專利名稱：面型圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及裝入例如數(shù)碼相機(jī)的CMOS型面型圖像傳感器(areaimage sensor)(二維圖像傳感器)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的CMOS型面型圖像傳感器的一例，在日本專利申請公開公報P2001-36816A中已有記述。如該公報的圖1所示，現(xiàn)有的面型圖像傳感器包含矩陣狀配置的多個攝像元件(各攝像元件由光電二極管與開關(guān)晶體管所組成)。攝像元件的縱的排列稱為列，攝像元件的橫的排列稱為行。與攝像元件的各列平行設(shè)置有一條信號線，與各行平行設(shè)置有一條地址線。各信號線上連接有對應(yīng)的一列的攝像元件(更明確地講是開關(guān)晶體管的輸出端)。而且，各地址線上連接有對應(yīng)的一行的攝像元件(更明確地講是開關(guān)晶體管的柵極)。各信號線的輸出端連接有模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器，各A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接有移位寄存器。
在上述面型圖像傳感器中，地址線一次一個地順次選擇。由此從與選擇的地址線相對應(yīng)的行的攝像元件向A/D轉(zhuǎn)換器輸出信號電壓。A/D轉(zhuǎn)換器在比較輸入的信號電壓與基準(zhǔn)電壓之后，將數(shù)字的圖像信號輸出到移位寄存器。移位寄存器將數(shù)字的圖像信號同步輸出成移位脈沖(該輸出的數(shù)據(jù)稱為“圖像數(shù)據(jù)”)。
一幀(畫面)的圖像數(shù)據(jù)是通過完全掃描全部地址線，從移位寄存器輸出與各攝像元件相對應(yīng)的數(shù)字像素信號而得到的。因此，例如在幀頻為FR(fps幀/秒)，全部地址線的條數(shù)為NA的情況下，A/D轉(zhuǎn)換器需要大體在1/(FR×NA)秒左右的時間(“周期”)內(nèi)將模擬的信號電壓變換為數(shù)字像素信號。
一般地，周期越短，A/D轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定動作就越會有受到一定影響的傾向。如上所述，現(xiàn)有的周期為1/(FR×NA)。所以，F(xiàn)R增大時(在NA一定)，有可能出現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換器不能發(fā)揮正常功能的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出，其目的在于提供不影響A/D轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定動作，并能夠提高幀頻的面型圖像傳感器。
由本發(fā)明的第一方面所提供的面型圖像傳感器(矩陣型圖像傳感器)，具有形成多個元件行與多個元件列地配置成矩陣狀的多個攝像元件；對于所述多個元件列中的一個元件列分配的多條信號線；以及分別與對應(yīng)的一條信號線相連接的多個A/D轉(zhuǎn)換器。屬于所述一個元件列的攝像元件的各個，分別僅與所述多條信號線中的任一條相連接，且所述多條信號線各自與屬于所述一個元件列的上述攝像元件中的至少一個相連接。
優(yōu)選各攝像元件是由光電變換元件與連接于該光電變換元件的開關(guān)元件所構(gòu)成。
優(yōu)選，屬于所述一個元件列的上述攝像元件包含相互鄰接的兩個攝像元件，所述兩個攝像元件中的一個與所述多條信號線中的一條相連接，所述兩個攝像元件中的另一個與所述多條信號線中的另一條相連接。
優(yōu)選，本發(fā)明的面型圖像傳感器還包含多條地址線、以及連接于這些地址線的地址線選擇電路。所述多條地址線的各個分別與屬于所述多個元件行中對應(yīng)的一個元件行的攝像元件相連接，所述地址線選擇電路具有可同時選擇所述多條地址線中的多條的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選，本發(fā)明的面型圖像傳感器還具與所述多個A/D轉(zhuǎn)換器相連接的移位寄存器。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供將多個攝像元件配置為多行多列的面型圖像傳感器。該面型圖像傳感器具有分配給攝像元件的一列或二列的多條信號線與分別連接于所述各信號線的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。在所述攝像元件的各列中，每連續(xù)跨越與所述信號線的分配條數(shù)相同的數(shù)目而排列的攝像元件形成小組，同時，在小組內(nèi)，各攝像元件分別連接于不同的信號線。而且，在所述攝像元件的各列中，每連續(xù)跨越兩個以上而排列的小組形成大組，在該大組內(nèi)，至少存在兩個對于小組單位的信號線的連接圖案。
優(yōu)選，在所述攝像元件的各列中，每到小組數(shù)目為2的乘方數(shù)個數(shù)時形成大組。
優(yōu)選，在所述攝像元件的各列中，形成小組數(shù)不同的2種以上的大組。
優(yōu)選，本發(fā)明的面型圖像傳感器，還具有給所述攝像元件的各行各分配1條、利用1條該行內(nèi)的攝像元件全部連接的地址線，可同時選擇這些地址線中的多條地構(gòu)成的地址線選擇電路；取得從所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器各自輸出的數(shù)字信號、同時將這些數(shù)字信號通過多條傳送線而輸出的移位寄存器；以及切換所述傳送線、輸出數(shù)字信號的雙轉(zhuǎn)換開關(guān)電路(雙工機(jī))或多路轉(zhuǎn)換器電路。
優(yōu)選所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器比較輸入的信號電壓與既定的基準(zhǔn)電壓，將兩電壓一致時的計數(shù)值作為數(shù)字信號輸出到所述移位寄存器。


圖1是表示基于本發(fā)明第一實施例的面型圖像傳感器的主要部分的電路圖。
圖2是上述面型圖像傳感器的攝像元件的電路圖。
圖3是表示上述圖像傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器的方框圖。
圖4A是說明上述A/D轉(zhuǎn)換器的動作定時的時序圖。
圖4B是說明對于本發(fā)明的比較例的時序圖。
圖5是說明上述A/D轉(zhuǎn)換器的另一動作定時的時序圖。
圖6是表示基于本發(fā)明第二實施例的面型圖像傳感器的主要部分的電路圖。
圖7是圖6的面型圖像傳感器的攝像元件的電路圖。
圖8是說明攝像元件的連接模式的圖。
圖9是第二實施例的面型圖像傳感器中所使用的A/D轉(zhuǎn)換器的方框圖。
圖10是說明上述A/D轉(zhuǎn)換器動作的圖。
圖11是說明信號處理順序的圖。
圖12是說明另一信號處理順序的圖。
圖13是說明另一信號進(jìn)一步處理順序的圖。
圖14是表示基于本發(fā)明第三實施例的面型圖像傳感器的主要部分的電路圖。
圖15是說明本發(fā)明第三實施例的面型圖像傳感器中攝像元件的連接模式的圖。
圖16A是說明作為比較例的信號處理順序的圖。
圖16B是說明第三實施例的面型圖像傳感器中信號處理順序的圖。
圖17是說明第三實施例的面型圖像傳感器中另一信號處理順序的圖。
圖18是表示基于本發(fā)明第四實施例的面型圖像傳感器的主要部分的電路圖。
圖19是說明本發(fā)明第四實施例的面型圖像傳感器中攝像元件的連接模式的圖。
