固態圖像傳感器和照相的制造方法

固態圖像傳感器和照相的制造方法
【專利摘要】一種固態圖像傳感器和照相機，該固態圖像傳感器具有像素陣列以及被配置為處理來自像素陣列的信號的處理器，像素陣列包括具有第一光電轉換器和第二光電轉換器的光接收像素以及具有第三光電轉換器和第四光電轉換器的光屏蔽像素。處理器輸出：(a)與第一光電轉換器的電荷對應的像素信號，(b)與第一光電轉換器的電荷和第二光電轉換器的電荷之和對應的加和像素信號，以及(c)與第三光電轉換器的電荷和第四光電轉換器的電荷之和對應的加和基準信號，但不輸出(d)與第三光電轉換器的電荷對應的基準信號以及與第四光電轉換器的電荷對應的基準信號。
【專利說明】固態圖像傳感器和照相機

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種固態圖像傳感器以及一種照相機。

【背景技術】
[0002] 日本專利公開No. 2012-191400公開了一種圖像傳感器，其包括分別具有一對光 電二極管的像素并且通過光瞳分割（pupil division)方法來檢測焦點。該圖像傳感器具 有第一讀出模式和第二讀出模式。在第一讀出模式下，圖像傳感器從所有像素的各對光電 二極管讀出加和輸出信號，以記錄通過成像所生成的圖像。在第二讀出模式下，圖像傳感器 從所有像素的各對光電二極管讀出加和輸出信號，以在液晶顯示設備上顯示圖像，并且還 從每個像素的光電二極管之一讀出輸出信號（單個輸出信號）以檢測焦點。注意，日本專利 公開No. 2012-191400并未考慮讀出用于檢測像素中的暗電流的來自光屏蔽像素的信號。
[0003] 通常，固態圖像傳感器具有光屏蔽像素區域（光學黑色像素區域），其中布置有用 于獲得基準信號的光屏蔽像素（光學黑色像素）。光屏蔽像素區域被布置為與布置有用于 檢測圖像感測表面上所形成的光學圖像的光接收像素（有效像素）的光接收像素區域鄰 近。也就是說，固態圖像傳感器的像素陣列包括光接收像素區域和光屏蔽像素區域。從固 態圖像傳感器輸出的一幀信號包括光屏蔽像素區域中的信號和光接收像素區域中的信號。
[0004] 當被設計為通過光瞳分割方法來檢測焦點的固態圖像傳感器輸出來自構成每個 光接收像素的一對光電轉換器之一的信號時，又輸出來自構成每個光屏蔽像素的一對光電 轉換器之一的信號花費很長的時間段來輸出所有信號。


【發明內容】

[0005] 本發明提供一種在縮短輸出信號所需的時間方面有效的技術。
[0006] 本發明在其第一方面中提供一種固態圖像傳感器，包括像素陣列以及被配置為處 理來自像素陣列的信號的處理器，該像素陣列包括具有第一光電轉換器和第二光電轉換器 的光接收像素以及具有第三光電轉換器和第四光電轉換器的光屏蔽像素，其中，在輸出與 第一光電轉換器、第二光電轉換器、第三光電轉換器和第四光電轉換器的電荷對應的信號 的信號輸出時段中，該處理器輸出：(a)與第一光電轉換器的電荷對應的像素信號，（b)與 第一光電轉換器的電荷和第二光電轉換器的電荷之和對應的加和像素信號，以及（c)與第 三光電轉換器的電荷和第四光電轉換器的電荷之和對應的加和基準信號，但不輸出（d)與 第三光電轉換器的電荷對應的基準信號以及與第四光電轉換器的電荷對應的基準信號。
[0007] 本發明在其第二方面中提供一種照相機，包括：如第一方面所述的固態圖像傳感 器；處理器，被配置為處理從固態圖像傳感器輸出的信號。
[0008] 本發明在其第三方面中提供一種固態圖像傳感器，包括像素陣列以及被配置為處 理來自像素陣列的信號的處理器，所述像素陣列包括具有第一光電轉換器和第二光電轉換 器的光接收像素、以及具有第三光電轉換器和第四光電轉換器的光屏蔽像素，其中，在輸出 與第一光電轉換器、第二光電轉換器、第三光電轉換器和第四光電轉換器的電荷對應的信 號的信號輸出時段中，該處理器輸出：(a)與第一光電轉換器的電荷對應的像素信號，（b) 通過對與第一光電轉換器的電荷對應的信號和與第二光電轉換器的電荷對應的信號進行 相加所獲得的加和像素信號，以及（c)通過對與第三光電轉換器的電荷對應的信號和與第 四光電轉換器的電荷對應的信號進行相加所獲得的加和基準信號，但不輸出（d)與第三光 電轉換器的電荷對應的基準信號以及與第四光電轉換器的電荷對應的基準信號。
[0009] 本發明在其第四方面中提供一種照相機，包括：如第三方面所述的固態圖像傳感 器；處理器，被配置為處理從固態圖像傳感器輸出的信號。
[0010] 根據參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發明的更多特征將變得清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是示出根據本發明第一實施例的固態圖像傳感器的布置的電路圖；
[0012] 圖2是示例性示出像素陣列的布置的視圖；
[0013] 圖3是用于示例性解釋在非輸出模式下的固態圖像傳感器的操作的定時圖；
[0014] 圖4是示出根據本發明第二實施例的固態圖像傳感器的布置的電路圖；以及
[0015] 圖5是示出根據本發明一個實施例的照相機的布置的框圖。

【具體實施方式】
[0016] 以下將參照附圖描述本發明的示例性實施例。
[0017] 圖1示出根據本發明的第一實施例的固態圖像傳感器1000的布置。固態圖像傳 感器1000包括：像素陣列PA ;處理器SP，其處理來自像素陣列PA的信號。如圖2示例性所 示，像素陣列PA包括：光接收像素區域EPA,其中布置有多個光接收像素（有效像素 ）EP ;光 屏蔽像素區域0ΒΡΑ，其中布置有多個光屏蔽像素（光學黑色像素）0ΒΡ。光接收像素 EP既 是用于檢測由成像透鏡在光接收像素區域EPA上所形成的光學圖像的像素，又是用于通過 相位差檢測方法來檢測成像透鏡的散焦量的像素。光屏蔽像素0ΒΡ是被光屏蔽的像素，并 且用于生成基準信號（光學黑色電平）。在光接收像素區域EPA中布置有多個光接收像素 EP，以便形成多行和多列。在光屏蔽像素區域0ΒΡΑ中布置有多個光屏蔽像素0ΒΡ，以便形成 多行和多列。此外，固態圖像傳感器1000包括行選擇部分（未示出），行選擇部分選擇像素 陣列PA中的行。
[0018] 圖1示出多個光接收像素 EP中的僅一個光接收像素 EP和多個光屏蔽像素 0ΒΡ 中的僅一個光屏蔽像素0B。光接收像素 EP包括第一光電轉換器102a和第二光電轉換器 l〇2b。光接收像素 EP可以包括：第一浮置擴散（浮置擴散在下文中將寫作FD) 1041 ;第一 傳送部分103a，其將第一光電轉換器102a的電荷傳送到第一 FD1041 ;第二傳送部分103b， 其將第二光電轉換器l〇2b的電荷傳送到第一 FD1041。第一 FD1041的電勢被設置為與傳送 到第一 FD1041的電荷量對應的電勢。
[0019] 光接收像素 EP可以包括：放大器部分1051，其將與第一 FD1041的電勢對應的信 號輸出到列信號線1111 ;重置部分1061，其重置第一 FD1041的電勢。放大器部分1051連 同連接到列信號線1111的恒流源1121 -起構成源極跟隨器電路。光接收像素 EP可以包 括選擇部分1071，用于將光接收像素 EP設置為選擇狀態。可以根據第一 FD1041的電勢而 不是提供選擇部分1071來將光接收像素 EP控制為選擇狀態或未選擇狀態。
