CN104702825B - 图像捕获装置和图像捕获装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像捕获装置和图像捕获装置的控制方法。所述图像捕获装置包括：图像传感器；以及生成单元，被构造为根据分别从多个电荷累积单元中读出的信号，生成像素中的各个的信号。所述图像传感器包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元；多个电荷累积单元，用于累积在所述光电转换单元中生成的电荷；控制单元，被构造为对电荷在所述多个电荷累积单元中的各个中的累积进行控制；以及读出单元，被构造为从所述多个电荷累积单元中的各个中，读出与电荷相对应的信号。所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且所述多个电荷累积单元、所述控制单元和所述读出单元形成在第二芯片中。

Description

图像捕获装置和图像捕获装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种使用以CMOS图像传感器为代表的图像传感器的图像捕获装置和图像捕获装置的控制方法。

背景技术

近年来，越来越多的电子照相机和视频照相机包括安装在其上的CMOS图像感测设备。通常使用的CMOS图像感测设备采用如下方案：逐行依次读出在按照二维矩阵排列的像素的光电转换单元中生成并累积的信号电荷。近年来，提出了在同一定时累积信号电荷的同时图像捕获功能(全局快门功能)，并且具有全局快门功能的CMOS图像感测元件的应用也越来越多。

根据日本特开第2011-217315号公报，在各个像素中配设有串联排列的作为电荷保持单元的多个CCD，并且通过获得具有不同累积时间段的信号来扩展动态范围。然而，在包括越来越多的像素的固态图像捕获装置中，在单个像素中配设多个CCD，导致作为光电转换单元的光电二极管部分的尺寸减小，因此可能使灵敏度降低。

根据日本特开第2011-217315号公报，即使使用全局快门，也一次针对一行进行从传感器的输出，因此获得具有不同累积时间段的信号花费很长的读出时间段。此外，根据日本特开第2011-217315号公报，电荷保持部分布置在第一芯片的像素中的各个中，因此光电二极管部分的尺寸等同于传统相应部分的尺寸。

发明内容

考虑到上面的情形作出了本发明，本发明在不减小光电二极管部分的尺寸的情况下，提供具有宽动态范围的图像。

根据本发明，提供一种图像捕获装置，其包括：图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元；多个电荷累积单元，用于累积在所述光电转换单元中生成的电荷；控制单元，被构造为对电荷在所述多个电荷累积单元中的各个中的累积进行控制；以及读出单元，被构造为从所述多个电荷累积单元中的各个中，读出与电荷相对应的信号；以及生成单元，被构造为根据分别从所述多个电荷累积单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号，其中，所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且所述多个电荷累积单元、所述控制单元和所述读出单元形成在第二芯片中。

此外，根据本发明，提供一种图像捕获装置，其包括：图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元；多个电荷累积单元，用于累积在所述光电转换单元中生成的电荷；电荷保持单元，被构造为保持从所述多个电荷累积单元传送的电荷；控制单元，被构造为对电荷在所述多个电荷累积单元中的各个中的累积进行控制；传送单元，被构造为将电荷从所述多个电荷累积单元传送到所述电荷保持单元；以及读出单元，被构造为读出与保持在所述电荷保持单元中的电荷相对应的信号中的各个；以及生成单元，被构造为根据从所述电荷保持单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号，其中，所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且所述多个电荷累积单元、所述电荷保持单元、所述控制单元、所述传送单元和所述读出单元形成在第二芯片中。

此外，根据本发明，提供一种图像捕获装置的控制方法，所述图像捕获装置包括：图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元和用于累积在所述光电转换单元中生成的电荷的多个电荷累积单元、控制单元和读出单元，其中，所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且所述多个电荷累积单元、所述控制单元和所述读出单元形成在第二芯片中，所述控制方法包括：电荷累积步骤，通过所述控制单元对电荷在所述多个电荷累积单元中的各个中的累积进行控制；读出步骤，通过所述读出单元从所述多个电荷累积单元中的各个中，读出与电荷相对应的信号；以及生成步骤，通过生成单元根据在所述读出步骤中分别从所述多个电荷累积单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号。

此外，根据本发明，提供一种图像捕获装置的控制方法，所述图像捕获装置包括：图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元；多个电荷累积单元，用于累积在所述光电转换单元中生成的电荷；电荷保持单元，被构造为保持从所述多个电荷累积单元传送的电荷；控制单元；传送单元；以及读出单元，其中，所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且所述多个电荷累积单元、所述电荷保持单元、所述控制单元、所述传送单元和所述读出单元形成在第二芯片中，所述控制方法包括：控制步骤，通过所述控制单元对电荷在所述多个电荷累积单元中的各个中的累积进行控制；传送步骤，通过所述传送单元将电荷从所述多个电荷累积单元传送到所述电荷保持单元；以及读出步骤，通过所述读出单元读出与保持在所述电荷保持单元中的电荷相对应的信号中的各个；以及生成步骤，通过生成单元根据分别从所述电荷保持单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号。

通过以下对示例性实施例的描述(参照附图)，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与文字说明一起用来解释本发明的原理。

图1是示出根据本发明的第一实施例的图像捕获装置的示意性配置的框图；

图2是根据第一实施例的图像传感器的叠置结构的示意图；

图3是示出根据第一实施例的图像传感器的配置的框图；

图4A和4B分别是根据第一实施例的像素的等效电路图和截面图；

图5是示出根据传统技术的像素驱动模式的时序图；

图6是根据传统技术的电位转变图；

图7是示出根据第一实施例的像素驱动模式的时序图；

图8是根据第一实施例的电位转变图；

图9A和9B是例示根据第一实施例的像素信号电平和输出选择的图；

图10是例示根据第一实施例的图像传感器的读出控制的流程图；

图11是示出根据第二实施例的像素驱动模式的时序图；

图12是根据第二实施例的电位转变图；

图13A和13B是示出根据第二实施例的像素信号电平和输出选择的图；

图14是例示根据第二实施例的图像传感器的读出控制的流程图；

图15是示出根据第三实施例的图像传感器的配置的框图；

图16A和16B是示出根据第三实施例的像素信号电平和输出选择的图；

图17是例示根据第三实施例的图像传感器的读出控制的流程图；

图18是示出根据第四实施例的像素驱动模式的时序图；

图19是根据第四实施例的电位转变图；

图20是例示根据第四实施例的图像传感器的读出控制的流程图；

图21是示出根据第五实施例的图像传感器的配置的框图；

图22是根据第五实施例的像素的等效电路图；

图23是示出根据第五实施例的像素驱动模式的时序图；

图24是根据第五实施例的电位转变图；

图25是例示根据第五实施例的图像传感器的读出控制的流程图；

图26A和26B是例示根据第六实施例的加法控制的图；

图27是例示根据第六实施例的图像传感器的读出控制的流程图；以及

图28是示意性地示出根据第七实施例的移动电话的配置的框图。

具体实施方式

将根据附图详细描述本发明的示例性实施例。

<第一实施例>

图1是示出根据本发明的第一实施例的图像捕获装置的配置的框图。图像捕获装置主要包括图像处理装置100、诸如存储卡或硬盘的记录介质200和镜头单元300。

镜头单元300包括拍摄透镜310、光圈312、镜头卡口316、镜头控制单元320和连接器322。镜头卡口316机械地将镜头单元300连接到图像处理装置100的镜头卡口106。连接器322经由图像处理装置100侧的连接器122电连接到图像处理装置100。镜头控制单元320经由连接器322和122接收来自图像处理装置100的信号，并且通过根据接收到的信号改变拍摄透镜310在光轴上的位置，来进行焦点调节。镜头控制单元320以相同的方式接收来自图像处理装置100的信号，并且对光圈312的打开进行控制。

