專利名稱：攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠使用以二維模式配置的大量光電轉(zhuǎn)換元件拍攝靜止圖像或運(yùn)動(dòng)圖像的攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，使用諸如CXD或CMOS等的固態(tài)圖像傳感器的數(shù)字照相機(jī)和攝像機(jī)已得以普及。這類數(shù)字照相機(jī)和攝像機(jī)通常具有用于自動(dòng)調(diào)節(jié)攝像鏡頭的焦點(diǎn)位置的自動(dòng)調(diào)焦 (以下縮寫為AF)功能。緊湊型照相機(jī)和攝像機(jī)通常通過對(duì)比度方案進(jìn)行AF，在對(duì)比度方案下，評(píng)價(jià)攝像信號(hào)的對(duì)比度來調(diào)節(jié)焦點(diǎn)狀態(tài)。另外，在使用光學(xué)取景器的靜止圖像拍攝中，數(shù)字單鏡頭反光照相機(jī)通過使用快速返回鏡將攝像光束分割成用于光學(xué)取景器的光束和用于焦點(diǎn)檢測(cè)部件的光束、使用專用相位差焦點(diǎn)檢測(cè)裝置來進(jìn)行AF。相反，在使用電子取景器或運(yùn)動(dòng)圖像拍攝中，如緊湊型照相機(jī)或攝像機(jī)那樣，數(shù)字單鏡頭反光照相機(jī)通過縮回快速返回鏡以使得僅將攝像光束引導(dǎo)至固態(tài)圖像傳感器，來利用對(duì)比度方案進(jìn)行AF。然而，專用相位差焦點(diǎn)檢測(cè)裝置的缺點(diǎn)在于例如空間和成本，并且對(duì)比度方案具有下面的缺點(diǎn)由于在改變攝像鏡頭的焦點(diǎn)位置時(shí)搜索攝像信號(hào)的對(duì)比度最大化的位置， 所以不能進(jìn)行高速調(diào)焦。為了克服上述缺點(diǎn)，提出了這樣一種技術(shù)相對(duì)于圖像傳感器的一些光接收元件 (像素)中的片上微透鏡的光軸，偏移光接收部的感光區(qū)域以使其具有光瞳分割功能，從而使得這些像素用作焦點(diǎn)檢測(cè)像素。通過在具有預(yù)定間隔的攝像像素之間配置焦點(diǎn)檢測(cè)像素，即使在使用電子取景器或運(yùn)動(dòng)圖像拍攝時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)相位差方案的AF。另外，日本特開2009-89143提出了這樣一種方法向攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素分開提供用于讀出信號(hào)的信號(hào)線、輸出電路和掃描電路，以高速?gòu)膱D像傳感器中的焦點(diǎn)檢測(cè)像素讀出信號(hào)。日本特開2009-U8892提出了這樣一種方法如在例如使用電子取景器或運(yùn)動(dòng)圖像拍攝時(shí)那樣，在間隔剔除并讀出固態(tài)圖像傳感器的信號(hào)以確保特定幀頻的模式下，在不會(huì)不利地影響例如拍攝圖像的幀頻的情況下，從焦點(diǎn)檢測(cè)像素有效讀出信號(hào)。在日本特開2010-20055中，本發(fā)明的申請(qǐng)人提出了這樣一種方法在使用電子取景器或運(yùn)動(dòng)圖像拍攝時(shí)，為了防止圖像質(zhì)量由于例如摩爾紋(moir6)而劣化，在相加讀出模式下，當(dāng)在具有要相加的信號(hào)的像素中包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素時(shí)，在防止攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素相互混合的情況下，從攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素讀出信號(hào)，其中，在相加讀出模式下，在相加圖像傳感器的像素的信號(hào)的情況下讀出圖像傳感器的像素的信號(hào)。不幸的是，當(dāng)在使用圖像傳感器進(jìn)行相位差A(yù)F的攝像設(shè)備中設(shè)置了電子取景器模式或運(yùn)動(dòng)圖像拍攝模式時(shí)，在抑制圖像質(zhì)量的劣化的情況下進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，這通常是不可能的。例如，在日本特開2009-89143中，向攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素分開提供用于讀出
3攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)的信號(hào)線、輸出電路和掃描電路，以高速?gòu)慕裹c(diǎn)檢測(cè)像素讀出信號(hào)。然而，該專利文獻(xiàn)沒有說明電子取景器模式、以及運(yùn)動(dòng)圖像拍攝中所使用的間隔剔除讀出模式和相加讀出模式。另外，該技術(shù)需要兩個(gè)讀出電路，因而使電路復(fù)雜化。日本特開2009-U8892提出了電子取景器模式和運(yùn)動(dòng)圖像拍攝下的讀出。然而， 該技術(shù)通過從各個(gè)視野中的攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素間隔剔除讀出信號(hào)而在垂直方向上將視野分割成第一視野和第二視野，因而使得不可能抑制垂直方向上的摩爾紋。同樣在日本特開2010-20055中，當(dāng)在水平方向上要相加信號(hào)的像素中包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素時(shí)，單獨(dú)輸出焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)，但是該專利文獻(xiàn)沒有詳細(xì)說明垂直方向上的相加。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題提出了本發(fā)明，并且在特定方面的實(shí)施例中，即使在電子取景器模式或運(yùn)動(dòng)圖像拍攝下，在水平和垂直方向上相加并讀出攝像像素時(shí)，也能防止攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)相互混合。根據(jù)本發(fā)明，提供一種攝像設(shè)備，包括圖像傳感器，其包括通過在作為水平方向的行方向和作為垂直方向的列方向上配置多個(gè)攝像像素和多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素所形成的像素陣列；垂直輸出單元，用于在所述圖像傳感器的垂直方向上輸出排列在一個(gè)列上的多個(gè)像素的信號(hào)；垂直相加單元，用于在所述圖像傳感器的垂直方向上對(duì)排列在一個(gè)列上的多個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加；以及控制單元，其設(shè)置有全部像素讀出模式和相加讀出模式，其中，在所述全部像素讀出模式下，在不進(jìn)行相加的情況下從所述圖像傳感器的所有像素讀出信號(hào)，在所述相加讀出模式下，所述垂直相加單元在垂直方向上對(duì)多個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加，其中，在所述相加讀出模式下，在包括要相加的信號(hào)的像素中包括所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素的情況下，所述垂直相加單元始終被配置為關(guān)斷。