專利名稱：固體攝像器件、攝像方法和攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像器件、攝像方法和攝像裝置，更具體地，本發(fā)明涉及能夠抑制功耗的固體攝像器件、攝像方法和攝像裝置。
背景技術(shù)：
在CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器中，大量的像素布置成矩陣形式。當進行高速攝像時，需要高速地讀出圖像數(shù)據(jù)。因此，目前提出了在進行讀出操作時從大量像素中抽取給定的像素(例如，日本專利文獻 JP-A-2009-212612)。通過抽取要讀取的像素，能夠高速地讀出像素數(shù)據(jù)。然而，通過單純的抽取處理會使圖像質(zhì)量劣化。于是，為了抑制圖像的劣化，對像素數(shù)據(jù)求平均值。例如，在讀出所有像素數(shù)據(jù)并且對讀出的像素數(shù)據(jù)進行A/D變換之后，對像素數(shù)據(jù)求平均值。然而，在這種情況下，讀出了所有的像素數(shù)據(jù)，所以難以抑制功耗。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，期望對功耗加以抑制。本發(fā)明的一個實施例提供了一種固體攝像器件，所述固體攝像器件包括像素陣列單元，其具有布置在行方向和列方向上的多個像素；加權(quán)求和單元，其對從所述多個像素讀出的作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和；A/D轉(zhuǎn)換器，其對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及計算單元，其對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像素信號進行計算。在所述行中布置有第一顏色的所述像素和第二顏色的所述像素，并且用于表示所述第一顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列與用于表示所述第二顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列是相反的。分別針對所述第一顏色和所述第二顏色，所述加權(quán)求和單元包括多條加權(quán)線，所述多條加權(quán)線與用于從一列所述像素讀出所述像素信號的一條讀出線相連接，并且來自所述一條讀出線的所述像素信號被輸入到所述多條加權(quán)線，電容器，其串聯(lián)連接到各條所述加權(quán)線，第一開關(guān)，其布置在一列的所述多條加權(quán)線中的一條加權(quán)線上，并且限制向該相應(yīng)列的所述一條加權(quán)線中的所述電容器供應(yīng)來自所述讀出線的所述像素信號，以及第二開關(guān)，其用于將來自相同顏色的其它列中的一條加權(quán)線的所述像素信號供應(yīng)到所述像素信號、的供應(yīng)受到所述第一開關(guān)限制的所述電容器。所述加權(quán)求和單元還包括第三開關(guān)，在通過所述第二開關(guān)向相同顏色的其它列供應(yīng)所述像素信號的列的所述加權(quán)線中，所述第三開關(guān)在通過所述第二開關(guān)向相同顏色的其它列供應(yīng)像素信號時限制向該相應(yīng)列的所述電容器供應(yīng)所述像素信號。所述第一顏色的加權(quán)比率為3 1，且所述第二顏色的加權(quán)比率為I : 3。所述第一顏色的加權(quán)比率為9 3 3 1，所述第二顏色的加權(quán)比率為
I: 3 : 3 : 9。本發(fā)明的另一個實施例提供了一種攝像方法，所述攝像方法包括對作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和，所述像素信號是從在像素陣列的行方向和列方向上布置的多個像素讀出的；對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像 素信號進行計算。本發(fā)明的又一實施例提供了一種攝像裝置，所述攝像裝置包括上述示例的固體攝像器件，其對于來自透鏡的光進行光電轉(zhuǎn)換；以及顯示單元，其根據(jù)來自所述固體攝像器件的圖像信號顯示圖像。在本發(fā)明的上述實施例中，對于從像素陣列單元中的行方向和列方向布置的多個像素讀出的像素信號進行加權(quán)求和，對經(jīng)加權(quán)求和的像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并且對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的像素信號進行計算。根據(jù)本發(fā)明的上述實施例，能夠抑制功耗。


圖I是表示本發(fā)明一個實施例的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2表示在讀出所有像素時的加權(quán)求和單元的結(jié)構(gòu)圖；圖3表示加權(quán)求和單元在進行加權(quán)求和時的結(jié)構(gòu)圖；圖4說明加權(quán)求和；圖5說明奇數(shù)行的加權(quán)求和的結(jié)果；圖6說明偶數(shù)行的加權(quán)求和的結(jié)果；圖7A和圖7B說明另一個示例的加權(quán)求和；圖8說明進行加權(quán)求和的結(jié)果；圖9說明進行加權(quán)求和的結(jié)果；以及圖10是表示攝像裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面將說明本發(fā)明的實施方式(以下簡稱為實施例)。將按如下順序進行說明。I.固體攝像器件的結(jié)構(gòu)2.加權(quán)求和單元的結(jié)構(gòu)3.所有像素信號的讀出4.加權(quán)求和像素信號的讀出5.加權(quán)求和的原理6.加權(quán)求和的結(jié)果
