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イメージセンサの可変バンド幅相関二重サンプリング回路 - イーストマン コダック カンパニー
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発明の名称 イメージセンサの可変バンド幅相関二重サンプリング回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−219280(P2003−219280A)
公開日 平成15年7月31日(2003.7.31)
出願番号 特願2002−379906(P2002−379906)
出願日 平成14年12月27日(2002.12.27)
代理人 【識別番号】100075258
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 (外1名)
【テーマコード(参考)】
4M118
5B047
5C024
【Fターム(参考)】
4M118 AA05 AB01 BA10 FA06 
5B047 BB01 DA06
5C024 CX06 GY01 HX13 HX35
発明者 クリストファー パークス
要約 課題
ノイズ性能を1つ以上の周波数に対して最適化できるCDSを提供する。

解決手段
画素値を表す出力をサンプリングする集積回路は、それぞれが可変範囲のキャパシタンス70を有し、それぞれが前記画素値を表す電圧を受ける、2つの第1可変キャパシタ70a,70bと、前記第1の可変キャパシタ70a,70bのそれぞれに電気的に接続され、前記可変キャパシタ70a,70bのそれぞれに電圧を伝送する、2つの第1トランジスタ60a,60bと、前記第1の可変キャパシタ70a,70bのそれぞれに電気的に接続され、前記可変キャパシタ70a,70bのそれぞれからの電圧を伝送する、2つの第2トランジスタ60c,60dとを含む。
特許請求の範囲
【請求項1】 画素値を表す出力をサンプリングする集積回路であって、(a)それぞれが可変範囲のキャパシタンスを有し、それぞれが前記画素値を表す電圧を受ける、2つの第1可変キャパシタと、(b)前記第1の可変キャパシタのそれぞれに電気的に接続され、前記可変キャパシタのそれぞれに電圧を伝送する、2つの第1トランジスタと、(c)前記第1の可変キャパシタのそれぞれに電気的に接続され、前記可変キャパシタのそれぞれからの電圧を伝送する、2つの第2トランジスタと、を含む、集積回路。
【請求項2】 請求項1に記載の集積回路であって、それぞれが可変範囲のキャパシタンスを有し、前記第1の可変キャパシタにそれぞれ電気的に接続されて、前記第2のトランジスタにパルスが印加されると、第1の可変キャパシタからの電圧を受ける、2つの第2キャパシタをさらに含む、集積回路。
【請求項3】 請求項2に記載の集積回路であって、前記2つの第2キャパシタから電圧を受けて結果的な絶対電圧を決定する差動増幅器をさらに含む、集積回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イメージセンサのための相関二重サンプリング回路に関し、より詳細には、プログラム可能なキャパシタンスを有し、バンド幅及び関連するノイズのリアルタイム制御を可能にする、イメージセンサの二重サンプリング回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図1及び図2に示され、下記特許文献1に開示されるように、従来の技術に係るイメージセンサ10のための相関二重サンプリング(CDS)回路は、その後の測定のために、イメージセンサ10からの電荷を保持するキャパシタ20を含む。時間TAにおいて、パルスSAがトランジスタ30aをオンし、キャパシタ20aを電圧VAに充電する。時間TBにおいて、パルスSBがトランジスタ30bをオンし、キャパシタ20cを電圧VBに充電する。キャパシタ20a及び20cは、サンプリングされた電圧VA及びVBを、1画素毎に一定時間保持すべく機能する。時間TCにおいて、パルスSCが2つのトランジスタ30c及び30dをオンし、キャパシタ20a及び20cに保持されるサンプリングされた電圧を、キャパシタ20b及び20dにそれぞれ転送する。差動増幅器40は、キャパシタ20b及び20dからの電圧をサンプリングし、これら2つの電圧の差分を求め、その特定画素に対する電圧を最終的に決定する。
【0003】
【特許文献1】米国特許第4,987,321号明細書【0004】
