CN102752558B - 固体摄像器件、摄像方法和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体摄像器件、摄像方法和包括该固体摄像器件的摄像装置。所述固体摄像器件包括：像素阵列单元，其具有布置在行方向和列方向上的多个像素；加权求和单元，其对从所述多个像素读出的作为模拟信号的像素信号进行加权求和；A/D转换器，其对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及计算单元，其对经A/D转换的所述像素信号进行计算。为此，本发明能够抑制功耗。

Description

固体摄像器件、摄像方法和摄像装置

相关申请的交叉参考

本发明包含与2011年4月19日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-092986的公开内容相关的主题，在此将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及固体摄像器件、摄像方法和摄像装置，更具体地，本发明涉及能够抑制功耗的固体摄像器件、摄像方法和摄像装置。

背景技术

在CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器中，大量的像素布置成矩阵形式。当进行高速摄像时，需要高速地读出图像数据。因此，目前提出了在进行读出操作时从大量像素中抽取给定的像素(例如，日本专利文献JP-A-2009-212612)。

通过抽取要读取的像素，能够高速地读出像素数据。

然而，通过单纯的抽取处理会使图像质量劣化。于是，为了抑制图像的劣化，对像素数据求平均值。

例如，在读出所有像素数据并且对读出的像素数据进行A/D变换之后，对像素数据求平均值。

然而，在这种情况下，读出了所有的像素数据，所以难以抑制功耗。

发明内容

鉴于以上问题，期望对功耗加以抑制。

本发明的一个实施例提供了一种固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：像素阵列单元，其具有布置在行方向和列方向上的多个像素；加权求和单元，其对从所述多个像素读出的作为模拟信号的像素信号进行加权求和；A/D转换器，其对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及计算单元，其对经A/D转换的所述像素信号进行计算。

在所述行中布置有第一颜色的所述像素和第二颜色的所述像素，并且用于表示所述第一颜色的加权比率的数字排列与用于表示所述第二颜色的加权比率的数字排列是相反的。

分别针对所述第一颜色和所述第二颜色，所述加权求和单元包括：多条加权线，所述多条加权线与用于从一列所述像素读出所述像素信号的一条读出线相连接，并且来自所述一条读出线的所述像素信号被输入到所述多条加权线，电容器，其串联连接到各条所述加权线，第一开关，其布置在一列的所述多条加权线中的一条加权线上，并且限制向该相应列的所述一条加权线中的所述电容器供应来自所述读出线的所述像素信号，以及第二开关，其用于将来自相同颜色的其它列中的一条加权线的所述像素信号供应到所述像素信号的供应受到所述第一开关限制的所述电容器。

所述加权求和单元还包括：第三开关，在通过所述第二开关向相同颜色的其它列供应所述像素信号的列的所述加权线中，所述第三开关在通过所述第二开关向相同颜色的其它列供应像素信号时限制向该相应列的所述电容器供应所述像素信号。

所述第一颜色的加权比率为3∶1，且所述第二颜色的加权比率为1∶3。

所述第一颜色的加权比率为9∶3∶3∶1，所述第二颜色的加权比率为1∶3∶3∶9。

本发明的另一个实施例提供了一种摄像方法，所述摄像方法包括：对作为模拟信号的像素信号进行加权求和，所述像素信号是从在像素阵列的行方向和列方向上布置的多个像素读出的；对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及对经A/D转换的所述像素信号进行计算。

本发明的又一实施例提供了一种摄像装置，所述摄像装置包括：上述示例的固体摄像器件，其对于来自透镜的光进行光电转换；以及显示单元，其根据来自所述固体摄像器件的图像信号显示图像。

在本发明的上述实施例中，对于从像素阵列单元中的行方向和列方向布置的多个像素读出的像素信号进行加权求和，对经加权求和的像素信号进行A/D转换，并且对经A/D转换的像素信号进行计算。

