ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ Российский патент 2014 года по МПК H04N5/335 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к твердотельному устройству формирования изображения и способу управления твердотельным устройством формирования изображения.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

В последнее время твердотельные устройства формирования изображения, такие как КМОП-датчики изображения, стали широко использоваться в цифровых фотоаппаратах, цифровых видеокамерах, блоках фотоаппаратов мобильных телефонов, и т.п. Благодаря спросу на сокращение числа деталей и потребления энергии исследования проводятся по твердотельным устройствам формирования изображения со встроенными аналого/цифровыми схемами преобразования (схемы преобразования из аналоговой формы в цифровую или АЦП). В качестве вида АЦП: есть тип, который называется АЦП столбца, в котором схема A/Ц преобразования устанавливается для каждого столбца пикселей массива. Для этого типа, например, хорошо известнен интегрирующий АЦП столбца. Интегрирующий АЦП столбца включает в себя источник пилообразного сигнала и компараторы, установленные постолбцово. Интегрирующий АЦП столбца сравнивает сигнал каждого пикселя с пилообразным сигналом (опорным сигналом) от источника пилообразного сигнала с помощью соответствующего компаратора, измеряет время, необходимое для того, чтобы инвертировать соотношение величин между электрическим потенциалом сигнала пикселя и электрическим потенциалом пилообразного сигнала, и сохраняет цифровые данные, соответствующие этому времени в памяти.

Например, в выложенной японской патентной заявке № 2008-259228 описывается конфигурация АЦП столбца, при которой реверсивный счетчик размещается для каждого столбца. В соответствии со способом, раскрытым в выложенной японской патентной заявке № 2008-259228, при преобразовании стандартных выходных сигналов от пикселей из аналоговых в цифровые отсчет выполняется в одном из режимов прямого и обратного счета. С другой стороны, при преобразовании выходных сигналов пикселей из аналоговых в цифровые отсчет выполняется в другом из режимов прямого и обратного счета.

Также, в выложенной японской патентной заявке № 2006-081203 описывается конфигурация АЦП столбца, при которой счетчик размещается для каждого столбца. Если имеется большая разница в напряжении между пилообразным сигналом и стандартными сигналами или сигналами пикселей, то процесс сравнения не будет завершен в течение заранее определенного периода АЦ преобразования, что может привести к так называемому переполнению. В соответствии с конфигурацией, описанной в выложенной японской патентной заявке 2006-081203, если значения сигналов, выведенных из компараторов, в случае переполнения не изменяются, после того как зависящие от времени изменения в значении сигнала пилообразного сигнала завершились, то сигнал, дающий команду сигналу отсчета для сохранения в памяти, выводится в память.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для того чтобы выполнить обработку переполнения дополнительные биты переполнения или биты переноса обеспечены в твердотельном устройстве формирования изображения, описанном в выложенной японской патентной заявке № 2008-259228. Однако обработка переполнения требует, чтобы, по меньшей мере, один бит на столбец, был добавлен к схеме. Это усложняет схему и, таким образом, уменьшения площади схемы не следует ожидать. Твердотельное устройство формирования изображения, описанное в выложенной японской патентной заявке № 2008-259228, обеспечивает AND схему и OR схему для каждого столбца, и таким образом, возникает проблема увеличенных размеров схемы.

Целью настоящего изобретению является предоставление твердотельного устройства формирования изображения и способа управления твердотельным устройством формирования изображения, которые могут реализовать обработку переполнения при сдерживании увеличения размеров схемы.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения твердотельное устройство формирования изображения содержит: множество пикселей, которые расположены двумерно в матрице, причем каждый из них выдает сигнал пикселя; схему генерации опорного сигнала, выполненную с возможностью генерировать опорный сигнал, который монотонно изменяется со временем; множество компараторов, каждый из которых расположен соответственно каждому из столбцов множества пикселей и выполнен с возможностью сравнивать сигнал пикселя с опорным сигналом; множество блоков памяти, каждый из которых расположен соответственно каждому из множества компараторов; счетчик, начинающий операцию отсчета в соответствии с выводом опорного сигнала из схемы генерации опорного сигнала, выполненный с возможностью отсчета тактовых импульсов, чтобы генерировать сигнал отсчета, и выполненный с возможностью доставлять сигнал отсчета множеству блоков памяти; и блок доставки данных, выполненный с возможностью доставлять цифровые данные заранее заданного значения множеству блоков памяти.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ управления твердотельным устройством формирования изображения содержащим: множество пикселей, которые расположены двумерно в матрице, причем каждый из них выдает сигнал пикселя; множество компараторов, каждый из которых расположен соответственно каждому из столбцов множества пикселей, и выполненный с возможностью сравнивать сигнал пикселя с опорным сигналом; множество блоков памяти, каждый из которых расположен соответственно каждому из множества компараторов; и счетчик, начинающий операцию отсчета в соответствии с выводом опорного сигнала из схемы генерации опорного сигнала, выполненный с возможностью отсчета тактовых импульсов, чтобы генерировать сигнал отсчета и выполненный с возможностью доставлять сигнал отсчета множеству блоков памяти, причем способ содержит этапы, на которых: записывают цифровые данные заранее заданного значения во множество блоков памяти до сравнения сигнала пикселя с опорным сигналом и обновляют данные множества блоков памяти с записанных цифровых данных на значение сигнала у сигнала отсчета, когда значение сигнала, выражающее результат сравнения, изменяется.