在图像处理装置100中，当镜130处于光轴上时，经由镜130和131形成使得入射的入射光的图像，并且用户能够从光学取景器104检查捕获的静止图像的构图。图像传感器1400包括下面将描述的列AD电路和定时控制块，当镜130从光轴缩回时，其对使得经由镜头单元300入射的光学图像进行光电转换，将其转换为电信号。快门12控制对图像传感器1400的曝光量。

模拟前端(AFE)1700包含将从图像传感器1400输出的模拟信号转换为数字信号的A/D转换器。定时发生器(TG)1800向图像传感器1400和AFE 1700的A/D转换器提供时钟信号和控制信号。系统控制电路50(下文中称为“CPU”)进行包括图像处理的对图像处理装置100的总体控制。

监视器1200由液晶显示器(LCD)等构成，其能够显示现场图像和捕获的静止图像。快门开关61用来指示捕获静止图像，其具有二阶段配置。响应于到第一阶段的浅按下的操作或者所谓的半按下操作，进行自动焦点调节以及在捕获之前的状态下由自动曝光机构进行的包括快门速度和光圈数值的设置的自动曝光控制。响应于到第二阶段的深按下的操作或者所谓的全按下操作，操作快门12以进行捕获操作。运动图像记录开始/停止开关62用来指示记录运动图像，在指示开始记录之后，连续进行运动图像记录操作。

电源开关60用于在图像处理装置100的电源接通和电源断开之间进行切换。另外，能够相应地对诸如镜头单元300、外部闪光灯和记录介质200的连接到图像处理装置100的各种附加设备的电源接通和电源断开的设置进行切换。

易失性存储器(RAM)70临时记录从图像传感器1400输出的图像数据和在图像处理单元72中进行了图像处理的图像数据。RAM 70还具有CPU 50的工作存储器的功能。非易失性存储器(ROM)71存储在CPU50进行操作时使用的程序。图像处理单元72进行诸如对静止图像进行校正和压缩的处理。当如下面所描述的，存在来自各个像素的多个输出时，像素输出选择单元73从这些输出中选择适当电平的输出。当如下面所描述的，存在来自各个像素的多个输出时，像素相加单元74将这些输出相加。

电源控制单元80例如由电池检测电路、DC-DC转换器和用于切换要对其施加电流的块的切换电路构成。此外，电源控制单元80检测电池的安装、电池的类型和剩余电池电力，基于检测的结果和来自CPU 50的指令对DC-DC转换器进行控制，并且在需要的时间段内对包括记录介质的各个部分提供需要的电压。电源控制单元80经由连接器82和84连接到电源单元86。电源单元86由诸如碱性电池或者锂电池的一次电池、诸如锂离子电池的二次电池、AC适配器等构成。

接口90与经由连接器92电连接到其的记录介质200进行通信。记录介质200是诸如存储卡或硬盘的记录介质，其包括由半导体存储器、磁盘等构成的记录单元252和到图像处理装置100的连接器256。

接口120经由电信号与经由连接器122电连接到其的镜头单元300进行通信。镜头卡口106机械地连接镜头单元300。

根据本实施例的图像传感器1400具有叠置结构。图2是示出其概观的斜投影图。在图像传感器1400中，包括光接收部分的第一芯片1401和包括电荷保持单元的第二芯片1402在芯片级彼此叠置。在第一芯片1401中，形成下面将描述的像素单元206内部的包括光电转换单元(光电二极管，下文中称为“PD”)的部分。第二芯片1402由包括作为临时保持从PD传送的数据的电荷保持单元的电荷耦合器件(下文中称为“CCD”)的电路形成。

图3是示出图像传感器1400的配置的框图。像素203按照矩阵排列。下文中，将垂直阵列称为“列”，并且将水平阵列称为“行”。像素单元206是像素203的所有列和行的集合。垂直扫描电路202向各个像素的电路，输出用于读出选择的行的行选择和各个行的电荷的读出所需的信号。

各个列的像素203连接到两个垂直输出线421和422。分别经由列放大器204和列电路205向水平输出线211和212，输出向垂直输出线421和422输出的信号。通过驱动水平扫描电路(未示出)，依次沿水平方向输出向水平输出线211和212输出的单个行的信号输出。

图4A示出了像素203的等效电路图。图4B示出了像素203的截面图。在图4A中，通过控制CCD控制信号φ401和φ404，将在PD 408中生成并累积的电荷临时保持在CCD 409和415中。通过使用传送控制信号φ400控制传送开关410，将保持在CCD 409中的电荷传送到浮置扩散单元(下文中称为“FD”)411。源极跟随器放大器413对基于在FD 411中累积的电荷的电压进行放大，并且作为像素信号输出放大后的电压。通过使用行选择控制信号φ406控制行选择开关414，向垂直输出线421输出所输出的像素信号。虽然在图4A中CCD 409和415直接连接到PD408，但是可以在PD 408和CCD 409之间连接另一个MOS晶体管作为传送栅极。这里，PD 408形成在第一芯片1401中，并且其余部分形成在第二芯片1402中。

此外，通过使用传送控制信号φ403控制传送开关416，将保持在CCD415中的电荷传送到浮置扩散单元(FD)417。源极跟随器放大器419对基于在FD 417中累积的电荷的电压进行放大，并且作为像素信号输出放大后的电压。通过使用行选择控制信号φ407控制行选择开关420，向垂直输出线422输出所输出的像素信号。

为了将在FD 411and 417中累积的不需要的电荷复位，分别使用复位控制信号φ402和φ405控制复位开关412和418。稍后将描述PD 408的复位。

CCD控制信号φ401和φ404、传送控制信号φ400和φ403、复位控制信号φ402和φ405以及行选择控制信号φ406和φ407，通过经由TG 1800由CPU 50控制从垂直扫描电路202输出。

图4B示出了叠置传感器的一部分，其中，布置有在图4A中示出的等效电路中的第二芯片1402的各个部件。与在第一芯片1401的PD 408中累积的电荷相对应的电荷累积部分是电荷保持单元408A，向第二芯片1402的电荷保持单元408A传送在PD 408中生成的电荷。这里，第一芯片1401和第二芯片1402之间的边界可以通过使用诸如微凸(microbump)的技术的方法连接。CCD 409与电荷保持单元408A相邻地布置。CCD 409包括栅电极409A和CCD电荷保持单元434，并且传送开关410A和FD411与CCD 409相邻地布置。虽然未示出，但是与CCD409相同，CCD 415也与电荷保持单元408A相邻地布置。传送开关416和FD 417以相同的方式布置。

接下来，参照图5和6，对PD 408的复位操作和通过仅使用CCD中的一个(这里为CCD409)的传统技术的电荷传送给出描述。图5是进行通常读出时的控制信号的时序图。图6示出了通常读出中的电位转变图。注意，在下面示出的电位转变图中，在向下的方向上电子的电位较低(电位较高)。另外，由CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行对图5所示的控制信号φ400至φ407的控制。

在进行读出之前的定时T500，在电荷保持单元408A和CCD 409中剩余额外的电荷(图6中的T500)，因此需要将这些电荷复位。在定时T500和T501之间，将传送控制信号φ400、CCD控制信号φ401和复位控制信号φ402设置为高(HIGH)。其结果是，在定时T501，CCD409的电位降低，并且传送开关410的电位也降低。由此，向CCD 409和FD411传送存在于电荷保持单元408A和CCD 409中的额外的电荷(图6中的T501)。这时，复位控制信号φ402为高，从而排出FD 411中的电荷。

