CN105578086A - 光电转换装置以及摄像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光电转换装置以及摄像系统。该装置包括各自具有第一和第二光电转换元件、放大单元、第一和第二传输门以及微透镜的像素。该光电转换装置在一个像素中进行第一操作，该第一操作涉及接通第一传输门、输出基于在第一光电转换元件中生成的电荷的信号、在保留生成并传输到输入节点的电荷的同时接通第一和第二传输门、以及输出基于在第一和第二光电转换元件中生成的电荷的信号。该光电转换装置在另一像素中进行第二操作，该第二操作涉及接通第一传输门、不输出基于在第一光电转换元件中生成的电荷的信号、在保留生成并传输到输入节点的电荷的同时接通第一和第二传输门、以及输出基于在第一和第二光电转换元件中生成的电荷的信号。

Description

光电转换装置以及摄像系统
技术领域
本发明涉及光电转换装置、摄像系统以及光电转换装置的驱动方法。
背景技术
作为被构造为输出能够用于相位差检测方法的焦点检测的信号的光电转换装置，已提出了具有像素的光电转换装置，各个像素包括微透镜和对应于该微透镜的一对光电转换元件。
在日本特开第2013-211833号公报描述的这种光电转换装置中，定义了用于获取焦点检测信息和图像信息两者的区域和用于获取仅图像信息的区域。从获取焦点检测信息和图像信息两者的区域中的各像素中，读出基于一对光电转换元件中的仅一者的信号(信号A)和基于光电转换元件两者中生成的电荷的信号(信号A+B)。从获取仅图像信息的区域中的各像素，仅读出信号A+B(即，不读出信号A)，以缩短读出时间。
在日本特开第2013-211833号描述的两个信号A+B中，由于读出方法的差异引起的传输特性或生成的噪声量的差异，在用于图像的信号(图像信号)之间可能有变化。
发明内容
根据本发明的一个方面的光电转换装置包括第一像素和第二像素，所述第一像素和所述第二像素各自具有：第一光电转换元件；第二光电转换元件；放大单元，其具有输入节点，并且被构造为读出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号；第一传输门，其被构造为将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点；第二传输门，其被构造为将在所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点；以及微透镜，其被构造为将入射光会聚在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件上。所述光电转换装置进行第一操作，在所述第一操作中，在所述第一像素中，接通所述第一传输门来将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号，在所述第一光电转换元件中生成并被传输到所述输入节点的电荷被保留在所述输入节点的同时接通所述第一传输门和所述第二传输门以将在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，并且从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号；并且所述光电转换装置进行第二操作，在所述第二操作中，在所述第二像素中，接通所述第一传输门来将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，不从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号，在所述第一光电转换元件中生成并被传输到所述输入节点的电荷被保留在所述输入节点中的同时接通所述第一传输门和所述第二传输门，来将在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，并且从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号。
根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是示意性例示了根据第一实施例的光电转换装置的结构的电路图。
图2A和图2B分别是根据第一实施例的光电转换装置的像素的示意性平面图和示意性截面图。
图3示意性例示了根据第一实施例的光电转换装置的像素阵列。
图4是例示根据第一实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。
图5A和图5B是例示根据第一实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。
图6是例示根据第二实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。
图7A和图7B是例示根据第三实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。
图8A和图8B是例示根据第三实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。
图9是例示根据第四实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。
图10是例示摄像系统的构造的示意图。
具体实施方式
关于能够减少通过两种读出方法获取的图像信号之间的变化的光电转换装置和光电转换装置的驱动方法，描述了以下实施例。
在根据本发明的光电转换装置中，多个像素中的各个包括第一和第二光电转换元件、用于传输第一和第二光电转换元件的电荷的第一和第二传输门、具有输入节点的放大单元、以及被构造为将入射光会聚至第一和第二光电转换元件的微透镜。根据本发明的光电转换装置具有进行不同读出方法的第一操作以及第二操作。第一操作涉及从一个像素读出基于第一光电转换元件的电荷的第一信号以及基于第一和第二光电转换元件的电荷的第二信号。第二操作涉及从另一像素读出基于第一和第二光电转换元件的第二信号。即，第一操作进行第一读出方法，并且第二操作进行与第一读出方法不同的第二读出方法。
在第一操作中，在接通第一传输门并且读出第一信号之后，在第一光电转换元件中生成并传输到输入节点的电荷被保留的同时，接通第一传输门和第二传输门并且从像素读出第二信号。在第二操作中，在接通第一传输门之后，在第一光电转换元件中生成并传输到输入节点的电荷被保留的同时，接通第一传输门和第二传输门并且读出第二信号。
