專(zhuān)利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝像裝置，特別涉及一種能夠以提高的幀速率進(jìn)行攝 像操作的攝像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在諸如數(shù)字靜止照相機(jī)及數(shù)字視頻照相機(jī)的攝像裝置中，圖
像傳感器的像素的數(shù)量不斷增加。以互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS, Complementary Metal-Oxide Semiconductor)傳感器為代表，針對(duì)每一像素 配備了放大器的XY地址型傳感器不斷涌現(xiàn)。
在傳感器的操作方面，日本特開(kāi)平01-154678號(hào)公報(bào)討論了一種從像 素信號(hào)中減去在將放大器的像素輸入復(fù)位時(shí)生成的信號(hào)、以消除噪聲的技 術(shù)。
例如，當(dāng)讀出一個(gè)水平行中的像素信號(hào)時(shí)，將到放大器的該水平行中 的像素的輸入復(fù)位。將輸入復(fù)位時(shí)在該水平行中生成的信號(hào)作為噪聲信號(hào) 進(jìn)行存儲(chǔ)。讀出該水平行中的像素信號(hào)，并將其與噪聲信號(hào)獨(dú)立地進(jìn)行存 儲(chǔ)。從傳感器輸出針對(duì)各像素的、成對(duì)的像素信號(hào)和噪聲信號(hào)。通過(guò)從像 素信號(hào)中減去噪聲信號(hào)，可以獲取噪聲降低的圖像信號(hào)。
在運(yùn)動(dòng)圖像的記錄方面，由于圖像傳感器像素?cái)?shù)量的增大，主流 (mainstream )的運(yùn)動(dòng)圖像的標(biāo)準(zhǔn)圖像尺寸從四分之 一 視頻圖形陣列 (QVGA， Quarter Video Graphic Array) (320x240像素)或者視頻圖形陣 列(VGA, Video Graphics Array) (640x480像素)改變?yōu)楦咔逦?HD， high definition) (1920x1080像素)。因此，在不降低幀速率的情況下，以 比以往更高的分辨率記錄運(yùn)動(dòng)圖像。
然而，根據(jù)日本特開(kāi)平01-154678號(hào)公報(bào)，由于執(zhí)行噪聲信號(hào)和像素 信號(hào)的讀出，因此讀出圖像的操作時(shí)間增加。這樣，當(dāng)考慮幀速率時(shí)，可能無(wú)法提供充足的讀出圖像的時(shí)間來(lái)記錄高清晰度(HD)運(yùn)動(dòng)圖像
發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種攝像裝置，該攝像裝置包括圖 像傳感器，其具有多個(gè)像素；以及控制單元，其被構(gòu)造為對(duì)所述圖像傳感 器進(jìn)行控制。所述多個(gè)像素中的各像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其被構(gòu)造為 將光轉(zhuǎn)換為電荷；放大器，其被構(gòu)造為放大所述電荷；傳送開(kāi)關(guān)，其被構(gòu) 造為在接通時(shí)將所述光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸入給所述放大器；復(fù)位開(kāi)關(guān)， 其被構(gòu)造為在接通時(shí)將到所述放大器的所述輸入復(fù)位；以及選擇開(kāi)關(guān)，其 被構(gòu)造為在接通時(shí)將來(lái)自所述放大器的輸出輸出給信號(hào)輸出線。所述控制 單元能夠執(zhí)行第一讀出操作和第二讀出操作，在所述第一讀出操作中，依 次通過(guò)所述傳送開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述復(fù)位開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇開(kāi)關(guān)接通，將 第一信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線；在所述第二讀出操作中， 依次通過(guò)所述復(fù)位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述傳送開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇開(kāi)關(guān)接通， 將第二信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線。所述控制單元還能夠選 擇和執(zhí)行第一模式及第二模式，在所述第一模式中，將所述第一讀出操作 和所述第二讀出操作分別執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段，以獲取圖像；在所述第二模式 中，將所述第一讀出操作執(zhí)行比所述第一模式的所述預(yù)定時(shí)間段短的時(shí)間 段，以獲取圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種攝像裝置，該攝像裝置包括圖 像傳感器，其具有多個(gè)像素；以及控制單元，其被構(gòu)造為對(duì)所述圖像傳感 器進(jìn)行控制。所述多個(gè)像素中的各像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其被構(gòu)造為 將光轉(zhuǎn)換為電荷；放大器，其被構(gòu)造為放大所述電荷；傳送開(kāi)關(guān)，其被構(gòu) 造為在接通時(shí)將所述光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸入給所述放大器；復(fù)位開(kāi)關(guān)， 其被構(gòu)造為在接通時(shí)將到所述放大器的所述輸入復(fù)位；以及選擇開(kāi)關(guān)，其 被構(gòu)造為在接通時(shí)將來(lái)自所述放大器的輸出輸出到信號(hào)輸出線。所述控制 單元能夠執(zhí)行第一讀出操作和第二讀出操作，在所述第一讀出操作中，依 次通過(guò)所述傳送開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述復(fù)位開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇開(kāi)關(guān)接通，將 第一信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線；在所述第二讀出操作中，依次通過(guò)所述復(fù)位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述傳送開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇開(kāi)關(guān)接通， 將第二信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線。所述控制單元還能夠選 擇和執(zhí)行第一模式及第二模式，在所述第一模式中，將所述第一讀出操作 和所述第二讀出操作分別執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段，以獲取圖像；在所述第二模式 中，將所述第一讀出操作和所述第二讀出操作分別執(zhí)行比所述第一模式的 所述預(yù)定時(shí)間段短的時(shí)間段，以獲取圖像。
通過(guò)以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及 方面將變得清楚，在各圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的部分。


包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖，例示了本發(fā)明的示例 性實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)的描述部分一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。
圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的攝像裝置的框圖。
圖2例示了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的圖像傳感器的配置的示
圖3例示了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的圖2中所例示的圖像傳 感器的像素的配置的示例。
圖4例示了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的圖2中所例示的圖像傳 感器的加法電路的配置的示例。
圖5例示了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的圖2中所例示的圖像傳 感器的水平讀出電路的配置的示例。
圖6例示了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例在拍攝靜止圖像的"正常 讀取操作"中在像素部分處的操作的示例。