根据本发明的上述实施例，能够抑制功耗。

附图说明

图1是表示本发明一个实施例的固体摄像器件的结构的框图；

图2表示在读出所有像素时的加权求和单元的结构图；

图3表示加权求和单元在进行加权求和时的结构图；

图4说明加权求和；

图5说明奇数行的加权求和的结果；

图6说明偶数行的加权求和的结果；

图7A和图7B说明另一个示例的加权求和；

图8说明进行加权求和的结果；

图9说明进行加权求和的结果；以及

图10是表示摄像装置的结构框图。

具体实施方式

下面将说明本发明的实施方式(以下简称为实施例)。将按如下顺序进行说明。

1.固体摄像器件的结构

2.加权求和单元的结构

3.所有像素信号的读出

4.加权求和像素信号的读出

5.加权求和的原理

6.加权求和的结果

7.摄像装置的结构

1.固体摄像器件的结构

图1表示本发明一个实施例的固体摄像器件1的结构的框图。固体摄像器件1是由诸如CMOS图像传感器等构成。固体摄像器件1包括像素阵列单元11、垂直扫描电路12、读出电流源单元13、列处理单元14、水平扫描电路15、基准电压生成单元16、数字计算单元17、控制单元18和总线19。

像素阵列单元11具有n×m个像素31-ij(“i”表示行号并且取1，2，...n等值，且“j”表示列号并且取1，2，...m等值)。各像素31-ij连接到行控制线32-i并且连接到读出线33-j。垂直扫描电路12选择性地驱动各行控制线32-i，以便将与该行连接的像素31-ij的像素信号读出至对应的读出线33-j。在下文说明中，当不需要互相区分像素31-ij时，它们仅写成像素31。其它部件亦如此。

读出电流源单元13用作读出操作所需的电流源，其用于将从各读出线33-j输入的像素信号输出到对应的读出线41-j。

列处理单元14包括加权求和单元51和列A/D电路52-1至52-m。加权求和单元51对从读出线41-j输入的作为模拟信号的像素信号进行加权求和，并把来自与读出线41-j相对应的读出线42-j的信号输出。

列A/D电路52-j包括比较器61-j、计数器62-j和锁存单元63-j。

比较器61-j把由基准电压生成单元16供应的大小逐步变化的基准电压和由加权求和单元51通过读出线42-j供应的像素信号进行比较。当像素信号的值大于(也可以小于)基准电压时，比较器61-j的输出发生变化。计数器62-j对控制单元18供应的时钟进行计数。当比较器的输出变化时，锁存单元63-j将所获得的计数器62-j的值锁存。该值对应于像素信号的电压。即，从各像素31-ij读出的像素信号受到A/D转换。

水平扫描电路15选择性地依次驱动锁存器63-j，将锁存单元63-j锁存的像素数据读出到总线19，并且将所述数据供应至数字计算单元17。数字计算单元17对输入的像素数据进行处理，并且将所述数据输出至图中未示出的电路。在数字计算单元17中进行诸如钳位电平、黑电平和像素排序等处理。

2.加权求和单元的结构

下面将参照图2和图3说明加权求和单元51的结构。

图2表示加权求和单元51在读出所有像素时的结构。加权求和单元51具有如下结构：在相同颜色的相邻像素之间以3∶1的比率进行加权求和。在图2中，仅代表性地示出了八列(j＝1到8)。像素31-i1至31-i8分别输出红色(R)、绿色(G)、红色(R)、绿色(G)、红色(R)、绿色(G)、红色(R)和绿色(G)的像素信号。

在加权求和单元51中，像素31-ij的读出线41-j连接到多条(该实施例中为4(＝3+1)条)加权线101-j-1至101-j-4。开关103-j-1至103-j-4以及电容104-j-1至104-j-4串联连接至四条加权线101-j-1至101-j-4。此外，开关105-j在读出线41-j和开关103-j-4之间连接到四条加权线中的一条加权线101-j-4。

在电容104-j-1至104-j-4的位于不与开关103-j-1至103-j-4连接的一侧的端子相互连接，并且连接到相应比较器61-j的输入端。

行方向线102-1和102-2交替地连接至各列j中的四条加权线中的一条加权线101-j-4。即，线102-1连接至列“j”中的偶数列41-2、41-4、41-6和41-8的每一条加权线101-2-4、101-4-4、101-6-4和101-8-4。线102-2连接至奇数列41-1、41-3、41-5和41-7中的每一条加权线101-1-4、101-3-4、101-5-4和101-7-4。

开关106-1、107-2、106-5和107-6依次连接至线102-1。开关106-1和106-5每隔4列布置。开关107-2和107-6也每隔4列布置。

在偶数列j＝2的开关107-2的位于编号较小列一侧的端子在开关105-2和开关103-2-4之间连接到四条加权线中的一条加权线101-2-4。在偶数列j＝6的开关107-6的位于编号较小列一侧的端子在开关105-6和开关103-6-4之间连接到四条加权线中的一条加权线101-6-4。