通过上述操作，在这些读出方法的任意一者中，当读出第二信号时，第一光电转换元件的电荷被保留在输入节点中。因此，可以使在两个读出方法中的、用于读出第二信号的传输操作的条件互相接近。传输操作的条件是指例如在传输电荷时的浮置扩散区域(下文中称为FD区域)的电势、传输门被接通的总次数、以及传输门为接通的时段的时间长度。利用上述技术，能够减少在通过两种不同的读出方法获取的图像信号之间的变化。读出的意思是从像素输出第一信号和第二信号，并使它们可用。
现在将使用实施例来描述根据本发明的光电转换装置。实施例可以根据需要进行变形或组合。
第一实施例
将参照图1至图5A及图5B描述根据第一实施例的光电转换装置及光电转换装置的驱动方法。在附图中，用相同的附图标记来指示相同部件或信号，并将省略对其说明。首先，将参照图1描述根据第一实施例的光电转换装置的总体构造。图1是示意性例示光电转换装置的结构的电路图。
光电转换装置100包括像素阵列10、信号处理电路40、垂直扫描电路12、水平扫描电路13、定时生成器(下文中称为TG)14、以及斜坡(ramp)信号生成电路15。
像素阵列10具有以行和列方向在二维矩阵中布置的多个像素20。为了方便，图1例示了两行和两列的像素阵列10，但是不对以行和列方向布置的像素20的数量进行特别限制。像素20中的各个包括多个光电转换元件和多个传输门。例如，光电转换元件对应于各传输门。例如，光电转换元件是光电二极管(下文称为PD)22和26，并且传输门是传输晶体管24和28的栅极。像素20的各个还包括复位晶体管30、放大晶体管32、以及选择晶体管34，但是构造不限于此。例如，像素20可以不必须包括选择晶体管34，并且可以包括保留电荷的电容或用于连接相邻像素的FD区域36的开关。放大晶体管32也可以被称为放大单元，并且复位晶体管30也可以被称为复位单元。各晶体管例如是金属氧化物半导体(MOS)晶体管。
形成第一光电转换元件的PD22的正极连接到接地电压线，并且PD22的负极连接到传输晶体管24的源极。形成第二光电转换元件的PD26的正极连接到接地电压线，并且PD26的负极连接到传输晶体管28的源极。传输晶体管24和28的漏极连接到复位晶体管30的源极和放大晶体管32的栅极。传输晶体管24和28的漏极的连接节点、复位晶体管30的源极以及放大晶体管32的栅极形成了FD区域36。连接节点也被称为放大单元的输入节点。复位晶体管30和放大晶体管32的漏极连接到电源电压线。放大晶体管32的源极连接到选择晶体管34的漏极。传输晶体管24及28、复位晶体管30、放大晶体管32以及选择晶体管34形成了用于读出基于在PD22和26中生成的电荷的信号的像素读出单元。读出单元可以包括至少放大晶体管32。
参照图1，像素阵列10的各行具有在行方向上延展的信号线TX1、信号线TX2、信号线RES以及信号线SEL。信号线TX1连接到在行方向上布置的像素20中的传输晶体管24的栅极，并且信号线TX2连接到在行方向上布置的像素20中的传输晶体管28的栅极。信号线RES连接到在行方向上布置的像素20中的复位晶体管30的栅极，并且信号线SEL连接到在行方向上布置的像素20中的选择晶体管34的栅极。信号线TX1、TX2、RES和SEL中的各个是对于各行中的像素20的晶体管共同的单信号线。在图1中，对各信号行的名称添加与各行号对应的数字。即，由RES(N)、SEL(N)、TX1(N)以及TX2(N)指示第N行中的信号线，并且由RES(1)、SEL(1)、TX1(1)以及TX2(1)指示第1行中的信号线。
根据来自TG14的定时信号，垂直扫描电路12以行为单位选择像素20，以使得像素20输出信号。信号线TX、RES以及SEL连接到垂直扫描电路12。从垂直扫描电路12向信号线TX1和TX2供给用于驱动传输晶体管24和28的控制信号。从垂直扫描电路12向信号线RES供给用于驱动复位晶体管30的控制信号。从垂直扫描电路12向信号线SEL供给用于驱动选择晶体管34的控制信号。
像素阵列10的各列具有在列方向上延展的垂直信号线38。垂直信号线38连接到在列方向上布置的像素20中的选择晶体管34的源极，并且对于各列中的像素20是共同的。信号处理电路40和电流源42连接到各列中的垂直信号线38。例如，电流源42可以是能够切换电流值的电流源，或者可以是恒定电流源。电流源42和放大晶体管32形成了源极跟随电路。
信号处理电路40用于处理从像素阵列10输出的信号。信号处理电路40包括用于钳位操作的电容器C0、C3和C4、作为反馈电容器的电容器C2、开关SW1至SW3、运算放大器44、比较器电路46、计数器电路48以及存储器50。运算放大器44的反相输入端通过电容器C0连接到垂直信号线38。基准电压Vref施加到运算放大器44的非反相输入端。在运算放大器44的反相输入端与输出端之间并联有电容器C2和开关SW1。运算放大器44的输出端通过电容器C3连接到比较器电路46的一个输入端。开关SW2连接在电容器C3和比较器电路46的连接节点、与固定电压线(例如，电源电压线)之间。斜坡信号生成电路15通过电容器C4连接到比较器电路46的另一输入端。斜坡信号生成电路15是用于根据来自TG14的定时信号生成在信号处理电路40的处理信号中使用的斜坡信号的电路。开关SW3连接在电容器C4和比较器电路46的连接节点、与固定电压线(例如，电源电压线)之间。用于接通或关断开关SW1至SW3中的各个的控制信号从信号线(未示出)施加到各个开关。计数器电路48连接到比较器电路46的输出端。TG14和存储器50连接到计数器电路48。水平扫描电路13连接到存储器50。
将参照图2A和图2B描述各像素20的结构。图2A是像素20的示意性平面图，并且图2B是像素20的示意性截面图。用相同的附图标记来指示与图1相同的部件，并将省略对其说明。
图2A是包括4个像素20的像素阵列10的示意性平面图。示意性平面图可以被称为通过将结构投影到平面上获得的正投影图。图2B是沿图2A的线IIB-IIB所得的示意性截面图。例如可以通过图2A中例示的平面布局来实现具有图1例示的电路结构的像素阵列10。在图2A中由虚线围绕的各单位区域表示像素20。针对各像素20配设微透镜(ML)60。即，光电转换装置100包括由多个ML60形成的ML阵列。各像素20包括PD22和26，并且配设上述晶体管24、28、30、32和34以对应于PD22和26。图2A中的附图标记24、28、30、32和34指示图1中的各晶体管24、28、30、32和34的栅极。与栅极相邻的区域是源极或漏极。通过接触插头和布线连接传输晶体管24及28的漏极、放大晶体管32的栅极以及复位晶体管30的源极来形成FD区域36。