Согласно настоящему изобретению, если значение сигнала, выведенное компаратором на основании результата сравнения, не изменяется в течение периода, когда компаратор выполняет операцию сравнения, то цифровые данные заранее заданного значения сохранены в памяти, выполненной с возможностью хранить цифровые данные, соответствующие сигналу, считываемому из пикселя. Это делает возможной обработку переполнения, которая реализуется при сдерживании увеличения размеров схемы.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является схемой, представляющей примерную конфигурацию твердотельного устройства формирования изображения.

Фиг. 2 представляет временную диаграмму, иллюстрирующую примерную работу твердотельного устройства формирования изображения.

Фиг. 3 является схемой, представляющей другую примерную конфигурацию твердотельного устройства формирования изображения.

Фиг. 4 представляет временную диаграмму, иллюстрирующую другую примерную работу твердотельного устройства формирования изображения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения теперь будут подробно описаны в соответствии с прилагаемыми чертежами.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на чертежи.

Описывается первый вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1 является схематической диаграммой, представляющей примерную конфигурацию твердотельного устройства формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления. Твердотельное устройство формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления включает в себя блок 1 пикселей, схемы 2 считывания, компараторы 3, блоки 4 памяти, схему 5 горизонтального сканирования, источник 6 пилообразного сигнала (схему генерации опорного сигнала), схему 7 счетчика, схему 8 обработки сигнала и схему 21 выбора. Блок 1 пикселей включает в себя множество пикселей, содержащих элемент фотоэлектрического преобразования, причем пиксели расположены двумерно (в направлениях строки и столбца) в матрице. Схемы 2 считывания, компараторы 3 и блоки 4 памяти расположены постолбцово в блоке 1 пикселей, предоставленные по одному из каждого из них для каждого столбца. Схемы 2 считывания, компараторы 3 и блоки 4 памяти, предоставленные постолбцово, составляют схему аналого/цифрового преобразования, выполненную с возможностью преобразования сигналов пикселей, производимых пикселями блока 1 пикселей, из аналоговых в цифровые. Схемы 2 считывания выходных сигналов пикселей считывают блок 1 пикселей.

Компараторы 3 принимают в качестве входа выход из схемы 2 считывания и пилообразный сигнал, сгенерированный источником 6 пилообразного сигнала и доставленный через шину 11 пилообразного сигнала. Каждый компаратор 3 сравнивает величину потенциала между сигналом, который выводится из соответствующей схемы 2 считывания, и пилообразным сигналом и выводит либо сигнал с высоким уровнем, либо сигнал с низким уровнем на основании результата сравнения. Таким образом, компаратор 3 изменяет свой выход с высокого уровня на низкий или с низкого уровня на высокий, когда соотношение величин между электрическим потенциалом сигнала, который исходит из схемы 2 считывания, и электрическим потенциалом пилообразного сигнала инвертируется.

Блоки памяти 4 принимают в качестве входа выходы от соответственных компараторов 3, импульс INT разрешения записи и выход от схемы 21 выбора. Каждый из блоков 4 памяти хранит выход от схемы 21 выбора как цифровые данные в момент, когда потенциал выхода от соответствующего компаратора 3 инвертируется или в момент, когда импульс INT разрешения записи изменяется с высокого уровня на низкий. Цифровые данные, хранящиеся в блоках 4 памяти, последовательно передаются схеме 8 обработки сигнала постолбцово по сигналу от схемы 5 горизонтального сканирования и подвергаются, как предписывается, процессу обработки данных схемой 8 обработки сигнала.

Источник 6 пилообразного сигнала (схема генерации опорного сигнала) соединен вместе с множеством компараторов 3 и выполнен с возможностью генерации пилообразного сигнала в качестве опорного сигнала. Пилообразный сигнал представляет собой сигнал, который изменяет уровень своего сигнала (интенсивность сигнала) монотонно со временем, например сигнал, который монотонно увеличивает или уменьшает свой выходной потенциал со временем. Монотонное уменьшение здесь может быть не только непрерывным уменьшением электрического потенциала с течением времени, но и ступенчатым уменьшением электрического потенциала, пока отсутствует увеличение по сравнению со значением в любое предшествующее время. Аналогично это относится к монотонному увеличению. Монотонные уменьшения и монотонные увеличения будут вместе называться монотонными изменениями.

