CN103297719A - 图像拾取设备、图像拾取系统、及这两者的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像拾取设备、图像拾取系统、用于图像拾取设备的驱动方法和用于图像拾取系统的驱动方法。一种图像拾取设备包括多个比较器。来自像素的至少两个模拟信号输出被输入到多个比较器，并且多个比较器在交迭的时段中执行比较操作。

Description

图像拾取设备、图像拾取系统、及这两者的驱动方法
技术领域
实施例的一个公开的方面涉及具有多个包含多个光电转换单元的像素的图像拾取设备。
背景技术
近年来，已经要求具有包含光电转换单元的像素的图像拾取设备实现快速的信号输出。
例如，已经知道包括执行光电转换并且输出基于入射光的信号的像素以及在以矩阵形式布置像素的像素阵列的每个列处具有AD转换器的列并列式模数转换电路的图像拾取设备。在下文中，模数转换电路将被称为ADC。列并列式ADC将被称为列ADC。在列ADC中，执行其中每个列的控制单元将从像素输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换（在下文中，称为AD转换）。（在下文中，从像素输出的模拟信号将被称为像素信号）。
另一方面，日本专利公开No.2001-83407公开了对于二维布置的微透镜阵列的每个微透镜具有多个光电转换单元并且通过相位差检测执行焦点检测的图像拾取设备。还公开了输出基于多个光电转换单元中的第一光电转换单元的信号电荷的信号、基于与第一光电转换单元不同的第二光电转换单元的信号电荷的信号以及基于结合第一光电转换单元和第二光电转换单元的信号电荷的信号。
日本专利公开No.2002-320146公开了其中以矩阵形式布置像素、将从不同像素输出的信号相加以及将相加得到的信号输出到运算放大器的配置。日本专利公开No.2002-320146公开了在像素的每个列处具有运算放大器的配置。此外，在根据日本专利公开No.2002-320146的图像拾取设备中，经由开关将一个列处的运算放大器和相邻列的运算放大器的非反相输入端子（-）连接。这允许将相邻列的像素的信号相加并且将相加得到的信号输出到运算放大器。
日本专利公开No.2001-83407的图像拾取设备没有考虑从像素输出的至少两个模拟信号到数字信号的快速转换。
日本专利公开No.2002-320146没有充分地考虑从多个列的像素输出的至少两个模拟信号到数字信号的快速转换。
发明内容
根据实施例的一个方面，一种图像拾取设备包括：输出多个光电转换信号的像素；第一模数转换单元，在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；以及第二模数转换单元，在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的与第一光电转换信号不同的第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分。
根据实施例的另一个方面，提供了一种用于图像拾取设备的驱动方法，所述图像拾取设备具有输出多个光电转换信号的像素、第一模数转换单元、以及第二模数转换单元。所述方法包括：使得第一模数转换单元在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；以及使得第二模数转换单元在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的与第一光电转换信号不同的第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分。
根据实施例的另一个方面，提供了一种用于图像拾取系统的驱动方法，其中图像拾取系统具有图像拾取设备以及将光束聚光到图像拾取设备的光学系统，图像拾取系统对从图像拾取设备输出的信号执行信号处理，并且图像拾取设备具有：具有n个光电转换单元的像素（其中n为等于或大于2的自然数）、第一模数转换单元以及第二模数转换单元、以及具有多个微透镜的透镜阵列，并且聚光到微透镜之一的光进入像素具有的n个光电转换单元。所述驱动方法包括：使得像素将基于由包括在n个光电转换单元内的m个光电转换单元（其中m为满足关系表达式n>m的自然数）基于其上的入射光产生的信号电荷的第一光电转换信号输出到第一模数转换单元；使得像素将基于由n个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的第二光电转换信号输出到第二模数转换单元；使得第一模数转换单元在第一时段期间执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；使得第二模数转换单元在第一时段期间执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；使得图像拾取设备输出基于第一光电转换信号的数字信号；以及使得图像拾取设备还输出基于第二光电转换信号的数字信号；获取作为基于第一光电转换信号的数字信号和基于第二光电转换信号的数字信号之间的差的差分信号；使得利用基于用于获取差分信号的第一光电转换信号的数字信号和差分信号来执行焦点检测；以及利用基于来自所述像素的第二光电转换信号的数字信号来形成图像。
实施例的一个公开的方面允许从像素输出的至少两个模拟信号到数字信号的快速转换。
从以下参考附图的示例性实施例的描述中本公开的更多的特征将变得清晰。
附图说明
图1示出图像拾取设备的俯视图和等效电路图。
图2是图像拾取设备的剖视图。
图3是图像拾取设备的等效电路图。
图4是对于图像拾取设备的操作时序图。
图5是与根据另一个示例的图像拾取设备关联的操作时序图。
图6是根据另一个示例的图像拾取设备的等效电路图。
图7是对于根据另一个示例的图像拾取设备的操作时序图。
图8是根据另一个示例的图像拾取设备的框图。
图9是根据另一个示例的图像拾取设备的等效电路图。
图10是对于根据另一个示例的图像拾取设备的操作时序图。
图11是图像拾取系统的框图。
具体实施方式
第一实施例
下面将参考附图描述根据第一实施例的图像拾取设备。
图1示意性地示出根据本实施例的图像拾取设备的俯视图以及从像素读取信号的电路配置。像素100具有作为第一光电转换单元的第一光电二极管1、作为第二光电转换单元的第二光电二极管51以及与光电二极管1和51电连接的像素内读出控制单元3。像素100被布置在多个行和多个列之上。换句话说，以矩阵形式布置像素100。具有矩阵形式的像素100的区域将被称为像素部分。一个像素100的光电二极管1和光电二极管51必要时将被统称为光电检测器（photodetector）。一个微透镜23被布置为覆盖一个光电检测器以用于将入射光引导到该光电检测器。换句话说，一个微透镜对应于一个光电检测器并且将入射光引导到对应像素100的多个光电转换单元。本实施例的图像拾取设备具有微透镜阵列，该微透镜阵列具有多个微透镜23。光电二极管面积（诸如光电二极管1的面积）由图1中示出的a×b指示。类似地，光电二极管51的面积由图1中的c×d指示。光电二极管1的接收表面是具有a×b面积的表面。类似地，光电二极管51的接收表面具有c×d面积。