[0020] 雖然未不出，但對于包括第一光電轉換器102a和第二光電轉換器102b的一個光 接收像素 EP提供一個微透鏡。可以從基于多個光接收像素 EP中的每一個的第一光電轉換 器102a中所累積的電荷的信號和基于多個光接收像素 EP中的每一個的第二光電轉換器 102b中所累積的電荷的信號獲得表示成像透鏡的散焦量的相位差信息。可以通過驅動成像 透鏡的聚焦透鏡在固態圖像傳感器1000的圖像感測表面上聚焦，以使得散焦量落入可允 許的范圍內。
[0021] 除了光屏蔽像素0ΒΡ被光屏蔽之外，光屏蔽像素0ΒΡ可以具有與光接收像素 EP相 同的布置。光屏蔽像素0ΒΡ包括第三光電轉換器102c和第四光電轉換器102d。光屏蔽像素 0ΒΡ還可以包括：第二FD1042 ;第三傳送部分103c，其將第三光電轉換器102c的電荷傳送 到第二FD1042 ;第四傳送部分103d，其將第四光電轉換器102d的電荷傳送到第二FD1042。 第二FD1042的電勢被設置為與傳送到第二ΠΗ042的電荷量對應的電勢。
[0022] 光屏蔽像素0ΒΡ還可以包括：放大器部分1052,其將與第二FD1042的電勢對應的 信號輸出到列信號線1112 ;重置部分1062,其重置第二FD1042的電勢。放大器部分1052 連同連接到列信號線1112的恒流源1122 -起構成源極跟隨器電路。光屏蔽像素0ΒΡ也可 以包括用于將光屏蔽像素0ΒΡ設置為選擇狀態的選擇部分1072。可以根據第二FD1042的 電勢而不是提供選擇部分1072來將光屏蔽像素0ΒΡ控制為選擇狀態或未選擇狀態。
[0023] 當由行選擇部分驅動的第一傳送信號PTXA變為有效電平時，光接收像素 EP的第 一傳送部分103a和光屏蔽像素 0ΒΡ的第三傳送部分103c執行電荷傳送操作。當由行選擇 部分驅動的第一傳送信號PTXB變為有效電平時，光接收像素 EP的第二傳送部分103b和光 屏蔽像素 0ΒΡ的第四傳送部分103d執行電荷傳送操作。當由行選擇部分驅動的重置信號 PRES變為有效電平時，重置部分1061和1062將FD1041和1042的電勢重置為重置電勢。 當由行選擇部分所驅動的行選擇信號PSEL變為有效電平時，選擇部分1071和1072將選擇 部分1071和1072所屬的像素設置為選擇狀態。
[0024] 處理器SP可以包括分別對于列信號線1111和1112提供的列放大器AMP以及分 別對于列信號線1111和1112提供的保持塊ST。處理器SP還可以包括列選擇部分134、輸 出放大器133以及將保持塊ST中所保持的信號傳送到輸出放大器133的水平信號線131 和 132。
[0025] 對于列信號線1111所提供的列放大器AMP放大從光接收像素 EP輸出到列信號線 1111的信號。對于列信號線1111所提供的保持塊ST的保持部分1231、1241、1251和1261 保持經放大的信號。對于列信號線1112所提供的列放大器AMP放大從光屏蔽像素 0ΒΡ輸出 到列信號線1112的信號。對于列信號線1112所提供的保持塊ST的保持部分1232、1242、 1252和1262保持經放大的信號。
[0026] 列放大器AMP包括具有第一輸入端子和第二輸入端子以及輸出端子的運算放大 器116、輸入電容器114、反饋電容器115和開關117。輸入電容器114的一個端子連接到列 信號線1111 (1112)，而另一端子連接到運算放大器116的第一輸入端子。運算放大器116 的第二輸入端子接收基準電壓118。反饋電容器115連接于運算放大器116的第一輸入端 子與輸出端子之間。開關117連接于運算放大器116的第一輸入端子與輸出端子之間。放 大器控制信號PC0R(見圖3)控制開關117。在開關117處于導通時，列放大器AMP操作為 單位增益緩沖器。在開關117處于斷開時，列放大器AMP操作為反相放大器。當列放大器 AMP操作為反相放大器時其增益給出為-CO/Cf，其中，CO是輸入電容器114的電容值，Cf是 反饋電容器115的電容值。
[0027] 保持部分1231是第一噪聲電平保持部分，其保持與光接收像素 EP的噪聲電平對 應的信號（下文中又稱為N信號）。保持部分1241是第二噪聲電平保持部分，其保持與光 接收像素 EP的噪聲電平對應的信號（N信號）。可以經由寫入信號PTN控制的開關1191和 1201在保持部分1231和1241中同時寫入與光接收像素 EP的噪聲電平對應的信號（N信 號）。保持部分1251是第一保持部分，其保持與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的 電荷對應的信號（下文中又稱為A信號）。保持部分1261是第二保持部分，其保持與光接 收像素 EP的第一光電轉換器102a的電荷與第二光電轉換器102b的電荷之和對應的信號 (下文中又稱為AB信號）。經由寫入信號PTSA所控制的開關1211在保持部分1251中寫 入與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的電荷對應的信號（A信號）。經由寫入信號 PTSAB所控制的開關1221在保持部分1261中寫入與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a 的電荷與光接收像素 EP的第二光電轉換器102b的電荷之和對應的信號（AB信號）。
[0028] 除了與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的電荷對應的信號之外，A信號還 包括與光接收像素 EP的噪聲電平對應的信號（N信號）。除了與光接收像素 EP的第一光電 轉換器l〇2a的電荷對應的信號（A信號）以及與光接收像素 EP的第二光電轉換器102b的 電荷對應的信號（下文中又稱為B信號）之外，AB信號還包括與光接收像素 EP的噪聲電 平對應的信號（N信號）。
[0029] 經由被由列選擇部分134驅動的水平傳送信號HeAi控制的開關1271將保持部分 1231所保持的信號（N信號）傳送到水平信號線131。經由被由列選擇部分134所驅動的水 平傳送信號HeAi所控制的開關1291將保持部分1251所保持的信號（A信號）傳送到水平 信號線132。水平傳送信號HeAi的后綴" i "指定用于像素陣列PA的光接收像素區域EPA 的多個列信號線1111之一。例如，用于光接收像素區域EPA的第一列的列信號線1111的 水平傳送信號由HeAi表示，用于光接收像素區域EPA的第η列的列信號線1111的水平傳 送信號由HeAn表不。
[0030] 經由被由列選擇部分134驅動的水平傳送信號HeABi控制的開關1281將保持部 分1241所保持的信號（N信號）傳送到水平信號線131。經由被由列選擇部分134驅動的 水平傳送信號HeABi控制的開關1301將保持部分1261所保持的信號（AB信號）傳送到水 平信號線132。水平傳送信號HeABi的后綴"i"指定用于像素陣列PA的光接收像素區域 EPA的多個列信號線1111之一。例如，用于光接收像素區域EPA的第一列的列信號線1111 的水平傳送信號由HeABi表示，用于光接收像素區域EPA的第η列的列信號線1111的水平 傳送信號由HeABn表不。