如图2B所示，各像素20在ML60与PD22及26之间具有与单色相对应的滤色器(单色滤色器)62。表面P1是PD22和26的受光面。例如，表面P1是硅半导体基板的表面。在表面P1与滤色器62之间可以配设半导体布线结构，或者可以在表面P1的相反一侧的表面P2上配设布线结构。
在各像素20中包括的多个光电转换元件(即，在此为PD22和26)被统一称为“受光单元”。各ML60被布置为覆盖一个受光单元，以将光束会聚到受光单元。即，一个ML60对应于一个受光单元。由一个ML60会聚的光入射到与该一个ML60相对应的受光单元的多个光电转换元件上。尽管在第一实施例中，受光单元包括两个光电转换元件，但是也可以包括更多个光电转换元件。
现在，将描述相位差检测方法。光电转换装置100具有针对各受光单元分配一个ML60的构造。通过该构造，由多个光电转换元件能够检测穿过成像透镜的光瞳的不同区域的光。成像透镜是用于在光电转换装置的摄像面上形成被摄体像的透镜。成像透镜的光瞳中的不同区域被定义为第一区域和第二区域。由第一光电转换元件检测穿过第一区域的光。由第一光电转换元件检测的信号被定义为信号A。由第二光电转换元件检测穿过第二区域的光。由第二光电转换元件检测的信号被定义为信号B。来自各像素20的信号A形成第一图像，并且来自各像素20的信号B形成第二图像。根据第一图像与第二图像之间的偏移量，能够检测由成像透镜形成的图像与光电转换装置的摄像面的偏差量(即，离焦量)，或者检测到被摄体的距离。这种技术被称为相位差检测方法。通过将来自一个ML60之下的所有光电转换元件的信号相加而获得的信号用作通常图像信号。在本实施例中，通过将由第一光电转换元件检测的信号与由第二光电转换元件检测的信号相加获得的信号(下文中称为信号A+B)用作通常图像信号。
将参照图3至图5A和图5B描述根据第一实施例的光电转换装置的驱动方法。首先，将参照图3和图4描述用于驱动像素20的两个方法。图3示意性描述了像素阵列10。图4是例示驱动方法的时序图。
图3示意性例示了像素阵列10的一部分。在图3中，以16行和16列的阵列布置了像素20。在水平方向上布置的数字是列编号，并且在垂直方向上布置的数字是行编号。在图3中，在第3、第6、第9、第12和第15行的各个中放置有用于读出用于焦点检测的信号(焦点检测信号)的至少一个像素20。这些行被定义为用于焦点检测的像素行。在其它行中，布置有用于读出用于图像的信号(图像信号)的像素20。这些行被定义为用于图像的像素行。从用于读出焦点检测信号的各像素20读出信号A和信号A+B，并且通过从信号A+B中减去信号A来获取信号B。从用于读出图像信号的各像素20，读出仅信号A+B。即，本实施例中的两个不同的读出方法是用于获取焦点检测信号和图像信号两者的读出方法(时段101)，以及用于获取仅图像信号的读出方法(时段102)。用于时段101的读出方法的操作被定义为第一操作，并且用于时段102的读出方法的操作被定义为第二操作。进行第一操作的步骤被定义为第一步骤，并且进行第二操作的步骤被定义为第二步骤。
参照图4，将描述用于从对应的像素20读出焦点检测信号和图像信号的方法。图4是例示针对像素阵列10中的各行的操作序列的时序图。在图4中，水平轴表示时间，并且垂直方向对应于图3例示的像素阵列10中的行编号。在图4中，在信号VD和信号HD的控制下，从第1行到第16行依次读出信号。信号VD被称为垂直同步信号或帧识别信号。当信号VD转变为H电平时，开始垂直扫描。信号读出操作始于第1行并进行到下一行。信号HD被称为水平同步信号。当信号HD转变为H电平时，开始针对各行的信号读出操作。当信号HD再次转变为H电平时，信号读出操作进行到下一行。例如，当在时刻t50、信号HD转变为H电平时开始针对第1行的信号读出操作，当在时刻t51、信号HD转变为H电平时开始针对第3行的信号读出操作，并且当在时刻t52、信号HD转变为H电平时开始针对第4行的信号读出操作。在图4中，时段101与102之间无交叠，并且依次读出信号。从信号VD转变为H电平的时刻t50至信号VD再次转变为H电平的时刻t53的时段是一个垂直扫描周期，也被称为一帧。如果在时段101中用于读出针对图像的信号A+B的方法与在时段102中用于读出针对图像的信号A+B的方法不同，并且它们的传输操作的条件不同，则叠加噪声量的结果差异使得在图像中出现横纹。具体而言，它们的传输操作的条件是指传输晶体管24和28以及复位晶体管30被驱动的总次数、传输门被接通和关断的总次数、传输门为接通的时段的时间长度以及FD区域36的电势。
为了解释时段101和102的读出方法，将参照图5A和图5B详细描述驱动方法。图5A和图5B是例示根据第一实施例的光电转换装置100的驱动方法的时序图。图5A是用于说明时段101的读出方法(第1读出方法)的图，并且图5B是用于说明时段102的读出方法(第2读出方法)的图。时段101是图5A中的从时刻t11至时刻t28的时段，并且时段102是图5B中的从时刻t31至时刻t44的时段。传输晶体管24和28、复位晶体管30、选择晶体管34以及开关SW1至SW3以如下方式根据供给到它们的各控制信号来进行操作。即，当作为控制信号施加了高电平(下文中称为H电平)的信号时，晶体管或开关转变为导通(ON)状态。当作为控制信号施加了低电平(下文中称为L电平)的信号时，晶体管或开关转变为非导通(OFF)状态。
在图5A中，纵轴表示信号HD、信号PRES、信号PSEL、信号PSW1至PSW3、信号PTX1、信号PTX2、信号V1、信号VRAMP、信号LAT以及信号VSIGOUT，并且横轴表示时间。信号PRES、信号PSEL、信号PTX1以及信号PTX2是分别供给到图1中的信号线RES、SEL、TX1及TX2的控制信号。信号PSW1至PSW3是分别供给到图1中的开关SW1至SW3的控制信号。信号V1是运算放大器44的输出信号，信号VRAMP是从斜坡信号生成电路15输出的斜坡信号，并且信号LAT是从比较器电路16输出的锁存信号。信号VSIGOUT是从信号线SIGOUT输出的信号。