圖20是表示基于本發(fā)明第五實施例的面型圖像傳感器的主要部分的電路圖。
圖21是說明本發(fā)明第五實施例的面型圖像傳感器中攝像元件的連接模式的圖。
圖22是說明第五實施例的變形例的圖。
圖23是說明上述變形例中攝像元件的連接模式的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是表示基于本發(fā)明第一實施例的CMOS型面型圖像傳感器的構(gòu)成圖。面型圖像傳感器1，例如可以作為構(gòu)成數(shù)字相機(jī)的一個部件而使用，但本發(fā)明并不僅限于此。
圖示的面型圖像傳感器1具有矩形的受光部1A，該受光部包含多個光電二極管10與多個開關(guān)元件20。各光電二極管10與對應(yīng)的一開關(guān)元件20組合成對，構(gòu)成一個攝像元件。包含該攝像元件的單位區(qū)域相當(dāng)于一個像素。多個攝像元件配置為矩陣狀。攝像元件的縱的排列稱為“列”，橫的排列稱為“行”。
對應(yīng)于攝像元件的各列設(shè)置有4條信號線Lij(i、j＝1，2，3，…)。例如，對于第一列的攝像元件設(shè)置有信號線L11、L12、L13、L14，各信號線與對應(yīng)的多個開關(guān)元件的輸出端20A相連接。同樣，對于第二列的攝像元件設(shè)置有信號線L21、L22、L23、L24。各信號線的輸出端與模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)30相連接，轉(zhuǎn)換器30的輸出端與移位寄存器40相連接。
而且，對應(yīng)于攝像元件的各行設(shè)置有1條地址線Ak(k＝1，2，3，…)。例如，對于第一行的攝像元件設(shè)置有地址線A1，該地址線與對應(yīng)的多個開關(guān)元件的柵極20B相連接。同樣，對于第二行的攝像元件設(shè)置有地址線A2。各地址線與地址線選擇線路(ASC)50相連接。
圖2是攝像元件的電路圖。開關(guān)元件20是由3個晶體管，即復(fù)位用晶體管TR1、開關(guān)用晶體管TR2、以及源極跟隨放大用晶體管TR3所構(gòu)成。復(fù)位用晶體管TR1與開關(guān)用晶體管TR2是CMOS型器件。而且，每行設(shè)置有復(fù)位線(第一行的符號為R1)，每列設(shè)置有公共線(第一列的符號為C1)(在圖1中這些線省略)。復(fù)位用晶體管TR1的源極、柵極、及漏極，分別與光電二極管10的輸出端、復(fù)位線R1、以及公共線C1相連接。開關(guān)用晶體管TR2的源極、柵極、及漏極，分別與公共線C1、地址線A1、及源極跟隨放大用晶體管TR3的源極相連接。源極跟隨放大用晶體管TR3的柵極與光電二極管10的輸出端相連接，漏極與信號線L11相連接。源極跟隨放大用晶體管TR3的漏極與信號線L11的接點相當(dāng)于開關(guān)元件20的輸出端20A，開關(guān)用晶體管TR2的柵極與地址線A1的接點相當(dāng)于開關(guān)元件20的輸入輸出柵極20B。當(dāng)柵極20B為通電狀態(tài)，開關(guān)元件20為接通(ON)時，對應(yīng)于受光量的信號電荷從光電二極管10流入信號線L11，通過該信號線向A/D轉(zhuǎn)換器30輸入信號電壓。
這里，注意屬于第一列的開關(guān)元件20與信號線L11～L14，看它們的連接關(guān)系。排列在第一列的開關(guān)元件20，每4個連接于同一信號線。具體地，第1+4n個(n＝0、1、2，…)開關(guān)元件20的輸出端20A連接于信號線L11，第2+4n個開關(guān)元件20連接于信號線L12。而且，第3+4n個開關(guān)元件20的輸出端20A連接于信號線L13，第4+4n個開關(guān)元件20連接于信號線L14(對于其它列也是同樣)。采用這樣結(jié)構(gòu)的技術(shù)意義將在后面敘述。
圖3是表示圖像傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器30的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。A/D轉(zhuǎn)換器30包含比較器(CM)31與計數(shù)器(CT)32。比較器31中通過信號線L輸入模擬信號的信號電壓(Sv)，同時輸入與動作時鐘成比例增大的基準(zhǔn)電壓(Rv)(參照圖4A)。基準(zhǔn)電壓是在地址線選擇線路50的每一個既定的選擇周期(周期時間(CTM))而輸入。比較器31比較周期時間內(nèi)輸入的信號電壓Sv與基準(zhǔn)電壓Rv，在兩電壓一致的時刻向計數(shù)器32輸入閉鎖信號。計數(shù)器32計數(shù)時鐘的數(shù)目，在從比較器31接受閉鎖信號時，將該時刻的時鐘計數(shù)(CCN)作為數(shù)字像素信號輸出到移位寄存器40(圖1)。
移位寄存器40具有由觸發(fā)電路等構(gòu)成的多個寄存器41。各寄存器41與對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器30的輸出端相連接。從圖1可知，對于各列的攝像元件，設(shè)置有4個轉(zhuǎn)換器30與4個寄存器41。移位寄存器40內(nèi)的寄存器41，可以分為4個組，屬于同一組的寄存器41相互連接。具體地，與信號線Li1(i＝1、2、3…)相對應(yīng)的寄存器41相互連接。而且，與信號線Li2(i＝1、2、3…)相對應(yīng)的寄存器41也相互連接(對于其它的寄存器也同樣)。在來自A/D轉(zhuǎn)換器30的數(shù)字像素信號取入寄存器41之后，移位寄存器40與時鐘等同步邊順序移動邊將數(shù)字像素信號輸出到從左到右的寄存器41。
地址線選擇線路50一次分別選擇4條地址線，使與這些地址線相對應(yīng)的攝像元件處于接通狀態(tài)。具體地，線路50首先選擇地址線A1～A4，使與這些地址線相對應(yīng)的攝像元件處于接通狀態(tài)(結(jié)果是從攝像元件向轉(zhuǎn)換器30輸出信號電壓)。接著，經(jīng)過上述“周期時間CTM”之后，選擇地址線A5～A8，使與這些地址線相對應(yīng)的攝像元件處于接通狀態(tài)。以下重復(fù)該選擇動作。
接著，參照圖4A、4B及圖5對面型圖像傳感器1的全體動作加以說明。圖4A及圖5是說明A/D轉(zhuǎn)換器30的動作定時的時序圖，圖4B是為了比較的現(xiàn)有例的時序圖。
首先，地址線選擇線路50歸納選擇從第一行到第四行的地址線A1～A4。這樣，與這些地址線A1～A4相連接的從第一行到第四行的開關(guān)元件20處于接通狀態(tài)。同時，從與接通的各開關(guān)元件20成對的發(fā)光二極管10，通過對應(yīng)的一條信號線，將光電變換的信號電壓供給到A/D轉(zhuǎn)換器30。
如圖4A所示，A/D轉(zhuǎn)換器30在周期時間CTM內(nèi)比較增加的基準(zhǔn)電壓Rv與信號電壓Sv。而且，A/D轉(zhuǎn)換器30將兩者一致時的時鐘計數(shù)CCN作為數(shù)字圖像信號輸出到移位寄存器40(該圖像信號在選擇下面的第五行到第八行的地址線期間，從移位寄存器40輸出。)。
地址線A1～A4的選擇結(jié)束時，通過選擇第一行到第四行的復(fù)位線(圖2中僅表示了復(fù)位線R1)，使第一行到第四行的光電二極管10復(fù)位。另一方面，接著選擇第五行到第八行的地址線，進(jìn)行與上述同樣的處理。通過重復(fù)這樣一連串的動作，能夠得到與受光部1A全體相對應(yīng)的一幀的圖像數(shù)據(jù)。
