专利名称：图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像传感器。
背景技术：
目前，数字照相机的图像传感器得到显著进步，并且正在快速获得用于更高分辨率的静止图像的大量像素。与此同时，一个迫切的问题是提高像素信号读出速度，以便确保照相机必需的连续拍摄性能。日本专利申请公开No.2005-286933公开一种CCD图像传感器，该CCD图像传感器通过多个列移位寄存器并行读出像素信号，从而提高读出速度。
数字照相机能够拍摄静止图像，甚至拍摄运动图像。数字照相机通常使用一个图像传感器来拍摄静止图像和运动图像。对于静止图像，图像传感器要求高分辨率，对于运动图像，图像传感器要求高帧速率，同时降低分辨率以符合一般的运动图像标准。日本专利申请公开No.2005-130382公开一种图像传感器，该图像传感器增加像素信号，从而降低分辨率和增大帧速率。
在日本专利申请公开No.2005-286933中公开的CCD图像传感器通过多个输出列移位寄存器，并行读出像素信号。从而，表观信号读出速率高于通过单一输出列移位寄存器的读出速度。但是，日本专利申请公开No.2005-286933没有说明任何从拍摄静止图像时的帧速率增大拍摄运动图像时的帧速率的思想。
在日本专利申请公开No.2005-130382中公开的图像传感器通过在水平输出线上合并电荷来相加像素信号。但是，日本专利申请公开No.2005-130382没有说明通过多个通道并行输出总和的任何概念。
即，日本专利申请公开No.2005-286933和2005-130382都没有在拍摄运动图像时，通过经由多个通道并行读出低分辨率像素信号来提高帧速率的思想。
由于用于读出低分辨率的像素的电路结构被周期性地排列在图像传感器中，因此图像传感器会输出具有周期性的固定图案(pattern)噪声的图像。
发明内容
本发明的目的是提高在从每个目标读出区域中读出一个像素信号的模式下的读出速度，并抑制该模式下周期性固定图案噪声在将从图像传感器输出的图像上的产生。
根据本发明的第一方面的图像传感器具有被排列成多列的多个像素，并且提供从每个读出区域读出一个像素信号的第一读出模式。图像传感器可包含均被配置成根据对应列中的像素提供的信号，产生像素信号的多个读出电路，均被配置成处理对应的读出电路从包括在对应读出区域中的像素读出的像素信号，从而在第一读出模式下产生像素信号的多个运算电路，多个输出通道，排列在多个运算电路的输出端和多个输出通道之间的多个列选择开关，和配置成控制所述多个列选择开关的控制电路。所述控制电路能够控制所述多个列选择开关，使得数目与所述多个输出通道的数目相同的像素信号在第一读出模式下被并行输出给所述多个输出通道。这种情况下，均包括在所述多个运算电路中的对应一个运算电路中，并且均从在第一读出模式下使用的列选择开关中的对应一个列选择开关来看的各电路构造彼此相同。
根据本发明的一个优选实施例，图像传感器可被配置成还提供从全部所述多个像素读出像素信号的第二读出模式。所述多个运算电路能够在第二读出模式下输出所述多个读出电路产生的全部像素信号。控制电路能够控制所述多个列选择开关，使得其数目与所述多个输出通道的数目相同的像素信号在第二读出模式下被并行输出给所述多个输出通道。
根据本发明的另一优选实施例，所述多个运算电路均能够计算从包括在对应的读出区域中的像素读出的像素信号的平均值，从而在第一读出模式下产生像素信号。
根据本发明的另一优选实施例，所述多个运算电路均能够计算从包括在对应的读出区域中的像素读出的像素信号的总和，从而在第一读出模式下产生像素信号。
根据本发明的另一优选实施例，所述多个运行电路均能够按照稀疏(thinning)模式，计算从包括在对应的读出区域中的像素读出的像素信号的平均值或总和，从而在第一读出模式下产生像素信号。
根据本发明的另一优选实施例，所述多个运算电路具有相同的电路构造。这种情况下，在稀疏读出模式下使用的列选择开关可以是与所述多个运算电路中的相同位置连接的列选择开关。