首先，在时刻t11，信号HD转变为H电平并且开始从图4的第1行的像素20的读取的读出操作。此外，在时刻t11，根据H电平的信号HD，垂直扫描电路12将H电平的信号PRES供给到信号线RES以接通各像素20中的复位晶体管30。由此，作为输入节点的FD区域36通过复位晶体管30电连接到电源电压线，并且被复位至复位电平电势。此外，仍在时刻t11，垂直扫描电路12将H电平的信号PSEL供给到信号线SEL，以接通选择晶体管34。由此，偏置电流从电流源42通过垂直信号线38以及选择晶体管34被供给到放大晶体管32的源极，该放大晶体管32用作源极跟随电路。然后，当FD区域36处在复位电平电势时获得的信号通过选择晶体管34被输出到垂直信号线38。此外，仍在时刻t11，H电平的信号PSW1至PSW3接通开关SW1至SW3。当接通开关SW1时，运算放大器44的输出端和输入端进入短路状态，并且运算放大器44被复位。与此同时，当接通开关SW2和SW3时，电容器C3和C4被复位。
在时刻t12，信号PRES被改变为L电平。这关断了复位晶体管30。当信号PRES从H电平转变为L电平时在复位晶体管30中生成的电荷注入改变了放大晶体管32的输入节点的电势。这还改变了输出到垂直信号线38的信号的电平。
此外，在时刻t12，信号PSW1至PSW3被改变为L电平。由此，基于在信号PSW1至PSW3转变为L电平之前从像素20输出到垂直信号线38的信号的信号，被保留在电容器C0、C3和C4的各个中。垂直信号线38中的信号通过电容器C0被输入到运算放大器44的反相输入端。由此，运算放大器44放大信号，并将放大的信号输出到电容器C3。由于电容器C2连接到运算放大器44的反馈路径，因此由电容器C0和C2之间的比例来确定增益。输出到电容器C3的信号是通过将运算放大器44的偏置信号Voff叠加在由运算放大器44放大的信号上而获得的。然后，从运算放大器44输出的信号通过电容器C3被输入到比较器电路46。
在时刻t13，斜坡信号生成电路15开始增大信号VRAMP的值。斜坡信号生成电路15将信号VRAMP通过电容器C4供给到比较器电路46。在此，信号VRAMP包括随时间来逐步改变(增大)其电压值的斜坡信号，并且是在比较器电路46中与模拟信号比较的示例性基准信号。
比较器电路46开始通过电容器C3从运算放大器44输入的信号与通过电容器C4从斜坡信号生成电路15供给的信号VRAMP之间的比较。比较器电路46向计数器电路48输出作为基于比较的结果的信号的信号LAT。具体而言，当被比较的两个信号之间的大小关系逆转时，比较器电路46使信号LAT从L电平转变为H电平。
作为时钟脉冲的信号CLK被从TG14输入到计数器电路48。当斜坡信号生成电路15开始增大信号VRAMP的电压值时，计数器电路48同时开始对信号CLK进行计数，并将作为计数结果的计数信号输出到存储器50。当信号LAT转变为H电平时，计数器电路48停止信号CLK的计数，并且存储器50保留当信号LAT转变为H电平时的计数信号。
在图5A中，在时刻t14，通过电容器C3从运算放大器44输入的信号与通过电容器C4输入的信号VRAMP之间的大小关系逆转。然后，比较器电路46向计数器电路48输出H电平的信号LAT。当接收到H电平的信号LAT时，计数器电路48停止向存储器50输出计数信号。存储器50保留在时刻t14的计数信号。在时刻t15，斜坡信号生成电路15停止增大信号VRAMP。在本示例中，当接收到H电平的信号LAT时，计数器电路48停止向存储器50输出计数信号。可选地，计数器电路48可以被构造为停止计数操作。这同样也应用于上述的类似操作。即，与下面描述的操作类似，计数器电路48可以停止操作，替代输出。
通过在从时刻t13至时刻t15的时段由比较器电路46、计数器电路48以及存储器50进行的操作，通过电容器C3从运算放大器44输出的模拟信号被转换为数字格式(数字转换)。所得到的数字信号是信号N。信号N可以包括当将复位晶体管30复位时获得的噪声信号、运算放大器44的偏置信号Voff以及比较器电路46的偏置信号中的至少一者。
在时刻t16，垂直扫描电路12输出H电平的信号PTX1，以接通传输晶体管24。由此，在PD22中生成的电荷被传输到FD区域36。然后，基于与从PD22传输的电荷的量相对应的FD区域36的电势的信号，通过选择晶体管34被输出到垂直信号线38，并保留在电容器C0中。
在时刻t17，信号PTX1被改变为L电平。运算放大器44将通过电容器C0从像素20输入的信号放大，并且通过电容器C3将放大的信号输出到比较器电路46。在时刻t18，斜坡信号生成电路15增大要通过电容器C4供给到比较器电路46的信号VRAMP，并且比较器电路46开始在通过电容器C3从运算放大器44输入的信号与信号VRAMP之间的比较。与上述信号N的情况一样，当开始增大信号VRAMP的信号电平时，与此同时，比较器电路48开始信号CLK的计数。
在图5A中，在时刻t19，在通过电容器C3从运算放大器44输入的信号与通过电容器C4输入的信号VRAMP之间的大小关系逆转。之后，进行与在时刻t14和t15相同的操作。即，在时刻t19，根据H电平的信号LAT，存储器50保留计数信号，并且在时刻t20，斜坡信号生成电路15停止增大信号VRAMP。
通过在从时刻t18至时刻t20的时段由比较器电路46、计数器电路48以及存储器50进行的操作，通过电容器C3从运算放大器44输出的模拟信号被转换为数字格式。所得到的数字信号是信号A，该信号A是S信号的一种。即，信号S包括图像信号和焦点检测信号，并且信号A包括基于例如在PD22中生成的电荷的信号。信号S还可以包括当将复位晶体管30复位时获得的噪声信号、运算放大器44的偏置信号Voff以及比较器电路46的偏置信号中的至少一者。信号S包括信号A和信号A+B(后述)。在根据本实施例的光电转换装置100的驱动方法中，以分时方式输出信号A和信号A+B。
接下来，在时刻t21，在存储器50中保留的信号N和信号A被作为输出信号VSIGOUT从存储器50传输到光电转换装置100的外部。光电转换装置100的外部是指例如后述的摄像系统1000(参见图10)中的视频信号处理单元1300。视频信号处理单元1300可以被安装在光电转换装置100的一部分上，即，安装在具有光电转换装置100的芯片上。根据来自TG14的定时信号，水平扫描电路13依次选择各列中的存储器50，并且依次将在各列的存储器50中保留的信号N和信号A传输到视频信号处理单元1300。
在本实施例中，在时刻t20，开始将信号N和信号A传输到光电转换装置100的外部。然而，这也可以在时刻t21(后述)的操作之后发生。优选在信号A+B的数字转换(后述)结束的时刻t26结束信号N和信号A的传输。由此，由于能够在信号A+B的数字转换结束之后立即进行信号A+B和信号N的传输(后述)，因此能够缩短读出时间。