像素100由垂直扫描电路2顺序地扫描。垂直扫描电路2选择的行处的像素100将像素信号输出到垂直信号线7。垂直信号线7将从像素100输出的像素信号传输到信号处理电路101。信号处理电路101处理从像素100输出的像素信号。信号处理电路101包括将从像素100输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元。由水平扫描电路14逐列地顺序地扫描信号处理电路101。在图1中，像素100中的光电二极管1和51沿着每个列的信号处理电路101排列成行的方向布置。换句话说，在每个像素100内设置两个光电二极管1和51。像素内信号读出电路3将基于由光电二极管1和51产生的信号电荷的信号输出到垂直信号线7。像素内信号读出电路3包括传送MOS晶体管20和50、复位MOS晶体管4、放大MOS晶体管5和选择MOS晶体管6。
接下来，图2示出在图1中的直线I-II处截取的像素100的截面图。滤色器22被设置在微透镜23与光电二极管1和51之间。
设置在本实施例的图像拾取设备中的像素输出作为用于通过相位差检测进行的焦点检测的焦点检测信号的基础的信号以及作为图像获取信号（其为用于成像的信号）的基础的信号。例如，像素部分中的线状的位置或者交叉状的（cross）位置处的多个像素输出作为焦点检测信号的基础的信号。图像拾取设备处理从像素输出的作为焦点检测信号的基础的信号以及作为图像获取信号的基础的信号，并且输出焦点检测信号和图像获取信号。在从图像拾取设备输出的焦点检测信号的基础上，可以检测入射在两个光电转换单元上的光束的相位差。在检测的相位差的基础上，可以执行焦点检测。
图3是示意性地示出从本实施例的图像拾取设备中提取的2行乘2列的像素100和2列的信号处理电路101的框图。
首先，将描述每个像素100。
像素100具有传送MOS晶体管20和50、复位MOS晶体管4、放大MOS晶体管5和选择MOS晶体管6。当光进入光电二极管1和51时，光电转换产生信号电荷。传送MOS晶体管20电连接到光电二极管1和放大MOS晶体管5的输入节点。传送MOS晶体管50电连接到光电二极管51和放大MOS晶体管5的输入节点。当从下面将描述的垂直扫描电路供应给传送MOS晶体管20的栅极的传送脉冲T1具有高电平时，光电二极管1中的信号电荷被传送到放大MOS晶体管5的输入节点。（在下文中，高电平将被称为H电平。类似地，低电平将被称为L电平。）当从垂直扫描电路2供应给传送MOS晶体管50的栅极的传送脉冲
Figure BDA00002872406000052
T2具有H电平时，光电二极管51中的信号电荷被传输到放大MOS晶体管5的输入节点。当从垂直扫描电路2供应给复位MOS晶体管4的栅极的复位脉冲
Figure BDA00002872406000053
R具有H电平时，放大MOS晶体管5的输入节点的电位被复位。放大MOS晶体管5通过选择MOS晶体管6电连接到垂直信号线7。放大MOS晶体管5基于在放大MOS晶体管5的输入节点中的信号电荷输出电信号。选择MOS晶体管6在选择脉冲
Figure BDA00002872406000061
SEL1具有H电平时使从放大MOS晶体管5到垂直信号线7的路径导通。
输出到垂直信号线7的、基于从光电二极管1向其传送信号电荷的放大MOS晶体管5的输入节点的电位的信号将被称为信号A。输出到垂直信号线7的、基于从光电二极管51向其传送信号电荷的放大MOS晶体管5的输入节点的电位的信号将被称为信号B。信号A和信号B是作为要用于焦点检测的焦点检测信号的基础的信号。信号A是由像素100输出的第一光电转换信号。传送脉冲
Figure BDA00002872406000062
T1和
Figure BDA00002872406000063
T2的H电平使存储在光电二极管1和51中的信号电荷传送到放大MOS晶体管5的输入节点。在该情况下，输出到垂直信号线7的、基于放大MOS晶体管5的输入节点的电位的信号将被称为信号A+B。信号A+B是作为图像获取信号的基础的信号并且是第二光电转换信号。根据本实施例，来自像素100的输出操作没有对信号B（即，响应于作为光电二极管51中的光电转换的结果保持的信号电荷到放大MOS晶体管5的输入节点的传送的、输出到垂直信号线7的信号）执行。可以在下面将描述的数字信号处理电路执行图像获取信号和焦点检测信号之间的差分处理时获取与信号B对应的信号。
根据本实施例，为了执行相关双采样（在下文中称为CDS），三个信号（包括作为在放大MOS晶体管5的输入节点的电位移动到复位电平时通过选择MOS晶体管6从放大MOS晶体管5输出的信号的信号N、以及上述的信号A和信号A+B）被采样。
根据本实施例的像素信号通常指的是从像素100输出到垂直信号线7的信号，包括从像素100输出的信号N、信号A和信号A+B。信号A和信号A+B是基于由光电检测器根据进入光电检测器的光产生的信号电荷的光电转换信号。信号N是包含像素100的噪声分量的噪声信号。
接下来，将描述信号处理电路101。箝位电容器C3-1和C3-2存储或者保持信号N。电容器CT存储或者保持在开关SW6接通时输出到垂直信号线7的信号。根据本实施例，电容器CT存储或者保持信号A。
根据本实施例，为像素100的一列设置两个比较器9-1和9-2。比较器9-1和9-2接收包含信号Vref的信号的输入。比较器9-1接收作为从信号A+N中减去信号N的结果的、包含信号Vref的信号A+Vref的输入。比较器9-2接收作为从信号A+B+N中减去信号N的结果的、包含信号Vref的信号A+B+Vref的输入。换句话说，通过使用箝位电容器C3-1和C3-2执行CDS可以把作为从信号A+N和信号A+B+N中减去信号N的结果的信号供应给比较器9-1和9-2。由于省略了信号A+Vref和信号A+B+Vref中的信号Vref，将输入到比较器9-1和9-2的信号将分别被称为信号A和信号A+B。比较器9-1将信号A和参考信号VRAMP1进行比较，并且比较器9-2将信号A+B和参考信号VRAMP2进行比较。参考信号VRAMP1和VRAMP2是从参考信号供应电路10通过电容器C4供应给比较器9-1和9-2的信号，并且依赖于时间地改变它们的电位，其中为每个列设置一个电容器C4。分别经由开关SW5-1和SW5-2将信号Vref供应给比较器9-1和9-2的端子。在从像素100通过箝位电容器C3-1输入的像素信号（其被供应给一个端子）与供应给另一个端子的参考信号VRAMP1之间的幅度关系被反转时，比较器9-1将锁存信号LAT输出到计数器电路11-1。在通过箝位电容器C3-2输入的像素信号（其被供应给一个端子）与供应给另一个端子的参考信号VRAMP2之间的幅度关系被反转时，比较器9-2将锁存信号LAT输出到计数器电路11-2。由比较器9-1和9-2输出的锁存信号LAT是基于像素信号与参考信号之间的比较的比较结果的比较结果信号。
当参考信号VRAMP1和VRAMP2开始以依赖于时间的方式改变它们的电位时，计数器电路11-1和11-2开始对从定时产生器（在下文中，称为TG）12供应的时钟脉冲信号CLK进行计数。计数器电路11-1和11-2具有向上/向下计数器，其中每一个向上/向下计数器对时钟脉冲信号CLK向上和向下进行计数。当比较器9-1输出锁存信号LAT时，计数器电路11-1结束对时钟脉冲信号CLK进行计数。当比较器9-2输出锁存信号LAT时，计数器电路11-2也结束对时钟脉冲信号CLK进行计数。作为由计数器电路11-1和11-2对时钟脉冲信号进行计数的结果的信号将被称为计数信号CNT。
存储器13-1存储或者保持作为由计数器电路11-1对时钟脉冲信号CLK进行计数的结果的计数信号CNT。存储器13-2存储或者保持作为由计数器电路11-2对时钟脉冲信号CLK进行计数的结果的计数信号CNT。由存储器13-1存储或者保持的计数信号CNT是基于信号A的数字信号。该数字信号将被称为数字信号A。由存储器13-2存储或者保持的计数信号CNT是基于信号A+B的数字信号。该数字信号将被称为数字信号A+B。根据本实施例的第一模数转换单元包括比较器9-1、计数器电路11-1和存储器13-1。根据本实施例的第二模数转换单元包括比较器9-2、计数器电路11-2和存储器13-2。换句话说，每个信号处理电路101具有多个模数转换单元。
