CN102137239A - 图像传感器和摄像设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像传感器和摄像设备。该图像传感器具有在行方向和列方向上二维配置的多个像素，并且包括：针对各列在所述列方向上配置的多个像素放大器，其中，各列的至少两个像素共享一个所述像素放大器；针对各列配置的两个输出线，其中，信号从针对各列在所述列方向上配置的所述多个像素放大器输出至所述两个输出线中的任一个；以及平均单元，其对从针对相同列配置的两个输出线输出的信号进行平均。

Description

图像传感器和摄像设备

技术领域

本发明涉及一种用于缩短具有在水平方向和垂直方向上以矩阵拓扑配置的多个像素的图像传感器的读出时间的技术。

背景技术

近年来，随着图像传感器的像素数量的增大，必需确保给定的帧频。为此，需要间隔剔除数量增大的图像传感器的像素，然后进行读出。然而，如果间隔剔除像素然后进行读出，则图像质量由于像素信息损失而下降。

为解决这一问题，日本特开2005-244995号公报提出了如下方法：将具有相同颜色的像素连接到输出电路，进行相加，然后进行读出。

然而，该传统技术遇到下面的问题。也就是说，在日本特开2005-244995号公报中，仅可以对两个像素进行相加。为了进一步缩短读出时间，除了间隔剔除然后读出像素之外没有其它选择，由此使图像质量劣化。

发明内容

考虑到上述问题做出了本发明，并且本发明可以通过增加垂直方向上要相加的像素的数量或者要进行平均的像素的数量，在维持图像质量的同时缩短拍摄运动图像时的读出时间。

根据本发明的第一方面，提供一种图像传感器，其具有在行方向和列方向上二维配置的多个像素，所述图像传感器包括：针对各列在所述列方向上配置的多个像素放大器，其中，各列的至少两个像素共享一个所述像素放大器；针对各列配置的两个输出线，其中，信号从针对各列在所述列方向上配置的所述多个像素放大器输出至所述两个输出线中的任一个；以及平均单元，其对从针对相同列配置的两个输出线输出的信号进行平均。

根据本发明的第二方面，提供一种摄像设备，包括：图像传感器，其具有在行方向和列方向上二维配置的多个像素，并且包括：针对各列在所述列方向上配置的多个像素放大器，其中，各列的至少两个像素共享一个所述像素放大器；针对各列配置的两个输出线，其中，信号从针对各列在所述列方向上配置的所述多个像素放大器输出至所述两个输出线中的任一个；以及平均单元，其对从针对相同列配置的两个输出线输出的信号进行平均；以及信号处理单元，其对从所述图像传感器输出的图像信号进行预定信号处理。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将显而易见。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的图像传感器的结构的电路图；

图2是示出根据本发明第一实施例的图像传感器的操作的时序图；

图3是示出根据本发明第一实施例的图像传感器的输出信号的图；

图4是示出根据本发明第二实施例的图像传感器的结构的电路图；

图5是示出根据本发明第二实施例的图像传感器的操作的时序图；

图6是示出根据本发明第二实施例的图像传感器的输出信号的图；

图7是示出根据本发明第三实施例的摄像设备的结构的框图；

图8是示出根据本发明第三实施例的摄像设备的操作单元的结构的框图；

图9是示出根据本发明第三实施例的图像传感器的操作的时序图；以及

图10是示出根据本发明第三实施例的摄像设备的操作选择显示的图。

具体实施方式

第一实施例

图1是示出根据本发明第一实施例的图像传感器的结构的电路图。本实施例的图像传感器是具有在作为水平方向的行方向和作为垂直方向的列方向上二维配置的多个像素的CMOS图像传感器。参考图1，由垂直方向上配置的像素组12a、12a′、12b、12b′、12c、12c′、12d和12d′形成图像传感器的有效像素区域。按照12a、12b、12a′和12b′的顺序在垂直方向上配置像素组12a、12b、12a′和12b′。在它们下面，按照12c、12d、12c′和12d′的顺序在垂直方向上配置像素组12c、12d、12c′和12d′。像素12a、12a′、12b、12b′、12c、12c′、12d和12d′各自具有光电二极管1和传送开关2。有效像素区域设置有各自由两个像素共享且各自具有复位开关3、电源4和5、行选择开关6、电容器9和像素放大器10的信号传送单元13a、13b、13c和13d。附图标记11表示像素放大器10的栅极。信号传送单元13a与一组两个像素12a和12a′连接。类似地，信号传送单元13b、13c和13d分别与各像素组12b和12b′、12c和12c′以及12d和12d′连接。

利用这类像素结构，两个像素可以共享通常对于每一像素都需要的复位开关、像素放大器和行选择开关。因此，虽然通常由8个Tr(晶体管)构成两个像素，但是在本实施例的像素结构中，可以由5个Tr(晶体管)构成两个像素，从而获得用于确保光电二极管1的面积相对大的效果。

在像素组12a和12a′中，像素12a的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n)连接。像素12a′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n+2)连接。此外，像素12b的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n+1)连接。像素12b′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n+3)连接。

类似地，像素组12c和12c′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n+4)和PTX(n+6)连接。像素组12d和12d′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n+5)和PTX(n+7)连接。

信号传送单元13a的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(n)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(n)连接。信号传送单元13b的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(n+2)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(n+2)连接。类似地，信号传送单元13c和13d的复位开关3的栅极分别与控制信号PRES(n+4)和PRES(n+6)连接。行选择开关6的栅极分别与控制信号PSEL(n+4)和PSEL(n+6)连接。

连续的信号传送单元13a和13d分别与穿过图像传感器的垂直输出线15a连接。连续的信号传送单元13b和13c分别与垂直输出线15b连接。针对各像素列设置的两个垂直输出线交替与两个连续的信号传送单元连接。因此，信号传送单元13a和13b与两个垂直输出线15a和15b的连接以及信号传送单元13c和13d与垂直输出线15a和15b的连接相对于信号传送单元13b和13c之间的边界是对称的。

类似地，与配置像素组12a、12a′、12b、12b′、12c、12c′、12d和12d′的列邻接的像素组12e、12e′、12f、12f′、12g、12g′、12h和12h′具有下面的结构。