7.攝像裝置的結(jié)構(gòu)I.固體攝像器件的結(jié)構(gòu)圖I表示本發(fā)明一個實施例的固體攝像器件I的結(jié)構(gòu)的框圖。固體攝像器件I是由諸如CMOS圖像傳感器等構(gòu)成。固體攝像器件I包括像素陣列單元11、垂直掃描電路12、讀出電流源單元13、列處理單元14、水平掃描電路15、基準電壓生成單元16、數(shù)字計算單元17、控制單元18和總線19。像素陣列單元11具有nXm個像素31-ij ( “i”表示行號并且取1，2，... n等值，且“j”表示列號并且取1，2，. . . m等值)。各像素31-ij連接到行控制線32-i并且連接到讀出線33-j。垂直掃描電路12選擇性地驅(qū)動各行控制線32-i，以便將與該行連接的像素31-ij的像素信號讀出至對應(yīng)的讀出線33-j。在下文說明中，當不需要互相區(qū)分像素31-ij時，它們僅寫成像素31。其它部件亦如此。讀出電流源單元13用作讀出操作所需的電流源，其用于將從各讀出線33-j輸入的像素信號輸出到對應(yīng)的讀出線41-j。列處理單元14包括加權(quán)求和單元51和列A/D電路52_1至52_m。加權(quán)求和單元51對從讀出線41-j輸入的作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和，并把來自與讀出線41-j相對應(yīng)的讀出線42-j的信號輸出。列A/D電路52-j包括比較器61-j、計數(shù)器62-j和鎖存單元63-j。比較器61-j把由基準電壓生成單元16供應(yīng)的大小逐步變化的基準電壓和由加權(quán)求和單元51通過讀出線42-j供應(yīng)的像素信號進行比較。當像素信號的值大于(也可以小于)基準電壓時，比較器61-j的輸出發(fā)生變化。計數(shù)器62-j對控制單元18供應(yīng)的時鐘進行計數(shù)。當比較器的輸出變化時，鎖存單元63-j將所獲得的計數(shù)器62-j的值鎖存。該值對應(yīng)于像素信號的電壓。即，從各像素31-ij讀出的像素信號受到A/D轉(zhuǎn)換。水平掃描電路15選擇性地依次驅(qū)動鎖存器63-j，將鎖存單元63-j鎖存的像素數(shù)據(jù)讀出到總線19，并且將所述數(shù)據(jù)供應(yīng)至數(shù)字計算單元17。數(shù)字計算單元17對輸入的像素數(shù)據(jù)進行處理，并且將所述數(shù)據(jù)輸出至圖中未示出的電路。在數(shù)字計算單元17中進行諸如鉗位電平、黑電平和像素排序等處理。2.加權(quán)求和單元的結(jié)構(gòu)下面將參照圖2和圖3說明加權(quán)求和單元51的結(jié)構(gòu)。圖2表示加權(quán)求和單元51在讀出所有像素時的結(jié)構(gòu)。加權(quán)求和單元51具有如下結(jié)構(gòu)在相同顏色的相鄰像素之間以3 I的比率進行加權(quán)求和。在圖2中，僅代表性地示出了八列(j = I到8)。像素31-il至31-i8分別輸出紅色(R)、綠色(G)、紅色(R)、綠色(G)、紅色(R)、綠色(G)、紅色(R)和綠色(G)的像素信號。在加權(quán)求和單元51中，像素31-ij的讀出線41-j連接到多條(該實施例中為4( = 3+1)條)加權(quán)線 101-j-l 至 101-j-4。開關(guān) 103-j-l 至 103-j-4 以及電容 104-j-l至104-J-4串聯(lián)連接至四條加權(quán)線101-j-l至101-j-4。此外，開關(guān)105-j在讀出線41-j和開關(guān)103-j-4之間連接到四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-j-4。在電容104-j-l至104-j_4的位于不與開關(guān)103-j-l至103_j_4連接的一側(cè)的端子相互連接，并且連接到相應(yīng)比較器61-j的輸入端。行方向線102-1和102-2交替地連接至各列j中的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線、101-j-4。即，線102-1連接至列“j”中的偶數(shù)列41-2、41-4、41-6和41-8的每一條加權(quán)線101-2-4、101-4-4、101-6-4 和 101-8-4。線 102-2 連接至奇數(shù)列 41-1、41_3、41_5 和 41-7中的每一條加權(quán)線 101-1-4、101-3-4、101-5-4 和 101-7-4。開關(guān)106-1、107-2、106-5 和 107-6 依次連接至線 102-1。開關(guān) 106-1 和 106-5 每隔4列布置。開關(guān)107-2和107-6也每隔4列布置。