水平扫描电路14基于从TG12供应的时钟脉冲信号CLK来顺序地选择每个列的存储器13，并且读取每个列的由存储器13保持的计数信号CNT。从存储器13输出的计数信号CNT是从图像拾取设备输出的信号SIGOUT。
接下来，将参考图4描述图3中示出的图像拾取设备的操作的示例。开关脉冲
Figure BDA00002872406000081
S1是控制开关SW6的脉冲，并且开关SW6在该脉冲具有H电平时具有导通状态。信号处理电路复位脉冲
Figure BDA00002872406000082
C是控制开关SW4-1、4-2、5-1和5-2的脉冲。当信号处理电路复位脉冲C具有H电平时，开关SW4-1、4-2、5-1和5-2具有导通状态。V1表示垂直信号线7的电位。
在时间t1处，使得像素复位脉冲
Figure BDA00002872406000084
R、选择脉冲SEL、信号处理电路复位脉冲
Figure BDA00002872406000086
C和开关脉冲
Figure BDA00002872406000087
S1具有H电平。在时间t2处，使得像素复位脉冲
Figure BDA00002872406000088
R具有L电平。这使放大MOS晶体管5的输入节点的电位复位。
在时间t3处，使得信号处理电路复位脉冲
Figure BDA00002872406000091
C和开关脉冲S1具有L电平。信号N是在时间t3处输出到垂直信号线7的信号。箝位电容器C3-1、C3-2、电容器CT以及电容器C4存储或者保持基于时间t3处的电位的电荷。参考信号供应电路10开始使参考信号VRAMP1和VRAMP2依赖于时间地改变电位。计数器电路11-1和11-2开始对从TG12供应的时钟脉冲信号CLK进行计数。在那时，计数器电路11-1和11-2执行向下计数。比较器9-1将包含信号Vref和通过保持有基于时间t3处的电位的其电荷的箝位电容器C3-1输入的信号的参考信号与参考信号VRAMP1进行比较。比较器9-2将通过保持有基于时间t3处的电位的其电荷的箝位电容器C3-2输入的信号与参考信号VRAMP2进行比较。当比较的信号的幅度关系反转时，比较器9-1和9-2将锁存信号LAT分别输出到计数器电路11-1和11-2。
在时间t4处，参考信号供应电路10停止使参考信号VRAMP1和VRAMP2依赖于时间地改变电位。从时间t3到时间t4的时段将被称为N转换时段TN。在从时间t3到时间t4的时段期间要执行的操作将被称为N转换。
在时间t5处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000093
T1和开关脉冲
Figure BDA00002872406000094
S1具有H电平。这使得信号A从像素100输出到垂直信号线7。在时间t6处，使得传送脉冲T1和开关脉冲
Figure BDA00002872406000096
S1具有L电平。电容器CT存储或者保持基于时间t6处的垂直信号线7的电位的电荷。换句话说，电容器CT存储或者保持从像素100输出的信号A。
信号A被供应给比较器9-1。在时间t6处，参考信号供应电路10开始使参考信号VRAMP1依赖于时间地改变电位。计数器电路11-1开始对从TG12供应的时钟脉冲信号CLK进行计数。在那时，计数器电路11-1通过使用由上次的N转换保持的计数信号值作为开始值来执行向上计数。当参考信号VRAMP1和信号A之间的幅度关系反转时，比较器9-1将锁存信号LAT输出到计数器电路11-1。在开始使参考信号VRAMP2依赖于时间地改变电位时的时间t8之后的时间t9处，停止使参考信号VRAMP1依赖于时间地改变电位。从时间t6到时间t9的时段将被称为A转换时段TA。比较器9-1是第一比较器。
在时间t7处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000101
T2具有H电平。因为放大MOS晶体管5的输入节点保持先前时间t6处的电位，所以信号A+B被输出到垂直信号线7。在时间t8处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000102
T2具有L电平。
信号A+B被供应给比较器9-2。然后在时间t8处，参考信号供应电路10开始使参考信号VRAMP2依赖于时间地改变电位。计数器电路11-2开始对由TG12供应的时钟脉冲信号CLK进行计数。在那时，计数器电路11-2通过使用在上次的N转换保持的计数信号值作为开始值来执行向上计数。当参考信号VRAMP2和信号A+B之间的幅度关系反转时，比较器9-2将锁存信号LAT输出到计数器电路11-2。
在时间t10处，停止使参考信号VRAMP2依赖于时间地改变电位。从时间t8到时间t10的时段将被称为A+B转换时段TAB。比较器9-2是第二比较器。从时间t1到时间t10的时段、即从通过像素100输出像素信号到转换为数字信号的时段将被称为AD转换时段TAD。
在时间t11处，水平扫描电路14使得水平扫描信号H为H电平，并且从存储器13-1和13-2传送保持在存储器13-1中的数字信号A和数字信号N以及保持在存储器13-2中的数字信号A+B和数字信号N。
在本实施例的图像拾取设备中，A转换时段TA的一部分和A+B转换时段TAB的一部分交迭。A转换时段TA和A+B转换时段TAB交迭时的时段是第一时段。换句话说，设置有在第一时段期间执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分的第一模数转换单元以及在第一时段期间执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分的第二模数转换单元。A转换时段TA是第一比较器执行比较操作时的第二时段。A+B转换时段TAB是第二比较器执行比较操作时的第三时段。换句话说，第一时段是第二时段和第三时段交迭时的时段。因此，与当A转换时段TA和A+B转换时段TAB不交迭时的AD转换时段TAD相比，A转换时段TA和A+B转换时段TAB的部分交迭可以缩短AD转换时段TAD。
虽然根据本实施例已经描述了将彼此不同的参考信号VRAMP1和VRAMP2供应给比较器9-1和9-2，但是可以将共同的参考信号VRAMP从参考信号供应电路10供应给比较器9-1和9-2。图5示出具有这种配置的图像拾取设备的操作。
在图5中的操作定时中示出的时间t1到时间t6的时段期间将执行的操作可以与在图3中的操作定时中示出的时间t1到时间t6期间将执行的操作相同。在图5中示出的操作定时中的时间t7'处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000111
T2具有H电平。这使得信号A+B输出到垂直信号线7。在时间t8'处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000112
T2具有L电平。
