CN102547152B - 光电转换器件和照相机系统 - Google Patents

光电转换器件和照相机系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供光电转换器件和照相机系统。该光电转换器件包括：公共输出线；传感单元部件，其将信号输出到公共输出线；传输电路部件，其与公共输出线连接，将来自公共输出线的信号保存在传输电容器中，并传输该信号；第一存储单元部件、第二存储单元部件和第三存储单元部件，这些存储单元部件均将来自公共输出线的信号存储在存储电容器中，将存储电容器中的信号反相和放大，并将该信号输出到公共输出线。

Description

光电转换器件和照相机系统
技术领域
本发明涉及一种光电转换器件和照相机系统。
背景技术
常规的相位差检测型焦点检测装置通过计算来自一对线传感器的光电转换信号的相关性来计算物体的散焦量，从而执行自动对焦。根据日本专利公开No.2006-220684，当提供多个焦点检测区域时，所述装置包括多个累积控制区域。在这种情况下，为各个区域配置的传感部件附有存储部件。日本专利公开No.2006-220684中所公开的装置包括伴随传感部件的两个存储部件，以缩短在大散焦的情况下的焦点检测所需的时间。对于一般的散焦，所述装置执行存储在第一存储部件中的累积信号的相关性计算。对于大的散焦，所述装置执行存储在第二存储部件中的累积信号的相关性计算。
日本专利公开No.2002-77737公开了这样一种技术，该技术通过提供像素内电容器并执行其曝光结束时间不同的两种类型的曝光，来增大图像传感器的动态范围。在第一曝光结束时，所述装置将每个光电二极管中累积的光电荷传送到对应的像素内电容器，并在下一曝光结束时读出在光电二极管中累积的光电荷和在像素内电容器中的电荷的混合。
另外，日本专利公开No.9-200614公开了一种改进从传感器读出的光电转换信号的信噪比的重置噪声降低部件。
发明内容
本发明提供一种在利用少数存储单元部件执行焦点检测方面有利的技术。
本发明的第一方面提供一种光电转换器件，其包括：公共输出线；传感单元部件，所述传感单元部件将通过光电转换器光电转换的信号输出到所述公共输出线；传输电路部件，所述传输电路部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号保存在传输电容器中，并传输所述信号；第一存储单元部件，所述第一存储单元部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号存储在第一存储电容器中，将所述第一存储电容器中的信号反相和放大，并将所述信号输出到所述公共输出线；第二存储单元部件，所述第二存储单元部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号存储在第二存储电容器中，将所述第二存储电容器中的信号反相和放大，并将所述信号输出到所述公共输出线；和第三存储单元部件，所述第三存储单元部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号存储在第三存储电容器中，将所述第三存储电容器中的信号反相和放大，并将所述信号输出到所述公共输出线，其中，所述第一存储单元部件将由重置所述光电转换器、传输电容器、第一存储电容器、第二存储电容器和第三存储电容器而产生的重置噪声信号写入所述第一存储电容器中，所述第三存储单元部件将通过使所述第一存储单元部件将所述第一存储电容器中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的重置噪声信号写入所述第三存储电容器中，所述第二存储单元部件将通过使所述第三存储单元部件将所述第三存储电容器中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的重置噪声信号写入所述第二存储电容器中，以及所述传输电路部件将下述信号写入所述传输电容器中，所述信号是通过将通过使所述第二存储单元部件将所述第二存储电容器中写入的重置噪声信号反相并放大而获得的信号与从所述传感单元部件输出的信号相加而获得的。
本发明的第二方面提供一种照相机系统，其包括：如第一方面限定的光电转换器件；和透镜，其用于在光电转换器件上形成光学图像。
从以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得明白。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的光电转换器件的框图；
图2是根据本发明的第一实施例的光电转换器件的电路图；
图3A和3B是图2中的光电转换器件的驱动时序图；
图4是第一实施例中的最大值检测电路和最小值检测电路的电路图；
图5是第一实施例中的PB比较器的示意性电路图；
图6是第一实施例中的PK比较器的示意性电路图；
图7A和7B显示第一实施例中的操作流程图；
图8是根据本发明的第二实施例的光电转换器件的电路图；
图9是图8中的光电转换器件的驱动时序图；
图10是显示第一实施例中的第一测量点放置方法至第四测量点放置方法的视图；
图11是显示根据本发明的第三实施例的单反式照相机的视图；
图12是用于说明光电转换器件的重置噪声降低驱动的简化图；和
图13是用于说明两个不同累积控制区域和存储单元区域的示意图。
具体实施方式
考虑这样的情况，即，日本专利公开No.2006-220684中所公开的技术包括日本专利公开No.2002-77737中所公开的像素内电容器以增大动态范围，并且该技术执行使得可在低灵敏度模式与高灵敏度模式之间进行切换的驱动操作。该技术还需要用于保存低灵敏度模式和高灵敏度模式下的重置噪声的两个存储部件。该技术需要用于保存来自两个不同累积控制区域的信号的两个存储部件和用于保存不同灵敏度模式(即，低灵敏度模式和高灵敏度模式)下的信号的两个存储部件。也就是说，该技术包括总共四个存储部件。即使使用日本专利公开No.9-200614中所公开的技术也使得必需为每个像素准备四个存储部件。增加处理区域和灵敏度模式这两个功能的存储部件的数量将导致芯片面积和成本的增加。
另一方面，当为具有不同散焦量的多个物体提供不同累积控制区域时，需要多个存储部件。当例如为帧中的近侧物体和远侧物体提供至少两个累积控制区域时，为每个像素提供四个存储部件。也就是说，由于提供四种类型的测量点放置方法，所以对于每种类型对每个像素需要四个存储部件。
(第一实施例)
为了理解光电转换器件的基本操作，首先将参照用于说明重置噪声降低驱动的简化图对图12中的光电转换器件的操作进行描述。参照图12，传感单元部件101经由传输电路部件201和公共输出线102与存储单元部件301连接。在基本操作中，所述器件重置传感单元部件101和存储单元部件301，并将来自传感单元部件101的重置噪声N写入存储单元部件301中。同时，传感单元部件101累积光学信号S。所述器件顺序地将来自存储单元部件301的重置噪声N和来自传感单元部件101的累积信号(S+N)传送到传输电路部件201。所述器件然后执行从累积信号(S+N)减去重置噪声N的差分处理(S+N-N)，并仅将通过改进累积信号的信噪比而获得的累积信号S写入存储单元部件301中。后一级上的处理电路通过使用该累积信号来执行AF信号处理。
图1是根据本发明的第一实施例的光电转换器件的框图。本实施例提供三个存储单元部件301、401和501。所述器件通过根据灵敏度模式使三个存储单元部件301、401和501重写重置噪声，来处理两种不同灵敏度模式和两个曝光时间。虽然重置操作与基本操作相同，但是所述器件将低灵敏度模式下的重置噪声N1保存在第一存储单元部件301中，并将高灵敏度模式下的重置噪声N2保存在第二存储单元部件401和第三存储单元部件501中。所述器件的特征是根据具有不同累积时间的累积控制区域来使用来自两个存储单元部件的重置噪声。在第一操作模式(低亮度环境下的高灵敏度模式)下，所述器件通过使用保存在第二存储单元部件401和第三存储单元部件501中的重置噪声N2来执行S-N操作。在第二操作模式(高亮度环境下的较低灵敏度模式)下，所述器件临时用保存在第一存储单元部件301中的重置噪声N1来重写第三存储单元部件501，以存储-N1′。其后，所述器件用保存在第三存储单元部件501中的-N1′重写第二存储单元部件401，以存储N1″。由于这个原因，可将第一存储单元部件301中保存的N1和第二存储单元部件401中保存的N1″处理为几乎相同的重置噪声N1。因此，在第一操作模式和第二操作模式下，设S1为第一累积控制区域中的光学信号，S2为第二累积控制区域中的光学信号，则所述器件与具有不同累积时间的两个累积控制区域对应地执行S1-N1操作和S2-N1″操作，从而获得具有高信噪比的信号。
