專利名稱：通過(guò)加法讀出多個(gè)像素可變換輸出清晰度的攝像裝置、其控制方法及攝像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像裝置、其控制方法、以及攝像系統(tǒng)，特別涉及可對(duì)來(lái)自多個(gè)像素的電荷進(jìn)行加法運(yùn)算、變換清晰度(分辨率)并輸出的攝像裝置、其控制方法、以及攝像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為攝像裝置，大致有CCD傳感器和CMOS傳感器。CCD傳感器沿垂直方向和水平方向依次傳送光電變換后的電荷，而CMOS傳感器帶有將各像素光電變換后的信號(hào)放大的放大器，使用垂直掃描電路和水平掃描電路依次輸出放大后的信號(hào)。
但是，在攝像裝置中，除了讀出所有像素的標(biāo)準(zhǔn)操作以外，即使清晰度下降，也要求能夠以快的幀頻(速度)進(jìn)行讀出操作的方式。
還有通過(guò)上述CMOS傳感器控制垂直掃描電路及水平掃描電路的掃描，能夠進(jìn)行CMOS傳感器的隨機(jī)存取掃描，將像素內(nèi)差掃描的方法，但這種情況下，由于舍棄漏讀的像素信息，所以不利于靈敏度。
因此，提出了以下方式用開(kāi)關(guān)使相鄰的光電二極管等的光電變換部的輸出端耦合來(lái)對(duì)電荷進(jìn)行加法運(yùn)算，換句話說(shuō)，求電位的平均值，輸出該信息。
圖19A表示抽取攝像裝置內(nèi)的4像素的電路圖。在圖19A中，省略了光電二極管PD的復(fù)位用開(kāi)關(guān)。
如圖19A所示，通過(guò)使加法用開(kāi)關(guān)SW30、31、32導(dǎo)通將4個(gè)光電二極管PD的陰極端耦合，對(duì)電荷進(jìn)行加法運(yùn)算，并通過(guò)使選擇用開(kāi)關(guān)SW20導(dǎo)通來(lái)選擇像素，從放大器Amp20向垂直輸出線VL輸出電位的平均值。
此外，還有以下方法如圖19B所示，使傳送用開(kāi)關(guān)SW21導(dǎo)通將光電二極管PD的電荷傳送到電容FD后，使傳送用開(kāi)關(guān)SW21斷開(kāi)，通過(guò)使加法用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通來(lái)與電容FD耦合，對(duì)電荷進(jìn)行加法運(yùn)算，并通過(guò)使選擇用開(kāi)關(guān)SW20導(dǎo)通來(lái)選擇像素，從放大器Amp20向垂直輸出線VL輸出電位的平均值。
一般地，光電二極管PD的光產(chǎn)生的電荷少，所以為了獲得高電位，期望盡力減小光電二極管PD的電容或圖19B所示的電容FD。
另一方面，在加法用開(kāi)關(guān)SW或連接用布線中，多少存在雜散電容CSW，因而靈敏度下降。此外，kTC噪聲會(huì)增加。
此外，在加法用開(kāi)關(guān)SW或連接用布線中存在漏泄電流ISW。因此，使重要的光電荷漏泄。而且，因伴隨著漏泄電流的散粒噪聲，噪聲增大。
即，以提高靈敏度為目的附加的加法用開(kāi)關(guān)SW和連接用布線反而導(dǎo)致靈敏度的下降。
此外，圖20是表示攝像裝置的攝像區(qū)域中的像素間的現(xiàn)有的加法運(yùn)算方式的另一例的示意結(jié)構(gòu)圖。在圖20所示的攝像裝置中，在排列的像素P間配置加法用開(kāi)關(guān)，對(duì)每個(gè)加法用開(kāi)關(guān)設(shè)置解碼器D，以便控制各加法用開(kāi)關(guān)。而且，在攝像裝置內(nèi)布滿多個(gè)控制線CL來(lái)控制各解碼器D，在攝像裝置的加法模式時(shí)控制各解碼器D，并使各加法用開(kāi)關(guān)分別導(dǎo)通截止。
但是，在各像素間設(shè)置圖20所示的加法用開(kāi)關(guān)，或?qū)γ總€(gè)加法用開(kāi)關(guān)設(shè)置解碼器等開(kāi)關(guān)控制部和控制線，將導(dǎo)致攝像區(qū)域中的加法用電路的占有面積的增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題的發(fā)明，其第1目的在于，在為了清晰度變換而進(jìn)行像素的加法讀出的情況下，抑制靈敏度的下降。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的攝像裝置具有多個(gè)像素，其特征在于，各像素包括光電變換部；放大并輸出來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的第1放大部件；以及具有連接到所述第1放大部件的輸出端的電容，并使所述多個(gè)像素中的兩個(gè)以上像素的所述電容間共用連接的多個(gè)第1開(kāi)關(guān)。
此外，本發(fā)明的第2目的在于，減小用于進(jìn)行像素的加法讀出的電路結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，連結(jié)各第1像素組內(nèi)的像素，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第1像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；第2共用控制線，連接到所述第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；選擇電路，輸出選擇排列在規(guī)定方向上的多個(gè)像素組成的像素列的選擇信號(hào)；以及變換電路，將所述選擇信號(hào)變換成控制所述第1及第2開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；所述變換電路將所述選擇信號(hào)變換成在所述第1模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止的信號(hào)，在所述第2模式時(shí)使所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止的信號(hào)，在第3模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的信號(hào)，并輸出到所述第1和第2共用控制線。
此外，提供一種攝像裝置的控制方法，該攝像裝置包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，連結(jié)各第1像素組內(nèi)的像素，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第1像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；以及第2共用控制線，連接到所述第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；該方法的特征在于，通過(guò)所述第1及第2共用控制線進(jìn)行控制，使得在所述第1模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止，在所述第2模式時(shí)將所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止，在第3模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