圖7例示了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例在電子取景器(EVF， electronic viewfmder)的"短時(shí)間讀取操作"中在像素部分處的操作的示例。
圖8例示了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例在拍攝運(yùn)動(dòng)圖像的"短時(shí) 間讀取操作"中在像素部分處的操作的示例。
圖9例示了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例在拍攝運(yùn)動(dòng)圖像的"短時(shí) 間讀取操作"中在像素部分處的操作的另一示例。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征及方面。
圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的攝像裝置的框圖。如圖
l所例示的，攝像裝置包括光學(xué)系統(tǒng)l、圖像傳感器2、驅(qū)動(dòng)電路單元3、 預(yù)處理單元4、信號(hào)處理單元5、存儲(chǔ)單元6、圖像顯示單元7、圖像記錄 單元8、操作單元9以及同步控制單元10。光學(xué)系統(tǒng)1包括用于在圖像傳 感器2上形成被攝體圖像的聚焦透鏡、用于執(zhí)行光學(xué)變焦的變焦透鏡、用 于調(diào)整被攝體圖像的亮度的光圈以及用于控制曝光的快門(mén)。
圖像傳感器2包括沿水平及垂直方向排列的多個(gè)像素以及用于以預(yù)定 順序輸出從這些像素讀出的信號(hào)的電路。下面使用圖2進(jìn)行詳細(xì)描述。驅(qū) 動(dòng)電路單元3根據(jù)來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)，提供恒定電壓或者驅(qū) 動(dòng)能力增強(qiáng)的脈沖，以驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)1及圖像傳感器2。
預(yù)處理單元4由來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)控制，并且包括相關(guān) 雙采樣(CDS, correlated double sampling)電路、增益控制放大器以及模 擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路。CDS電路消除作為模擬信號(hào)的來(lái)自圖像傳感器 2的輸出信號(hào)中包含的諸如復(fù)位噪聲等的噪聲分量。增益控制放大器對(duì)消 除了噪聲的輸出信號(hào)的振幅進(jìn)行調(diào)整。A/D轉(zhuǎn)換電路將調(diào)整了振幅的作為 模擬信號(hào)的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
信號(hào)處理單元5由來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)控制，對(duì)從預(yù)處理 單元4發(fā)送的轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的輸出信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，并且將輸 出信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)。此外，信號(hào)處理單元5將圖像數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)的輸出信號(hào)輸出到存儲(chǔ)單元6和圖像記錄單元8，從存儲(chǔ)單元6和圖 像記錄單元8接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的輸出信號(hào)，并執(zhí)行信號(hào)處 理。此外，信號(hào)處理單元5具有從圖像傳感器2的輸出信號(hào)中檢測(cè)測(cè)光數(shù) 據(jù)(例如聚焦?fàn)顟B(tài)及曝光量)并將測(cè)光數(shù)據(jù)發(fā)送到同步控制單元10的功能。
存儲(chǔ)單元6由來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)控制，并臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)的圖像傳感器2的輸出信號(hào)以及經(jīng)過(guò)信號(hào)處理的圖像數(shù)據(jù)。此
8外，存儲(chǔ)單元6還具有將用于顯示的圖像數(shù)據(jù)輸出到圖像顯示單元7的功能。圖像顯示單元7由來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)控制，并包括顯示存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元6中的用于顯示的圖像數(shù)據(jù)、以確定圖像拍攝前的布局(composition)并確認(rèn)圖像拍攝后的圖像的EVF及液晶顯示器(LCD)。
此外，圖像顯示單元7通常使用少于圖像傳感器2的垂直像素的數(shù)量的數(shù)量的顯示像素。根據(jù)本示例性實(shí)施例，圖像顯示單元7的顯示像素的數(shù)量少于圖像傳感器2的像素的數(shù)量。
可拆卸存儲(chǔ)卡的圖像記錄單元8由來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)控制，將從信號(hào)處理單元5發(fā)送的轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的輸出信號(hào)以及圖像數(shù)據(jù)記錄在存儲(chǔ)卡中，并從存儲(chǔ)卡中讀取輸出信號(hào)及圖像數(shù)據(jù)。操作單元9可以向同步控制單元10傳送使用操作部件(例如開(kāi)關(guān)、按鈕及撥盤(pán))輸入的、來(lái)自外部設(shè)備的指示，例如攝像裝置的電源開(kāi)關(guān)的狀態(tài)、用于指示圖像拍攝的按鈕的狀態(tài)或者用于選擇拍攝模式的模式撥盤(pán)的狀態(tài)。
此外，操作單元9向同步控制單元IO傳送菜單操作，菜單操作用于預(yù)先指示拍攝圖像之前的圖像顯示的指令、用于拍攝圖像的各種指令、所拍攝圖像的顯示或者攝像裝置的操作。此外，操作單元9可以根據(jù)來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)，使用諸如LCD及發(fā)光二極管(LED)的顯示單元或者圖像顯示單元7顯示攝像裝置的狀態(tài)。
用戶可以使用圖像顯示單元7作為顯示單元，并使用在圖像顯示單元7上配備的觸摸屏作為操作部件來(lái)操作畫(huà)面。同步控制單元IO根據(jù)來(lái)自操作單元9的指令控制整個(gè)攝像裝置。此外，同步控制單元10根據(jù)從信號(hào)處理單元5發(fā)送的測(cè)光數(shù)據(jù)(例如聚焦?fàn)顟B(tài)及曝光量)控制光學(xué)系統(tǒng)l，并且使得在圖像傳感器2上形成被攝體的最佳圖像。
此外，同步控制單元10可以檢測(cè)存儲(chǔ)單元6的使用狀態(tài)、從圖像記錄單元8可拆卸的存儲(chǔ)卡的安裝狀態(tài)或使用狀態(tài)。
根據(jù)本示例性實(shí)施例的攝像裝置的操作如下。<對(duì)圖像顯示的控制>
(1) 來(lái)自操作單元9的電源開(kāi)關(guān)的指令接通電源。
(2) 信號(hào)處理單元5將來(lái)自圖像傳感器2的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于顯示的圖像數(shù)據(jù)，在圖像顯示單元7上顯示圖像數(shù)據(jù)，檢測(cè)測(cè)光數(shù)據(jù)，并將測(cè)光數(shù)據(jù) 發(fā)送到同步控制單元IO。
(3) 同步控制單元10基于測(cè)光數(shù)據(jù)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路單元3控制光學(xué)系統(tǒng)1。
(4) 攝像裝置重復(fù)操作(2)及(3)并等待來(lái)自操作單元9的指令。 <對(duì)靜止圖像拍攝的控制〉
(1) 操作單元9的拍攝開(kāi)關(guān)發(fā)出的指令開(kāi)始對(duì)靜止圖像拍攝的控制。
(2) 信號(hào)處理單元5從發(fā)送自圖像傳感器2的圖像信號(hào)中檢測(cè)測(cè)光數(shù)據(jù)，并 將測(cè)光數(shù)據(jù)發(fā)送到同步控制單元10。
(3) 基于測(cè)光數(shù)據(jù)，同歩控制單元10經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路單元3控制光學(xué)系統(tǒng)1。
(4) 圖像傳感器2對(duì)用于記錄的靜止圖像進(jìn)行曝光，并輸出信號(hào)。