根据本发明的另一优选实施例，每个运算电路可包括配置成累积由其数目与对应读出区域中的列数相同的读出电路提供的像素信号的多个电容器，和配置成在稀疏读出模式下使所述多个电容器短路的短路开关。
本发明的第二方面涉及一种图像传感器，它具有被排列成多列的多个像素，并且提供从每个读出区域读出一个像素信号的第一读出模式。图像传感器包含均被配置成根据对应列中的像素提供的信号，产生像素信号的多个读出电路，均被配置成处理对应的读出电路从包括在对应读出区域中的像素读出的像素信号，从而在第一读出模式下产生像素信号的多个运算电路，多个输出通道，排列在多个运算电路的输出端和多个输出通道之间的多个列选择开关，和配置成控制所述多个列选择开关的控制电路。所述控制电路能够控制所述多个列选择开关，使得数目与所述多个输出通道的数目相同的像素信号在第一读出模式下被并行输出给所述多个输出通道。在所有读出区域中，与每个读出区域对应的一组列选择开关中的在第一读出模式下使用的列选择开关的位置彼此相同。
根据本发明的一个优选实施例，图像传感器可被配置成还提供从全部所述多个像素读出像素信号的第二读出模式。所述多个运算电路能够在第二读出模式下输出所述多个读出电路产生的全部像素信号。控制电路能够控制所述多个列选择开关，使得其数目与所述多个输出通道的数目相等的像素信号在第二读出模式下被并行输出给所述多个输出通道。
本发明的第三方面涉及一种照相机，所述照相机包含上述图像传感器和配置成处理从图像传感器的多个输出通道输出的信号的电路。
根据本发明，能够提高在从每个目标读出区域读出一个像素信号的模式下的读出速度，并抑制该模式下周期性固定模式噪声在将从图像传感器输出的图像上的产生。
参考附图，根据例证实施例的下述说明，本发明的其它特征将变得明显。
包含在说明书中并构成说明书一部分的附解说明本发明的实施例，并和下面的说明一起用于解释本发明的原理。
图1是表示根据本发明的第一实施例的图像传感器的示意结构的电路图；图2是根据本发明的第一实施例的图像传感器中的全像素读出模式的驱动时序图；图3是根据本发明的第一实施例的图像传感器中的平均读出模式(稀疏(thinning)读出模式)的驱动时序图；图4是表示根据本发明的第一实施例的图像传感器的平均电路的结构的具体例子的电路图；图5是根据本发明的第一实施例的图像传感器中的平均读出模式(稀疏读出模式)的驱动时序图；图6是表示对图4中所示第一实施例的修改的电路图；图7是表示根据本发明的第二实施例的图像传感器的示意结构的电路图；图8是一个像素的等价电路图；图9是根据本发明的第二实施例的图像传感器中的全像素读出模式的驱动时序图；图10是根据本发明的第二实施例的图像传感器中的平均读出模式的驱动时序图；图11是根据本发明的第二实施例的图像传感器中的加法读出模式的驱动时序图；图12是表示根据本发明的优选实施例的图像传感器的示意结构的方框图。
具体实施例方式
下面参考
本发明的优选实施例。
图1是表示根据本发明的第一实施例的图像传感器的示意结构的电路图。图像传感器200提供读出全部像素的像素信号的全像素读出模式(第二读出模式)，和从每个目标读出区域读出一个像素信号的低分辨率读出模式(第一读出模式)。作为低分辨率读出模式，下面将举例说明平均读出模式。这里，平均读出模式指的是读出包括在目标读出区域中的多个像素的像素信号的平均值的模式。
图像传感器200包括其中排列多个像素1的像素阵列区1A。在像素阵列区1A中，像素1可被排列成形成多列或者一行或多行。图1只表示了和红色滤光片对应的一行的像素R1-R12。每个读出电路2根据从对应像素供给的信号，产生像素信号。读出电路2把像素信号提供给对应的列选择开关3的输入端。读出电路2可包含放大器电路等，或者可以仅仅由传送像素信号的导线形成。