在偶數(shù)列j = 2的開關(guān)107-2的位于編號較小列一側(cè)的端子在·開關(guān)105-2和開關(guān)103-2-4之間連接到四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-2-4。在偶數(shù)列j = 6的開關(guān)107-6的位于編號較小列一側(cè)的端子在開關(guān)105-6和開關(guān)103-6-4之間連接到四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-6-4。實際上，開關(guān)106-1對應(yīng)于最小的編號列j = 1，并且不存在具有比列j = I更小編號的列，然而假定考慮在開關(guān)106-1的較小編號列那一側(cè)的端子是開放的。列j = 5(其為與列j = I相鄰的四列)對應(yīng)的開關(guān)106-5的編號較小列那側(cè)的端子連接到位于開關(guān)105-4和開關(guān)103-4-4之間的列j = 4的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101_4_4。開關(guān)109-1、108-4、109-5 和 108-8 依次連接至線 102-2。開關(guān) 109-1 和 109-5 每隔4列布置。開關(guān)108-4和108-8也每隔四列布置。在奇數(shù)列j = I的開關(guān)109-1的位于編號較小列一側(cè)的端子在開關(guān)105-1和開關(guān)103-1-4之間連接到列j = I的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-1-4。在奇數(shù)列j = 5(其為列j = I附近的四列)的開關(guān)109-5的位于編號較小列一側(cè)的端子在開關(guān)105-5和開關(guān)103-5-4之間連接到列j = 5的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-5-4。在與列j = 4對應(yīng)的開關(guān)108-4的位于編號較小列一側(cè)的端子在開關(guān)105-3和開關(guān)103-3-4之間連接到列j = 3的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線103-3-4。與列j = 8(其為與列j = 4相鄰的四列)對應(yīng)的開關(guān)108-8的位于編號較小列一側(cè)的端子在開關(guān)105-7和開關(guān)103-7-4之間連接到列j = 7的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-7-4。當開關(guān)106-1、106-5、108-4和108_8通過將四列設(shè)置成一個單元來實施斷開處理時，這些開關(guān)總是斷開。開關(guān)105-2、105-3、105-6和105-7用于輸出像素信號以3 I比率中的比率=I的加權(quán)求和，這些開關(guān)總是接通。此外，當在輸出所有像素信號以及輸出3 I的加權(quán)求和時，用于向比較器61-1輸出像素信號的列j = I的四條加權(quán)線101-1-1至101-1-4的開關(guān)103-1-1至103-1-4總是接通。同樣，列j = 4的加權(quán)線101-4-1至101-4-4的開關(guān)103-4-1至開關(guān)103-4-4總是接通。此外，列j = 5的四條加權(quán)線101-5-1至101-5-4的開關(guān)103-5-1至103-5-4，以及j = 8的四條加權(quán)線101-8-1至101-8-4的開關(guān)103-8-1至103-8-4總是接通?？偸菙嚅_/接通的開關(guān)能夠省略。然而，當制造這些開關(guān)時，各列的圖案將一致，并且寄生電容將固定，因此能夠抑制由于噪音而引起的偏差。也能夠容易地制造出該器件。3.所有像素信號的讀出下面將說明當讀出所有像素信號時進行的操作。如圖2所示，當讀出所有的像素信號時，僅在各列中的四條線的一條線中布置的所有開關(guān)105-1至105-8全部接通。此外，布置在四條線上的列j = I的開關(guān)103-1-1 103-1-4至列j = 8的開關(guān)103-8-1 103-8-4全部接通。然而，與行方向線102-1和102-2相連接的開關(guān) 106-1、107-2、106-5、107-6、109-1、108-4、109-5 和 108-8 全部斷開。于是，各列獨立。例如，從行i = I的像素31-11至31-18讀出的像素信號通過讀出電流源單元13同時輸入到加權(quán)求和單元51。例如，在列j = I中，像素信號通過加權(quán)線101-1-1至101-1-4、開關(guān)105-1、開關(guān)103-1-1至101-1-4、電容104-1-1至104-1-4分流，然后再相加，以輸入比較器61-1。雖然圖2未示出，但是基準電壓生成單元16輸出的基準電壓在給定的時間被輸入至比較器61-1，以作為基準電壓?；鶞孰妷旱闹禎u漸逐步增加。當基準電壓的值變得大于像素信號的值時，比較器61-1改變輸出。在供應(yīng)基準電壓后，計數(shù)器62-1統(tǒng)計控制單元18輸出的時鐘，在比較器61-1的輸出改變時鎖存器63-1鎖存計數(shù)器62-1的計數(shù)值。計數(shù)值對應(yīng)于像素信號的值。 