也就是说，参考图1，由像素组12e、12e′、12f、12f′、12g、12g′、12h和12h′形成图像传感器的有效像素区域的垂直方向。按照12e、12f、12e′和12f′的顺序在垂直方向上配置像素组12e、12f、12e′和12f′。在它们下面，按照12g、12h、12g′和12h′的顺序在垂直方向上配置像素组12g、12h、12g′和12h′。像素12e、12e′、12f、12f′、12g、12g′、12h和12h′各自具有光电二极管1和传送开关2。有效像素区域设置有各自具有复位开关3、像素放大器10和行选择开关6的信号传送单元13e、13f、13g和13h。

信号传送单元13e与一组两个像素12e和12e′连接。类似地，信号传送单元13f、13g和13h分别与各像素组12f和12f′、12g和12g′以及12h和12h′连接。

在像素组12e和12e′中，像素12e的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n)连接。像素12e′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n+2)连接。此外，像素12f的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n+1)连接。像素12f′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(n+3)连接。

类似地，像素组12g和12g′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n+4)和PTX(n+6)连接。像素组12h和12h′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n+5)和PTX(n+7)连接。

信号传送单元13e的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(n)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(n)连接。信号传送单元13f的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(n+2)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(n+2)连接。类似地，信号传送单元13g和13h的复位开关3的栅极分别与控制信号PRES(n+4)和PRES(n+6)连接。行选择开关6的栅极分别与控制信号PSEL(n+4)和PSEL(n+6)连接。

信号传送单元13e和13h分别与穿过图像传感器的垂直输出线15c连接。信号传送单元13f和13g分别与垂直输出线15d连接。针对每一像素列设置的两个垂直输出线交替与两个连续的信号传送单元连接。因此，信号传送单元13e和13f与两个垂直输出线15c和15d的连接以及信号传送单元13g和13h与垂直输出线15c和15d的连接相对于信号传送单元13f和13g之间的边界是对称的。

奇数列的垂直输出线15a和15b分别由恒流源16a和16b驱动，并且分别与列放大器17a和17b连接。注意，将列放大器17a和17b配置在有效像素区域的上侧。列放大器17a和17b的输出经由传输门18a和18b分别与保持电容器20a和20b连接，并且经由传输门19a和19b分别与保持电容器21a和21b连接。此外，列放大器17a和17b的输出通过利用来自水平扫描电路27a的控制信号PH1和PH2所驱动的输出传送开关22a和22b以及23a和23b分别与共用的水平输出线24a和24b连接。水平输出线24a和24b与读出放大器25a连接，其中，读出放大器25a输出通过将水平输出线24a和24b的差分输出乘以预定增益所获得的信号。通过图像传感器的输出端子26a将读出放大器25a的输出信号输出到外部。

类似地，偶数列的垂直输出线15c和15d分别由恒流源16c和16d驱动，并且分别与列放大器17c和17d连接。注意，将列放大器17c和17d配置在有效像素区域的下侧(列放大器17a和17b的相对侧)。列放大器17c和17d的输出经由传输门18c和18d分别与保持电容器20c和20d连接，并且经由传输门19c和19d分别与保持电容器21c和21d连接。此外，列放大器17c和17d的输出通过由来自水平扫描电路27b的控制信号PH1和PH2所驱动的输出传送开关22c和22d以及23c和23d分别与共用的水平输出线24c和24d连接。水平输出线24c和24d与读出放大器25b连接，其中，读出放大器25b输出通过将水平输出线24c和24d的差分输出乘以预定增益所获得的信号。通过图像传感器的输出端子26b将读出放大器25b的输出信号输出到外部。

保持电容器20a和20b通过来自图像传感器内的电路(未示出)的输出或者通过由从外部输入的PADDS所控制的开关28a来相互连接。保持电容器21a和21b通过来自图像传感器内的电路(未示出)的输出或者通过由从外部输入的PADDN所控制的开关28b来相互连接。

类似地，保持电容器20c和20d通过来自图像传感器内的电路(未示出)的输出或者通过由从外部输入的PADDS所控制的开关28c来相互连接。保持电容器21c和21d通过来自图像传感器内的电路(未示出)的输出或者通过由从外部输入的PADDN所控制的开关28d来相互连接。

图2是示出图1中的图像传感器的操作定时的时序图。参考图2说明各单元的操作。

在从t1到t2的所有像素的复位时间段，激活控制信号PTX(n)、PTX(n+1)、PTX(n+2)、PTX(n+3)、PTX(n+4)、PTX(n+5)、PTX(n+6)和PTX(n+7)。仅示出特定行的控制信号。然而，在该时间段激活所有行的控制信号PTX。经由传送开关2将整个像素组的光电二极管1的电荷分别传送至像素放大器10的栅极11，以复位光电二极管1。

在时刻t3，所有像素同时开始累积。在时刻t4，图像传感器外部的机构(未示出)遮挡进入图像传感器的光。从t3到t4的时间段是各光电二极管1累积信号电荷的累积时间段。注意，尽管在该例子中，所有像素同时开始累积，但是本发明不局限于此。例如，可以针对每一行来复位光电二极管1。

接着开始用于读出累积的信号电荷的操作。在时刻t5，激活控制信号PSEL(n)和PSEL(n+4)，从而接通行选择开关6。包括配置在第n行上的信号传送单元13a和13e以及配置在第(n+4)行上的信号传送单元13c和13g的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t6，激活控制信号PRES(n)和PRES(n+4)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13a、13c、13e和13g中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15a、15b、15c和15d。

在时刻t7，使控制信号PRES(n)和PRES(n+4)无效。然后，在时刻t8，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门19a、19b、19c和19d。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持暗电平输出。在时刻t9完成传送操作之后，在时刻t 10激活控制信号PTX(n)、PTX(n+2)、PTX(n+4)和PTX(n+6)，从而接通像素组12a、12a′、12c、12c′、12e、12e′、12g和12g′的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13a、13c、13e和13g各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平变化了与传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在该操作中，将信号电荷从像素组12a和12a′传送至信号传送单元13a的栅极。电位相对于复位电平的变化对应于两个像素。也就是说，通过相加来自两个像素的信号获得该变化。对于信号传送单元13c、13e或13g也一样。