這里，例如考慮幀頻為60fps，地址線的全體數(shù)目為N的情況。在這種情況下，各A/D轉(zhuǎn)換器30的處理時間，為1幀1/60秒(實際上會產(chǎn)生一些誤差)。而且，在該處理時間內(nèi)，A/D轉(zhuǎn)換器30進(jìn)行N/4次的AD變換。由此，一次AD變換所需要的時間(周期時間)為1/(15×N)秒。另一方面，根據(jù)現(xiàn)有的方式(對于各列各選擇一條信號線和一條地址線)，在一幀的處理時間(1/60秒)內(nèi)總計進(jìn)行N次的AD變換。所以，周期時間為1/(60×N)秒。
這樣，根據(jù)本發(fā)明(圖4A)，與現(xiàn)有例(圖4B)相比，周期時間增加到4倍，能夠減小一個周期時間內(nèi)基準(zhǔn)電壓的變化率。其結(jié)果是，在將A/D轉(zhuǎn)換器的動作時鐘作為相同的情況下，每一個像素的數(shù)字像素信號的比特數(shù)增大(即灰度等級數(shù)增大)。
根據(jù)本發(fā)明，使周期時間為圖4A所示的一半即可(圖5)。通過縮短周期時間CTM，能夠使幀頻增大。在這種情況下，本發(fā)明的周期時間也比現(xiàn)有的周期時間(圖4B)長，每一個像素的灰度等級數(shù)比現(xiàn)有的多。
而且，根據(jù)本發(fā)明，即使是A/D變換器的動作時鐘設(shè)定得比現(xiàn)有的低，也能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有同樣或高于現(xiàn)有的灰度等級數(shù)。通過減低動作時鐘，有能夠減少A/D變換器中消費電力的優(yōu)點。
在上述實施例中，是多個攝像元件排列成矩陣狀，但本發(fā)明并不限于此。例如也可以是多個攝像元件排列成蜂巢狀。而且，分配給攝像元件的各列的信號線的條數(shù)，也可以是5條以上。
而且，在上述實施例中，與一條信號線(例如信號線L11)相連接的開關(guān)元件20與開關(guān)元件20之間不相互鄰接。但是，與同一條信號線相連接的多個開關(guān)元件也可以相互鄰接配置。根據(jù)圖1所示例的說明，屬于第一列(最左列)的開關(guān)元件20分為4個組(第一組到第四組)，屬于各組的開關(guān)元件20相互鄰接配置。在此基礎(chǔ)上，例如屬于第一組的開關(guān)元件20與信號線L11相連接，同時屬于第二組的開關(guān)元件20與信號線L12、屬于第三組的開關(guān)元件20與信號線L13、屬于第四組的開關(guān)元件20與信號線L14分別相連接。各列的開關(guān)元件分為幾個組，與對于該列所使用的信號線的數(shù)目有關(guān)。例如，在對于一列使用5條信號線時，該列的開關(guān)元件20分為5個組。在這樣的情況下，屬于同一組的兩個以上的開關(guān)元件20(它們與共同的信號線相連接)，必須是不能同時處于接通狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
A/D變換器30也不限于是使用傾斜狀的基準(zhǔn)電壓的方式。例如，也可以是逐次比較型的變換器。在這種情況下，輸入信號電壓與變換器內(nèi)數(shù)字地產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓逐次進(jìn)行比較。
圖6是表示基于本發(fā)明第二實施例的面型圖像傳感器的構(gòu)成圖。對于第二實施例的面型圖像傳感器的構(gòu)成要素中與第一實施例的面型圖像傳感器的構(gòu)成要素相同或類似的元件，都使用相同的參照符號。關(guān)于這一點，在后面說明的第三到第五實施例中也是同樣。
如圖6所示，具有攝像部1A的面型圖像傳感器1，包含多個光電二極管10、多個開關(guān)元件20、多個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)30、移位寄存器40、地址線選擇線路50、雙轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60、縱向延伸的信號線L以及橫向延伸的地址線A。
光電二極管10與開關(guān)元件20相互連接成對，作為攝像元件發(fā)揮功能。多個攝像元件由排列為多行多列的陣列所構(gòu)成。信號線L對于每一列攝像元件各設(shè)置2條(La1及Lb2等)。在這些信號線L上，按照既定的規(guī)則圖案模式連接有開關(guān)元件20的輸出端20A。這些規(guī)則圖案模式將在后面敘述。信號線L的輸出端連接有A/D轉(zhuǎn)換器30，A/D轉(zhuǎn)換器30的輸出端連接于移位寄存器40，移位寄存器40的輸出端連接于轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60。地址線A是對于每一行攝像元件各設(shè)置1條(A1等)。各行的地址線A上連接有一行全部的開關(guān)元件20的輸入輸出柵極20B。這些全部的地址線A連接于地址線選擇線路50。
圖7是表示一個攝像元件的電路圖。開關(guān)元件20是由復(fù)位用晶體管TR1、開關(guān)用晶體管TR2、以及源極跟隨放大用晶體管TR3所構(gòu)成。復(fù)位用晶體管TR1與開關(guān)用晶體管TR2是由CMOS結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的。而且，雖然圖6中予以省略，但每一行設(shè)置有復(fù)位線R(第一行的符號為R1)，每一列設(shè)置有公共線C(第一列的符號為C1)。復(fù)位用晶體管TR1的源極、柵極、及漏極，分別與光電二極管10的輸出端、復(fù)位線R1、以及公共線C1相連接，開關(guān)用晶體管TR2的源極、柵極、及漏極，分別與公共線C1、地址線A1、及源極跟隨放大用晶體管TR3的源極相連接。源極跟隨放大用晶體管TR3的柵極與光電二極管10的輸出端相連接，漏極與信號線L11相連接。其中，源極跟隨放大用晶體管TR3的漏極與信號線La1的接點相當(dāng)于開關(guān)元件20的輸出端20A，開關(guān)用晶體管TR2的柵極與地址線A1的接點相當(dāng)于開關(guān)元件20的輸入輸出柵極20B。在各像素中，使輸入輸出柵極20B作為通電狀態(tài)使開關(guān)元件20處于接通狀態(tài)時，來自光電二極管10的光電變換后的信號電荷流入信號線，通過這些信號線向A/D轉(zhuǎn)換器30輸入信號電壓。
接著，作為一例，注意第一列的攝像元件與信號線La1、La2，詳細(xì)敘述這些規(guī)則圖案模式。還有，對于第一列以外的各列，也適用與第一列完全相同的規(guī)則圖案模式。
圖8是為了說明第一列的規(guī)則模式的說明圖。如該圖所示，排列在第一列中的攝像元件P1～P32，每連續(xù)的兩個形成一個小組(g1、g2、g3等)，同時，在一個小組內(nèi)，相鄰的兩個攝像元件分別連接于不同的信號線L1(La1)、L2(La2)。而且，每連續(xù)的兩個小組構(gòu)成一個大組。例如，大組G1是由小組g1與g2所構(gòu)成。圖中，“OM”意味著動作模式，“CF”意味著時鐘頻率，“Px”意味著像素，“SL”意味著信號線。而且，“1”表示接通，“0”表示斷開。
這里，例如觀察大組G1，對于其中包含的小組g1的信號線L1、L2的連接模式，與對于小組g2的信號線L1、L2的連接模式分別不同。這對于其它大組G2～G8也是同樣。而且，在各大組內(nèi)，位于第2n+1(n＝0、1)的兩個攝像元件分別連接于不同的信號線。例如，在大組G1中，P1與P3分別連接于不同的信號線。而且，在大組G2中，P5與P7分別連接于不同的信號線。
進(jìn)而，如圖8所示，由G1及G2形成更大的組G#1。組G#1包含4(＝22)個小組(g1～g4)。同樣，由G3及G4形成組G#2，由G5及G6形成組G#3，由G7及G8形成組G#4。而且，由G#1及G#2形成更大的組G％1。組G％1包含8(＝23)個小組(g1～g8)。同樣，由G#3及G#4形成組G％2。而且，由G％1及G％2形成更大的組G&1。組G&1包含16(＝24)個小組(g1～g16)。