此外，本發(fā)明的攝像裝置的特征在于，包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，將各第1像素組內(nèi)的像素連結(jié)，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，將所述第1像素組連結(jié)，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；第2共用控制線，連接到第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；以及控制部件，通過(guò)所述第1和第2共用控制線來(lái)控制所述第1和第2開(kāi)關(guān)；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；所述控制部件進(jìn)行控制，使得在所述第1模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止，在所述第2模式時(shí)使所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止，而在所述第3模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
此外，提供一種攝像裝置的控制方法，該攝像裝置包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，連結(jié)各第1像素組內(nèi)的像素，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第1像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；第2共用控制線，連接到所述第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；選擇電路，輸出選擇由排列在規(guī)定方向的多個(gè)像素組成的像素列的選擇信號(hào)；以及變換電路，將所述選擇信號(hào)變換成控制所述第1及第2開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；該方法的特征在于，通過(guò)所述第1及第2共用控制線進(jìn)行控制，使得在所述第1模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止，在所述第2模式時(shí)將所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止，在第3模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參照附圖的以下說(shuō)明變得明確。再有，在附圖中，對(duì)于相同或同樣的結(jié)構(gòu)附以相同的參考標(biāo)號(hào)。
附圖包含在說(shuō)明書(shū)中，構(gòu)成其一部分，表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，其記述都用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的攝像裝置的四像素的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示將圖1所示的像素排列成矩陣狀而構(gòu)成的攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖3A和圖3B是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的攝像裝置的工作情況的定時(shí)圖。
圖4是表示本發(fā)明第2實(shí)施例的攝像裝置的四像素的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的攝像裝置的1像素的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的攝像裝置的1像素的電路結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8A～圖8C是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的一像素結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖9A～圖9D是分別表示本發(fā)明第5實(shí)施例的4像素加法狀態(tài)、16像素加法狀態(tài)、64像素加法狀態(tài)、256像素加法狀態(tài)的示意圖。
圖10A～圖10D是說(shuō)明本發(fā)明第5實(shí)施例的加法方式的說(shuō)明圖。
圖11是表示本發(fā)明第6實(shí)施例的攝像元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是表示輸出控制本發(fā)明第6實(shí)施例的加法開(kāi)關(guān)用開(kāi)關(guān)和像素選擇用開(kāi)關(guān)的信號(hào)的電路的圖。
圖13A和圖13B是表示圖12的電路使用的邏輯運(yùn)算電路及其真值表的圖。
圖14是本發(fā)明第6實(shí)施例的全像素讀出模式情況下的定時(shí)圖。
圖15是本發(fā)明第6實(shí)施例的4像素加法模式情況下的定時(shí)圖。
圖16是本發(fā)明第6實(shí)施例的16像素加法模式情況下的定時(shí)圖。
圖17是本發(fā)明第6實(shí)施例的64像素加法模式情況下的定時(shí)圖。
圖18是表示將本發(fā)明的攝像裝置應(yīng)用于靜像攝象機(jī)情況下的方框圖。
圖19A和圖19B是表示現(xiàn)有的攝像裝置內(nèi)的像素結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖20是表示一例現(xiàn)有的攝像元件的攝像區(qū)域中的像素間的加法方式的示意結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1是表示本發(fā)明的攝像裝置的第1實(shí)施例的4像素的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是將像素排列成矩陣狀而構(gòu)成的攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。再有，在圖1和圖2中省略像素的光電二極管的復(fù)位用開(kāi)關(guān)。圖2的區(qū)域A表示進(jìn)行加法的4像素的像素區(qū)域。
如圖1所示，一像素包括光電二極管PD；光電二極管PD的陰極端連接到柵極，放大輸出存儲(chǔ)在光電二極管PD中的信號(hào)的晶體管Tr1(在本第1實(shí)施例中為MOS晶體管)；連接到晶體管Tr1的漏極端的電流源I1(晶體管Tr1和電流源I1構(gòu)成放大部件)；連接到晶體管Er1的漏極端的采樣用開(kāi)關(guān)SW1；保持通過(guò)開(kāi)關(guān)SW1傳輸?shù)男盘?hào)的電容CH；進(jìn)一步放大輸出電容CH中存儲(chǔ)的信號(hào)的晶體管Er2(在本第1實(shí)施例中為MOS晶體管)；連接到晶體管Er2的源極端的像素選擇用開(kāi)關(guān)SW2；連接到晶體管Er2的漏極端的電流源I2；晶體管Er2的漏極端被連接到垂直輸出線VL。
在各像素的電容CH和晶體管Er2的柵極之間，通過(guò)開(kāi)關(guān)SW10、SW12連接沿垂直輸出線VL的長(zhǎng)度方向相鄰排列的像素間。此外，在像素的電容CH和晶體管Er2的柵極之間，通過(guò)開(kāi)關(guān)SW11連接沿與垂直輸出線VL的長(zhǎng)度方向垂直的方向相鄰排列的像素間。