在全像素读出模式下，平均电路(运算电路)6把每个读出电路2提供的像素信号供给列选择开关3，即3-1、3-2、3-3、3-4、...中和读出电路2存在于同一列上的对应一个列选择开关。在作为低分辨率读出模式之一的平均读出模式下，平均电路6根据激活信号，计算与平均电路6连接的多个读出电路2提供的多个像素信号的平均值。在平均读出模式下，为了从包含多个像素的目标读出区域读出一个平均像素信号，平均电路6计算属于该目标读出区域的多个像素的像素信号的平均值。
多个列选择开关3，即3-1、3-2、3-3、3-4、...的输入端与平均电路6连接，而所述多个列选择开关3，即3-1、3-2、3-3、3-4、...的输出端与水平输出线(输出通道)4，即，4-1、4-2、4-3和4-4连接。在全像素读出模式下，水平扫描电路(控制电路)119控制多个列选择开关3，使得其数目与水平输出线4的数目相等的像素信号被输出给水平输出线4。在第一实施例中，水平输出线4-1、4-2、4-3和4-4的数目与输出通道的数目相等。
在平均读出模式下，水平扫描电路119控制多个列选择开关3，使得其数目与水平输出线4的数目相等的像素信号被并行输出给水平输出线4。从在低分辨率读出模式下使用的列选择开关来看，平均电路6内的电路构造(arrangement)(与列选择开关的输入端子连接的平均电路6内的电路元件)彼此相同。
在低分辨率读出模式下，对每个目标读出区域使用一个列选择开关。在图1中所示的第一实施例中，每个目标读出区域包含三个像素或者形成三列，在低分辨率读出模式下，使用(接通)每三列一个列选择开关。在图1中所示的第一实施例中，在低分辨率读出模式下，使用列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10。从列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10来看的平均电路6内的电路构造(与列选择开关的输入端子的节点连接的电路元件)彼此相同。例如，当多个平均电路6具有相同的电路构造时，在低分辨率读出模式下使用与所述多个平均电路6的相同位置连接的列选择开关3。这种情况下，相同的电路构造可包括具有相同连线表(netlist)的电路构造，具有相同的等价电路的电路构造，和具有相同布局的电路构造。在图1中所示的第一实施例中，所述多个平均电路6具有相同的电路构造，在低分辨率读出模式下，使用与所述多个平均电路6的相同位置(最左边位置)连接的列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10。
在第一实施例中，四条水平输出线4被安排成能够并行输出四个像素信号。输出放大器5与水平输出线4的输出端连接。输出放大器5执行驱动输出负载所必需的阻抗变换。
下面参考图2的时序图，说明在全像素读出模式下，图1中所示的图像传感器200的操作。在图2中，COLSELx表示控制列选择开关3-x的控制信号(扫描脉冲信号)。控制信号COLSELx变成高电平，从而接通列选择开关3-x，控制信号COLSELx变成低电平，从而切断列选择开关3-x。这种情况下，x表示列编号。水平扫描电路(控制电路)119产生控制信号COLSELx。
首先，列选择开关3-1、3-2、3-3和3-4被同时接通，从而把从像素R1、R2、R3和R4读出到读出电路2的像素信号输出给水平输出线4-1、4-2、4-3和4-4。此时，按照像素的空间排列顺序(沿着从左到右方向的顺序)，像素R1、R2、R3和R4的像素信号被输出给水平输出线4-1、4-2、4-3和4-4。随后，列选择开关3-5、3-6、3-7和3-8被同时接通，从而把从像素R5、R6、R7和R8读出到读出电路2的像素信号输出给水平输出线4-1、4-2、4-3和4-4。随后，列选择开关3-9、3-10、3-11和3-12被同时接通。从像素R9、R10、R11和R12读出到读出电路2的像素信号被输出给水平输出线4-1、4-2、4-3和4-4。通过该步骤，以四倍于单一水平输出线的读出速度(需要12个时钟周期)的读出速度，在3个时钟周期内读出12个像素的像素信号。