本發(fā)明延伸至大致如在此參考附圖所述的方法、設(shè)備和/或用途。在任何適當(dāng)組合中，本發(fā)明的一個(gè)方面的任何特征都可適用于本發(fā)明的其它方面。尤其，方法方面的特征可以應(yīng)用于設(shè)備方面，并且反之亦然。通過以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征將顯而易見。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的照相機(jī)的框圖；圖2A和2B分別是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的攝像像素的平面圖和斷面圖；圖3A和:3B分別是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的焦點(diǎn)檢測(cè)像素的平面圖和斷面圖；圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的像素部的電路圖；圖5是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的整體框圖；圖6A 61示出用于說明根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的像素配置和水平垂直相加的圖；圖7A和7B是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的垂直傳送的時(shí)序圖；圖8是根據(jù)第一實(shí)施例的圖像傳感器的水平傳送的時(shí)序圖9是根據(jù)第一實(shí)施例的變形例的圖像傳感器的像素部的電路圖；圖10是根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的像素部的電路圖；圖11是根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的像素部的驅(qū)動(dòng)的時(shí)序圖；圖12是根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的整體框圖；圖13A 13G示出用于說明根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的像素配置和垂直相加的圖；以及圖14A和14B是根據(jù)第二實(shí)施例的圖像傳感器的垂直傳送的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考

本發(fā)明的實(shí)施例。第一實(shí)施例圖1是示出作為說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備的例子的數(shù)字照相機(jī)100 的結(jié)構(gòu)的框圖。參考圖1，附圖標(biāo)記101表示位于攝像光學(xué)系統(tǒng)的前端的第一透鏡組。保持第一透鏡組101以使得其可在光軸方向上進(jìn)退。附圖標(biāo)記102表示光圈和快門，其不僅通過調(diào)節(jié)其開口直徑來調(diào)節(jié)攝像中的光量，而且還在靜止圖像拍攝中用作曝光時(shí)間調(diào)節(jié)快門。附圖標(biāo)記103表示第二透鏡組。光圈和快門102和第二透鏡組103—起在光軸方向上移動(dòng)，并且與移動(dòng)第一透鏡組101連動(dòng)來提供變倍功能(變焦功能)。附圖標(biāo)記105表示在光軸方向上移動(dòng)以進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的第三透鏡組。附圖標(biāo)記106表示用作用于降低拍攝圖像的偽色和摩爾紋的光學(xué)元件的光學(xué)低通濾波器。附圖標(biāo)記107表示包括CMOS傳感器及其周邊電路的圖像傳感器。圖像傳感器107使用二維單板彩色傳感器，其中，二維單板彩色傳感器具有通過在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上配置像素所形成的像素陣列，并且通過在片上結(jié)構(gòu)中的m (水平)X η (垂直)個(gè)光接收像素上形成原色馬賽克濾波器以使得以Bayer圖案配置這些濾波器來形成二維單板彩色傳感器。圖像傳感器107包括多個(gè)攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素。附圖標(biāo)記111表示變焦致動(dòng)器，其轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪筒(未示出)，以在光軸方向上驅(qū)動(dòng)第一透鏡組101至第三透鏡組105，從而進(jìn)行變倍操作。附圖標(biāo)記112表示光圈/快門致動(dòng)器， 其控制光圈和快門102的開口直徑來調(diào)節(jié)攝像光的量，并且在靜止圖像拍攝時(shí)控制曝光時(shí)間。附圖標(biāo)記114表示焦點(diǎn)致動(dòng)器，其在光軸方向上驅(qū)動(dòng)第三透鏡組105來進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。 附圖標(biāo)記115表示在攝像時(shí)照明被攝體所使用的電子閃光燈。附圖標(biāo)記116表示AF輔助光單元，其經(jīng)由光投影透鏡將具有預(yù)定開口圖案的掩模的圖像投影到視野上，以增強(qiáng)對(duì)于暗被攝體或低對(duì)比度被攝體的焦點(diǎn)檢測(cè)能力。附圖標(biāo)記121表示對(duì)照相機(jī)機(jī)體進(jìn)行各種類型的控制的CPU。CPU 121包括例如算術(shù)單元、ROM、RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和通信接口電路，并且基于存儲(chǔ)在ROM中的預(yù)定程序驅(qū)動(dòng)照相機(jī)中所設(shè)置的各種電路，從而執(zhí)行一系列操作，包括例如AF、攝像、圖像處理和記錄。附圖標(biāo)記122表示電子閃光燈控制電路，其與攝像操作同步地對(duì)電子閃光燈115 進(jìn)行接通/關(guān)斷控制。附圖標(biāo)記123表示輔助光驅(qū)動(dòng)電路，其與焦點(diǎn)檢測(cè)操作同步地對(duì)AF 輔助光單元116進(jìn)行接通/關(guān)斷控制。附圖標(biāo)記124表示圖像傳感器驅(qū)動(dòng)電路，其控制圖像傳感器107的攝像操作，A/D 轉(zhuǎn)換所獲取的圖像信號(hào)，并且將其發(fā)送給CPU 121。附圖標(biāo)記125表示圖像處理電路，其對(duì)圖像傳感器107所獲取的圖像進(jìn)行諸如伽馬轉(zhuǎn)換、顏色插值和JPEG壓縮等的各種類型的處理。