鎖存器63-1鎖存的計數(shù)值通過總線19輸入至數(shù)字計算單元17，并且在計算單元17中處理這些計數(shù)值。在其它列中也進行相同的操作，因此，通過上述操作讀出一行像素信號。同樣，依次選擇后面的行，并且讀出各行的像素信號。上述讀出操作將進行兩次。即，當像素復位時以及之后在與給定照射時間內(nèi)的光量對應(yīng)的像素信號傳輸至像素中的電容(圖中未示出)時，進行讀出操作。在數(shù)字計算單元17中計算兩次讀數(shù)之差，以作為最終的圖像數(shù)據(jù)。4.加權(quán)求和像素信號的讀出下面將說明在讀出加權(quán)求和像素信號時進行的操作。圖3表示加權(quán)求和單元51在進行加權(quán)求和時的結(jié)構(gòu)圖。在實施例中，進行了 3 I的加權(quán)求和。如圖3所示，在這種情況下，僅布置在各列的四條線中一條線上的開關(guān)105-1、105-4、105-5和105-8斷開。此外，布置在四條線上的開關(guān)中，開關(guān)103-2-1至103-2-4、開關(guān) 103-3-1 至 103-3-4、開關(guān) 103-6-1 至 103-6-4 以及 103-7-1 至 103-7-4 斷開。此外，在與行方向103-1和102-2上的線相連接的開關(guān)中，開關(guān)107-2、107-6、109-1和109-5斷開。除了加權(quán)求和單元51的操作以外的其它操作都與讀出所有像素信號的情形相同，因此，下面將僅說明加權(quán)求和單元51的操作。當在線102-1上每隔4列設(shè)置的開關(guān)106-1和106_5并且在線102_2上每隔四列設(shè)置的開關(guān)108-4和108-8斷開時，在四列的單元中將進行加權(quán)求和過程。線102-1上的開關(guān)106-1和106-5在加權(quán)求和過程中控制偶數(shù)列的單元，線102-2上的開關(guān)108-4和108-8在加權(quán)求和過程中控制奇數(shù)列的單元。當關(guān)注紅色(R)像素31-i3的奇數(shù)列j = 3時，加權(quán)線101-3-1至101-3-4上的開關(guān)103-3-1至103-3-4全部斷開，因此，比較器61-3不輸出信號。當關(guān)注紅色(R)像素31_i3的奇數(shù)列j = I時，四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-1-1上的開關(guān)103-1-1接通，來自讀出線41_1的像素/[目號通過加權(quán)線101-1-1和開關(guān)103-1-1對電容104-1-1充電。同樣，加權(quán)線101-1-2和101-1-3上的開關(guān)103-1-2和103-1-3接通。結(jié)果，來自讀出線41-1的像素31-il的像素信號通過開關(guān)103-1-2和
103-1-3 對電容 104-1-2 和 104-1-3 充電。
另一方面，當開關(guān)105-1斷開時，來自讀出線41-1的像素信號沒有供應(yīng)到加權(quán)線101-1-4。開關(guān)109-1卻接通，因此，從讀出線41-3向列j = 3的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-3-4輸入的像素31-i3的像素信號，通過開關(guān)109-1和103-1-4供應(yīng)至電容104-1-1。當關(guān)注奇數(shù)列j = 3時，四條加權(quán)線101-3-1至101-3-4上的開關(guān)103_3_1至103-3-4全部斷開，因此，比較器61-3不輸出信號。在其它奇數(shù)列j = 5、7中也進行同樣的操作。
接下來，當關(guān)注偶數(shù)列j = 4時，四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-4-1上的開關(guān)
103-4-1接通，因此,來自讀出線41_4的像素31_i4的像素/[目號通過加權(quán)線104-4-1和開關(guān)103-4-1對電容104-4-1充電。同樣，加權(quán)線101-4-2和101-4-3上的開關(guān)103-4-2和
103-4-3接通。結(jié)果，來自讀出線41-4的像素31-i4的像素信號通過加權(quán)線101-4-2和101-4-3 以及開關(guān) 103-4-2 和 103-4-3 對電容 104-4-2 和 104-4-3 充電。另一方面，當開關(guān)105-4斷開時，來自讀出線41-4的像素31_i4的像素信號沒有供應(yīng)至加權(quán)線101-4-4。開關(guān)107-2卻接通，因此，從讀出線41-2輸入至列j = 2的四條加權(quán)線中的一條加權(quán)線101-2-4的像素31-i2的像素信號，通過開關(guān)107-2和103-4-4供應(yīng)至電容104-4-4。在其它偶數(shù)列j = 6，8中也進行同樣的操作。5.加權(quán)求和的原理如圖4所示，能夠?qū)ι鲜銎鏀?shù)列中的操作進行概括。圖4說明加權(quán)求和。這里，假定復位列j = I中的紅色(R)時的像素信號電平(即，圖4中電容104-1-1至104-1-3的上側(cè)端子的電壓)為Vrst3。另外，假定復位列j = 3中的紅色(R)時的像素信號電平(即，圖4中的電容104-1-4的上側(cè)端子的電壓)為Vrstl。此外，假定復位列j=I中的紅色(R)時的加權(quán)的像素信號電平(即，圖4中的電容104-1-1至104-1-4的電容的下側(cè)端子的電壓)為VSLrst。此外，假定傳輸列j = I中的像素信號時的像素信號電平(即，圖4中的電容