实际上，开关106-1对应于最小的编号列j＝1，并且不存在具有比列j＝1更小编号的列，然而假定考虑在开关106-1的较小编号列那一侧的端子是开放的。列j＝5(其为与列j＝1相邻的四列)对应的开关106-5的编号较小列那侧的端子连接到位于开关105-4和开关103-4-4之间的列j＝4的四条加权线中的一条加权线101-4-4。

开关109-1、108-4、109-5和108-8依次连接至线102-2。开关109-1和109-5每隔4列布置。开关108-4和108-8也每隔四列布置。

在奇数列j＝1的开关109-1的位于编号较小列一侧的端子在开关105-1和开关103-1-4之间连接到列j＝1的四条加权线中的一条加权线101-1-4。在奇数列j＝5(其为列j＝1附近的四列)的开关109-5的位于编号较小列一侧的端子在开关105-5和开关103-5-4之间连接到列j＝5的四条加权线中的一条加权线101-5-4。

在与列j＝4对应的开关108-4的位于编号较小列一侧的端子在开关105-3和开关103-3-4之间连接到列j＝3的四条加权线中的一条加权线103-3-4。与列j＝8(其为与列j＝4相邻的四列)对应的开关108-8的位于编号较小列一侧的端子在开关105-7和开关103-7-4之间连接到列j＝7的四条加权线中的一条加权线101-7-4。

当开关106-1、106-5、108-4和108-8通过将四列设置成一个单元来实施断开处理时，这些开关总是断开。

开关105-2、105-3、105-6和105-7用于输出像素信号以3∶1比率中的比率＝1的加权求和，这些开关总是接通。此外，当在输出所有像素信号以及输出3∶1的加权求和时，用于向比较器61-1输出像素信号的列j＝1的四条加权线101-1-1至101-1-4的开关103-1-1至103-1-4总是接通。同样，列j＝4的加权线101-4-1至101-4-4的开关103-4-1至开关103-4-4总是接通。此外，列j＝5的四条加权线101-5-1至101-5-4的开关103-5-1至103-5-4，以及j＝8的四条加权线101-8-1至101-8-4的开关103-8-1至103-8-4总是接通。

总是断开/接通的开关能够省略。然而，当制造这些开关时，各列的图案将一致，并且寄生电容将固定，因此能够抑制由于噪音而引起的偏差。也能够容易地制造出该器件。

3.所有像素信号的读出

下面将说明当读出所有像素信号时进行的操作。

如图2所示，当读出所有的像素信号时，仅在各列中的四条线的一条线中布置的所有开关105-1至105-8全部接通。此外，布置在四条线上的列j＝1的开关103-1-1～103-1-4至列j＝8的开关103-8-1～103-8-4全部接通。然而，与行方向线102-1和102-2相连接的开关106-1、107-2、106-5、107-6、109-1、108-4、109-5和108-8全部断开。于是，各列独立。

例如，从行i＝1的像素31-11至31-18读出的像素信号通过读出电流源单元13同时输入到加权求和单元51。

例如，在列j＝1中，像素信号通过加权线101-1-1至101-1-4、开关105-1、开关103-1-1至101-1-4、电容104-1-1至104-1-4分流，然后再相加，以输入比较器61-1。

虽然图2未示出，但是基准电压生成单元16输出的基准电压在给定的时间被输入至比较器61-1，以作为基准电压。基准电压的值渐渐逐步增加。当基准电压的值变得大于像素信号的值时，比较器61-1改变输出。在供应基准电压后，计数器62-1统计控制单元18输出的时钟，在比较器61-1的输出改变时锁存器63-1锁存计数器62-1的计数值。计数值对应于像素信号的值。

锁存器63-1锁存的计数值通过总线19输入至数字计算单元17，并且在计算单元17中处理这些计数值。

在其它列中也进行相同的操作，因此，通过上述操作读出一行像素信号。

同样，依次选择后面的行，并且读出各行的像素信号。

上述读出操作将进行两次。即，当像素复位时以及之后在与给定照射时间内的光量对应的像素信号传输至像素中的电容(图中未示出)时，进行读出操作。在数字计算单元17中计算两次读数之差，以作为最终的图像数据。