在完全结束传送操作的时刻t11，使控制信号PTX(n)、PTX(n+2)、PTX(n+4)和PTX(n+6)无效。然后，在时刻t12，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门18a、18b、18c和18d。保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持信号电平。此后，当在时刻t13使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20a保持像素组12a和12a′的相加后的信号电平，并且保持电容器20b保持像素组12c和12c′的相加后的信号电平。类似地，保持电容器20c保持像素组12e和12e′的相加后的信号电平，并且保持电容器20d保持像素组12g和12g′的相加后的信号电平。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持各像素组12a和12a′、12c和12c′、12e和12e′以及12g和12g′的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t14使行选择控制信号PSEL(n)和PSEL(n+4)无效。

在时刻t15，激活控制信号PADDS和PADDN，从而接通开关28a、28b、28c和28d。利用该操作，分别使保持电容器20a和20b、21a和21b、20c和20d以及21c和21d短路。保持电容器20a保持通过对像素组12a和12a′的相加信号和像素组12c和12c′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器20c保持通过对像素组12e和12e′的相加信号和像素组12g和12g′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器21a保持像素组12a和12a′以及12c和12c′的暗电平的平均值。保持电容器21c保持像素组12e和12e′以及12g和12g′的暗电平的平均值。在时刻t16，使控制信号PADDS和PADDN无效，然后完成平均操作。

水平扫描电路27a和27b控制输出传送开关22a、23a、22c和23c，以进行用于将保持电容器20a、21a、20c和21c连接至水平输出线的操作。当在时刻t17接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素组12a、12a′、12c和12c′的暗电平的平均值以及像素组12a、12a′、12c和12c′的平均信号电平输入给读出放大器25a，其中读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素组12e、12e′、12g和12g′的暗电平的平均值以及像素组12e、12e′、12g和12g′的平均信号电平输入给读出放大器25b，其中读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

利用上述操作，完成第n行、第(n+2)行、第(n+4)行和第(n+6)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

接着将说明用于读出第(n+1)行、第(n+3)行、第(n+5)和第(n+7)行的操作。

在时刻t19，激活控制信号PSEL(n+2)和PSEL(n+6)，从而接通行选择开关6。包括配置在第(n+2)行中的信号传送单元13b和13f以及配置在第(n+6)行中的信号传送单元13d和13h的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t20，激活控制信号PRES(n+2)和PRES(n+6)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13b、13d、13f和13h中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15b、15a、15d和15c。

在时刻t21，使控制信号PRES(n+2)和PRES(n+6)无效。然后，在时刻t22，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15b、15a、15d和15c连接的列放大器17b、17a、17d和17c的输出相连接的传输门19b、19a、19d和19c。保持电容器21b、21a、21d和21c分别保持暗电平输出。在时刻t23完成传送操作之后，在时刻t24激活控制信号PTX(n+1)、PTX(n+3)、PTX(n+5)和PTX(n+7)，从而接通像素组12b、12b′、12d、12d′、12f、12f′、12h和12h′的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13b、13d、13f和13h各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平改变了与传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。在该操作中，将信号电荷从像素组12b和12b′传送至信号传送单元13b的栅极。电位相对于复位电平的变化对应于两个像素。也就是说，通过相加来自两个像素的信号获得该变化。对于信号传送单元13d、13f或13h也一样。

在完全结束传送操作的时刻t25，使控制信号PTX(n+1)、PTX(n+3)、PTX(n+5)和PTX(n+7)无效。然后，在时刻t26，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15b、15a、15d和15c连接的列放大器17b、17a、17d和17c的输出相连接的传输门18b、18a、18d和18c。保持电容器20b、20a、20d和20c分别保持信号电平。此后，当在时刻t27使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20b保持像素组12b和12b′的相加后的信号电平，并且保持电容器20a保持像素组12d和12d′的相加后的信号电平。类似地，保持电容器20d保持像素组12f和12f′的相加后的信号电平，并且保持电容器20c保持像素组12h和12h′的相加后的信号电平。保持电容器21b、21a、21d和21c分别保持各像素组12b和12b′、12d和12d′、12f和12f′以及12h和12h′的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t28使行选择控制信号PSEL(n+2)和PSEL(n+6)无效。

在时刻t29，激活控制信号PADDS和PADDN，从而接通开关28a、28b、28c和28d。利用该操作，分别使保持电容器20a和20b、21a和21b、20c和20d以及21c和21d短路。保持电容器20a保持通过对像素组12b和12b′的相加信号和像素组12d和12d′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器20c保持通过对像素组12f和12f′的相加信号和像素组12h和12h′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器21a保持各像素组12b和12b′以及12d和12d′的暗电平的平均值。保持电容器21c保持各像素组12f和12f′以及12h和12h′的暗电平的平均值。在时刻t30，使控制信号PADDS和PADDN无效，然后完成平均操作。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22c和23c以进行用于将保持电容器20a、21a、20c和21c连接至水平输出线的操作。当在时刻t31接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素组12b、12b′、12d和12d′的暗电平的平均值以及像素组12b、12b′、12d和12d′的平均信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素组12f、12f′、12h和12h′的暗电平的平均值以及像素组12f、12f′、12h和12h′的平均信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

利用上述操作，完成第(n+1)行、第(n+3)行、第(n+5)行和第(n+7)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列作为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

图3示出将上述操作应用于在像素上具有Bayer排列的绿色、红色和蓝色颜色滤波器的图像传感器的例子。图3示出：对分配有相同符号(诸如G11等)的像素进行平均，并且在垂直方向上针对绿色(G)、红色(R)或蓝色(B)分别以每四个像素进行平均操作。

如上所述，本实施例中所述的结构使得可以针对垂直方向上交替配置的第一像素和第二像素，分别对每四个像素以四个像素进行平均。这减少了在将所有像素信号的信息反映在图像上时要读出的行的数量，从而提高了图像质量。

第二实施例

图4是示出根据本发明第二实施例的图像传感器的结构的电路图。在图4中，除像素结构以及信号传送单元与垂直输出线的连接以外，该结构与第一实施例中所述的结构相同，并且省略对其的说明。

参考图4，由像素组12a、12a′、12b、12b′、12c、12c′、12d、12d′、12e、12e′、12f和12f′形成图像传感器的有效像素区域的垂直方向。按照12a、12b、12a′和12b′的顺序在垂直方向上配置像素组12a、12b、12a′和12b′。在它们下面，按照12c、12d、12c′和12d′的顺序在垂直方向上配置像素组12c、12d、12c′和12d′。顺次地，按照12e、12f、12e′和12f′的顺序在垂直方向上配置像素12e、12f、12e′和12f′。将各像素组12a和12a′、12b和12b′、12c和12c′、12d和12d′、12e和12e′以及12f和12f′分别连接至信号传送单元13a、13b、13c、13d、13e和13f。