Схема 7 счетчика соединена вместе с множеством блоков 4 памяти. Схема 7 счетчика принимает в качестве входа тактовые импульсы CLK, используемые для генерации сигнала отсчета, и импульс CNT_EN разрешения операции отсчета. Когда импульс CNT_EN разрешения операции отсчета имеет высокий уровень, схема 7 счетчика выполняет операцию отсчета, используя тактовые импульсы CLK, и выводит сигнал отсчета. С другой стороны, когда импульс CNT_EN разрешения операции отсчета имеет низкий уровень, схема 7 счетчика выводит значение сигнала "0" в качестве сигнала отсчета без выполнения операции отсчета.

Схема 21 выбора принимает в качестве входа цифровые данные D_DATA заранее определенного значения и выход схемы 7 счетчика. На основании импульсов SEL и SELb SEL выбора, схема 21 выбора может выбрать, что выводить, цифровые данные D_DATA или сигнал отсчета, который выводится из схемы 7 счетчика. Схема 21 выбора выводит цифровые данные D_DATA, когда импульс SEL выбора имеет высокий уровень, а импульс SELb выбора низкий. С другой стороны, схема 21 выбора выводит сигнал отсчета из схемы 7 счетчика, когда импульс SEL выбора имеет низкий уровень, а импульс SELb выбора высокий.

Далее описывается функционирование твердотельного устройства формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления (нормальное функционирование и операция обработки переполнения). Фиг. 2 представляет временную диаграмму, иллюстрирующую примерную работу твердотельного устройства формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления, описывающую функционирование, соответствующее одной строке пикселей.

Сначала импульс SEL выбора становится высоким (импульс SELb выбора низкий). Таким образом, схема 21 выбора выводит цифровые данные D_DATA заранее заданного значения. Далее, при импульсе SEL выбора, остающимся высоким, импульс INT разрешения записи задается низким, высоким и низким в этом порядке. Когда импульс INT разрешения записи изменяет уровень от высокого к низкому, блок памяти 4 сохраняет выход схемы 21 выбора, т.е. цифровые данные D_DATA.

Затем импульс SEL выбора становится низким (импульс SELb выбора высоким). Когда импульс SEL выбора низкий, схема 21 выбора выбирает и выводит вывод схемы 7 счетчика. Однако в то время как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета остается низким, схема 7 счетчика выводит значение сигнала "0" в качестве сигнала отсчета без выполнения операции отсчета и таким образом схема 21 выбора выводит значение "0".

Далее начинается период аналого-цифрового преобразования. Таким образом, импульс CNT_EN разрешения операции отсчета делается высоким и схема 7 счетчика запускает операцию отсчета. Почти в то же время, как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета изменяется с низкого на высокий, источник 6 пилообразного сигнала генерирует и выводит пилообразный сигнал. В этой связи, на Фиг. 2, опущены сигналы, необходимые для работы источника пилообразного сигнала 6, как, например, сигнал, необходимый для генерации пилообразного сигнала.

Как указано Выходом А Схемы Считывания, твердотельное устройство формирования изображения функционирует, как описывается ниже, в течение нормального функционирования, при котором выходной потенциал схемы 2 считывания находится между верхним и нижним пределами электрического потенциала пилообразного сигнала. Когда электрический потенциал пилообразного сигнала, который выводится источником 6 пилообразного сигнала, падает ниже выходного потенциала схемы 2 считывания, выход компаратора 3 изменяет уровень от низкого к высокому, как указано Выходом А Компаратора. В этот момент времени выходной потенциал компаратора 3 инвертируется, блок памяти 4 сохраняет выход схемы 21 выбора, т.е. сигнал отсчета, который выводится из схемы 7 счетчика как цифровые данные. Например, когда значение сигнала у сигнала отсчета равно n (n является цифровыми данными), если выход компаратора 3 изменяет уровень от низкого к высокому, то сравнение завершается и значение n записывается в блок памяти 4 (смотри Хранение Данных А в памяти, представленное на Фиг. 2).

Далее дается описание операции обработки переполнения, выполняемой, когда выходной потенциал схемы 2 считывания падает ниже нижнего предела электрического потенциала пилообразного сигнала, как указывается Выходом B Схемы Считывания. Когда выход схемы 2 считывания оказывается таковым, как указывается Выходом B Схемы Считывания, поскольку электрический потенциал пилообразного сигнала никогда не падает ниже выходного потенциала схемы 2 считывания, выход компаратора 3 остается низким, как указано Выходом B Компаратора. Следовательно, цифровые данные в памяти 4 не переписываются (обновляются) и значение цифровых данных D_DATA, записанных в ответ на импульс INT разрешения записи, сохраняется (смотри Хранение Данных В в памяти, представленное на Фиг. 2).