4.加权求和像素信号的读出

下面将说明在读出加权求和像素信号时进行的操作。

图3表示加权求和单元51在进行加权求和时的结构图。在实施例中，进行了3∶1的加权求和。

如图3所示，在这种情况下，仅布置在各列的四条线中一条线上的开关105-1、105-4、105-5和105-8断开。此外，布置在四条线上的开关中，开关103-2-1至103-2-4、开关103-3-1至103-3-4、开关103-6-1至103-6-4以及103-7-1至103-7-4断开。此外，在与行方向103-1和102-2上的线相连接的开关中，开关107-2、107-6、109-1和109-5断开。

除了加权求和单元51的操作以外的其它操作都与读出所有像素信号的情形相同，因此，下面将仅说明加权求和单元51的操作。

当在线102-1上每隔4列设置的开关106-1和106-5并且在线102-2上每隔四列设置的开关108-4和108-8断开时，在四列的单元中将进行加权求和过程。线102-1上的开关106-1和106-5在加权求和过程中控制偶数列的单元，线102-2上的开关108-4和108-8在加权求和过程中控制奇数列的单元。

当关注红色(R)像素31-i3的奇数列j＝3时，加权线101-3-1至101-3-4上的开关103-3-1至103-3-4全部断开，因此，比较器61-3不输出信号。

当关注红色(R)像素31-i3的奇数列j＝1时，四条加权线中的一条加权线101-1-1上的开关103-1-1接通，来自读出线41-1的像素信号通过加权线101-1-1和开关103-1-1对电容104-1-1充电。同样，加权线101-1-2和101-1-3上的开关103-1-2和103-1-3接通。结果，来自读出线41-1的像素31-i1的像素信号通过开关103-1-2和103-1-3对电容104-1-2和104-1-3充电。

另一方面，当开关105-1断开时，来自读出线41-1的像素信号没有供应到加权线101-1-4。开关109-1却接通，因此，从读出线41-3向列j＝3的四条加权线中的一条加权线101-3-4输入的像素31-i3的像素信号，通过开关109-1和103-1-4供应至电容104-1-1。

当关注奇数列j＝3时，四条加权线101-3-1至101-3-4上的开关103-3-1至103-3-4全部断开，因此，比较器61-3不输出信号。

在其它奇数列j＝5、7中也进行同样的操作。

接下来，当关注偶数列j＝4时，四条加权线中的一条加权线101-4-1上的开关103-4-1接通，因此，来自读出线41-4的像素31-i4的像素信号通过加权线104-4-1和开关103-4-1对电容104-4-1充电。同样，加权线101-4-2和101-4-3上的开关103-4-2和103-4-3接通。结果，来自读出线41-4的像素31-i4的像素信号通过加权线101-4-2和101-4-3以及开关103-4-2和103-4-3对电容104-4-2和104-4-3充电。

另一方面，当开关105-4断开时，来自读出线41-4的像素31-i4的像素信号没有供应至加权线101-4-4。开关107-2却接通，因此，从读出线41-2输入至列j＝2的四条加权线中的一条加权线101-2-4的像素31-i2的像素信号，通过开关107-2和103-4-4供应至电容104-4-4。

在其它偶数列j＝6，8中也进行同样的操作。

5.加权求和的原理

如图4所示，能够对上述奇数列中的操作进行概括。图4说明加权求和。

这里，假定复位列j＝1中的红色(R)时的像素信号电平(即，图4中电容104-1-1至104-1-3的上侧端子的电压)为Vrst3。另外，假定复位列j＝3中的红色(R)时的像素信号电平(即，图4中的电容104-1-4的上侧端子的电压)为Vrst1。此外，假定复位列j＝1中的红色(R)时的加权的像素信号电平(即，图4中的电容104-1-1至104-1-4的电容的下侧端子的电压)为VSLrst。

此外，假定传输列j＝1中的像素信号时的像素信号电平(即，图4中的电容104-1-1至104-1-3的上侧端子的电压)为Vsig3。还有，假定传输列j＝3中的像素信号时的像素信号电平(即，图4中的电容104-1-4的上侧端子的电压)为Vsig1。此外，假定传输列j＝1中的像素信号时的加权的像素信号电平(即，图4中的电容104-1-1至104-1-4的下侧端子的电压)为VSLout。

根据电荷守恒定律，得出下列表达式(1)。“Ci”表示电容104-1-1至104-1-4的电容。

3Ci(VSLrst-Vrst3)+Ci(VSLrst-Vrst1)