[0031] 輸出放大器133從輸出端子Vout輸出與傳送到水平信號線131和132的各信號 之間的差對應的信號（更具體地說，通過放大所述差所獲得的信號）。當例如水平傳送信號 HeAi被驅動到有效電平時，輸出放大器133從輸出端子Vout輸出通過放大A信號與N信號 之間的差（即通過從A信號減去N信號所獲得的信號）所獲得的像素信號（下文中又稱為 A'信號）。當水平傳送信號HeABi被驅動到有效電平時，輸出放大器133從輸出端子Vout 輸出通過放大AB信號與N信號之間的差（即通過從AB信號減去N信號所獲得的信號）所 獲得的加和像素信號（下文中又稱為AB'信號）。
[0032] 對于列信號線1112所提供的列放大器AMP放大從光屏蔽像素0ΒΡ輸出到列信號 線1112的信號。對于列信號線1112所提供的保持塊ST的保持部分1232、1242、1252和 1262保持經放大的信號。在此情況下，保持部分1232是第三噪聲電平保持部分，其保持與 光屏蔽像素0ΒΡ的噪聲電平對應的信號（下文中稱為Ν信號）。保持部分1242是第四噪聲 電平保持部分，其保持與光屏蔽像素0ΒΡ的噪聲電平對應的信號（Ν信號）。可以經由被寫 信號ΡΤΝ控制的開關1192和1202在保持部分1232和1242中同時寫入與光屏蔽像素0ΒΡ 的噪聲電平對應的信號（Ν信號）。保持部分1252是第三保持部分，其保持與光屏蔽像素 0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷對應的信號（下文中稱為0ΒΑ信號）。保持部分1262 是第四保持部分，其保持與光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷與第四光電轉換 器102d的電荷之和對應的信號（下文中稱為0ΒΑΒ信號）。經由被寫信號PTSA所控制的開 關1212在保持部分1252中寫入與光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷對應的 信號（0ΒΑ信號）。經由被寫信號PTSAB所控制的開關1222在保持部分1262中寫入與光屏 蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷與光屏蔽像素0ΒΡ的第四光電轉換器102d的電 荷之和對應的信號（0ΒΑΒ信號）。
[0033] 除了與光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷對應的信號之外，0ΒΑ信號 還包括與光屏蔽像素0ΒΡ的噪聲電平對應的信號（N信號）。除了與光屏蔽像素0ΒΡ的第三 光電轉換器l〇2c的電荷對應的信號（0ΒΑ信號）以及與光屏蔽像素0ΒΡ的第四光電轉換器 102d的電荷對應的信號（下文中稱為0ΒΒ信號）之外，0ΒΑΒ信號還包括與光屏蔽像素0ΒΡ 的噪聲電平對應的信號（N信號）。
[0034] 在第一實施例中，固態圖像傳感器1000具有不從輸出放大器133輸出與由保持部 分1252保持的信號（0ΒΑ信號）對應的信號（更具體地說，通過放大0ΒΑ信號與N信號之 間的差所獲得的信號）的非輸出模式。在這種非輸出模式下，可以通過不從輸出放大器133 輸出與0ΒΑ信號對應的信號來縮短輸出信號所需的時間。在此情況下，只要可以基于用于 焦點檢測的信號（即來自構成像素的一對光電轉換器的信號）來檢測焦點，則用于焦點檢 測的信號就是足夠的。無需通過使用來自光屏蔽像素0ΒΡ的基準信號來校正這些信號。替 代地，可以通過使用0ΒΑΒ信號來校正用于焦點檢測的信號。
[0035] 然而，注意，固態圖像傳感器1000可以具有從輸出放大器133輸出與由保持部分 1252保持的信號（0ΒΑ信號）對應的信號（更具體地說，通過放大0ΒΑ信號與N信號之間的 差所獲得的信號）的輸出模式。在輸出模式下，經由被由列選擇部分134驅動的水平傳送 信號HobAj控制的開關1272將保持部分1232所保持的信號（N信號）傳送到水平信號線 131。在輸出模式下，經由被由列選擇部分134驅動的水平傳送信號HobAj控制的開關1292 將保持部分1252所保持的信號（0ΒΑ信號）傳送到水平信號線132。水平傳送信號HobAj 的后綴"j"指定用于像素陣列PA的光屏蔽像素區域0ΒΡΑ的多個列信號線1112之一。例 如，用于光屏蔽像素區域0ΒΡΑ的第一列的列信號線1112的水平傳送信號由HobAl表示，用 于光屏蔽像素區域0ΒΡΑ的第η列的列信號線1112的水平傳送信號由HobAn表不。
[0036] 經由被由列選擇部分134驅動的水平傳送信號HobABj控制的開關1282將保持部 分1242保持的信號（N信號）傳送到水平信號線131。經由被由列選擇部分134驅動的水 平傳送信號HobABj控制的開關1302將保持部分1262保持的信號（0ΒΑΒ信號）傳送到水 平信號線132。水平傳送信號HobABj的后綴"j"指定用于像素陣列PA的光接收像素區域 EPA的多個列信號線1112之一。例如，用于光接收像素區域EPA的第一列的列信號線1112 的水平傳送信號由HobABl表示，用于光接收像素區域EPA的第η列的列信號線1112的水 平傳送信號由HobABn表不。
[0037] 如上所述，輸出放大器133輸出與傳送到水平信號線131和132的各信號之間的 差對應的信號（更具體地說，通過放大所述差所獲得的信號Vout)。例如，當水平傳送信號 HobABi被驅動到有效電平時，輸出放大器133從輸出端子Vout輸出通過放大0ΒΑΒ信號與 N信號之間的差（即通過從0ΒΑΒ信號移除N信號所獲得的信號）所獲得的加和基準信號 (下文中又稱為0ΒΑΒ'信號）。
[0038] 處理從固態圖像傳感器1000輸出的信號的處理器可以獲得通過基于在0ΒΑΒ'信 號基礎上所生成的基準信號來校正AB'信號而獲得經校正的信號（下文中又稱為AB''信 號）。此外，處理器可以通過計算AB'信號與A'信號之間的差來獲得與第二光電轉換器 102b的電荷對應的信號（下文中又稱為B'信號）。處理器可以基于A'信號和B'信號來 計算成像透鏡的散焦量。在此情況下，雖然A'信號和B'信號不是基于來自光屏蔽像素0ΒΡ 的信號而被校正的信號，但為了檢測散焦量，獲知A'信號與B'信號之間的相關性就足夠。 替代地，在通過使用0ΒΑΒ'信號校正這些信號時，可以使用這些信號。
[0039] 以下將參照圖3示例性描述非輸出模式下的固態圖像傳感器1000的操作。參照圖 3, PH信號是待提供給列選擇部分134的時鐘信號。HeAi信號、HeABi信號、HobAi信號和 HobABi信號是當要選擇對應列時變為有效電平（高電平）的信號。為了便于描述，圖3將 HeAi信號示出為HeAl、HeA2、......的"或"（OR)。類似地，圖3將HeABi信號示出為HeABi、 HeAB2、......的"或"，并且將HobABi信號示出為HobABi、HobAB2、......的"或"。