下面参考图3的时序图说明低分辨率模式(平均读出模式)下，图1所示的图像传感器200的操作。将举例说明从每个由三个像素形成的目标读出区域读出一个像素信号的操作。第一实施例中的图像传感器并行读出下述四个像素信号。
更具体地说，形成第一目标读出区域(一组像素)的像素R1、R2和R3的像素信号的平均值作为一个像素信号，通过列选择开关3-1被输出给水平输出线4-1。同时，形成第二目标读出区域的像素R4、R5和R6的像素信号的平均值作为一个像素信号，通过列选择开关3-4被输出给水平输出线4-4。同时，形成第三目标读出区域的像素R7、R8和R9的像素信号的平均值作为一个像素信号，通过列选择开关3-7被输出给水平输出线4-3。同时，形成第四目标读出区域的像素R10、R11和R12的像素信号的平均值作为一个像素信号，通过列选择开关3-10被输出给水平输出线4-2。从而，在1个时钟周期内，从包含12个像素的区域(四个目标读出区域)中读出四个平均像素信号，把扫描时间缩短为全像素读出情况下的扫描时间的1/3。
图4是表示图1中的平均电路的结构的具体例子的电路图。每个平均电路6包含与相应像素对应的电容器7-x、取样并保持来自相应像素的输出的取样保持开关8和使电容器7-x短路的短路开关9，即9-1、9-2、...。
平均电路6执行如下所述的平均过程。图5是该平均过程的时序图。PSH表示供给取样保持开关8的公共控制信号。PSHORT表示供给短路开关9的公共控制信号。水平扫描电路119产生控制信号PSH、PSHORT和COLSELx。
首先，控制信号PSH持续预定时间变成高电平(取样保持脉冲)，以接通取样保持开关8，并把一行的像素信号以电荷的形式保持在相应列的电容器7中。随后，控制信号PSHORT变成高电平，从而接通短路开关9，并通过短路开关9-1和9-2合并电容器7-1、7-2和7-3保持的像素信号。这使电容器7-1、7-2和7-3的信号电极具有相同的电位，并且像素信号的值被平均。在电容器的两个电极中，信号电极指示相对于其输入/输出信号的电极。
类似地，电容器7-4、7-5和7-6的像素信号，电容器7-7、7-8和7-9的像素信号，和电容器7-10、7-11和7-12的像素信号被平均。
控制信号PSHORT返回低电平，从而切断短路开关9-1、9-2、...、9-8。此时，在短路开关9-1和9-2的断电的影响下，电容器7-1、7-2和7-3保持的电位轻微变化。例如，当短路开关是MOSFET时，在断开短路开关9时，电容器7保持的电位因MOSFET的栅极和源极(或者栅极和漏极度)之间的寄生电容发生变化。这种现象一般被称为馈通。假定ΔV是由馈通引起的电容器保持的电位的变化，那么均只与一个短路开关连接的电容器7-1和7-3的电位的变化为ΔV。另一方面，与两个短路开关9连接的电容器7-2的电位的变化是2×ΔV。
为此，在当控制信号PSHORT变成低电平时，电容器7-1、7-2和7-3被彼此切断之后，电容器7-1、7-2和7-3并不保持完全相等的电位。如果从在低分辨率读出模式下使用的列选择开关来看运算电路内的电路构造并不彼此相同，那么图像传感器输出具有固定图案噪声的图像。
在控制信号PSHORT变成低电平之后，列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10被接通。四个平均值被输出给水平输出线4-1、4-4、4-3和4-2。第一实施例中，从在低分辨率读出模式下使用的列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10来看运算电路6内的电路构造彼此相同。即，在第一实施例中，从在低分辨率读出模式下使用的每个列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10的输入端子来看，各短路开关9的数目是相同的(1)。按照第一实施例，由于馈通的缘故，来自所有目标读出区域的信号都改变相同的量，不会导致如上所述的固定图案噪声。从列选择开关3-1来看运算电路6内的电路布局包括短路开关9-1、电容器7-1和取样保持开关8。从列选择开关3-4来看运算电路6内的电路布局包括短路开关9-3、电容器7-4和取样保持开关8。从列选择开关3-7来看运算电路6内的电路布局包括短路开关9-5、电容器7-7和取样保持开关8。从列选择开关3-10来看运算电路6内的电路布局包括短路开关9-7、电容器7-10和取样保持开关8。