接下来，在时刻t22，垂直扫描电路12将H电平的信号PTX1和PTX2供给到信号线TX1和TX2，以接通传输晶体管24和28。由此，在PD22和26中通过光电转换生成的电荷被传输到FD区域36，该FD区域36保留来自PD22和26两者的电荷。结果，基于与来自PD22和26两者的电荷总量相对应的FD区域36的电势的信号，通过选择晶体管34被输出到垂直信号线38。注意在时刻t22之前，通过时刻t16的操作而在PD22中生成的电荷被传输到FD区域36。
在像素20通过垂直信号线38向电容器C0输出信号之后，在时刻t23，信号PTX1和PTX2被改变为L电平。运算放大器44将通过电容器C0从像素20输入的信号放大，并通过电容器C3将放大的信号输出到比较器电路46。然后，在时刻t24，斜坡信号生成电路15将要通过电容器C4供给到比较器电路46的信号VRAMP增大，并且比较器电路46开始在通过电容器C3从运算放大器44输入的信号与信号VRAMP之间的比较。与上述信号N的情况一样，当开始增大信号VRAMP的信号电平时，与此同时，计数器电路48开始对信号CLK进行计数。
在图5A中，在时刻t25，通过电容器C3从运算放大器44输入的信号与通过电容器C4输入的信号VRAMP之间的大小关系逆转。然后，比较器电路46向计数器电路48输出H电平的信号LAT。当接收到该信号LAT时，计数器电路48停止将计数信号输出到存储器50。存储器50保留时刻t25的计数信号。在时刻t26，斜坡信号生成电路15停止增大信号VRAMP。
通过在从时刻t24至时刻t26的时段由比较器电路46、计数器电路48以及存储器50进行的操作，通过电容器C3从运算放大器44输出的模拟信号被转换为数字格式。所得到的数字信号是信号S和信号A+B。基于在至少两个PD22和26中生成的电荷的信号是信号A+B。
在用于获得信号N和信号S的数字转换中，用于获得信号N的数字转换的时段短于用于信号S的时段。一般而言，这是由于信号N主要包含噪声和偏置成分，信号N的信号范围窄于信号S的信号范围。由于在此能够缩短用于改变信号VRAMP的时段，因此能够缩短用于从各行中的像素20读出信号的时段。
接下来，在时刻t27，与在时刻t21的操作一样，将信号N和信号A+B作为输出信号VSIGOUT，从存储器50传输到光电转换装置100的外部。光电转换装置100的外部是指例如在图10例示的摄像系统1000中的视频信号处理单元1300。稍后将描述在视频信号处理单元1300中进行的处理。由此，能够获取基于在PD22中生成的电荷的信号(信号A)、基于在PD26中生成的电荷的信号(信号B)、以及基于在PD22和26中生成的电荷的信号(信号A+B)。
在时刻t28，信号HD转变为H电平，并且以与上述同样的过程，开始从第二行中的像素20进行读取的读出操作。
现在将参照图5B描述时段102的读出方法。与图5A一样，图5B中的纵轴表示信号HD、信号PRES、信号PSEL、信号PSW1至PSW3、信号PTX1、信号PTX2、信号V1、信号VRAMP、信号LAT以及信号VSIGOUT，并且横轴表示时间。用相同的附图标记指示与图5A中相同的部件，并且将省略对其说明。
在图5B中从时刻t31至时刻t35的时段中进行的操作与在图5A中从时刻t11至时刻t15的时段中进行的操作相同，并且在这些时段读出相同的信号N。在图5B中从时刻t38至时刻t44的时段中进行的操作与在图5A中从时刻t22至时刻t28的时段中进行的操作相同，并且在这些时段读出相同的信号A+B。
在图5B中，不进行在图5A的时刻t16至时刻t21的时段中进行的操作(即，读出信号A的操作)。在图5B中，信号PTX1在时刻t36被改变为H电平，并且在时刻t37被改变为L电平。首先，在时刻t36，传输脉冲信号PTX1被改变为H电平以接通传输晶体管24。由此，在PD22中通过光电转换生成的电荷被传输到放大晶体管32的输入节点，即，传输到FD区域36。结果，基于与来自PD22的电荷总量相对应的放大晶体管32的输入节点的电势的信号(即，信号A)，通过选择晶体管34被输出到垂直信号线38。然后，在时刻t37，信号PTX1被改变为L电平。即，在时刻t38的操作之前，放大晶体管32的栅极电压和垂直信号线38的电势达到与来自PD22的电荷总量相对应的电平，并且该条件与在图5A的时刻t22的操作之前的条件相同。由此，由于能够使传输操作的条件彼此接近，所以在时段101的读出操作与时段102的读出操作之间，能够以更少的变化读出图像信号。
由于进行在从时刻t36至时刻t37的时段中的操作，以使传输操作的条件彼此接近，因此无需将根据这些操作而输出的信号读出到光电转换装置100的外部。信号处理电路40可以被构造为不保留从放大晶体管32输出的信号A。可选地，放大晶体管32可以被构造为在从时刻t36至时刻t37的时段，通过关断选择晶体管34来不输出信号A。
通过在图4例示的时段101和102中进行图5A和图5B中的读出操作，能够在读出图像信号和焦点检测信号的同时，减少图像信号的变化。
如上所述，在本实施例中为了获取仅信号A+B，针对不实际读出的信号A，进行在读出操作中的电荷传输。由此，在图5A的操作中FD区域36的电势能够变得与图5B的操作中的相同。因此，能够在读出仅信号A+B的情况与读出信号A以及信号A+B的情况之间减少图像信号的变化。
此外，能够使得在图5A的操作中传输晶体管24和28被对它们供给的相应的控制信号驱动的总次数(即，控制信号转变为H电平的总次数)与图5B的操作中的相同。具体而言，在图5A中，传输晶体管24和28被相应的控制信号驱动的总次数是3次；即，传输晶体管24在时刻t16和时刻t22被信号PTX1驱动，并且传输晶体管28在时刻t22被信号PTX2驱动。在图5B中，传输晶体管24和28被相应的控制信号驱动的总次数也是3次；即，传输晶体管24在时刻t36被信号PTX1驱动，并且传输晶体管24和28在时刻t38分别被信号PTX1和PTX2驱动。利用该操作，例如，能够减少通过信号转变为H电平和L电平引起的、传输晶体管24和28的切换所导致的噪声的变化。能够减少叠加在通过第一读出方法获取的第二信号上的噪声与叠加在通过第二读出方法获取的第二信号上的噪声之间的差异。因此，能够减少通过两种读出方法获取的图像信号之间的变化。