在定时T501和T502之间，将CCD控制信号φ401设置为低(LOW)，以提高CCD 409的电位。由此，向FD 411传送在CCD 409中剩余的所有不需要的电荷(图6中的T502)。

在定时T502和T503之间，将传送控制信号φ400设置为低。在成功地移除了所有不需要的电荷之后，将复位控制信号φ402也设置为低(图6中的T503)。

在定时T503和T504之间，开始电荷的累积。然后，为了向CCD 409传送在电荷累积时间段期间在PD 408中生成并且向电荷保持单元408A传送的电荷，将CCD控制信号φ401设置为高(图6中的T504)。

在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T505之前将CCD控制信号φ401设置为低。在定时T505，将在PD 408中生成的电荷移动到CCD 409并且保持在那里(图6中的T505)。

在定时T505和T506之间，将传送控制信号φ400设置为高。由此，在定时T506，向FD411传送保持在CCD 409中的电荷(图6中的T506)。

在定时T506和T507之间，将传送控制信号φ400设置为低。由此，在定时T507，向FD411传送了所有像素中的电荷(图6中的T507)。在定时T507之后，将行选择控制信号φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD 411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出。

接下来，参照图7和8，对通过根据第一实施例的使用CCD 409和415两者的读出方案的电荷传送给出描述。图7示出了根据第一实施例的控制信号的时序图。图8示出了根据第一实施例的电位转变图。注意，也由CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行对图7所示的控制信号φ400至φ407的控制。

首先，作为复位操作，进行与在图5和6中的定时T500至T503进行的控制相同的控制，因此省略详细描述。然而，在根据第一实施例的使用CCD 409和415两者的读出方案中，以与控制信号φ400至φ402相同的方式对控制信号φ403至φ405进行控制。在复位之后，在定时T700，电荷保持单元408A、CCD 409、CCD 415、FD 411和FD 417中的所有额外的电荷被复位(图8中的T700)。

在定时T700和T701之间，开始电荷的累积。将CCD控制信号φ401和φ404设置为高，由此在定时T701，经由电荷保持单元408A向CCD 409和415中的各个传送在电荷累积时间段期间在PD 408中生成的电荷(图8中的T701)。

在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T702之前将CCD控制信号φ401设置为低，并且在定时T702，CCD 409的电位升高(图8中的T702)。相应地，从定时T702开始并且向前，仅向CCD 415传送在PD 408中生成的电荷(图8中的T702至T704)。

在定时T702和T703之间，将传送控制信号φ400设置为高。由此，在定时T703，向FD411传送保持在CCD 409中的电荷(图8中的T703)。

在定时T703和T704之间，将传送控制信号φ400设置为低。由此，在定时T704，向FD411传送了所有像素中的电荷(图8中的T704)。在定时T704之后，将行选择控制信号φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD 411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出。

另一方面，紧接在定时T705之前，将CCD控制信号φ404设置为低。由此，在定时T705，CCD 415的电位升高，并且从电荷保持单元408A到CCD 415的传送停止(图8中的T705)。

在定时T705和T706之间，将传送控制信号φ403设置为高。由此，在定时T706，向FD417传送保持在CCD 415中的电荷(图8中的T706)。

在定时T706和T707之间，将传送控制信号φ403设置为低。由此，在定时T707，向FD417传送了所有像素中的电荷(图8中的T707)。在定时T707之后，将行选择控制信号φ407逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器419对保持电荷的FD 417的电压进行放大，并且向垂直输出线422输出。

图9A和9B是例示根据第一实施例的特定像素的像素信号的电平和其输出选择的图，其示出了特定像素的像素信号的电平。L900表示饱和电平。图9A示出了通过参照图8描述的配置的CCD 409侧的驱动而获得的输出，或者换句话说，通过短累积时间的驱动而获得的输出。像素P902的输出是电平L905，其相对于饱和电平L900明显小。像素P903的输出是电平L904。相对来说，图9B示出了由参照图8描述的配置的CCD 415侧获得的输出，或者换句话说，通过长累积时间的驱动而获得的输出。像素P902的输出是电平L907，并且像素P903的输出达到了饱和电平L900。

基于该结果，CPU 50经由像素输出选择单元73选择从像素P902使用CCD 415输出的电平L907，并且选择从像素P903使用CCD 409输出的电平L904。注意，根据需要针对各个输出进行电平转换，以保持输出的一致性。例如，假设CCD 415的信号的累积时间段是CCD409的信号的累积时间段的两倍长。在这种条件下，CPU 50经由图像处理单元72对CCD 415的输出施加增益1/2。针对所有像素进行该用于输出适当的电平的输出选择。

图10是例示根据第一实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。当图像捕获开始时，检查设置，以确定是否要将模式设置为动态范围(D范围)扩展模式(S100)。如果不设置为D范围扩展模式，则如参照图5和6所描述的，从PD 408仅向CCD 409传送电荷(S112)，并且通过通常输出从所有像素独立地输出电荷(S113)。

如果要设置为D范围扩展模式，则CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以降低CCD 409和415的电位，从而向CCD 409和CCD 415传送电荷(S101)。在经过了针对CCD 409的预定电荷累积时间段之后(S102：是)，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以恢复CCD 409的电位(S103)。然后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以从CCD 409读出累积的电荷(S104)。

在经过了针对另一个CCD 415的累积时间段之后(S105：是)，CPU50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以恢复CCD 415的电位(S106)。然后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以从CCD 415读出累积的电荷(S107)。

当从CCD 409和415读出的信号全部存在于CPU 50的存储器中时，检查以较长的时间读出的针对单个像素的CCD 415的输出是否是饱和电平(S108)。如果其饱和，则选择CCD409的输出(S109)。如果其不饱和，则选择CCD 415的输出(S110)。像素输出选择单元73在CPU 50的控制下，进行这时的电平比较和输出选择。

检查上述对像素输出的检查是否针对所有像素结束(S111)。如果尚未结束，则处理返回到S108，针对下一个像素进行检查。当检查针对所有像素结束时，读出结束。

如上所述，根据第一实施例，多个CCD部分连接到PD，并且由各CCD部分分别获得具有不同累积时间段的输出。由此，能够在各个像素中生成具有适当输出电平的图像。

<第二实施例>

接下来，描述本发明的第二实施例。注意，根据第二实施例的图像捕获装置和图像传感器的配置与在上面描述的第一实施例中参照图1至4B描述的配置相同，因此这里省略其描述。在第二实施例中，在相同的定时驱动CCD 409和415中的各个，从而电荷累积时间段相同，并且选择在后级将两个输出相加、还是独立地输出。

参照图11和12，对通过根据第二实施例的读出方案的电荷传送给出描述。图11示出了根据第二实施例的控制信号的时序图。图12示出了根据第二实施例的电位转变图。注意，对图11所示的控制信号φ400至φ407的控制由CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行。

首先，与第一实施例相同，作为复位操作，进行与在图5和6中的定时T500至T503进行的操作相同的操作，因此这里省略其详细描述。然而，根据第二实施例的读出方案使用CCD 409和415两者，因此以与控制信号φ400至φ402相同的方式，对控制信号φ403至φ405进行控制。在复位之后，在定时T1100，电荷保持单元408A、CCD 409、CCD 415、FD 411和FD 417中的所有额外的电荷被复位(图12中的T1100)。