附圖標(biāo)記1 表示焦點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電路，其在CPU 121的控制下，基于焦點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果控制對(duì)焦點(diǎn)致動(dòng)器114的驅(qū)動(dòng)，并且在光軸方向上驅(qū)動(dòng)第三透鏡組105來進(jìn)行焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。附圖標(biāo)記1 表示光圈/快門驅(qū)動(dòng)電路，其控制對(duì)光圈/快門致動(dòng)器112的驅(qū)動(dòng)來控制光圈和快門102的開口。附圖標(biāo)記1 表示變焦驅(qū)動(dòng)電路，其根據(jù)拍攝者的變焦操作驅(qū)動(dòng)變焦致動(dòng)器111。附圖標(biāo)記131表示諸如IXD等的顯示裝置。顯示裝置131顯示例如數(shù)字照相機(jī)100 中的與攝像模式相關(guān)聯(lián)的信息、攝像之前的預(yù)覽圖像、攝像之后的確認(rèn)圖像、以及焦點(diǎn)檢測(cè)時(shí)的焦點(diǎn)狀態(tài)顯示圖像。附圖標(biāo)記132表示操作開關(guān)組，其包括例如電源開關(guān)、釋放(攝像觸發(fā)器)開關(guān)、變焦操作開關(guān)和模式選擇開關(guān)。模式選擇開關(guān)用作能夠設(shè)置靜止圖像拍攝模式、運(yùn)動(dòng)圖像拍攝模式和電子取景器模式的模式設(shè)置單元。在運(yùn)動(dòng)圖像拍攝模式或電子取景器模式下，可以設(shè)置間隔剔除讀出模式和相加讀出模式(第一相加讀出模式或第二相加讀出模式)(后面將對(duì)其進(jìn)行說明)。附圖標(biāo)記133表示記錄拍攝圖像的可拆卸閃速存儲(chǔ)
ο圖2A和2B以及3A和分別是用于說明攝像像素和焦點(diǎn)檢測(cè)像素的結(jié)構(gòu)的圖。 在本實(shí)施例中，設(shè)置了多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素，其接收通過攝像光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的部分區(qū)域(部分遮擋區(qū)域)的光。本實(shí)施例采用Bayer陣列，在Bayer陣列中，將具有G(綠色) 光譜感光度的像素配置為2行X2列(下面以X和Y使用符號(hào)表示行和列，例如，以下將“2 行X2列”表示為“2X2”)的四個(gè)像素之中的兩個(gè)對(duì)角相對(duì)的像素，并且將具有R(紅色) 光譜感光度和具有B (藍(lán)色)光譜感光度的像素配置為其余兩個(gè)像素。將具有后面所述的結(jié)構(gòu)的焦點(diǎn)檢測(cè)像素分布在Bayer陣列的像素之間。圖2A和2B分別示出攝像像素的配置和結(jié)構(gòu)。圖2A是2X2個(gè)攝像像素的平面圖。已知，在Bayer陣列中，按照作為四個(gè)像素中的兩個(gè)的對(duì)角相對(duì)的G像素和作為其余兩個(gè)像素的對(duì)角相對(duì)的R和B像素，重復(fù)配置各自具有2X2個(gè)像素的結(jié)構(gòu)。圖2B是沿圖2A 中的線A-A的斷面圖。附圖標(biāo)記ML表示位于各像素的最前面的片上微透鏡。附圖標(biāo)記CFk 表示R(紅色)顏色濾波器。附圖標(biāo)記CFe表示G(綠色)顏色濾波器。附圖標(biāo)記PD (光電二極管)表示CMOS傳感器的光電轉(zhuǎn)換單元的示意性結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記CL(接觸層)表示形成信號(hào)線所使用的互連層，其中，經(jīng)由該信號(hào)線傳送CMOS傳感器中的各種信號(hào)。附圖標(biāo)記 TL(拍攝鏡頭)表示攝像光學(xué)系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)。將各攝像像素的片上微透鏡ML和光電轉(zhuǎn)換單元PD配置成盡可能地捕獲通過攝像光學(xué)系統(tǒng)TL的光束。通過片上微透鏡ML使得攝像光學(xué)系統(tǒng)TL的光電轉(zhuǎn)換單元PD和出射光瞳EP (出射光瞳)相互共軛，并且將光電轉(zhuǎn)換單元PD設(shè)計(jì)成具有大的有效面積。盡管參考圖2B說明了入射至R像素的光束，但是G(綠色)和B(藍(lán)色)像素具有相同結(jié)構(gòu)。因此，與R、G和B攝像像素中每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的出射光瞳EP具有大的直徑，以使得有效捕獲來自被攝體的光束，從而改善圖像信號(hào)的S/N比。這樣，多個(gè)攝像像素分別接收通過出射光瞳 EP的整個(gè)區(qū)域的光束，以生成被攝體的圖像。圖3A和;3B是分別示出在水平方向(橫向)上進(jìn)行攝像光學(xué)系統(tǒng)TL的光瞳分割所使用的焦點(diǎn)檢測(cè)像素的配置和結(jié)構(gòu)的圖?！八椒较颉痹谶@里是指，當(dāng)將攝像設(shè)備放置成光軸和攝像區(qū)域的各長(zhǎng)邊變成與地面平行時(shí)，沿著水平延伸并且與攝像光學(xué)系統(tǒng)TL的光軸垂直的直線的方向。圖3A是包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素的2X2個(gè)像素的平面圖。為了獲得用于記錄或觀賞的圖像信號(hào)，通過G像素獲取亮度信息的主成分。由于人的圖像識(shí)別特性對(duì)亮度信息敏感，所以如果G像素缺失，則更可能感知圖像質(zhì)量的劣化。另一方面，使用R或B 像素獲取顏色信息(色差信息)。由于人的圖像識(shí)別特性對(duì)顏色信息不敏感，所以即使用于獲取顏色信息的一些像素缺失，也不大可能感知圖像質(zhì)量的劣化。因此，在本實(shí)施例中， 在2X2個(gè)像素中，保留G像素作為攝像像素，而利用焦點(diǎn)檢測(cè)像素替換R和B像素。參考圖3A，附圖標(biāo)記^a和^ib表示這些焦點(diǎn)檢測(cè)像素。圖;3B是沿圖3A的線A-A的斷面圖。片上微透鏡ML和光電轉(zhuǎn)換單元PD具有與圖 2B所示的攝像像素相同的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，不使用焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)來生成圖像，并且代替顏色分離顏色濾波器，布置透明膜CFw(白色)或CFe(綠色)。另外，為了通過圖像傳感器107進(jìn)行光瞳分割，互連層CL中的開口部在相對(duì)于片上微透鏡ML的中心線的一個(gè)方向上偏移。更具體地，像素^a的開口部OPha向右偏移以接收通過攝像光學(xué)系統(tǒng)TL的左出射光瞳EPha的光束。