＝3Ci(VCLout-Vsig3)+Ci(VSLout-Vsig1)...(1)

通过整理表达式(1)，能够得到下列表达式(2)。

VSLout-VSLrst＝(3/4)(Vsig3-Vrst3)+(1/4)(Vsig1-Vrst1)...(2)

从表达式(2)清楚地可知，通过对列j＝1的红色像素信号和列j＝3的红色像素信号以3∶1比率进行加权求和，得到如下红色像素信号，该红色像素信号为表达式(2)左侧所示的传输点和复位点之差。

同样的关系在其它奇数列j＝5，7中也成立。

关于奇数列中的红色(R)像素31的操作也以与偶数列中的绿色(G)的像素31相同的方式进行。根据电荷守恒定律，上述表达式(1)和(2)在偶数列中也成立。然而，在表达式(2)中，列j＝4的像素信号具有3/4比率的加权，列j＝2的像素信号具有1/4比率的加权。基于列号增大的方向，对红色(R)像素进行3∶1比率的加权求和，对绿色(G)像素进行1∶3比率的加权求和，其中用于表示加权比率的数字排列是相反的。

图4中的电容104-1-1至104-1-3能够构成一个电容。然而，通过以与上述开关相同的方式分别布置电容，各列的图案变得一致，从而寄生电容固定，由此能够抑制由噪声引起的偏差。这样，也能够容易地制造出该器件。

6.加权求和的结果

下面将参照图5和图6说明加权求和的结果。图5说明奇数行加权求和的结果。当在红色(R)像素31-11的像素信号和红色(R)像素31-13的像素信号之间以3∶1的比率进行加权求和时，该像素信号将会成为如下位置处的像素信号，该位置对像素31-11与像素31-13之间的距离内部以1∶3的比率进行分割。即，当像素31-11和像素31-13之间的距离为“L”时，计算出在从像素31-11到像素31-13的方向上的L/4的位置(即，从像素31-13到像素31-11的方向上的3L/4的位置)处的像素211-11的像素信号。

以相同的方式，当在绿色(G)像素31-12的像素信号和绿色(G)像素31-14的像素信号之间以1∶3比率进行加权求和时，该像素信号将会成为如下位置处的像素信号，该位置对像素31-12与像素31-14的距离的内部以3∶1比率进行分割。即，当像素31-12和像素31-14之间的距离为“L”时，计算出在从像素31-12到像素31-14的方向上的3L/4的位置(即，从像素31-14到像素31-12的方向上的L/4的位置)处的像素212-12的像素信号。

像素31-15至像素31-18的情况也是如此，并根据这些像素产生像素211-13和211-14。

由图5可知，用于表示红色(R)像素31的加权比率的数字排列和用于表示绿色(G)像素31的加权比率的数字排列是相反的(即，3∶1和1∶3)，因此，所产生的像素211-11和211-14被均匀地布置。

图6说明偶数行中加权求和结果。当在绿色(G)像素31-21的像素信号和绿色(G)像素31-23的像素信号之间以3∶1的比率进行加权求和时，像素信号将会成为如下位置处的像素信号，该位置在像素31-21与像素31-23的距离内部以1∶3的比率进行分割。即，当像素31-21和像素31-23之间的距离为“L”时，计算出在从像素31-21至像素31-23的方向上的L/4的位置(即，从像素31-23至像素31-21的方向上的3L/4的位置)处的像素221-21的像素信号。

同样，当在蓝色(B)像素31-22的像素信号和蓝色(B)像素31-24的像素信号之间以1∶3的比率进行加权求和时，像素信号将会成为如下位置处的像素信号，该位置在像素31-22与像素31-24的距离的内部以3∶1的比率进行分割。即，当像素31-22和像素31-24之间的距离为“L”时，计算出从像素31-22至像素31-24的方向上的3L/4的位置(即，从像素31-24至像素31-22的方向上的L/4的位置)处的像素211-22。

像素31-25至像素31-28的情况也是如此，并根据这些像素产生像素211-23和211-24。

由图6可知，用于表示绿色(G)像素31的加权比率的数字排列和用于表示蓝色(B)像素31的加权比率的数字排列是相反的(即，3∶1和1∶3)，因此，所产生的像素221-21和221-14被均匀地布置。