從圖8可知，向關(guān)于組G#1的信號線的連接模式與向關(guān)于組G#4的信號線的連接模式相同，向關(guān)于組G#2的信號線的連接模式與向關(guān)于組G#3的信號線的連接模式相同。但是，向關(guān)于組G#1的信號線的連接模式與向關(guān)于組G#2的信號線的連接模式不同。在組G#1內(nèi)，位于第4n+1(n＝0、1)的兩個攝像元件(P1與P5)分別連接于不同的信號線La1、La2。同樣地，在組G#2內(nèi)，位于第4n+1(n＝0、1)的兩個攝像元件(P9與P13)分別連接于不同的信號線La1、La2。
進(jìn)而，在組G％1內(nèi)，位于第8n+1(n＝0、1)的兩個攝像元件(P1與P9)分別連接于不同的信號線La1、La2。同樣地，在組G％2內(nèi)，位于第8n+1(n＝0、1)的兩個攝像元件(P17與P25)分別連接于不同的信號線La1、La2。而且，在組G&1內(nèi)，位于第16n+1(n＝0、1)的兩個攝像元件(P1與P17)分別連接于不同的信號線La1、La2。
根據(jù)這樣的規(guī)則模式，在進(jìn)行全部取樣掃描(從全部的攝像元件抽出信號)的情況下，各小組(g1～g32)中所包含的兩個攝像元件(即P1與P2的對，P3與P4的對，等)同時為接通狀態(tài)。具體地，首先P1、P2同時為接通狀態(tài)，使對于第一行及第二行的信號電壓通過信號線同時輸入到A/D轉(zhuǎn)換器30。接著，通過P3、P4的同時為接通狀態(tài)，使對于第三行及第四行的信號電壓通過信號線同時輸入到A/D轉(zhuǎn)換器30(對于其它列也是同樣)。
在按照二選一的比例在兩條之間進(jìn)行地址線選擇掃描的情況下(1/2取樣掃描)，在組G1內(nèi)，攝像元件P1、P3同時為接通狀態(tài)，在組G2內(nèi)，攝像元件P5、P7同時為接通狀態(tài)。這樣，兩行部分的信號分壓，就通過信號線同時輸入A/D轉(zhuǎn)換器30。
而且，在進(jìn)行1/4取樣掃描的情況下，在組G#1內(nèi)，攝像元件P1、P5同時為接通狀態(tài)，在組G#2內(nèi)，攝像元件P9、P13同時為接通狀態(tài)。同樣，在進(jìn)行1/8取樣掃描的情況下，在組G％1內(nèi)，攝像元件P1、P9同時為接通狀態(tài)，在組G％2內(nèi)，攝像元件P17、P25同時為接通狀態(tài)。而且，在進(jìn)行1/16取樣掃描的情況下，在組G&1內(nèi)，攝像元件P1、P17同時為接通狀態(tài)。
如圖9所示，各A/D轉(zhuǎn)換器30包含比較器31與計數(shù)器32。如圖10所示，比較器31中通過信號線輸入作為模擬信號而被取樣保持的信號電壓(圖中圖示標(biāo)出)，同時輸入與動作時鐘成比例傾斜變化的基準(zhǔn)電壓。比較器31比較輸入的信號電壓與基準(zhǔn)電壓，在兩電壓一致的時刻向計數(shù)器32輸入閉鎖信號。計數(shù)器32計數(shù)時鐘的數(shù)目，在從比較器31接受閉鎖信號時，將該時刻的時鐘計數(shù)作為數(shù)字像素信號輸出到移位寄存器40。
如圖6所示，移位寄存器40設(shè)置有寄存器41。各寄存器41與A/D轉(zhuǎn)換器30的輸出端相連接。寄存器41與每列兩個的A/D轉(zhuǎn)換器30的輸出端相對應(yīng)而成兩段地設(shè)置，與信號線L1相對應(yīng)的一組連接于第一傳送線42A，與信號線L2相對應(yīng)的一組連接于第二傳送線42B。這樣的移位寄存器40，在將來自各A/D轉(zhuǎn)換器30的數(shù)字像素信號臨時存入各寄存器41之后，與移位脈沖同步，通過兩條傳送線42A、42B逐個傳送數(shù)字像素信號。此時，轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60隨移位寄存器40的動作而連動，以適當(dāng)?shù)臅r刻切換傳送線42A、42B。例如，轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60在與第一傳送線42A相連接的狀態(tài)下順次輸出第一傳送線42A上的數(shù)字像素信號。該輸出完了后，切換至與第二傳送線42B相連接，順次輸出第二傳送線42B上的數(shù)字像素信號。這樣，由移位寄存器40串行輸出兩行的數(shù)字像素信號。
接著，參照圖11～圖13，對面型圖像傳感器1的動作加以說明。為了容易理解動作原理，假定攝像部1A具有4行4列總計16個像素。
圖11是作為動作模式對地址線A1～A4逐條選擇掃描的全部取樣掃描。還有，該動作模式是比較例，不是基于本發(fā)明。另一方面，圖12是表示每次同時選擇兩條掃描的全部取樣掃描，圖13是表示以在兩條中選擇一條的比例每次同時兩條掃描的1/2取樣掃描。在各圖的上段中表示時間流程圖，下段中模式地表示移位寄存器的動作。
如圖11所示，在基于地址線選擇信號ASS每次一條順次選擇掃描地址線A1～A4的情況下，地址線選擇線路50通過判斷幀信號FS(F1、F2、F3，…)而順次選擇地址線A1～A4。這里所謂幀信號，是指用于給出周期地取入1幀圖像數(shù)據(jù)的定時的信號。幀信號的頻率與幀頻相一致。
選擇了一條地址線A1時，與該地址線A1相連接的第一行的開關(guān)元件20為接通狀態(tài)，同時從與接通的開關(guān)元件20成對的光電二極管10，通過信號線向A/D轉(zhuǎn)換器30供給光電變換的信號電壓。在圖11中，“OD”意味著輸出數(shù)據(jù)。而且，“F11”是表示對于幀信號F1選擇了地址線A1時所輸出的輸出數(shù)據(jù)。同樣地，“F23”是表示對于幀信號F2選擇了地址線A3時所輸出的輸出數(shù)據(jù)。
如圖10所示，A/D轉(zhuǎn)換器30比較每次選擇掃描時的傾斜狀基準(zhǔn)電壓與模擬輸入的信號電壓。A/D轉(zhuǎn)換器30將兩者一致時的時鐘計數(shù)作為數(shù)字像素信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出數(shù)字像素信號，直至一次的選擇掃描終了。其后，同樣地順次選擇地址線A2、A3、A4，從移位寄存器40對于每次選擇掃描輸出各行的數(shù)字像素信號。就是說，圖11所示的地址線選擇信號ASS及輸出數(shù)據(jù)的一個周期部分相當(dāng)于線掃描周期，由4線掃描周期完成1幀的處理，根據(jù)這樣的全部取樣掃描，A/D轉(zhuǎn)換器30必須進(jìn)行對于每1幀4次的AD轉(zhuǎn)換處理，動作時鐘(時鐘頻率)也與此對應(yīng)成為高頻。此時的時鐘頻率為“f”。
接著，考慮每次選擇掃描兩條地址線A1～A4的實際的全部取樣掃描(幀頻與上述為同一條件)。在這種情況下，如圖12所示，地址線選擇線路50在判斷幀信號時同時選擇兩條地址線(A1及A2，A3及A4)，進(jìn)行掃描。
具體地，通過最初同時選擇地址線A1、A2，使連接于這些地址線的第一、第二行的開關(guān)元件20為接通狀態(tài)。其結(jié)果是，從與處于接通狀態(tài)的開關(guān)元件20成對的兩行的光電二極管10，通過信號線將信號電壓供給到A/D轉(zhuǎn)換器30。
A/D轉(zhuǎn)換器30對于每一次選擇比較基準(zhǔn)電壓與信號電壓，將兩電壓一致時的時鐘計數(shù)作為數(shù)字圖像信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出兩行的數(shù)字圖像信號，直至一次的選擇終了。其后同樣地同時選擇地址線A3、A4，從移位寄存器40輸出兩行的數(shù)字圖像信號。這種情況圖12所示的地址線選擇信號及輸出數(shù)據(jù)的一個周期部分相當(dāng)于線掃描周期，由兩個線掃描周期完結(jié)一幀的處理。