(5) 信號(hào)處理單元5將來(lái)自圖像傳感器2的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于記錄的圖像 數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像記錄單元8，將用于記錄的圖像數(shù)據(jù)記錄在 可拆卸存儲(chǔ)卡中，將用于記錄的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用于顯示的圖像數(shù)據(jù)，并 在圖像顯示單元7上顯示用于顯示的圖像數(shù)據(jù)。
(6) 攝像裝置返回到對(duì)圖像顯示的控制。
參照?qǐng)D2、 3、 4及5來(lái)詳細(xì)描述圖像傳感器2。為了方便描述，在圖2 中，例示了具有水平方向上12個(gè)像素乘以垂直方向上12個(gè)像素的圖像傳 感器2。
在圖2中，像素11表示將進(jìn)入的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的像素中的一個(gè)像素。 將表示該像素在水平方向(H)和垂直方向(V)上的位置的像素11的地址表示 為(l,l)。除了像素具有不同的垂直控制線及不同的垂直信號(hào)線(垂直控制 線和垂直信號(hào)線取決于與其相對(duì)應(yīng)的像素)以外，所有像素都具有與像素 11相同的配置。將表示像素位置的地址表示為(H， V)。
圖3例示了像素11的配置的示例。在圖3中，被虛線包圍的部分表示 像素11。像素11經(jīng)由垂直控制線201和垂直信號(hào)線101連接到外部。垂 直控制線201共同連接到一個(gè)水平行中的所有像素，同時(shí)控制一個(gè)水平行 中的像素。垂直信號(hào)線101共同連接到一個(gè)垂直列中的所有像素，并輸出 像素信號(hào)。垂直控制線201包括復(fù)位控制線221、垂直地址線241以及傳 送控制線261。光電轉(zhuǎn)換元件D1將光轉(zhuǎn)換為電荷。當(dāng)將光電轉(zhuǎn)換元件D1的電荷轉(zhuǎn)換
為電壓時(shí)，浮動(dòng)擴(kuò)散(FD， floating diffusion)電容器C1蓄積電荷。驅(qū)動(dòng) 晶體管(放大器)Tdl驅(qū)動(dòng)像素中的放大器，并根據(jù)FD電容器C1的電壓 輸出電壓。復(fù)位晶體管(復(fù)位開(kāi)關(guān))Tl連接到復(fù)位控制線221，以復(fù)位FD 電容器C1的電壓。
選擇晶體管(選擇開(kāi)關(guān))T2連接到垂直地址線241，并將來(lái)自驅(qū)動(dòng)晶 體管Tdl的輸出作為來(lái)自像素的輸出信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線101。傳送晶 體管(傳送開(kāi)關(guān))T3連接到傳送控制線261，并控制要從光電轉(zhuǎn)換元件 Dl傳送到FD電容器Cl的電荷。
電源Vd提供用于驅(qū)動(dòng)晶體管Tdl和復(fù)位晶體管T1的電力4艮據(jù)本示 例性實(shí)施例，除驅(qū)動(dòng)晶體管Tdl以外的晶體管用作開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)在連接 到柵極的控制線接通時(shí)變?yōu)閷?dǎo)通，在控制線斷開(kāi)時(shí)變?yōu)殛P(guān)斷。
描述利用圖像傳感器2讀取噪聲和像素信號(hào)。描述在圖像傳感器2讀 出水平行中的像素時(shí)噪聲的讀取。由于垂直控制線控制一個(gè)水平行中的所 有像素，因此其它像素也進(jìn)行類(lèi)似的操作。因此，作為示例描述像素(l, 1)。
在傳送晶體管T3關(guān)斷時(shí)，當(dāng)復(fù)位控制線221接通復(fù)位晶體管Tl并且 FD電容器C1的電壓復(fù)位之后，復(fù)位晶體管T1關(guān)斷。接下來(lái)，垂直地址 線241接通選擇晶體管T2，將FD電容器Cl的復(fù)位電壓輸出到垂直信號(hào) 線(信號(hào)輸出線)101。該信號(hào)成為噪聲信號(hào)(第一信號(hào))，將用于讀出噪 聲信號(hào)的操作(第一讀出操作)定義為噪聲讀取。
描述像素信號(hào)讀取。在復(fù)位晶體管Tl關(guān)斷時(shí)，當(dāng)傳送控制線261接 通傳送晶體管T3時(shí)，將電荷從光電轉(zhuǎn)換元件D1傳送到FD電容器C1。 將在FD電容器C1中生成的噪聲信號(hào)和從光電轉(zhuǎn)換元件D1傳送的電荷相 加，將其轉(zhuǎn)換成像素信號(hào)。
隨后，垂直地址線241接通選擇晶體管T2，將FD電容器Cl的信號(hào) 電壓輸出到垂直信號(hào)線101。該信號(hào)成為像素信號(hào)(第二信號(hào))，將用于讀 出像素信號(hào)的操作(第二讀出操作)定義為像素信號(hào)讀取。
將用于進(jìn)行靜止圖像拍攝的噪聲讀取時(shí)間段Nreadl和像素信號(hào)讀取 時(shí)間段Sreadl均稱為"正常讀取操作"。此外，將比"正常讀取操作"短的噪聲讀取時(shí)間段和像素信號(hào)讀取時(shí)間段均稱為"短時(shí)間讀取操作"。下面，將 詳細(xì)描述"正常讀取操作"和"短時(shí)間讀取操作"。
回到圖2，垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32可以選擇連接到要讀出的像素的垂直控制線201、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212。利用經(jīng)由控制輸入端 子16來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)的指令，垂直控制電路33對(duì)垂直移 位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32進(jìn)行控制。
垂直移位寄存器控制線34可以向垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32發(fā)出"一行讀取操作"、"兩行相加操作" 及"三行相加操作"中的任何一個(gè)指令。垂直寄存器選擇線35、 36及37中 的垂直寄存器選擇線35可以選擇全部垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、
25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32。垂直寄存器選擇線36可以選擇垂直 移位寄存器22、 24、 26、 28、 30及32。此外，垂直寄存器選擇線37可以 選擇垂直移位寄存器23、 26、 29及32。
例如，如果垂直移位寄存器控制線34指示"一行讀取操作"，并且選擇 了垂直寄存器選擇線35，則可以控制垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、
26、 27、 28、 29、 30、 31及32，使得依次針對(duì)各行選擇垂直控制線201 、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212。
如果垂直移位寄存器控制線34指示"一行讀取操作"，并且選擇了垂直 寄存器選擇線36，則可以控制垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、
27、 28、 29、 30、 31及32，使得依次選擇垂直控制線202、 204、 206、 208、 210及212。
如果垂直移位寄存器控制線34指示"一行讀取操作"，并且選擇了垂直 寄存器選擇線37，則可以控制垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32，使得依次選擇垂直控制線203、 206、 209及 212。
此外，如果垂直移位寄存器控制線34指示"兩行相加操作"，并且選擇 了垂直寄存器選擇線35，則可以控制垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32，使得垂直控制線201、 202、 203、 204、
12205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212中的每一個(gè)在一行讀取操作 中同時(shí)選擇兩行。利用該操作，在垂直方向上將兩個(gè)像素的信號(hào)相加并求 平均，并將其輸出到垂直信號(hào)線。
此外，如果垂直移位寄存器控制線34指示"三行相加操作"，并且選擇 了垂直寄存器選擇線35，則可以控制垂直移位寄存器21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30、 31及32，使得垂直控制線201、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212中的每一個(gè)在一行讀取操作 中同時(shí)選擇三行。利用該操作，在垂直方向上將三個(gè)像素的信號(hào)相加并求 平均，并將其輸出到垂直信號(hào)線。
加法電路12可以將從像素中讀出的發(fā)送到垂直信號(hào)線101、 102、 103、 104、 105、 106、 107、 108、 109、 110、 111及112的信號(hào)相加。加法控制 電路40利用經(jīng)由控制輸入端子16來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)的指 令，對(duì)加法電路12進(jìn)行控制。加法控制線41、 42、 43、 44、 45、 46、 47 及48用來(lái)控制加法電路12。