通過(guò)使ADD信號(hào)為高電平，開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12都導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12連接的連接點(diǎn)(電容CH和晶體管Er2的柵極之間)被共用連接。
圖3A是表示具有上述結(jié)構(gòu)的攝像裝置的通常驅(qū)動(dòng)時(shí)(通常模式)的定時(shí)圖，在通常模式中分別獨(dú)立地讀出來(lái)自各像素的信號(hào)。在通常模式中，使ADD信號(hào)始終為低電平，開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12為截止?fàn)顟B(tài)。
首先，采樣保持信號(hào)S/H為高電平，使開(kāi)關(guān)SW1為導(dǎo)通(ON)狀態(tài)，對(duì)光電二極管PD中存儲(chǔ)的電荷所對(duì)應(yīng)的信號(hào)(放大過(guò)的信號(hào))進(jìn)行采樣，保持在電容CH中。這里，所有像素集中進(jìn)行采樣和保持。
接著，從垂直掃描電路的移位寄存器(SR)輸出的選擇信號(hào)SEL1、SEL2、SEL3、…依次為高電平，從施加各選擇信號(hào)的沿水平方向排列的像素組分別向各個(gè)垂直輸出線VL放大輸出電容CH保持的信號(hào)。輸出到各垂直輸出線VL的信號(hào)在各選擇信號(hào)分別為高電平期間經(jīng)水平掃描電路MUX被依次選擇而作為輸出信號(hào)OUT輸出。
圖3B是表示具有上述結(jié)構(gòu)的攝像裝置的加法讀出驅(qū)動(dòng)(加法模式)的定時(shí)圖。
首先，使采樣保持信號(hào)S/H為高電平，使開(kāi)關(guān)SW1為導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)光電二極管PD中存儲(chǔ)的電荷所對(duì)應(yīng)的信號(hào)(放大過(guò)的信號(hào))進(jìn)行采樣，保持在電容CH中。這里，所有像素集中進(jìn)行采樣和保持。
接著，使采樣保持信號(hào)S/H為低電平，使開(kāi)關(guān)SW1截止后，ADD信號(hào)為高電平，開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12為截止?fàn)顟B(tài)。于是，各像素的電容CH的電位為按以四像素為單位加法運(yùn)算前的4個(gè)像素電容CH電位的平均電位。
接著，使移位寄存器(SR)輸出的選擇信號(hào)每隔1行、即SEL1、SEL3、SEL5、…(或SEL2、SEL4、SEL6、…)那樣依次為高電平，從施加各選擇信號(hào)的沿水平方向排列的像素組分別向各個(gè)垂直輸出線VL放大輸出電容CH保持的信號(hào)。此時(shí)，電容CH的電位是以4像素為單位的相同電位，所以不需要使選擇信號(hào)SEL2、SEL4、SEL6、…(或SEL1、SEL3、SEL5、…)為高電平。
在各選擇信號(hào)分別為高電平期間由水平掃描電路MUX每隔1列來(lái)選擇輸出到各垂直輸出線的信號(hào)，4像素的平均輸出被作為輸出信號(hào)OUT輸出。
在圖3A所示的通常模式中，對(duì)于水平掃描電路MUX輸出所有像素的輸出來(lái)說(shuō)，在圖3B所示的加法模式中，僅輸出與全像素的1/4相當(dāng)?shù)南袼剌敵?，所?幀所需要的時(shí)間大約1/4即可。即，可以使幀速率提高約4倍。
此外，即使增大電容CH的容量，也因晶體管Er1的電壓輸出而使電位不減小。而且，即使在加法用開(kāi)關(guān)SW或布線上有雜散電容，電位也不下降。
此外，可以增大電容CH，所以即使在加法用開(kāi)關(guān)或布線中有漏泄電流，也不招致靈敏度下降，不增大噪聲。這種情況下，只要電容CH比光電二極管PD具有的電容大，則效率高。
在第1實(shí)施例中，作為放大部件的晶體管Er1、Tr2和電流源I1、I2分別構(gòu)成源跟隨器電路，不放大電壓，但放大電荷。不用說(shuō)，即使是放大電壓的類型，也有本發(fā)明的效果。這種情況下，只要電壓的放大率和電容CH之積比光電二極管PD具有的電容大，則效果提高。
此外，可以增大電容CH，所以也可以增大用于輸出到垂直輸出線VL的源跟隨器用的晶體管Er2(MOS晶體管)的溝道寬度。以往，如果增大該晶體管Er2的溝道寬度，則導(dǎo)致晶體管Er2的柵極電容的靈敏度下降，所以難以增大。由于MOS晶體管的散粒噪聲與(溝道寬度W)×(溝道長(zhǎng)度L)的1/2方成反比，所以如果增大MOS晶體管Er2的溝道寬度W，則可以將輸出到垂直輸出線VL的源跟隨器的噪聲減小到可以忽略的程度。
此外，還可以降低接收光電二極管PD的輸出的源跟隨器的MOS晶體管Er1的散粒噪聲和1/f噪聲。詳細(xì)地說(shuō)，期望減小MOS晶體管Er1的溝道寬度來(lái)防止在柵極電容的影響下降低靈敏度，因而會(huì)產(chǎn)生某種程度散粒噪聲和1/f噪聲。
通常模式時(shí)，該噪聲出現(xiàn)在輸出中，但在加法模式時(shí)，可以通過(guò)加法用開(kāi)關(guān)SW對(duì)具有該噪聲的個(gè)別像素的電位進(jìn)行平均，所以噪聲電壓變小。由于對(duì)各個(gè)隨機(jī)噪聲進(jìn)行平均，所以4像素平均情況下，噪聲被減小到1/4的1/2方、即1/2。
再有，在第1實(shí)施例中，將每4像素的輸出相加，但也可以將每9像素或16像素相加來(lái)構(gòu)成，在該情況下，顯然該效果增大。
以下，對(duì)比說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施例的攝像裝置和圖19A及圖19B所示的現(xiàn)有的攝像裝置。攝像裝置的性能一般按(靈敏度/噪聲)、即S/N比來(lái)評(píng)價(jià)。這里，假設(shè)進(jìn)行n像素的加法運(yùn)算。
現(xiàn)有例的靈敏度Sp相對(duì)于原來(lái)一個(gè)光電二極管PD的靈敏度Ss，如果加法用開(kāi)關(guān)的電容造成的下降率為α(α＜1)，則有Sp＝α·Ss。
此外，現(xiàn)有例的噪聲Np相對(duì)于加法前的一個(gè)光電二極管PD的噪聲Ns和源跟隨器的MOS晶體管Er20的噪聲Nm為Np＝Np**(1/n)+Nm (**是指數(shù)運(yùn)算符)。Nm不變化的理由在于，為了輸出加法后的電荷，必須通過(guò)一個(gè)源跟隨器。
第1實(shí)施例的靈敏度Si因加法用開(kāi)關(guān)的電容而幾乎不下降，所以有Si＝Ss。
第1實(shí)施例的噪聲Ni如上述那樣，可以忽略對(duì)垂直輸出線VL的輸出用源跟隨器的MOS晶體管Er2的噪聲，如果連接到光電二極管PD的源跟隨器的MOS晶體管Er1的噪聲為Nm，則Ni＝(Ns+Nm)**(1/n)。
即，變成Sp＜Si、Np＞Ni，作為性能指針的S/N變?yōu)镾p/Np＜＜Si/Ni。因此，第1實(shí)施例的效果明顯。
在第1實(shí)施例中，除了上述的S/N比提高的效果以外，還有以下效果。即，通過(guò)S/H信號(hào)將信號(hào)電荷傳送到各像素內(nèi)的電容CH，所以在一個(gè)攝像裝置內(nèi)的任何行的像素中都能夠按所有像素相同的定時(shí)傳送通過(guò)光電二極管PD進(jìn)行光電變換所得的電荷。因此，可以防止圖像失真，并防止在將多片攝像裝置粘結(jié)的大尺寸的傳感器板中從相鄰的攝像裝置獲得的圖像不連續(xù)。
(第2實(shí)施例)圖4是本發(fā)明的攝像裝置的第2實(shí)施例的4像素的電路結(jié)構(gòu)圖。再有，在圖4中具有以下結(jié)構(gòu)省略像素的光電二極管的復(fù)位用開(kāi)關(guān)，但在光電二極管的陰極端連接復(fù)位用的MOS晶體管，通過(guò)使復(fù)位用的MOS晶體管導(dǎo)通來(lái)對(duì)光電二極管進(jìn)行復(fù)位。