尽管在上述本实施例中一个像素包括两个光电转换元件，但是本实施例不限于此。在本实施例中仅需要多个光电转换元件被包括在一个像素中。例如，各个像素包括4个光电转换元件，并且第一像素(作为像素中的一者)从4个光电转换元件中的仅一个或更多个读出信号，并且读出通过将来自4个光电转换元件中的各个的电荷相加而获得的电荷。同样，第二像素(作为另一个像素)读出通过将来自4个光电转换元件中的各个的电荷相加而获得的电荷。在这种情况下，在从FD区域36的复位被释放开始直到通过将来自4个光电转换元件的电荷相加而获得的电荷被传输到第二像素中的FD区域36为止的时段、来自4个光电转换元件之一的电荷被传输到FD区域36的次数，需要与在从FD区域36的复位被释放开始直到通过将来自4个光电转换元件的电荷相加而获得的电荷被传输到第一像素中的FD区域36为止的时段、来自4个光电转换元件之一的电荷被传输到FD区域36的次数相同。
第二实施例
将参照图6描述根据第二实施例的光电转换装置的驱动方法。图6是例示光电转换装置的驱动方法的时序图。图6对应于第一实施例的图4。在图6中，用相同的附图标记来指示与根据第一实施例的光电转换装置相同的部件及其驱动方法，并且将省略对其说明。
在根据第二实施例的光电转换装置的驱动方法中，与根据第一实施例的光电转换装置的驱动方法不同，在所有行中(从第1至第16行)，在完成了时段101的信号读出操作之后进行时段102的信号读出操作。具体而言，在一个帧时段(帧A)(即在从信号VD转变为H电平的时刻t50到信号VD依次转变为H电平的时刻t53的时段)，读出焦点检测信号。然后，在从时刻t53起的另一帧时段(帧B)，读出图像信号。
用于读出图像信号的时段，即，进行针对帧B的操作的帧速率，对应于静止图像或运动图像的帧速度。需要以60帧每秒(fps)或30fps的标准，读出运动图像。然而，用于读出焦点检测信号的时段，即，进行针对帧A的操作的帧速率可以是用于进行自动聚焦的任意时段，并且无需与针对帧B的操作相对应。因此，能够在帧B中进行时段102的操作，并且在帧A中进行时段101的操作。
如上所述，当在不同帧中读出信号时，在帧A和帧B之间的图像信号之间的结果变化导致了多个图像中的电平差异。这种电平差异影响静止图像或运动图像的连续性。因此，在第二实施例中，在帧B中也进行图5B中例示的时段102的读出方法，以使得通过不同读出方法读出的信号A+B的电平能够相同。即，第一读出方法和第二读出方法能够应用于一帧中的不同像素的各个或各个不同帧中的相同像素。
第三实施例
将参照图7A和图7B以及图8A和图8B描述根据第三实施例的光电转换装置的驱动方法。图7A和图7B是例示光电转换装置的驱动方法的时序图。在第三实施例中，用相同附图标记指示与根据第一实施例的光电转换装置相同的部件及其驱动方法，并将省略对其说明。
图7A对应于图4，并且是例示光电转换装置的驱动方法的时序图。具体而言，图7A是提取图4中的第1至第6行的时序图。在包括时段101和102的读出时段之前具有包括时段103和104的复位时段，这是第三实施例与第一实施例的不同之处。在复位时段，在第1、第2、第4以及第5行中进行时段104的复位操作，而在第3和第6行进行时段103的复位操作。然后，从时刻t74起，进行图4中的时刻t50或t53的操作。例如，如在从时刻t74至时刻t82的时段中所例示的，能够同时设置复位时段和读出时段。
图7B是例示在图7A的各时段中传输晶体管24和28的操作的时序图。在图7B中，参照字符A对应于信号PTX1，并且参照字符A+B对应于信号PTX1和信号PTX2。如图7B所例示，例如，在从时刻t70至时刻t73的时段104，在时刻t71，A转变为H电平，而在时刻t72，A+B转变为H电平。即，在时刻t71，信号PTX1转变为H电平，而在时刻t72，信号PTX1和信号PTX2转变为H电平。在从时刻t74至时刻t77的时段102，在时刻t75，A转变为H电平，而在时刻t76，A+B转变为H电平。即，在时刻t75，信号PTX1转变为H电平，而在时刻t76，信号PTX1和信号PTX2转变为H电平。第1行中的A+B信号的累积时段是从H电平的A+B在时刻t72转变为L电平的时刻到H电平的A+B在时刻t76转变为L电平的时刻。在从时刻t78至时刻t81的时段103，在时刻t79，A转变为H电平，而在时刻t80，A+B转变为H电平。即，在时刻t79，信号PTX1转变为H电平，而在时刻t80，信号PTX1和信号PTX2转变为H电平。然后，在从时刻t82至时刻t85的时段101，在时刻t83，A转变为H电平，而在时刻t84，A+B转变为H电平。即，在时刻t83，信号PTX1转变为H电平，而在时刻t84，信号PTX1和信号PTX2转变为H电平。第3行中的A+B信号的累积时段是从H电平的A+B在时刻t80转变为L电平的时刻至H电平的A+B在时刻t84转变为L电平的时刻。时段103长于时段104。这是由于在时段103中的复位操作占用与在时段101中的信号读出操作所需的时间相同的长度。
在复位时段，只要发生了A+B的转变，则复位操作就是可能的。然而，在本实施例中，在时段103，A(信号PTX1)转变为H电平，以接通传输晶体管24的栅极。通过如在时段101那样、在时段103驱动栅极，能够使在不同时段中的FD区域36的条件彼此接近，并且通过驱动栅极而生成的、叠加在信号S上的噪声分量也能够被给出到信号N。因此，当发生了信号S与信号N之间的差异时，能够减少噪声变化和信号变化。如在时段102中那样，在时段104中A转变为H电平。利用该操作，不仅能够减少在时段104与时段102之间的变化，而且能够减少当在时段102中获取的信号S与在时段104中获取的信号N之间发生差异时的噪声变化。
由此，由于在复位时段驱动传输晶体管24和28的总次数与在读出时段相同，因此能够减少叠加在信号S上的噪声与叠加在信号N上的噪声之间的变化。还能够减少信号N之间的变化。
现在，将参照图8A和图8B详细描述在时段103和时段104中的操作。图8A和图8B是例示根据第三实施例的光电转换装置的驱动方法的时序图。图8A是用于说明时段103的复位方法的时序图，图8B是用于说明时段104的复位方法的时序图。图8A和图8B对应于图5A和图5B。在此，将不描述图8A和图8B中的附图标记，因为它们与图5A和图5B中的相同。
在图8A中，在时刻t801，信号HD转变为H电平，并且开始从图7A的第1行的像素20进行读取的读出操作。另外，信号PRES在时刻t801转变为H电平，并且保持H电平直至时刻t806。在时刻t802，信号PTX1转变为H电平，并且在时刻t803，转变为L电平。该操作将PD22复位。接下来，在时刻t804，信号PTX1和PTX2转变为H电平，而在时刻t805，转变为L电平。该操作将PD22和26复位。通过在时段103进行上述操作，将PD22和26以及FD区域36复位。