水平讀出電路13由水平控制線401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412控制，并且可以將經(jīng)由加法電路12的相加輸 出線301、 302、 303、 304、 305、 306、 307、 308、 309、 310、 311及312 發(fā)送的相加信號(hào)發(fā)送到輸出電路14。
輸出電路14包括電流放大電路和電壓放大電路。輸出電路14適當(dāng)?shù)?放大發(fā)送的信號(hào)的電流和電壓，并將放大的信號(hào)經(jīng)由輸出端子15輸出到預(yù) 處理單元4。水平讀出控制線49、 50及51用來(lái)控制水平讀出電路13。
水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及 72可以選擇水平控制線401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412。水平控制電路73利用經(jīng)由控制輸入端子16來(lái)自同步控 制單元10的控制信號(hào)的指令，對(duì)水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72進(jìn)行控制。水平移位寄存器控制線74可以 針對(duì)水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及 72指示下面描述的"有噪聲讀取的操作"和"無(wú)噪聲讀取的操作"中的任何一 者。水平寄存器選擇線75、76及77中的水平寄存器選擇線75可以選擇全 部水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72。 水平寄存器選擇線76可以選擇水平移位寄存器61、 63、 65、 67、 69及71。 此外，水平寄存器選擇線77可以選擇水平移位寄存器61、 64、 67及70。
例如，如果選擇了水平寄存器選擇線75，則可以通過(guò)經(jīng)由水平移位寄 存器控制線74的操作開(kāi)始指令，控制水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72，使得依次針對(duì)每列選擇水平控制線 401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412。
如果選擇了水平寄存器選擇線76，則可以通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控 制線74的操作開(kāi)始指令，控制水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72，使得依次針對(duì)每列選擇水平控制線401、 403、 405、 407、 409及411。
如果選擇了水平寄存器選擇線77，則可以通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控 制線74的操作開(kāi)始指令，控制水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72，使得依次針對(duì)每列選擇水平控制線401、 404、 407及410。
圖4例示了加法電路12的示例。在圖4中，僅例示了與圖2中所例示 的圖像傳感器2左側(cè)的六個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的部分，與右側(cè)的六個(gè)像素相對(duì)應(yīng) 的部分具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。在圖4中，晶體管T41、 T42、 T43、 T44、 T45、 T46、 T47及T48用作開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)分別由加法控制線41 、 42、 43、 44、 45、 46、 47及48接通/斷開(kāi)而導(dǎo)通或關(guān)斷。
存儲(chǔ)電容器CIOI、 C102、 C103、 C104、 C105及C106 (右側(cè)六個(gè)像 素的存儲(chǔ)電容器C107、 C108、 C109、 CllO、 Clll、 C112未示出)對(duì)從像 素中讀出的發(fā)送到垂直信號(hào)線101、 102、 103、 104、 105及106 (對(duì)于右 側(cè)六個(gè)像素為垂直信號(hào)線107、 108、 109、 110、 111及112 (圖2))的信 號(hào)進(jìn)行蓄積。相加輸出線301、 302、 303、 304、 305及306 (相加輸出線 307、 308、 309、 310、 311及312 (圖2))是用于從加法電路12進(jìn)行輸出 的輸出線。
參照?qǐng)D4描述加法電路12的操作的示例。首先，通過(guò)加法控制線41的控制，晶體管T41接通，在存儲(chǔ)電容器C101、 C102、 C103、 C104、 C105及C106中蓄積從像素中讀出的發(fā)送到垂直信號(hào)線101、 102、 103、 104、105及106的信號(hào)。然后，晶體管T41斷開(kāi)。
當(dāng)信號(hào)不相加時(shí)，通過(guò)加法控制線45、 46、 47及48的控制，晶體管T45、 T46、 T47及T48接通，將存儲(chǔ)電容器CIOI、 C102、 C103、 C104、C105及C106中的信號(hào)輸出到相加輸出線301、 302、 303、 304、 305及306。
當(dāng)相加水平的兩個(gè)像素時(shí)，通過(guò)加法控制線43及44的控制、晶體管T43及T44接通，并且通過(guò)加法控制線46及47的控制、晶體管T46及T47接通。利用該操作，將存儲(chǔ)電容器ClOl、 C102、 C103、 C104、 C105及C106中的每?jī)蓚€(gè)信號(hào)相加并求平均，然后輸出到相應(yīng)的相加輸出線301、303及305中的各個(gè)。
當(dāng)相加水平的三個(gè)像素時(shí)，通過(guò)加法控制線42及44的控制、晶體管T42及T44接通，并且通過(guò)加法控制線45及46的控制、晶體管T45及T46接通。利用該操作，將存儲(chǔ)電容器ClOl、 C102、 C103、 C104、 C105及C106中的每三個(gè)信號(hào)相加并求平均，然后輸出到相應(yīng)的相加輸出線301及304中的各個(gè)。
圖5例示了水平讀出電路13的配置的示例。在圖5中，僅例示了與圖2中所例示的圖像傳感器2左側(cè)的三個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的部分，與右側(cè)九個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的部分具有類(lèi)似的配置。晶體管T49、 T50及T51用作開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)分別由水平讀出控制線49、 50及51接通/斷開(kāi)而導(dǎo)通或者關(guān)斷。
晶體管T421、 T422及T423 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為T(mén)424、 T425、T426、 T427、 T428、 T429、 T430、 T431及T432)用作開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)分別由控制線421 、422及423(對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為控制線424、 425、 426、427、 428、 429、 430、 431及432)接通/斷開(kāi)而導(dǎo)通或者關(guān)斷。晶體管T441、T442及T443 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為T(mén)444、 T445、 T446、 T447、 T448、T449、 T450、 T451及T452)用作開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)分別由控制線441 、 442及443 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為控制線444、 445、 446、 447、 448、 449、450、 451及452)接通/斷開(kāi)而導(dǎo)通或者關(guān)斷。