[0040] 在定時T201，光接收像素 EP的第一光電轉換器102a和第二光電轉換器102b累 積通過光電轉換所生成的電荷，光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c和第四光電轉換器 102d累積作為噪聲分量的電荷。在定時T201，傳送部分103a、103b、103c和103d處于關斷 (OFF)狀態下，重置部分1061和1062處于導通（0N)狀態下，并且FD1041和1042重置于重 置電勢。此外，在定時T201，選擇部分107處于OFF狀態下。此外，在定時T201，放大器控 制信號PC0R處于高電平，列放大器AMP操作為單位增益緩沖器。在此狀態下，當基準電壓 118設置在VC0R時，列放大器AMP的運算放大器116的第一輸入端子、第二輸入端子和輸 出端子的電勢被設置在VC0R。此外，在定時T201，開關1191、1201、1211、1221、1192、1202、 1212和1222處于OFF狀態。
[0041] 在定時T202,用于待選擇的行的行選擇信號PSEL被驅動到高電平，以接通選擇部 分1071和1072。這選擇待選擇的行上的光接收像素 EP和光屏蔽像素0ΒΡ。更具體地說， 待選擇的行上的光接收像素 EP的放大器部分1051和列信號線1111彼此連接，待選擇的行 上的光屏蔽像素0ΒΡ的放大器部分1052和列信號線1112彼此連接。
[0042] 在定時T203,用于所選擇的行的重置信號PRES被驅動到高電平，以關斷所選擇 的行上的光接收像素 EP的重置部分1061和所選擇的行上的光屏蔽像素0ΒΡ的重置部分 1062。這將所選擇的行上的光接收像素 EP的第一 FD1041和所選擇的行上的光屏蔽像素 0ΒΡ的第二FD1042設置為浮置狀態。
[0043] 在定時T204與T205之間的間隔中，寫信號PTN、PTSA和PTSAB被驅動到高電平， 以接通開關 1191、1201、1211、1221、1192、1202、1212和 1222。這重置保持部分1231、1241、 1251、1261、1232、1242、1252 和 1262。更具體地說，在保持部分 1231、1241、1251、1261、 1232、1242、1252和1262中寫入來自列放大器AMP的輸出電壓（VCOR)。
[0044] 在定時T206,放大器控制信號PC0R被驅動到低電平，以接通開關117。這使得列 放大器AMP作為反相放大器。
[0045] 在定時T207與T208之間的間隔中，寫信號PTN被設置在高電平以接通開關1191、 1211U192和1212。通過該操作，N信號得以寫入到保持部分1231、1251、1232和1252中。
[0046] 在定時T209與T210之間的間隔中，第一傳送信號PTXA被驅動到高電平，以將第 一光電轉換器l〇2a的電荷傳送到第一 FD1041，并且將第三光電轉換器102c的電荷傳送 到第二FD1042。通過該操作，與第一 FD1041的電勢的改變對應的信號被輸出到列信號線 1111，與第二FD1042的電勢的改變對應的信號被輸出到列信號線1112。A信號出現在對于 列信號線1111所提供的列放大器AMP的輸出處，0ΒΑ信號出現在對于列信號線1112所提 供的列放大器AMP的輸出處。
[0047] 在定時T211與T212之間的間隔中，寫信號PTSA被驅動到高電平，以接通開關 1211和1212。通過該操作，A信號寫入第一保持部分1251中，0ΒΑ信號寫入第三保持部分 1252 中。
[0048] 在定時T213與T214之間的間隔中，第一傳送信號PTXA和第二傳送信號PTXB被驅 動到高電平，以接通第一傳送部分l〇3a和第二傳送部分103b兩者。這將第一光電轉換器 102a中所累積的電荷傳送到第一 FD1041，也將第二光電轉換器102b中所累積的電荷傳送 到第一 FD1041。也就是說，第一 FD1041對第一光電轉換器102a的電荷與第二光電轉換器 102b的電荷進行相加。此外，在定時T213與T214之間的間隔中，第三傳送部分103c和第 四傳送部分103d都接通。這將第三光電轉換器102c中所累積的電荷傳送到第二FD1042， 也將第四光電轉換器l〇2d中所累積的電荷傳送到第二FD1042。也就是說，第二FD1042對 第三光電轉換器l〇2c的電荷與第四光電轉換器102d的電荷進行相加。在此情況下，定時 T214是所選擇的行上的光接收像素 EP和光屏蔽像素0ΒΡ中的電荷累積操作的結束定時。
[0049] 在定時T215與T216之間的間隔中，寫信號PTSAB被驅動到高電平，以接通開關 1221和1222。通過該操作，AB信號寫入第二保持部分1261中，0ΒΑΒ信號寫入第四保持部 分1262中。
[0050] 在定時T217,重置信號PRES被驅動到高電平，以接通重置部分1061和1062,并且 將第一 FD1041和第二FD1042重置為重置電勢。此外，在定時T217,放大器控制信號PC0R 被驅動到高電平，以接通列放大器AMP的開關117,并且將列放大器AMP設置為單位增益緩 沖器狀態。
[0051] 在定時T218,用于所選擇的行的行選擇信號PSEL被驅動到低電平，以將行設置為 未選擇狀態。
[0052] 定時T219與T222之間的間隔是信號輸出時段。在信號輸出時段中，該圖像傳感 器輸出與所選擇的行上的光接收像素 EP的第一光電轉換器102a和第二光電轉換器102b 的電荷對應的信號以及所選擇的行上的光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c和第四光 電轉換器l〇2d的電荷對應的信號。
[0053] 在定時T219與T220之間的間隔中，列選擇部分134執行涉及光接收像素區域EPA 的列選擇操作。列選擇部分134依次將HeAl、HeA2、……驅動到高電平。這經由開關1291 將保持部分1251所保持的A信號傳送到水平信號線132,并且經由開關1271將保持部分 1231所保持的N信號傳送到水平信號線131。輸出放大器133從輸出端子Vout輸出通過 放大A信號與N信號之間的差（即通過從A信號移除N信號所獲得的信號）所獲得的信號 (A'信號）。
[0054] 在定時T220與T221之間的間隔中，列選擇部分134執行涉及光屏蔽像素區域 0ΒΡΑ的列選擇操作。列選擇部分134依次將HobABl、HobAB2、……驅動到高電平。這經由 開關1302將保持部分1262所保持的0ΒΑΒ信號傳送到水平信號線132,并且經由開關1282 將保持部分1242所保持的N信號傳送到水平信號線131。輸出放大器133從輸出端子Vout 輸出通過放大0ΒΑΒ信號與N信號之間的差（即通過從0ΒΑΒ信號移除N信號所獲得的信 號）所獲得的信號（0ΒΑΒ'信號）。
[0055] 在定時T221與T222之間的間隔中，列選擇部分134執行涉及光接收像素區域EPA 的列選擇操作。列選擇部分134依次將HeABl、HeAB2、……驅動到高電平。這經由開關 1301將保持部分1261所保持的AB信號傳送到水平信號線132,并且經由開關1281將保持 部分1241所保持的N信號傳送到水平信號線131。輸出放大器133從輸出端子Vout輸出 通過放大AB信號與N信號之間的差（即通過從AB信號移除N信號所獲得的信號）所獲得 的信號（AB'信號）。