По истечении заранее заданного периода аналого-цифрового преобразования импульс CNT_EN разрешения операции отсчета делается низким. Таким образом, схема 7 счетчика завершает операцию отсчета, и источник пилообразного сигнала 6 завершает генерацию пилообразного сигнала. В соответствии с настоящим вариантом осуществления цифровые данные D_DATA устанавливают на максимальное значение Dmax цифровых данных, доступных процессу АЦ преобразования, т.е. цифровые данные, выведенные из схемы 7 счетчика как раз перед тем, как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета падает. Следовательно, если выход схемы 2 считывания таков, как показано в Выходе B Схемы Считывания, цифровые данные D_DATA=Dmax хранятся в памяти 4 в качестве цифровых данных, соответствующих выходу схемы 2 считывания, как показано в Хранении Данных В в Памяти. С другой стороны, при нормальном функционировании цифровые данные n, полученные в результате АЦ преобразования выхода схемы 2 считывания, хранятся в памяти 4, как указывается Хранением Данных А в Памяти.

Согласно настоящему варианту осуществления, даже если выходной потенциал схемы 2 считывания меньше, чем пилообразный сигнал, и выход компаратора 3 сохраняется на низком уровне в течение периода аналого-цифрового преобразования, то обработка переполнения может быть выполнена посредством простого и легкого управления в соответствии с временной синхронизацией с помощью упрощенной конфигурации схемы. Также, цифровые данные D_DATA, используемые для обработки переполнения, могут быть обработаны непосредственно как цифровые данные сигналов пикселей, если установлено соответствующее значение, равное или более высокое, чем Dmax. Настоящий вариант осуществления устраняет необходимость предусматривать биты переноса, как, например, традиционные, и позволяет уменьшить площадь схемы.

Хотя согласно настоящему варианту осуществления блок памяти 4 сохраняет выход схемы 21 выбора как цифровые данные, когда импульс INT разрешения записи изменяет уровень от высокого к низкому, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, выход схемы 21 выбора может быть сохранен в качестве цифровых данных в памяти 4, когда импульс INT разрешения записи изменяет уровень от низкого к высокому. Также, значение, которое устанавливается в качестве цифровых данных D_DATA, может изменяться.

Кроме того, хотя в соответствии с настоящим вариантом осуществления пилообразный сигнал является сигналом, чей электрический потенциал падает со временем, настоящее изобретение этим не ограничивается. Пилообразный сигнал может быть сигналом, чей электрический потенциал растет со временем. Хотя в соответствии с настоящим вариантом осуществления выход компаратора 3 выполнен с возможностью становиться высоким, когда электрический потенциал пилообразного сигнала выше, чем выходной потенциал схемы считывания, настоящее изобретение этим не ограничивается. Выход компаратора 3 может быть выполнен с возможностью становиться низким, когда электрический потенциал пилообразного сигнала выше, чем выходной потенциал схемы считывания. В любом случае выход схемы 21 выбора может быть сохранен в памяти 4 при инверсии соотношения величин между электрическим потенциалом пилообразного сигнала и электрическим потенциалом схемы считывания.

Далее описывается второй вариант осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является схематической диаграммой, представляющей другую примерную конфигурацию твердотельного устройства формирования изображения в соответствии со вторым вариантом осуществления. На Фиг. 3 компоненты с теми же функциями, что и компоненты на Фиг. 1, обозначены теми же ссылочными позициями, что и соответствующие компоненты на Фиг. 1. На Фиг. 3 блок 1 пикселей, источник 6 пилообразного сигнала (схема генерации опорного сигнала) и т.п., не относящиеся к обработке переполнения, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, опущены на чертеже. На Фиг. 3 твердотельное устройство формирования изображения включает в себя схему 3 считывания, компаратор 3, блок памяти 4, схему 7 счетчика и схему 21 выбора.

Блок памяти 4 включает в себя первый элемент 4A памяти, выполненный с возможностью хранить цифровые данные (данные N), получающиеся в результате АЦ преобразования сигналов при уровнях исходного состояния пикселей, и второй элемент 4B памяти, выполненный с возможностью хранить цифровые данные (данные S), получающиеся в результате АЦ преобразования сигналов пикселей после фотоэлектрического преобразования.

Первый элемент 4A памяти принимает в качестве входа выход схемы 31A логического умножения (схема И), импульс INTN разрешения записи и выход схемы 21 выбора. Схема 31A И принимает в качестве входа выход соответствующего компаратора 3 и импульс MSELN выбора и выводит логическое произведение выхода компаратора и импульса MSELN выбора. Первый элемент 4A памяти сохраняет выход схемы 21 выбора в качестве цифровых данных после инверсии выходного потенциала схемы 31A И или после изменения от высокого к низкому уровня импульса INTN разрешения записи.

Второй элемент 4B памяти принимает в качестве входа выход схемы 31B И импульс INTS разрешения записи и выход схемы 21 выбора. Схема 31B И принимает в качестве входа выход соответствующего компаратора 3 и импульс MSELS выбора и выводит логическое произведение выхода компаратора и импульса MSELS выбора. Второй элемент 4B памяти сохраняет выход схемы 21 выбора в качестве цифровых данных после инверсии выходного потенциала схемы 31 B И или после изменения от высокого уровня к низкому импульса INTN разрешения записи.