伴有平均化处理的分辨率的降低成为S/N比增大的原因之一。许多主要的噪声分量，比如光发射(photoshot)噪声和电路的热噪声在像素之间没有任何相关性。于是，求M个像素的像素信号的平均值理论上把S/N比增大 第一实施例平均在全像素读出(高分辨率读出)模式下，通过不同的水平输出线输出像素信号的相邻像素的像素信号。虽然并行读出提高全像素读出模式下的帧速率，不过低分辨率读出模式能够避免任何不自然的图像。
代替使用列选择开关3-1、3-4、3-7和3-10来读出通过平均而产生的像素信号，列选择开关3-2、3-5、3-8和3-11可被用于读出。换句话说，列选择开关3-2、3-5、3-8和3-11可被用于读出。在任何一种情况下，从在低分辨率读出模式下使用的列选择开关来看运算电路6内的电路构造彼此相同。这抑制了由例如馈通引起的固定图案噪声。
形成低分辨率读出模式下的每个目标读出区域的像素的数目并不局限于3个，而是可被任意确定。水平输出线或输出通道的数目也可任意确定。
图6是表示对图4中所示的第一实施例的改进的电路图。图6中所示的部分对应于图4中的前六个像素。在图6中所示的改进中，电容器7-xN和7-xS保持复位状态下的像素输出(N输出)，和有效像素输出，即光电荷等价输出(S输出)。这种情况下，x表示像素阵列区中的一列。例如，7-1N和7-1S表示用于保持来自第一列的一个像素的N输出和S输出的电容器。
所述改进中的操作与图4中的相同，除了一对差分输出，即N输出和S输出形成一个输出像素信号(输出通道)之外。利用差分输出形成输出像素信号可降低共模噪声。
平均输出分别通过列选择开关3-1S/3-1N、3-4S/3-4N、3-7S/3-7N和3-10S/3-10N，从电容器7-1S/7-1N、7-4/7-4N、7-7S/7-7N和7-10S/7-10N输出给四个水平输出线对(输出通道)4-1、4-4、4-3和4-2。这种情况下，4-1N和4-1S形成水平输出线对(输出通道)4-1，4-2N和4-2S形成水平输出线对(输出通道)4-2，4-3N和4-3S形成水平输出线对(输出通道)4-3，4-4N和4-4S形成水平输出线对(输出通道)4-4。
按照所述改进，通过经多个输出通道并行读出平均像素信号，随后差分放大S输出和N输出，能够获得高的S/N比，同时增大帧速率。另外按照所述改进，由于从在低分辨率读出模式下使用的列选择开关来看运算电路6内的电路构造彼此相同，因此由馈通引起的固定图案噪声被降低。
图7是表示根据本发明的第二实施例的图像传感器的示意结构的电路图。在像素100上形成Bayer阵列中的彩色滤光片R、Gr、Gb和B，区域传感器由均为2×2像素的二维排列的图像元素(picture element)构成。
图8是像素100的等价电路图。传送脉冲PTX，即PTX1、PTX2、...控制传送开关102。复位脉冲PRES，即PRES1、PRES2、...控制复位开关103。行选择脉冲PSEL，即PSEL1、PSEL2、...控制行选择开关105。垂直扫描电路123产生传送脉冲PTX、复位脉冲PRES和行选择脉冲PSEL。
下面关于图9的时序图说明图7中所示的图像传感器300中的全像素读出操作。下面的说明假定在读出操作之前，设定的曝光时间已过去，并且光电二极管101累积光电荷。选择R像素和Gr像素并排排列的一行。来自Gr像素的信号由布置在图7中的上部、并且与R像素/Gb像素读出电路相同的电路读出。