[0056] 在此情況下，在非輸出模式下的信號輸出時段中，列選擇部分134不將HobAj信號 驅動到高電平（有效電平）。即，在非輸出模式下的信號輸出時段中，列選擇部分134禁止 由保持部分1252保持的信號（0ΒΑ信號）被傳送到輸出放大器133。即，在非輸出模式下， 處理器SP不輸出與光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷對應的任何基準信號 (0ΒΑ信號）。此外，在非輸出模式下，處理器SP不輸出與光屏蔽像素0ΒΡ的第四光電轉換 器102d的電荷對應的任何基準信號。
[0057] 以上實施例被配置為輸出模擬信號。然而，固態圖像傳感器1000可以合并A/D轉 換器以輸出數字信號。例如，A/D轉換器可以被布置為對來自列放大器AMP的輸出信號進 行A/D轉換。保持塊ST可以被配置為保持A/D轉換后的數字信號。
[0058] 以下將參照圖4描述本發明第二實施例。在第一實施例中，FD對第一光電轉換器 的電荷與第二光電轉換器的電荷進行相加，以對來自光電轉換器的信號與來自第二光電轉 換器的信號進行相加。在第二實施例中，列放大器AMP對來自第一光電轉換器的信號與來 自第二光電轉換器的信號進行相加。注意，第二實施例中未描述的細節可以符合第一實施 例。
[0059] 圖4示出多個光接收像素 EP中的僅一個光接收像素 EP，并且還示出多個光屏蔽像 素0ΒΡ中的僅一個光屏蔽像素0B。光接收像素 EP包括第一光電轉換器102a和第二光電 轉換器102b。光接收像素 EP可以包括：第一 FD1041a ;第二FD1041b ;第一傳送部分103a， 其將第一光電轉換器l〇2a的電荷傳送到第一 FD1041a ;第二傳送部分103b，其將第二光電 轉換器102b的電荷傳送到第二FD1041b。第一 FD1041a的電勢被設置為與從第一 FD1041a 傳送的電荷量對應的電勢。第二FD1041b的電勢被設置為與從第二FD1041b傳送的電荷量 對應的電勢。
[0060] 光接收像素 EP可以包括：放大器部分1051a和1051b，其將與FD1041a和1041b 的電勢對應的各信號輸出到列信號線1111a和1111b ;重置部分1061a和1061b，其重置 FD1041a和1041b的電勢。放大器部分1051a和1051b連同連接到列信號線111 la和1111b 的恒流源1121a和1121b-起構成源極跟隨器電路。光接收像素 EP可以包括用于將光接 收像素 EP設置為選擇狀態的選擇部分1071a和1071b。可以根據FD1041a和1041b的電勢 而不是提供選擇部分1071a來將光接收像素 EP控制為選擇狀態或未選擇狀態。
[0061] 雖然未不出，但對于包括第一光電轉換器102a和第二光電轉換器102b的一個光 接收像素 EP提供一個微透鏡。可以從基于多個光接收像素 EP中的每一個的第一光電轉 換器102a中累積的電荷的信號、和基于多個光接收像素 EP中的每一個的第二光電轉換器 102b中累積的電荷的信號來獲得表示成像透鏡的散焦量的相位差信息。可以通過驅動成像 透鏡的聚焦透鏡來在固態圖像傳感器1000的圖像感測表面上聚焦，以使得散焦量落入可 允許的范圍內。
[0062] 除了光屏蔽像素0ΒΡ被光屏蔽之外，光屏蔽像素0ΒΡ可以具有與光接收像素 EP相 同的布置。光屏蔽像素0ΒΡ包括第三光電轉換器102c和第四光電轉換器102d。光屏蔽像 素0ΒΡ也可以包括：第三FD1042C ;第四FD1042d ;第三傳送部分103c，其將第三光電轉換器 102c的電荷傳送到第三FD1042C ;以及第四傳送部分103d，其將第四光電轉換器102d的電 荷傳送到第四FD1042d。第三FD1042C的電勢被設置為與傳送到第三FD1042C的電荷量對 應的電勢。第四FD1042d的電勢被設置為與傳送到第四FD1042d的電荷量對應的電勢。
[0063] 光屏蔽像素0ΒΡ可以還包括：放大器部分1052c和1052d，其將與FD1042C和 1042d的電勢對應的信號輸出到列信號線1112c和1112d ;重置部分1062c和1062d，其重置 FD1042C和1042d的電勢。放大器部分1052c和1052d連同連接到列信號線1112c和1112d 的恒流源1122c和1122d-起構成源極跟隨器電路。光屏蔽像素0ΒΡ也可以包括用于將光 屏蔽像素0ΒΡ設置為選擇狀態的選擇部分1072c和1072d。可以根據FD1042C和1042d的 電勢而不是提供選擇部分1072c和1072d來將光屏蔽像素0ΒΡ控制為選擇狀態或未選擇狀 態。
[0064] 當由行選擇部分驅動的第一傳送信號PTXA變為有效電平時，光接收像素 EP的第 一傳送部分103a和光屏蔽像素0ΒΡ的第三傳送部分103c執行電荷傳送操作。當行選擇部 分所驅動的第一傳送信號PTXB變為有效電平時，光接收像素 EP的第二傳送部分103b和 光屏蔽像素0ΒΡ的第四傳送部分103d執行電荷傳送操作。當行選擇部分驅動的重置信號 PRES 變為有效電平時，重置部分 1061a、1061b、1062c 和 1062d 將 FD1041a、1041b、1042c 和 1042d的電勢重置為重置電勢。當由行選擇部分驅動的行選擇信號PSEL變為有效電平時， 選擇部分1071a、1071b、1072c和1072d將選擇部分1071a和1071b所屬的像素以及選擇部 分1072c和1072d所屬的像素設置為選擇狀態。
[0065] 處理器SP可以包括列放大器AMP1至AMP4以及保持塊ST。處理器SP也可以包括 列選擇部分134、輸出放大器133以及將保持塊ST中所保持的信號發送到輸出放大器133 的水平信號線131和132。
[0066] 對于列信號線1111a和1111b所提供的列放大器AMP放大從光接收像素 EP輸出 到列信號線1111a和1111b的信號。對于列信號線1111a和1111b所提供的保持塊ST的 保持部分1231、1241、1251和1261保持經放大的信號。