在像素组12a和12a′中，像素12a的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m)连接。像素12a′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m+2)连接。此外，像素12b的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m+1)连接。像素12b′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m+3)连接。

对于像素组12c、12c′、12d、12d′、12e、12e′、12f和12f′也一样。也就是说，像素组12c和12c′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(m+4)和PTX(m+6)连接。像素组12d和12d′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(m+5)和PTX(m+7)连接。像素组12e和12e′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n)和PTX(n+2)连接，其中，该控制信号PTX(n)和PTX(n+2)是控制信号PTX(m)～PTX(m+7)的垂直重复的一部分。像素组12f和12f′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n+1)和PTX(n+3)连接。

信号传送单元13a的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(m)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(m)连接。信号传送单元13b的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(m+2)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(m+2)连接。类似地，信号传送单元13c和13d的复位开关3的栅极分别与控制信号PRES(m+4)和PRES(m+6)连接。行选择开关6的栅极分别与控制信号PSEL(m+4)和PSEL(m+6)连接。信号传送单元13e和13f的复位开关3的栅极分别与控制信号PRES(n)和PRES(n+2)连接，其中，该控制信号PRES(n)和PRES(n+2)是控制信号PRES(m)～PRES(m+7)的垂直重复的一部分。行选择开关6的栅极分别与控制信号PSEL(n)和PSEL(n+2)连接，其中，该控制信号PSEL(n)和PSEL(n+2)是控制信号PSEL(m)～PSEL(m+7)的垂直重复的一部分。

信号传送单元13a和13d分别与穿过图像传感器的垂直输出线15a连接。信号传送单元13b和13c分别与垂直输出线15b连接。利用这一结构，信号传送单元13a和13b与两个垂直输出线15a和15b的连接以及信号传送单元13c和13d与垂直输出线15a和15b的连接相对于信号传送单元13b和13c之间的边界是对称的。像素组12e、12e′、12f和12f′或者信号传送单元13e和13f是像素12a～12d′或者信号传送单元13a～13d的垂直重复的一部分。信号传送单元13e和13f与垂直输出线15a和15b的连接同信号传送单元13a和13b与垂直输出线15a和15b的连接是相同的。类似地，与配置像素组12a、12a′、12b、12b′、12c、12c′、12d、12d′、12e、12e′、12f和12f′的列邻接的像素组12g、12g′、12h、12h′、12i、12i′、12j、12j′、12k、12k′、12l和12l′具有下面的结构。

由像素组12g、12g′、12h、12h′、12i、12i′、12j、12j′、12k、12k′、12l和12l′形成图像传感器的有效像素区域的垂直方向。按照12g、12h、12g′和12h′的顺序在垂直方向上配置像素组12g、12h、12g′和12h′。在它们下面，按照12i、12j、12i′和12j′的顺序在垂直方向上配置像素组12i、12j、12i′和12j′。顺次地，按照12k、12l、12k′和12l′的顺序在垂直方向上配置像素12k、12l、12k′和12l′。各像素组12g和12g′、12h和12h′、12i和12i′、12j和12j′、12k和12k′以及12l和12l′分别与信号传送单元13g、13h、13i、13j、13k和13l连接。

在像素组12g和12g′中，像素12g的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m)连接。像素12g′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m+2)连接。此外，像素12h的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m+1)连接。像素12h′的传送开关2的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PTX(m+3)连接。

对于像素组12i、12i′、12j、12j′、12k、12k′、12l和12l′也一样。也就是说，像素组12i和12i′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(m+4)和PTX(m+6)连接。像素组12j和12j′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(m+5)和PTX(m+7)连接。像素组12k和12k′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n)和PTX(n+2)连接，其中，该控制信号PTX(n)和PTX(n+2)是控制信号PTX(m)～PTX(m+7)的垂直重复的一部分。像素组12l和121′的传送开关2的栅极分别与控制信号PTX(n+1)和PTX(n+3)连接。

信号传送单元13g的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(m)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(m)连接。信号传送单元13h的复位开关3的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PRES(m+2)连接，并且行选择开关6的栅极与来自垂直扫描电路14的控制信号PSEL(m+2)连接。类似地，信号传送单元13i和13j的复位开关3的栅极分别与控制信号PRES(m+4)和PRES(m+6)连接。行选择开关6的栅极分别与控制信号PSEL(m+4)和PSEL(m+6)连接。信号传送单元13k和13l的复位开关3的栅极分别与控制信号PRES(n)和PRES(n+2)连接，其中，该控制信号PRES(n)和PRES(n+2)是控制信号PRES(m)～PRES(m+7)的垂直重复的一部分。行选择开关6的栅极分别与控制信号PSEL(n)和PSEL(n+2)连接，其中，该控制信号PSEL(n)和PSEL(n+2)是控制信号PSEL(m)～PSEL(m+7)的垂直重复的一部分。

信号传送单元13g和13j分别与穿过图像传感器的垂直输出线15c连接。信号传送单元13h和13i分别与垂直输出线15d连接。利用这一结构，信号传送单元13g和13h与两个垂直输出线15c和15d的连接以及信号传送单元13i和13j与垂直输出线15c和15d的连接相对于信号传送单元13h和13i之间的边界是对称的。像素组12k、12k′、12l和12l′或者信号传送单元13k和13l是像素12g～12j′或者信号传送单元13g～13j的垂直重复的一部分。信号传送单元13k和13l与垂直输出线15c和15d的连接同信号传送单元13g和13h与垂直输出线15c和15d的连接是相同的。

图5是示出图4中的图像传感器的操作定时的时序图。将参考图5说明各单元的操作。

在从t1～t2的所有像素的复位时间段，激活控制信号PTX(m)、PTX(m+1)、PTX(m+2)、PTX(m+3)、PTX(m+4)、PTX(m+5)、PTX(m+6)、PTX(m+7)、PTX(n)、PTX(n+1)、PTX(n+2)和PTX(n+3)。仅示出特定行的控制信号。然而，在该时间段激活所有行的控制信号PTX。经由传送开关2将所有像素的光电二极管1的电荷分别传送至像素放大器10的栅极11，以复位光电二极管1。