這里，與前面所述的全部取樣掃描的不同點在于，是由一次的選擇得到兩行的數(shù)字圖像信號。而且，如圖12所示，由于移位寄存器40是在線掃描周期內(nèi)由轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60而切換傳送線42A、42B，所以通過該轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60而將兩行的數(shù)字像素信號的串行輸出這一點也不同。此時，轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60切換傳送線42A、42B，使來自移位寄存器40的數(shù)字像素信號按照行的順序輸出。
就是說，根據(jù)本發(fā)明的全部取樣掃描，由A/D轉(zhuǎn)換器30的AD轉(zhuǎn)換處理，每一幀進(jìn)行兩次。其結(jié)果是，能夠?qū)⒕€掃描周期設(shè)定得更長，使時鐘頻率為比前面的全部取樣掃描低的f/2左右。
進(jìn)而，考慮幀頻與上述同樣條件的1/2亞全部取樣掃描。在這種情況下，如圖13所示，地址線選擇線路50每次判定幀信號F1、F2時，同時選擇掃描與組G1內(nèi)的第2n+1(n＝0、1)相對應(yīng)的地址線A1、A3。同時選擇兩條地址線A1、A3時，與這些地址線A1、A3相連接的第一、第三行的開關(guān)元件20為接通狀態(tài)。同時，從與處于接通狀態(tài)的開關(guān)元件20成對的兩行的光電二極管10，通過信號線L1、L2將光電變換的信號電壓供給到A/D轉(zhuǎn)換器30。
A/D轉(zhuǎn)換器30對于每一次選擇將數(shù)字圖像信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出兩行的數(shù)字圖像信號，直至一次的選擇終了。由于這種情況圖13所示的地址線選擇信號及輸出數(shù)據(jù)的一個周期部分相當(dāng)于線掃描周期，所以由一個線掃描周期完結(jié)一幀的處理。
在這樣的1/2取樣掃描中，是由一次的選擇掃描得到兩行的數(shù)字圖像信號，但該數(shù)字圖像信號是隔一行的數(shù)據(jù)。就是說，如圖13所示，由于移位寄存器40是在線掃描周期內(nèi)由轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60而切換傳送線42A、42B，所以通過該轉(zhuǎn)換開關(guān)電路60隔行的數(shù)字像素信號串行輸出。此時，即使是在隔一行的數(shù)字像素信號中，也如圖13所示，第二、第四列的數(shù)字像素信號被廢棄。因此，最終從4行4列的16像素抽出4個像素的數(shù)字圖像信號，一幀的數(shù)據(jù)量為全部取樣掃描的1/4。
這樣，根據(jù)1/2取樣掃描，由A/D轉(zhuǎn)換器30的AD轉(zhuǎn)換處理，每一幀由一次完成，能夠?qū)⒕€掃描周期設(shè)定得更長，使時鐘頻率為f/4?；谕瑯拥脑?，根據(jù)1/4、1/8、1/16取樣掃描，能夠使時鐘頻率分別為f/8、f/16、f/32。
再一次參照圖8進(jìn)行說明，全部取樣掃描時，由于每到每P1、P2的兩行及P3、P4的兩行得到圖像數(shù)據(jù)，所以能夠使時鐘頻率為f/2。
而且，1/2取樣掃描時，由于是每到P1、P3的兩行及P5、P7的兩行得到圖像數(shù)據(jù)，所以能夠使時鐘頻率為f/4。
進(jìn)而，1/4取樣掃描時，由于是每P1、P5的兩行及P9、P13的兩行得到圖像數(shù)據(jù)，所以能夠使時鐘頻率為f/8。
進(jìn)一步，由于是每P1、P9的兩行及P17、P25的兩行得到圖像數(shù)據(jù)，所以能夠使時鐘頻率為f/16。
取樣率最小的1/16取樣掃描時，由于是每P1、P17的兩行及P33、P49(P33以后圖示省略)的兩行得到圖像數(shù)據(jù)，所以能夠使時鐘頻率為f/32左右。
所以，根據(jù)該實施形式，例如在1/2取樣掃描時，與每次選擇掃描一條地址線A情況下的A/D轉(zhuǎn)換器30的動作時鐘(時鐘頻率)相比，該動作時鐘能夠遞減到f/4，所以由動作時鐘與消耗電力的比例關(guān)系，能夠大幅度降低電力的消耗。
而且，在1/4取樣掃描時，動作時鐘能夠遞減到f/8，消耗電力能夠得到大幅度遞減。如果是1/8、1/16取樣掃描，則在節(jié)約電力上能夠取得更好的效果。
而且，如果平衡良好地調(diào)整取樣掃描時A/D轉(zhuǎn)換器30的動作時鐘，或地址線選擇線路50的線掃描周期，則能夠同時實現(xiàn)高幀頻化與節(jié)省電力。
圖14是表示本發(fā)明第三實施例中面型圖像傳感器的構(gòu)成圖。在第三實施例中，每一列攝像元件P設(shè)置有4條信號線。這些信號線上按照以下說明的規(guī)則模式連接有攝像元件P。
圖15是說明本發(fā)明第三實施例中的第一列的規(guī)則圖案模式的說明圖。如該圖所示，排列在第一列的攝像元件(P1、P2，…)每連續(xù)的4個構(gòu)成一個小組(g1，g2，…)，同時在一個小組內(nèi)4個攝像元件分別連接于不同的信號線L1～L4。連續(xù)的兩個小組形成一個大組(g1及g2形成G1等)。
例如注意到組G1，其中包含的小組g1的對于信號線L1～L4的連接模式，與小組g2的對于信號線L1～L4的連接模式各自不同(其他的組G2、G3，…也是同樣)。對位于各個組G1、G2…內(nèi)的第2n+1個(n＝0、1、2、3，…)的4個攝像元件(P1、P3、P5、P7及P9、P11、P13、P15)，分別連接于不同的信號線L1～L4。
根據(jù)圖15的理解，在組G#1內(nèi)，對位于第4n+1個(n＝0、1、2、3，…)的4個攝像元件(P1、P5、P9、P13)，分別連接于不同的信號線L1～L4。同樣，在組G#2內(nèi)，對位于第4n+1個(n＝0、1、2、3，…)的4個攝像元件(P17、P21、P25、P29)，分別連接于不同的信號線L1～L4。進(jìn)而，在組G％1內(nèi)，對位于第8n+1個(n＝0、1、2、3，…)的規(guī)則順序的4個攝像元件(P1、P9、P17、P25)，分別連接于不同的信號線L1～L4。
根據(jù)這樣的規(guī)則模式，在進(jìn)行為了從全部的攝像元件抽出信號的全部取樣掃描的情況下，攝像元件P1～P4及攝像元件P5～P8同時為接通狀態(tài)，連續(xù)4行的信號電壓能夠通過信號線同時輸送到A/D轉(zhuǎn)換器30。另一方面，在從兩條中選擇一條地址線A的1/2取樣掃描的情況下，能夠使組G1內(nèi)的攝像元件P1、P3、P5、P7同時為接通狀態(tài)，組G2內(nèi)的攝像元件P9、P11、P13、P15同時為接通狀態(tài)。就是說，即使是在1/2取樣掃描的情況下，也能夠通過信號線將4行的電壓同時輸入到A/D轉(zhuǎn)換器30。
而且，在進(jìn)行1/4取樣掃描的情況下，在組G#1內(nèi)，能夠使攝像元件P1、P5、P9、P13同時為接通狀態(tài)，同時，在組G#2內(nèi)，能夠使攝像元件P17、P21、P25、P29同時為接通狀態(tài)。
在進(jìn)行1/8取樣掃描的情況下，能夠使組G％1內(nèi)攝像元件P1、P9、P17、P25同時為接通狀態(tài)。