[0067] 列放大器AMP1包括：具有第一輸入端子和第二輸入端子以及輸出端子的運算放 大器211，輸入電容器201，反饋電容器231，和開關221。輸入電容器201的一個端子連接 到列信號線1111a，而另一端子連接到運算放大器211的第一輸入端子。運算放大器211的 第二輸入端子接收基準電壓118。反饋電容器231連接于運算放大器211的第一輸入端子 與輸出端子之間。開關221連接于運算放大器211的第一輸入端子與輸出端子之間。放大 器控制信號PCOR(見圖3)控制開關221。在開關221處于接通的同時，列放大器AMP1操作 為單位增益緩沖器。在開關221處于關斷的同時，列放大器AMP1操作為反相放大器。列放 大器AMP1輸出與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的電荷對應的信號（A信號）。 [0068] 列放大器AMP2包括：具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子的運算放大器 212, 第一輸入電容器202,第二輸入電容器203,反饋電容器232,和開關222。第一輸入電 容器202的一個端子連接到列信號線1111a，而另一端子連接到運算放大器212的第一輸入 端子。第二輸入電容器203的一個端子連接到列信號線1111b，而另一端子連接到運算放大 器212的第一輸入端子。運算放大器212的第二輸入端子接收基準電壓118。反饋電容器 232連接于運算放大器212的第一輸入端子與輸出端子之間。開關222連接于運算放大器 212的第一輸入端子與輸出端子之間。放大器控制信號PC0R(見圖3)控制開關222。在開 關222處于接通的同時，列放大器AMP2操作為單位增益緩沖器。在開關222處于關斷的同 時，列放大器AMP2操作為反相放大器。列放大器AMP2輸出與光接收像素 EP的第一光電轉 換器102a的電荷和第二光電轉換器102b的電荷之和對應的信號（AB信號）。
[0069] 列放大器AMP3包括：具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子的運算放大器 213, 輸入電容器204,反饋電容器233,和開關223。輸入電容器204的一個端子連接到列信 號線1112c，而另一端子連接到運算放大器213的第一輸入端子。運算放大器213的第二輸 入端子接收基準電壓118。反饋電容器233連接于運算放大器213的第一輸入端子與輸出 端子之間。開關223連接于運算放大器213的第一輸入端子與輸出端子之間。放大器控制 信號PC0R(見圖3)控制開關223。在開關223處于接通的同時，列放大器AMP3操作為單 位增益緩沖器。在開關223處于關斷的同時，列放大器AMP3操作為反相放大器。列放大器 AMP3輸出與光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷對應的信號（0ΒΑ信號）。
[0070] 列放大器AMP4包括：具有第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子的運算放大器 214, 第一輸入電容器205,第二輸入電容器206,反饋電容器234,和開關224。第一輸入電 容器205的一個端子連接到列信號線1112c，而另一端子連接到運算放大器214的第一輸 入端子。第二輸入電容器205的一個端子連接到列信號線1112d，而另一端子連接到運算 放大器214的第一輸入端子。運算放大器214的第二輸入端子接收基準電壓118。反饋電 容器234連接于運算放大器214的第一輸入端子與輸出端子之間。開關224連接于運算放 大器214的第一輸入端子與輸出端子之間。放大器控制信號PC0R(見圖3)控制開關224。 在開關224處于接通的同時，列放大器AMP4操作為單位增益緩沖器。在開關224處于關斷 的同時，列放大器AMP4操作為反相放大器。列放大器AMP4運作為加法部分，其輸出與光屏 蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c的電荷和第四光電轉換器102d的電荷之和對應的信號 (0ΒΑΒ 信號）。
[0071] 保持部分1231是第一噪聲電平保持部分，其保持與光接收像素 EP的噪聲電平對 應的信號（N信號）。保持部分1241是第二噪聲電平保持部分，其保持與光接收像素 EP的 噪聲電平對應的信號（N信號）。可以經由被寫信號PTN控制的開關1191和1201在保持 部分1231和1241中同時寫入與光接收像素 EP的噪聲電平對應的信號（N信號）。保持部 分1251是第一保持部分，其保持與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的電荷對應的 信號（A信號）。保持部分1261是第二保持部分，其保持與光接收像素 EP的第一光電轉換 器102a的電荷和第二光電轉換器102b的電荷之和對應的信號（AB信號）。經由被寫信號 PTSA控制的開關1211在保持部分1251中寫入與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的 電荷對應的信號（A信號）。經由被寫信號PTSAB控制的開關1221在保持部分1261中寫入 與光接收像素 EP的第一光電轉換器102a的電荷和光接收像素 EP的第二光電轉換器102b 的電荷之和對應的信號（AB信號）。
[0072] 以下將參照圖3示例性描述非輸出模式下的根據第二實施例的固態圖像傳感器 1000的操作。
[0073] 在定時T201，光接收像素 EP的第一光電轉換器102a和第二光電轉換器102b累 積通過光電轉換所生成的電荷，光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c和第四光電轉換器 102d累積作為噪聲分量的電荷。在定時T201，傳送部分103a、103b、103c和103d處于OFF 狀態下，重置部分1061和1062處于ON狀態下，FD1041和1042被重置于重置電勢。此外， 在定時T201，選擇部分107處于OFF狀態下。此外，在定時T201，放大器控制信號PC0R處于 高電平，列放大器AMP操作為單位增益緩沖器。在此狀態下，當基準電壓118被設置在VC0R 時，列放大器AMP的運算放大器116的第一輸入端子、第二輸入端子和輸出端子的電勢被設 置在VC0R。此外，在定時T201，開關1191、1201、1211和1221以及開關1192、1202、1212和 1222處于OFF狀態下。
[0074] 在定時T202,用于待選擇的行的行選擇信號PSEL被驅動到高電平，以接通選擇部 分1071a、1071b、1072c和1072d。這選擇待選擇的行上的光接收像素 EP和光屏蔽像素0ΒΡ。 更具體地說，待選擇的行上的光接收像素 EP的放大器部分1051a和列信號線1111a彼此連 接，待選擇的行上的光接收像素 EP的放大器部分105 lb和列信號線111 lb彼此連接。此外， 待選擇的行上的光屏蔽像素0ΒΡ的放大器部分1052c和列信號線1112c彼此連接，待選擇 的行上的光屏蔽像素0ΒΡ的放大器部分1052d和列信號線1112d彼此連接。
[0075] 在定時T203,用于所選擇的行的重置信號PRES被驅動到高電平，以關斷所選擇的 行上的光接收像素 EP的重置部分1061a和1061b，并且關斷所選擇的行上的光屏蔽像素 0ΒΡ的重置部分1062c和1062d。這將所選擇的行上的光接收像素 EP的FD1041a和FD1041b 以及所選擇的行上的光屏蔽像素0ΒΡ的FD1042c和FD1042d設置在浮置狀態。
[0076] 在定時T204與T205之間的間隔中，寫信號PTN、PTSA和PTSAB被驅動到高電平， 以接通開關 1191、1201、1211、1221、1192、1202、1212和 1222。這重置保持部分1231、1241、 1251、1261、1232、1242、1252 和 1262。更具體地說，在保持部分 1231、1241、1251、1261、 1232、1242、1252和1262中寫入來自列放大器AMP的輸出電壓（VC0R)。