如上所述，通过进行加权求和能够产生了缩小1/2的图像。此外，用于表示同一行上不同颜色像素的加权比率的数字排列是互相颠倒的，因此，新产生的像素211-11至211-14以及211-21至211-24被均匀地布置。于是，能够抑制图像质量的恶化。此外，由于对模拟信号进行加权求和，因此在进行加权求和时不需要读出所有的像素信号，由此抑制了功耗。

图7A和7B说明另一个示例的加权求和。如图7A所示，在实施例中，通过电容104-1、104-3、104-5和104-7对红色(R)像素31-11、31-13、31-15和31-17的像素数据以9∶3∶3∶1的比率进行加权求和。同样，如7B所示，通过电容104-2、104-4、104-6和104-8对绿色(G)像素31-12、31-14、31-16和31-18的像素数据以1∶3∶3∶9的比率进行加权求和，其中用于表示加权比率的数字排列与红色(R)像素的数字排列是相反的。

图8和图9说明进行加权求和的结果。如图8所示，当在红色(R)像素31-11和红色(R)像素31-13之间以3∶1的比率进行加权求和时，在从像素31-1开始的L/4距离的位置(从像素31-13开始的3L/4距离的位置)处虚拟地形成像素311-11。同样，当对于红色(R)像素31-15和红色(R)像素31-17以3∶1比率进行加权求和时，在从像素31-15开始的L/4距离的位置(从像素31-17开始的3L/4距离的位置)处虚拟地形成像素311-13。

此外，当对绿色(G)像素31-12和绿色(G)像素31-14以1∶3比率进行加权求和时，在从像素31-12开始的3L/4距离的位置(从像素31-14开始的L/4距离的位置)处虚拟地形成像素311-12。同样，当对于绿色(G)像素31-16和绿色(G)像素31-18以1∶3比率进行加权求和时，在从像素31-16开始的3L/4距离的位置(从像素31-18开始的L/4距离的位置)处虚拟地形成像素311-14。

当对如上所述虚拟形成的红色(R)像素311-11和红色(R)像素311-13以1∶3比率进一步进行加权求和时，从像素311-11开始的L/4距离的位置(从像素311-13开始的3L/4距离的位置)处虚拟地形成像素411-11。此外，当对绿色(G)像素311-12和绿色(G)像素311-14以1∶3的比率进行加权求和时，在从像素311-12开始的3L/4距离的位置(从像素311-14开始的L/4距离的位置)处虚拟地形成像素411-12。

红色(R)像素311-11是通过对红色(R)像素31-11和红色(R)像素31-13以3∶1的比率进行加权求和而得到的像素，红色(R)像素311-13是通过对红色(R)像素311-15和红色(R)像素31-17以3∶1的比率进行加权求和而得到的像素。通过对红色(R)像素311-11和红色(R)像素311-13以3∶1的比率进行加权求和，得到红色(R)像素411-11。因此，红色(R)像素411-11是通过对像素31-11、31-13、31-15和31-17以9∶3∶3∶1的比率进行加权求和而得到的。

绿色(G)像素311-12是通过对绿色(G)像素31-12和绿色(G)像素31-14以1∶3的比率进行加权求和得到的像素，绿色(G)像素311-14是通过对绿色(G)像素31-16和绿色(G)像素31-18以1∶3的比率进行加权求和得到的像素。通过对绿色(G)像素311-12和绿色(G)像素311-14以1∶3的比率进行加权求和，得到绿色(G)像素411-12。因此，绿色(R)像素411-12是通过对像素31-12、31-14、31-16和31-18以1∶3∶3∶9的比率进行加权求和而得到的。

图8中已经说明了在两个阶段中进行加权求和，然而，实际上能够通过对红色(R)像素31-11、31-13、31-15和31-17仅以9∶3∶3∶1的比率进行加权求和，来产生红色(R)像素411-11。同样，通过对绿色(G)像素31-12、31-14、31-16和31-18仅以1∶3∶3∶9的比率进行加权求和，来产生绿色(G)像素411-12。

在这种情况下，每一列的加权线将是16(＝9+3+3+1)条。当读出所有的像素信号时，每一列的加权线是独立的，并且对开关进行布置和切换，从而对每一列中16条加权线的像素信号进行求和以及输出。

当进行加权求和时，将像素31-13的像素信号供应到像素31-11的16条加权线中的三条加权线，而不是供应从红色(R)列中的像素31-11输出的像素信号。对开关进行设置和切换，使得像素31-15的像素信号供应给其它三条加权线，并且进一步将像素31-17的像素信号供应给一条加权线。

