバイアスとに接続する。これによって、フライングキャパシ
タは、これらの電位差まで充電される。phi_CMpush相は、この電圧をプライマリ
キャパシタに「プッシュ(push)」する。The phi_CMpull phase connects the flying capacitor to VcmO and to bias N, the bias on load FET M3. This causes the flying capacitor to be charged to these potential differences. The phi_CMpush phase “pushes” this voltage onto the primary capacitor.
【0061】
所与の相でキャパシタ間の電荷が共用されるので、その結合電圧は、それらキ
ャパシタが接続されると、前のプライマリキャパシタ電圧と所望のプッシュ電圧
(push voltage)の差を分割する。しかし、あらゆるサイクルが前記結合電圧を
プッシュ値に一層近く移動させ、そして、数サイクルの後、該電圧が特にこの値
に設定される。Since the charge between capacitors is shared in a given phase, its coupling voltage divides the difference between the previous primary capacitor voltage and the desired push voltage when they are connected. . However, every cycle moves the coupling voltage closer to the push value, and after a few cycles the voltage is specifically set to this value.
【0062】
図1に示す画像形成装置100の積分アレイ120は、積分アレイ210の物
理的大きさを小さくするために、単一出力の(single-ended)演算増幅器を用い
ることで実行できると考えられる。上記差動積分器は、完全に区別された演算増
幅器をバイアス状態に保持するために、コモンモードのフィードバックが必要で
ある。このようなフィードバック回路は、かなりの大きさのチップ面積を占めて
いる。図7Aと7Bは、単一出力の演算増幅器710を使用することによるスイ
ッチトキャパシタの積分器700の一実施態様を示す。図7Cは、これらスイッ
チの作動のタイミングダイアグラムを示す。積分器700は、相関二重サンプリ
ング(correlated double sampling)を実施して、オフセットを減らすことがで
きる。特に、リセットされたレベルと信号レベルとの間の積分差(integrated d
ifference)だけが、積分キャパシタに記憶(ストア、store)される。It is considered that the integrating array 120 of the image forming apparatus 100 shown in FIG. 1 can be implemented by using a single-ended operational amplifier in order to reduce the physical size of the integrating array 210. To be The differential integrator requires common mode feedback in order to keep the fully differentiated operational amplifier in the biased state. Such feedback circuits occupy a considerable amount of chip area. 7A and 7B show one embodiment of a switched capacitor integrator 700 by using a single output operational amplifier 710. FIG. 7C shows a timing diagram of the operation of these switches. The integrator 700 may perform correlated double sampling to reduce the offset. In particular, the integrated difference between the reset level and the signal level (integrated d
Only the ifference is stored in the integrating capacitor.
【0063】
いくつもの具体的実施態様が本願に開示されている。しかしながら、本願の特
許請求の範囲から逸脱することなく各種の変形を行なうことができる。
なお、各種の図面の同じ参照記号は同じ素子を示す。A number of specific embodiments are disclosed herein. However, various modifications can be made without departing from the scope of the claims of the present application. Like reference symbols in the various drawings indicate like elements.
【図1A】 時間遅延積分の一実施例を示す。FIG. 1A shows an example of a time delay integration.
【図1B】 時間遅延積分回路系を備えた能動画素検出装置の一実施態様を示す
。FIG. 1B shows an embodiment of an active pixel detection device having a time delay integration circuit system.
【図1C】 図1Bに示す装置の、三つの連続フレーム中の検出アレイから積分
アレイへのマッピングを示す表である。FIG. 1C is a table showing the mapping of the detector array to the integrating array in three consecutive frames of the apparatus shown in FIG. 1B.
【図2A】 図1に示す積分アレイのビルディングブロックとしての差動スイッ
チトキャパシタ積分器の一実施態様を示す。2A illustrates one implementation of a differential switched capacitor integrator as a building block of the integrating array shown in FIG.
【図2B】 図2Aに示す積分器を操作する際のタイミングダイアグラムを示す
。FIG. 2B shows a timing diagram in operating the integrator shown in FIG. 2A.
【図3A】 完全差動増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器の実施例を
示す。FIG. 3A shows an embodiment of a switched capacitor integrator based on a fully differential amplifier.