【発明が解決しようとする課題】現在知られかつ利用されている二重サンプリング回路は、納得できるものではあるが、問題もある。すなわち、従来技術のCDSは、1画素周波数においてのみ動作が可能で、周波数が増加すると、サンプリングパルスSA,SB,SCが短くなりすぎてキャパシタ20a〜20dを十分に充電できず、周波数が減少すると、CDSは機能するが、そのノイズ性能が、CDSをその定格周波数で動作させた場合と同じままである。
【0005】したがって、ノイズ性能を1つ以上の周波数に対して最適化できるCDSが求められている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を1つ以上解決するものである。簡単にまとめると、本発明の1態様によれば、画素値を表す出力をサンプリングする集積回路であって、(a)それぞれが可変範囲のキャパシタンスを有し、それぞれが前記画素値を表す電圧を受ける、2つの第1可変キャパシタと、(b)前記第1の可変キャパシタのそれぞれに電気的に接続され、前記可変キャパシタのそれぞれに電圧を伝送する、2つの第1トランジスタと、(c)前記第1の可変キャパシタのそれぞれに電気的に接続され、前記可変キャパシタのそれぞれからの電圧を伝送する、2つの第2トランジスタと、を含む集積回路が提供される。
【0007】また、本発明の1態様によれば、それぞれが可変範囲のキャパシタンスを有し、前記第1の可変キャパシタにそれぞれ電気的に接続されて、前記第2のトランジスタにパルスが印加されると、第1の可変キャパシタからの電圧を受ける、2つの第2キャパシタをさらに含む、集積回路が提供される。
【0008】さらに、本発明の1態様によれば、前記2つの第2キャパシタから電圧を受けて結果的な絶対電圧を決定する差動増幅器をさらに含む、集積回路が提供される。
【0009】本発明の上記及びその他の態様、目的、特性及び効果は、以下の好ましい実施形態の詳細な記載及び請求の範囲、さらに添付の図面を参照してより明らかに理解及び認識されるであろう。
【0010】
【発明の実施の形態】図3及び図4には、電荷に変換された入射光を収集するイメージセンサ50を有する本発明の概略図が示されている。トランジスタ60aと60bの対がイメージセンサ(以下、CCDを例示して説明する)50の出力増幅器に電気的に接続され、CCD出力増幅器50からの電圧を伝送する。これに関し、時間TAにおいて、パルスSAがトランジスタ60aをオンし、電荷可変キャパシタ70aを電圧VAに充電する。時間TBにおいて、パルスSBがトランジスタ60bをオンし、電荷可変キャパシタ70bを電圧VBに充電する。可変キャパシタ70a及び70bは、サンプリングされた電圧VA及びVBを、1画素毎に一定時間保持すべく機能する。可変キャパシタ70a及び70bは入力80を有し、詳細は後述するが、キャパシタンスを変えるための信号を受信する。時間TCにおいて、パルスSCが2つのトランジスタ60c及び60dをオンし、可変キャパシタ70a及び70bに保持されるサンプリングされた電圧を、可変キャパシタ70c及び70dにそれぞれ伝送する。可変キャパシタ70c及び70dも同様に、キャパシタンスを変えるための入力80を備える。差動増幅器90は、キャパシタ70c及び70dからの電圧をサンプリングし、これら2つの電圧の差分を求め、その特定画素に対する電圧を最終的に決定する。
【0011】図5には、可変キャパシタ70a〜70dを実施するための1実施形態が示されている。可変キャパシタ70は、個別トランジスタ110と適合する複数の個別キャパシタ100を含む。個別キャパシタ100は、対応する適合トランジスタ110が入力線を介した信号80を受信すると、充電される。この信号の受信時に、適合するキャパシタ100により電荷が収集される。入力信号80は、ユーザによる、キャパシタンスの所望レベルへの変化を目的とする。トランジスタ110とキャパシタ100の適合する対の数は、所望する最大キャパシタンスに基づいてユーザが決定する。ここで、キャパシタ100は互いに独立し、連続する、または連続しない、所望の配列で作動できる。
【0012】図6には、可変キャパシタ70を実現する別の実施形態が示されている。この実施形態においても、トランジスタ110とキャパシタ100の適合する対が設けられている。しかしながら、ここでは、適合する対どうしが直列に接続されているので、キャパシタ100aからキャパシタ100nまで順次作動させなければならない。
【0013】
【発明の効果】本発明のCDSは、ノイズ性能を1つ以上の周波数に対して最適化できるという効果がある。




 

 


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