在时间t8'处，参考信号供应电路10开始使参考信号VRAMP依赖于时间地改变电位。计数器电路11-1和11-2开始对从TG12供应的时钟脉冲信号CLK进行计数。在那时，计数器电路11-1和11-2通过使用在上次的N转换保持的计数信号值作为开始值来执行向上计数。比较器9-1在信号A和参考信号VRAMP之间进行比较，并且在该幅度关系反转时将锁存信号LAT输出到计数器电路11-1。比较器9-2在信号A+B和参考信号VRAMP之间进行比较，并且在该幅度关系反转时将锁存信号LAT输出到计数器电路11-2。
在时间t9'处，参考信号供应电路10停止使参考信号VRAMP依赖于时间地改变电位。
图5中示出的时间t11处的操作可以与图4中示出的时间t11处的操作相同。
在图4中示出的操作定时中，A转换时段TA的一部分和A+B转换时段TAB的一部分交迭。在图5中示出的操作定时中，A转换时段TA的整个时段和A+B转换时段TAB的整个时段交迭。具有该形状的第一时段包括A转换时段TA的整个时段和A+B转换时段TAB的整个时段。在该配置中，与图4中的操作定时相比，在图5中的操作定时中，在A转换时段TA的开始和A+B转换时段TAB的结束之间的时段可以被缩短了图4中示出的时段TC的量。图4中示出的时段TC是从A转换时段TA开始时的时间t6到A+B转换时段TAB开始时的时间t8的时段。另一方面，虽然A转换时段TA在图4中在时间t6处开始，但是A转换时段TA（其也是A+B转换时段TAB）在图5中示出的操作定时中在比时间t6迟的时间t8'处开始。换句话说，与图4中示出的操作定时相比，在图5中示出的操作定时中，A转换时段TA开始得迟了与图5中示出的时段TD对应的长度。与图4中示出的操作定时中的AD转换时段TAD相比，图5中示出的操作定时中的AD转换时段TAD可以被缩短了作为T时段TC和时段TD之间的差的TC-TD的时段的量。
虽然已经描述了在本实施例的图像拾取设备中电容器CT被用作存储或者保持信号A的电容，但是可以不设置电容器CT。在该配置中，因为在时间t6处开关SW6被断开之后，在时间t6处的电位也被保持在从开关SW6到比较器9-1的输入端子的电气路径上，所以信号A被供应给比较器9-1的输入端子。因此，本实施例可以在没有电容器CT的情况下被实现。然而，本实施例的图像拾取设备具有电容器CT可以防止由开关SW6上的通断操作引起的从开关SW6到比较器9-1的电气路径上的电位不稳定的效果。
根据本实施例，在使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000121
S1在时间t3处为L电平之后，在时间t4处使得它为H电平。根据另一个实施例，如图4和图5中的操作定时图中的虚线所指示的，可以使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000122
S1在时间t1处为H电平，不使它在时间t3处为L电平，并且然后可以使得它在时间t6处为L电平。
本实施例基于像素100输出作为基于两个光电转换单元的信号电荷的光电转换信号的信号A+B以及作为基于一个光电转换单元的光电转换信号的信号A的配置。然而，本实施例不限于该配置。换句话说，多个像素中的每一个像素可以输出基于由该像素具有的m个（m为自然数）光电转换单元产生的信号电荷的第一光电转换信号。已经输出第一光电转换信号的多个像素可以包括m个光电转换单元，并且还可以输出基于n个（n为比m大的自然数）光电转换单元的第二光电转换信号。
根据本实施例，已经描述了其中与一个像素对应地设置一个微透镜以用于执行焦点检测的图像拾取设备。然而，本实施例不限于能够执行焦点检测的图像拾取设备。换句话说，即使在为光电二极管1和光电二极管51设置不同微透镜时，本实施例也可以被实现。
本实施例的像素100可以包括接收入射光并且基于接收的入射光产生信号电荷的多个光电二极管，并且可以基于多个光电二极管的信号电荷多次地输出光电转换信号。多次输出的光电转换信号在根据本实施例描述的配置中是信号A、信号B以及信号A+B。具有许多光电二极管的像素100可以能够输出更多类型的光电转换信号。可以配置其中由像素100输出的多个光电转换信号中的第一光电转换信号被输入到第一比较器并且多个光电转换信号中的第二光电转换信号被输入到第二比较器的图像拾取设备。在该配置中，可以仅仅要求在第一时段期间执行由第一比较器将第一光电转换信号和参考信号进行比较的操作的至少一部分以及由第二比较器将第二光电转换信号和参考信号进行比较的操作的至少一部分。与其中第二时段和第三时段完全不交迭的配置相比，这可以有利地缩短AD转换时段TAD。
根据本实施例，已经描述了其中将依赖于时间改变电位的参考信号和光电转换信号进行比较的所谓的斜坡型AD转换。然而，可以利用具有其它配置的AD转换适当地实现本实施例。换句话说，可以仅仅要求在第一时段期间由第一模数转换单元执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分，并且在第一时段期间由第二模数转换单元执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分。
本实施例的图像拾取设备可以能够工作在其中像素100输出信号A+N和信号A+B+N的第一模式中以及工作在其中像素100在不输出信号A+N的情况下输出信号A+B+N的第二模式中。在第一模式中，图像拾取设备可以基于参考图4或者图5描述的操作定时来进行操作。在第二模式中，比较器9-1和9-2中的至少一个可以对信号A+B执行AD转换。例如，因为在第一模式中执行在获取图像的同时执行焦点检测操作的操作，所以它适合于拍摄运动图像。第二模式适合于拍摄静态图像。
如上所述，在本实施例的图像拾取设备中，第二时段的至少一部分和第三时段的至少一部分交迭。与没有第二时段和第三时段交迭时的时段的情况相比，这可以有利地缩短AD转换时段TAD。
第二实施例
在下文中，将参考附图并且主要对于与第一实施例的差别来描述根据第二实施例的图像拾取设备。
图6示出根据本实施例的图像拾取设备的等效电路图的示例。在图3和图6中，相似的编号指的是具有相似的功能的相似的元件。
本实施例的图像拾取设备与第一实施例的图像拾取设备的不同之处在于，包括运算放大器15的反相放大器电路16被设置在具有像素100的每个列中。反相放大器电路16具有运算放大器15、反馈电容器Cfb、箝位电容器C0以及开关SW1和SW2。由像素100输出的像素信号通过箝位电容器C0供应给运算放大器15的反相输入端子。信号Vr被供应给运算放大器15的非反相输入端子。反馈电容器Cfb以及开关SW2被设置在运算放大器15中的反馈路径上。当开关SW2接通时，在运算放大器15的输出端子处发生根据反馈电容器Cfb的电容值与箝位电容器C0的电容值之间的比的反转增益。使开关SW1导通并且使运算放大器15的输入端子和输出端子短路会使保持在反馈电容器Cfb中的电荷复位。虽然在图6中示出一个反馈电容器Cfb，但是可以将多个电容器并联地设置在运算放大器15的反馈路径上，并且可以从该多个电容器中选择要使用的反馈电容。当开关SW6接通时，由运算放大器15输出的信号被保持在电容器CT中并且还被输出到比较器9-1的输入端子。由运算放大器15输出的信号通过箝位电容器C3-2被输出到比较器9-2。
接下来，将参考图7描述图6中示出的图像拾取设备的操作的示例。
运算放大器15的输出端子在图7中具有电位V1'。根据本实施例，像素信号由反相放大器电路16反相和放大，并且被输出到比较器9-1和9-2。因此，根据本实施例的电位V1'结果得到具有与第一实施例的电位V1的极性相反的极性的信号。参考信号VRAMP依赖于时间改变它的电位的方向也与第一实施例的相反。
在时间t1处，使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000151