在定时T1100和T1101之间，开始电荷的累积。然后，将CCD控制信号φ401和φ404设置为高，由此在定时T1101，经由电荷保持单元408A向CCD 409和415中的各个传送在电荷累积时间段期间在PD 408中生成的电荷(图12中的T1101)。

在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T1102之前将CCD控制信号φ401和φ404设置为低，由此在定时T1102，使CCD 409和415的电位升高(图12中的T1102)。

在定时T1102和T1103之间，将传送控制信号φ400和φ403设置为高。由此，在定时T1103，向FD 411传送保持在CCD 409中的电荷，并且向FD 417传送保持在CCD 415中的电荷(图12中的T1103)。

在定时T1103和T1104之间，将传送控制信号φ400和φ403设置为低。由此，在定时T1104，向FD 411和FD 417传送了所有像素中的电荷(图12中的T1104)。在定时T1104之后，将行选择控制信号φ406和φ407中的各个逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出。另外，由源极跟随器放大器419对FD 417的电压进行放大，并且向垂直输出线422输出。

图13A和13B是例示根据第二实施例的特定像素的像素信号的电平和其输出选择的图。与图9A和9B相同，示出了特定像素的像素信号的电平。L900是饱和电平。图13A示出了单个CCD的输出。这里，例如，示出了CCD 409的输出。像素P902的输出是电平L1302，其相对于饱和电平L900明显小。像素P903的输出是电平L1301。图13B示出了将两个CCD 409和415的输出相加时的电平。像素P902的相加输出是电平L1304。另一方面，像素P903的相加输出达到了饱和电平L900。

基于该结果，CPU 50经由像素相加单元74，选择通过将CCD 409和CCD 415的输出相加而获得的电平L1304，作为像素P902的输出，并且选择作为CCD 409的输出的电平L1301，作为像素P903的输出。注意，根据需要针对各个输出进行电平转换，以保持输出的一致性。例如，假设当进行相加时获得的电平是当不进行相加时获得的电平的大约两倍。在这种条件下，CPU 50经由图像处理单元72，对通过相加获得的输出施加1/2倍的增益。

图14是例示根据第二实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。当图像捕获开始时，检查设置，以确定是否要将模式设置为D范围扩展模式(S200)。如果不设置为D范围扩展模式，则如在第一实施例中参照图5和6所描述的，从PD 408仅向CCD 409传送电荷(S209)，并且通过通常输出从所有像素独立地输出电荷(S210)。

如果要设置为D范围扩展模式，则CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以降低CCD 409和415的电位，从而向CCD 409和CCD 415传送电荷(S201)。然后，在经过了预定电荷累积时间段之后(S202：是)，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以恢复CCD 409和415的电位(S203)。然后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以从CCD 409和415读出累积的电荷(S204)。

当从CCD 409和415读出的数据全部存在于CPU 50的存储器中时，检查当将两个信号相加时获得的电平是否饱和(S205)。如果其不饱和，则选择将CCD 409和415的信号相加的结果(S207)。如果其饱和，则选择CCD 409的输出(S206)。注意，可以选择通过将CCD 409和415的电平求平均而获得的输出。

然后，检查上述对像素输出的检查是否针对所有像素结束(S208)。如果尚未结束，则处理返回到S205，针对下一个像素进行检查。当检查针对所有像素结束时，读出结束。

如上所述，根据第二实施例，多个CCD部分连接到PD，并且获得在相同的定时驱动并且具有相同的电荷累积时间段的CCD部分的输出。通过选择是否将输出相加，能够在各个像素中生成具有适当输出电平的图像。

<第三实施例>

接下来，描述本发明的第三实施例。注意，根据第三实施例的图像捕获装置和图像传感器的配置，与在上面描述的第一实施例中参照图1至4B描述的配置不同之处在于图像传感器1400的配置。其余配置相同，因此这里省略其描述。另外，在第三实施例中，与第二实施例相同，如图11所示，在相同的定时驱动CCD 409和415中的各个，使得电荷累积时间段相同。当从CCD 409和415中的各个读出电荷时，对列放大器施加不同的增益。

图15是示出根据第三实施例的图像传感器的配置的框图。对于像素、列放大器204、列电路205等，示出了连接到包含在图3所示的图像传感器1400的配置中的像素单元206的列1502的列放大器和列电路。这里，204和205分别表示连接到CCD 409的列放大器和列电路，并且1501和1500分别表示连接到CCD 415的列放大器和列电路。

在上面描述的第二实施例中，在向垂直输出线421和422输出从CCD409和415读出的信号之后，对列放大器204施加相同的增益。相对来说，在第三实施例中，对列放大器204和1501施加不同的增益。

图16A和16B是例示根据第三实施例的特定像素的像素信号的电平和其输出选择的图。与图9A和9B相同，示出了特定像素的像素信号的电平。L900是饱和电平。图16A示出了CCD 409的输出。像素P902和P903的输出电平L1301和L1302与图13A所示的电平相同。图16B示出了CCD 415的输出。这里，示出了连接到CCD 415的列放大器1501具有比连接到CCD 409的列放大器204大的增益的示例。这示出了像素P902的输出电平是L1601，并且像素P903的输出电平是饱和电平L900。

基于该结果，CPU 50进行控制，经由像素输出选择单元73选择CCD415的输出电平L1601作为像素P902的输出。CPU 50进行控制，选择CCD 409的输出电平L1301，作为像素P903的输出。注意，根据需要针对各个输出进行电平转换，以保持输出的一致性。例如，当G1表示列放大器1501的增益，并且G2表示列放大器204的增益时，例如，CPU 50在图像处理单元72中，将CCD 415的输出电平乘以列放大器的增益比G2/G1，由此保持一致性。

图17是例示根据第三实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。注意，S200至S203、S209和S210的处理与在第二实施例中参照图14描述的处理相同，因此这里省略其描述。

在经过了预定电荷累积时间段之后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以从CCD 409和CCD 415读出累积的电荷。这时，连接到CCD 415的列放大器1501的增益大于连接到CCD 409的列放大器204的增益(S304)。

当从CCD 409和CCD 415读出的数据全部存在于CPU 50的存储器中时，检查从CCD415读出的信号的电平是否饱和(S305)。如果其不饱和，则选择与具有较大的增益的列放大器1501连接的CCD 415的输出(S307)。如果其饱和，则选择CCD 409的输出(S306)。

然后，检查上述对像素输出的检查是否针对所有像素结束(S308)。如果尚未结束，则处理返回到S305，针对下一个像素进行检查。当检查针对所有像素结束时，读出结束。

如上所述，根据第三实施例，多个CCD部分连接到PD，列放大器对在相同的定时驱动并且具有相同的电荷累积时间段的CCD部分的输出施加不同的增益，并且选择这些输出中的一个。这使得能够在各个像素中生成具有适当输出电平的图像。

<第四实施例>

接下来，描述本发明的第四实施例。注意，根据第四实施例的图像捕获装置和图像传感器的配置与在上面描述的第一实施例中参照图1至4B描述的配置相同，因此这里省略其描述。在第四实施例中，在不同的定时在相同的时间段内驱动CCD 409和415，并且选择是将CCD 409和415的输出相加，还是选择并输出其一部分。

参照图18和19，对通过根据第四实施例的读出方案的电荷传送给出描述。图18示出了根据第四实施例的控制信号的时序图。图19示出了根据第四实施例的电位转变图。注意，对图18所示的控制信号φ400至φ407的控制由CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行。