如圖14所示，移位寄存器40的寄存器41，與信號線L1相對應(yīng)的一組連接于第一傳送線42A，與信號線L2相對應(yīng)的一組連接于第二傳送線42B，與信號線L3相對應(yīng)的一組連接于第三傳送線42C，與信號線L4相對應(yīng)的一組連接于第四傳送線42D。就是說，移位寄存器40能夠與移位脈沖同步、通過4條傳送線42A、42B、42C、42D一次一個地傳送數(shù)字像素信號。此時，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61與移位寄存器40的動作連動，以適當(dāng)?shù)臅r刻切換4條傳送線42A、42B、42C、42D。例如，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61逐個按順序輸出第一傳送線42A上的數(shù)字像素信號之后，切換至第二傳送線42B的連接，輸出數(shù)字像素信號，進(jìn)而切換至第三傳送線42C的連接，最后切換至第四傳送線42D的連接，輸出數(shù)字像素信號。由此，由移位寄存器40對每行輸出串行化的4行數(shù)字像素信號。
接著對第三實施例的動作加以說明。還有，為了容易理解動作原理，攝像元件僅由圖14所示的8行6列總計48個像素所構(gòu)成。A/D轉(zhuǎn)換器30及移位寄存器40的周邊電路也是與此對應(yīng)的構(gòu)成。
圖16及圖17是為了說明信號處理順序的說明圖。特別是，圖16A是與作為動作模式而逐條選擇掃描地址線A1～A8的全部取樣掃描相對應(yīng)的時刻圖，圖16B是與每次同時選擇掃描4條的全部取樣掃描相對應(yīng)的時刻圖，圖17是與按在2條中選擇1條的比例每次同時選擇掃描4條的1/2取樣掃描相對應(yīng)的時刻圖。還有，圖16A僅是為了比較參考用，實際上沒有每次選擇掃描一條地址線A的模式。
假定是在進(jìn)行一次一條順序選擇掃描地址線A1～A8的全部取樣掃描的情況下，如圖16A所示，地址線選擇線路50在每次判定幀信號時一次一條順序選擇掃描地址線A1～A8。
選擇掃描一條地址線A1時，與該地址線A1相連接的第一行的攝像元件為接通狀態(tài)。同時，從處于接通狀態(tài)的攝像元件通過信號線La1、Lb1向A/D轉(zhuǎn)換器30供給信號電壓。
A/D轉(zhuǎn)換器30將數(shù)字像素信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出數(shù)字圖像信號，直至一次的選擇掃描終了。其后，同樣地順次選擇掃描地址線A2、A3等，從移位寄存器40對于每次選擇掃描輸出各行的數(shù)字圖像信號。圖16A所示的地址線選擇信號及輸出數(shù)據(jù)的一個周期部分相當(dāng)于線掃描周期，由8個線掃描周期完結(jié)一幀的處理。A/D轉(zhuǎn)換器30對于一幀必須進(jìn)行8次AD變換處理，動作時鐘(時鐘頻率)也與此對應(yīng)成為高頻。
接著，考慮幀頻與上述同樣的條件，每次4條選擇掃描地址線A1～A8的本發(fā)明的全部取樣掃描。在這種情況下，如圖16B所示，地址線選擇線路50每在判定幀信號時同時選擇掃描地址線A1～A4及A5～A8。
最初，同時選擇掃描4條地址線A1～A4時，與這些地址線A1～A4相連接的第一到第四行的攝像元件P為接通狀態(tài)。同時，從處于接通狀態(tài)的攝像元件P通過信號線L1～L4向A/D轉(zhuǎn)換器30供給信號電壓。
A/D轉(zhuǎn)換器30將數(shù)字圖像信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出4行的數(shù)字圖像信號，直至一次的選擇掃描終了。其后，同樣地同時選擇掃描地址線A5～A8，從移位寄存器40輸出4行的數(shù)字像素信號。在這種情況下，圖16B所示的地址線選擇信號及輸出數(shù)據(jù)的一個周期部分相當(dāng)于線掃描周期，由2個掃描周期完結(jié)一幀的處理。
這里，與前面所述的全部取樣掃描的不同點在于，是由一次的選擇掃描得到4行的數(shù)字圖像信號。而且，由于移位寄存器40是在線掃描周期內(nèi)由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61而切換傳送線42A、42B、42C、42D，所以通過該多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61串行輸出4行的數(shù)字像素信號。還有，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61切換傳送線42A、42B、42C、42D，使來自移位寄存器40的數(shù)字像素信號按照行的順序輸出。例如，在輸出最初的4行的階段(地址線A1～A4的選擇掃描階段)，傳送線切換為42A、42B、42C、42D的順序，在下一個輸出4行的階段(地址線A5～A8的選擇掃描階段)，傳送線切換為42B、42C、42D、42A的順序。根據(jù)上述全部取樣掃描，由A/D轉(zhuǎn)換器30所進(jìn)行的AD變換處理，每一幀進(jìn)行兩次。其結(jié)果是，能夠?qū)⒕€掃描周期設(shè)定得更長，使時鐘頻率為比前面的全部取樣掃描低的f/4左右。
進(jìn)而，考慮幀頻與上述同樣的條件的1/2亞全部取樣掃描。在這種情況下，如圖17所示，地址線選擇線路50在每次判定幀信號時同時選擇組G1內(nèi)的與第2n+1(n＝0、1、2、3)相對應(yīng)的地址線A1、A3、A5、A7。
同時選擇掃描4條地址線A1、A3、A5、A7時，與這些地址線A1、A3、A5、A7相連接的第一、第三、第五、第七行的攝像元件P為接通狀態(tài)。同時，從處于接通狀態(tài)的攝像元件P通過信號線L1～L4向A/D轉(zhuǎn)換器30供給信號電壓。
A/D轉(zhuǎn)換器30對于每一次選擇掃描將數(shù)字圖像信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出4行的數(shù)字圖像信號，直至一次的選擇掃描終了。在這種情況下，由于圖17所示的地址線選擇信號及輸出數(shù)據(jù)的一個周期部分相當(dāng)于線掃描周期，所以由1個掃描周期完結(jié)一幀的處理。
在這樣的1/2取樣掃描中，雖然是由一次的選擇掃描得到4行的數(shù)字圖像信號，但得到的該數(shù)字圖像信號是隔一行的信號。由于移位寄存器40是在線掃描周期內(nèi)由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61而以符號42A、42B、42C、42D的順序切換傳送線，所以通過該多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路61隔行的數(shù)字像素信號串行輸出。此時，即使是在一行的數(shù)字像素信號中，第二、第四、第六列的數(shù)字像素信號被廢棄。因此，最終從8行6列的48像素抽出12像素的數(shù)字像素信號，一幀的數(shù)據(jù)量為全部取樣掃描的1/4。
這樣，根據(jù)第三實施例的1/2取樣掃描，由A/D轉(zhuǎn)換器30的AD轉(zhuǎn)換處理，每一幀由一次完成，能夠?qū)⒕€掃描周期設(shè)定得更長，使時鐘頻率為f/8?；谕瑯拥脑?，根據(jù)1/4、1/8取樣掃描，能夠使時鐘頻率為f/16、f/32左右。
接著對第四實施例加以說明。圖18是第四實施例的面型圖像傳感器的構(gòu)成圖。第四實施例的面型圖像傳感器是適用于彩色輸入方式的傳感器。各攝像元件中設(shè)置有與RGB三原色中一色的濾色器。具體地，由假想線所示的2行2列的攝像元件單元為一個像素，作為一例，濾色器可以是左上為G、右上為R、左下為B、右下為G的配置。在這樣的結(jié)構(gòu)中，各個攝像元件稱為“子像素”。所以一個像素相當(dāng)于4個子像素。