水平控制線401、 402及403 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為水平控制線407、408、 409、 410、 411及412)包括相應(yīng)的噪聲控制線421 、 422及423 (對(duì) 于右側(cè)的九個(gè)像素為噪聲控制線424、 425、 426、 427、 428、 429、 430、 431及432)以及相應(yīng)的信號(hào)控制線441、 442及443 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像 素為信號(hào)控制線444、 445、 446、 447、 448、 449、 450、 451及452)。存 儲(chǔ)電容器C421、 C422及C423 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為C424、 C425、 C426、 C427、 C428、 C429、 C430、 C431及C432)以及存儲(chǔ)電容器C441、 C442 及C443 (對(duì)于右側(cè)的九個(gè)像素為C444、 C445、 C446、 C447、 C448、 C449、 C450、 C451及C452)蓄積經(jīng)由晶體管T49及T50發(fā)送的信號(hào)。
此外，可變電壓源V51向水平噪聲線501施加預(yù)定電壓。圖2中所例 示的輸出電路14用作配備有用于向其輸入電壓及信號(hào)的水平噪聲線501 及水平信號(hào)線502的差分放大器，將差分信號(hào)放大為適當(dāng)?shù)碾娏骰蜻m當(dāng)?shù)?電壓，并且經(jīng)由輸出端子15將放大的信號(hào)輸出到預(yù)處理單元4。
下面，將參照?qǐng)D5描述水平讀出電路13的操作。當(dāng)水平讀出電路13 讀取噪聲時(shí)，通過(guò)水平讀出控制線49的控制，晶體管T49接通，并且發(fā) 送到相加輸出線301、 302及303的噪聲信號(hào)被蓄積在存儲(chǔ)電容器C421、 C422及C423中。然后，晶體管T49斷開(kāi)。
當(dāng)水平讀出電路13讀取像素信號(hào)時(shí)，通過(guò)水平讀出控制線50的控制， 晶體管T50接通，并且發(fā)送到相加輸出線301、 302及303的像素信號(hào)被 蓄積在存儲(chǔ)電容器C441、 C442及C443中。然后，晶體管T50斷開(kāi)。
接下來(lái)，將描述由圖2中所例示的水平讀出電路13執(zhí)行的"有噪聲讀 取的操作"和"無(wú)噪聲讀取的操作"。當(dāng)來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)指 示"有噪聲讀取的操作"時(shí)，水平移位寄存器控制線74對(duì)水平移位寄存器 61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72進(jìn)行控制。
水平移位寄存器控制線74給出指令，使得相應(yīng)的水平控制線401、402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412中所包含的噪聲 控制線(圖5中的421、 422及423)和信號(hào)控制線(圖5中的441、 442 及443)兩者都對(duì)晶體管(圖5中的T421、 T422、 T423以及T441、 T442 及T443)進(jìn)行控制。
利用該操作，通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控制線74的操作開(kāi)始指令，依次選擇水平控制線401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412 (圖5中的水平控制線401、 402及403中所包含的噪聲控制線 421、 422及423以及信號(hào)控制線441、 442及443)。
將與所選擇的水平控制線相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)電容器C421、 C422及C423 中所蓄積的噪聲信號(hào)和存儲(chǔ)電容器C441、C442及C443中所蓄積的像素信 號(hào)分別輸出到水平噪聲線501和水平信號(hào)線502。如上所述，經(jīng)由輸出電 路14輸出一個(gè)水平行的像素信號(hào)與噪聲信號(hào)之間的差動(dòng)輸出。
接下來(lái)，當(dāng)來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)指示"無(wú)噪聲讀取的操作" 時(shí)，水平移位寄存器控制線74對(duì)水平移位寄存器61、 62、 63、 64、 65、 66、 67、 68、 69、 70、 71及72進(jìn)行控制。同步控制單元10給出指令，使 得相應(yīng)的水平控制線401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412中所包含的信號(hào)控制線(圖5中的441、 442及443)對(duì)晶 體管(圖5中的T441、 T442及T443)進(jìn)行控制。
此外，通過(guò)來(lái)自同步控制單元10的控制信號(hào)，水平讀出控制線51接 通晶體管T51，以將針對(duì)可變電壓源V51設(shè)置的預(yù)定電壓施加給水平噪聲 線501。
利用該操作，通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控制線74的操作開(kāi)始指令，依 次選擇水平控制線401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412 (圖5中的水平控制線401、 402及403中所包含的信號(hào)控制線 441、 442及443)。將與所選擇的水平控制線相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)電容器C441 、 C442及C443中所蓄積的像素信號(hào)輸出到水平信號(hào)線502。另一方面，水 平噪聲線501具有針對(duì)可變電壓源V51設(shè)置的預(yù)定電壓。
如上所述，經(jīng)由輸出電路14輸出一個(gè)水平行的像素信號(hào)與針對(duì)可變電 壓源V51設(shè)置的預(yù)定電壓之間的差動(dòng)輸出。此時(shí)，針對(duì)可變電壓源V51 設(shè)置的預(yù)定電壓可以使用通過(guò)計(jì)算作為預(yù)先讀出的噪聲的噪聲信號(hào)輸出的 平均值而獲取的電壓值。
接下來(lái)，將描述與"對(duì)靜止圖像拍攝的控制"的操作(4)相對(duì)應(yīng)的、用于 讀出所有像素的靜止圖像拍攝模式(第一模式)。在曝光之后，針對(duì)靜止圖 像的讀出操作指示"正常讀取操作"。此時(shí)，圖3中所例示的像素部分以圖6中所例示的順序進(jìn)行操作。經(jīng)由復(fù)位控制線221輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通復(fù)位晶體管T1，復(fù)位FD 電容器Cl。在經(jīng)過(guò)圖6中所例示的"Reset"時(shí)段之后，復(fù)位晶體管Tl斷開(kāi)， FD電容器C1的復(fù)位結(jié)束。然后，經(jīng)由垂直地址線241輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通選擇晶體管T2，將 FD電容器C1的噪聲信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線101。在經(jīng)過(guò)圖6中所例示的 "Nreadl"時(shí)段之后，選擇晶體管T2斷開(kāi)。然后，經(jīng)由傳送控制線261輸入 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通傳送晶體管T3，將光電轉(zhuǎn)換元件D1的像素信號(hào)輸出到 FD電容器C1。在經(jīng)過(guò)圖6中所例示的"Data"時(shí)段之后，傳送晶體管T3斷開(kāi)。然后， 經(jīng)由垂直地址線241輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通選擇晶體管T2，將FD電容器 Cl的像素信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線101。在經(jīng)過(guò)圖6中的"Sreadl"時(shí)段之后， 選擇晶體管T2斷開(kāi)。在圖像傳感器2中，經(jīng)由垂直移位寄存器控制線34指示"一行讀取操 作"，并選擇垂直寄存器選擇線35，以依次針對(duì)各行選擇垂直控制線201、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212。利用該操 作，讀出圖像傳感器2的第一行的像素，同時(shí)在讀取像素信號(hào)之前，讀取 一個(gè)水平行的噪聲。在靜止圖像拍攝模式下，由于不執(zhí)行加法，因此加法電路12直接將噪 聲信號(hào)發(fā)送到水平讀出電路13。水平讀出電路13經(jīng)由水平讀出控制線49 接通晶體管T49，將經(jīng)由相加輸出線301發(fā)送的噪聲信號(hào)蓄積在存儲(chǔ)電容 器C421、 C422及C423中，然后斷開(kāi)晶體管T49。上述操作為噪聲讀取。接下來(lái)，執(zhí)行同一行的像素信號(hào)讀取。在靜止圖像拍攝模式下，由于 不執(zhí)行加法，因此加法電路12直接將像素信號(hào)發(fā)送到水平讀出電路13。 水平讀出電路13經(jīng)由水平讀出控制線50接通晶體管T50，將經(jīng)由相加輸 出線301發(fā)送的像素信號(hào)蓄積在存儲(chǔ)電容器C441、 C442及C443中，然后 斷開(kāi)晶體管T50。