下面举例说明从R像素读出像素信号的过程。首先，像素复位脉冲PRES从高电平变成低电平，取消放大器MOSFET 104的栅电极的复位。此时，与栅电极连接的浮动扩散层中的电容器(下面称为CFD)保持暗时电压(voltage in the dark)。随后，行选择脉冲PSEL变成高电平，与浮动扩散层的电位对应，由于由放大器MOSFET 104和恒流源107形成的源极跟随器电路，暗时输出出现在垂直输出线106上。此时，运算放大器120起电压跟随器的作用，其输出几乎等于参考电压VREF。当过去预定时间时，箝位脉冲PC0R从高电平变成低电平，对垂直输出线106上的暗时输出进行箝位。随后，PTN变成高电平，保持电容器112n保持包含运算放大器120的偏移量的暗时信号(该信号被称为N输出)。
传送脉冲PTX持续预定时间把传送开关102变成高电平，从而把在光电二极管101中累积的光电荷传送给放大器MOSFET 104的栅电极。此时，传送的电荷是电子。假定Q是传送的电荷量的绝对值，栅极电位降低Q/CFD。与之相一致，亮时输出出现在垂直输出线106上。假定Gsf是源极跟随器增益，垂直输出线106的电位Vv1相对于暗时输出的变化ΔVv1由下式给出ΔVv1＝-Q/CFD·Gsf (1)该电位变化由反相放大器电路放大，所述反相放大器电路由运算放大器120、箝位电容108和反馈电容121形成。反相放大器电路的输出Vct由下式给出Vct＝VREF+Q/CFD·Gsf·C0/Cf (2)其中C0是箝位电容108的电容值，Cf是反馈电容121的电容值。在PTS是高电平的时候，保持电容器112-s保持该输出Vct(该信号被称为S输出)。
之后，水平扫描电路(控制电路119)产生的扫描脉冲COLSEL1、COLSEL2、...每次四个地依次选择列选择开关114。响应于此，保持电容器112-s和112-n保持的信号通过列选择开关114被输出给水平输出线116-ys和116-yn(y＝1-4)。用于S输出和N输出的一对水平输出线构成一个输出通道。在第二实施例中，布置了四个水平输出线对116-1、116-2、116-3和116-4。这种情况下，116-1s和116-1n形成水平输出线对(输出通道)116-1，116-2s和116-2n形成水平输出线对(输出通道)116-2，116-3s和116-3n形成水平输出线对(输出通道)116-3，116-4s和116-4n形成水平输出线对(输出通道)116-4。
在全像素读出中，来自四个像素的R像素输出被并行读出，如图9中所示。在图7中，只表示了前四个像素，未图解说明剩余的8个像素。图10是自三个像素的平均读出的时序图。图11是自三个像素的加法读出的时序图。如第一实施例中举例所示，这里自三个像素的平均读出例证把从包含多个像素的目标读出区域读出的像素信号的平均值用作一个像素信号的分辨率的降低。这里自三个像素的加法读出例证把从包含多个像素的目标读出区域读出的像素信号的总和用作一个像素信号的分辨率的降低。利用通过稀疏处理，仅仅从多个像素中读出一个像素的方法，分辨率可降低。
类似于第一实施例，PSHORT表示控制短路开关124-s和124-n的控制信号，通过切换低分辨率读出模式下的定时控制，平均化处理或加法处理是可执行的。在平均化处理和加法处理中，COLSEL1、COLSEL4、COLSEL7和COLSEL10被同时接通，从而把四个R像素信号(平均输出或相加信号)输出给四个水平输出线对116-1～116-4。这意味着从包含12个R像素的区域读出像素，因为通过求平均值或相加，从三个像素获得一个像素信号。
与在通过一个输出通道读出一种颜色的情况下相比，按照第二实施例的图像传感器能够在全像素读出模式下获得4倍的帧速率，在低分辨率读出模式下获得12倍的帧速率(例如，平均读出或加法读出)。借助按照低分辨率读出模式的PSHORT模式(pattern)，图像传感器能够在来自三个像素的平均读出和来自三个像素的加法读出之间切换。通过由水平扫描电路119按照切换信号控制PSHORT，能够实现所述切换。在把PSHORT变成低电平之后接通列选择开关可允许平均读出。在使PSHORT保持高电平的时候接通列选择开关可允许加法输出。