在第四實施例中，關(guān)于每一列的信號線L的數(shù)目(4條)與第三實施例相同。而信號線與攝像元件的連接模式與第三實施例不同。
圖19是為了說明對于第四實施例中第一列的攝像元件(子像素SPX)的連接模式的圖。第四實施例的攝像元件組的構(gòu)成與第三實施例同樣。從該圖可知，關(guān)于各小組(g1、g2，…)的信號線連接模式僅有兩種。具體地，關(guān)于各個小組g1、g4、g6、g7，連接模式為[L1→L2→L3→L4]。而關(guān)于各個小組g2、g3、g5、g8，連接模式為[L3→L4→L1→L2]。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在各大組Gi內(nèi)，位于第4n+1、4n+2(n＝0、1)的4個攝像元件分別連接于不同的信號線L1～L4。具體地，在大組G1內(nèi)，攝像元件P1、P2、P5、P6分別連接于不同的信號線L1～L4。而且，大組G2內(nèi)，攝像元件P9、P10、P13、P14分別連接于不同的信號線L1～L4。
進(jìn)而，在各組G#1、G#2內(nèi)，位于第8n+1、8n+2(n＝0、1)的4個攝像元件分別連接于不同的信號線L1～L4。具體地，關(guān)于組G#1，攝像元件P1、P2、P9、P10分別連接于不同的信號線L1～L4，關(guān)于組G#2，攝像元件P17、P18、P25、P26分別連接于不同的信號線L1～L4。而且，在由符號G％1所示的組中，位于第16n+1、16n+2(n＝0、1)的4個攝像元件(P1、P2、P17、P18)分別連接于不同的信號線L1～L4。
根據(jù)這樣的規(guī)則模式，在進(jìn)行為了從全部的攝像元件抽出信號的全部取樣掃描的情況下的動作，與第三實施例相同。另一方面，在進(jìn)行按2條選擇一條的比例選擇掃描地址線A的1/2取樣掃描的情況下，各個大組G1、G2，…內(nèi)的位于第一、第二、第五、第六的攝像元件同時為接通狀態(tài)。就是說，即使是1/2取樣掃描，也能夠通過信號線將4行的信號電壓同時輸入到A/D轉(zhuǎn)換器30。
而且，在進(jìn)行1/4取樣掃描的情況下，能夠使各個大組G#1、G#2內(nèi)的位于第一、第二、第九、第十的攝像元件(P1、P2、P9、P10及P17、P18、P25、P26)同時為接通狀態(tài)。
在進(jìn)行1/8取樣掃描的情況下，能夠使各個組G％1內(nèi)的位于第一、第二、第十七、第十八的攝像元件P1、P2、P17、P18同時為接通狀態(tài)。就是說，即使是1/2、1/4、1/8取樣掃描，也能夠通過信號線L將4行的信號電壓一起輸入到A/D轉(zhuǎn)換器30。
在全部取樣掃描的情況下，地址線選擇線路50同時選擇4條地址線(A1～A4，A5～A8)，成為通電狀態(tài)。另一方面，在1/2取樣掃描的情況下，地址線選擇線路50邊按單位劃分大組G1、G2邊同時選擇大組G1、G2內(nèi)的對應(yīng)于第4n+1與4n+2(n+0、1)的4條地址線(A1、A2、A5、A6)，成為通電狀態(tài)。而且，在1/4取樣掃描的情況下，地址線選擇線路50同時選擇組G#1、G#2內(nèi)的對應(yīng)于第8n+1與8n+2(n+0、1)的4條地址線(符號省略)，成為通電狀態(tài)。進(jìn)而，在1/8取樣掃描的情況下，地址線選擇線路50同時選擇組G％1內(nèi)的對應(yīng)于第16n+1與16n+2(n+0、1)的4條地址線(符號省略)，成為通電狀態(tài)。就是說，在全部取樣掃描、1/2、1/4、1/8取樣掃描中任意一種情況下，都是每選擇掃描一次，可同時使4條地址線A處于接通狀態(tài)。
接著，對第四實施例的動作加以說明，還有，關(guān)于動作定時，與第三實施例中對應(yīng)的圖16及圖17的內(nèi)容相同。
作為第四實施例的動作模式，考慮幀頻與全部取樣掃描為同一條件的1/2亞全部取樣掃描。在這種情況下，地址線選擇線路50對于每一次判定幀信號同時選擇掃描大組G1內(nèi)的對應(yīng)于第4n+1與4n+2(n+0、1)的地址線A1、A2、A5、A6。
同時選擇掃描地址線A1、A2、A5、A6時，與這些地址線A1、A2、A5、A6相連接的第1、第2、第5、第6行的攝像元件P為接通狀態(tài)。同時，從處于接通狀態(tài)的攝像元件P通過信號線L1～L4向A/D轉(zhuǎn)換器30供給信號電壓。
A/D轉(zhuǎn)換器30將數(shù)字圖像信號輸出到移位寄存器40。移位寄存器40輸出4行的數(shù)字圖像信號，直至一次的選擇掃描終了。其后，在大組G2中重復(fù)同樣的動作。所以，即使是這樣的1/2取樣掃描，也與前面的第三實施例同樣，由1個線掃描周期完結(jié)一幀的處理。而且，1幀的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于全部取樣掃描的1/4。這樣，關(guān)于A/D轉(zhuǎn)換器30的動作時鐘(時鐘頻率)，成為約f/8。
而且，根據(jù)與第三實施例同樣的原理，，如果進(jìn)行1/4、1/8取樣掃描，能夠使各自的時鐘頻率為f/16及f/32。
而且，在進(jìn)行1/2取樣掃描時由于是連接于不同信號線L1～L4的每P1、P2、P5、P6的4行及每P9、P10、P13、P14的4行而得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率約為f/8。
進(jìn)而，在1/4取樣掃描時，由于是每P1、P2、P9、P10的4行及每P17、P18、P25、P26的4行得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率約為f/16。
取樣率最小的1/8取樣掃描時，由于是分別連接于不同信號線L1～L4的每P1、P2、P17、P18的4行及P33、P34、P49、P50的4行(P33以后圖示省略)得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率為f/32。
進(jìn)而對第五實施例加以說明。
圖20是第五實施例的面型圖像傳感器的構(gòu)成圖。第五實施例的面型圖像傳感器與第四實施例的面型圖像傳感器同樣，是適用于彩色輸入方式的傳感器。RGB三原色的濾色器配置為與圖18同樣的模式，由假象線所示的2行2列的攝像元件(子像素)構(gòu)成一個像素。
在第五實施例中，對于2列分配有8條信號線L1～L8(1列的信號線為4條)。
圖21是為了說明第五實施例中第一列的規(guī)則模式的說明圖。在第五實施例中，在組的構(gòu)成方面與第四實施例同樣。另一方面，注意限于第一列的列全體，關(guān)于小組(g1、g2等)，盡管對于單位信號線L1～L8的連接模式有4種，但其中的兩種是僅以信號線L1～L4為對象，其它兩種是僅以信號線L5～L8為對象。因此，對位于各大組(G1、G2)內(nèi)的第4n+1、4n+2(n＝0、1)的4個攝像元件P1、P2、P5、P6及P9、P10、P13、P14，能夠?qū)?yīng)于信號線L1～L4，或信號線L5～L8中的任意一組，分別連接于不同的信號線(L1～L4，L5～L8)。
而且，對位于大組G#1內(nèi)的第8n+1、8n+2(n＝0、1)的4個攝像元件P1、P2、P9、P10及位于大組G#2內(nèi)的第8n+1、8n+2(n＝0、1)的4個攝像元件P17、P18、P25、P26，分別連接于不同的信號線L1～L8。
進(jìn)而，對位于大組G％1內(nèi)的第16n+1、16n+2(n＝0、1)的規(guī)則順序的4個攝像元件(P1、P2、P17、P18)，分別連接于不同的信號線L1～L4。