焦點(diǎn)檢測(cè)像素^ib的開口部OPhb向左偏移以接收通過攝像光學(xué)系統(tǒng) TL的右出射光瞳EPhb的光束。以規(guī)則圖案水平配置像素^ia，并且將通過這些像素所獲取的被攝體圖像定義為圖像A。另外，以規(guī)則圖案水平配置焦點(diǎn)檢測(cè)像素Shb，并且將通過這些像素所獲取的被攝體圖像定義為圖像B。在這種情況下，可以通過檢測(cè)圖像A和圖像B之間的相對(duì)位置來檢測(cè)被攝體圖像的焦點(diǎn)偏移量(離焦量)。還設(shè)置在垂直方向上進(jìn)行光瞳分割所使用的像素。圖4是示出本實(shí)施例中所使用的CMOS圖像傳感器的一個(gè)像素部的電路的電路圖。 附圖標(biāo)記401表示光電二極管，其用于接收由被攝體反射的并進(jìn)入攝像鏡頭的光、并且對(duì)該光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換；并且附圖標(biāo)記402表示電荷傳送M0S，其用于將儲(chǔ)存在光電二極管401 上的信號(hào)電荷傳送至浮動(dòng)擴(kuò)散部(以下縮寫為FD)的電容器，并且根據(jù)信號(hào)ΦΤΧ控制電荷傳送M0S。附圖標(biāo)記403表示復(fù)位M0S，其用于復(fù)位光電二極管401和FD電容器，并且根據(jù)信號(hào)CtRES控制復(fù)位M0S。附圖標(biāo)記404表示源極跟隨器放大器，其在柵極中具有FD電容器(未示出)，并且用于將傳送至FD電容器的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)換成電壓。另外，為使得可以相加垂直方向上的像素輸出，將相加信號(hào)線V_add與源極跟隨器放大器404的柵極，即FD電容器連接。下面將詳細(xì)說明相加方法。附圖標(biāo)記405表示像素選擇MOS晶體管，其在控制信號(hào)CtSEL的控制下將源極跟隨器放大器404的輸出輸出給垂直輸出線。圖5是示出第一實(shí)施例中所使用的CMOS圖像傳感器的整體電路塊的框圖。盡管具有數(shù)百萬以上的像素的圖像傳感器已作為實(shí)際產(chǎn)品投入實(shí)際使用，但是為了簡(jiǎn)化，這里將說明具有14X14個(gè)像素的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記501表示具有圖4所示的電路的像素部，其中，配置了 14X14個(gè)像素。參考左上像素，向14X14個(gè)像素分配像素坐標(biāo)(x，y) = (0,0) (13，13)。以Bayer圖案配置顏色濾波器，并且圖5中的R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)表示覆蓋在光電二極管上的顏色濾波器的顏色。圖5中以圓圈所表示的兩個(gè)像素示例性說明參考圖3所述的焦點(diǎn)檢測(cè)像素，因而像素Sha位于坐標(biāo)(2，2)處，像素位于坐標(biāo)(5，5)處，并且對(duì)于焦點(diǎn)檢測(cè)像素使用G或透明顏色濾波器以允許焦點(diǎn)檢測(cè)。盡管多對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素^a和^b被分布在圖像傳感器上，并且進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，但是為了簡(jiǎn)化說明，僅說明布置一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素^a* Shb的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記502表示用于相加垂直方向上的像素輸出的MOS晶體管。通常通過信號(hào)線V_add0 V_add7的八個(gè)信號(hào)線針對(duì)各行控制MOS晶體管502。將使用列0作為代表說明相加方法。在這種情況下，將信號(hào)線V_add0 V_add7改變成H電平以接通MOS晶體管502，從而使得(0,0), (0,2)和(0,4)處的三個(gè)R像素、(0,3), (0,5)和(0,7)處的三個(gè) G像素、(0,6), (0,8)和(0,10)處的三個(gè)R像素、以及(0,9), (0,11)和(0，12)處的三個(gè) G像素的FD電容器相互并聯(lián)連接，并且將各個(gè)像素的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器，從而進(jìn)行相加。這同樣適用于其它列。利用上述結(jié)構(gòu)，對(duì)于垂直方向上的每一組的三個(gè)像素進(jìn)行相加處理。對(duì)于行1和12不進(jìn)行相加，以避免相加后的重心移動(dòng)。由于像素^和用作焦點(diǎn)檢測(cè)像素，所以當(dāng)將它們的信號(hào)與來自攝像像素的信號(hào)相加時(shí)，難以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。為此，如果在要相加信號(hào)的三個(gè)像素中包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素， 則必須在不執(zhí)行垂直相加的情況下單獨(dú)輸出它的信號(hào)。因此，將形成要相加信號(hào)并且包括 (2,2)處的像素Sha的一組三個(gè)像素中的(2，0)和(2，4)處的攝像像素固定成GND (接地)， 以使得行2上的相加MOS晶體管502的柵極電位始終為關(guān)斷，而不管控制信號(hào)V_add如何。 類似地，形成要相加信號(hào)的并且包括(5，5)處的像素^b的一組三個(gè)像素中的(5，3)和(5， 7)處的攝像像素固定成GND，以使得行5上的相加MOS晶體管502的柵極電位始終為關(guān)斷， 而不管控制V_add如何。這使得可以從要進(jìn)行垂直相加的像素中排除焦點(diǎn)檢測(cè)像素。附圖標(biāo)記503表示被配置在各列上的源極跟隨器放大器404的負(fù)荷恒流源。附圖標(biāo)記504表示用于向各行上的像素組輸出信號(hào)c^RES、ΦΤΧ、ΦSEL和V_add的垂直選擇電路。垂直選擇電路504根據(jù)垂直掃描電路505所指定的行選擇信號(hào)Φ V，輸出上述控制信號(hào)。附圖標(biāo)記506表示根據(jù)控制信號(hào)MEM臨時(shí)存儲(chǔ)一個(gè)行上垂直傳送的像素信號(hào)的線存儲(chǔ)器，并且在每一列上配置用于存儲(chǔ)模擬信號(hào)的電容器。附圖標(biāo)記507 514表示用于進(jìn)行水平像素相加的模擬開關(guān)。模擬開關(guān)507 514根據(jù)控制信號(hào)ADD1、ADD2和ADD3進(jìn)行被傳送至模擬存儲(chǔ)器的像素信號(hào)的水平像素相加。如垂直相加那樣，通過相互并聯(lián)連接線存儲(chǔ)器，模擬開關(guān)507 514執(zhí)行水平相加，因而相加列0/2/4上的三個(gè)像素、列3/5/7上的三個(gè)像素、列6/8/10上的三個(gè)像素以及列9/11/13上的三個(gè)像素。通過在三個(gè)像素的垂直相加之后執(zhí)行三個(gè)像素的水平相加，可以相加并輸出九個(gè)像素的信號(hào)。