类似地，在图8B中，信号HD在时刻t811转变为H电平，并且开始从图7A的第1行中的像素20进行读取的读出操作。此外，在时刻t811，信号PRES转变为H电平，并且保持H电平直至时刻t816。在时刻t812，信号PTX1转变为H电平，并且在时刻t813转变为L电平。该操作将PD22复位。接下来，信号PTX1和PTX2在时刻t814转变到H电平，并且在时刻t815转变到L电平。该操作将PD22和26复位。在时段104中，通过进行上述操作，将PD22和26以及FD区域36复位。
如上所述在读出时段之前设置复位时段的操作中，能够减少在获取焦点检测信息和图像信息两者的情况下的图像信息、与在获取仅图像信息的情况下的图像信息之间的图像电平差异。
第四实施例
将参照图9描述根据第四实施例的光电转换装置的驱动方法。图9是例示光电转换装置的驱动方法的时序图。图9对应于图5B，并且在信号PTX1的操作方面与之不同。在第四实施例中，用相同的附图标记来指示与根据第一实施例的光电转换装置相同的部件及其驱动方法，并将省略对其说明。
在图5B中，在时刻t36和时刻t38，信号PTX1两次转变到H电平。然而，在图9中，信号PTX1在时刻t90转变到H电平，并且保持H电平直至时刻t40。在信号PTX2在时刻t38转变到H电平之前，信号PTX1转变到H电平。这能够使得FD区域36的电势大体上与图5A的时刻t22之前的相同。因此，能够使得在时刻t38的、光电转换元件的电荷传输操作中的传输特性，与图5A的读出方法中的相同。此外，通过使图9中从时刻t90至时刻t40的时段的长度，与图5A中从时刻t16至时刻t17的时段的长度、从时刻t22至时刻t24的时段的长度相同，能够使得当信号PTX1处于H电平时生成的噪声的量一致。由此，通过图9中的操作，能够使得由在图5A中的读出方法中生成的传输脉冲引起的噪声的量一致。
通过第四实施例的读出方法或者通过读出焦点检测信号和图像信号的读出方法、与读出图像信号的读出方法的组合，都能够获取统一的图像信号。
摄像系统的说明
图10是例示摄像系统的构造的示意图。摄像系统例如是照相机或距离测量装置。摄像系统的示例不仅包括主要旨在进行摄像操作的设备，而且包括作为辅助功能具有摄像功能的设备(例如，个人计算机、移动终端)。
根据本实施例的摄像系统1000包括例如光学单元1100、光电转换装置100、视频信号处理单元1300、记录/通信单元1400、定时控制单元1500、系统控制单元1600以及再现/显示单元1700。作为诸如透镜等的光学系统的光学单元1100，将来自被摄体的光聚焦在光电转换装置100中的、具有以二维矩阵方式布置的多个像素20的像素阵列10上，以形成被摄体像。在基于来自定时控制单元1500的信号的定时，光电转换装置100输出与聚焦在像素阵列10上的光相对应的信号。从光电转换装置100输出的信号被输入到视频信号处理单元1300，该视频信号处理单元1300根据由程序等定义的方法来处理信号。由视频信号处理单元1300处理的信号被作为图像数据发送到记录/通信单元1400。记录/通信单元1400将用于形成图像的信号发送到再现/显示单元1700，该再现/显示单元1700再现或显示运动图像或静止图像。记录/通信单元1400不仅响应于来自视频信号处理单元1300的信号而与系统控制单元1600通信，而且将用于形成图像的信号记录在记录介质(未示出)中。
视频信号处理单元1300能够通过使用在上述实施例中读出的信号N、信号A和信号A+B，来进行下列处理。例如，视频信号处理单元1300能够进行信号A与信号N之间的减法处理、信号A+B与信号N之间的减法处理、以及取信号A+B与信号A之间的差来获得信号B的处理。在此，信号B是基于与仅由PD26保留的电荷量相对应的FD区域36的电势的数字信号。视频信号处理单元1300还能够使用信号A和信号B通过相位差检测方法来进行焦点检测，并且能够使用信号A+B来形成图像。能够通过从信号A和信号A+B的各个中减去信号N(相关双采样)，来减少叠加在信号A和信号A+B上的噪声分量。该噪声分量例如通过像素20的传输操作或复位操作，或者运算放大器44的复位操作或偏置而生成。
系统控制单元1600控制摄像系统1000的整体操作，并且控制光学单元1100、定时控制单元1500、记录/通信单元1400以及再现/显示单元1700的驱动。系统控制单元1600包括例如作为记录介质的存储设备(未示出)，在该存储设备中记录有控制摄像系统1000的操作所需的程序。在摄像系统1000中，系统控制单元1600供给例如用于根据用户操作来切换读出方法的信号。由系统控制单元1600供给的信号的示例包括用于改变要读出或复位的行的信号、用于根据电子变焦来改变视角的信号、用于根据电子图像稳定化来转变视角的信号以及用于根据第1至第4实施例中的任意一者来切换读出方法的信号。系统控制单元1600控制涉及例如读出焦点检测信号或读出仅图像信号的光电转换装置100的操作。定时控制单元1500在系统控制单元1600的控制下，控制光电转换装置100和视频信号处理单元1300的驱动定时。
由此，通过使用根据第1至第4实施例中任意一者的光电转换装置100来构造摄像系统1000，能够实现高性能的摄像系统。摄像系统1000中的视频信号处理单元1300和定时控制单元1500可以包括在光电转换装置100中。
通过本发明，能够减少通过两种不同的读出方法获取的图像信号之间的变化。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不限于这些公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (11)

1.一种光电转换装置，所述光电转换装置包括：
第一像素和第二像素，所述第一像素和所述第二像素各自具有：
第一光电转换元件；
第二光电转换元件；
放大单元，其具有输入节点，并且被构造为读出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号；
第一传输门，其被构造为将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点；
第二传输门，其被构造为将在所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点；以及
微透镜，其被构造为将入射光会聚在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件上，