如圖4所示，在第2實(shí)施例中，在放大并輸出來(lái)自一像素內(nèi)的光電二極管PD的信號(hào)、晶體管Er1和電流源I1組成的放大用源跟隨器與晶體管Er2和電流源I2組成的垂直輸出線用源跟隨器之間設(shè)置箝位用電容CCL。該箝位用電容CCL用于除去光電二極管PD復(fù)位時(shí)的kTC噪聲和固定型噪聲(FPN)。
噪聲除去可以通過(guò)以下的操作進(jìn)行。使開(kāi)關(guān)SW3導(dǎo)通，使箝位用電容CCL的晶體管Er2側(cè)的電極為固定的電位。在該狀態(tài)下，通過(guò)未圖示的復(fù)位用開(kāi)關(guān)將光電二極管PD復(fù)位時(shí)，噪聲分量被存儲(chǔ)在箝位用電容CCL的晶體管Er1側(cè)的電極上。在使開(kāi)關(guān)SW3截止后進(jìn)行光電二極管PD的信號(hào)電荷存儲(chǔ)時(shí)，箝位用電容CCL的晶體管Er1側(cè)的電極的電位進(jìn)行從光電二極管PD的信號(hào)(包含噪聲分量)中減去噪聲分量的變動(dòng)，在箝位用電容CCL的晶體管Er2側(cè)也變動(dòng)除去噪聲分量的電位。這樣，在箝位用電容CCL中保持除去了噪聲分量的信號(hào)。
在箝位用電容CCL的晶體管Er2側(cè)與第1實(shí)施例同樣，連接加法用開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12，通過(guò)使加法用開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12導(dǎo)通，來(lái)使各像素的箝位電容CCL的電位成為以4像素為單位的加法前4個(gè)像素的箝位電容CCL電位的平均電位。在第2實(shí)施例中也可以增大箝位電容CCL，所以即使在加法用開(kāi)關(guān)或布線中有漏泄電流，也不導(dǎo)致靈敏度的下降，噪聲也不增大。這種情況下，只要箝位電容CCL比光電二極管PD具有的電容大，則效果提高。因而，在第2實(shí)施例中，在有關(guān)S/N比方面也可以獲得與第1實(shí)施例同等的效果，即Sp/Np＜＜Si/Ni。
此外，在第2實(shí)施例中，能夠除去光電二極管復(fù)位時(shí)的kTC噪聲和固定型噪聲(FPN)，進(jìn)一步提高靈敏度。
(第3實(shí)施例)圖5是表示本發(fā)明的攝像裝置的第3實(shí)施例的1像素部分的電路結(jié)構(gòu)圖。
在圖5中，具有以下結(jié)構(gòu)設(shè)置像素的光電二極管PD的復(fù)位用開(kāi)關(guān)MR，在光電二極管PD的陰極端連接復(fù)位用的MOS晶體管MR，通過(guò)使復(fù)位用的MOS晶體管MR導(dǎo)通，來(lái)對(duì)光電二極管PD進(jìn)行復(fù)位。再有，在第1及第2實(shí)施例中，未示出像素的光電二極管的復(fù)位用開(kāi)關(guān)，但可以設(shè)置與第3實(shí)施例的光電二極管的復(fù)位用開(kāi)關(guān)MR同樣的復(fù)位用開(kāi)關(guān)。
如圖5所示，在第3實(shí)施例中，設(shè)置與第2實(shí)施例同樣的箝位用電容CCL，同時(shí)設(shè)置信號(hào)采樣保持用的電容CHS和噪聲采樣保持用的電容CHN。向電容CHS傳送并存儲(chǔ)通過(guò)傳送用的MOS晶體管M4N放大的噪聲?？梢酝ㄟ^(guò)分別使選擇用MOS晶體管M5S、M5N導(dǎo)通向垂直輸出線VLS、VLN進(jìn)行傳送。通過(guò)使傳送用的MOS晶體管M4S、M4N截止，可以使光電二極管PD和電容CHS、電容CHN進(jìn)行電隔離，所以可以獨(dú)立地進(jìn)行光電二極管PD的信號(hào)存儲(chǔ)操作和來(lái)自電容CHS、電容CHN的信號(hào)讀出操作。
MOS晶體管M1和與其連接的電流源構(gòu)成第1源跟隨器電路(第1放大器)，MOS晶體管M2和與其連接的電流源構(gòu)成第2源跟隨器電路(第2放大器)，MOS晶體管M3S和與其連接的電流源及MOS晶體管M3N和與其連接的電流源分別構(gòu)成第3及第4源跟隨器電路(第3、第4放大器)。
在箝位用電容CCL的MOS晶體管M2側(cè)與第2實(shí)施例同樣，連接加法用開(kāi)關(guān)SW10、SW11、SW12(SW12未圖示)。因而，在第3實(shí)施例中，在有關(guān)S/N比方面也可以獲得與第1實(shí)施例同等的效果，即Sp/Np＜＜Si/Ni。
在第3實(shí)施例中，可以除去光電二極管復(fù)位時(shí)的kTC噪聲和固定型噪聲(FPN)，可以獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)存儲(chǔ)操作和信號(hào)讀出操作，所以可以使所有像素的光電二極管的存儲(chǔ)定時(shí)相等。此外，將采樣保持電路設(shè)置為信號(hào)用和噪聲用這兩個(gè)電路，所以可以除去MOS晶體管M1、M2的變動(dòng)。
(第4實(shí)施例)圖6是表示本發(fā)明第4實(shí)施例的攝像裝置的1像素部分的電路結(jié)構(gòu)圖。第4實(shí)施例是在圖5所示的第3實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，在二系統(tǒng)的采樣保持的信號(hào)用電容CHS和噪聲用電容CHN的輸出端分別設(shè)置加法用開(kāi)關(guān)SW10S、SW11S、SW12S、加法用開(kāi)關(guān)SW10N、SW11N、SW12N(SW12S、SW12N未圖示)。
在第4實(shí)施例中，與第3實(shí)施例比較，MOS晶體管M2的散粒噪聲、1/f噪聲為(1/n)**(1/2)(n是加法數(shù))，進(jìn)一步低噪聲化。
如以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，可以抑制攝像裝置的加法操作時(shí)的靈敏度下降、抑制噪聲產(chǎn)生。
(第5實(shí)施例)圖7是表示本發(fā)明攝像裝置的第5實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)圖。這里，示出8×8的像素。A11～A88表示各像素，S1～S8表示控制加法開(kāi)關(guān)(SW)的控制線，CL表示多個(gè)加法模式控制線，51～58表示解碼器，59表示通過(guò)控制解碼器51～58，來(lái)控制來(lái)自像素的電荷讀出的控制部。圖8A～圖8C是表示一像素結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖9A～圖9D分別是表示4像素加法狀態(tài)、16像素加法狀態(tài)、64像素加法狀態(tài)、256像素加法狀態(tài)的概念圖。
如圖9A所示，在4像素加法的情況下，控制部59在圖7所示的控制線S1、S3、S5、S7這樣的每隔1行上形成高電平，使分別連接的加法用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以4像素為單位共用連接像素。例如，在圖9A所示的區(qū)域A中使像素A11、A12、A21、A22被共用連接，進(jìn)行信號(hào)電荷的加法。