另外，當(dāng)在不進(jìn)行水平方向上的相加的情況下要輸出焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)時(shí)，可以使用日本特開2010-20055 所述的方法。附圖標(biāo)記515表示用于復(fù)位水平輸出線的復(fù)位MOS晶體管。附圖標(biāo)記516表示用于將線存儲(chǔ)器的輸出連接到水平輸出線的MOS晶體管。MOS晶體管516在水平掃描電路 (后面說明)的控制下，將像素信號(hào)順次輸出給水平輸出線。附圖標(biāo)記517表示已知的水平掃描電路。附圖標(biāo)記518表示用于將水平輸出線的像素輸出輸出到外部的放大器。利用上述結(jié)構(gòu)，垂直和水平相加三個(gè)攝像像素的信號(hào)，并且當(dāng)在這三個(gè)像素中包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素時(shí)，可以在不進(jìn)行相加的情況下單獨(dú)輸出焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)。另外，將圖像傳感器配置成通過改變控制信號(hào)(未示出)和水平垂直掃描的定時(shí)來讀出所有像素的信號(hào)，以能夠利用三個(gè)垂直像素和三個(gè)水平像素的相加來選擇性地進(jìn)行的相加間隔剔除讀出。
圖6A 61示出像素配置和相加讀出之間的關(guān)系的圖。首先，圖6A示出14X14 個(gè)像素的整個(gè)配置。例如圖6A中的交叉陰影線部分所表示的攝像像素示出經(jīng)過了垂直和水平相加的像素的重心位置。單獨(dú)輸出像素^a和^ib的信號(hào)(即不進(jìn)行相加)。圖6B示出R和G列的相加讀出，圖6C示出B和G列的相加讀出，圖6D示出包括像素^ia的R和G 列的相加讀出，并且圖6E示出包括像素^ib的B和G列的相加讀出。垂直相加前后的像素狀態(tài)之間的關(guān)系通過圖6A 6E顯而易見，并且不給出對(duì)其的說明。類似地，圖6F示出R和G行的相加讀出，圖6G示出G和B行的相加讀出，圖6H示出包括像素^ia的R和G行的相加讀出，并且圖61示出包括像素^ib的G和B行的相加讀出。水平相加前后的像素狀態(tài)之間的關(guān)系通過圖6E 61顯而易見，并且不給出對(duì)其的說明。圖7A和7B是用于說明圖5所示的圖像傳感器的讀出的時(shí)序圖，并且示出三個(gè)像素的垂直相加讀出中的垂直掃描的定時(shí)。這里不說明所有像素的讀出。首先，輸出垂直掃描信號(hào)ΦνΟ，并且將(jiRES0、(j5RES2和(tRES4改變成L電平以關(guān)斷行0、2和4上的復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出(tSEL2以接通行2上的像素選擇M0S。在這種狀態(tài)下，將V_add0和V_add2改變成H電平以相互并聯(lián)連接行0、2和4上的FD電容器，并且根據(jù)ΦΤΧ0、ΦΤΧ2和ΦΤΧ4接通電荷傳送MOS以將行0、2和4上的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器。在完成傳送之后，使信號(hào)cj5TX*V_add恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平，以將三個(gè)像素相加之后的像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。此時(shí)，相加MOS晶體管始終為關(guān)斷，因而在不進(jìn)行相加輸出的情況下單獨(dú)輸出像素^a的信號(hào)。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)Φ RES恢復(fù)成H電平，并且將Φ ΤΧΟ、Φ ΤΧ2和Φ ΤΧ4再次改變成H電平以復(fù)位光電二極管和FD電容器。在復(fù)位之后，使ΦΤΧ再次恢復(fù)成L電平以開始行0、2和4上的光電二極管上的電荷儲(chǔ)存。在完成垂直傳送之后，進(jìn)行水平掃描，從而完成行0、2和4的讀出。然后，首先按照該順序進(jìn)行行3/5/7的垂直傳送和水平掃描，接著按照該順序進(jìn)行行6/8/10的垂直傳送和水平掃描，并且最后按照該順序進(jìn)行行9/11/13的垂直傳送和水平掃描，從而完成利用三個(gè)垂直像素和三個(gè)水平像素的相加的相加間隔剔除讀出。該操作的定時(shí)通過圖7Α和7Β顯而易見，并且不給出對(duì)其的詳細(xì)說明。另外，由于位于行5上的像素^ib的相加MOS晶體管同樣始終為關(guān)斷，所以當(dāng)然像素^b同樣以與像素^a相同的方式單獨(dú)輸出信號(hào)。下面將詳細(xì)說明水平掃描。圖8是用于說明圖5所示的圖像傳感器的讀出的時(shí)序圖，并且示出三個(gè)像素的水平相加讀出中的水平掃描的定時(shí)。這里不說明所有像素的讀出。首先，通過水平掃描將行0/2/4上的垂直傳送的像素信號(hào)輸出給圖像傳感器的外部端子。在該操作中，輸出信號(hào) HRST以將水平傳送線復(fù)位成預(yù)定電位VHRST。然后通過水平掃描電路依次順序輸出水平掃描信號(hào)Η2、Η5、Η8和Η11，以順次接通相應(yīng)的MOS晶體管516，從而經(jīng)由放大器518將線存儲(chǔ)器506中的來自列2、5、8和11的信號(hào)輸出到外部。另外，由于行0/2/4上的垂直相加信號(hào)包括單獨(dú)輸出的像素Sha，所以將水平相加信號(hào)控制為ADDl = L和ADD2 = ADD3 = H，并且在不水平相加列0、2和4的情況下輸出列2的信號(hào)。相加并輸出其它列3/5/7、6/8/10和 9/11/13的信號(hào)。然后，按照該順序依次重復(fù)行3/5/7的垂直傳送和水平掃描、行6/8/10的垂直傳
9送和水平掃描、以及行9/11/13的垂直傳送和水平掃描。該操作的定時(shí)通過圖8顯而易見， 并且不給出對(duì)其的詳細(xì)說明。另外，由于行3/5/7的垂直相加信號(hào)包括像素Shb的信號(hào)，所以將水平相加信號(hào)設(shè)置為ADDl = ADD3 = H和ADD2 = L，并且單獨(dú)輸出像素^ib的信號(hào)，而在水平相加時(shí)輸出其余像素的信號(hào)。另外，由于在要相加信號(hào)的三個(gè)像素中沒有包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素，所以在行6/8/10 或行9/11/13的水平掃描中，設(shè)置ADDl = ADD2 = ADD3 = H，并且在水平相加時(shí)輸出所有像