在时刻t3，所有像素同时开始累积。在时刻t4，图像传感器外部的机构(未示出)遮挡进入图像传感器的光。从t3～t4的时间段是各光电二极管1累积信号电荷的累积时间段。注意，尽管在本例子中，所有像素同时开始累积，但是本发明不局限于此。可以针对每一行来复位光电二极管1。

接着开始用于读出累积的信号电荷的操作。在时刻t5，激活控制信号PSEL(m)和PSEL(m+4)，从而接通行选择开关6。包括配置在第m行中的信号传送单元13a和13g以及配置在第(m+4)行中的信号传送单元13c和13i的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t6，激活控制信号PRES(m)和PRES(m+4)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13a、13c、13g和13i中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15a、15b、15c和15d。

在时刻t7，使控制信号PRES(m)和PRES(m+4)无效。然后在时刻t8，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门19a、19b、19c和19d。保持电容器21a、21b、21c和21d保持暗电平输出。在时刻t9完成传送操作之后，在时刻t10激活控制信号PTX(m)、PTX(m+2)、PTX(m+4)和PTX(m+6)，从而接通像素组12a、12a′、12c、12c′、12g、12g′、12i和12i′的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13a、13c、13g和13i各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平变化了与所传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在该操作中，将信号电荷从像素组12a和12a′传送至信号传送单元13a的栅极。电位相对于复位电平的变化对应于两个像素。也就是说，通过相加来自两个像素的信号获得该变化。对于信号传送单元13c、13g或13i也一样。

在完全结束传送操作的时刻t11，使控制信号PTX(m)、PTX(m+2)、PTX(m+4)和PTX(m+6)无效。然后，在时刻t12，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门18a、18b、18c和18d。保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持信号电平。此后，当在时刻t13使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20a保持像素组12a和12a′的相加后的信号电平，并且保持电容器20b保持像素组12c和12c′的相加后的信号电平。类似地，保持电容器20c保持像素组12g和12g′的相加后的信号电平，并且保持电容器20d保持像素组12i和12i′的相加后的信号电平。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持各像素组12a和12a′、12c和12c′、12g和12g′以及12i和12i′的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t 14使行选择控制信号PSEL(m)和PSEL(m+4)无效。

在时刻t15，激活控制信号PADDS和PADDN，从而接通开关28a、28b、28c和28d。利用该操作，分别使保持电容器20a和20b、21a和21b、20c和20d以及21c和21d短路。保持电容器20a保持通过对像素组12a和12a′的相加信号和像素组12c和12c′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器20c保持通过对像素组12g和12g′的相加信号和像素组12i和12i′的相加信号进行平均所获得的信号。

此外，保持电容器21a保持各像素组12a和12a′以及12c和12c′的暗电平的平均值。保持电容器21c保持各像素组12g和12g′以及12i和12i′的暗电平的平均值。在时刻t16，使PADDS和PADDN无效，然后完成平均操作。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22c和23c以进行用于将保持电容器20a、21a、20c和21c连接至水平输出线的操作。当在时刻t17接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素组12a、12a′、12c和12c′的暗电平的平均值以及像素组12a、12a′、12c和12c′的平均信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素组12g、12g′、12i和12i′的暗电平的平均值以及像素组12g、12g′、12i和12i′的平均信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

利用上述操作，完成第m行、第(m+2)行、第(m+4)行和第(m+6)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

接着说明用于读出第(m+5)行、第(m+7)行、第(n+1)和第(n+3)行的操作。在时刻t19，激活控制信号PSEL(m+6)和PSEL(n+2)，从而接通行选择开关6。包括配置在第(m+6)行中的信号传送单元13d和13j及配置在第(n+2)行中的信号传送单元13f和13l的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t20，激活控制信号PRES(m+6)和PRES(n+2)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13d、13f、13j和13l中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15a、15b、15c和15d。

在时刻t21，使控制信号PRES(m+6)和PRES(n+2)无效。然后，在时刻t22，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门19a、19b、19c和19d。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持暗电平输出。在时刻t23完成传送操作之后，在时刻t24激活控制信号PTX(m+5)、PTX(m+7)、PTX(n+1)和PTX(n+3)，从而接通像素组12d、12d′、12f、12f′、12j、12j′、12l和12l′的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13d、13f、13j和13l各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平改变了与传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在该操作中，将信号电荷从像素组12d和12d′传送至信号传送单元13d的栅极。电位相对于复位电平的变化对应于两个像素。也就是说，通过相加来自两个像素的信号获得该变化。对于信号传送单元13f、13j或13l也一样。

在完全结束传送操作的时刻t25，使控制信号PTX(m+5)、PTX(m+7)、PTX(n+1)和PTX(n+3)无效。然后，在时刻t26，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门18a、18b、18c和18d。保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持信号电平。此后，当在时刻t27使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20a保持像素组12d和12d′的相加后的信号电平，并且保持电容器20b保持像素组12f和12f′的相加后的信号电平。类似地，保持电容器20c保持像素组12j和12j′的相加后的信号电平，并且保持电容器20d保持像素组12l和12l′的相加后的信号电平。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持各像素组12d和12d′、12f和12f′、12j和12j′以及12l和12l′的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t28使行选择控制信号PSEL(m+6)和PSEL(n+2)无效。

在时刻t29，激活控制信号PADDS和PADDN，从而接通开关28a、28b、28c和28d。利用该操作，分别使保持电容器20a和20b、21a和21b、20c和20d以及21c和21d短路。保持电容器20a保持通过对像素组12d和12d′的相加信号和像素组12f和12f′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器20c保持通过对像素组12j和12j′的相加信号和像素组12l和12l′的相加信号进行平均所获得的信号。保持电容器21a保持各像素组12d和12d′以及12f和12f′的暗电平的平均值。保持电容器21c保持各像素组12j和12j′以及12l和12l′的暗电平的平均值。在时刻t30，使控制信号PADDS和PADDN无效，然后完成平均操作。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22c和23c以进行用于将保持电容器20a、21a、20c和21c连接至水平输出线的操作。当在时刻t31接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素组12d、12d′、12f和12f′的暗电平的平均值以及像素组12d、12d′、12f和12f′的平均信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素组12j、12j′、12l和12l′的暗电平的平均值以及像素组12j、12j′、12l和12l′的平均信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