首先，与第一实施例相同，作为复位操作，进行与在图5和6中示出的定时T500至T503进行的相同的操作，因此这里省略其详细描述。然而，第四实施例的读出方案使用CCD409和415两者，因此以与控制信号φ400至φ402相同的方式，对控制信号φ403至φ405进行控制。在复位之后，在定时T1800，电荷保持单元408A、CCD 409、CCD 415、FD 411和FD 417中的所有额外的电荷被复位(图19中的T1800)。

在定时T1800和T1801之间，开始电荷的累积。然后，将CCD控制信号φ401设置为高，由此在定时T1801，经由电荷保持单元408A向CCD409传送在电荷累积时间段期间在PD408中生成的电荷(图19中的T1801)。

在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T1802之前将CCD控制信号φ401设置为低，由此在定时T1802，使CCD 409的电位升高(图19中的T1802)。

在定时T1802和T1803之间，将传送控制信号φ400设置为高。由此，在定时T1803，向FD 411传送保持在CCD 409中的电荷(图19中的T1803)。

在定时T1803和T1804之间，将传送控制信号φ400设置为低，之后将CCD控制信号φ404设置为高。由此，在定时T1804，向FD 411传送了所有像素中的电荷。在定时T1804之后，将行选择控制信号φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出。另外，在T1804，使CCD 415的电位降低，由此向CCD 415传送在电荷累积时间段期间在PD 408中生成的电荷(图19中的T1804)。

在自CCD 415中的电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T1805之前将CCD控制信号φ404设置为低，以在定时T1805，使CCD 415的电位升高。由此，停止从电荷保持单元408A向CCD 415的传送(图19中的T1805)。

在定时T1805和T1806之间，将传送控制信号φ403设置为高。由此，在定时T1806，向FD 417传送保持在CCD 415中的电荷(图19中的T1806)。

在定时T1806和T1807之间，将传送控制信号φ403设置为低。由此，在定时T1807，向FD 417传送了所有像素中的电荷(图19中的T1807)。在定时T1807之后，将行选择控制信号φ407逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器419对保持电荷的FD 417的电压进行放大，并且向垂直输出线422输出。

根据第四实施例，能够基于连续累积的结果，来确定是选择输出中的一个，还是将输出相加。对于来自CCD 409和415的输出两者都明显小于预定电平的像素，可以以与在第二实施例中相同的方式将输出相加。如果不进行相加，则可以选择输出中的任意一个。例如，当存在三个CCD，并且在分离的定时进行电荷的累积时，可以总是选择与接近电荷累积的中间的定时相对应的第二个进行累积的CCD的输出，或者可以总是选择与接近电荷累积的开始的定时相对应的第一个进行累积的CCD的输出。作为另选方案，基于照相机抖动的信息，可以选择在受照相机抖动影响小的累积时间段期间获得的输出。注意，同样在第四实施例中，与第一至第三实施例相同，根据需要针对各个输出进行电平转换，以保持输出的一致性。

图20是例示根据第四实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。当图像捕获开始时，检查设置，以确定是否要将模式设置为D范围扩展模式(S400)。如果不设置为D范围扩展模式，则如参照图5和6所描述的，从PD 408仅向CCD 409传送电荷(S413)，并且通过通常输出从所有像素独立地输出电荷(S414)。

如果要设置为D范围扩展模式，则CPU 50首先经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以降低CCD 409的电位，从而向CCD 409传送电荷(S401)。在经过了针对CCD 409的预定电荷累积时间段之后(S402：是)，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以恢复CCD 409的电位(S403)。然后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以从CCD 409读出累积的电荷(S404)。

与此并行地，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以降低CCD 415的电位，从而向CCD 415传送电荷(S405)。在经过了针对CCD 415的预定电荷累积时间段之后(S406：是)，CPU 50经由TG1800和垂直扫描电路202进行控制，以恢复CCD 415的电位(S407)。然后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以从CCD 415读出累积的电荷(S408)。

当从CCD 409和415读出的信号全部存在于CPU 50的存储器中时，针对同一像素的信号，检查通过将从CCD 409和415读出的两个信号相加而获得的信号的电平是否是饱和电平(S409)。如果其不饱和，则CPU50进行控制，经由像素相加单元74将两个信号相加(S410)。如果其饱和，则CPU 50选择CCD 409和415的输出中的一个(S411)。

检查上述对像素输出的检查是否针对所有像素结束(S412)。如果尚未结束，则处理返回到S409，针对下一个像素进行检查。当检查针对所有像素结束时，读出结束。

如上所述，根据第四实施例，多个CCD部分连接到PD，并且在分离的定时连续进行电荷的累积。获得累积定时不同的输出，并且能够根据所获得的信号的电平来选择是否将输出相加。由此能够在各个像素中生成具有适当输出电平的图像。

<第五实施例>

接下来，描述本发明的第五实施例。根据第五实施例的图像传感器1400与第一至第四实施例的图像传感器1400的不同之处在于，单个FD连接到两个CCD，而在第一至第四实施例中，FD连接到两个CCD中的各个。注意，图像捕获装置的其余配置与在第一实施例中参照图1和2描述的其余配置相同，因此这里省略其描述。

图21是示出根据第五实施例的图像传感器1400的配置的框图。与图3所示的配置的不同之处在于，用单个集合的列放大器和列电路来替换针对各个列设置的两个集合的列放大器和列电路。

图22是根据第五实施例的像素203的等效电路图。与图4A和4B所示的配置的不同之处在于，连接到CCD 409的FD 411也用作经由传送开关416连接到后级的CCD 415的FD。

接下来，参照图23和24，对通过根据第五实施例的使用CCD 409和415两者的读出方案的电荷传送给出描述。图23示出了根据第五实施例的控制信号的时序图。图24示出了根据第五实施例的电位转变图。注意，对图23所示的控制信号φ400至φ406的控制由CPU50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行。

首先，与第一实施例相同，作为复位操作，进行与在图5和6中的定时T500至T503进行的操作相同的操作，因此这里省略其详细描述。然而，根据第五实施例的读出方案使用CCD 409和415两者，因此以与控制信号φ400和φ401相同的方式，对控制信号φ403和φ404进行控制。在复位之后，在定时T2400，电荷保持单元408A、CCD 409、CCD 415、FD 411和FD 417中的所有额外的电荷被复位(图24中的T2400)。

在定时T2400和T2401之间，开始电荷的累积。然后，将CCD控制信号φ401和CCD控制信号φ404设置为高。在定时T2401，经由电荷保持单元408A向CCD 409和CCD 415中的各个传送在电荷累积时间段期间在PD 408中生成的电荷(图24中的T2401)。

在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T2402之前将CCD控制信号φ401和CCD控制信号φ404设置为低。由此，在定时T2402，使CCD 409和CCD415的电位升高(图24中的T2402)。

在定时T2402和T2403之间，将传送控制信号φ400设置为高。由此，在定时T2403，向FD 411传送保持在CCD 409中的电荷(图24中的T2403)。

之后，在定时T2403和T2404之间，将传送控制信号φ400设置为低。由此，在定时T2404，向FD 411传送了所有像素中的电荷。在定时T2404之后，将行选择控制信号φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD 411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出(图24中的T2404)。在定时T2405，针对所有行，到与向FD 411传送的电荷相对应的信号的垂直线的传送结束。

在定时T2405和T2406之间，将传送控制信号φ403设置为高。由此，在定时T2406，向FD 411传送保持在CCD 409中的电荷，以将其与原来从CCD 409传送的电荷相加(图24中的T2406)。