上述操作為像素信號(hào)讀取。通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控制線74的操作開(kāi)始指令，依次針對(duì)各列選 擇水平控制線401、 402、 403、 404、 405、 406、 407、 408、 409、 410、 411及412。這時(shí)，由于指示了"正常讀取操作"，因此，例如，水平控制線401 中所包含的噪聲控制線421和信號(hào)控制線441兩者都變?yōu)橛行?。然后，將噪聲信?hào)和像素信號(hào)分別經(jīng)由水平噪聲線501和水平信號(hào)線 502發(fā)送到輸出電路14，并且從圖像傳感器2輸出像素信號(hào)與噪聲信號(hào)之 間的差動(dòng)輸出。針對(duì)一個(gè)水平行重復(fù)該操作，以讀出第一行的像素。當(dāng)對(duì) 所有像素執(zhí)行了該操作時(shí)，靜止圖像拍攝模式完成。下面，將描述與"對(duì)圖像顯示的控制"的操作(2)相對(duì)應(yīng)的、用于在顯示 單元上顯示所拍攝的圖像的EVF拍攝模式(第二模式)。根據(jù)本示例性實(shí) 施例的顯示單元在行和列兩個(gè)方向上具有為圖像傳感器2的分辨率的三分 之一的分辨率。顯示在行和列的方向上將三行像素和三列像素相加的圖像。針對(duì)EVF讀取操作指示"短時(shí)間讀取操作"。此時(shí)，圖3中所例示的像 素部分以圖7中所例示的順序進(jìn)行操作。首先，經(jīng)由復(fù)位控制線221輸入 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以斷開(kāi)復(fù)位晶體管Tl，復(fù)位FD電容器Cl。在經(jīng)過(guò)圖7中所 例示的"Reset"時(shí)段之后，復(fù)位晶體管T1斷開(kāi)，并且FD電容器C1的復(fù)位結(jié)束。然后，經(jīng)由垂直地址線241輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通選擇晶體管T2，將 FD電容器C1的噪聲信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線101。在經(jīng)過(guò)圖7中所例示的 "Nread2"時(shí)段之后，選擇晶體管T2斷開(kāi)。然后，經(jīng)由傳送控制線261輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通傳送晶體管T3，將 光電轉(zhuǎn)換元件Dl的像素信號(hào)輸出到FD電容器Cl。在經(jīng)過(guò)圖7中所例示 的"Data"時(shí)段之后，傳送晶體管T3斷開(kāi)。隨后，經(jīng)由垂直地址線241輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通選擇晶體管T2，將 FD電容器C1的像素信號(hào)輸出到垂直信號(hào)線101。在經(jīng)過(guò)圖7中所例示的 "Sreadl"時(shí)段之后，選擇晶體管T2斷開(kāi)。時(shí)段"Nreadl"與時(shí)段"Nread2"之 間的關(guān)系定義為"Nreadl〉Nread2"。將圖7中所例示的"短時(shí)間讀取操作"中 的驅(qū)動(dòng)像素的定時(shí)的噪聲讀出時(shí)間設(shè)置為比圖6中所例示的"正常讀取操 作"中的驅(qū)動(dòng)像素的定時(shí)的噪聲讀出時(shí)間短，以提高幀速率。此外，通過(guò)對(duì) 周邊像素執(zhí)行相加處理，減小了讀出期間出現(xiàn)的偏差(variation)。垂直移位寄存器控制線34指示"三行相加操作"，并選擇垂直寄存器選擇線35，使得依次針對(duì)三行同時(shí)選擇垂直控制線201、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212。利用該操作，將垂直方向上的三 個(gè)像素的信號(hào)相加并求平均，并且輸出到垂直信號(hào)線。
下面，將描述針對(duì)三行同時(shí)選擇的像素中的像素(l,l)、 (2，1)、 (3，1)、 (1,2)、 (2,2)、 (3,2)、 (1,3)、 (2,3)及(3,3)。以類(lèi)似的操作將上述像素之后 的像素垂直相加。在這種情況下，也在讀取像素信號(hào)之前讀取噪聲。
在下文中，將像素(l，l)、 (2， 1)及(3, l)相加并求平均的信號(hào)稱為"第一 垂直相加像素信號(hào)"，將像素(1,2)、 (2，2)及(3，2)相加并求平均的信號(hào)稱為 "第二垂直相加像素信號(hào)"。此外，將像素(1，3)、 (2， 3)及(3, 3)相加并求平均 的信號(hào)稱為"第三垂直相加像素信號(hào)"。將第一、第二及第三垂直相加像素 信號(hào)分別輸出到垂直信號(hào)線101、 102及103。
接下來(lái)，加法電路12指示將三個(gè)水平像素相加，并且將輸出到垂直信 號(hào)線101、 102及103的第一、第二及第三垂直相加像素信號(hào)相加，從而將 全部九個(gè)像素相加并經(jīng)由相加輸出線301發(fā)送到水平讀出電路13。
水平讀出電路13經(jīng)由水平讀出控制線49接通晶體管T49，將經(jīng)由相 加輸出線301發(fā)送的噪聲信號(hào)蓄積在存儲(chǔ)電容器C421中，然后斷開(kāi)晶體 管T49。上述操作為噪聲讀取。
接下來(lái)，通過(guò)與噪聲讀取類(lèi)似的方法，讀取通過(guò)將九個(gè)像素相加而獲 取的像素信號(hào)。將相加的信號(hào)經(jīng)由相加輸出線301發(fā)送到水平讀出電路13。 水平讀出電路13經(jīng)由水平讀出控制線50接通晶體管T50，將經(jīng)由相加輸 出線301發(fā)送的像素信號(hào)蓄積在存儲(chǔ)電容器C441中，然后斷開(kāi)晶體管T50。 上述操作為像素信號(hào)讀取。
當(dāng)選擇了水平寄存器選擇線77時(shí)，通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控制線 74的操作開(kāi)始指令，依次針對(duì)各行選擇水平控制線401、 404、 407及410。 此時(shí)，由于指示了"短時(shí)間讀取操作"，因此將噪聲讀出時(shí)間控制為比信號(hào) 讀出時(shí)間短。對(duì)所有像素執(zhí)行該操作，然后一個(gè)幀的EVF讀出結(jié)束。
在圖像顯示單元7上顯示如上所述以與顯示單元的分辨率相同的分辨 率轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)。此外，用類(lèi)似的轉(zhuǎn)換方法生成用于測(cè)光的圖像以檢測(cè) 測(cè)光數(shù)據(jù)，然后將測(cè)光數(shù)據(jù)發(fā)送到同步控制單元10。如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例，與靜止圖像記錄相比，在能夠改變 光電轉(zhuǎn)換元件D1的噪聲讀取及像素信號(hào)讀取的時(shí)間段的攝像裝置中，對(duì) 于EVF讀出，將噪聲讀出時(shí)間設(shè)置為比信號(hào)讀出時(shí)間短。通過(guò)該操作，縮
短了圖像讀出時(shí)間，從而使幀速率提高。此外，對(duì)于EVF讀出，將多個(gè)像
素信號(hào)相加，以減小可能由于短時(shí)間讀出而產(chǎn)生的偏差。
參照?qǐng)D8及9描述根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的攝像裝置。根據(jù) 本示例性實(shí)施例，攝像裝置的基本配置以及圖像傳感器的基本配置及基本 操作與第一示例性實(shí)施例中類(lèi)似。此外，由于對(duì)靜止圖像拍攝的控制與第 一示例性實(shí)施例中類(lèi)似，因此省略其描述。
<對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像拍攝的控制〉
(1) 操作單元9的運(yùn)動(dòng)圖像拍攝開(kāi)關(guān)發(fā)出的指令開(kāi)始對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像拍攝的控 制。
(2) 信號(hào)處理單元5從發(fā)送自圖像傳感器2的圖像信號(hào)檢測(cè)測(cè)光數(shù)據(jù)，并將 測(cè)光數(shù)據(jù)發(fā)送到同步控制單元10。
(3) 基于測(cè)光數(shù)據(jù)，同步控制單元10經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路單元3控制光學(xué)系統(tǒng)1。
(4) 圖像傳感器2對(duì)用于記錄的運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行曝光，并輸出信號(hào)。