104-1-1至104-1-3的上側(cè)端子的電壓)為Vsig3。還有，假定傳輸列j= 3中的像素信號時的像素信號電平(即，圖4中的電容104-1-4的上側(cè)端子的電壓)為Vsigl。此外，假定傳輸列j = I中的像素信號時的加權(quán)的像素信號電平(即，圖4中的電容104-1-1至104-1-4的下側(cè)端子的電壓)為VSLout。根據(jù)電荷守恒定律，得出下列表達式(I)。“Ci”表示電容104-1-1至104-1-4的電容。3Ci(VSLrst-Vrst3)+Ci(VSLrst-Vrstl)= 3Ci (VCLout-Vsig3)+Ci(VSLout-Vsigl). . . (I)通過整理表達式(I)，能夠得到下列表達式(2)。VSLout-VSLrst = (3/4)(Vsig3-Vrst3) + (1/4)(Vsigl-Vrstl). . . (2)從表達式(2)清楚地可知，通過對列j = I的紅色像素信號和列j = 3的紅色像素信號以3 I比率進行加權(quán)求和，得到如下紅色像素信號，該紅色像素信號為表達式(2)左側(cè)所示的傳輸點和復位點之差。同樣的關(guān)系在其它奇數(shù)列j = 5，7中也成立。關(guān)于奇數(shù)列中的紅色(R)像素31的操作也以與偶數(shù)列中的綠色(G)的像素31相同的方式進行。根據(jù)電荷守恒定律，上述表達式(I)和(2)在偶數(shù)列中也成立。然而，在表達式⑵中，列j = 4的像素信號具有3/4比率的加權(quán)，列j = 2的像素信號具有1/4比率的加權(quán)?；诹刑栐龃蟮姆较颍瑢t色(R)像素進行3 I比率的加權(quán)求和，對綠色(G)像素進行I : 3比率的加權(quán)求和，其中用于表示加權(quán)比率的數(shù)字排列是相反的。圖4中的電容104-1-1至104-1-3能夠構(gòu)成一個電容。然而，通過以與上述開關(guān)相同的方式分別布置電容，各列的圖案變得一致，從而寄生電容固定，由此能夠抑制由噪聲引起的偏差。這樣，也能夠容易地制造出該器件。6.加權(quán)求和的結(jié)果下面將參照圖5和圖6說明加權(quán)求和的結(jié)果。圖5說明奇數(shù)行加權(quán)求和的結(jié)果。當在紅色⑵像素31-11的像素信號和紅色(R)像素31-13的像素信號之間以3 I的比率進行加權(quán)求和時，該像素信號將會成為如下位置處的像素信號，該位置對像素31-11與像素31-13之間的距離內(nèi)部以I : 3的比率進行分割。即，當像素31-11和像素31-13之 間的距離為“L”時，計算出在從像素31-11到像素31-13的方向上的L/4的位置(S卩，從像素31-13到像素31-11的方向上的3L/4的位置)處的像素211-11的像素信號。以相同的方式，當在綠色(G)像素31-12的像素信號和綠色(G)像素31-14的像素信號之間以I : 3比率進行加權(quán)求和時，該像素信號將會成為如下位置處的像素信號，該位置對像素31-12與像素31-14的距離的內(nèi)部以3 I比率進行分割。S卩，當像素31-12和像素31-14之間的距離為“L”時，計算出在從像素31-12到像素31-14的方向上的3L/4的位置(即，從像素31-14到像素31-12的方向上的L/4的位置)處的像素212-12的像素信號。像素31-15至像素31-18的情況也是如此，并根據(jù)這些像素產(chǎn)生像素211-13和211-14。由圖5可知，用于表示紅色(R)像素31的加權(quán)比率的數(shù)字排列和用于表示綠色(G)像素31的加權(quán)比率的數(shù)字排列是相反的(即，3 I和I : 3)，因此，所產(chǎn)生的像素211-11和211-14被均勻地布置。圖6說明偶數(shù)行中加權(quán)求和結(jié)果。當在綠色(G)像素31-21的像素信號和綠色(G)像素31-23的像素信號之間以3 I的比率進行加權(quán)求和時，像素信號將會成為如下位置處的像素信號，該位置在像素31-21與像素31-23的距離內(nèi)部以I : 3的比率進行分割。即，當像素31-21和像素31-23之間的距離為“L”時，計算出在從像素31-21至像素31-23的方向上的L/4的位置(即，從像素31-23至像素31-21的方向上的3L/4的位置)處的像素221-21的像素信號。同樣，當在藍色(B)像素31-22的像素信號和藍色(B)像素31_24的像素信號之間以I : 3的比率進行加權(quán)求和時，像素信號將會成為如下位置處的像素信號，該位置在像素31-22與像素31-24的距離的內(nèi)部以3 I的比率進行分割。S卩，當像素31-22和像素31-24之間的距離為“L”時，計算出從像素31-22至像素31-24的方向上的3L/4的位置(即，從像素31-24至像素31-22的方向上的L/4的位置)處的像素211-22。像素31-25至像素31-28的情況也是如此，并根據(jù)這些像素產(chǎn)生像素211-23和211-24。由圖6可知，用于表示綠色(G)像素31的加權(quán)比率的數(shù)字排列和用于表示藍色(B)像素31的加權(quán)比率的數(shù)字排列是相反的(即，3 I和I : 3)，因此，所產(chǎn)生的像素221-21和221-14被均勻地布置。如上所述，通過進行加權(quán)求和能夠產(chǎn)生了縮小1/2的圖像。此外，用于表示同一行上不同顏色像素的加權(quán)比率的數(shù)字排列是互相顛倒的，因此，新產(chǎn)生的像素211-11至211-14以及211-21至211-24被均勻地布置。于是，能夠抑制圖像質(zhì)量的惡化。此外，由于對模擬信號進行加權(quán)求和，因此在進行加權(quán)求和時不需要讀出所有的像素信號，由此抑制了功耗。圖7A和7B說明另一個示例的加權(quán)求和。如圖7A所示，在實施例中，通過電容