同样，将像素31-16的像素信号供应至像素31-18的16条加权线中的三条加权线，而不是供应从绿色(G)列中的像素31-18输出的像素信号。对开关进行设置和切换，使得像素31-14的像素信号供应给其它三条加权线，并且将像素31-12的像素信号供应给另一条加权线。

上述情况下，像素411-11和411-12也是均匀布置的。

固体摄像器件1可由诸如CCD图像传感器等构成。像素的颜色和布置不限于上述示例。

7.摄像装置的结构

具有上述结构的固体摄像器件1能够应用于诸如数码相机和摄像机等摄像装置。图10是表示摄像装置的结构框图。

摄像装置601包括透镜611、固体摄像器件612、信号处理单元613、显示单元614、驱动单元615、控制单元616和记录单元617。

透镜611让来自物体的光入射到固体摄像器件612上。固体摄像器件612具有与上述固体摄像器件1相同的结构，其由驱动单元615驱动，并且向信号处理单元613输出与来自物体的光相对应的图像数据。信号处理单元613根据来自固体摄像器件612的像素信号来产生图像信号，并且向显示单元614输出图像信号并且在显示单元614上显示。如有必要，将图像数据记录在记录单元617中。控制单元616根据来自用户的指令控制驱动单元615和记录单元617。

摄像装置601的固体摄像器件612具有与固体摄像器件1相同的结构，因此，在进行加权求和时能够抑制功耗。

本发明不限于上述实施例，并且能够在不脱离本发明基本构思的范围作出各种修改。

能够以如下结构实施本发明。

(1)一种固体摄像器件，其包括：

像素阵列单元，其具有布置在行的方向和列的方向上的多个像素；

加权求和单元，其对从所述多个像素读出的作为模拟信号的像素信号进行加权求和；

A/D转换器，其对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及

计算单元，其对经A/D转换的所述像素信号进行计算。

(2)如上述(1)中所述的固体摄像器件，其中，

在所述行中布置有第一颜色的所述像素和第二颜色的所述像素，并且

用于表示所述第一颜色的加权比率的数字排列与用于表示所述第二颜色的加权比率的数字排列是相反的。

(3)如上述(1)或(2)中所述的固体摄像器件，其中，分别针对所述第一颜色和所述第二颜色，所述加权求和单元包括：

多条加权线，所述多条加权线与一条读出线相连接，该条读出线用于从一列所述像素读出像所述素信号，并且来自所述一条读出线的所述像素信号被输入到所述多条加权线，

电容器，所述电容与各条所述加权线串联连接，

第一开关，其布置在一列的所述多条加权线中的一条加权线上，并且限制向该相应列的所述一条加权线中的所述电容供应来自所述读出线的所述像素信号，以及

第二开关，其用于将来自相同颜色的其它列中的一条加权线的所述像素信号供应到所述像素信号的供应受到所述第一开关限制的所述电容器。

(4)如上述(1)、(2)或者(3)中所述的固体摄像器件，其中，所述加权求和单元还包括：

第三开关，在通过所述第二开关向相同颜色的其它列供应所述像素信号的列的所述加权线中，所述第三开关在通过所述第二开关向相同颜色的其它列供应像素信号时限制向该相应列的所述电容器供应所述像素信号。

(5)如上述(1)-(4)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述第一颜色的加权比率为3∶1，且所述第二颜色的加权比率为1∶3。

(6)如上述(1)-(4)中任一项所述的固体摄像器件，其中，所述第一颜色的加权比率为9∶3∶3∶1，所述第二颜色的加权比率为1∶3∶3∶9

(7)一种摄像方法，包括：

对于作为模拟信号的像素信号进行加权求和，所述像素信号是从在像素阵列的行的方向和列的方向上布置的多个像素读出的；

对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及

对经A/D转换的所述像素信号进行计算。

(8)一种摄像装置，包括：

上述(1)-(6)中任一项所述固体摄像器件，其用于对于来自透镜的光进行光电转换，以及

显示单元，其用于根据来自固体摄像器件的图像信号显示图像。

本领域技术人员应当理解，只要设计要求以及其它因素在本发明所附权利要求或者其等同物的范围内，就可以根据这些设计要求以及其它因素进行各种修改、组合、次组合以及替换。

Claims (11)