【図3B】 完全差動増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器のスイッチ
を操作するためのタイミングダイアグラムを示す。FIG. 3B shows a timing diagram for operating the switches of a switched capacitor integrator based on a fully differential amplifier.
【図4A】 完全差動増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器の実施例を
示す。FIG. 4A shows an example of a switched capacitor integrator based on a fully differential amplifier.
【図4B】 完全差動増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器の実施例を
示す。FIG. 4B shows an example of a switched capacitor integrator based on a fully differential amplifier.
【図5A】 完全差動増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器の実施例を
示す。FIG. 5A shows an example of a switched capacitor integrator based on a fully differential amplifier.
【図5B】 完全差動増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器のスイッチ
を操作するためのタイミングダイアグラムを示す。FIG. 5B shows a timing diagram for operating the switches of a switched capacitor integrator based on a fully differential amplifier.
【図6】 完全差動増幅器の一実施態様を示す。FIG. 6 illustrates one implementation of a fully differential amplifier.
【図7A】 単一出力の増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器を示す。FIG. 7A shows a switched capacitor integrator based on a single output amplifier.
【図7B】 単一出力の増幅器に基づいたスイッチトキャパシタ積分器を示す。FIG. 7B shows a switched capacitor integrator based on a single output amplifier.
【図7C】 図7Aと7Bに示す装置のスイッチを操作するためのタイミングダ
イアグラムを示す。7C shows a timing diagram for operating the switches of the device shown in FIGS. 7A and 7B. FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 ペイン ベダブラタ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91109 パサデナ メール コード 300− 315 オーク グローブ ドライブ 4800 ジェット プロパルジョン ラボラトリ ー カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー (72)発明者 カニンガム トーマス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91109 パサデナ メール コード 300− 315 オーク グローブ ドライブ 4800 ジェット プロパルジョン ラボラトリ ー カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー (72)発明者 ヤン ガング アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91109 パサデナ メール コード 300− 315 オーク グローブ ドライブ 4800 ジェット プロパルジョン ラボラトリ ー カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー (72)発明者 オーティズ モニコ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91109 パサデナ メール コード 300− 315 オーク グローブ ドライブ 4800 ジェット プロパルジョン ラボラトリ ー カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー Fターム(参考) 5C024 AX19 CX07 CX13 DX04 GX03 GX18 GY38 HX02 HX03 HX13 HX23 HX29 HX31 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Pain Bedabrata United States California 91109 Pasadena Email code 300− 315 Oak Grove Drive 4800 Jet Propulsion Laboratory ー California Institute Of technology (72) Inventor Cunningham Thomas United States California 91109 Pasadena Email code 300− 315 Oak Grove Drive 4800 Jet Propulsion Laboratory ー California Institute Of technology (72) Inventor Yang Gang United States California 91109 Pasadena Email code 300− 315 Oak Grove Drive 4800 Jet Propulsion Laboratory ー California Institute Of technology (72) Inventor Ortiz Monico United States California 91109 Pasadena Email code 300− 315 Oak Grove Drive 4800 Jet Propulsion Laboratory ー California Institute Of technology F-term (reference) 5C024 AX19 CX07 CX13 DX04 GX03 GX18 GY38 HX02 HX03 HX13 HX23 HX29 HX31
Claims (19)
って、各画素が、物体から入射する光子に反応して電荷を生成する光検出素子お
よび前記電荷を、その電荷を表わす電気画素信号に変換するための画素内回路を
備えている光検出アレイ;および 前記光検出アレイの前記行と列にそれぞれ等しい行と列に配列された複数の積
分器からなる積分アレイ; を備えた画像形成装置であって、 各列の積分器が、前記光検出アレイ中の検出画素の指定されたただ一つの列か
ら電気画素信号を受信するために連結され、そして、各検出画素が、前記光検出
アレイ中の前記行の数に等しい回数だけサンプリングされて読出された後に、物
体を表す時間遅延積分信号を生成するように作動可能である、画像形成装置。1. A photodetection array comprising a plurality of detection pixels arranged in rows and columns, wherein each pixel produces a charge in response to a photon incident from an object, and the charge. A photodetection array having an intra-pixel circuit for converting it into an electric pixel signal representing the charge; and an integration comprising a plurality of integrators arranged in rows and columns equal to the rows and columns of the photodetection array, respectively. An image forming apparatus comprising: an array; an integrator in each row is coupled to receive an electrical pixel signal from a designated single row of detection pixels in the photodetection array, and An imaging device, wherein the detection pixels are operable to generate a time-delayed integrated signal representative of an object after being sampled and read a number of times equal to the number of rows in the photodetection array.