ο如上所述，將用于相加焦點(diǎn)檢測(cè)像素的相加MOS晶體管始終設(shè)置為關(guān)斷，而不管控制信號(hào)如何，從而無需添加用于將焦點(diǎn)檢測(cè)像素設(shè)置成非相加狀態(tài)的新控制信號(hào)。這有利于將各像素的開口部保持為寬。另外，優(yōu)選保持圖像傳感器的元件的配置和互連均勻，這是因?yàn)檫@樣抑制了像素變化。因此，即使對(duì)于非相加像素也優(yōu)選配置相加元件。在本實(shí)施例中，局部改變部分互連，從而可以使該變化對(duì)均勻性的不利影響最小化。另外，即使將焦點(diǎn)檢測(cè)像素Sha置于(2，0)或(2，4)處，并且將焦點(diǎn)檢測(cè)像素^ib置于(5，3)或(5，7)處，也可以在不進(jìn)行相加的情況下單獨(dú)輸出它們的信號(hào)。當(dāng)改變焦點(diǎn)檢測(cè)像素的位置時(shí)，僅需要根據(jù)焦點(diǎn)檢測(cè)像素的配置改變垂直傳送中的像素選擇MOS的信號(hào) Φ SEL0圖9示出將焦點(diǎn)檢測(cè)像素設(shè)置成非相加狀態(tài)的變形例。在圖9中與圖4中相同附圖標(biāo)記表示與圖4所示的像素部電路中的相同的部分。如圖9中的附圖標(biāo)記900所示，如通過切斷相加信號(hào)線V_add這樣來設(shè)置要設(shè)置成非相加狀態(tài)的像素，從而可以獲得與圖5 的情況相同的效果。第二實(shí)施例圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像傳感器的像素部的電路圖。參考圖10，與圖4中相同的附圖標(biāo)記表示具有與圖4中的相同功能的元件。通常，使用CMOS的圖像傳感器針對(duì)各個(gè)行進(jìn)行垂直傳送，因而傳送定時(shí)在各個(gè)行中改變。因此，為在各像素中形成寬的開口部，多個(gè)像素可以共同使用(共享)除傳送MOS以外的元件。圖10示出兩個(gè)像素共享除傳送MOS以外的元件。附圖標(biāo)記1001表示光電二極管，附圖標(biāo)記1002表示光電二極管 1001的傳送M0S。傳送MOS 1002將光電二極管1001上的電荷傳送至FD電容器404，像素選擇MOS晶體管405選擇該電荷，并且垂直傳送該電荷。圖11是在兩個(gè)像素共享元件時(shí)的垂直傳送的時(shí)序圖。圖11中沒有示出垂直掃描信號(hào)。首先，將4RES改變成L電平以關(guān)斷復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出CtSEL以接通像素選擇 MOS0根據(jù)ΦΤΧ1接通電荷傳送MOS以將光電二極管401上的電荷傳送至FD電容器。在完成傳送之后，使Φ TXl恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平以將像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)ΦRES恢復(fù)成H電平，并且將ΦΤΧ0再次改變成 H電平以復(fù)位光電二極管401和FD電容器。從而完成光電二極管1001的垂直傳送，并且執(zhí)行其水平傳送。將C^RES再次改變成L電平以關(guān)斷復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出(^SEL以接通像素選擇 MOS0根據(jù)ΦΤΧ1接通電荷傳送MOS以將光電二極管1001上的電荷傳送至FD電容器。在完成傳送之后，使ΦΤΧ2恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平以將像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)Φ RES恢復(fù)成H電平，并且將ΦΤΧ2再次改變成H電平以復(fù)位光電二極管1001和FD電容器。從而完成光電二極管401的垂直傳送，并且執(zhí)行其水平傳送。如上所述，光電二極管401和1001具有不同垂直傳送定時(shí)，因此可以通過提供兩種類型的電荷傳送MOS來共享其它元件。圖12是示出第二實(shí)施例中所使用的CMOS圖像傳感器的整體電路塊的框圖。盡管作為實(shí)際產(chǎn)品，具有數(shù)百萬以上像素的圖像傳感器已投入實(shí)際使用，但是為了簡(jiǎn)化，這里將說明具有14X14個(gè)像素的結(jié)構(gòu)。參考圖12，與圖5相同的附圖標(biāo)記表示具有與圖5中的相同的功能的元件。附圖標(biāo)記1201表示具有圖11所示電路的像素部，其中，配置14X14個(gè)像素。參考左上像素，向14X14個(gè)像素分配像素坐標(biāo)(X，Y) = (0,0) (13，13)。以Bayer圖案配置顏色濾波器，并且圖12中的R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)表示覆蓋在光電二極管上的顏色濾波器的顏色。盡管圖11和12示出與圖4和5的幾乎相同的像素配置，但是圖12 中的附圖標(biāo)記R/G、G/B、Sha/G和GAhb表示像素部電路，其中，圖11所示的兩個(gè)像素共用各像素部電路。下面將詳細(xì)說明像素配置。圖12中以圓圈所表示的兩個(gè)部分表示，在多組共享像素部電路的兩個(gè)像素中通常包括如參考圖3A和;3B所述的成對(duì)的焦點(diǎn)檢測(cè)像素^a和^。盡管多對(duì)的焦點(diǎn)檢測(cè)像素 Sha和^ib被分布在圖像傳感器上，并且進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)，但是為了簡(jiǎn)化說明，僅說明布置了一對(duì)焦點(diǎn)檢測(cè)像素^ia和^B的結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記1202表示用于相加垂直方向上的像素輸出的MOS晶體管。通常利用信號(hào)線V_add0 V_add5六個(gè)信號(hào)線針對(duì)各行控制MOS晶體管1202。將使用列0作為代表說明相加方法。在這種情況下，根據(jù)需要接通MOS晶體管1202，從而相互并聯(lián)連接(0，0)、 (0,2)和(0,4)處的三個(gè)R像素、(0,3), (0,5)和(0,7)處的三個(gè)G像素、(0,6), (0,8)和 (0,10)處的三個(gè)R像素、以及(0，9)、(0，11)和(0，12)處的三個(gè)G像素的FD電容器，并且將各個(gè)像素的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器，從而進(jìn)行相加。這同樣適用于其它列。利用上述結(jié)構(gòu)，對(duì)于垂直方向上的每一組的三個(gè)像素進(jìn)行相加處理。對(duì)于行 1和12不進(jìn)行相加，以避免相加之后的重心移動(dòng)。由于像素^和用作焦點(diǎn)檢測(cè)像素，所以當(dāng)將它們的信號(hào)與來自攝像像素的信號(hào)相加時(shí)，難以進(jìn)行焦點(diǎn)檢測(cè)。為此，如果在要相加信號(hào)的三個(gè)像素中包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素， 則必須在不執(zhí)行垂直相加的情況下單獨(dú)輸出它的信號(hào)。將圖12中以圓圈所圍繞的相加MOS 晶體管的柵極電壓設(shè)置成GND電平，從而使得這些晶體管始終為關(guān)斷，而不管控制信號(hào)V_ add如何，如圖5那樣。圖13A 13G示出根據(jù)第二實(shí)施例的像素配置和相加讀出之間的關(guān)系的圖。首先， 圖13A示出14X14個(gè)像素的整個(gè)配置。例如，圖13A中的陰影線交叉部分所表示的攝像像素示出經(jīng)過了垂直和水平相加的像素的重心位置。像素^^和^b單獨(dú)輸出信號(hào)(即不進(jìn)行相加)。圖13A 13G所示的像素^a和^b的配置在垂直坐標(biāo)方面不同于圖6A 61所示的，因而將像素^ia置于0，6)，而將像素^ib置于(5，7)。圖1 示出R和G列的R像素相加的關(guān)系，圖13C示出R和G列的G像素相加的關(guān)系，圖13D示出包括像素^ia的R禾Π G列的R像素相加的關(guān)系，圖13Ε示出G和B列的G像素相加的關(guān)系，圖13F示出G和B列的B 像素相加的關(guān)系，并且圖13G示出包括像素^ib的B和G列的B像素相加的關(guān)系。