104-1、104-3、104-5 和 104-7 對紅色(R)像素 31-11、31_13、31_15 和 31-17 的像素數(shù)據(jù)以9:3:3: I的比率進行加權(quán)求和。同樣，如7B所示，通過電容104-2、104-4、104-6和
104-8對綠色(G)像素31-12、31-14、31-16和31-18的像素數(shù)據(jù)以I 3 3 9的比率 進行加權(quán)求和，其中用于表示加權(quán)比率的數(shù)字排列與紅色(R)像素的數(shù)字排列是相反的。圖8和圖9說明進行加權(quán)求和的結(jié)果。如圖8所示，當在紅色(R)像素31-11和紅色(R)像素31-13之間以3 I的比率進行加權(quán)求和時，在從像素31-1開始的L/4距離的位置(從像素31-13開始的3L/4距離的位置)處虛擬地形成像素311-11。同樣，當對于紅色(R)像素31-15和紅色(R)像素31-17以3 : I比率進行加權(quán)求和時，在從像素31-15開始的L/4距離的位置(從像素31-17開始的3L/4距離的位置)處虛擬地形成像素311-13。此外，當對綠色(G)像素31-12和綠色(G)像素31-14以I : 3比率進行加權(quán)求和時，在從像素31-12開始的3L/4距離的位置(從像素31-14開始的L/4距離的位置)處虛擬地形成像素311-12。同樣，當對于綠色(G)像素31-16和綠色(G)像素31-18以I : 3比率進行加權(quán)求和時，在從像素31-16開始的3L/4距離的位置(從像素31-18開始的L/4距離的位置)處虛擬地形成像素311-14。當對如上所述虛擬形成的紅色(R)像素311-11和紅色(R)像素311-13以I : 3比率進一步進行加權(quán)求和時，從像素311-11開始的L/4距離的位置(從像素311-13開始的3L/4距離的位置)處虛擬地形成像素411-11。此外，當對綠色(G)像素311-12和綠色(G)像素311-14以I : 3的比率進行加權(quán)求和時，在從像素311-12開始的3L/4距離的位置(從像素311-14開始的L/4距離的位置)處虛擬地形成像素411-12。紅色(R)像素311-11是通過對紅色(R)像素31-11和紅色(R)像素31-13以3 I的比率進行加權(quán)求和而得到的像素，紅色(R)像素311-13是通過對紅色(R)像素311-15和紅色(R)像素31-17以3 : I的比率進行加權(quán)求和而得到的像素。通過對紅色(R)像素311-11和紅色(R)像素311-13以3 : I的比率進行加權(quán)求和，得到紅色(R)像素411-11。因此，紅色(R)像素411-11是通過對像素31-11、31-13、31-15和31-17以9 :3:3:1的比率進行加權(quán)求和而得到的。綠色(G)像素311-12是通過對綠色(G)像素31-12和綠色(G)像素31-14以I : 3的比率進行加權(quán)求和得到的像素，綠色(G)像素311-14是通過對綠色(G)像素31-16和綠色(G)像素31-18以I : 3的比率進行加權(quán)求和得到的像素。通過對綠色(G)像素311-12和綠色(G)像素311-14以I : 3的比率進行加權(quán)求和，得到綠色(G)像素411-12。因此，綠色(R)像素411-12是通過對像素31-12、31-14、31-16和31-18以I 3 3 9的比率進行加權(quán)求和而得到的。圖8中已經(jīng)說明了在兩個階段中進行加權(quán)求和，然而，實際上能夠通過對紅色(R)像素31-11、31-13、31-15和31-17僅以9 3 3 I的比率進行加權(quán)求和，來產(chǎn)生紅色(R)像素411-11。同樣，通過對綠色(G)像素31-12、31-14、31-16和31-18僅以I :3:3:9的比率進行加權(quán)求和,來產(chǎn)生綠色(G)像素411-12。在這種情況下，每一列的加權(quán)線將是16( = 9+3+3+1)條。當讀出所有的像素信號時，每一列的加權(quán)線是獨立的，并且對開關(guān)進行布置和切換，從而對每一列中16條加權(quán)線的像素信號進行求和以及輸出。當進行加權(quán)求和時，將像素31-13的像素信號供應(yīng)到像素31-11的16條加權(quán)線中的三條加權(quán)線，而不是供應(yīng)從紅色(R)列中的像素31-11輸出的像素信號。對開關(guān)進行設(shè) 置和切換，使得像素31-15的像素信號供應(yīng)給其它三條加權(quán)線，并且進一步將像素31-17的像素信號供應(yīng)給一條加權(quán)線。同樣，將像素31-16的像素信號供應(yīng)至像素31-18的16條加權(quán)線中的三條加權(quán)線，而不是供應(yīng)從綠色(G)列中的像素31-18輸出的像素信號。