SW1和
Figure BDA00002872406000152
SW2为H电平以便使开关SW1和SW2导通。
在时间t2处，使得复位脉冲
Figure BDA00002872406000153
R和开关脉冲SW1具有L电平。使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000155
SW1具有L电平以使得由像素100输出的信号N被保持在电容器C0中。因此，包含运算放大器15的偏移（offset）分量的参考信号被输出到运算放大器15的输出端子。
在时间t3处，使得信号处理电路复位脉冲
Figure BDA00002872406000156
C具有L电平。因此，包含运算放大器15的偏移分量的参考信号被保持在箝位电容器C3-1和C3-2中。
在从时间t3到时间t4的时段期间，比较器9-1和9-2将从运算放大器15通过箝位电容器C3-1、C3-2输入的信号与参考信号VRAMP进行比较。
此外在从时间t8'到时间t9'的时段期间，比较器9-1和9-2将从运算放大器15通过箝位电容器C3-1和C3-2输入的信号与参考信号VRAMP进行比较。
除这些特征之外，图7中示出的操作定时可以与根据第一实施例的图5中的操作定时相同。
本实施例的箝位电容器C3-1和C3-2在时间t3处存储或者保持包含运算放大器15的偏移分量的参考信号。在箝位电容器C3-1和C3-2中存储或者保持包含偏移分量的参考信号可以产生从其中减去了参考信号的、将在时间t6和时间t8'处供应给比较器9-1和9-2的信号。这可以减少由列之间的运算放大器15的偏移分量的变化引起的图像质量的劣化。
作为由比较器9-1和9-2执行N转换以及从由S转换获取的数字信号中减去N转换的结果，由比较器之间的操作的变化引起的图像质量的劣化可以被减少。
像根据第一实施例的图像拾取设备一样，本实施例的图像拾取设备具有部分交迭的A转换时段TA和A+B转换时段TAB。与没有A转换时段TA和A+B转换时段TAB交迭时的时段的情况相比，这可以有利地缩短AD转换时段TAD。
本实施例可以被配置为使得参考信号VRAMP1和VRAMP2可以被分别地供应到比较器9-1和9-2，像图3中示出的图像拾取设备一样。即使在该配置中，也可以以与基于第一实施例的图4中示出的操作定时图的操作相同的方式执行操作。在该配置中，A转换时段TA的至少一部分和A+B转换时段TAB的至少一部分交迭。与A转换时段TA和A+B转换时段TAB不交迭的情况相比，这可以有利地缩短AD转换时段TAD。
此外，根据本实施例，如图7中的操作定时图中的虚线所指示的，可以使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000161
S1在时间t1处为H电平并且然后可以使得它在时间t6处为L电平，而没有使它在时间t3处为L电平。
第三实施例
在下文中，将参考附图并且主要对于与第二实施例的差别来描述根据第三实施例的图像拾取设备。
图8是示意性地示出本实施例的图像拾取设备的框图。图8示出多行和多列像素100之中的2行和4列像素100并且还示出从第一行处的像素100输出像素信号的情况。如参考图2根据第一实施例描述的，每个像素100具有滤色器。滤色器是红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）。这些三色的滤色器具有拜耳（Bayer）布置。图8示出通过使用滤色器的颜色由像素100输出的像素信号、将输出的光电转换信号（信号A和信号A+B）、其上设置像素的列（从图8的左边数起的列。除非另有指明，否则本说明书中的表述“第X列”指的是从左边数起的列。）例如，从设置在第一行和第一列处的像素100输出的信号A和信号A+B分别用GA1和G(A+B)1表示。它们指示作为由具有绿色（G）滤色器的像素100输出的信号A和信号A+B的、从图8中示出的像素列的左边数起的第一列处的像素100输出的像素信号。
第一行处的像素100将像素信号输出到加法电路17。加法电路17将来自具有彼此相同的颜色的滤色器的多个像素100的信号A和信号A+B相加。换句话说，将多个像素100输出的第一光电转换信号相加并且将多个像素100输出的第二光电转换信号相加。具有绿色的滤色器的像素100将来自第一列和第三列处的像素100的信号A彼此相加，并且将来自第一列和第三列处的像素100的信号A+B彼此相加，并且由该相加得到的两个信号被输出到分离的比较器。换句话说，由信号GA1和信号GA3的相加得到的信号GA1+GA3被输出到比较器9-3。由信号G(A+B)1和信号G(A+B)3的相加得到的信号G(A+B)1+G(A+B)3被输出到比较器9-5。输出到比较器9-3的信号GA1+GA3通过根据第一实施例的参考图5描述的AD转换操作被转换为数字信号并且被输出到存储器13-3。从存储器13-3输出的数字信号将被称为D(GA1+GA3)。以同样方式，输入到比较器9-5的信号G(A+B)1+G(A+B)3通过AD转换操作被转换为数字信号并且被从存储器13-5输出。该数字信号将被称为D(G(A+B)1+G(A+B)3)。
到目前为止已经描述了从第一列和第三列处的具有绿色滤色器的像素100输出的像素信号。以同样方式，从第二列和第四列处的具有红色滤色器的像素100输出像素信号，存储器13-4输出数字信号D(RA2+RA4)，并且存储器13-6输出数字信号D(R(A+B)2+R(A+B)4)。
图9是示出在图8中的框图中示意性地示出的图像拾取设备的细节的等效电路图。图9示出图8中示出的两行和四列的像素100之中的两行和三列的像素100。在图5和图9中，相似的编号指的是具有相似的功能的相似的元件。
下面将主要对于与根据第二实施例的图6中的那些的差别描述第一列和第三列处的信号处理电路101和像素100。与第一列和第三列处的像素100和信号处理电路101同样的事情对于第二列和未示出的第四列处的像素100和信号处理电路101是成立的。虽然根据第一和第二实施例为一列像素100设置两个比较器，但是根据本实施例为一列像素100设置一个比较器。
第一列处的像素100通过箝位电容器C0-1电连接到运算放大器15-3的反相输入端子。第三列处的像素100通过开关SW22和箝位电容器C0-3b电连接到运算放大器15-3。第三列处的像素100通过箝位电容器C0-3a电连接到运算放大器15-5。然而，根据本实施例将描述其中开关SW21被断开并且没有从运算放大器15-5输出的信号被供应给比较器9-5的情况。未示出控制开关SW21的操作的信号。
从运算放大器15-3输出的信号通过箝位电容器C3-3被供应给比较器9-3。箝位电容器C3-3与根据第二实施例的参考图6描述的箝位电容器C3-1类似地工作。当开关SW6-2接通时，从运算放大器15-3输出的信号经由开关SW6-2被保持在电容器CT-2中并且通过箝位电容器C3-5被供应给比较器9-5。
例如，从第一列处的像素100输出的光电转换信号被给予第一模数转换单元和第二模数转换单元。第一模数转换单元包括比较器9-3、计数器电路11-3和存储器13-3。第二模数转换单元包括比较器9-5、计数器电路11-5和存储器13-5。
接下来，将主要参考图10并且对于与根据第二实施例的图7的差别来描述图9中示出的图像拾取设备的操作。
开关脉冲E是控制开关SW22的脉冲，并且当它具有H电平时，使开关SW22进入导通。开关脉冲
Figure BDA00002872406000182
S2是控制开关SW6-2的脉冲并且当它具有H电平时，使开关SW6-2进入导通。