如圖9B所示，在16像素加法的情況下，控制部59在如圖7所示的控制線S1、S2、S3、S5、S6、S7那樣以每?jī)尚懈糸_(kāi)一行形成高電平，使分別連接的加法用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以16像素為單位共用連接像素。例如，在圖9B所示的區(qū)域B中使像素A11～A14、A21～A24、A32～A34、A41～A44被共用連接，進(jìn)行信號(hào)電荷的加法。
如圖9C所示，在64像素加法的情況下，控制部59在如圖7所示的控制線S1～S7、S9～S15(S9～S15未圖示)那樣以每4行隔開(kāi)一行形成高電平，使分別連接的加法用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以64像素為單位共用連接像素。例如，在圖9C所示的區(qū)域C中使像素A11～A88被共用連接，進(jìn)行信號(hào)電荷的加法。
如圖9D所示，在256像素加法的情況下，控制部59在如圖7所示的控制線S1～S15、S17～S31(S9～S31未圖示)那樣以每15行隔開(kāi)一行形成高電平，使分別連接的加法用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以256像素為單位共用連接像素。
再有，在第5實(shí)施例中，以圖9A所示的區(qū)域A作為第1像素組(4個(gè)像素和3個(gè)加法用開(kāi)關(guān))，第2像素組是圖9B所示的區(qū)域B，第3像素組是圖9C所示的區(qū)域C。此外，以圖9B所示的區(qū)域B作為第2像素組(16個(gè)像素和15個(gè)加法用開(kāi)關(guān))，第3像素組是圖9C所示的區(qū)域C。
下面用圖10A～圖10D說(shuō)明上述加法方式，4像素加法的情況如圖10A所示，使用3個(gè)加法用開(kāi)關(guān)將4個(gè)像素(圖中，用□表示1像素)相加。這里的加法像素單位為加法區(qū)域A。接著，16像素加法的情況如圖10B所示，使用3個(gè)加法用開(kāi)關(guān)將4個(gè)4像素相加后的加法區(qū)域A相加。這里的加法像素單位為加法區(qū)域B。接著，64像素加法的情況如圖10C所示，使用3個(gè)加法用開(kāi)關(guān)將4個(gè)16像素相加后的加法區(qū)域B相加。這里的加法像素單位為加法區(qū)域C。接著，256像素加法的情況如圖10D所示，使用3個(gè)加法用開(kāi)關(guān)將4個(gè)64像素相加后的加法區(qū)域C相加。這里的加法像素單位為加法區(qū)域D。從圖10A～圖10D可理解，在第5實(shí)施例中，形成使3個(gè)加法用開(kāi)關(guān)導(dǎo)通并連接各個(gè)像素或4個(gè)加法區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
下面用圖8A～圖8C來(lái)說(shuō)明一像素的結(jié)構(gòu)例。如圖8A所示，光電二極管PD的陰極端連接到第1放大器Amp61，在第1放大器Amp61的輸出端連接構(gòu)成采樣保持電路的開(kāi)關(guān)(該開(kāi)關(guān)是受采樣/保持信號(hào)(S/H)控制的采樣開(kāi)關(guān))、電容C，電容C被連接到第2放大器Amp62。第2放大器Amp62的輸出通過(guò)受控制信號(hào)G控制的開(kāi)關(guān)輸出到垂直輸出線SL。第1放大器Amp61例如圖8B所示，由MOS晶體管M61和電流源I61構(gòu)成的源跟隨器電路構(gòu)成。第2放大器Amp62例如圖8C所示，由MOS晶體管M62和連接到其漏極端(受施加在控制線GL上的控制信號(hào)G控制)MOS晶體管M63構(gòu)成。像素的加法通過(guò)用加法開(kāi)關(guān)(SW)將像素的電容C之間連接來(lái)進(jìn)行，將電容C中存儲(chǔ)的電荷相加，換句話說(shuō)，可以作為電位的平均值輸出。
再有，各像素的結(jié)構(gòu)不限于圖8A～圖8C所示的結(jié)構(gòu)，也可以是具有公知結(jié)構(gòu)的像素。此外，例如，在第1～第4實(shí)施例中能夠采用具有上述結(jié)構(gòu)的像素。
以上，說(shuō)明了像素的加法讀出操作，但通過(guò)使加法用開(kāi)關(guān)都截止，可以進(jìn)行從全像素讀出輸出的操作。
根據(jù)上述的第5實(shí)施例，可以將進(jìn)行像素的加法讀出的開(kāi)關(guān)控制的解碼器共用化，所以可以減小電路結(jié)構(gòu)。
(第6實(shí)施例)在上述第5實(shí)施例中，示出了將用于控制對(duì)像素進(jìn)行加法運(yùn)算的加法用開(kāi)關(guān)的解碼器與用于讀出來(lái)自像素的信號(hào)的掃描電路分別設(shè)置的情況。在第6實(shí)施例中，說(shuō)明以下實(shí)例使用來(lái)自用于讀出來(lái)自像素的信號(hào)的移位寄存器等掃描電路的信號(hào)，來(lái)控制對(duì)像素進(jìn)行加法運(yùn)算的加法用開(kāi)關(guān)。
再有，對(duì)于第6實(shí)施例的各像素的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，與上述第5實(shí)施例同樣，可采用具有公知結(jié)構(gòu)的像素，例如圖8A～圖8C，也可以采用第1～第4實(shí)施例中具有上述結(jié)構(gòu)的像素。
圖11是表示本發(fā)明第6實(shí)施例的攝像裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。在圖11中，Sw81～Sw88是控制加法開(kāi)關(guān)的信號(hào)線及向該信號(hào)線供給的信號(hào)，G1～G8是從單方向排列的像素組進(jìn)行各個(gè)信號(hào)輸出控制的信號(hào)。信號(hào)G1～G8的各信號(hào)例如施加在圖8A所示的控制線GL上。圖12是表示用于輸出控制加法用開(kāi)關(guān)和像素選擇用開(kāi)關(guān)的信號(hào)的電路圖。圖13A及圖13B是表示圖12中使用的邏輯運(yùn)算電路及其真值表的圖。
圖14是通常模式(全像素讀出)情況下的定時(shí)圖，圖15是4像素加法模式(全像素讀出)情況的定時(shí)圖，圖16是16像素加法模式情況的定時(shí)圖，圖17是64像素加法模式情況的定時(shí)圖。
如圖12所示，用于輸出控制加法用開(kāi)關(guān)和像素選擇用開(kāi)關(guān)的信號(hào)的電路由輸出信號(hào)Q1～Q8的移位寄存器71和邏輯運(yùn)算電路70構(gòu)成。邏輯運(yùn)算電路70由圖13A所示的邏輯門電路1和圖13B所示的邏輯門電路2(“與”門)構(gòu)成，邏輯門電路1、2的輸入端分別連接在輸出移位寄存器的信號(hào)Q1～Q8的端子間，從邏輯門電路1的輸出端輸出控制信號(hào)G1～G8，從邏輯門電路2的輸出端輸出控制信號(hào)Sw81～Sw88。OE是對(duì)移位寄存器71的輸出進(jìn)行通斷控制的信號(hào)。此外，SIN是移位寄存器71控制取入從CLK電路72供給的CLK信號(hào)的定時(shí)的信號(hào)，OE信號(hào)和SIN信號(hào)從定時(shí)發(fā)生部(TG)73輸出。TG73按照從CLK電路72供給的CLK信號(hào)和表示由未圖示的模式切換開(kāi)關(guān)切換后的讀出模式的模式切換信號(hào)，輸出圖14～圖17的某一個(gè)所示的OE信號(hào)及SIN信號(hào)。
在圖14所示的通常模式(全像素讀出)中，在SIN為高電平時(shí)，僅在1個(gè)脈沖取入中使時(shí)鐘CLK起作用，所以按照從移位寄存器71輸出的信號(hào)Q1～Q8，控制信號(hào)G1～G8依次變?yōu)楦唠娖?，控制信?hào)Sw81～Sw88都以低電平保持，加法開(kāi)關(guān)全部為截止?fàn)顟B(tài)，所以對(duì)每個(gè)像素行從各像素向垂直輸出線輸出信號(hào)。