(5) 信號(hào)處理單元5將來(lái)自圖像傳感器2的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于記錄的圖像 數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像記錄單元8，將用于記錄的圖像數(shù)據(jù)記錄在 可拆卸存儲(chǔ)卡中，將用于記錄的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用于顯示的圖像數(shù)據(jù)，并 在圖像顯示單元7上顯示用于顯示的圖像數(shù)據(jù)。
(6) 攝像裝置重復(fù)操作(2)至(5)并等待來(lái)自操作單元9的指令。
描述與<對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像拍攝的控制>的操作(4)相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)圖像拍攝模 式(第三模式)。首先，針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像拍攝的讀出操作指示"短時(shí)間讀取操 作"。此時(shí)，圖3中所例示的像素部分以圖8中所例示的順序進(jìn)行操作。經(jīng) 由復(fù)位控制線221輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通復(fù)位晶體管Tl，復(fù)位FD電容器 Cl。在經(jīng)過(guò)圖8中的Reset時(shí)段之后，復(fù)位晶體管Tl斷開(kāi)，并且FD電容 器C1的復(fù)位結(jié)束。
接下來(lái)，經(jīng)由垂直地址線241輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通選擇晶體管T2， 將FD電容器C1的噪聲信號(hào)輸出到垂直輸出線101。在經(jīng)過(guò)圖8中的Nread2
21時(shí)段之后，選擇晶體管T2斷開(kāi)。然后，經(jīng)由傳送控制線261輸入驅(qū)動(dòng)信
號(hào)，以接通傳送晶體管T3，將光電轉(zhuǎn)換元件D1的像素信號(hào)輸出到FC電 容器Cl。在經(jīng)過(guò)圖8中的Data時(shí)段之后，傳送晶體管T3斷開(kāi)。
隨后，經(jīng)由垂直地址線241輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以接通選擇晶體管T2，將 FD電容器C1的像素信號(hào)輸出到垂直輸出線101。在經(jīng)過(guò)圖8中的Sread2 時(shí)段之后，選擇晶體管T2斷開(kāi)。
時(shí)段Nreadl與Nread2之間以及時(shí)段Sreadl與Sread2之間的關(guān)系分別 被定義為Nreadl>Nread2和Sreadl>Sread2。與圖6中的"正常讀取操作"中 的像素驅(qū)動(dòng)定時(shí)相比，對(duì)于噪聲信號(hào)和像素信號(hào)兩者，圖8中的"短時(shí)間讀 取操作"中的像素驅(qū)動(dòng)定時(shí)具有較短的讀出時(shí)段。因此，能夠提高幀速率。
當(dāng)定義了關(guān)系Nread2〉Nread3時(shí)，如圖9所例示的，可以進(jìn)一步縮短
噪聲讀取時(shí)間。此外，通過(guò)對(duì)噪聲讀取數(shù)據(jù)和像素信號(hào)讀取數(shù)據(jù)中的各個(gè) 執(zhí)行周邊像素相加處理，減小了讀出期間的偏差。
以圖像傳感器2的分辨率的三分之一的分辨率在行和列兩個(gè)方向上記 錄運(yùn)動(dòng)圖像，并記錄在行和列方向上將三行像素和三列像素相加的運(yùn)動(dòng)圖 像。垂直移位寄存器控制線34指示"三行相加操作"。選擇垂直寄存器選擇 線35，使得依次同時(shí)選擇垂直控制線201、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208、 209、 210、 211及212中的三行。
通過(guò)該操作，將垂直方向上的三個(gè)像素的信號(hào)相加并求平均，然后輸 出。描述針對(duì)三行同時(shí)選擇的像素中的像素(l， 1)、 (2, 1)、 (3, 1)、 (1,2)、 (2, 2)、 (3,2)、 (1,3)、 (2,3)及(3,3)。以類(lèi)似的操作將后續(xù)的像素垂直相加。在 這種情況下，也在讀取像素信號(hào)之前讀取噪聲。
在下文中，將像素(l， 1)、 (2, 1)及(3, l)相加并求平均的信號(hào)稱為第一垂 直相加像素信號(hào)，將像素(1,2)、 (2，2)及(3,2)相加并求平均的信號(hào)稱為第二 垂直相加像素信號(hào)。此外，將像素(1，3)、 (2,3)及(3,3)相加并求平均的信號(hào) 稱為第三垂直相加像素信號(hào)。將第一、第二及第三垂直相加像素信號(hào)分別 輸出到垂直信號(hào)線101、 102及103。
接下來(lái)，加法電路12指示將三個(gè)水平像素相加，并且將輸出到垂直信 號(hào)線101、 102及103的垂直相加像素信號(hào)11、 12、 13相加，從而將全部九個(gè)像素相加，并經(jīng)由相加輸出線301發(fā)送到水平讀出電路13。
水平讀出電路13經(jīng)由水平讀出控制線49接通晶體管T49，將經(jīng)由相 加輸出線301發(fā)送的噪聲信號(hào)蓄積在存儲(chǔ)電容器C421中，然后斷開(kāi)晶體 管T49。上述操作為噪聲讀取。
接下來(lái)，通過(guò)與噪聲讀取類(lèi)似的方法，讀取通過(guò)將九個(gè)像素相加而獲 取的像素信號(hào)。將相加的信號(hào)經(jīng)由相加輸出線301發(fā)送到水平讀出電路13。 水平讀出電路13經(jīng)由水平讀出控制線50接通晶體管T50，將經(jīng)由相加輸 出線301發(fā)送的像素信號(hào)蓄積在存儲(chǔ)電容器C441中，然后斷開(kāi)晶體管T50。 上述操作為像素信號(hào)讀取。
當(dāng)選擇了水平寄存器選擇線77時(shí)，通過(guò)經(jīng)由水平移位寄存器控制線 74的操作開(kāi)始指令，依次針對(duì)各行選擇水平控制線401、 404、 407及410。 此時(shí)，由于指示了"短時(shí)間讀取操作"，因此將噪聲讀出時(shí)間控制為比信號(hào) 讀出時(shí)間短。對(duì)所有像素執(zhí)行該操作， 一個(gè)幀的運(yùn)動(dòng)圖像讀出結(jié)束。
在圖像顯示單元7上顯示如上所述以與顯示單元的分辨率相同的分辨 率轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)。此外，用類(lèi)似的轉(zhuǎn)換方法生成用于測(cè)光的圖像以檢測(cè) 測(cè)光數(shù)據(jù)，然后將測(cè)光數(shù)據(jù)發(fā)送到同步控制單元10。
如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例，與靜止圖像記錄相比，在能夠改變 光電轉(zhuǎn)換元件D1的噪聲讀取及像素信號(hào)讀取的時(shí)間段的攝像裝置中，對(duì) 于運(yùn)動(dòng)圖像讀出，將噪聲讀出時(shí)間設(shè)置為比信號(hào)讀出時(shí)間短。通過(guò)該操作， 縮短了圖像讀出時(shí)間，從而使幀速率提高。此外，對(duì)于運(yùn)動(dòng)圖像讀出，將 多個(gè)像素信號(hào)相加，以減小可能由于短時(shí)間讀出而產(chǎn)生的偏差。
雖然參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明 并不局限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。本發(fā)明適用于例如數(shù)字靜止照相機(jī)、 數(shù)字小型照相機(jī)、視頻照相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)以及手機(jī)的內(nèi)置照相機(jī)功能。 應(yīng)當(dāng)對(duì)所附權(quán)利要求的范圍給予最寬的解釋?zhuān)院w所有變型、等同結(jié)構(gòu) 及功能。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，該攝像裝置包括圖像傳感器，其具有多個(gè)像素；以及控制單元，其被構(gòu)造為對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行控制，所述多個(gè)像素中的各像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其被構(gòu)造為將光轉(zhuǎn)換為電荷；放大器，其被構(gòu)造為放大所述電荷；傳送開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將所述光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸入給所述放大器；復(fù)位開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將到所述放大器的所述輸入復(fù)位；以及選擇開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將來(lái)自所述放大器的輸出輸出給信號(hào)輸出線，所述控制單元能夠執(zhí)行第一讀出操作和第二讀出操作，在所述第一讀出操作中，依次通過(guò)所述傳送開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述復(fù)位開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇開(kāi)關(guān)接通，將第一信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線；在所述第二讀出操作中，依次通過(guò)所述復(fù)位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述傳送開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇開(kāi)關(guān)接通，將第二信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線，并且所述控制單元還能夠選擇和執(zhí)行第一模式及第二模式，在所述第一模式中，將所述第一讀出操作和所述第二讀出操作分別執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段，以獲取圖像；在所述第二模式中，將所述第一讀出操作執(zhí)行比所述第一模式的所述預(yù)定時(shí)間段短的時(shí)間段，以獲取圖像。