を備えている請求項1に記載の装置。2. The apparatus of claim 1, wherein each integrator in the integrator array comprises a capacitor switched integrator.
接する積分器であってそれに対応する隣接する検出画素からの別の信号に対する
同隣接する積分器の別の作動と一時的にオーバーラップする請求項2に記載の装
置。3. The actuation of one integrator for a signal from one detection pixel is another actuation of an adjacent integrator for another signal from its corresponding adjacent detection pixel. The device of claim 2, wherein the device temporarily overlaps.
画素からの第一信号を記憶する第一サンプリングキャパシタおよび前記第一検出
画素に隣接する第二検出画素からの第二信号を記憶する第二サンプリングキャパ
シタに連結され、前記第一と第二の信号が異なる時点に発せられる請求項2に記
載の装置。4. A single input terminal of the capacitor switched integrator has a first sampling capacitor storing a first signal from a first detection pixel and a second detection pixel from a second detection pixel adjacent to the first detection pixel. 3. The apparatus of claim 2 coupled to a second sampling capacitor that stores two signals, the first and second signals being emitted at different times.
第一入力端子および基準信号を受信する第二入力端子を備えている差動積分器で
ある請求項2に記載の装置。5. The apparatus according to claim 2, wherein the capacitor switched integrator is a differential integrator having a first input terminal for receiving an electrical pixel signal and a second input terminal for receiving a reference signal. .
ングキャパシタ、積分キャパシタおよび複数のスイッチを有する回路に連結され
ている単一出力の増幅器を備え、前記スイッチが、前記リセットサンプリングキ
ャパシタと前記積分キャパシタを接続して、リセット電位と、画素から前記積分
キャパシタへの信号の電位との差だけを記憶させるように、前記回路内に配置さ
れている請求項2に記載の装置。6. The capacitor switched integrator comprises a single output amplifier whose output is coupled to a circuit having a reset sampling capacitor, an integrating capacitor and a plurality of switches, wherein the switch comprises the reset sampling capacitor. 3. The device of claim 2, wherein the device is arranged in the circuit to connect the integration capacitor and store only the difference between the reset potential and the potential of the signal from the pixel to the integration capacitor.
求項1に記載の装置。8. The apparatus according to claim 1, wherein the photodetector element comprises a photogate or a photodiode.
れたADCを少なくとも一つ、さらに備えている請求項1に記載の装置。10. The apparatus of claim 1, further comprising at least one ADC coupled to digitize the output from the integrating array.
、次に、光誘発信号が生成された後、二度目のサンプリングを行って、各読出し
に対する信号値をつくる請求項1に記載の装置。11. The detection pixel is first sampled to produce a reset value, and then a second sampling is performed after the photo-evoked signal is generated to produce a signal value for each readout. The device according to.
するように作動可能な、n行でm列の能動画素センサからなる検出アレイ;およ
び 前記第一領域に隣接する前記基板の第二領域上に組み立てられた積分アレイで
あって、前記m個の列の能動画素センサそれぞれに電気的に連結されたm個の増
幅器を有する積分アレイ; を備えた画像形成装置であって; 各増幅器が、n対のキャパシタに連結され、その結果、各対のキャパシタが、
それぞれの列のn個の異なる能動画素センサからの異なる時点で生成する電気画
素信号を蓄積して、合計信号を生成する;画像形成装置。12. A semiconductor substrate; comprising n rows and m columns of active pixel sensors assembled on a first region of the substrate and operable to generate electrical pixel signals in response to photons. A detector array; and an integrating array assembled on a second region of the substrate adjacent to the first region, the amplifiers electrically coupled to each of the m columns of active pixel sensors. An image forming apparatus comprising: an integrating array having; each amplifier connected to n pairs of capacitors, such that each pair of capacitors has:
Electrical pixel signals generated at different times from n different active pixel sensors in each column are accumulated to generate a total signal; an image forming device.