在圖15所示的4像素加法模式中，在SIN為高電平時(shí)時(shí)鐘CLK為2脈沖輸入，所以在移位寄存器71內(nèi)部生成兩個(gè)移位脈沖。從移位寄存器71同時(shí)雙脈沖輸出信號(hào)Q1和Q2、Q3和Q4、…，按照該脈沖，控制信號(hào)G2、G4、G6、G8變?yōu)楦唠娖?，控制信?hào)Sw81、Sw83、Sw85、Sw87變?yōu)楦唠娖?，由控制信?hào)Sw81、Sw83、Sw85、Sw87控制的加法開(kāi)關(guān)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，所以進(jìn)行圖9A所示的4像素加法處理，例如輸出圖9A的區(qū)域A內(nèi)的像素的電荷加法(平均電位)值。
在圖16所示的16像素加法模式中，在SIN為高電平時(shí)時(shí)鐘CLK為4脈沖輸入，所以在移位寄存器71內(nèi)部生成4個(gè)移位脈沖。從移位寄存器71同時(shí)四脈沖輸出信號(hào)Q1～Q4、Q5～Q8，按照該脈沖，控制信號(hào)G4、G8變?yōu)楦唠娖?，控制信?hào)Sw81～Sw83、Sw85～Sw87變?yōu)楦唠娖?，由控制信?hào)Sw81～Sw83、Sw85～Sw87控制的加法開(kāi)關(guān)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，所以進(jìn)行圖9B所示的16像素加法處理，例如輸出圖9B的區(qū)域B內(nèi)的像素的電荷加法(平均電位)值。
在圖17所示的64像素加法模式中，在SIN為高電平時(shí)時(shí)鐘CLK為8脈沖輸入，所以在移位寄存器71內(nèi)部生成8個(gè)移位脈沖。從移位寄存器71同時(shí)八脈沖輸出信號(hào)Q1～Q8，按照該脈沖，控制信號(hào)G8變?yōu)楦唠娖剑刂菩盘?hào)Sw81～Sw87變?yōu)楦唠娖?，由控制信?hào)Sw81～Sw87控制的加法開(kāi)關(guān)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，所以進(jìn)行圖9C所示的64像素加法處理，例如輸出圖9C的區(qū)域C內(nèi)的像素的電荷加法(平均電位)值。
在以上說(shuō)明的第6實(shí)施例中，由排列的4(a＝4)個(gè)像素、3(a-1＝3)個(gè)第1開(kāi)關(guān)構(gòu)成第1像素組，由排列的4(b＝4)個(gè)像素、3(b-1＝3)個(gè)第2開(kāi)關(guān)構(gòu)成第2像素組，由排列的4(c＝4)個(gè)第2像素組和3(b-1＝3)個(gè)第3開(kāi)關(guān)構(gòu)成第3像素組的情況為例，來(lái)進(jìn)行4像素加法、16像素加法、64像素加法，但像素或像素組的數(shù)目不限于4個(gè)，也可以是2、3或5以上的像素或像素組。
根據(jù)上述第6實(shí)施例，可以使用共用的移位寄存器和邏輯運(yùn)算電路來(lái)進(jìn)行用于像素的加法讀出的開(kāi)關(guān)控制，所以可以減小電路結(jié)構(gòu)。
(第7實(shí)施例)下面說(shuō)明使用上述第1至第6攝像裝置的攝像系統(tǒng)。根據(jù)圖18，詳細(xì)說(shuō)明將本發(fā)明的攝像裝置應(yīng)用于靜止攝象機(jī)情況下的一實(shí)施例。
圖18是表示將本發(fā)明的攝像裝置應(yīng)用于“靜止攝象機(jī)”情況下的方框圖。
在圖18中，101是兼?zhèn)渫哥R的保護(hù)器和主開(kāi)關(guān)的擋板，102是將被攝體的光學(xué)像成像在攝像元件(攝像裝置)104上的透鏡，103是可改變通過(guò)透鏡102的光量的光圈，104是將用透鏡102成像的被攝體作為圖像信號(hào)取入的攝像元件，106是進(jìn)行從攝像元件104輸出的圖像信號(hào)的模-數(shù)變換的A/D變換器，107是對(duì)從A/D變換器106輸出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行各種校正并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的信號(hào)處理部，108是向攝像元件104、攝像信號(hào)處理電路105、A/D變換器106、信號(hào)處理部107輸出各種定時(shí)信號(hào)的定時(shí)發(fā)生部，109是控制各種運(yùn)算和靜止攝象機(jī)整體的整體控制-運(yùn)算部，110是暫時(shí)存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部，111是用于在記錄媒體上進(jìn)行記錄或讀出的接口部，112是用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄或讀出的可裝卸半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等記錄媒體，113是用于與外部計(jì)算機(jī)等進(jìn)行通信的接口部。
下面說(shuō)明上述結(jié)構(gòu)的攝像時(shí)的靜止攝象機(jī)的工作情況。
擋板101打開(kāi)后主電源被導(dǎo)通，接著控制系統(tǒng)的電源導(dǎo)通，進(jìn)而，A/D變換器106等的攝像系統(tǒng)電路的電源被導(dǎo)通。
接著，為了控制曝光量，整體控制-運(yùn)算部109打開(kāi)光圈103，從攝像元件104輸出的信號(hào)經(jīng)A/D變換器106變換后，被輸入到信號(hào)處理部107。根據(jù)該數(shù)據(jù)，整體控制-運(yùn)算部109進(jìn)行露出的運(yùn)算。
根據(jù)進(jìn)行該測(cè)光后的結(jié)果來(lái)判斷亮度，按照其結(jié)果，整體控制-運(yùn)算部109控制光圈。
接著，根據(jù)從攝像元件104輸出的信號(hào)，由整體控制-運(yùn)算部109取出高頻分量，并運(yùn)算至被攝體的距離。然后，驅(qū)動(dòng)透鏡102并判斷是否聚焦，在判斷為不聚焦時(shí)，再次驅(qū)動(dòng)透鏡并進(jìn)行測(cè)距。
然后，在確認(rèn)了聚焦后開(kāi)始曝光。曝光結(jié)束后，從攝像元件104輸出的圖像信號(hào)由A/D變換器106進(jìn)行A-D變換，通過(guò)信號(hào)處理部107，由整體控制-運(yùn)算部109寫入到存儲(chǔ)部110。然后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部110中的數(shù)據(jù)通過(guò)整體控制-運(yùn)算部109的控制，經(jīng)記錄媒體控制I/F被記錄在可裝卸的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等記錄媒體112上?；蛘?，也可以經(jīng)外部I/F部113直接輸入到計(jì)算機(jī)等中，進(jìn)行圖像的加工。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能夠進(jìn)行各種變更和變形。因此，為了公正地劃分本發(fā)明的范圍，可參見(jiàn)所附權(quán)利要求書(shū)。
權(quán)利要求