把像素分成均由多个像素列构成的块，并读出所述像素的方法可作为对第一和第二实施例的改进。为每个块安排块选择开关，以使目标读出区域中只有一个列选择开关被水平输出线看作负载。这可降低水平输出线的寄生电容。安排块选择开关的周期最好是输出通道的数目N和稀疏化(thinned-out)像素的单元号的公倍数。
图12是表示根据本发明的优选实施例的图像传感器的示意结构的方框图。照相机400包含例证按照第一和第二实施例的图像传感器的固体图像传感器1004。
透镜1002在图像传感器1004的图像摄取平面上形成目标的光学图像。透镜1002的外表面覆盖有挡板1001，挡板1001保护透镜1002，并且还充当主开关。透镜1002具有调整通过透镜1002的光量的光阑1003。图像摄取信号处理电路1005对通过多个通道从图像传感器1004输出的图像摄取信号进行各种处理，比如校正和箝位。A/D转换器1006执行通过多个通道从图像摄取信号处理电路1005输出的图像摄取信号的模-数转换。信号处理器1007对从A/D转换器1006输出的图像数据进行各种处理，比如校正和数据压缩。固体图像传感器1004、图像摄取信号处理电路1005、A/D转换器1006和信号处理器1007按照定时信号发生器1008产生的定时信号工作。
部件1005-1008可和固体图像传感器1004在相同的芯片上形成。总体控制/操作单元1009控制照相机400的各个部件。照相机400包含临时保存图像数据的存储器1010，和相对于记录介质记录/读出图像的记录介质控制接口1011。记录介质1012包括半导体存储器等，并且是可拆卸的。照相机400可包含与外部计算机等通信的外部接口(I/F)1013。
下面说明图12中所示的照相机400的操作。响应挡板1001的打开，主电源、控制系统的电源和包括A/D转换器1006的图像摄取电路的电源被依次打开。为了控制曝光，总体控制/操作单元1009把光阑1003设置成全孔径状态。从图像传感器1004输出的信号通过图像摄取信号处理电路1005进入A/D转换器1006。A/D转换器1006A/D转换该信号，并把其输出给信号处理器1007。信号处理器1007处理该数据，并将其提供给总体控制/操作单元1009。总体控制/操作单元1009计算和确定曝光量。总体控制/操作单元1009根据确定的曝光量控制光阑。
总体控制/操作单元1009从输出自固体图像传感器1004并由信号处理器1007处理的信号中提取高频分量，并根据高频分量计算到目标的距离。总体控制/操作单元1009驱动透镜1002，确定目标是否在焦点上。如果总体控制/操单元1009确定目标不在焦点上，那么它驱动透镜1002再次测量所述距离。
在确认目标在焦点上之后，开始实际的曝光。在曝光结束之后，从固体图像传感器1004输出的图像摄取信号由图像摄取信号处理电路1005进行校正等处理，由A/D转换器进行A/D转换，并由信号处理器1007处理。信号处理器1007处理的图像数据由总体控制/操作单元1009累积在存储器1010中。
在总体控制/操作单元1009的控制下，累积在存储器1010中的图像数据通过记录介质控制I/F被记录在记录介质1012上。通过外部I/F1013，图像数据可被提供给计算机等，并由其处理。
虽然关于例证实施例说明了本发明，不过应当理解本发明并不局限于公开的例证实施例。下述权利要求的范围应被给予最宽广的解释，以便包含所有这样的修改与等同结构和功能。
权利要求
1.一种图像传感器，它具有被排列成多列的多个像素，并且提供从每个读出区域读出一个像素信号的第一读出模式，所述图像传感器包含多个读出电路，所述多个读出电路均被配置成根据对应列中的像素提供的信号，产生像素信号；多个运算电路，所述多个运算电路均被配置成处理对应的读出电路从包括在对应读出区域中的像素读出的像素信号，从而在第一读出模式下产生像素信号；多个输出通道；排列在多个运算电路的输出端和多个输出通道之间的多个列选择开关；和配置成控制所述多个列选择开关的控制电路，其中所述控制电路控制所述多个列选择开关，使得数目与所述多个输出通道的数目相同的像素信号在第一读出模式下被并行输出给所述多个输出通道，从在第一读出模式下使用的列选择开关中的对应一个列选择开关来看，包括在所述多个运算电路中的对应一个运算电路中的各电路构造彼此相同。