[0077] 在定時T206,放大器控制信號PC0R被驅動到低電平，以接通開關117。這使得列 放大器AMP作為反相放大器。
[0078] 在定時T207與T208之間的間隔中，寫信號PTN被設置在高電平，以接通開關 1191、1211、1192和1212。通過該操作，N信號被寫入保持部分1231、1251、1232和1252中。
[0079] 在定時T209與T210之間的間隔中，第一傳送信號PTXA被驅動到高電平，以將第 一光電轉換器l〇2a的電荷傳送到第一 FD1041a，并且將第三光電轉換器102c的電荷傳送到 第二FD1042C。通過該操作，與第一 FD1041a的電勢的改變對應的信號被輸出到列信號線 1111a，與第二FD1042c的電勢的改變對應的信號被輸出到列信號線1112c。A信號出現在 對于列信號線1111a所提供的放大器的輸出（運算放大器211的輸出）處，OBA信號出現 在對于列信號線1112c所提供的放大器的輸出（運算放大器213的輸出）處。
[0080] 在定時T211與T212之間的間隔中，寫信號PTSA被驅動到高電平，以接通開關 1211和1212。通過該操作，A信號被寫入第一保持部分1251中，0ΒΑ信號被寫入第三保持 部分1252中。
[0081] 在定時T213與T214之間的間隔中，第一傳送信號PTXA和第二傳送信號PTXB被驅 動到高電平，以接通第一傳送部分l〇3a和第二傳送部分103b。這將第一光電轉換器102a 中所累積的電荷傳送到第一 FD1041a，也將第二光電轉換器102b中所累積的電荷傳送到第 二FD1041b。此時，列放大器AMP2對從列信號線1111a輸出的信號與從列信號線1111b輸 出的信號進行相加，并且輸出AB信號。此外，在定時T213與T214之間的間隔中，第三傳送 部分103c和第四傳送部分103d都接通。這將第三光電轉換器102c中所累積的電荷傳送 到第三FD1041C，也將第四光電轉換器102d中所累積的電荷傳送到第四FD1041d。此時，列 放大器AMP4對從列信號線1112c輸出的信號與從列信號線1112d輸出的信號進行相加，并 且輸出0ΒΑΒ信號。在此情況下，定時T214是所選擇的行上的光接收像素 EP和光屏蔽像素 0ΒΡ中的電荷累積操作的結束定時。
[0082] 在定時T215與T216之間的間隔中，寫信號PTSAB被驅動到高電平，以接通開關 1221和1222。通過該操作，AB信號被寫入第二保持部分1261中，0ΒΑΒ信號被寫入第四保 持部分1262中。
[0083] 在定時T217,重置信號PRES被驅動到高電平，以接通重置部分1061a、1061b、 1062c和1062d，并且將FD1041a、1041b、1042c和1042d重置為重置電勢。此外，在定時 T217,放大器控制信號PC0R被驅動到高電平，以接通列放大器AMP的開關221、222、223和 224,并且將列放大器AMP設置在單位增益緩沖器狀態。
[0084] 在定時T218,用于所選擇的行的行選擇信號PSEL被驅動到低電平，以將行設置在 未選擇狀態。
[0085] 定時T219與T222之間的間隔是信號輸出時段。在信號輸出時段中，該圖像傳感器 輸出與所選擇的行上的光接收像素 EP的第一光電轉換器102a和第二光電轉換器102b的 電荷以及所選擇的行上的光屏蔽像素0ΒΡ的第三光電轉換器102c和第四光電轉換器102d 的電荷對應的各信號。
[0086] 在定時T219與T220之間的間隔中，列選擇部分134執行涉及光接收像素區域EPA 的列選擇操作。列選擇部分134依次將HeAl、HeA2、……驅動到高電平。這經由開關1291 把由保持部分1251保持的A信號傳送到水平信號線132,并且經由開關1271把由保持部分 1231保持的N信號傳送到水平信號線131。輸出放大器133從輸出端子Vout輸出通過放 大A信號與N信號之間的差（S卩，通過從A信號移除N信號所獲得的信號）所獲得的信號 (A'信號）。
[0087] 在定時T220與T221之間的間隔中，列選擇部分134執行涉及光屏蔽像素區域 0ΒΡΑ的列選擇操作。列選擇部分134依次將HobABl、HobAB2、……驅動到高電平。這經由 開關1302把由保持部分1262保持的0ΒΑΒ信號傳送到水平信號線132,并且經由開關1282 把由保持部分1242保持的N信號傳送到水平信號線131。輸出放大器133從輸出端子Vout 輸出通過放大OBAB信號與N信號之間的差（即，通過從OBAB信號移除N信號所獲得的信 號）所獲得的信號（0BAB'信號）。
[0088] 在定時T221與T222之間的間隔中，列選擇部分134執行涉及光接收像素區域EPA 的列選擇操作。列選擇部分134依次將HeABl、HeAB2、……驅動到高電平。這經由開關 1301把由保持部分1261所保持的AB信號傳送到水平信號線132,并且經由開關1281把由 保持部分1241所保持的N信號傳送到水平信號線131。輸出放大器133從輸出端子Vout 輸出通過放大AB信號與N信號之間的差（即通過從AB信號移除N信號所獲得的信號）所 獲得的信號（AB'信號）。
[0089] 以下將參照圖5描述根據本發明一個實施例的照相機800。照相機的概念不僅包 括主要為執行成像而設計的裝置，而且還包括含有作為輔助功能的成像功能的裝置（例如 個人計算機或便攜式終端）。照相機包括根據被例示為上述實施例的本發明的固態圖像傳 感器以及處理從所述固態圖像傳感器輸出的信號（圖像）的處理器。處理器可以包括例如 A/D轉換器以及處理從A/D轉換器輸出的數字數據的處理器。
[0090] 照相機800包括例如光學系統810、固態圖像傳感器1000、信號處理器830、記錄/ 通信部分840、定時控制部分850、系統控制器860和再現/顯示單元870。光學系統810在 固態圖像傳感器1000的像素陣列上形成對象的圖像。固態圖像傳感器1000通過基于來自 定時控制部分850的信號執行成像操作來輸出圖像。從固態圖像傳感器1000輸出的圖像 被提供給信號處理器830。
[0091] 信號處理器830處理從固態圖像傳感器1000提供的可見光圖像和紅外圖像，并且 將所得數據提供給記錄/通信部分840。如果紅外圖像的分辨率不足，則信號處理器830可 以通過使用可見光圖像來增加紅外圖像的分辨率。
[0092] 記錄/通信部分840將圖像發送到再現/顯示單元870,以使其再現并且顯示圖 像。記錄/通信部分840和信號處理器830在記錄介質（未示出）上記錄圖像。
[0093] 定時控制部分850在系統控制器860的控制下控制固態圖像傳感器1000和信號 處理器830的驅動定時。系統控制器860全面控制照相機800的操作，并且控制光學系統 810、定時控制部分850、記錄/通信部分840和再現/顯示單元870的操作。系統控制器 860包括例如存儲設備（未示出），并且在存儲設備上記錄控制成像系統等的操作所需的程 序。此外，系統控制器860例如根據用戶進行的操作來設置模式。