1.一種具有多個(gè)像素的攝像裝置，其特征在于，各像素包括光電變換部；放大并輸出來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的第1放大部件；以及具有連接到所述第1放大部件的輸出端的電容，所述攝像裝置還包括使所述多個(gè)像素中的兩個(gè)以上像素的所述電容間共用連接的多個(gè)第1開(kāi)關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述電容的一個(gè)端子被連接到所述第1放大部件的輸出端，同時(shí)另一個(gè)端子被設(shè)定為固定電位。
3.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，起特征在于，各像素還具有用于設(shè)定固定電位的第2開(kāi)關(guān)，所述電容的一個(gè)端子被連接到所述放大部件的輸出端，同時(shí)在另一個(gè)端子上連接第2開(kāi)關(guān)，所述第1開(kāi)關(guān)設(shè)置在所述兩個(gè)以上像素的其他端子間。
4.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述第1放大部件是源極跟隨器電路。
5.如權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其特征在于，各像素還包括連接到所述電容的另一端子的第2放大部件；連接到所述第2放大部件的輸出端，根據(jù)來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)來(lái)保持來(lái)自該第2放大部件的輸出的信號(hào)保持用電容；以及保持來(lái)自所述第2放大部件的噪聲輸出的噪聲保持用電容。
6.如權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，各像素包括用于設(shè)定規(guī)定電位的第2開(kāi)關(guān)；以及第2放大部件；所述電容的一個(gè)端子連接到所述第1放大部件的輸出端，同時(shí)另一端子連接到所述第2開(kāi)關(guān)，所述電容的另一端子連接到所述第2放大部件的輸入端，而且各像素還包括信號(hào)保持用電容，連接到所述第2放大部件的輸出端，根據(jù)來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)來(lái)保持來(lái)自所述第2放大部件的輸出；以及噪聲保持用電容，保持來(lái)自所述第2放大部件的噪聲輸出；所述第1開(kāi)關(guān)還包括將多個(gè)像素中兩個(gè)以上像素的所述信號(hào)保持用電容間共用連接的多個(gè)開(kāi)關(guān)、以及將所述信號(hào)保持用電容間共用連接的多個(gè)開(kāi)關(guān)。
7.一種攝像裝置，其特征在于，包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，將各第1像素組內(nèi)的像素連結(jié)，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，將所述第1像素組連結(jié)，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；第2共用控制線，連接到第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；以及控制部件，通過(guò)所述第1和第2共用控制線來(lái)控制所述第1和第2開(kāi)關(guān)；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；所述控制部件進(jìn)行控制，使得在所述第1模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止，在所述第2模式時(shí)使所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止，而在所述第3模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求7所述的攝像裝置，其特征在于，通過(guò)數(shù)目比所述各第1像素組中包含的像素?cái)?shù)目少1的所述第1開(kāi)關(guān)，來(lái)連結(jié)所述第1像素組中包含的像素。
9.如權(quán)利要求7或8所述的攝像裝置，其特征在于，通過(guò)數(shù)目比所述各第2像素組中包含的所述第1像素組的數(shù)目少1的所述第2開(kāi)關(guān)，來(lái)連結(jié)所述各第2像素組中包含的所述第1像素組。
10.如權(quán)利要求7至9任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，還包括第3開(kāi)關(guān)，連結(jié)所述多個(gè)第2像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第2像素組組成的第2像素組的信號(hào)；所述攝像裝置還具有加法讀出每個(gè)所述第3像素組的信號(hào)的第4模式，所述控制部件在所述第4模式時(shí)進(jìn)行導(dǎo)通所述第1至第3開(kāi)關(guān)的控制。
11.如權(quán)利要求10所述的攝像裝置，其特征在于，通過(guò)數(shù)目比所述各第3像素組中包含的所述第2像素組的數(shù)目少1的所述第3開(kāi)關(guān)，來(lái)連結(jié)所述各第3像素組中包含的所述第2像素組。
12.如權(quán)利要求7至11任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，各像素包括放大輸出來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的放大部件；以及連接到所述放大部件的輸出端的電容；所述第1及第2開(kāi)關(guān)將所述電容間共用連接。
13.如權(quán)利要求10或11所述的攝像裝置，其特征在于，各像素包括光電變換部；放大輸出來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的放大部件；以及連接到所述放大部件的輸出端的電容；所述第3開(kāi)關(guān)將所述電容間共用連結(jié)。
14.一種攝像裝置，其特征在于，包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，連結(jié)各第1像素組內(nèi)的像素，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第1像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；第2共用控制線，連接到所述第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；選擇電路，輸出選擇排列在規(guī)定方向上的多個(gè)像素組成的像素列的選擇信號(hào)；以及變換電路，將所述選擇信號(hào)變換成控制所述第1及第2開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；所述變換電路將所述選擇信號(hào)變換成在所述第1模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止的信號(hào)，在所述第2模式時(shí)使所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止的信號(hào)，在第3模式時(shí)使所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的信號(hào)，并輸出到所述第1和第2共用控制線。