對開關(guān)進行設(shè)置和切換，使得像素31-14的像素信號供應(yīng)給其它三條加權(quán)線，并且將像素31-12的像素信號供應(yīng)給另一條加權(quán)線。上述情況下，像素411-11和411-12也是均勻布置的。固體攝像器件I可由諸如CXD圖像傳感器等構(gòu)成。像素的顏色和布置不限于上述示例。7.攝像裝置的結(jié)構(gòu)具有上述結(jié)構(gòu)的固體攝像器件I能夠應(yīng)用于諸如數(shù)碼相機和攝像機等攝像裝置。圖10是表示攝像裝置的結(jié)構(gòu)框圖。攝像裝置601包括透鏡611、固體攝像器件612、信號處理單元613、顯示單元614、驅(qū)動單元615、控制單元616和記錄單元617。透鏡611讓來自物體的光入射到固體攝像器件612上。固體攝像器件612具有與上述固體攝像器件I相同的結(jié)構(gòu)，其由驅(qū)動單元615驅(qū)動，并且向信號處理單元613輸出與來自物體的光相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)。信號處理單元613根據(jù)來自固體攝像器件612的像素信號來產(chǎn)生圖像信號，并且向顯示單元614輸出圖像信號并且在顯示單元614上顯示。如有必要，將圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄單元617中?？刂茊卧?16根據(jù)來自用戶的指令控制驅(qū)動單元615和記錄單元617。攝像裝置601的固體攝像器件612具有與固體攝像器件I相同的結(jié)構(gòu)，因此，在進行加權(quán)求和時能夠抑制功耗。本發(fā)明不限于上述實施例，并且能夠在不脫離本發(fā)明基本構(gòu)思的范圍作出各種修改。能夠以如下結(jié)構(gòu)實施本發(fā)明。(I) 一種固體攝像器件，其包括像素陣列單元，其具有布置在行的方向和列的方向上的多個像素；加權(quán)求和單元，其對從所述多個像素讀出的作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和；
A/D轉(zhuǎn)換器，其對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及計算單元，其對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像素信號進行計算。(2)如上述⑴中所述的固體攝像器件，其中，在所述行中布置有第一顏色的所述像素和第二顏色的所述像素，并且用于表示所述第一顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列與用于表示所述第二顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列是相反的。(3)如上述(I)或(2)中所述的固體攝像器件，其中，分別針對所述第一顏色和所述第二顏色，所述加權(quán)求和單元包括多條加權(quán)線,所述多條加權(quán)線與一條讀出線相連接,該條讀出線用于從一列所述像素讀出像所述素信號，并且來自所述一條讀出線的所述像素信號被輸入到所述多條加權(quán) 線，電容器，所述電容與各條所述加權(quán)線串聯(lián)連接，第一開關(guān)，其布置在一列的所述多條加權(quán)線中的一條加權(quán)線上，并且限制向該相應(yīng)列的所述一條加權(quán)線中的所述電容供應(yīng)來自所述讀出線的所述像素信號，以及第二開關(guān)，其用于將來自相同顏色的其它列中的一條加權(quán)線的所述像素信號供應(yīng)到所述像素信號的供應(yīng)受到所述第一開關(guān)限制的所述電容器。(4)如上述(I)、⑵或者(3)中所述的固體攝像器件，其中，所述加權(quán)求和單元還包括第三開關(guān)，在通過所述第二開關(guān)向相同顏色的其它列供應(yīng)所述像素信號的列的所述加權(quán)線中，所述第三開關(guān)在通過所述第二開關(guān)向相同顏色的其它列供應(yīng)像素信號時限制向該相應(yīng)列的所述電容器供應(yīng)所述像素信號。(5)如上述(1)-(4)中任一項所述的固體攝像器件，其中，所述第一顏色的加權(quán)比率為3 1，且所述第二顏色的加權(quán)比率為I : 3。(6)如上述(1)-(4)中任一項所述的固體攝像器件，其中，所述第一顏色的加權(quán)比率為9 : 3 : 3 : 1，所述第二顏色的加權(quán)比率為I :3:3:9(7) —種攝像方法，包括對于作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和，所述像素信號是從在像素陣列的行的方向和列的方向上布置的多個像素讀出的；對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像素信號進行計算。(8) —種攝像裝置，包括上述(1)-(6)中任一項所述固體攝像器件，其用于對于來自透鏡的光進行光電轉(zhuǎn)換，以及顯示單元，其用于根據(jù)來自固體攝像器件的圖像信號顯示圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，只要設(shè)計要求以及其它因素在本發(fā)明所附權(quán)利要求或者其等同物的范圍內(nèi)，就可以根據(jù)這些設(shè)計要求以及其它因素進行各種修改、組合、次組合以及替換。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像器件，其包括 像素陣列單元，其具有布置在行方向和列方向上的多個像素； 加權(quán)求和單元，其對從所述多個像素讀出的作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和； A/D轉(zhuǎn)換器，其對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及 計算單元，其對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像素信號進行計算。