2.按照权利要求1所述的传感器，其中所述图像传感器被配置成还提供从全部所述多个像素读出像素信号的第二读出模式，所述多个运算电路在第二读出模式下输出所述多个读出电路产生的全部像素信号，所述控制电路控制所述多个列选择开关，使得其数目与所述多个输出通道的数目相同的像素信号在第二读出模式下被并行输出给所述多个输出通道。
3.按照权利要求1所述的传感器，其中所述多个运算电路均计算从包括在对应的读出区域中的像素读出的像素信号的平均值，从而在第一读出模式下产生像素信号。
4.按照权利要求1所述的传感器，其中所述多个运算电路均计算从包括在对应的读出区域中的像素读出的像素信号的总和，从而在第一读出模式下产生像素信号。
5.按照权利要求1所述的传感器，其中所述多个运算电路均按照一种模式，计算从包括在对应的读出区域中的像素读出的像素信号的平均值或总和，从而在第一读出模式下产生像素信号。
6.按照权利要求1所述的传感器，其中所述多个运算电路具有相同的电路构造，在所述第一读出模式下使用的列选择开关是与所述多个运算电路中的相同位置连接的列选择开关。
7.按照权利要求1所述的传感器，其中每个运算电路包括配置成累积由其数目与对应读出区域中的列数相同的读出电路提供的像素信号的多个电容器，和配置成在第一读出模式下使所述多个电容器短路的短路开关。
8.一种图像传感器，它具有被排列成多列的多个像素，并且提供从每个读出区域读出一个像素信号的第一读出模式，所述图像传感器包含多个读出电路，所述多个读出电路均被配置成根据对应列中的像素提供的信号，产生像素信号；多个运算电路，所述多个运算电路均被配置成处理对应的读出电路从包括在对应读出区域中的像素读出的像素信号，从而在第一读出模式下产生像素信号；多个输出通道；排列在多个运算电路的输出端和多个输出通道之间的多个列选择开关；和配置成控制所述多个列选择开关的控制电路，其中所述控制电路控制所述多个列选择开关，使得数目与所述多个输出通道的数目相同的像素信号在第一读出模式下被并行输出给所述多个输出通道，在所有读出区域中，与所述每个读出区域对应的一组列选择开关中的在第一读出模式下使用的列选择开关的位置彼此相同。
9.按照权利要求8所述的传感器，其中所述图像传感器被配置成还提供从全部所述多个像素读出像素信号的第二读出模式，所述多个运算电路在第二读出模式下输出所述多个读出电路产生的全部像素信号，并且所述控制电路控制所述多个列选择开关，使得其数目与所述多个输出通道的数目相等的像素信号在第二读出模式下被并行输出给所述多个输出通道。
10.一种照相机，所述照相机包含按照权利要求1所述的图像传感器；和配置成处理从所述图像传感器的多个输出通道输出的信号的电路。
11.一种照相机，所述照相机包含按照权利要求8所述的图像传感器；和配置成处理从所述图像传感器的多个输出通道输出的信号的电路。
全文摘要
图像传感器包括多个运算电路。运算电路处理从包括在读出区域中的一组像素读出的像素信号，从而按照稀疏读出模式产生像素信号。多个列选择开关被排列在多个运算电路的输出端和多个输出通道之间。控制电路控制多个列选择开关，使得其数目与多个输出通道的数目相同的像素信号按照稀疏读出模式被并行输出给多个输出通道。从在稀疏读出模式下使用的列选择开关中的对应一个列选择开关来看包括在多个运算电路中的对应一个运算电路中的各电路构造彼此相同。
文档编号H04N5/341GK101047797SQ200710089818
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月31日
发明者樋山拓己, 高田英明, 波多野雄一朗, 有嶋优 申请人:佳能株式会社