Схема 21 выбора принимает в качестве входных цифровые данные Dn_DATA и Ds_DATA заранее заданных значений и выход схемы 7 счетчика. На основании импульсов SELn, SELs, и SELb выбора схема 21 выбора может выбрать, что выводить: цифровые данные Dn_DATA, цифровые данные Ds_DATA или сигнал отсчета, который выводится из схемы 7 счетчика. Когда один из импульсов SELn и SELs выбора высокий, другой из импульсов SELn и SELs выбора низкий. Когда оба импульса SELn и SELs выбора низкие, импульс SELb выбора высокий. Как правило, цифровые данные Dn_DATA и цифровые данные Ds_DATA отличаются друг от друга по значению.

Когда импульс SELn выбора высокий и импульс SELs выбора низкий, схема 21 выбора выводит цифровые данные Dn_DATA. Когда импульс SELs выбора высокий и импульс SELn выбора низкий, схема 21 выбора выводит цифровые данные Ds_DATA. Когда оба импульса SELn и SELs выбора низкие, т.е. когда импульс SELb выбора высокий, схема 21 выбора выводит сигнал отсчета из схемы 7 счетчика.

Далее описывается функционирование твердотельного устройства формирования изображения в соответствии со вторым вариантом осуществления (нормальное функционирование и операция обработки переполнения). Фиг. 4 представляет временную диаграмму, иллюстрирующую примерную работу твердотельного устройства формирования изображения в соответствии со вторым вариантом осуществления, описывающую функционирование, соответствующее одной строке пикселей. В соответствии с настоящим вариантом осуществления, оба сигнала на уровнях исходного состояния пикселей и сигналы пикселей после фотоэлектрического преобразования подвергаются процессу АЦ преобразования. Таким образом, на Фиг. 4 АЦ преобразование выполняется дважды и период, в течение которого сигнал импульса CNT_EN разрешения операции отсчета является высоким, соответствует периоду АЦ преобразования.

Сначала описывается операция АЦ преобразования для сигнала уровня исходного состояния.

Импульс SELn выбора становится высоким (импульсы SELs и SELb выбора низкие). Таким образом, схема 21 выбора выводит цифровые данные Dn_DATA заранее заданного значения для сигнала уровня исходного состояния. Далее с импульсом SELn выбора, остающимся высоким, импульс INTN разрешения записи задается низким, высоким и низким в этом порядке. Когда импульс INTN разрешения записи изменяет уровень от высокого к низкому, первый элемент 4A памяти из памяти 4 сохраняет выход схемы 21 выбора, т.е. цифровые данные Dn_DATA.

Потом импульс SELn выбора становится низким. Когда оба импульса SELn и SELs выбора низкие, схема 21 выбора выбирает и выводит выход схемы 7счетчика. Однако, хотя импульс CNT_EN разрешения операции отсчета остается низким, схема 7 счетчика выводит значение сигнала "0" в качестве сигнала отсчета без выполнения операции отсчета, и таким образом схема 21 выбора выводит значение "0."

Далее, импульс CNT_EN разрешения операции отсчета делается высоким, и схема 7 счетчика запускает операцию отсчета. Почти в то же время, как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета изменяется с низкого на высокий, источник пилообразного сигнала генерирует и выводит пилообразный сигнал.

Как указано Выходом А Схемы Считывания, твердотельное устройство формирования изображения функционирует, как описывается ниже, в течение нормального функционирования, при котором выходной потенциал схемы 2 считывания находится между верхним и нижним пределами электрического потенциала пилообразного сигнала. Когда электрический потенциал пилообразного сигнала, который выводится источником 6 пилообразного сигнала, падает ниже выходного потенциала схемы 2 считывания, выход компаратора 3 изменяет уровень от низкого к высокому, как указано Выходом А Компаратора. В это время импульс MSELN выбора высокий. Таким образом, когда выход компаратора изменяет уровень от низкого к высокому, выход схемы 31A И изменяет уровень от низкого к высокому. После инверсии выходного потенциала схемы 31A И первый элемент 4A памяти сохраняет выход схемы 21 выбора, т.е. сигнал отсчета, который выходит из схемы 7 счетчика как цифровые данные. Например, когда значение сигнала у сигнала отсчета равно n (n является цифровыми данными), если выход схемы 31A И изменяет уровень от низкого к высокому, сравнение, связанное с сигналами уровня исходного состояния, завершается и значение n записывается в первый элемент 4A памяти (смотри Хранение Данных А в Первом блоке памяти, представленное на Фиг. 4).

Далее дается описание операции обработки переполнения, выполняемой, когда выходной потенциал схем 2 считывания падает ниже нижнего предела электрического потенциала пилообразного сигнала, как указывается Выходом B Схемы Считывания. Когда выход схемы 2 считывания оказывается таковым, как указывается Выходом B Схемы Считывания, поскольку электрический потенциал пилообразного сигнала никогда не падает ниже выходного потенциала схемы 2 считывания, сравнение не завершается и выход компаратора 3 остается низким, как указано Выходом B Компаратора. Таким образом, цифровые данные в первом элементе 4A памяти не переписываются (обновляются) и значение цифровых данных Dn_DATA, записанное в ответ на импульс INTN разрешения записи, сохраняется (смотри Хранение Данных B в Первом блоке памяти, представленное на Фиг. 4).