接下来将对两个不同累积控制区域进行描述。图13是说明两个不同累积控制区域和对应的存储单元区域的示意图。参照图13，所述器件包括第一累积控制区域1301、第二累积控制区域1302、与第一累积控制区域1301对应的第一存储单元区域1303和与第二累积控制区域1302对应的第二存储单元区域1304。累积控制区域等同于自动焦点检测区域，并对应于所谓的测量点。通过分割每个累积控制区域而获得的单元(cell)是传感单元部件。通过分割每个存储单元区域而获得的单元是存储单元部件。传感单元部件被成行地排列为累积控制区域。由于第一累积控制区域1301和第二累积控制区域1302彼此重叠，所以需要存储单元区域1303和1304。以这种方式布置多个累积控制区域将增加测量点的数量。
图2是显示根据本实施例的光电转换器件的布置的电路图。参照图2，传感单元部件101和传输电路部件201连同第一存储单元部件301、第二存储单元部件401和第三存储单元部件501一起均与公共输出线102连接。在本实施例中，与一个传感单元部件对应地提供三个存储单元部件。另外，可使多个传感单元部件和多个存储单元部件的组合用作区域传感器。
接下来将对传感单元部件101、第一存储单元部件301、第二存储单元部件401、第三存储单元部件501和传输电路部件201的块中的每个进行描述。传感单元部件101包括光电二极管(PD)116、用于灵敏度切换的电容器单元(CP)117、和PMOS晶体管111至115。PMOS晶体管115用作灵敏度开关(灵敏度切换部件)，其根据信号φSW在低灵敏度模式和高灵敏度模式之间切换。在高灵敏度模式下，PD 116的寄生电容Cpd(未显示)用作确定灵敏度的检测电容。在低灵敏度模式下，使PMOS晶体管(灵敏度开关)115导通，以将寄生电容Cpd和电容器单元CP 117与电源电压VDD并联连接。这形成用于确定灵敏度的检测电容(Cpd+CP)。PMOS晶体管112用作选择开关，其根据信号φSL1选择多个传感单元部件。另外，PMOS晶体管114和PMOS晶体管115用作开关，这些开关根据信号φPS1和信号φSW重置光电二极管(PD)116中的残余电荷，并写入自动增益控制时的像素部分重置噪声。在这种情况下，重置电平是传输电路部件201(稍后将描述)的恒定电压VRS。传感单元部件101包括放大增益为-1的反相放大器。反相放大器包括PMOS晶体管111和PMOS晶体管(负载单元)113。PMOS晶体管113由信号φL1控制。PD 116是通过光电转换将光转换为电信号的光电转换器。传感单元部件101将由PD 116光电转换的信号输出到公共输出线102。
第一存储单元部件301包括PMOS晶体管331至334和第一存储电容器(CM1)335。第二存储单元部件401包括PMOS晶体管441至444和第二存储电容器(CM2)445。第三存储单元部件501包括PMOS晶体管541至544和第三存储电容器(CM3)545。PMOS晶体管332、442和542用作根据信号φSL21、φSL22和φSL23选择存储单元部件的选择开关。PMOS晶体管334、444和544用作开关，这些开关根据信号φPS21、φPS22和φPS23重置存储电容器335、445和545，并写入来自传感单元部件101的重置噪声。存储单元部件301、401和501均包括放大增益为-1的反相放大器。第一存储单元部件301的反相放大器包括PMOS晶体管331和负载PMOS晶体管333。PMOS晶体管333由信号φL2控制。第二存储单元部件401的反相放大器包括PMOS晶体管441和负载PMOS晶体管333。第三存储单元部件501的反相放大器包括PMOS晶体管541和负载PMOS晶体管333。反相放大器与第一存储单元部件301、第二存储单元部件401和第三存储单元部件501共享负载PMOS晶体管333。然而，可为各个存储单元部件提供负载PMOS晶体管。第一存储单元部件301与公共输出线102连接，以将来自公共输出线102的信号存储在第一存储电容器(CM1)335中，并且当来自第一存储电容器(CM1)335的信号被反相放大器反相和放大之后将该信号输出到公共输出线102。第二存储单元部件401与公共输出线102连接，以将来自公共输出线102的信号存储在第二存储电容器(CM2)445中，并且当来自第二存储电容器(CM2)445的信号被反相放大器反相和放大之后将该信号输出到公共输出线102。第三存储单元部件501与公共输出线102连接，以将来自公共输出线102的信号存储在第三存储电容器(CM3)545中，并且当来自第三存储电容器(CM3)545的信号被反相和放大之后将该信号输出到公共输出线102。
传输电路部件201包括与公共输出线102连接的传输开关226、反馈开关227、传输电容器(TC)228，以及用于读出CT 228的电势的NMOS源极跟随器。传输开关226和反馈开关227是用于接通/断开与公共输出线102的连接的开关。传输开关226和反馈开关227是MOS晶体管，其可以是以下类型中的任一种：PMOS、NMOS和CMOS。传输开关226和反馈开关227分别由信号φFT和φFB控制接通/断开。源极跟随器包括MOS晶体管221和恒流源225。恒定电压VGR重置CT 228和MOS晶体管221的栅极。用于重置的开关MOS晶体管223由信号φGR控制导通/截止。恒定电压VGR由VGR＝VRS+Vth给出，其中，Vth是MOS晶体管221的阈值电压。用于通过使用恒定电压VRS来重置PD 116、CM1335和CM2445的开关MOS晶体管222由信号φRS控制导通/截止。所述器件通过使用来自移位寄存器的移位脉冲φH来导通/截止MOS晶体管224，以顺序地将作为来自存储单元部件的反相放大器输出的光学信号读出到输出线。每个光学信号最终经由缓冲放大器204输出到输出节点202。传输电路部件201与公共输出线102连接，以将来自公共输出线102的信号保存在CT 228中，并传输它们。
图3A和图3B是显示图2中的光电转换器件的操作的驱动时序图。输入到每个PMOS晶体管的、写有作为信号表示的“/”(杠)的信号指示该信号在高电平被使能。图3A显示高灵敏度模式下的操作。图3B显示低灵敏度模式下的操作。图3A和图3B中的操作从时间段(1)到时间段(10)是共同的。将参照图3A和图3B的驱动时序图对图2中的电路的操作进行描述。
在时间段(1)中，首先，所述器件将/φSW设置为高电平，并将信号φRS和φFT以及/φPS1、/φPS21、/φPS22和/φPS23设置为高电平，以设置低灵敏度模式。这重置传感单元部件101的PD 116、第一存储单元部件301的CM1335、第二存储单元部件401的CM2445和第三存储单元部件501的CM3545。同时，所述器件通过将作为信号φGR的反相信号的/φGR设置为高电平，来重置CT 228。
所述器件将信号φRS和/φGR以及/φPS1、/φPS21、/φPS22和/φPS23设置为低电平，然后将作为信号φSL1的反相信号的/φSL1以及作为信号φL1的反相信号的/φL1设置为高电平。通过该操作，所述器件将重置传感单元部件101之后的传感器噪声读出到公共输出线102，并将噪声写入CT 228中。所述器件在写入结束时将信号φFT设置为低电平。此时的传感器噪声用Ns1表示。
在时间段(2)中，输入到MOS晶体管221的栅极的电势用VGR+Ns1表示。所述器件将信号φFB设置为高电平，以经由源极跟随器将电势VRS+Ns1输出到公共输出线102。在该操作之后，所述器件立即将信号φPS1设置为高电平，以将通过将来自传输电路部件201的噪声NtL与传感器噪声Ns1相加而获得的噪声(Ns1+NtL)作为噪声级输入到传感单元部件101。