首先說明圖13B。圖13B中所示的開關(guān)表現(xiàn)出在R像素具有要相加的信號(hào)時(shí)圖12 所示的相加MOS晶體管1202的狀態(tài)。通過將相加MOS晶體管設(shè)置在如圖13所示的狀態(tài)， 在垂直方向上相加行0、2和4上的三個(gè)R像素、以及行6、8和10上的三個(gè)像素。類似地，通過將相加MOS晶體管設(shè)置在如圖13C所示的狀態(tài)，在垂直方向上相加行 3、5和7上的三個(gè)G像素、以及行9、11和13上的三個(gè)G像素。另外，通過將相加MOS晶體管設(shè)置在如圖13D所示的狀態(tài)，在包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素的列上，相加行0、2和4上的三個(gè)R像素的信號(hào)，單獨(dú)輸出行6上的像素^ia的信號(hào)，并且相加行8和10上的R像素的信號(hào)。在第二實(shí)施例中，如第一實(shí)施例那樣，將相加開關(guān)始終設(shè)置為關(guān)斷以防止在芯片狀態(tài)下相加焦點(diǎn)檢測(cè)像素的信號(hào)，從而單獨(dú)輸出該信號(hào)。然而，當(dāng)將焦點(diǎn)檢測(cè)像素置于(2，2)處時(shí)，如第一實(shí)施例那樣，必須將相加行2和4的信號(hào)的相加開關(guān)設(shè)置為正常關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)這樣做時(shí)，排除行3、5和7上的相加G像素中的行3上的G像素作為對(duì)象。因此，在兩個(gè)像素構(gòu)成共用電路的第二實(shí)施例中，將焦點(diǎn)檢測(cè)像素置于行6上，這不會(huì)對(duì)G像素的相加產(chǎn)生不利影響(不影響相加)。圖13E 13G示出G和B列上的相加開關(guān)的狀態(tài)。G和B列上的這些相加開關(guān)的機(jī)構(gòu)與R和G列上的相同，并且不給出對(duì)其的說明。圖14A和14B是用于說明圖12所示的圖像傳感器的讀出的時(shí)序圖，并且示出三個(gè)像素的垂直相加讀出中的垂直掃描的定時(shí)。這里將不說明所有像素的讀出。首先，輸出垂直掃描信號(hào)ΦνΟ，并且將c^RESO、C^RESl和(tRES2改變成L電平以關(guān)斷行0/1、2/3和4/5上的復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出(^SELO以接通行0/1上的像素選擇M0S。 在這種狀態(tài)下，將V_add0和V_addl改變成H電平以相互并聯(lián)連接行0/1、2/3和4/5上的 FD電容器，并且根據(jù)ΦΤΧ1_0、ΦΤΧ1_2* ΦΤΧ1_4接通電荷傳送M0S，以將行0、2和4上的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器。在完成傳送之后，使信號(hào)cj5TX*V_add 恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平以將三個(gè)像素相加之后的像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)Φ RES恢復(fù)成H電平，并且將ΦΤΧ1_0、ΦΤΧ1_2 和ΦΤΧ1_4再次改變成H電平以復(fù)位光電二極管和FD電容器。在復(fù)位之后，使ΦΤΧ再次恢復(fù)成L電平以開始行0、2和4上的光電二極管上的電荷儲(chǔ)存。在完成垂直傳送之后，進(jìn)行水平掃描，并且因而完成行0、2和4的讀出。接著輸出垂直掃描信號(hào)Φν3，并且將Φ RESl、(tRES2和(tRES3改變成L電平以關(guān)斷行2/3、4/5和6/7上的復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出(^SELl以接通行2/3上的像素選擇M0S。 在這種狀態(tài)下，將V_addl和V_add2改變成H電平以相互并聯(lián)連接行2/3、4/5和6/7上的 FD電容器，并且根據(jù)Φ ΤΧ2_3、Φ ΤΧ2_5和Φ ΤΧ2_7接通電荷傳送M0S，以將行3、5和7上的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器。在完成傳送之后，使信號(hào)cj5TX*V_add 恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平以將三個(gè)像素相加之后的像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。另外，由于位于行7上的像素^b的相加MOS晶體管始終為關(guān)斷，所以像素^ib 單獨(dú)輸出信號(hào)。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)ΦRES恢復(fù)成H電平，并且將ΦΤΧ2_3、ΦΤΧ2_5 和ΦΤΧ2_7再次改變成H電平以復(fù)位光電二極管和FD電容器。在復(fù)位之后，使ΦΤΧ再次恢復(fù)成L電平以開始行3、5和7上的光電二極管上的電荷儲(chǔ)存。在完成垂直傳送之后，進(jìn)行水平掃描，并且因而完成行3、5和7的讀出。輸出垂直掃描信號(hào)Φν6，并且將(tRES3、(tRES4和Φ RES5改變成L電平以關(guān)斷行6/7、8/9和10/11上的復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出Φ SEL3以接通行6/7上的像素選擇M0S。在這種狀態(tài)下，將V_add3和V_add4改變成H電平以相互并聯(lián)連接行6/7、8/9和10/11上的FD 電容器，并且根據(jù)ΦΤΧ1_6、ΦΤΧ1_7* ΦΤΧ1_8接通電荷傳送MOS以將行6、7和8上的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器。在完成傳送之后，使信號(hào)cj5TX*V_add 恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平以將三個(gè)像素相加之后的像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。