在时间t1处，使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000183
E具有H电平。在从时间t1到时间t11的时段期间将执行的其它操作可以与根据第二实施例的图7中的从时间t1到时间t11的时段期间执行的操作相同。下面将描述将被输入到运算放大器15-3以及比较器9-3和9-5的信号以及将从它们输出的信号。
在时间t1处，使得开关脉冲SW1和
Figure BDA00002872406000192
SW2具有H电平以便使开关SW1导通。
在时间t2处，使得复位脉冲
Figure BDA00002872406000193
R和开关脉冲SW1具有L电平。使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000195
SW1具有L电平，并且因此在电容器C0-1中保持从第一列处的像素100输出的信号N（GN1）。从第三列处的像素100输出的信号N（GN3）被保持在电容器C0-3b中。因此，包含运算放大器15-3的偏移分量的参考信号被输出到运算放大器15-3的输出端子。
在时间t3处，使得信号处理电路复位脉冲C具有L电平。因此，包含运算放大器15-3的偏移分量的参考信号被保持在电容器C3-3和C3-5中。在时间t3处，使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000197
S2具有L电平。由运算放大器15-3在时间t3处输出的包含偏移分量的参考信号被保持在电容器CT-2中。
在从时间t3到时间t4的时段期间，比较器9-3和9-5在从运算放大器15-3通过箝位电容器C3-3和C3-5输入的信号与参考信号VRAMP之间进行比较。
参考信号供应电路10开始使参考信号VRAMP依赖于时间地改变电位。比较器9-3和9-5在由运算放大器15-3输出的信号中减去参考信号得到的信号与参考信号VRAMP之间进行比较。
在时间t4处的操作与根据第二实施例的图7中的时间t4处的操作相同。
在时间t5处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000198
T1和开关脉冲
Figure BDA00002872406000199
S2具有H电平。因此，像素100将信号GA1和信号GA3输出到垂直信号线7。因为开关SW22接通，所以运算放大器15-3接收通过从作为信号GA1和信号GA3的和的信号GA1+GA3中减去保持在箝位电容器C0-1和C0-3b中的信号GN1+GN3而得到的信号。因为开关SW6-2接通，所以从运算放大器15-3输出的信号通过电容器CT-2和箝位电容器C3-5被供应给比较器9-5。
在时间t6处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000201
T1和开关脉冲
Figure BDA00002872406000202
S2具有L电平。信号GA1+GA3被保持在电容器CT-2中。
在时间t7'处，使得传送脉冲T2具有H电平。因此，像素100将信号G(A+B)1和信号G(A+B)3输出到垂直信号线7。因为开关SW22接通，所以运算放大器15-3接收通过从作为信号G(A+B)1和信号G(A+B)3的和的信号G(A+B)1+G(A+B)3中减去保持在箝位电容器C0-1和C0-3b中的信号GN1+GN3而得到的信号。因为开关SW6-2断开，所以从运算放大器15-3输出的信号通过箝位电容器C3-3被供应给比较器9-3。
在时间t8'处，使得传送脉冲
Figure BDA00002872406000204
T2具有L电平。然后参考信号供应电路10开始使参考信号VRAMP依赖于时间地改变电位。比较器9-3在从运算放大器15-3通过箝位电容器C3-3输出的信号与参考信号VRAMP之间进行比较。比较器9-5在从运算放大器15-3通过箝位电容器C3-5输出的信号与参考信号VRAMP之间进行比较。
在时间t9'处，参考信号供应电路10结束使参考信号VRAMP依赖于时间地改变电位。存储器13-3保持基于从运算放大器15-3通过箝位电容器C3-3输入到比较器9-3的信号的数字信号。该数字信号基于信号G(A+B)1+G(A+B)3。存储器13-5保持基于从运算放大器15-3通过箝位电容器C3-5输入到比较器9-5的信号的数字信号。该数字信号基于信号GA1+GA3。
到目前为止，已经描述了第一列和第三列处的像素100的操作。第二列与第四列处的像素100执行与第一和第三列处的像素100相同的操作。
本实施例的图像拾取设备具有交迭的A转换时段TA和A+B转换时段TAB，像根据第二实施例的图像拾取设备一样。与A转换时段TA和A+B转换时段TAB不交迭的情况相比，这可以有利地缩短AD转换时段TAD。
本实施例可以具有其中不同的斜坡信号VRAMP1和VRAMP2被分别地供应到比较器9-3和9-5的配置，像图3中示出的图像拾取设备一样。即使该配置也可以允许与根据第一实施例的图4中的操作定时图中相同的操作。在该配置中，A转换时段TA的至少一部分和A+B转换时段TAB的至少一部分交迭。与A转换时段TA和A+B转换时段TAB不交迭的情况相比，这可以有利地缩短AD转换时段TAD。可以由比较器9-1和9-2分别地执行N转换，其结果可以被从通过S转换获取的数字信号中减去。这可以减少由通过比较器进行的操作方面的变化引起的图像质量的劣化。
此外，根据本实施例，如图7中的操作定时图中的虚线所指示的，可以使得开关脉冲
Figure BDA00002872406000211
S2在时间t1处为H电平并且然后可以使得它在时间t6处为L电平，而不使它在时间t3处为L电平。
多个列处的像素信号可以作为模拟信号被相加或者作为数字信号被相加。在本实施例中，其模拟信号被相加。可以通过（1）将放大MOS晶体管的输入节点与多个像素公共地连接、或者（2）将通过像素输出的信号相加来实现模拟信号的相加。后一形式可以包括将运算放大器的输入处的信号相加或者将比较器的输入处的信号相加。根据本实施例，在运算放大器的输入处的信号被相加。因为根据本实施例将作为模拟信号来相加，所以本实施例可以通过减少将被供应给运算放大器（在本实施例中为运算放大器15-5）的电流或者将它减到零来有利地减少图像拾取设备的功率消耗。具有将比较器的输入处的信号相加的加法电路的配置可以适当地实现本实施例。
根据本实施例，加法电路将输出到不同信号线的像素信号相加。可替代地，多个像素100的光电转换单元可以连接到像素100的一个放大MOS晶体管5的输入节点。因此，可以输出基于多个像素100的光电转换单元产生的信号电荷的像素信号。基于多个像素100的光电转换单元产生的信号电荷的信号可以对应于作为多个像素100输出的像素信号相加的结果的信号，如在本实施例中一样。