利用上述操作，完成第(m+5)行、第(m+7)行、第(n+1)行和第(n+3)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列作为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

图6示出将上述操作应用于在像素上具有Bayer排列的绿色、红色和蓝色颜色滤波器的图像传感器的例子。图6示出：对分配有相同符号(诸如G11等)的像素进行平均，并且在垂直方向上针对绿色(G)、红色(R)或蓝色(B)分别以每四个像素进行平均操作，并且不读出阴影线的像素的信号。

如上所述，本实施例中所述的结构使得可以针对垂直方向上交替配置的第一像素和第二像素，分别对每六个像素以四个像素进行平均。这减少了在将大量像素信号的信息反映在图像上时要读出的行的数量，从而提高了图像质量。

第三实施例

下面说明本发明的第三实施例。图7是示出具有第一和第二实施例所示的图像传感器的摄像设备的结构的框图。

在图7的摄像设备100中，附图标记101表示第一和第二实施例所示的图像传感器，附图标记103表示对从图像传感器101输出的模拟图像信号进行增益调整并且与预定量化位相对应地进行数字转换的模拟前端(以下称为AFE)，并且附图标记102表示控制图像传感器101和AFE 103的驱动定时的时序生成器(以下称为TG)。

附图标记108表示具有如下功能的RAM：用于存储经过了AFE 103中的数字转换的图像数据和通过(后面说明的)图像处理单元109处理后的图像数据的图像数据存储部件的功能以及在(后面说明的)CPU 104工作时所使用的工作存储器的功能。在本实施例中，使用RAM 108执行这些功能。然而，还可以使用其它存储器，只要该存储器具有不会引起任何问题的适当的存取速度水平即可。

附图标记106表示用于存储(后面说明的)CPU 104工作时所使用的程序的ROM。尽管在本实施例中使用闪存ROM，但是这仅是例子。还可以使用其它存储器，只要该存储器具有不会引起任何问题的适当的存取速度水平即可。CPU 104集中控制摄像设备100。图像处理单元109对所拍摄图像执行诸如校正和压缩处理等的处理。

附图标记110表示用于将静止图像数据和运动图像数据记录在外部记录介质中的、与外部记录介质的接口单元，附图标记112表示与外部记录介质的连接器，附图标记113表示诸如非易失性存储器或硬盘等的外部记录介质，附图标记116表示与摄像设备100的连接器，附图标记114表示与摄像设备100的接口，并且附图标记115表示诸如非易失性存储器或硬盘等的内部记录单元。注意，尽管在本实施例中使用可拆卸外部记录介质作为记录介质，但是可以包含可写入数据的非易失性存储器或硬盘。

附图标记105表示在CPU 104中设置摄像指示和摄像条件等的操作单元。如图8所示，操作单元105包括静止图像拍摄开关105a、运动图像拍摄开关105b和操作显示单元上所显示的菜单的GUI操作单元105c等。附图标记107表示显示拍摄的静止图像或运动图像或者菜单等的显示单元。

本实施例的摄像设备100具有多种摄像模式。下面说明各摄像模式下的操作。

下面说明静止图像拍摄模式。当用户按下静止图像拍摄开关105a时，CPU 104向图像传感器101和TG 102发送用于拍摄静止图像的设置。此后，向TG 102输出开始信号，并且图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号开始摄像操作。下面使用图9说明摄像操作。注意，图9中的信号对应于图4所示的信号。

在从t1到t2的所有像素的复位时间段，激活控制信号PTX(m)、PTX(m+1)、PTX(m+2)、PTX(m+3)、PTX(m+4)、PTX(m+5)、PTX(m+6)和PTX(m+7)。仅示出特定行的控制信号。然而，在该时间段激活所有行的控制信号PTX。将所有像素的光电二极管1的电荷经由传送开关2分别传送至像素放大器10的栅极11，以复位光电二极管1。

在时刻t3，所有像素同时开始累积。在时刻t4，快门(未示出)遮挡进入图像传感器的光。从t3到t4的时间段是各光电二极管1累积信号电荷的累积时间段。

接着开始用于读出累积的信号电荷的操作。在时刻t5，激活控制信号PSEL(m)和PSEL(m+2)，并且接通行选择开关6。包括配置在第m行中的信号传送单元13a和13g及配置在第(m+2)行中的信号传送单元13b和13h的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t6，激活控制信号PRES(m)和PRES(m+2)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13a、13b、13g和13h中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15a、15b、15c和15d。

在时刻t7，使控制信号PRES(m)和PRES(m+2)无效。然后，在时刻t8，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门19a、19b、19c和19d。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持暗电平输出。在时刻t9完成传送操作之后，在时刻t 10激活控制信号PTX(m)和PTX(m+1)，从而接通像素组12a、12b、12g和12h的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13a、13b、13g和13h各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平改变了与所传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在完全结束传送操作的时刻t11，使控制信号PTX(m)和PTX(m+1)无效。然后，在时刻t12，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门18a、18b、18c和18d。保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持信号电平。此后，当在时刻t13使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持像素组12a、12b、12g和12h的信号电平。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持像素组12a、12b、12g和12h的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t 14使行选择控制信号PSEL(m)和PSEL(m+2)无效。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22b、23b、22c、23c、22d和23d以进行用于将保持电容器20a、21a、20b、21b、20c、21c、20d和21d连接至水平输出线的操作。当在时刻t15接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素12a的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素12g的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t16使控制信号PH1无效，从而终止输出操作。

当在时刻t17接通控制信号PH2时，经由传送开关22b将水平输出线24a与保持电容器20b连接，并且经由传送开关23b将水平输出线24b与保持电容器21b连接。也就是说，此时，将像素12b的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22d将水平输出线24c与保持电容器20d连接，并且经由传送开关23d将水平输出线24d与保持电容器21d连接。也就是说，此时，将像素12h的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t18使控制信号PH2无效，从而终止输出操作。

利用上述操作，完成第m行和第(m+1)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列作为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

接着，开始用于读出第(m+2)行和第(m+3)行中的像素数据的操作。在时刻t19，激活控制信号PSEL(m)和PSEL(m+2)，并且接通行选择开关6。包括配置在第m行中的信号传送单元13a和13g及配置在第(m+2)行中的信号传送单元13b和13h的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t20，激活控制信号PRES(m)和PRES(m+2)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13a、13b、13g和13h中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15a、15b、15c和15d。