1.一种固体摄像器件，其包括：

像素阵列单元，其具有布置在行方向和列方向上的多个像素；

加权求和单元，其对从所述多个像素读出的作为模拟信号的像素信号进行加权求和，所述加权求和单元包括连接到第一读出线的多条加权线，所述第一读出线从第一列的所述像素读出像素信号，所述加权求和单元还包括连接到第二读出线的多条加权线，所述第二读出线从第二列的所述像素读出像素信号，其中，所述加权求和基于连接到所述第一读出线的多条加权线中导通的加权线的数量以及连接到所述第二读出线的多条加权线中导通的加权线的数量；

A/D转换器，其对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及

计算单元，其对经A/D转换的所述像素信号进行计算。

2.如权利要求1所述的固体摄像器件，其中，

在所述行中布置有第一颜色的所述像素和第二颜色的所述像素，并且

用于表示所述第一颜色的加权比率的数字排列与用于表示所述第二颜色的加权比率的数字排列是相反的。

3.如权利要求2所述的固体摄像器件，其中，分别针对所述第一颜色和所述第二颜色，所述加权求和单元还包括：

电容器，其串联连接到每条所述加权线，

第一开关，其布置在所述第一列的所述多条加权线中的一条加权线上，并且限制向该相应列的所述一条加权线中的所述电容器供应来自所述第一读出线的所述像素信号，以及

第二开关，其用于将来自相同颜色的所述第二列中的一条加权线的所述像素信号供应到所述像素信号的供应受到所述第一开关限制的所述电容器。

4.如权利要求3所述的固体摄像器件，其中，所述加权求和单元还包括：

第三开关，在通过所述第二开关向相同颜色的所述第二列供应所述像素信号的列的所述加权线中，所述第三开关在通过所述第二开关向相同颜色的所述第二列供应像素信号时限制向该相应列的所述电容器供应所述像素信号。

5.如权利要求4所述的固体摄像器件，其中，所述第一颜色的加权比率为3:1，且所述第二颜色的加权比率为1:3，其中，所述加权比率对应于针对每种颜色导通的加权线的数量。

6.如权利要求4所述的固体摄像器件，其中，所述加权求和单元包括连接到第三读出线的多条加权线，所述第三读出线从第三列的所述像素读出像素信号，所述加权求和单元还包括连接到第四读出线的多条加权线，所述第四读出线从第四列的所述像素读出像素信号，其中，所述第一颜色的加权比率为9:3:3:1，所述第二颜色的加权比率为1:3:3:9，其中，所述加权比率对应于针对每种颜色导通的加权线的数量。

7.一种摄像方法，其包括：

对作为模拟信号的像素信号进行加权求和，所述像素信号是从在像素阵列的行方向和列方向上布置的多个像素读出的，其中，第一多条加权线连接到第一读出线，所述第一读出线从第一列的所述像素读出像素信号，并且第二多条加权线连接到第二读出线，所述第二读出线从第二列的所述像素读出像素信号，并且其中，所述加权求和基于所述第一多条加权线中导通的加权线的数量以及第二多条加权线中导通的加权线的数量；

对经加权求和的所述像素信号进行A/D转换；以及

对经A/D转换的所述像素信号进行计算。

8.如权利要求7所述的摄像方法，其中，

在所述行中布置有第一颜色的所述像素和第二颜色的所述像素，并且

在所述加权求和步骤中，将用于表示所述第一颜色的加权比率的数字排列与用于表示所述第二颜色的加权比率的数字排列设定成相反。

9.如权利要求8所述的摄像方法，其中，在所述加权求和步骤中，将所述第一颜色的加权比率设定为3:1，且将所述第二颜色的加权比率设定为1:3，其中，所述加权比率对应于针对每种颜色导通的加权线的数量。

10.如权利要求8所述的摄像方法，

其中，第三多条加权线连接到第三读出线，所述第三读出线从第三列的所述像素读出像素信号，第四多条加权线连接到第四读出线，所述第四读出线从第四列的所述像素读出像素信号，并且

其中，在所述加权求和步骤中，将所述第一颜色的加权比率设定为9:3:3:1，且将所述第二颜色的加权比率设定为1:3:3:9，并且其中，所述加权比率对应于针对每种颜色导通的加权线的数量。

11.一种摄像装置，其包括：

权利要求1-6中任一项所述的固体摄像器件，其对于来自透镜的光进行光电转换；以及

显示单元，其根据来自所述固体摄像器件的图像信号显示图像。