在时间段(3)中，所述器件将信号φFT设置为高电平，然后将用于操作传感单元部件101的反相放大器的信号/φSL1和/φL1设置为高电平。通过该操作，传感单元部件101输出通过将Ns1与反相放大器输出-(Ns1+NtL)相加而获得的信号，即，-NtL。此时，由于/φGR被设置为高电平，CT 228保存信号VGR+NtL。所述器件进一步将/φGR设置为低电平，以将CT 228的一个电极设置为漂浮状态。
在时间段(4)中，所述器件将信号φFB设置为高电平，然后将信号φRS和用于将噪声写入CM1335中的信号φPS21设置为高电平。传输电容器(CT)228的位于公共输出线102侧的电极被设置为电势VRS，并变化与噪声NtL对应的量，因此，传输电容器(CT)228的另一个电极的电势也变化与NtL对应的量。通过该操作，从源极跟随器输出的且输入到第一存储单元部件301的噪声变为2NtL。在该时间段中，低灵敏度时的噪声被写入第一存储单元部件301的CM1335中。也就是说，在低灵敏度模式下，第一存储单元部件301将由重置PD 116、CT 228、CM1335、CM2445和CM3545而产生的重置噪声信号写入第一存储电容器(CM1)335中。
在时间段(5)中，所述器件通过将信号φRS、φFT和/φPS1设置为高电平来重置传感单元部件101。同时，所述器件还通过将作为信号φGR的反相信号的/φGR设置为高电平来重置CT 228。
设Ns2为当所述器件将/φSW设置为低电平以设置高灵敏度模式，然后将信号φRS、/φGR和/φPS1设置为低电平时确定的传感器噪声。噪声Ns2为当Cpd和CP 117没有并联连接时的噪声。所述器件将信号/φSL1和/φL1设置为高电平，以将来自传感单元部件101的传感器噪声Ns2读出到公共输出线102，并将该噪声写入CT 228中。在写入结束时，所述器件将信号φFT设置为低电平。
在时间段(6)中，输入到MOS晶体管221的栅极的电势用VGR+Ns2表示。所述器件将信号φFB设置为高电平，以经由源极跟随器将电势VRS+Ns2输出到公共输出线102。在该操作之后，所述器件立即将信号/φPS1设置为高电平，以将通过将来自传输电路部件201的噪声NtH与传感器噪声Ns2相加而获得的噪声(Ns2+NtH)作为噪声级输入到传感单元部件101。
在时间段(7)中，所述器件将信号φFT设置为高电平，并将用于操作传感单元部件101的反相放大器的信号/φSL1和/φL1设置为高电平。通过该操作，传感单元部件101输出通过将Ns2与反相放大器输出-(Ns2+NtH)相加而获得的信号，即，-NtH。此时，由于/φGR被设置为高电平，所以CT 228保存信号VGR+NtH。所述器件还将/φGR设置为低电平，以将CT 228的一个电极设置为漂浮状态。
在时间段(8)中，所述器件将信号φFB和φRS设置为高电平，并将用于将噪声写入CM2445和CM3545中的信号φPS22和φPS23设置为高电平。结果，CT 228的位于公共输出线102侧的电极被设置为电势VRS，并变化与噪声NtH对应的量，因此，CT 228的另一个电极的电势也变化与NtH对应的量。通过该操作，从源极跟随器输出的且同时输入到第二存储单元部件401和第三存储单元部件501的噪声变为2NtH。在该时间段中，高灵敏度时的噪声同时被写入第二存储单元部件401的CM2445和第三存储单元部件501的CM3545中。也就是说，在高灵敏度模式下，第二存储单元部件401将由重置PD 116、CT 228、CM1335、CM2445和CM3545而产生的重置噪声信号写入第二存储电容器(CM2)445中。在高灵敏度模式下，第三存储单元部件501将由重置PD 116、CT 228、CM1335、CM2445和CM3545而产生的重置噪声信号写入第三存储电容器(CM3)545中。
在时间段(9)中，传感单元部件101进入光学累积操作时间段，并执行通过实时监视光学信号来控制输出设置增益的实时AGC操作。设S1为传感单元部件101中累积的光学信号。以下将对实时AGC时间段期间的操作进行描述。
传感单元部件101将信号/φGR和信号φFT设置为高电平，将信号φRS保持在高电平，并分别将CT 228的两个电极的电势设置为恒定电压VGR和VRS，信号/φGR用于将源极跟随器的输入固定为恒定电压VGR，信号φFT用于将公共输出线102固定为恒定电压VRS。传感单元部件101还将信号/φGR设置为低电平，以将CT 228的另一个电极设置为漂浮状态。
在时间段(10)中，所述器件然后将信号/φSL1和/φL1设置为高电平，以将传感器噪声Ns2与来自传感单元部件101的反相输出-(S1+Ns2+NtH)相加。结果，-(S1+NtH)被输出到传输电路部件201。由于CT 228的在公共输出线102侧的电势变化与-(S1+NtH)对应的量，所以CT 228的另一个电极被设置为VGR-(S1+NtH)。当传输电路部件201输出信号时，来自传输电路部件201的噪声NtH与该信号相加。因此，传输电路部件201从输出节点203输出光学信号-S1。通过以上操作，所述器件通过监视光学信号-S1来执行实时AGC。在实时AGC中，所述器件检测光学信号的最大值和最小值，以设置光学输出的最佳增益。
图2中的光电转换器件用作执行相位差型自动聚焦的光电转换器件。例如，光电转换器件用作用于数字单反式照相机等的自动聚焦光电转换器件(AF传感器)。当执行焦点检测时，需要AF传感器来检测对比度并提供指示对比度的峰值对应于哪个比特的位置信息。可通过检测最大值(峰值：PEAK)和最小值(底部：BTM)并计算它们的差来检测对比度。
图4是用于说明最大值检测电路和最小值检测电路的电路图。标号31和32分别表示最大值检测电路和最小值检测电路。来自多个传感单元部件101的光学信号被输入到放大器314至316。参照图4，与三个像素对应的光学信号311至313被分别输入到最大值检测电路31的放大器314至316，并被同时输入到最小值检测电路32的放大器324至326。在最大值检测电路31中，NMOS源极跟随器执行最大值检测，并输出该最大值作为PEAK输出318，所述NMOS源极跟随器具有用于NMOS晶体管341至343的一个恒流源负载319，NMOS晶体管341至343在栅极处接收来自放大器314至316的输出信号。同时，在最小值检测电路32中，PMOS源极跟随器执行最小值检测，并输出最小值作为BTM输出328，所述PMOS源极跟随器具有用于PMOS晶体管351至353的一个恒流源负载329，PMOS晶体管351至353在栅极处接收来自放大器324至326的输出信号。仅选择被AGC控制选择开关317和327导通的区域，作为此时的累积控制区域。输出在所选择范围中进行比较的最大值检测信号和最小值检测信号。
图5是比较器(PB比较器)的示意性电路图，该比较器用于提取最大值(PEAK)检测信号与最小值(BTM)检测信号之间的差信号PB。分别通过最大值检测和最小值检测获得的信号分别作为PEAK 413和BTM 414输入到差分放大器411的非反相输入和反相输入。比较器412将来自差分放大器411的输出信号(差信号)PB与由数字/模拟(DA)转换器(未显示)设置的恒定电压VDAC 415进行比较，从而在反相输出416处执行累积结束确定。反相输出416将被称之为PB反相信号。在这种情况下，可将VDAC 415的值变为例如与AGC的x5、x10、x20和x40的增益设置值对应的1.6V、0.8V、0.4V和0.2V。
指出，实际上不是总可对物体执行以上对比度检测。这是因为一些物体在高亮度下表现出低对比度，其它物体在低亮度下表现出低对比度。在这样的情况下，必需执行累积结束确定。对于前面的物体，当光学信号达到饱和截止电压时，确定累积结束。对于后面的物体，由于不能获得足够的光学信号，所以在预定时间段内强行终止累积。
图6是显示当光学信号达到饱和截止电压时输出反相信号的PK比较器的视图。所述器件通过监视来自比较器511的反相输出512来执行累积结束确定，所述比较器511将最大值检测信号(PEAK)513与饱和截止电压(VBB)515进行比较。反相输出512将被称之为PK反相信号。
图7A和7B显示累积结束确定的操作流程图。当AF传感器启动时，所述器件在步骤S701中写入重置噪声。所述器件以与参照图2的驱动时序图描述的方式相同的方式执行重置噪声写入操作。FMEM 1、2和3分别与一组第一存储单元部件301、一组第二存储单元部件401和一组第三存储单元部件501对应。所述器件将低灵敏度模式下的重置噪声写入FMEM 1中，并同时将高灵敏度模式下的重置噪声写入FMEM 2和FMEM 3中。