根据本实施例，加法电路将由多个像素100输出的像素信号相加。然而，本实施例的图像拾取设备可以还具有其中由多个像素100输出的像素信号在不被相加的情况下被供应给比较器9的模式。换句话说，图像拾取设备可以还具有其中由各列处的像素100输出的像素信号被供应给比较器9的模式。作为该配置的示例，图8中的图像拾取设备被配置为使得由第一列处的像素输出的像素信号被输出到比较器9-3，并且由第二列处的像素输出的像素信号被输出到比较器9-4。作为另一个示例，由第一列处的像素输出的像素信号可以被输出到比较器9-5，并且由第二列处的像素输出的像素信号可以被输出到比较器9-6。换句话说，图像拾取设备可以工作在其中多个像素将作为第一光电转换信号的信号A输出到第一模数转换单元并且将作为第二光电转换信号的信号A+B输出到第二模数转换单元的第一模式中，以及工作在其中多个像素不输出信号A而是输出信号A+B到第一模数转换单元和第二模数转换单元中的至少一个的第二模式中。在第一模式中，第一模数转换单元在第一时段期间执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分，并且第二模数转换单元在第一时段期间执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分。在第二模式中，第一模数转换单元和第二模数转换单元中的向其供应信号A+B的至少一个模数转换单元执行将信号A+B转换为数字信号的操作。即使在该配置中，与A转换时段TA和A+B转换时段TAB不交迭的情况相比，第一模式中的A转换时段TA和A+B转换时段TAB的至少部分交迭可以有利地缩短AD转换时段TAD。这可以允许根据应用来使用第一模式和第二模式。例如，可以在第一模式中在正在执行焦点检测操作的同时执行电影摄影，并且可以在第二模式中在不执行静态图像摄影或者焦点检测操作的情况下执行电影摄影。
可替代地，第一列和第三列之一处的像素100（诸如来自第一列的像素100）可以输出光电转换信号。在该配置中，由第一列处的像素输出的信号A可以被供应给例如第一列处的比较器9-3，而信号A+B可以被供应给例如第三列处的比较器9-5。第一列处的比较器9-3和第三列处的比较器9-5可以并行地执行比较操作，使得可以获得与本实施例的效果相同的效果。在该配置中，可以停用（disable）第三列处的垂直信号线7上的运算放大器15-5和电流源。这可以减少图像拾取设备的功率消耗。其中停用第三列处的垂直信号线7上的运算放大器15-5和电流源的配置不要求加法电路，而是可以仅仅要求来自第一列处的像素100的信号A和信号A+B被供应给不同比较器。
第四实施例
根据第四实施例，根据第一实施例的图像拾取设备被应用于图像拾取系统。图像拾取系统可以是数字式静态照相机、数字摄录一体机（camcoder）、监视照相机等。图11是当图像拾取设备被应用于作为图像拾取系统的示例的数字式静态照相机时的示意图。
图11中示出的图像拾取系统具有用于保护透镜的挡板（barrier）151、在图像拾取设备154中形成被摄体的光学图像的透镜152以及用于使得通过透镜152的亮度可变的光圈153。透镜152和光圈153是将光聚光到图像拾取设备154的光学系统。图11中示出的图像拾取系统还具有处理从图像拾取设备154输出的信号的输出信号处理单元155。
输出信号处理单元155具有数字信号处理单元，在该数字信号处理单元中执行其中从图像拾取设备154输出的数字信号A和数字信号A+B中减去数字信号N的差分处理。输出信号处理单元155还执行其中通过计算基于来自一个像素的信号A+B和信号A的数字信号A+B和数字信号A之间的差来获取差分信号的差分处理。该差分信号对应于数字信号B。输出信号处理单元155还可以在输出之前根据需要执行其它操作，包括校正和/或压缩信号。
图11中示出的图像拾取系统还可以包括临时存储图像数据的缓冲存储单元156以及用于与例如外部计算机通信的外部接口单元157。图像拾取系统还可以包括可移除地附接于半导体存储器等以用于向其记录或者从其读取图像数据的记录介质159、以及用于向记录介质159记录或者从记录介质159读取的记录介质控制接口单元158。图像拾取系统还包括执行运算并且全面地控制数字式静态照相机的全面控制/运算单元1510、以及将定时信号输出到图像拾取设备154和输出信号处理单元155的定时产生单元1511。在该情况下，可以从外部输入定时信号，并且图像拾取系统可以仅仅至少具有图像拾取设备154和处理从图像拾取设备154输出的信号的输出信号处理单元155。
输出信号处理单元155执行其中计算从一个像素输出的数字信号A和数字信号A+B之间的差值的处理。换句话说，在基于从像素100输出的信号A的焦点检测信号与基于从已经输出焦点检测信号的像素100输出的信号A+B的图像获取信号之间执行差分处理。这可以提供基于来自像素100的信号B的信号。该信号与基于信号A的信号在信号值方面的比较可以通过使用相位差检测实现焦点检测。输出信号处理单元155基于通过从作为图像获取信号的数字信号A+B中减去数字信号N获取的信号来形成图像。
以这种方式，根据本实施例的图像拾取系统可以通过应用图像拾取设备154来执行焦点检测操作和成像操作。
实施例的一个公开的特征可以被描述为通常被描绘为时序图的过程。时序图可以示出几个实体（诸如信号、事件等）的定时关系。虽然时序图可以将操作描述为顺序的过程，但是可以并行地或者同时执行一些操作。另外，除非特别地陈述，否则操作或者定时时刻的顺序可以被重新排列。此外，定时或者时间的距离可以不按比例绘制或者不以精确的比例描绘定时关系。
虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围将被给予最宽的解释从而包括所有这样的修改、等同的结构与功能。

Claims (20)

1.一种图像拾取设备，包括：
输出多个光电转换信号的像素；
第一模数转换单元，在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；以及
第二模数转换单元，在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的与第一光电转换信号不同的第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的图像拾取设备，还包括多个像素以及加法电路，其中：
多个像素将光电转换信号输出到加法电路；以及
加法电路将其中加法电路将从不同像素输出的第一光电转换信号相加的信号输出到第一模数转换单元，并且将其中加法电路将从不同像素输出的第二光电转换信号相加的信号输出到第二模数转换单元。
3.根据权利要求2所述的图像拾取设备，其中每个像素还具有滤色器；以及
加法电路将从具有彼此相同的颜色的滤色器并且被布置在不同列处的多个像素输出的第一光电转换信号相加，
加法电路将从具有彼此相同的颜色的滤色器并且被布置在不同列处的多个像素输出的第二光电转换信号相加。
4.根据权利要求1所述的图像拾取设备，还包括放大器电路，其中
放大器电路放大第一光电转换信号且将放大后的第一光电转换信号输出到第一模数转换单元，并且放大第二光电转换信号且将放大后的第二光电转换信号输出到第二模数转换单元。
5.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其中所述像素具有n个光电转换单元，其中n为等于或大于2的自然数；
第一光电转换信号为基于由包括在n个光电转换单元内的m个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的光电转换信号，其中m为满足关系表达式n>m的自然数；以及
第二光电转换信号为基于由n个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的光电转换信号。
6.根据权利要求1所述的图像拾取设备，还包括多个像素以及多个信号线，其中
像素通过信号线将光电转换信号输出到第一模数转换单元和第二模数转换单元；以及
为每个信号线设置第一模数转换单元和第二模数转换单元两者。
7.根据权利要求1所述的图像拾取设备，还包括具有像素的多个列以及各对应于每个列的多个信号线；
其中第一模数转换单元和第二模数转换单元被设置在彼此不同的列处；以及