另外，由于位于行6上的像素Shb的相加MOS晶體管始終為關(guān)斷，所以像素 Shb單獨(dú)輸出信號(hào)。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)CtRES恢復(fù)成H電平，并且將ΦΤΧ1_6、ΦΤΧ1_7和 ΦΤΧ1_8再次改變成H電平以復(fù)位光電二極管和FD電容器。在復(fù)位之后，使ΦΤΧ再次恢復(fù)成L電平以開始行6、8和10上的光電二極管上的電荷儲(chǔ)存。在完成垂直傳送之后，進(jìn)行水平掃描，從而完成行6、8和10的讀出。最后，輸出垂直掃描信號(hào)Φν9，并且將(jiRES4、(j5RES5和(tRES6改變成L電平以關(guān)斷行8/9、10/11和12/13上的復(fù)位M0S。此時(shí)，輸出Φ SEL4以接通行8/9上的像素選擇 MOS0在這種狀態(tài)下，將V_add4和V_add5改變成H電平以相互并聯(lián)連接行8/9、10/11和 12/13上的FD電容器，并且根據(jù)ΦΤΧ2_9、ΦΤΧ2_11和ΦΤΧ2_13接通電荷傳送MOS以將行 9、11和13上的光電二極管上的電荷傳送至并聯(lián)連接的FD電容器。在完成傳送之后，使信號(hào)(j5TX*V_add恢復(fù)成L電平。然后，將信號(hào)MEM改變成H電平以將三個(gè)像素相加之后的像素信號(hào)垂直傳送至線存儲(chǔ)器。當(dāng)完成垂直傳送時(shí)，使信號(hào)CtRES恢復(fù)成H電平，并且將ΦΤΧ2_9、ΦΤΧ2_11和 ΦΤΧ2_13再次改變成H電平以復(fù)位光電二極管和FD電容器。在復(fù)位之后，使ΦΤΧ再次恢復(fù)成L電平以開始行9、11和13上的光電二極管上的電荷儲(chǔ)存。在完成垂直傳送之后，進(jìn)行水平掃描，從而完成行9、11和13的讀出。注意，水平掃描與第一實(shí)施例中的相同。如上所述，當(dāng)兩個(gè)像素共享像素部的電路，如光電二極管上的顏色濾波器的顏色所示，例如，R/G和G/B，并且G像素具有要相加的信號(hào)時(shí)，將焦點(diǎn)檢測(cè)像素置于要被設(shè)置為關(guān)斷的相加MOS晶體管的位置處，并且始終設(shè)置為關(guān)斷，使得焦點(diǎn)檢測(cè)像素在不進(jìn)行垂直相加的情況下單獨(dú)輸出信號(hào)。在這種情況下，可以相加作為對(duì)象的沒有包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素的所有正常像素。盡管參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，包括圖像傳感器，其包括通過在作為水平方向的行方向和作為垂直方向的列方向上配置多個(gè)攝像像素和多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素所形成的像素陣列；垂直輸出單元，用于在所述圖像傳感器的垂直方向上輸出排列在一個(gè)列上的多個(gè)像素的信號(hào)；垂直相加單元，用于在所述圖像傳感器的垂直方向上對(duì)排列在一個(gè)列上的多個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加；以及控制單元，其設(shè)置有全部像素讀出模式和相加讀出模式，其中，在所述全部像素讀出模式下，在不進(jìn)行相加的情況下從所述圖像傳感器的所有像素讀出信號(hào)，在所述相加讀出模式下，所述垂直相加單元在垂直方向上對(duì)多個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加，其中，在所述相加讀出模式下，在包括要相加的信號(hào)的像素中包括所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素的情況下，所述垂直相加單元始終被配置為關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述圖像傳感器包括用于傳送所述圖像傳感器內(nèi)的信號(hào)的互連層，其中，所述互連層局部被配置為防止所述攝像像素和所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素垂直相加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述互連層包括用于選擇要相加的像素的多個(gè)相加晶體管，其中，所述多個(gè)相加晶體管中的至少一個(gè)相加晶體管接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述互連層包括各像素處的垂直相加信號(hào)線，其中，所述垂直相加信號(hào)線中的至少一個(gè)垂直相加信號(hào)線無效。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)攝像像素分成用于輸出亮度信息的多個(gè)像素和用于輸出顏色信息的多個(gè)像素，并且一組用于輸出亮度信息的多個(gè)像素和一組用于輸出顏色信息的多個(gè)像素共享在各像素中所設(shè)置的電路的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像設(shè)備，其特征在于，利用所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素替換用于輸出顏色信息的多個(gè)像素中的一些像素，并且所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素位于所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素不會(huì)妨礙用于輸出亮度信息的多個(gè)像素相加的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述攝像像素接收通過攝像鏡頭的出射光瞳的光束，并且所述焦點(diǎn)檢測(cè)像素接收在所述攝像鏡頭的出射光瞳被部分遮擋的情況下通過所述攝像鏡頭的出射光瞳的光束。
全文摘要
一種攝像設(shè)備，其包括圖像傳感器，其包括多個(gè)攝像像素和接收在攝像鏡頭的出射光瞳被部分遮擋的情況下通過攝像鏡頭的出射光瞳的光束的多個(gè)焦點(diǎn)檢測(cè)像素；垂直輸出線，用于在圖像傳感器的垂直方向上輸出排列在一個(gè)列上的多個(gè)像素的信號(hào)；垂直相加單元，在圖像傳感器的垂直方向上對(duì)排列在一個(gè)列上的多個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加；以及控制單元，用于進(jìn)行控制，以在垂直方向上相加多個(gè)像素的信號(hào)并且通過垂直相加單元讀出信號(hào)時(shí)，在具有要相加的信號(hào)的像素中包括焦點(diǎn)檢測(cè)像素的情況下，使得垂直相加單元始終為關(guān)斷。
文檔編號(hào)G02B7/34GK102487432SQ20111040041
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者谷口英則 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社