在步骤S702中，所述器件在高灵敏度模式下以x5的低放大增益开始累积。假设进行累积监视的累积控制区域是区域1和区域2。区域1和区域2是通过与多个AF测量点对应地分割一个线传感器而获得的区域。在步骤S703和S704中，如果所述器件可通过在区域1中进行累积监视而获得满意的对比度图像，则所述器件获得PB反相信号。因此，在此时间点，所述器件确定累积结束，并终止累积。在步骤S705中，所述器件对经历累积的累积控制区域中的光学信号执行去噪操作(S-N)，并将所得信号写入帧存储器中。稍后将对该操作进行描述。在操作流程图中，将S-N信号写入FMEM 2中。在步骤S706中，同样，如果所述器件通过在区域2中进行累积监视而获得满意的对比度图像，则所述器件获得PB反相信号。因此，在此时间点，所述器件确定累积结束，并终止累积。在步骤S707中，同样，所述器件执行去噪操作(S-N)，并将S-N信号写入FMEM 3中。最后，在步骤S723中，所述器件读出S-N信号作为信号S。
假设所述器件在低亮度和低对比度的环境下在步骤S708和S709中既不获得PB反相信号，也不获得PK反相信号。在这种情况下，所述器件在步骤S709中在预定时间段内强行终止累积，然后在步骤S710中切换到更高增益。所述处理然后返回到步骤S702。最后，在步骤S703中，当获得PB反相信号时，所述器件确定累积结束。同样，在步骤S704中，所述器件在步骤S704中终止区域1中的累积。在步骤S705中，所述器件执行去噪操作(S-N)，并将S-N信号写入FMEM 2中。在步骤S706中，同样，当通过在区域2中进行累积监视而获得满意的对比度图像时，所述器件获得PB反相信号。因此，在此时间点，所述器件确定累积结束，并终止累积。在步骤S707中，同样，所述器件执行去噪操作(S-N)，并将S-N信号写入FMEM 3中。最后，在步骤S723中，所述器件读出S-N信号作为信号S。
这里将阐明本实施例中的与从FMEM 1到FMEM 2的重写操作相关联的要点。在高亮度和低对比度的环境下，由于虽然在步骤S703中没有PB反相发生，但是所述器件在步骤S708中可获得PK反相信号，因此在步骤S711中切换到低灵敏度模式。在步骤S712中，所述器件在低灵敏度模式下开始累积。当在步骤S713中切换AGC增益时，所述器件在步骤S714中增大增益。所述处理然后返回到步骤S712。在低灵敏度模式下，由于即使在高亮度下所述器件也可花费一定的累积时间，所以所述器件可获得满意的对比度图像。由于该原因，在步骤S715中，所述器件获得PB反相信号，并确定累积结束。所述器件然后终止累积。当PB反相时，所述器件在区域1中在步骤S717中终止累积。如果没有PB反相发生，所述器件在步骤S176中强制终止累积。在这种情况下，区域1是已进行累积监视的累积控制区域。为了即使在区域2中也在低灵敏度模式下以高信噪比执行读出操作以便增加AF测量点的数量，必需用FMEM 1中的重置噪声信号重写FMEM 2。这是因为低灵敏度模式下的重置噪声被写入FMEM 1中，并且高灵敏度模式下的重置噪声在累积开始时被写入FMEM 2和3中。根据本实施例，用低灵敏度模式下的重置噪声重写FMEM 2可在不增加存储单元部件的数量的情况下增加AF测量点的数量。在步骤S718中，所述器件用FMEM 1中的噪声信号重写FMEM 3。在步骤S719中，所述器件用FMEM 3中的噪声信号重写FMEM 2。在操作流程图中，所述器件经由FMEM 3重写FMEM 2的原因是第一存储单元部件到第三存储单元部件301、401和501中的反相放大器的放大增益为-1。也就是说，当从FMEM 2读出S-N信号作为信号S时，所述器件需要将具有负号的噪声信号保存在FMEM 3中，以减去噪声信号。其后，在步骤S720中，所述器件执行去噪操作(S-N)，并将S-N信号写入FMEM 1中。在步骤S721中，同样，当通过在区域2中进行累积监视而获得满意的对比度图像时，所述器件获得PB反相信号。因此，在此时间点，所述器件确定累积结束，并终止累积。其后，在步骤S722中，所述器件执行去噪操作(S-N)，并将S-N信号写入FMEM 2中。最后，在步骤S723中，所述器件读出S-N信号作为信号S。所述器件然后终止所述操作。
将回过来参照图3A的时序图对高灵敏度模式下的读出操作进行描述。
在时间段(11)中，所述器件获得在区域1中的光学累积操作时间段结束之后的光学信号-S21，然后将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。然后将CT 228的另一个电极固定为对比度电压VRG，并且CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势变化与-(S21+NtH)对应的量。
在时间段(12)中，所述器件将作为信号φSL22的反相信号的/φSL22和信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第二存储单元部件401中累积的噪声2NtH。由于来自第二存储单元部件401的噪声Nm2与该信号相加，所以所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2NtH+Nm2。在这种情况下，所述器件将与-2NtH+Nm2-(-(S21+NtH))＝S21-NtH+Nm2对应的电势变化量写入CT 228中。
在时间段(13)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和φPS22设置为高电平。所述器件将S21+Nm3在与来自传输电路部件201的噪声NtH相加之后写入第二存储单元部件401的CM2445中。
在时间段(14)中，所述器件获得在区域2中的光学累积操作时间段结束之后的光学信号-S22，然后将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。然后将CT 228的另一个电极固定为恒定电压VRG，并且CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势变化与-(S22+NtH)对应的量。
在时间段(15)中，所述器件将作为信号φSL22的反相信号的/φSL22以及信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第三存储单元部件501中累积的噪声2NtH。由于来自第三存储单元部件501的噪声Nm3与该信号相加，所以所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2NtH+Nm3。在这种情况下，所述器件将与-2NtH+Nm3-(-(S22+NtH))＝S22-NtH+Nm3对应的电势变化量写入CT228中。
在时间段(16)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和φPS23设置为高电平。所述器件然后将S2+Nm3在与来自传输电路部件201的噪声NtH相加之后写入第三存储单元部件501的CM3545中。
在时间段(17)中，所述器件执行第二存储单元部件401的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第二存储单元部件401的反相放大器的信号/φSL22和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第二存储单元部件401的噪声Nm2与来自第二存储单元部件401的反相信号-(S21+Nm2)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S21。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