По истечении заранее заданного периода аналого-цифрового преобразования для сигналов уровня исходного состояния импульс CNT_EN разрешения операции отсчета делается низким. Таким образом, схема 7 счетчика завершает операцию отсчета, и источник пилообразного сигнала завершает генерацию пилообразного сигнала. В соответствии с настоящим вариантом осуществления цифровые данные Dn_DATA устанавливают на максимальное значение Dnmax цифровых данных, доступных в процессе АЦ преобразования сигналов уровня исходного состояния. Цифровые данные Dnmax соответствуют цифровым данным, выводимым схемой 7 счетчика непосредственно перед тем, как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета падает в течение периода аналого/цифрового преобразования для сигналов уровня исходного состояния. Таким образом, когда выход схемы 2 считывания оказывается таковым, как указывается Выходом B Схемы Считывания, цифровые данные Dn_DATA=Dnmax Dmax хранятся в первом элементе 4A памяти в качестве цифровых данных, соответствующих выходу схемы 2 считывания, как показано в Хранении Данных В в Первом блоке памяти. С другой стороны, при нормальном функционировании цифровые данные n, получающиеся в результате АЦ преобразования выхода схемы 2 считывания, хранятся в первом элементе 4A памяти, как указывается Хранением Данных А в Первом блоке памяти.

Далее дается описание операции АЦ преобразования для сигналов пикселей после завершения операции АЦ преобразования для сигналов уровня исходного состояния. Импульс PTX передачи для сигналов пикселей становится высоким и сигналы, подвергшиеся фотоэлектрическому преобразованию и аккумулированные в пикселях блока пикселей в соответствии с количеством света, передаются схеме 2 считывания, которая затем выводит сигналы пикселей в соответствии с переданными сигналами. Тогда, импульс PTX передачи для сигналов пикселей становится низким, и затем импульс SELs выбора становится высоким (импульсы SELn и SELb выбора низкие). Таким образом, в течение периода, для которого импульс SELs выбора высокий, схема 21 выбора выводит цифровые данные Ds_DATA заранее заданного значения для сигналов пикселей. Далее, при импульсе SELs выбора, остающимся высоким, импульс INTS разрешения записи задается низким, высоким и низким в этом порядке. Когда импульс INTS разрешения записи изменяет уровень от высокого к низкому, второй элемент 4B памяти из памяти 4 сохраняет выход схемы 21 выбора, т.е. цифровые данные Ds_DATA.

Потом импульс SELs выбора становится низким. Когда оба импульса SELn и SELs выбора низкие, схема 21 выбора выбирает и выводит выход схемы 7 счетчика. Однако, поскольку импульс CNT_EN разрешения операции отсчета низкий, схема 21 выбора выводит значение "0".

Далее, импульс CNT_EN разрешения операции отсчета делается высоким, и схема 7 счетчика запускает операцию отсчета. Почти в то же время как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета изменяется с низкого на высокий, источник пилообразного сигнала генерирует и выводит пилообразный сигнал.

Хотя подробное описание будет опущено, так как аналогичный процесс уже был описан, при нормальном функционировании, при котором выходной потенциал схемы 2 считывания является таким, как показано в Выходе A Схемы Считывания, второй элемент 4B памяти выводит сигнал отсчета в соответствии с выходным потенциалом схемы 2 считывания как цифровые данные. То есть, как указано посредством Выхода A Компаратора, при переходе выхода компаратора 3 от низкого уровня к высокому (схема 31B И) второй элемент 4B памяти сохраняет выход схемы 21 выбора, т.е. сигнал отсчета, который выводится из схемы 7 счетчика в качестве цифровых данных. Например, когда значение сигнала у сигнала отсчета s (s является цифровыми данными), значение s записывается во второй элемент 4B памяти (смотри Хранение Данных А во Втором блоке памяти, представленное на Фиг. 4).

В случае операции обработки переполнения, выполняемой, когда выходной потенциал схемы 2 считывания является таким, как показано в Выходе B Схемы Считывания, поскольку электрический потенциал пилообразного сигнала никогда не падает ниже выходного потенциала схемы 2 считывания, цифровые данные во втором элементе 4B памяти не перезаписываются (обновляются). Таким образом, значение цифровых данных Ds_DATA, записанное в ответ на импульс INTS разрешения записи, сохраняется во втором элементе 4B памяти (смотри Хранение Данных B во втором блоке памяти, представленное на Фиг. 4).