而且，如圖20所示，列全體的連接模式，奇數(shù)的第一列與第三列為同一模式，偶數(shù)的第二列與第四列為同一模式。這樣，相鄰的第一列與第二列，第三列與第四列之間就形成對稱的連接模式。
根據(jù)這樣的規(guī)則模式，也能夠?qū)崿F(xiàn)與第四實施例同樣的動作。所以，在進(jìn)行1/2、1/4、1/8取樣掃描的情況下，與各自的取樣掃描相對應(yīng)，4行的信號電壓通過8條信號線L1～L8中的4條，一起輸入到A/D轉(zhuǎn)換器30。
在全部取樣掃描時，由于是構(gòu)成小組的每4行P1～P4及P5～P8而得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率約為f/4。
而且，在1/2取樣掃描時，由于是每次連接于不同信號線L1～L8的P1、P2、P5、P6的4行及P9、P10、P13、P14的4行而得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率約為f/8。
進(jìn)而，在1/4取樣掃描時，由于是對每一大組G#1、G#2進(jìn)行劃分，每次按照分別連接于不同信號線L1～L8的P1、P2、P9、P10的4行、P17、P18、P25、P26的4行而得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率約為f/16。
取樣率最小的1/8取樣掃描時，由于是按照分別連接于不同信號線L1～L4的每P1、P2、P17、P18的4行及P33、P34、P49、P50(P33以后圖示省略)的4行得到像素數(shù)據(jù)，所以時鐘頻率為f/32。
還有，作為第五實施例的變形例，還可是圖22及圖23所示結(jié)構(gòu)。
在這樣的變形例中，也是對于2列配置有8條信號線，每1列的信號線有4條。作為與前面的第五實施例的不同點，相對的兩個像素元件P經(jīng)常是相對于相鄰的信號線而連接。因此，對位于各個大組G1、G2內(nèi)第4n+1、4n+2(n＝0、1)的4個攝像元件(P1、P2、P5、P6及P9、P10、P13、P14)，與奇數(shù)列信號線L1、L3、L5、L7或偶數(shù)列信號線L2、L4、L6、L8的任意一組相對應(yīng)，分別連接于不同的信號線(L1、L3、L5、L7及L2、L4、L6、L8)。
而且，注意由符號G#1、G#2所表示的大組，對位于各大組內(nèi)第8n+1、8n+2(n＝0、1)的4個攝像元件(P1、P2、P9、P10及P17、P18、P25、P26)，分別連接于不同的信號線L1～L8。
對位于大組G％1內(nèi)第16n+1、16n+2(n＝0、1)的4個攝像元件(P1、P2、P17、P18)，分別連接于不同的信號線L1、L3、L5、L7。
即使這樣的連接模式，也能夠?qū)崿F(xiàn)與前面第五實施例同樣的動作。
在彩色輸入方式的情況下，每個攝像元件的濾色器，也可以是分解為YMC與G的補色系的濾色器。
以上是對本發(fā)明所作的說明，顯然也可以將其改變?yōu)槠渌男问?。所作的變更不超出本發(fā)明的要求及范圍，同行所作的全部變更，都應(yīng)該包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種面型圖像傳感器，其特征在于，其結(jié)構(gòu)具有形成多個元件行與多個元件列地配置成矩陣狀的多個攝像元件；對于所述多個元件列中的一個元件列分配的多條信號線；和分別與對應(yīng)的一條信號線相連接的多個A/D轉(zhuǎn)換器，屬于所述一個元件列的各個攝像元件，分別僅與所述多條信號線中的任一條相連接，且所述多條信號線的各個與屬于所述一個元件列的所述攝像元件的至少一個相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于各攝像元件是由光電變換元件和連接于該光電變換元件的開關(guān)元件所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于屬于所述一個元件列的所述攝像元件包含相互鄰接的兩個攝像元件，所述兩個攝像元件中的一個與所述多條信號線中的一條相連接，所述兩個攝像元件中的另一個與所述多條信號線中的另一條相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于在還具多條地址線、和連接于這些地址線的地址線選擇電路的結(jié)構(gòu)中，所述多條地址線的各個分別與屬于所述多個元件行中對應(yīng)的一個元件行的攝像元件相連接，所述地址線選擇電路具有可同時選擇所述多條地址線中的多條的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于還具有與所述多個A/D轉(zhuǎn)換器相連接的移位寄存器。
6.一種面型圖像傳感器，多個攝像元件配置為多行多列，其特征在于，具有分配給攝像元件的一列或二列的多條信號線；和分別連接于所述各信號線的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，在所述攝像元件的各列中，每連續(xù)跨越與所述信號線的分配條數(shù)相同的數(shù)目而排列的攝像元件形成小組，在小組內(nèi)，各攝像元件分別與不同的信號線連接，在所述攝像元件的各列中，每連續(xù)跨越兩個以上而排列的小組形成大組，在該大組內(nèi)，至少存在兩個對于小組單位的信號線的連接圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面型圖像傳感器，其特征在于在所述攝像元件的各列中，每到2的乘方個數(shù)的小組形成大組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面型圖像傳感器，其特征在于在所述攝像元件的各列中，形成有小組數(shù)不同的2種以上的大組。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面型圖像傳感器，其特征在于，具有給所述攝像元件的各行分別分配1條、該行內(nèi)的全部攝像元件與該1條連接的地址線；可同時選擇這些地址線中的多條地構(gòu)成的地址線選擇電路；取得從所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的各個所輸出的數(shù)字信號、并將這些數(shù)字信號通過多條傳送線而輸出的移位寄存器；和切換所述傳送線、輸出數(shù)字信號的雙轉(zhuǎn)換開關(guān)電路或多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的面型圖像傳感器，其特征在于所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器對輸入的信號電壓與既定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，將兩電壓一致時的計數(shù)值作為數(shù)字信號，而輸出到所述移位寄存器。
全文摘要
本發(fā)明的面型圖像傳感器(1)具有形成多個元件行與多個元件列地配列成矩陣狀的多個攝像元件(10、20)。對于所述多個元件列中的一個元件列，分配有多條信號線(L11～L14)。在各信號線的輸出端連接有A/D轉(zhuǎn)換器(30)。屬于所述一個元件列的各個攝像元件分別僅與所述多條信號線中的任一條相連接，且所述多條信號線的各個與屬于所述一個元件列的所述攝像元件中的至少一個相連接。
文檔編號H04N5/374GK1703902SQ200380101187
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
發(fā)明者清水誠 申請人:羅姆股份有限公司