在时刻t21，使控制信号PRES(m)和PRES(m+2)无效。然后，在时刻t22，激活PTN。这接通了与分别与垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门19a、19b、19c和19d。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持暗电平输出。在时刻t23完成传送操作之后，在时刻t24激活控制信号PTX(m+2)和PTX(m+3)，从而接通像素组12a′、12b′、12g′和12h′的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13a、13b、13g和13h各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平改变了与所传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在完全结束传送操作的时刻t25，使控制信号PTX(m+2)和PTX(m+3)无效。然后，在时刻t26，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15a、15b、15c和15d连接的列放大器17a、17b、17c和17d的输出相连接的传输门18a、18b、18c和18d。保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持信号电平。此后，当在时刻t27使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20a、20b、20c和20d分别保持像素组12a′、12b′、12g′和12h′的信号电平。保持电容器21a、21b、21c和21d分别保持像素组12a′、12b′、12g′和12h′的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t28使行选择控制信号PSEL(m)和PSEL(m+2)无效。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22b、23b、22c、23c、22d和23d以进行用于将保持电容器20a、21a、20b、21b、20c、21c、20d和21d连接至水平输出线的操作。当在时刻t29接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素12a′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素12g′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t30使控制信号PH1无效，从而终止输出操作。

此外，当在时刻t31接通控制信号PH2时，经由传送开关22b将水平输出线24a与保持电容器20b连接，并且经由传送开关23b将水平输出线24b与保持电容器21b连接。也就是说，此时，将像素12b′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22d将水平输出线24c与保持电容器20d连接，并且经由传送开关23d将水平输出线24d与保持电容器21d连接。也就是说，此时，将像素12h′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t32使控制信号PH2无效，从而终止输出操作。

利用上述操作，完成第(m+2)行和第(m+3)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列作为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

接着开始用于读出第(m+4)行和第(m+5)行的操作。在时刻t33，激活控制信号PSEL(m+4)和PSEL(m+6)，从而接通行选择开关6。包括配置在第(m+4)行中的信号传送单元13c和13i及配置在第(m+6)行中的信号传送单元13d和13j的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t34，激活控制信号PRES(m+4)和PRES(m+6)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13c、13d、13i和13j中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15b、15a、15d和15c。

在时刻t35，使控制信号PRES(m+4)和PRES(m+6)无效。然后，在时刻t36，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15b、15a、15d和15c连接的列放大器17b、17a、17d和17c的输出相连接的传输门19b、19a、19d和19c。保持电容器21b、21a、21d和21c分别保持暗电平输出。在时刻t37完成传送操作之后，在时刻t38激活控制信号PTX(m+4)和PTX(m+5)。利用该操作，接通像素组12c、12d、12i和12j的传送开关2，从而将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13c、13d、13i和13j各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平改变了与所传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在完全结束传送操作的时刻t39，使控制信号PTX(m+4)和PTX(m+5)无效。然后，在时刻t40，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15b、15a、15d和15c连接的列放大器17b、17a、17d和17c的输出相连接的传输门18b、18a、18d和18c。保持电容器20b、20a、20d和20c分别保持信号电平。此后，当在时刻t41使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20b、20a、20d和20c分别保持像素组12c、12d、12i和12j的信号电平。保持电容器21b、21a、21d和21c分别保持像素组12c、12d、12i和12j的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t42使行选择控制信号PSEL(m+4)和PSEL(m+6)无效。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22b、23b、22c、23c、22d和23d以进行用于将保持电容器20a、21a、20b、21b、20c、21c、20d和21d连接至水平输出线的操作。当在时刻t43接通控制信号PH 1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素12d的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素12j的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t44使控制信号PH1无效，从而终止输出操作。

当在时刻t45接通控制信号PH2时，经由传送开关22b将水平输出线24a与保持电容器20b连接，并且经由传送开关23b将水平输出线24b与保持电容器21b连接。也就是说，此时，将像素12c的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22d将水平输出线24c与保持电容器20d连接，并且经由传送开关23d将水平输出线24d与保持电容器21d连接。也就是说，此时，将像素12i的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t46使控制信号PH2无效，从而终止输出操作。

利用上述操作，完成第(m+4)行和第(m+5)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列作为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

接着开始用于读出第(m+6)行和第(m+7)行的操作。在时刻t47，激活控制信号PSEL(m+4)和PSEL(m+6)，从而接通行选择开关6。包括配置在第(m+4)行中的信号传送单元13c和13i及配置在第(m+6)行中的信号传送单元13d和13j的像素放大器10、以及与垂直输出线连接的电流源16a、16b、16c和16d的源极跟随器电路进入工作状态。

在时刻t48，激活控制信号PRES(m+4)和PRES(m+6)，从而接通复位开关3。初始化信号传送单元13c、13d、13i和13j中的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接在复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号分别输出给垂直输出线15b、15a、15d和15c。

在时刻t49，使控制信号PRES(m+4)和PRES(m+6)无效。然后，在时刻t50，激活PTN。这接通了与分别同垂直输出线15b、15a、15d和15c连接的列放大器17b、17a、17d和17c的输出相连接的传输门19b、19a、19d和19c。保持电容器21b、21a、21d和21c分别保持暗电平输出。在时刻t51完成传送操作之后，在时刻t52激活控制信号PTX(m+6)和PTX(m+7)，从而接通像素组12c′、12d′、12i′和12j′的传送开关2。将相应光电二极管1中累积的信号电荷传送至由信号传送单元13c、13d、13i和13j各自的像素放大器10所形成的源极跟随器的栅极11。此时，在由像素放大器10形成的源极跟随器的栅极11中，电位相对于复位电平改变了与所传送的信号电荷相对应的量，从而确定信号电平。

在完全结束传送操作的时刻t53，使控制信号PTX(m+6)和PTX(m+7)无效。然后，在时刻t54，激活PTS。这接通了与分别同垂直输出线15b、15a、15d和15c连接的列放大器17b、17a、17d和17c的输出相连接的传输门18b、18a、18d和18c。保持电容器20b、20a、20d和20c分别保持信号电平。此后，当在时刻t55使PTS无效时，完成传送操作。