第二光电转换信号被从将第一光电转换信号输出到第一模数转换单元的像素而输出到第二模数转换单元。
8.根据权利要求7所述的图像拾取设备，其中与具有第一像素的列对应地设置第一模数转换单元；
与具有第二像素的列对应地设置第二模数转换单元；
第一像素将第一光电转换信号输出到第一模数转换单元，并且第一像素将第二光电转换信号输出到第二模数转换单元；以及
在第一像素正在输出第一光电转换信号或第二光电转换信号的同时，将电流供应到具有第二像素的列处的信号线的电流源被停用。
9.根据权利要求4所述的图像拾取设备，还包括具有像素的多个列以及各为每个列设置的多个信号线，其中
与具有第一像素的列对应地设置第一模数转换单元；
与具有在与具有第一像素的列不同的列处的第二像素的列对应地设置第二模数转换单元；
第一放大器电路被设置在第一像素和第一模数转换单元之间的电气路径上；
第二放大器电路，与第一放大器电路不同，并且被设置在第二像素和第二模数转换单元之间的电气路径上；
由来自第一像素的第一光电转换信号的放大得到的信号被从第一放大器电路输出到第一模数转换单元，并且由来自第一像素的第二光电转换信号的放大得到的信号被从第一放大器电路输出到第二模数转换单元；以及
在第一像素正在输出第一光电转换信号或第二光电转换信号的同时，第二放大器电路被停用。
10.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其中
第一模数转换单元和第二模数转换单元中的每一个具有比较器，所述比较器输出基于光电转换信号与依赖于时间改变电位的参考信号之间的比较的结果的比较结果信号；
在第一时段期间，
包括在第一模数转换单元内的第一比较器执行将第一光电转换信号与参考信号进行比较的操作的至少一部分；以及
包括在第二模数转换单元内的第二比较器执行将第二光电转换信号与参考信号进行比较的操作的至少一部分。
11.根据权利要求1所述的图像拾取设备，其中第二模数转换单元执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作时的整个时段包括第一模数转换单元执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作时的整个时段。
12.根据权利要求1所述的图像拾取设备，还包括微透镜，其中
微透镜使得由微透镜聚光的光束进入像素的多个光电转换单元。
13.根据权利要求5所述的图像拾取设备，还包括微透镜，其中
微透镜使得由微透镜聚光的光束进入像素的多个光电转换单元。
14.一种图像拾取系统，包括
根据权利要求1到13中的任何一个所述的图像拾取设备；以及
信号处理单元，处理从图像拾取设备输出的信号。
15.一种图像拾取系统，包括
根据权利要求13所述的图像拾取设备；
光学系统，将光束聚光到图像拾取设备；以及
信号处理单元，接收来自图像拾取设备的信号，其中
基于第一光电转换信号的数字信号和基于第二光电转换信号的数字信号被从图像拾取设备输出到信号处理单元；
信号处理单元获取作为基于第一光电转换信号的数字信号和基于第二光电转换信号的数字信号之间的差的差分信号，并且利用基于用于获取差分信号的第一光电转换信号的数字信号和差分信号执行焦点检测；以及
信号处理单元还利用基于第二光电转换信号的数字信号形成图像。
16.一种用于图像拾取设备的驱动方法，所述图像拾取设备具有
输出多个光电转换信号的像素；
第一模数转换单元；以及
第二模数转换单元，所述方法包括：
使得第一模数转换单元在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；以及
使得第二模数转换单元在第一时段期间执行将多个光电转换信号中的与第一光电转换信号不同的第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分。
17.根据权利要求16所述的用于图像拾取设备的驱动方法，还包括使得像素将第一光电转换信号输出到第一模数转换单元并且随后将第二光电转换信号输出到第二模数转换单元。
18.根据权利要求16所述的用于图像拾取设备的驱动方法，其中像素具有n个光电转换单元，其中n为等于或大于2的自然数；
第一光电转换信号为基于由包括在n个光电转换单元内的m个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的光电转换信号，其中m为满足关系表达式n>m的自然数；以及
第二光电转换信号为基于由n个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的光电转换信号，
所述方法包括：
使得像素工作在其中像素输出第一光电转换信号和第二光电转换信号的第一模式、以及在其中没有输出第一光电转换信号而是将第二光电转换信号输出到第一模数转换单元和第二模数转换单元中的至少一个的第二模式中；
在第一模式中，使得第一模数转换单元在第一时段期间执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；以及
使得第二模数转换单元在第一时段期间执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；以及
在第二模式中，使得第一模数转换单元和第二模数转换单元中的至少一个执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作。
19.根据权利要求16到18中的任何一个所述的用于图像拾取设备的驱动方法，其中图像拾取设备还具有多个像素和加法电路，所述方法包括：
使得多个像素将光电转换信号输出到加法电路；
使得加法电路将其中加法电路将从不同像素输出的第一光电转换信号相加的信号输出到第一模数转换单元，并且将其中加法电路将从不同像素输出的第二光电转换信号相加的信号输出到第二模数转换单元。
20.一种用于图像拾取系统的驱动方法，其中图像拾取系统具有图像拾取设备以及将光束聚光到图像拾取设备的光学系统；
图像拾取系统对从图像拾取设备输出的信号执行信号处理；
图像拾取设备具有：
具有n个光电转换单元的像素，其中n为等于或大于2的自然数；
第一模数转换单元以及第二模数转换单元；以及
具有多个微透镜的透镜阵列；并且
聚光到微透镜之一的光进入像素具有的n个光电转换单元，所述驱动方法包括：
使得像素将基于由包括在n个光电转换单元内的m个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的第一光电转换信号输出到第一模数转换单元，其中m为满足关系表达式n>m的自然数；
使得像素将基于由n个光电转换单元基于其上的入射光产生的信号电荷的第二光电转换信号输出到第二模数转换单元；
使得第一模数转换单元在第一时段期间执行将第一光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；
使得第二模数转换单元在第一时段期间执行将第二光电转换信号转换为数字信号的操作的至少一部分；
使得图像拾取设备输出基于第一光电转换信号的数字信号；以及
使得图像拾取设备还输出基于第二光电转换信号的数字信号；
获取作为基于第一光电转换信号的数字信号和基于第二光电转换信号的数字信号之间的差的差分信号；
使得利用基于用于获取差分信号的第一光电转换信号的数字信号和差分信号来执行焦点检测；以及
利用基于来自所述像素的第二光电转换信号的数字信号来形成图像。
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