之后，在定时T2406和T2407之间，将传送控制信号φ403设置为低。由此，在定时T2407，向FD 411传送了所有像素中的电荷。在定时T2407之后，将行选择控制信号φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器419对保持电荷的FD 411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出(图24中的T2407)。注意，同样在第五实施例中，与第一至第四实施例相同，根据需要针对各个输出进行电平转换，以保持输出的一致性。

图25是例示根据第五实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。当图像捕获开始时，检查设置，以确定是否要将模式设置为D范围扩展模式(S500)。如果不设置为D范围扩展模式，则如参照图5和6所描述的，从PD 408仅向CCD 409传送电荷(S513)，并且通过通常输出从所有像素独立地输出电荷(S514)。

如果要设置为D范围扩展模式，则CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以降低CCD 409和415的电位，以向两个CCD 409和415传送信号，从而向CCD 409和CCD415传送电荷(S501)。然后，在经过了预定电荷累积时间段之后(S502：是)，CPU 50经由TG1800和垂直扫描电路202进行控制，以恢复CCD 409和415的电位(S503)。然后，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以使传送开关410的电位升高，以仅向FD 411传送累积在CCD 409中的电荷，并且经由垂直扫描电路202读出CCD 409中的电荷(S504)。

当将CCD 409的信号从所有行的FD 411读出到垂直输出线421(S505)时，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以向FD 411传送累积在CCD 415中的电荷。由此，在FD 411中将累积在CCD409中的电荷和累积在CCD 415中的电荷相加。然后，CPU 50经由TG1800和垂直扫描电路202进行控制，以读出累积在FD 411中的电荷(S506)。

当通过从CCD 409的不相加读出而获得的单个信号以及通过从CCD409和CCD 415的相加读出而获得的信号，全部存在于CPU 50的存储器中(S507)时，检查通过相加读出而获得的信号的电平是否是饱和电平(S509)。如果其不饱和，则选择通过相加读出而获得的信号(S510)。如果其饱和，则选择从CCD 409读出的信号(S511)。从S509开始重复上面的处理，直到在S512中确定针对所有像素的选择完成为止。

如上所述，根据第五实施例，多个CCD部分连接到PD。当各CCD连接到单个FD时，依次读出在FD中通过不相加读出获得的单个信号和通过相加获得的信号，并且根据信号电平选择这些信号中的一个。相应地，虽然由于仅有一个垂直线，因此与第二实施例的配置相比，进行读出花费更长的时间，但是能够获得具有更低的噪声的相加信号。

<第六实施例>

接下来，描述根据本发明的第六实施例。根据第六实施例，当在将低信号电平的像素相加的第五实施例中示出的示例中记录运动图像时，基于前一帧的信号，确定是在不将信号相加的情况下单独传送在多个CCD中读出的信号，还是在将它们相加之后传送信号。注意，图像捕获装置和图像传感器的配置与在第一和第五实施例中参照图1、2、21和22描述的配置相同，因此这里省略其描述。

图26A和26B示出了根据第六实施例的记录运动图像时的帧和像素电平。图26A示出了以预定周期读出的帧随着时间的转变，并且示出了如何首先从帧f2600开始，例如每隔1/30秒，然后从帧f2601、f2602和f2603读出信号。图26B示出了这时位于各个帧的相同的位置的像素pt2604、pt2605、pt2606和pt2607的信号电平的转变。在图26B中，电平L900是饱和电平，电平L950是下面描述的确定使用的第一阈值电平，其例如是作为饱和电平的一半的电平。电平L960是下面描述的确定使用的第二阈值电平，其例如是作为大约第一阈值电平L950的一半的电平。

假设使用单个CCD 409通过通常读出获得像素pt2604的信号。在图26B所示的示例中，电平按照像素pt2604的电平L2608、像素pt2605的电平L2609、像素pt2606的电平L2610等的顺序逐渐降低。由于预计像素pt2607的电平低于L2610，因此输出通过将两个CCD 409和415中的电荷相加而获得的信号。相应地，虽然通过通常读出，像素pt2607的电平将是L2611，但是像素pt2607的电平是作为相加的结果的电平L2612。

根据第六实施例，检查上面描述的运动图像中的各个帧的信号的转变，并且针对各个行确定进行单个(不相加)读出和相加读出中的哪一个，来读出下一帧。图27是例示根据第六实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。如在第五实施例中参照图25所描述的，在两个CCD409和415中的电荷的累积通过直到S503的处理结束之后，在S600进行针对各个行确定进行单个读出、还是相加读出的处理。这里，确定在前一帧的各行中是否存在使用单个CCD 409通过通常读出获得的信号电平高于第一阈值的像素，或者在前一帧的各行中是否不存在具有低于第二阈值的信号电平的像素。如果在S600为“是”，则相加读出将产生饱和像素，或者在不进行相加读出的情况下，信号电平就足够了。因此，处理进行到S504，进行单个读出。如果在S600为“否”，或者换句话说，存在具有低于第二阈值电平L960的信号电平的像素，并且不存在具有高于第一阈值电平L950的信号电平的像素，则处理进行到S601，从两个CCD409和415向FD 411传送电荷，并且读出电荷。从S600开始重复上面的处理，直到在S602中确定读出了所有行为止。

如上所述，根据第六实施例，针对各个行在单个读出和相加读出之间进行切换，由此针对各个行仅需要进行单个读出。因此，能够以高速度和精度获得具有适当输出电平的图像。当通过针对各个行进行设置无法获得适当的图像时，可以检查整个帧的信号电平，并且可以通过单个读出或者相加读出进行整个读出。

<第七实施例>

图28是示出根据本发明的第七实施例的蜂窝电话500的布置的框图。除了语音通信功能，根据第七实施例的蜂窝电话500还具有电子邮件功能、因特网连接功能、图像拍摄/回放功能等。

在图28中，通信单元501通过符合用户与其具有协议的通信运营商的通信方法，与另一电话进行语音数据和图像数据通信。在语音通信中，语音处理单元502将来自麦克风503的语音数据转换为适合发起的格式，并且向通信单元501发送转换后的数据。此外，语音处理单元502对从通信单元501发送的来自呼叫目的地的语音数据进行解码，并且向扬声器504发送解码后的数据。

图像感测单元505包括在第一和第六实施例中的一个中描述的图像传感器1400，拍摄被摄体的图像，并且输出图像数据。在拍摄图像时，图像处理单元506对图像感测单元505拍摄的图像数据进行处理，将数据转换为适合记录的格式，并且输出转换后的数据。在回放记录的图像时，图像处理单元506对要回放的图像进行处理，并且向显示单元507发送处理后的图像。显示单元507包括尺寸为大约几英寸的液晶显示面板，并且根据来自控制单元509的指令显示各种显示内容。非易失性存储器508存储地址簿的信息以及诸如电子邮件的数据和图像感测单元505拍摄的图像数据的数据。

控制单元509包括CPU和存储器，其根据存储在存储器(未示出)中的控制程序对蜂窝电话500的各个单元进行控制。操作单元510包括电源按钮、数字键和用户用来输入数据的各种其它操作键。卡I/F 511将各种数据记录在存储卡512上和从存储卡512读出。外部I/F 513向外部设备发送存储在非易失性存储器508和存储卡512中的数据，并且接收从外部设备发送的数据。外部I/F 513通过诸如无线通信或者例如符合USB标准的有线通信方法的公知的通信方法进行通信。