同样，在时间段(18)中，所述器件执行第三存储单元部件501的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第三存储单元部件501的反相放大器的信号/φSL23和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第三存储单元部件501的噪声Nm3与来自第三存储单元部件501的反相信号-(S22+Nm3)相加，并最终输出已从其去除噪声的-S22。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
将参照图3B对低灵敏度模式下的去噪操作和读出操作进行描述。时间段(11)和后面的时间段中的时序之后的操作在本实施例中就增加AF测量点的数量而言是重要的。以下将对低灵敏度模式下的操作进行描述。
在时间段(11)中，所述器件将信号/φSL21和/φL2设置为高电平，以驱动反相放大器，以便在低灵敏度模式下用第一存储单元部件301中保存的重置噪声2NtL来重写第三存储单元部件501。其后，所述器件将写开关信号/φPS23设置为高电平。此时，所述器件将-2NtL+Nm1在与来自第一存储单元部件301的噪声Nm1相加之后写入第三存储单元部件501的CM3545中。指出，此时，由于反相放大器的放大增益为-1，所以第三存储单元部件501的CM3545中写入的重置噪声信号具有负号。也就是说，在低灵敏度模式下，第三存储单元部件501将重置噪声信号写入第三存储电容器(CM3)545中，所述重置噪声信号是通过使第一存储单元部件301将第一存储电容器(CM1)335中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的。
在时间段(12)中，所述器件将信号/φSL23和/φL2再次设置为高电平以驱动反相放大器，然后将写开关信号/φPS22设置为高电平，信号/φSL23和/φL2用于用在第三存储单元部件501中保存的噪声信号重写第二存储单元部件401。由于第一存储单元部件至第三存储单元部件具有相同的布局，所以每个存储单元部件中产生的噪声Nm可被认为是Nm1≈Nm2≈Nm3。由于这个原因，经由反相放大器从第三存储单元部件501输出的噪声信号变为-(-2NtL+Nm1)+Nm3，并且所述器件将2NtL写入第二存储单元部件401的CM2445中。这种情况下写入的重置噪声信号被再次乘以增益-1，因此，变为与第一存储单元部件301中相同的重置噪声信号。第二存储单元部件401将重置噪声信号写入第二存储电容器(CM2)445中，所述重置噪声信号是通过使第三存储单元部件501将第三存储电容器(CM3)545中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的。
在时间段(13)中，所述器件获得在区域1中的光学累积操作时间段结束之后的光学信号-S31，然后将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。传感单元部件101然后将信号-S31输出到公共输出线102。将CT 228的另一个电极被固定为恒定电压VRG，CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势从电势VRS变化与-(S31+NtL)对应的量。
在时间段(14)中，所述器件将作为信号φSL21的反相信号的/φSL21以及信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第一存储单元部件301中累积的噪声2NtL。也就是说，第一存储单元部件301将CM1335中写入的重置噪声信号2NtL反相和放大，并将所得信号输出到公共输出线102。来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与该信号相加。结果，所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2NtL+Nm1。在这种情况下，所述器件将与-2NtL+Nm1-(-(S31+NtL))＝S31-NtL+Nm1对应的电势变化量写入CT 228中。也就是说，传输电路部件201将下述信号写入CT 228中，所述信号是通过将通过使第一存储单元部件301将CM1335中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的信号与从传感单元部件101输出的信号相加而获得的。
在时间段(15)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和/φPS21设置为高电平。所述器件然后将S31+Nm1在与来自传输电路部件201的噪声NtL相加之后写入第一存储单元部件301的CM1335中。也就是说，第一存储单元部件301将传输电路部件201的CT 228中写入的相加信号写入第一存储电容器(CM1)335中。
在时间段(16)中，所述器件获得在区域2中的光学累计操作时间段结束之后的光学信号-S32，然后将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。传感单元部件101然后将信号-S32输出到公共输出线102。将CT 228的另一个电极固定为恒定电压VRG，CT 228的在公共输出线102测的电极的电势从电势VRS变化与-(S32+NtL)对应的量。
在时间段(17)中，所述器件将作为信号φSL22的反向信号的/φSL22和信号/φL2设置为高电平，以经由反向放大器读出在第二存储单元部件401中累积的噪声2NtL。也就是说，第二存储单元部件401将CM2445中写入的重置噪声信号2NtL反相和放大，并将所得信号输出到公共输出线102。来自第二存储单元部件401的噪声Nm2与该重置噪声信号相加。结果，所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2NtL+Nm2。在这种情况下，所述器件将与-2NtL+Nm2-(-(S32+NtL))＝S32-NtL+Nm2对应的电势变化量写入CT228中。也就是说，传输电路部件201将下述信号写入CT 228中，所述信号是通过将通过使第二存储单元部件401将CM2445中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的信号与从传感单元部件11输出的信号相加而获得的。
在时间段(18)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和/φPS22设置为高电平。所述器件然后将S32+Nm2在与来自传输电路部件201的噪声NtL相加之后写入第二存储单元部件401的CM2445中。也就是说，第二存储单元部件401将传输电路部件201的CT 228中写入的相加信号写入第二存储电容器(CM2)445中。
在时间段(19)中，所述器件执行第一存储单元部件301的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第一存储单元部件301的反相放大器的信号/φSL21和/φL以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与来自第一存储单元部件301的反相信号-(S31+Nm1)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S31。所述器件随后通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
同样，在时间段(20)中，所述器件执行第二存储单元部件401的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第二存储单元部件401的反相放大器的信号/φSL22和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第二存储单元部件401的噪声Nm2与来自第二存储单元部件401的反相噪声-(S32+Nm2)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S32。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