15.如權(quán)利要求14所述的攝像裝置，其特征在于，所述選擇電路在所述第2模式時(shí)，輸出同時(shí)選擇連接所述各第1像素組的各多個(gè)像素列的選擇信號(hào)，在所述第3模式時(shí)，輸出同時(shí)選擇連接所述各第2像素組的各多個(gè)像素列的選擇信號(hào)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的攝像裝置，其特征在于，還包括第3開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第2像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第2像素組組成的第3像素組的信號(hào)，所述攝像裝置還具有加法讀出每個(gè)所述第3像素組中的信號(hào)的第4模式，所述變換電路在所述第4模式時(shí)，將所述選擇信號(hào)變換成使所述第1至第3開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的攝像裝置，其特征在于，所述選擇電路在所述第4模式時(shí)，輸出同時(shí)選擇連接所述各第3像素組的各多個(gè)像素列的選擇信號(hào)。
18.如權(quán)利要求14至17所述的攝像裝置，其特征在于，各像素包括光電變換部；放大來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的放大部件；以及連接到所述放大部件的輸出端的電容；所述第1和第2開(kāi)關(guān)將所述電容間共用地連接。
19.如權(quán)利要求16或17所述的攝像裝置，其特征在于，各像素包括光電變換部；放大來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的放大部件；以及連接到所述放大部件的輸出端的電容；所述第3開(kāi)關(guān)將所述電容間共用地連接。
20.一種攝像裝置的控制方法，該攝像裝置包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，連結(jié)各第1像素組內(nèi)的像素，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第1像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；以及第2共用控制線，連接到所述第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；該方法的特征在于，通過(guò)所述第1及第2共用控制線進(jìn)行控制，使得在所述第1模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止，在所述第2模式時(shí)將所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止，在第3模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
21.如權(quán)利要求20所述的控制方法，其特征在于，還包括第3開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第2像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第2像素組組成的第3像素組的信號(hào)，還具有加法讀出每個(gè)所述第3像素組中的信號(hào)的第4模式，所述控制方法在所述第4模式時(shí)，進(jìn)行使所述第1至第3開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的控制。
22.一種攝像裝置的控制方法，該攝像裝置包括二維排列的多個(gè)像素；第1開(kāi)關(guān)，連結(jié)各第1像素組內(nèi)的像素，以便加法讀出規(guī)定數(shù)目的像素組成的第1像素組的信號(hào)；第2開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第1像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第1像素組組成的第2像素組的信號(hào)；第1共用控制線，連接到所述多個(gè)第1像素組內(nèi)的所述第1開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；第2共用控制線，連接到所述第2開(kāi)關(guān)，進(jìn)行導(dǎo)通/截止的控制；選擇電路，輸出選擇由排列在規(guī)定方向的多個(gè)像素組成的像素列的選擇信號(hào)；以及變換電路，將所述選擇信號(hào)變換成控制所述第1及第2開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；所述攝像裝置具有分別獨(dú)立讀出來(lái)自多個(gè)像素的信號(hào)的第1模式；加法讀出每個(gè)所述第1像素組的信號(hào)的第2模式；以及加法讀出每個(gè)所述第2像素組的信號(hào)的第3模式；該方法的其特征在于，通過(guò)所述第1及第2共用控制線進(jìn)行控制，使得在所述第1模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)截止，在所述第2模式時(shí)將所述第1開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、所述第2開(kāi)關(guān)截止，在第3模式時(shí)將所述第1和所述第2開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。
23.如權(quán)利要求22所述的控制方法，其特征在于，還包括第3開(kāi)關(guān)，連接所述多個(gè)第2像素組，以便加法讀出多個(gè)所述第2像素組組成的第3像素組的信號(hào)，所述攝像裝置還具有加法讀出每個(gè)所述第3像素組中的信號(hào)的第4模式，所述控制方法在所述第4模式時(shí)，進(jìn)行使所述第1至第3開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的控制。
24.如權(quán)利要求1～19的任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，包括對(duì)該攝像裝置進(jìn)行光成像的光學(xué)系統(tǒng)；以及處理來(lái)自該攝像裝置的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路。
全文摘要
一種攝像裝置，有多個(gè)像素，并通過(guò)加法讀出其內(nèi)的每個(gè)規(guī)定數(shù)目的像素，可變換清晰度而輸出，各像素包括光電變換部；放大來(lái)自所述光電變換部的信號(hào)的放大部件；以及有連接到所述放大部件的輸出端的電容。該攝像裝置還具有將所述多個(gè)像素中的兩個(gè)以上像素的所述電容之間共用連接的多個(gè)開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1394079SQ0212479
公開(kāi)日2003年1月29日 申請(qǐng)日期2002年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月25日
發(fā)明者海部紀(jì)之, 菊池伸, 田代和昭, 光地哲伸, 結(jié)城修, 野田智之 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社