По истечении заранее заданного периода аналого-цифрового преобразования для сигналов пикселей после фотоэлектрического преобразования импульс CNT_EN разрешения операции отсчета делается низким. Таким образом, схема 7 счетчика завершает операцию отсчета, и источник пилообразного сигнала завершает генерацию пилообразного сигнала. В соответствии с настоящим вариантом осуществления цифровые данные D_DATA устанавливают на максимальное значение Dmax цифровых данных, доступных процессу АЦ преобразования сигналов пикселей. Цифровые данные Dsmax соответствуют выходу цифровых данных схемы 7 счетчика непосредственно перед тем, как импульс CNT_EN разрешения операции отсчета падает в течение периода аналого/цифрового преобразования для сигналов пикселей. Таким образом, когда выход схемы 2 считывания оказывается таковым, как указывается Выходом B Схемы Считывания, цифровые данные Ds_DATA=Dsmax хранятся во втором элементе 4B памяти в качестве цифровых данных, соответствующих выходу схемы 2 считывания, как показано в Хранении Данных В во Втором блоке памяти. С другой стороны, при нормальном функционировании, цифровые данные s, получающиеся в результате АЦ преобразования выхода схемы 2 считывания, хранятся во втором элементе 4B памяти, как указывается Хранением Данных А во Втором блоке памяти.

После завершения операции АЦ преобразования для сигналов пикселей сохраненные данные считывают последовательно из первого элемента 4A памяти и второго элемента 4B памяти постолбцово и данные N вычитаются из данных S. Вычитание позволяет сигналам уровня исходного состояния быть вычтенными из сигналов пикселей. В этой связи вычислительная схема, которая выполняет вычитание и схема обработки, которая дает команду на считывание, опущены на чертеже на Фиг. 3.

Согласно настоящему варианту осуществления даже если выходной потенциал схемы 2 считывания меньше, чем пилообразный сигнал, и выход компаратора 3 сохраняется на низком уровне, то обработка переполнения для сигналов уровня исходного состояния и сигналов пикселей может быть выполнена посредством простого и легкого управления в соответствии с временной синхронизацией с помощью упрощенной конфигурации схемы. Также, цифровые данные Dn_DATA и Ds_DATA, используемые для обработки переполнения, могут быть обработаны непосредственно как цифровые данные сигналов пикселей, если установлено соответствующее значение, равное или более высокое, чем максимально возможное значение. Настоящий вариант осуществления устраняет необходимость предусматривать биты переноса, как, например, традиционные, и позволяет уменьшить площадь схемы.

Хотя согласно настоящему варианту первый элемент 4A памяти и второй элемент 4B памяти сохраняют выход схемы 21 выбора в качестве цифровых данных, когда соответствующие импульсы INTS и INTS разрешения записи изменяют уровень от высокого к низкому, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, первый элемент 4A памяти и второй элемент 4B памяти могут сохранять выход схемы 21 выбора в качестве цифровых данных, когда соответствующие импульсы INTS и INTS разрешения записи изменяют уровень от низкого к высокому. Также значения, которые устанавливаются в качестве цифровых данных Dn_DATA и Ds_DATA, могут изменяться.

Кроме того, хотя в соответствии с настоящим вариантом осуществления пилообразный сигнал является сигналом, чей электрический потенциал падает со временем, настоящее изобретение этим не ограничивается. Пилообразный сигнал может быть сигналом, чей электрический потенциал растет со временем. Хотя в соответствии с настоящим вариантом осуществления выход компаратора 3 выполнен с возможностью становиться высоким, когда электрический потенциал пилообразного сигнала выше, чем выходной потенциал схемы считывания, настоящее изобретение этим не ограничивается. Выход компаратора 3 может быть выполнен с возможностью становиться низким, когда электрический потенциал пилообразного сигнала выше, чем выходной потенциал схемы считывания. В любом случае выход схемы 21 выбора может быть сохранен в памяти 4 при инверсии соотношения величин между электрическим потенциалом пилообразного сигнала и электрическим потенциалом схемы считывания.

Хотя согласно первому и второму вариантам осуществления схема 7 счетчика соединена вместе с множеством блоков 4 памяти, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, схема 7 счетчика может быть предоставлена для каждого столбца. Однако конфигурация, при которой схема 7 счетчика соединена вместе с несколькими столбцами блока памяти 4, устраняет необходимость предусматривать схему 21 выбора для каждого столбца, сохраняет площадь схемы и тем самым обеспечивает более выраженный эффект.

Следует отметить, что варианты осуществления, описанные выше, лишь иллюстрируют конкретные примеры реализации изобретения и не должны толковаться как ограничивающие истинный объем настоящего изобретения. То есть настоящее изобретение может быть реализовано в различных формах, не отклоняясь от технической идеи или основных признаков изобретения.

Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на примерные варианты осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничивается показанными примерными вариантами осуществления. Объем следующей формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации таким образом, чтобы охватывать все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения. Техническим результатом является предоставление твердотельного устройства формирования изображения и способа управления твердотельным устройством формирования изображения, которые могут реализовать обработку переполнения при сдерживании увеличения размеров схемы. Результат достигается тем, что твердотельное устройство формирования изображения включает в себя множество пикселей, которые расположены двумерно в матрице, схему генерации опорного сигнала, выполненную с возможностью генерировать пилообразный сигнал, схему счетчика, выполненную с возможностью осуществлять операцию отсчета согласно выводу пилообразного сигнала, компараторы, расположенные постолбцово и выполненные с возможностью сравнивать сигналы, считываемые из пикселей с пилообразным сигналом, и блоки памяти, расположенные постолбцово и выполненные с возможностью хранить цифровые данные, причем если выход компаратора не изменяется в течение периода АЦ преобразования, то цифровые данные заранее заданного значения сохраняются в блоке памяти. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Твердотельное устройство формирования изображения, содержащее:
множество пикселей, которые расположены двумерно в матрице, причем каждый из них выдает сигнал пикселя;
схему генерации опорного сигнала, выполненную с возможностью генерировать опорный сигнал, который со временем монотонно изменяет уровень сигнала;
множество компараторов, каждый из которых расположен соответственно каждому из столбцов множества пикселей и выполнен с возможностью сравнивать сигнал пикселя с опорным сигналом;
множество блоков памяти, каждый из которых расположен соответственно каждому из множества компараторов;
счетчик, начинающий операцию отсчета в соответствии с выводом опорного сигнала из схемы генерации опорного сигнала, выполненный с возможностью отсчета тактовых импульсов, чтобы генерировать сигнал отсчета, и выполненный с возможностью доставлять сигнал отсчета множеству блоков памяти; и
блок доставки данных, выполненный с возможностью доставлять цифровые данные заранее заданного значения множеству блоков памяти.

2. Твердотельное устройство формирования изображения по п.1, дополнительно содержащее
выбирающую схему, выполненную с возможностью доставлять множеству блоков памяти любое из цифровых данных заранее заданного значения и значения счетчика.

3. Твердотельное устройство формирования изображения по п.1, в котором
каждый из множества блоков памяти заполняется цифровыми данными заранее заданного значения до сравнения сигнала пикселя с опорным сигналом, и записанные цифровые данные обновляются на значение сигнала у сигнала отсчета, когда значение сигнала, выражающее результат сравнения, изменяется.

4. Твердотельное устройство формирования изображения по п.1, в котором
блок памяти, содержащий первый элемент памяти, выполненный с возможностью хранить цифровые данные, полученные посредством аналого-цифрового преобразования сигнала уровня исходного состояния пикселя, и второй элемент памяти, выполненный с возможностью хранить цифровые данные, полученные посредством аналого-цифрового преобразования сигнала, сгенерированного посредством фотоэлектрического преобразования света, падающего на пиксель, и вышедшего из пикселя.

5. Твердотельное устройство формирования изображения по п.4, в котором
блок доставки данных, выполненный с возможностью доставлять цифровые данные первому блоку памяти и выполненный с возможностью доставлять цифровые данные заранее заданного значения, отличающегося от заранее заданного значения цифровых данных, доставляемых в первый блок памяти.

6. Твердотельное устройство формирования изображения по п.1, в котором
заранее заданное значение цифровых данных, доставляемых блоком доставки данных, является изменяемым.

7. Твердотельное устройство формирования изображения по п.1, в котором
заранее заданное значение цифровых данных, доставляемых блоком доставки данных, больше или равно максимальному значению в выходном диапазоне цифровых данных, полученных посредством аналого-цифрового преобразования сигнала пикселя.

8. Способ управления твердотельным устройством формирования изображения содержащим:
множество пикселей, которые расположены двумерно в матрице, причем каждый из них выдает сигнал пикселя;
множество компараторов, каждый из которых расположен соответственно каждому из столбцов множества пикселей и выполнен с возможностью сравнивать сигнал пикселя с опорным сигналом;
множество блоков памяти, каждый из которых расположен соответственно каждому из множества компараторов; и
счетчик, начинающий операцию отсчета в соответствии с выводом опорного сигнала из схемы генерации опорного сигнала, выполненный с возможностью отсчета тактовых импульсов, чтобы генерировать сигнал отсчета, и выполненный с возможностью доставлять сигнал отсчета множеству блоков памяти, причем способ содержит этапы, на которых:
записывают цифровые данные заранее заданного значения во множество блоков памяти до сравнения сигнала пикселя с опорным сигналом, и
обновляют данные множества блоков памяти с записанных цифровых данных на значение сигнала у сигнала отсчета, когда значение сигнала, выражающее результат сравнения, изменяется.

9. Способ по п.8, в котором
блок памяти содержит первый элемент памяти, выполненный с возможностью хранить цифровые данные, полученные посредством аналого-цифрового преобразования сигнала уровня исходного состояния пикселя, и второй элемент памяти, выполненный с возможностью хранить цифровые данные, полученные посредством аналого-цифрового преобразования сигнала, сгенерированного посредством фотоэлектрического преобразования света, падающего на пиксель, и вышедшего из пикселя,
причем способ дополнительно содержит этапы, на которых:
доставляют цифровые данные заранее заданного значения в первый блок памяти, и
доставляют цифровые данные заранее заданного значения, отличающегося от заранее заданного значения цифровых данных, доставляемых в первый блок памяти.