如上所述，为一个传感单元部件101提供至少三个存储单元部件301、401和501可增加高灵敏度模式和低灵敏度模式下的测量点的数量。显而易见的是，除了以上效果之外，还可通过在高灵敏度模式与低灵敏度模式之间进行切换来获得信噪比高、动态范围宽的信号。另外，所述器件在确定该器件在高亮度状态下之后转变为低灵敏度模式，而不在实时AGC操作中再次执行累积，因此，可缩短焦点检测所需的时间。实施例可缩短焦点检测所需的时间，并可增大动态范围。
(第二实施例)
图8是显示根据本发明的第二实施例的光电转换器件的布置的电路图。参照图8，传感单元部件101和传输电路部件201连同第一存储单元部件301、第二存储单元部件401和第三存储单元部件501一起均与公共输出线102连接。在本实施例中，与一个传感单元部件对应地提供三个存储单元部件。另外，所述器件包括可用作区域传感器的多个传感单元部件和存储单元部件。图8省略了第一实施例中所述的灵敏度切换功能的图示。由于这个原因，所述器件不包括与图1中的灵敏度开关对应的MOS晶体管115。传感单元部件101、第一存储单元部件301、第二存储单元部件401、第三存储单元部件501和传输电路部件201的块中的每个具有与第一实施例中的功能相同的功能，因此，将省略它们的描述。
图9是显示图8中的光电转换器件的操作的驱动时序图。将参照图9的时序图对图8中的电路的操作进行描述。输入到图9中的每个PMOS晶体管的、写有作为信号表示的“/”(杠)的信号指示该信号在高电平实施。
在时间段(1)中，所述器件将信号φRS、φFT、/φPS1、/φPS21、/φPS22和/φPS23设置为高电平。这重置传感单元部件101的PD116、第一存储单元部件301的CM1335、第二存储单元部件401的CM2445和第三存储单元部件501的CM3545。同时，所述器件通过将作为信号φGR的反相信号的/φRG设置为高电平来重置CT 228。
随后，所述器件将信号φRS、/φGR、/φPS1、/φPS21、/φPS22和/φPS23设置为低电平，然后将作为信号φSL1的反相信号的/φSL1和作为信号φL1的反相信号的/φL1设置为高电平。通过该操作，所述器件将传感单元部件101重置之后的传感器噪声读出到公共输出线102，并将它写入CT 228中。所述器件在写结束时将信号φFT设置为低电平。此时的传感器噪声用Ns1表示。
在时间段(2)中，输入到MOS晶体管221的栅极的电势用VGR+Ns1表示。所述器件将信号φFB设置为高电平，以经由源极跟随器将电势VRS+Ns1输出到公共输出线102。在该操作之后，所述器件立即将信号φPS1设置为高电平，以将通过将来自传输电路部件201的噪声Nt与传感器噪声Ns1相加而获得的噪声(Ns1+Nt)作为噪声级输入到传感单元部件101。
在时间段(3)中，所述器件将信号φFT设置为高电平，然后将用于操作传感单元部件101的反相放大器的信号/φSL1和/φL1设置为高电平。通过该操作，传感单元部件101输出通过将Ns1与反相放大器输出-(Ns1+Nt)相加而获得的信号，即，-Nt。此时，由于/φGR被设置为高电平，所以CT 228保存信号VGR+Nt。所述器件还将/φGR设置为低电平，以将CT 228的一个电极设置为漂浮状态。
在时间段(4)中，所述器件将信号φFB设置为高电平，然后将信号φRS以及用于将噪声写入CM1335、CM2445和CM3545中的信号/φPS21、/φPS22和/φPS23设置为高电平。传输电容器(CT)228的位于公共输出线102侧的电极被设置为电势VRS，并变化与噪声Nt对应的量。因此，传输电容器CT 228的另一个电极的电势也变化与Nt对应的量。通过该操作，相同噪声从源极跟随器输出，并被写入第一存储单元部件301的CM1335、第二存储单元部件401的CM2445和第三存储单元部件501的CM3545中。该噪声用2Nt表示。
在时间段(5)中，所述器件通过将信号φRS、φFT和φPS1设置为高电平来重置传感单元部件101。同时，所述器件还通过将作为信号φGR的反相信号的/φGR设置为高电平来重置CT 228。
在时间段(6)中，传感单元部件101进入光学累积操作时间段，并通过实时监视光学信号来执行控制输出设置增益的实时AGC操作。设S4为传感单元部件101中累积的光学信号。以下将对实时AGC时间段期间的操作进行描述。
传感单元部件101将用于将源极跟随器的输入固定为恒定电压VGR的信号/φGR和用于将公共输出线102固定为恒定电压VRS的信号φFT设置为高电平，将信号φRS保持在高电平，并分别将CT228的两个电极的电势设置为恒定电压VGR和VRS。传感单元部件101还将信号/φGR设置为低电平，以将CT 228的另一个电极设置为漂浮状态。
随后，所述器件将信号/φSL1和/φL1设置为高电平，以将传感器噪声Ns2与来自传感单元部件101的反相输出(S4+Ns2+Nt)相加。结果，-(S4+Nt)被输出到传输电路部件201。由于CT 228的在公共输出线102侧的电势变化与-(S4+Nt)对应的量，所以CT 228的另一个电极被设置为VGR-(S4+Nt)。当传输电路部件201输出信号时，来自传输电路部件201的噪声Nt与该信号相加。因此，传输电路部件201从输出203输出光学信号-S4。通过以上操作，所述器件通过监视光学信号-S4来执行实时AGC。
图10显示一条线上的使用不同测量点放置方法的四种模式。所述器件通过时分控制来改变测量点放置。以下将对图10中所示的情况进行描述。没有加阴影的白色像素组区域是与AF测量点对应的累积控制区域，而加阴影的像素组区域是累积无效区域。第一测量点放置方法901是当非常大范围被认为是一个测量点时要使用的放置方法。第二测量点放置方法902是当四个测量点放置在一条线上时要使用的放置方法。第三测量点放置方法903是当六个测量点放置在一条线上时要使用的放置方法。第四测量点放置方法904是当像第三测量点放置方法903那样六个测量点放置在一条线上时要使用的放置方法。然而，第四测量点放置方法904是用于在较窄范围内执行所谓的斑点(spot)AF的分割方法。
假设已确定第一测量点放置方法901中的累积控制区域中的累积结束，将回过来参照图9的时序图对操作进行描述。
在时间段(7)中，所述器件将信号/φSL21和/φL2设置为高电平，以驱动反相放大器，以便用第一存储单元部件301中保存的重置噪声2Nt来重写第三存储单元部件501。其后，所述器件将写开关信号/φPS23设置为高电平。此时，所述器件将-2Nt+Nm1在与来自第一存储单元部件301的噪声Nm1相加之后写入第三存储单元部件501的CM3545中。
在时间段(8)中，所述器件将信号/φSL23和/φL2再次设置为高电平，以驱动反相放大器，然后将写开关信号/φPS22设置为高电平，信号/φSL23和/φL2用于用第三存储单元部件501中保存的噪声信号重写第二存储单元部件401。由于第一存储单元部件至第三存储单元部件具有相同的布局，所以每个存储单元部件中产生的噪声Nm可被认为是Nm1≈Nm2≈Nm3。由于这个原因，经由反相放大器从第三存储单元部件501输出的噪声信号变为-(-2Nt+Nm1)+Nm3，并且所述器件将2Nt写入第二存储单元部件401的CM2445中。
在时间段(9)中，所述器件获得在第一测量点放置方法901中的光学累积操作时间段结束之后的光学信号-S41，并将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。CT 228的另一个电极被固定为恒定电压VGR，CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势从VRS变化-(S41+Nt)。
在时间段(10)中，所述器件将作为信号φSL21的反相信号的/φSL21和信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第一存储单元部件301中累积的噪声2Nt。所述器件将来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与信号相加。结果，所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2Nt+Nm1。在这种情况下，所述器件将与-2Nt+Nm1-(-(S41+Nt))＝S41-Nt+Nm1对应的电势变化量写入CT 228中。