[0094] 可設置的模式可以包括將可見光圖像與紅外圖像進行組合并且使再現/顯示單 元顯示所得圖像的模式以及使得再現/顯示單元單獨顯示可見光圖像和紅外圖像的模式。 [0095] 雖然已經參照示例性實施例描述了本發明，但應理解，本發明不限于公開的示例 性實施例。所附權利要求的范圍將要被賦予最寬泛的解釋，以便包括所有這樣的修改以及 等效的結構和功能。
【權利要求】
1. 一種固態圖像傳感器，包括像素陣列以及被配置為處理來自所述像素陣列的信號的 處理器，所述像素陣列包括具有第一光電轉換器和第二光電轉換器的光接收像素以及具有 第三光電轉換器和第四光電轉換器的光屏蔽像素， 其中，在輸出與第一光電轉換器、第二光電轉換器、第三光電轉換器和第四光電轉換器 的電荷對應的信號的信號輸出時段中，所述處理器輸出： (a)與第一光電轉換器的電荷對應的像素信號，（b)與第一光電轉換器的電荷和第二 光電轉換器的電荷之和對應的加和像素信號，以及（c)與第三光電轉換器的電荷和第四光 電轉換器的電荷之和對應的加和基準信號，并且不輸出（d)與第三光電轉換器的電荷對應 的基準信號以及與第四光電轉換器的電荷對應的基準信號。
2. 如權利要求1所述的固態圖像傳感器，其中，所述處理器包括： 第一保持部分，被配置為保持與第一光電轉換器的電荷對應的信號， 第二保持部分，被配置為保持與第一光電轉換器的電荷和第二光電轉換器的電荷之和 對應的信號， 第三保持部分，被配置為保持與第三光電轉換器的電荷對應的信號，以及 第四保持部分，被配置為保持與第三光電轉換器的電荷和第四光電轉換器的電荷之和 對應的信號， 把與由第一保持部分保持的信號對應的信號輸出為像素信號，把與由第二保持部分保 持的信號對應的信號輸出為加和像素信號，以及把與由第四保持部分保持的信號對應的信 號輸出為加和基準信號。
3. 如權利要求1所述的固態圖像傳感器，其中，光接收像素包括：第一浮置擴散；第一 傳送部分，被配置為將第一光電轉換器的電荷傳送到第一浮置擴散；第二傳送部分，被配置 為將第二光電轉換器的電荷傳送到第一浮置擴散；以及第一放大器部分，被配置為輸出與 第一浮置擴散的電勢對應的信號，第一放大器部分輸出與第一光電轉換器的電荷和第二光 電轉換器的電荷之和對應的信號以生成加和像素信號，以及 光屏蔽像素包括：第二浮置擴散；第三傳送部分，被配置為將第三光電轉換器的電荷 傳送到第二浮置擴散；第四傳送部分，被配置為將第四光電轉換器的電荷傳送到第二浮置 擴散；以及第二放大器部分，被配置為輸出與第二浮置擴散的電勢對應的信號，第二放大器 部分輸出與第三光電轉換器的電荷和第四光電轉換器的電荷之和對應的信號以生成加和 基準信號。
4. 如權利要求2所述的固態圖像傳感器，其中，所述處理器還包括分別保持與光接收 像素的噪聲電平對應的信號的第一噪聲電平保持部分和第二噪聲電平保持部分， 把與由第一保持部分保持的信號和由第一噪聲電平保持部分保持的信號之間的差對 應的信號輸出作為像素信號，以及 把與由第二保持部分保持的信號和由第二噪聲電平保持部分保持的信號之間的差對 應的信號輸出作為加和像素信號。
5. 如權利要求2所述的固態圖像傳感器，其中，所述處理器還包括分別保持與光屏蔽 像素的噪聲電平對應的信號的第三噪聲電平保持部分和第四噪聲電平保持部分，以及 把與由第四保持部分保持的信號和由第四噪聲電平保持部分保持的信號之間的差對 應的信號輸出作為加和基準信號。
6. 一種照相機，包括： 如權利要求1至5中任一項所述的固態圖像傳感器；以及 處理器，被配置為處理從所述固態圖像傳感器輸出的信號。
7. -種固態圖像傳感器，包括像素陣列以及被配置為處理來自所述像素陣列的信號的 處理器，所述像素陣列包括具有第一光電轉換器和第二光電轉換器的光接收像素以及具有 第三光電轉換器和第四光電轉換器的光屏蔽像素， 其中，在輸出與第一光電轉換器、第二光電轉換器、第三光電轉換器和第四光電轉換器 的電荷對應的信號的信號輸出時段中，所述處理器輸出： (a)與第一光電轉換器的電荷對應的像素信號，（b)通過對與第一光電轉換器的電荷 對應的信號和與第二光電轉換器的電荷對應的信號進行相加所獲得的加和像素信號，以及 (c)通過對與第三光電轉換器的電荷對應的信號和與第四光電轉換器的電荷對應的信號進 行相加所獲得的加和基準信號，并且不輸出（d)與第三光電轉換器的電荷對應的基準信號 以及與第四光電轉換器的電荷對應的基準信號。
8. 如權利要求7所述的固態圖像傳感器，其中，所述處理器包括： 第一保持部分，被配置為保持與第一光電轉換器的電荷對應的信號， 第二保持部分，被配置為保持通過對與第一光電轉換器的電荷對應的信號和與第二光 電轉換器的電荷對應的信號進行相加獲得的信號， 第三保持部分，被配置為保持與第三光電轉換器的電荷對應的信號，以及 第四保持部分，被配置為通過對與第三光電轉換器的電荷對應的信號和與第四光電轉 換器的電荷對應的信號進行相加所獲得的信號， 把與由第一保持部分保持的信號對應的信號輸出作為像素信號，把與由第二保持部分 保持的信號對應的信號輸出作為加和像素信號，以及把與由第四保持部分保持的信號對應 的信號輸出為加和基準信號。
9. 如權利要求7所述的固態圖像傳感器，其中，光接收像素輸出與第一光電轉換器的 電荷對應的信號以及與第二光電轉換器的電荷對應的信號，以及 所述處理器還包括加法部分，所述加法部分被配置為對來自光接收像素的與第一光電 轉換器的電荷對應的信號和與第二光電轉換器的電荷對應的信號進行相加。
10. 如權利要求9所述的固態圖像傳感器，其中，所述加法部分包括： 第一輸入電容器，其一個端子連接到來自第一光電轉換器的信號所輸出到的列信號 線， 第二輸入電容器，其一個端子連接到來自第二光電轉換器的信號所輸出到的列信號 線，并且另一端子連接到第一輸入電容器的另一端子， 運算放大器，其第一輸入端子連接到第一輸入電容器的另一端子和第二輸入電容器的 另一端子，并且運算放大器的第二輸入端子上施加有基準電壓，以及 反饋電容器，連接于運算放大器的第一輸入端子與輸出端子之間。
11. 如權利要求8所述的固態圖像傳感器，其中，所述處理器還包括分別保持與光接收 像素的噪聲電平對應的信號的第一噪聲電平保持部分和第二噪聲電平保持部分， 把與由第一保持部分保持的信號和由第一噪聲電平保持部分保持的信號之間的差對 應的信號輸出作為像素信號，以及 把與由第二保持部分保持的信號和由第二噪聲電平保持部分保持的信號之間的差對 應的信號輸出作為加和像素信號。
12. 如權利要求8所述的固態圖像傳感器，其中，所述處理器還包括分別保持與光屏蔽 像素的噪聲電平對應的信號的第三噪聲電平保持部分和第四噪聲電平保持部分，以及 把與由第四保持部分保持的信號和由第四噪聲電平保持部分保持的信號之間的差對 應的信號輸出作為加和基準信號。
13. -種照相機，包括： 如權利要求7至12中任一項所述的固態圖像傳感器；以及 處理器，被配置為處理從所述固態圖像傳感器輸出的信號。
【文檔編號】H04N5/369GK104125415SQ201410164601
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2013年4月24日
【發明者】大下內和樹 申請人:佳能株式會社