接下来，说明蜂窝电话500中的语音通信功能。当对呼叫目的地进行呼叫时，用户对操作单元510的数字键进行操作，以输入呼叫目的地的号码，或者进行操作，以在显示单元507上显示存储在非易失性存储器508中的地址簿，选择呼叫目的地，并且指示发起。当指示了发起时，控制单元509经由通信单元501向呼叫目的地发出呼叫。如果呼叫目的地对呼叫进行了应答，则通信单元501向语音处理单元502输出目的地的语音数据，并且还向目的地发送用户的语音数据。

当发送电子邮件时，用户使用操作单元510指示创建邮件。当指示了创建邮件时，控制单元509在显示单元507上显示邮件创建画面。用户使用操作单元510输入发送目的地地址和正文，并且指示进行发送。当指示了发送邮件时，控制单元509向通信单元501发送地址信息和邮件正文的数据。通信单元501将邮件数据转换为适合通信的格式，并且向发送目的地发送转换后的数据。当通信单元501接收到电子邮件时，其将接收到的邮件数据转换为适合显示的格式，并且在显示单元507上显示转换后的数据。

接下来，说明蜂窝电话500中的图像拍摄功能。当用户对操作单元510进行操作，以设置拍摄模式，然后指示拍摄静止图像或者运动图像时，图像感测单元505进行拍摄，并且向图像处理单元506发送拍摄的静止图像数据或者运动图像数据。图像处理单元506对拍摄的静止图像数据或者运动图像数据进行处理，并且将处理后的数据存储在非易失性存储器508中。图像处理单元506向卡I/F 511发送所获得的静止图像数据或者运动图像数据。卡I/F 511将静止图像数据或者运动图像数据存储在存储卡512中。

蜂窝电话500能够作为附加到电子邮件的文件，发送包括以这种方式拍摄的静止图像数据或者运动图像数据的文件。更具体来说，当发送电子邮件时，选择存储在非易失性存储器508或者存储卡512中的图像文件，并且指示作为附加文件发送该图像文件。

蜂窝电话500还能够经由外部I/F 513向诸如PC或另一电话的外部设备，发送包括拍摄的静止图像数据或者运动图像数据的文件。用户通过对操作单元510进行操作，选择存储在非易失性存储器508或者存储卡512中的图像文件，并且指示进行发送。控制单元509进行控制，以从非易失性存储器508或者存储卡512中读出所选择的图像文件，并且控制外部I/F 513向外部设备发送读出的图像文件。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了说明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围符合最宽的解释，以使其涵盖所有这种变型、等同结构及功能。

Claims (26)

1.一种图像捕获装置，其包括：

图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：

光电转换单元；

多个信号保持单元，用于保持在所述光电转换单元中生成的信号；

控制单元，被构造为对在所述多个信号保持单元中的各个中的信号保持操作进行控制；以及

读出单元，被构造为从所述多个信号保持单元中的各个中，读出电信号；以及

生成单元，被构造为根据分别从所述多个信号保持单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号，

其中，各个像素的所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且各个像素的所述多个信号保持单元、所述控制单元和所述读出单元形成在第二芯片中，并且所述第一芯片和所述第二芯片彼此叠置。

2.根据权利要求1所述的图像捕获装置，其中，所述控制单元使在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段，针对所述多个信号保持单元中的各个不同，并且

所述生成单元从分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中，选择未达到饱和电平的、较大电平的信号，并且使用所选择的信号作为相应像素的像素信号。

3.根据权利要求1所述的图像捕获装置，其中，所述控制单元进行控制，使得在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段相同，并且

所述生成单元将分别从所述多个信号保持单元中输出的信号相加，如果通过所述相加获得的相加信号未达到饱和电平，则选择所述相加信号，而如果所述相加信号达到了所述饱和电平，则选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个，并且使用所选择的信号作为相应像素的像素信号。

4.根据权利要求1所述的图像捕获装置，其中，所述控制单元进行控制，使得在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段相同，

所述读出单元输出通过将从所述多个信号保持单元中读出的信号乘以彼此不同的增益而获得的信号，并且

所述生成单元从通过乘以所述不同的增益而获得的信号中，选择未达到饱和电平的、较大电平的信号，并且使用所选择的信号作为相应像素的像素信号。

5.根据权利要求1所述的图像捕获装置，其中，所述控制单元使在所述多个信号保持单元中保持信号的定时，针对所述多个信号保持单元中的各个不同，并且

所述生成单元将分别从所述多个信号保持单元中读出的信号相加，如果通过所述相加获得的相加信号未达到饱和电平，则选择所述相加信号，而如果所述相加信号达到了所述饱和电平，则选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个，并且使用所选择的信号作为相应像素的像素信号。

6.根据权利要求5所述的图像捕获装置，其中，当选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个时，所述生成单元选择从在接近在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段的中间的定时进行信号保持操作的信号保持单元中读出的信号。

7.根据权利要求5所述的图像捕获装置，其中，当选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个时，所述生成单元选择从在接近在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段的开始的定时进行信号保持操作的信号保持单元中读出的信号。

8.根据权利要求5所述的图像捕获装置，所述图像捕获装置还包括照相机抖动检测单元，

其中，当选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个时，所述生成单元选择从在照相机抖动的影响小的定时进行信号保持操作的信号保持单元中读出的信号。

9.根据权利要求1所述的图像捕获装置，所述图像捕获装置还包括：放大单元，被构造为根据获得所述生成单元生成的所述像素中的各个的信号的条件，对所述信号进行放大。

10.一种图像捕获装置，其包括：

图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：

光电转换单元；

多个第一信号保持单元，用于保持在所述光电转换单元中生成的信号；

第二信号保持单元，被构造为保持从所述多个第一信号保持单元传送的信号；

控制单元，被构造为对在所述多个第一信号保持单元中的各个中的信号保持操作进行控制；

传送单元，被构造为将信号从所述多个第一信号保持单元传送到所述第二信号保持单元；以及

读出单元，被构造为读出与保持在所述第二信号保持单元中的信号相对应的信号中的各个；以及

生成单元，被构造为根据从所述第二信号保持单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号，

其中，各个像素的所述光电转换单元形成在第一芯片中，并且各个像素的所述多个第一信号保持单元、所述第二信号保持单元、所述控制单元、所述传送单元和所述读出单元形成在第二芯片中，并且所述第一芯片和所述第二芯片彼此叠置。

11.根据权利要求10所述的图像捕获装置，其中，所述图像传感器进行：

不相加读出，其中，保持在所述多个第一信号保持单元中的一个第一信号保持单元中的信号被所述传送单元传送到所述第二信号保持单元，并且所述读出单元从所述第二信号保持单元中读出与所传送的信号相对应的信号；以及

相加读出，其中，在通过所述不相加读出将信号读出之后，保持在所述多个第一信号保持单元中的另一个第一信号保持单元中的信号被所述传送单元进一步传送到所述第二信号保持单元并被相加，并且所述读出单元从所述第二信号保持单元中读出与通过所述相加获得的相加信号相对应的信号，并且

如果通过所述相加读出获得的信号未达到饱和电平，则所述生成单元选择通过所述相加读出获得的信号，而如果通过所述相加读出获得的信号达到了所述饱和电平，则所述生成单元选择通过所述不相加读出获得的信号，并且使用所选择的信号作为相应像素的像素信号。