在时间段(11)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和/φPS21设置为高电平。所述器件然后将S41+Nm1在与来自传输电路部件201的噪声Nt相加之后写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(12)中，所述器件执行第一存储单元部件301的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第一存储单元部件301的反相放大器的信号/φSL21和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与来自第一存储单元部件301的反相信号-(S41+Nm1)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S41。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
假设已确定第二测量点放置方法902中的累积控制区域中的累积结束，将对操作进行描述。
在时间段(13)中，所述器件将信号/φSL22和/φL2设置为高电平，以驱动反相放大器，以便用第二存储单元部件401中保存的重置噪声2Nt重写第三存储单元部件501。其后，所述器件将写开关信号/φPS23设置为高电平。此时，所述器件将-2Nt+Nm1在与来自第一存储单元部件301的噪声Nm1相加之后写入第三存储单元部件501的CM3545中。
在时间段(14)中，所述器件将信号/φSL23和/φL2再次设置为高电平以驱动反相放大器，然后将写开关信号/φPS21设置为高电平，信号/φSL23和/φL2用于用第三存储单元部件501中保存的噪声信号重写第一存储单元部件301。由于第一存储单元部件至第三存储单元部件具有相同的布局，所以每个存储单元部件中产生的噪声Nm可被认为是Nm1≈Nm2≈Nm3。由于这个原因，经由反相放大器从第三存储单元部件501输出的噪声信号变为-(-2Nt+Nm1)+Nm3，并且所述器件将2Nt写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(15)中，所述器件获得在第二测量点放置方法902中的光学累积操作时间段的结束之后的光学信号-S42，并将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。CT 228的另一个电极被固定为恒定电压VGR，CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势从VRS变化-(S42+Nt)。
在时间段(16)中，所述器件将作为信号φSL21的反相信号的/φSL21和信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第一存储单元部件301中累积的噪声2Nt。所述器件将来自第二存储单元部件401的噪声Nm1与该信号相加。结果，所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2Nt+Nm1。在这种情况下，所述器件将与-2Nt+Nm1-(-(S42+Nt))＝S42-Nt+Nm1对应的电势变化量写入CT 228中。
在时间段(17)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和/φPS21设置为高电平。所述器件然后将S42+Nm1在与来自传输电路部件201的噪声Nt相加之后写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(18)中，所述器件执行第一存储单元部件301的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第一存储单元部件301的反相放大器的信号/φSL21和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与来自第一存储单元部件301的反相信号-(S42+Nm1)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S42。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
假设已确定第三测量点放置方法903中的累积控制区域中的累积结束，将对操作进行描述。
在时间段(19)中，所述器件将信号/φSL22和/φL2设置为高电平，以驱动反相放大器，以便用第二存储单元部件401中保存的2Nt重写第三存储单元部件501。其后，所述器件将写开关信号/φPS23设置为高电平。此时，所述器件将-2Nt+Nm1在与来自第一存储单元部件301的噪声Nm1相加之后写入第三存储单元部件501的CM3545中。
在时间段(20)中，所述器件将信号/φSL23和/φL2再次设置为高电平，以驱动反相放大器，然后将写开关信号/φPS21设置为高电平，信号/φSL23和/φL2用于用第三存储单元部件501中保存的噪声信号重写第一存储单元部件301。由于第一存储单元部件至第三存储单元部件具有相同的布局，所以每个存储单元部件中产生的噪声Nm可被认为是Nm1≈Nm2≈Nm3。由于这个原因，经由反相放大器从第三存储单元部件501输出的噪声信号变为-(-2Nt+Nm1)+Nm3，并且所述器件将2Nt写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(21)中，所述器件获得在第三测量点放置方法903中的光学累积操作时间段结束之后的光学信号-S43，并将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。CT 228的另一个电极被固定为恒定电压VGR，CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势从VRS变化-(S43+Nt)。
在时间段(22)中，所述器件将作为信号φSL21的反相信号的/φSL21和信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第一存储单元部件301中累积的噪声2Nt。所述器件将来自第二存储单元部件401的噪声Nm1与该信号相加。结果，所述器件在CT 228的在公共输出线102侧的电极处读出-2Nt+Nm1。在这种情况下，所述器件将与-2Nt+Nm1-(-(S43+Nt))＝S43-Nt+Nm1对应的电势变化量写入CT 228中。
在时间段(23)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和/φPS21设置为高电平。所述器件然后将S43+Nm1在与来自传输电路部件201的噪声Nt相加之后写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(24)中，所述器件执行第一存储单元部件301的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第一存储单元部件301的反相放大器的信号/φSL21和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与来自第一存储单元部件301的反相信号-(S43+Nm1)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S43。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
假设已确定第四测量点放置方法904中的累积控制区域中的累积结束，将对操作进行描述。
在时间段(25)中，所述器件将信号/φSL22和/φL2设置为高电平，以驱动反相放大器，以便用第二存储单元部件401中保存的2Nt重写第三存储单元部件501。其后，所述器件将写开关信号/φPS23设置为高电平。此时，所述器件将-2Nt+Nm1在与来自第一存储单元部件301的噪声Nm1相加之后写入第三存储单元部件501的CM3545中。