其中，所述光电转换装置进行第一操作，在所述第一操作中，在所述第一像素中，接通所述第一传输门来将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号，在所述第一光电转换元件中生成并被传输到所述输入节点的电荷被保留在所述输入节点的同时接通所述第一传输门和所述第二传输门以将所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，并且从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号；并且
所述光电转换装置进行第二操作，在所述第二操作中，在所述第二像素中，接通所述第一传输门来将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，不从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号，在所述第一光电转换元件中生成并被传输到所述输入节点的电荷被保留在所述输入节点中的同时接通所述第一传输门和所述第二传输门以将所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，并且从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在所述第二操作中，在接通所述第一传输门之后，在接通所述第一传输门和所述第二传输门之前，关断所述第一传输门。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在所述第一操作中接通所述第一传输门和所述第二传输门的总次数与在所述第二操作中接通所述第一传输门和所述第二传输门的总次数相同。
4.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在所述第二操作中，在接通所述第一传输门之后，在所述第一传输门保持在接通状态的同时，接通所述第二传输门。
5.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在一个帧时段中进行所述第一操作和所述第二操作。
6.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，在第一帧时段中进行所述第一操作，并且在第二帧时段中进行所述第二操作。
7.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，通过所述第一操作读出的、基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号，和通过所述第二操作读出的、基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号，形成单个图像。
8.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，所述第一像素和所述第二像素各自包括复位单元并且具有复位操作，在所述复位操作中，在接通了所述第一传输门之后，在所述复位单元保持在接通状态的同时，接通所述第一传输门和所述第二传输门。
9.根据权利要求1所述的光电转换装置，所述光电转换装置还包括信号处理电路，由所述放大单元输出的信号被输入到所述信号处理电路，
其中，在所述第二操作中，接通所述第一传输门并且从所述放大单元向所述信号处理电路输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号；并且
所述信号处理电路接通所述第一传输门，并且不保留基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号。
10.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，所述第一像素和所述第二像素各自在所述微透镜与所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件之间包括单色滤色器。
11.一种摄像系统，所述摄像系统包括：
光电转换装置；以及
处理单元，其被构造为处理来自所述光电转换装置的信号，
所述光电转换装置包括：
第一像素和第二像素，所述第一像素和所述第二像素各自具有：
第一光电转换元件；
第二光电转换元件；
放大单元，其具有输入节点，并且被构造为读出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号；
第一传输门，其被构造为将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点；
第二传输门，其被构造为将在所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点；以及
微透镜，其被构造为将入射光会聚在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件上，
其中，所述光电转换装置进行第一操作，在所述第一操作中，在所述第一像素中，接通所述第一传输门来将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号，在所述第一光电转换元件中生成并被传输到所述输入节点的电荷被保留在所述输入节点中的同时接通所述第一传输门和所述第二传输门以将在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，并且从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号；并且
所述光电转换装置进行第二操作，在所述第二操作中，在所述第二像素中，接通所述第一传输门来将在所述第一光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，不从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件中生成的电荷的信号，在所述第一光电转换元件中生成并被传输到所述输入节点的电荷被保留在所述输入节点中的同时接通所述第一传输门和所述第二传输门以将在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷传输到所述输入节点，并且从所述光电转换装置输出基于在所述第一光电转换元件和所述第二光电转换元件中生成的电荷的信号。
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