2，根據(jù)權(quán)利要求l所述的攝像裝置，其中，所述第一信號(hào)是噪聲信號(hào)， 所述第二信號(hào)是像素信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其中，所述第一模式是靜止圖像 拍攝模式，所述第二模式是電子取景器拍攝模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的攝像裝置，其中，所述電子取景器拍攝模式將多個(gè)像素信號(hào)相加并求平均。
5. —種攝像裝置，該攝像裝置包括圖像傳感器，其具有多個(gè)像素； 以及控制單元，其被構(gòu)造為對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行控制，所述多個(gè)像素中的各像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其被構(gòu)造為將光轉(zhuǎn)換為電荷； 放大器，其被構(gòu)造為放大所述電荷；傳送開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將所述光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸入 給所述放大器；復(fù)位開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將到所述放大器的所述輸入復(fù)位;以及選擇開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將來(lái)自所述放大器的輸出輸出給 信號(hào)輸出線，所述控制單元能夠執(zhí)行第一讀出操作和第二讀出操作，在所述第一讀 出操作中，依次通過(guò)所述傳送開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述復(fù)位開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇 開(kāi)關(guān)接通，將第一信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線；在所述第二 讀出操作中，依次通過(guò)所述復(fù)位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述傳送開(kāi)關(guān)接通以及所述選 擇開(kāi)關(guān)接通，將第二信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線，并且所述控制單元還能夠選擇和執(zhí)行第一模式及第二模式，在所述第一模 式中，將所述第一讀出操作和所述第二讀出操作分別執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段，以 獲取圖像；在所 述第二模式中，將所述第一讀出操作和所述第二讀出操作 分別執(zhí)行比所述第一模式的所述預(yù)定時(shí)間段短的時(shí)間段，以獲取圖像。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其中，所述第一信號(hào)是噪聲信號(hào)，所述第二信號(hào)是像素信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像裝置，其中，所述第一模式是靜止圖像 拍攝模式，所述第二模式是運(yùn)動(dòng)圖像拍攝模式。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的攝像裝置，其中，所述運(yùn)動(dòng)圖像拍攝模式將 多個(gè)像素信號(hào)相加并求平均。
9. 一種裝置，該裝置包括圖像傳感器，其具有多個(gè)像素；以及控制 單元，其被構(gòu)造為對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行控制，所述多個(gè)像素中的各像素包括轉(zhuǎn)換元件，其被構(gòu)造為將光轉(zhuǎn)換為電荷； 放大器，其被構(gòu)造為放大所述電荷；傳送開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將所述轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸入給所述放大器；復(fù)位開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將到所述放大器的所述輸入復(fù)位;以及選擇開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將來(lái)自所述放大器的輸出輸出給 信號(hào)輸出線，所述控制單元能夠執(zhí)行第一讀出操作和第二讀出操作，在所述第一讀 出操作中，依次通過(guò)所述傳送開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述復(fù)位開(kāi)關(guān)接通以及所述選擇 開(kāi)關(guān)接通，將第一信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線；在所述第二 讀出操作中，依次通過(guò)所述復(fù)位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)、所述傳送開(kāi)關(guān)接通以及所述選 擇開(kāi)關(guān)接通，將第二信號(hào)從所述放大器輸出給所述信號(hào)輸出線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元能夠選擇和執(zhí)行 第一模式及第二模式，在所述第一模式中，將所述第一讀出操作和所述第 二讀出操作分別執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段，以獲取圖像；在所述第二模式中，將所 述第一讀出操作執(zhí)行比所述第一模式的所述預(yù)定時(shí)間段短的時(shí)間段，以獲 取圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述控制單元能夠選擇和執(zhí) 行第一模式及第二模式，在所述第一模式中，將所述第一讀出操作和所述 第二讀出操作分別執(zhí)行預(yù)定時(shí)間段，以獲取圖像；在所述第二模式中，將 所述第一讀出操作和所述第二讀出操作分別執(zhí)行比所述第一模式的所述預(yù) 定時(shí)間段短的時(shí)間段，以獲取圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種攝像裝置。所述攝像裝置包括圖像傳感器，其具有多個(gè)像素；以及控制單元，其被構(gòu)造為對(duì)所述圖像傳感器進(jìn)行控制。各像素包括光電轉(zhuǎn)換元件，其被構(gòu)造為將光轉(zhuǎn)換為電荷；放大器，其被構(gòu)造為放大蓄積的電荷；傳送開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將所述光電轉(zhuǎn)換元件的信號(hào)輸入給所述放大器；復(fù)位開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將到所述放大器的所述輸入復(fù)位；以及選擇開(kāi)關(guān)，其被構(gòu)造為在接通時(shí)將來(lái)自所述放大器的輸出輸出給信號(hào)輸出線。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101668120SQ20091016726
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者元長(zhǎng)優(yōu)作 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社