在时间段(26)中，所述器件将信号/φSL23和/φL2再次设置为高电平，以驱动反相放大器，然后将写开关信号/φPS21设置为高电平，信号/φSL23和/φL2用于用第三存储单元部件501中保存的噪声信号来重写第一存储单元部件301。由于第一存储单元部件至第三存储单元部件具有相同的布局，所以每个存储单元部件中产生的噪声Nm可被认为是Nm1≈Nm2≈Nm3。由于这个原因，经由反相放大器从第三存储单元部件501输出的噪声信号变为-(-2Nt+Nm1)+Nm3，并且所述器件将2Nt写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(27)中，所述器件获得在第四测量点放置方法904中的光学累积操作时间段结束之后的光学信号-S44，并将信号/φSL1、/φL1和/φGR设置为高电平。CT 228的另一个电极被固定为恒定电压VGR，CT 228的在公共输出线102侧的电极的电势从VRS变化-(S44+Nt)。
在时间段(28)中，所述器件将作为信号φSL21的反相信号的/φSL21和信号/φL2设置为高电平，以经由反相放大器读出第一存储单元部件301中累积的噪声2Nt。所述器件将来自第二存储单元部件401的噪声Nm1与该信号相加。结果，所述器件在CT 228的在公共输出信号102侧的电极处读出-2Nt+Nm1。在这种情况下，所述器件将与-2Nt+Nm1-(-(S44+Nt))＝S44-Nt+Nm1对应的电势变化量写入CT228中。
在时间段(29)中，所述器件将信号φFT设置为低电平，将信号φFB设置为高电平，并将信号φFB和/φPS21设置为高电平。所述器件然后将S44+Nm1在与来自传输电路部件201的噪声Nt相加之后写入第一存储单元部件301的CM1335中。
在时间段(30)中，所述器件执行第一存储单元部件301的读出操作。所述器件将信号φFB设置为低电平，并将用于操作第一存储单元部件301的反相放大器的信号/φSL21和/φL2以及用于电连接公共输出线102和MOS晶体管224的信号φFT设置为高电平。所述器件将来自第一存储单元部件301的噪声Nm1与反相信号-(S44+Nm1)相加，并最终输出已从其去除噪声成分的-S44。所述器件通过将信号φH设置为高电平来顺序地读出每列的信号。
如上所述，当重写其它存储单元部件时读出重置时的噪声信号等同于为一个传感单元部件提供多个存储单元部件。这使得可增加测量点的数量。本实施例举例说明了四种模式的测量点放置方法。然而，显而易见的是，实施例可处理更多模式的测量点放置方法。另外，实施例使得可在改变测量点放置方法的模式的同时连续地执行焦点检测，因此，可缩短焦点检测所需的时间。
(第三实施例)
图11是根据本发明的第三实施例的配备有TTL-ISR型自动对焦系统的数字单反式照相机的光学系统的示意图。标号40表示用于在胶片或图像传感器48和AF传感器44上形成对象的光学图像的拍摄透镜；标号41表示用于将光反射到取景屏42的急回反射镜，其也用作透射百分之几十的光的半透半反镜；标号43表示用于将光引向AF系统的副反射镜；标号44表示根据第一实施例和第二实施例的自动对焦检测光电转换器件(AF传感器)；标号45表示用于再次在AF传感器44上形成物像的二次成像透镜(眼镜镜片)；标号46表示用于将光引向AF传感器44的反射镜；标号47表示焦平面快门；标号48表示胶片或图像传感器；标号49表示光束的主轴。
在本实施例中，使用根据第一实施例和第二实施例的自动对焦检测光电转换器件可实现这样的单反式照相机，其可增加测量点的数量并具有优良的低亮度极限性能，而不降低聚焦速度。第一实施例至第三实施例可提供便宜的光电转换器件(AF传感器)，由于可用最少数量的存储器实现使用多个不同累积时间的信号的焦点检测和多个不同累积控制器区域中的焦点检测这二者，所以该光电转换器件可防止芯片面积的增大。
尽管已参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应该理解本发明不限于所公开的示例性实施例。应该给予权利要求的范围以最广泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (5)

1.一种光电转换器件，包括：
公共输出线；
传感单元部件，所述传感单元部件将通过光电转换器进行光电转换的信号输出到所述公共输出线；
传输电路部件，所述传输电路部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号保存在传输电容器中，并传输所述信号；
第一存储单元部件，所述第一存储单元部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号存储在第一存储电容器中，将所述第一存储电容器中的信号反相和放大，并将所述信号输出到所述公共输出线；
第二存储单元部件，所述第二存储单元部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号存储在第二存储电容器中，将所述第二存储电容器中的信号反相和放大，并将所述信号输出到所述公共输出线；和
第三存储单元部件，所述第三存储单元部件与所述公共输出线连接，将来自所述公共输出线的信号存储在第三存储电容器中，将所述第三存储电容器中的信号反相和放大，并将所述信号输出到所述公共输出线，
其中，所述第一存储单元部件将由重置所述光电转换器、传输电容器、第一存储电容器、第二存储电容器和第三存储电容器而产生的重置噪声信号写入所述第一存储电容器中，
所述第三存储单元部件将通过使所述第一存储单元部件将所述第一存储电容器中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的重置噪声信号写入所述第三存储电容器中，
所述第二存储单元部件将通过使所述第三存储单元部件将所述第三存储电容器中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的重置噪声信号写入所述第二存储电容器中，以及
所述传输电路部件将下述信号写入所述传输电容器中，所述信号是通过将通过使所述第二存储单元部件将所述第二存储电容器中写入的重置噪声信号反相并放大而获得的信号与从所述传感单元部件输出的信号相加而获得的。
2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述传感单元部件包括灵敏度切换部件，所述灵敏度切换部件用于在低灵敏度模式与高灵敏度模式之间进行切换，
所述第一存储单元部件将由在所述低灵敏度模式下重置所述光电转换器、传输电容器、第一存储电容器、第二存储电容器和第三存储电容器而产生的重置噪声信号写入所述第一存储电容器中，
在所述高灵敏度模式下，所述第二存储单元部件和第三存储单元部件将由重置所述光电转换器、传输电容器、第一存储电容器、第二存储电容器和第三存储电容器而产生的重置噪声信号写入所述第二存储电容器和第三存储电容器中，以及
在所述低灵敏度模式下，所述第三存储单元部件将通过使所述第一存储单元部件将所述第一存储电容器中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的重置噪声信号写入第三存储电容器中，所述第二存储单元部件然后将通过使所述第三存储单元部件将所述第三存储电容器中写入的重置噪声信号反相和放大而获得的重置噪声信号写入第二存储电容器中。
3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一存储单元部件、第二存储单元部件和第三存储单元部件具有的放大增益均为-1。
4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第二存储单元部件将在所述传输电路部件的传输电容器中写入的相加信号写入第二存储电容器中。
5.一种照相机系统，包括：
权利要求1中所限定的光电转换器件；和
透镜，所述透镜用于在所述光电转换器件上形成光学图像。
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