して、前記各検出画素のリセット値と光子誘発信号値との間の差動画素信号を得
る請求項12に記載の装置。13. The amplifier according to claim 12, wherein each amplifier samples each detection pixel twice during each readout to obtain a differential pixel signal between the reset value and the photon evoked signal value of each detection pixel. The described device.
受信し、そしてもう一つのキャパシタは前記光誘発信号値を受信する方式でそれ
ぞれの増幅器に連結されている請求項13に記載の装置。14. A capacitor according to claim 13, wherein each pair of capacitors is coupled to a respective amplifier in such a manner that one capacitor receives the reset value and the other capacitor receives the photo-induced signal value. The described device.
力および基準に連結された第二入力を有する差動増幅器である請求項14に記載
の装置。15. The apparatus of claim 14, wherein each amplifier is a differential amplifier having a first input coupled to a designated column of active pixel sensors and a second input coupled to a reference.
って検出アレイに対して移動する物体からの放射線を獲得し; 前記アレイの各画素の放射線誘発電荷を、電気画素信号に内部で変換し; 積分器の線形積分アレイを、検出アレイに連結して、前記検出アレイが生成し
た物体の画像の複数のフレームをサンプリングし;次いで 予め定められた方向にそって異なるフレームをサンプリングする際に、マッピ
ングを、該検出アレイから積分アレイにシフトして、物体上の位置からの共通画
像に対応する異なるフレームの異なる画素の位置からの画素信号を合計する合計
信号を生成する; 物体の画像を形成する方法。16. A method of forming an image of an object; using a linear detection array of pixels along a predetermined direction, the radiation from the object moving relative to the detection array along said direction. Converting the radiation-induced charge of each pixel of the array into an electrical pixel signal internally; connecting a linear integration array of integrators to a detection array to obtain a plurality of images of the object produced by the detection array. Of frames; then, when sampling different frames along a predetermined direction, the mapping is shifted from the detector array to the integrating array to correspond to different frames corresponding to a common image from positions on the object. Generating a sum signal that sums the pixel signals from different pixel positions in the method;
セットレベルと信号レベルの間の差の値を得ることをさらに含む請求項16に記
載の方法。17. The method of claim 16, further comprising sampling each pixel in each frame twice to obtain a value of the difference between the reset level and the signal level of each pixel.
画素の信号レベルのサンプリングを一時的にオーバーラップさせることをさらに
含んでいる請求項17に記載の方法。18. The method of claim 17, further comprising temporarily overlapping the reset level sampling of the first pixel and the signal level sampling of the second adjacent pixel.
16に記載の方法。19. The method of claim 16 wherein each integrator comprises a switched capacitor integrator.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15788599P | 1999-10-05 | 1999-10-05 | |
| US60/157,885 | 1999-10-05 | ||
| PCT/US2000/027746 WO2001026382A1 (en) | 1999-10-05 | 2000-10-05 | Time-delayed-integration imaging with active pixel sensors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003511920A true JP2003511920A (en) | 2003-03-25 |
Family
ID=22565700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001529217A Pending JP2003511920A (en) | 1999-10-05 | 2000-10-05 | Time-delay integration imaging with active pixel sensors |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003511920A (en) |
| KR (1) | KR100434806B1 (en) |
| AU (1) | AU1074901A (en) |
| WO (1) | WO2001026382A1 (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258582A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | Image input apparatus and image input method |
| WO2007055114A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Correlating double sampling circuit and sample hold circuit |
| JP2007515869A (en) * | 2003-11-13 | 2007-06-14 | マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド | Binning and interpolation of pixel signals in column circuits of sensor circuits |
| JP2009182383A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Sony Corp | Solid-state imaging device, signal readout method of solid-state imaging device, and imaging apparatus |
| JP2009538074A (en) * | 2006-05-23 | 2009-10-29 | トムソン ライセンシング | Image sensor circuit |
| US7808537B2 (en) | 2006-09-07 | 2010-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus with fully differential amplifier |
| JP2010539733A (en) * | 2006-09-19 | 2010-12-16 | ウードゥヴェ セミコンダクターズ | Moving image sensor having active CMOS pixels for continuous integration and summation |
| WO2011142082A1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | Solid-state image pickup device, image pickup device, and driving method |