利用上述操作，保持电容器20b、20a、20d和20c分别保持像素组12c′、12d′、12i′和12j′的信号电平。保持电容器21b、21a、21d和21c分别保持像素组12c′、12d′、12i′和12j′的暗电平。

由于完成来自像素的信号输出操作，因而在时刻t56使行选择控制信号PSEL(m+4)和PSEL(m+6)无效。

水平扫描电路27a和27b控制传送开关22a、23a、22b、23b、22c、23c、22d和23d以进行用于将保持电容器20a、21a、20b、21b、20c、21c、20d和21d连接至水平输出线的操作。当在时刻t57接通控制信号PH1时，经由传送开关22a将水平输出线24a与保持电容器20a连接，并且经由传送开关23a将水平输出线24b与保持电容器21a连接。也就是说，此时，将像素12d′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22c将水平输出线24c与保持电容器20c连接，并且经由传送开关23c将水平输出线24d与保持电容器21c连接。也就是说，此时，将像素12j′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t58使控制信号PH1无效，从而终止输出操作。

此外，当在时刻t59接通控制信号PH2时，经由传送开关22b将水平输出线24a与保持电容器20b连接，并且经由传送开关23b将水平输出线24b与保持电容器21b连接。也就是说，此时，将像素12c′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25a，其中，读出放大器25a输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。

类似地，经由传送开关22d将水平输出线24c与保持电容器20d连接，并且经由传送开关23d将水平输出线24d与保持电容器21d连接。也就是说，此时，将像素12i′的暗电平和信号电平输入给读出放大器25b，其中，读出放大器25b输出通过将输入数据之间的差分乘以预定增益所获得的信号。此后，在时刻t60使控制信号PH2无效，从而终止输出操作。

利用上述操作，完成第(m+6)行和第(m+7)行中的像素信号的输出。注意，尽管在本实施例中仅说明了两个列，但是通过使用两个列作为一个单位，顺序重复上述操作直到最后一列为止。

通过针对图像传感器101的所有行将上述读出操作作为一个单位而进行，分别输出图像传感器101中配置的所有像素的信号。从图像传感器101输出的信号经过AFE 103中的数字转换，然后将其输入给图像处理单元109。图像处理单元109对输入信号进行预定处理，然后将其记录为静止图像。

接着说明第一运动图像拍摄模式。如图10所示，通过操作操作单元105，在显示单元107上显示运动图像记录大小选择画面。用户通过操作单元105选择图像大小为大(图10中为“大”)的运动图像。在按下运动图像拍摄开关105b时，CPU 104向图像传感器101和TG 102发送针对第一运动图像拍摄模式的设置。此后，向TG 102输出开始信号，并且图像传感器101基于来自TG102的驱动信号开始摄像操作。

图像传感器101重复第一实施例中所述的操作作为摄像操作，并且顺序输出图像信号。在这种情况下，输出像素的数量是垂直方向上的所有像素的数量的1/4。通过对图像传感器101内在垂直方向上相互邻接的具有相同颜色的四个像素的信号进行平均，来获得要输出的一个像素。从图像传感器101输出的信号经过AFE 103中的数字转换，然后将其输入给图像处理单元109。图像处理单元109对输入信号进行例如用于适当校正图像数据的高宽比的处理，然后将其记录为运动图像。

接着说明第二运动图像拍摄模式。如图10所示，通过操作操作单元105，在显示单元107上显示运动图像记录大小选择画面。用户通过操作单元105选择图像大小为小(图10中为“小”)的运动图像。在按下运动图像拍摄开关105b时，CPU 104向图像传感器101和TG 102发送针对第二运动图像拍摄模式的设置。此后，向TG 102输出开始信号，并且图像传感器101基于来自TG102的驱动信号开始摄像操作。

图像传感器101重复第二实施例中所述的操作作为摄像操作，并且顺序输出图像信号。在这种情况下，输出像素的数量是垂直方向上的所有像素的数量的1/6。通过对图像传感器101内在垂直方向上相互邻接的具有相同颜色的四个像素的信号进行平均，来获得要输出的一个像素。从图像传感器101输出的信号经过AFE 103中的数字转换，然后将其输入给图像处理单元109。图像处理单元109对输入信号进行预定处理，然后将其记录为运动图像。

如上所述，本实施例的摄像设备可以根据操作模式来切换要从图像传感器输出的像素的数量。当如静止图像那样在不减少行数的情况下读出像素时，对于垂直方向上的一个像素列存在两个垂直输出线。由于该原因，与对于读出操作使用一个垂直输出线的情况相比，可以更高速地读出像素。此外，在减少要读出的像素的数量的模式下，不是间隔剔除像素，而是对像素信号进行平均。这使得可以获取更大数量的像素的信息，从而维持高的图像质量。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种图像传感器，其具有在行方向和列方向上二维配置的多个像素，所述图像传感器包括：

针对各列在所述列方向上配置的多个像素放大器，其中，各列的至少两个像素共享一个所述像素放大器；

针对各列配置的两个输出线，其中，信号从针对各列在所述列方向上配置的所述多个像素放大器输出至所述两个输出线中的任一个；以及

平均单元，其对从针对相同列配置的两个输出线输出的信号进行平均。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，共享所述像素放大器的至少两个像素在所述列方向上相邻，并且具有相同颜色。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，针对各列配置的两个输出线根据相应列是奇数列还是偶数列，交替引出至所述图像传感器的上侧和下侧，偶数列的两个输出线的读出电路被配置在所述图像传感器的上侧或下侧，并且奇数列的两个输出线的读出电路被配置在偶数列的两个输出线的读出电路的相对侧。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，针对在所述列方向上连续配置且具有相同颜色的每四个像素，进行所述平均单元的平均处理。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，针对在所述列方向上连续配置且具有相同颜色的每六个像素，进行所述平均单元的平均处理。

6.一种摄像设备，包括：

图像传感器，其具有在行方向和列方向上二维配置的多个像素，并且包括：针对各列在所述列方向上配置的多个像素放大器，其中，各列的至少两个像素共享一个所述像素放大器；针对各列配置的两个输出线，其中，信号从针对各列在所述列方向上配置的所述多个像素放大器输出至所述两个输出线中的任一个；以及平均单元，其对从针对相同列配置的两个输出线输出的信号进行平均；以及

信号处理单元，其对从所述图像传感器输出的图像信号进行预定信号处理。

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