2.如權(quán)利要求I所述的固體攝像器件，其中， 在所述行中布置有第一顏色的所述像素和第二顏色的所述像素，并且用于表示所述第一顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列與用于表示所述第二顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列是相反的。
3.如權(quán)利要求2所述的固體攝像器件，其中，分別針對所述第一顏色和所述第二顏色，所述加權(quán)求和單元包括 多條加權(quán)線，所述多條加權(quán)線與用于從一列所述像素讀出所述像素信號的一條讀出線相連接，并且來自所述一條讀出線的所述像素信號被輸入到所述多條加權(quán)線， 電容器，其串聯(lián)連接到各條所述加權(quán)線， 第一開關(guān)，其布置在一列的所述多條加權(quán)線中的一條加權(quán)線上，并且限制向該相應(yīng)列的所述一條加權(quán)線中的所述電容器供應(yīng)來自所述讀出線的所述像素信號，以及 第二開關(guān)，其用于將來自相同顏色的其它列中的一條加權(quán)線的所述像素信號供應(yīng)到所述像素信號的供應(yīng)受到所述第一開關(guān)限制的所述電容器。
4.如權(quán)利要求3所述的固體攝像器件，其中，所述加權(quán)求和單元還包括 第三開關(guān)，在通過所述第二開關(guān)向相同顏色的其它列供應(yīng)所述像素信號的列的所述加權(quán)線中，所述第三開關(guān)在通過所述第二開關(guān)向相同顏色的其它列供應(yīng)像素信號時限制向該相應(yīng)列的所述電容器供應(yīng)所述像素信號。
5.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述第一顏色的加權(quán)比率為3 1，且所述第二顏色的加權(quán)比率為1:3。
6.如權(quán)利要求4所述的固體攝像器件，其中，所述第一顏色的加權(quán)比率為9:3:3: 1，所述第二顏色的加權(quán)比率為I : 3 : 3 : 9。
7.一種攝像方法，其包括 對作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和，所述像素信號是從在像素陣列的行方向和列方向上布置的多個像素讀出的； 對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及 對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像素信號進行計算。
8.如權(quán)利要求7所述的攝像方法，其中， 在所述行中布置有第一顏色的所述像素和第二顏色的所述像素，并且在所述加權(quán)求和步驟中，將用于表示所述第一顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列與用于表示所述第二顏色的加權(quán)比率的數(shù)字排列設(shè)定成相反。
9.如權(quán)利要求8所述的攝像方法，其中，在所述加權(quán)求和步驟中，將所述第一顏色的加權(quán)比率設(shè)定為3 1，且將所述第二顏色的加權(quán)比率設(shè)定為I : 3。
10.如權(quán)利要求8所述的攝像方法，其中，在所述加權(quán)求和步驟中，將所述第一顏色的加權(quán)比率設(shè)定為9 3 3 1，且將所述第二顏色的加權(quán)比率設(shè)定為I : 3 : 3 : 9。
11.一種攝像裝置，其包括 權(quán)利要求1-6中任一項所述的固體攝像器件，其對于來自透鏡的光進行光電轉(zhuǎn)換；以及 顯示單元，其根據(jù)來自所述固體攝像器件的圖像信號顯示圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體攝像器件、攝像方法和包括該固體攝像器件的攝像裝置。所述固體攝像器件包括像素陣列單元，其具有布置在行方向和列方向上的多個像素；加權(quán)求和單元，其對從所述多個像素讀出的作為模擬信號的像素信號進行加權(quán)求和；A/D轉(zhuǎn)換器，其對經(jīng)加權(quán)求和的所述像素信號進行A/D轉(zhuǎn)換；以及計算單元，其對經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的所述像素信號進行計算。為此，本發(fā)明能夠抑制功耗。
文檔編號H04N5/225GK102752558SQ20121010557
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者上田遼, 村松良德, 鈴木敦史 申請人:索尼公司