| JP2012120153A (en) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | X-Scan Imaging Corp | Complementary metal-oxide semiconductor (cmos) time delay integration (tdi) sensor for x-ray imaging applications |
| JP2013539319A (en) * | 2010-09-30 | 2013-10-17 | アルカテル−ルーセント | Apparatus and method for generating compressed measurements of video using space-time integration |
| JP2021061579A (en) * | 2019-09-16 | 2021-04-15 | フォベオン・インコーポレーテッド | Combined programmable gain amplifier and comparator for low power and low area readout in image sensor |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7009163B2 (en) * | 2001-06-22 | 2006-03-07 | Orbotech Ltd. | High-sensitivity optical scanning using memory integration |
| JP4251811B2 (en) * | 2002-02-07 | 2009-04-08 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | Correlated double sampling circuit and CMOS image sensor having the correlated double sampling circuit |
| JP2005181014A (en) * | 2003-12-17 | 2005-07-07 | Hitachi Software Eng Co Ltd | Image reading apparatus and image reading method |
| KR100931859B1 (en) * | 2007-10-18 | 2009-12-15 | 주식회사 힘스 | Wafer Inspection Camera |
| WO2009058092A1 (en) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Sectra Mamea Ab | X-ray detector |
| FR2953642B1 (en) | 2009-12-09 | 2012-07-13 | E2V Semiconductors | MULTILINEAIRE IMAGE SENSOR WITH CHARGE INTEGRATION. |
| FR2959901B1 (en) * | 2010-05-04 | 2015-07-24 | E2V Semiconductors | IMAGE SENSOR WITH SAMPLE MATRIX |
| FR2960341B1 (en) | 2010-05-18 | 2012-05-11 | E2V Semiconductors | MATRIX IMAGE SENSOR WITH TRANSFER OF DISSYMETRIC GRID LOADS. |
| KR101220883B1 (en) * | 2011-01-21 | 2013-01-29 | 주식회사 룩센테크놀러지 | X-ray readout integrated circuit and method for detecting x-rays with adjustable amplification gain and x-ray sensor using the same |
| FR2971084B1 (en) | 2011-01-28 | 2013-08-23 | E2V Semiconductors | MULTILINEAR IMAGE SENSOR WITH CHARGE INTEGRATION |
| FR2990299B1 (en) | 2012-05-03 | 2014-05-09 | E2V Semiconductors | MATRIX IMAGE SENSOR WITH TWO-WAY CHARGING TRANSFER WITH DISSYMETRIC GRIDS |
| DE102014207599B4 (en) * | 2014-04-23 | 2024-09-26 | Robert Bosch Gmbh | Method and computer program for operating a photodetector |
| FR3036848B1 (en) | 2015-05-28 | 2017-05-19 | E2V Semiconductors | LOAD TRANSFER IMAGE SENSOR WITH DOUBLE GATE IMPLANTATION |
| DE102017209643A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Robert Bosch Gmbh | Operating procedure and control unit for a LiDAR system, LiDAR system and working device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949483A (en) * | 1994-01-28 | 1999-09-07 | California Institute Of Technology | Active pixel sensor array with multiresolution readout |
| AU1159397A (en) * | 1995-11-07 | 1997-05-29 | California Institute Of Technology | An image sensor with high dynamic range linear output |
| US5886659A (en) * | 1996-08-21 | 1999-03-23 | California Institute Of Technology | On-focal-plane analog-to-digital conversion for current-mode imaging devices |
| US5909026A (en) * | 1996-11-12 | 1999-06-01 | California Institute Of Technology | Integrated sensor with frame memory and programmable resolution for light adaptive imaging |
| US5965871A (en) * | 1997-11-05 | 1999-10-12 | Pixart Technology, Inc. | Column readout multiplexer for CMOS image sensors with multiple readout and fixed pattern noise cancellation |
-
2000
- 2000-10-05 KR KR10-2002-7004428A patent/KR100434806B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-10-05 AU AU10749/01A patent/AU1074901A/en not_active Abandoned
- 2000-10-05 JP JP2001529217A patent/JP2003511920A/en active Pending
- 2000-10-05 WO PCT/US2000/027746 patent/WO2001026382A1/en not_active Ceased
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007515869A (en) * | 2003-11-13 | 2007-06-14 | マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド | Binning and interpolation of pixel signals in column circuits of sensor circuits |
| JP2006258582A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | Image input apparatus and image input method |
| WO2007055114A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Correlating double sampling circuit and sample hold circuit |
| US7932752B2 (en) | 2005-11-08 | 2011-04-26 | Panasonic Corporation | Correlated double sampling circuit and sample hold circuit |
| JP2009538074A (en) * | 2006-05-23 | 2009-10-29 | トムソン ライセンシング | Image sensor circuit |