12.根据权利要求10所述的图像捕获装置，其中，所述图像传感器以预定周期读出各个帧的信号，并且进行：

不相加读出，其中，保持在所述多个第一信号保持单元中的一个第一信号保持单元中的信号被所述传送单元传送到所述第二信号保持单元，并且所述读出单元从所述第二信号保持单元中读出与所传送的信号相对应的信号；以及

相加读出，其中，保持在所述多个第一信号保持单元中的信号被所述传送单元传送到所述第二信号保持单元并被相加，并且所述读出单元从所述第二信号保持单元中读出与通过所述相加获得的相加信号相对应的信号，并且

根据前一帧的信号电平，针对各个行或者各个帧切换所述不相加读出和所述相加读出。

13.根据权利要求10所述的图像捕获装置，所述图像捕获装置还包括：放大单元，被构造为根据获得所述生成单元生成的所述像素中的各个的信号的条件，对所述信号进行放大。

14.一种图像捕获装置的控制方法，所述图像捕获装置包括：图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元和用于保持在所述光电转换单元中生成的信号的多个信号保持单元、控制单元和读出单元，其中，所述各个像素的光电转换单元形成在第一芯片中，并且各个像素的所述多个信号保持单元、所述控制单元和所述读出单元形成在第二芯片中，并且所述第一芯片和所述第二芯片彼此叠置，所述控制方法包括：

信号保持步骤，通过所述控制单元对在所述多个信号保持单元中的各个中的信号保持操作进行控制；

读出步骤，通过所述读出单元从所述多个信号保持单元中的各个中，读出电信号；以及

生成步骤，通过生成单元根据在所述读出步骤中分别从所述多个信号保持单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号。

15.根据权利要求14所述的图像捕获装置的控制方法，其中，在所述信号保持步骤中，针对所述多个信号保持单元中的各个，在不同的时间段内保持信号，并且

在所述生成步骤中，从分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中，选择并使用未达到饱和电平的、较大电平的信号，作为相应像素的像素信号。

16.根据权利要求14所述的图像捕获装置的控制方法，其中，在所述信号保持步骤中，在相同的时间段内在所述多个信号保持单元中保持信号，并且

在所述生成步骤中，将分别从所述多个信号保持单元中输出的信号相加，如果通过所述相加获得的相加信号未达到饱和电平，则选择所述相加信号，而如果所述相加信号达到了所述饱和电平，则选择并使用分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个，作为相应像素的像素信号。

17.根据权利要求14所述的图像捕获装置的控制方法，其中，在所述信号保持步骤中，在相同的时间段内在所述多个信号保持单元中保持信号，并且

在所述读出步骤中，输出通过将从所述多个信号保持单元中读出的信号乘以彼此不同的增益而获得的信号，并且

在所述生成步骤中，从通过乘以所述不同的增益而获得的信号中，选择并使用未达到饱和电平的、较大电平的信号，作为相应像素的像素信号。

18.根据权利要求14所述的图像捕获装置的控制方法，其中，在所述信号保持步骤中，针对所述多个信号保持单元中的各个，在不同的定时保持信号，并且

在所述生成步骤中，将分别从所述多个信号保持单元中读出的信号相加，如果通过所述相加获得的相加信号未达到饱和电平，则选择所述相加信号，而如果所述相加信号达到了所述饱和电平，则选择并使用分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个，作为相应像素的像素信号。

19.根据权利要求18所述的图像捕获装置的控制方法，其中，在所述生成步骤中，当选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个时，选择从在接近在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段的中间的定时进行信号保持操作的信号保持单元中读出的信号。

20.根据权利要求18所述的图像捕获装置的控制方法，其中，在所述生成步骤中，当选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个时，选择从在接近在所述多个信号保持单元中保持信号的时间段的开始的定时进行信号保持操作的信号保持单元中读出的信号。

21.根据权利要求18所述的图像捕获装置的控制方法，所述控制方法还包括：通过照相机抖动检测单元检测照相机抖动的步骤，

其中，在所述生成步骤中，当选择分别从所述多个信号保持单元中读出的信号中的一个时，选择从在照相机抖动的影响小的定时进行信号保持操作的信号保持单元中读出的信号。

22.根据权利要求14所述的图像捕获装置的控制方法，所述控制方法还包括：通过放大单元根据获得所述生成单元生成的所述像素中的各个的信号的条件，对所述信号进行放大的步骤。

23.一种图像捕获装置的控制方法，所述图像捕获装置包括：图像传感器，其包括多个像素，所述像素中的各个包括：光电转换单元；多个第一信号保持单元，用于保持在所述光电转换单元中生成的信号；第二信号保持单元，被构造为保持从所述多个第一信号保持单元传送的信号；控制单元；传送单元；以及读出单元，其中，所述各个像素的光电转换单元形成在第一芯片中，并且各个像素的所述多个第一信号保持单元、所述第二信号保持单元、所述控制单元、所述传送单元和所述读出单元形成在第二芯片中，并且所述第一芯片和所述第二芯片彼此叠置，所述控制方法包括：

控制步骤，通过所述控制单元对在所述多个第一信号保持单元中的各个中的信号保持操作进行控制；

传送步骤，通过所述传送单元将信号从所述多个第一信号保持单元传送到所述第二信号保持单元；以及

读出步骤，通过所述读出单元读出与保持在所述第二信号保持单元中的信号相对应的信号中的各个；以及

生成步骤，通过生成单元根据分别从所述多个第一信号保持单元中读出的信号，生成所述像素中的各个的信号。

24.根据权利要求23所述的图像捕获装置的控制方法，其中，通过不相加读出或者相加读出对所述图像传感器进行控制，

在所述不相加读出中，

在所述传送步骤中，保持在所述多个第一信号保持单元中的一个第一信号保持单元中的信号被传送到所述第二信号保持单元，并且

在所述读出步骤中，从所述第二信号保持单元中读出与所传送的信号相对应的信号，并且

在所述相加读出中，

在所述传送步骤中，在所述不相加读出中将信号读出之后，保持在所述多个第一信号保持单元中的另一个第一信号保持单元中的信号被进一步传送到所述第二信号保持单元并被相加，并且

在所述读出步骤中，从所述第二信号保持单元中读出与通过所述相加获得的相加信号相对应的信号，并且

在所述生成步骤中，如果在所述相加读出中获得的信号未达到饱和电平，则选择在所述相加读出中获得的信号，而如果在所述相加读出中获得的信号达到了所述饱和电平，则选择并且使用在所述不相加读出中获得的信号，作为相应像素的像素信号。

25.根据权利要求23所述的图像捕获装置的控制方法，其中，所述图像传感器以预定周期读出各个帧的信号，并且通过不相加读出或者相加读出对所述图像传感器进行控制，并且

在所述不相加读出中，

在所述传送步骤中，保持在所述多个第一信号保持单元中的一个第一信号保持单元中的信号被传送到所述第二信号保持单元，并且

在所述读出步骤中，从所述第二信号保持单元中读出信号，并且

在所述相加读出中，

在所述传送步骤中，保持在所述多个第一信号保持单元中的信号被传送到所述第二信号保持单元并被相加，并且

在所述读出步骤中，从所述第二信号保持单元中读出与通过所述相加获得的相加信号相对应的信号，并且

所述控制方法还包括：切换步骤，根据前一帧的信号电平，针对各个行或者各个帧，在所述不相加读出和所述相加读出之间进行切换。

26.根据权利要求23所述的图像捕获装置的控制方法，所述控制方法还包括：通过放大单元根据获得所述生成单元生成的所述像素中的各个的信号的条件，对所述信号进行放大的步骤。