| US7808537B2 (en) | 2006-09-07 | 2010-10-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion apparatus with fully differential amplifier |
| JP2010539733A (en) * | 2006-09-19 | 2010-12-16 | ウードゥヴェ セミコンダクターズ | Moving image sensor having active CMOS pixels for continuous integration and summation |
| US8462243B2 (en) | 2008-01-29 | 2013-06-11 | Sony Corporation | Solid-state image sensing device, method for reading signal of solid-state image sensing device, and image pickup apparatus |
| JP2009182383A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Sony Corp | Solid-state imaging device, signal readout method of solid-state imaging device, and imaging apparatus |
| WO2011142082A1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | Solid-state image pickup device, image pickup device, and driving method |
| JP5594362B2 (en) * | 2010-05-13 | 2014-09-24 | コニカミノルタ株式会社 | Solid-state imaging device |
| US9024242B2 (en) | 2010-05-13 | 2015-05-05 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Solid-state image pickup device, image pickup apparatus, and driving method |
| JP2013539319A (en) * | 2010-09-30 | 2013-10-17 | アルカテル−ルーセント | Apparatus and method for generating compressed measurements of video using space-time integration |
| JP2012120153A (en) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | X-Scan Imaging Corp | Complementary metal-oxide semiconductor (cmos) time delay integration (tdi) sensor for x-ray imaging applications |
| JP2021061579A (en) * | 2019-09-16 | 2021-04-15 | フォベオン・インコーポレーテッド | Combined programmable gain amplifier and comparator for low power and low area readout in image sensor |
| JP7627401B2 (en) | 2019-09-16 | 2025-02-06 | 株式会社シグマ | Combined programmable gain amplifier and comparator for low power and low area readout in image sensors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1074901A (en) | 2001-05-10 |
| WO2001026382A1 (en) | 2001-04-12 |
| KR100434806B1 (en) | 2004-06-07 |
| KR20020056896A (en) | 2002-07-10 |
| WO2001026382A9 (en) | 2002-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7268814B1 (en) | Time-delayed-integration imaging with active pixel sensors | |
| JP2003511920A (en) | Time-delay integration imaging with active pixel sensors | |
| EP2832090B1 (en) | Cmos image sensors implementing full frame digital correlated double sampling with global shutter | |
| US6115066A (en) | Image sensor with direct digital correlated sampling | |
| US7375748B2 (en) | Differential readout from pixels in CMOS sensor | |
| US9343500B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic device | |
| EP1271930B1 (en) | Image sensing apparatus capable of outputting image with converted resolution, its control method, and image sensing system | |
| US7929035B2 (en) | Ultra low noise CMOS imager | |
| JP4288346B2 (en) | Imaging device and pixel circuit | |
| CN101371564A (en) | Method and apparatus providing pixel storage gate charge sensing for electronic stabilization in imagers | |
| US8681253B2 (en) | Imaging system for creating an output signal including data double-sampled from an image sensor | |
| KR20080107295A (en) | A / D conversion circuit, control method of A / D conversion circuit, solid-state imaging device and imaging device | |
| EP1872571A1 (en) | Multi-point correlated sampling for image sensors | |
| US20090213259A1 (en) | Correlation Double Sampling Circuit for Image Sensor | |
| US6781627B1 (en) | Solid state imaging device and electric charge detecting apparatus used for the same | |
| JP3798462B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| JP2002507863A (en) | CMOS integrated sensor with fully differential column readout circuit for light adaptive imaging | |
| JP2004266597A (en) | Image sensor with full-pixel simultaneous electronic shutter function | |
| US8648950B2 (en) | Image sensor for minimizing variation of control signal level | |
| US20240380997A1 (en) | Image capturing device | |
| US10931908B2 (en) | Solid-state imaging device, and camera system using same | |
| TWI910354B (en) | Image sensor | |
| US20240040284A1 (en) | Image sensor, control method thereof, and electronic apparatus | |
| JPH1169231A (en) | Sensor output readout circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050901 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051004 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060301 |