CN106210506A - 图像传感器和摄像装置 - Google Patents

图像传感器和摄像装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106210506A
CN106210506A CN201610338421.4A CN201610338421A CN106210506A CN 106210506 A CN106210506 A CN 106210506A CN 201610338421 A CN201610338421 A CN 201610338421A CN 106210506 A CN106210506 A CN 106210506A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pixel
signal
circuit
imageing sensor
electric charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201610338421.4A
Other languages
English (en)
Inventor
岸隆史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Publication of CN106210506A publication Critical patent/CN106210506A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/703SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/704Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/672Focus control based on electronic image sensor signals based on the phase difference signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种图像传感器和摄像装置。在行方向上和列方向上交替地配置各包括两个或更多个光电转换器的多个第一像素和各包括比各第一像素中的光电转换器的数量少的一个或更多光电转换器的多个第二像素。

Description

图像传感器和摄像装置
技术领域
本发明涉及一种图像传感器和摄像装置。
背景技术
在相关领域已知使用来自两个二极管(以下缩写为“PD”)的信号的相位差进行焦点检测的配置,在该配置中,针对与图像传感器的一个像素对应的每个微透镜设置两个二极管,并且各PD接收摄像透镜的不同光瞳区域中的光(日本特开第2013-106194号公报)。
这种配置使得能够通过把多个PD信号相加生成鉴赏图像信号。这就使得能够与使用摄像图像传感器的摄像同时进行相位焦点检测。
发明内容
本发明提供一种图像传感器,所述图像传感器包括:像素阵列,在所述像素阵列中,二维地配置了多个第一像素和多个第二像素,所述第一像素各包括两个或更多个光电转换器以及向电荷保持单元传送所述两个或更多个光电转换器的电荷的传送单元,所述第二像素各包括少于各第一像素中的光电转换器的数量的一个或更多光电转换器和向电荷保持单元传送所述一个或更多光电转换器的电荷的传送单元;第一线路,其被配置为向所述第一像素的传送单元供给驱动脉冲;以及第二线路,其被配置为向所述第二像素的传送单元供给驱动脉冲,其中,在两个连续行中配置的第一像素共用所述第一线路,而在两个连续行中配置的第二像素共用所述第二线路。
根据以下参照附图对示例性实施例的详细描述,本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的摄像装置的框图。
图2是根据本发明的实施例的图像传感器的示意图。
图3A是例示图像传感器的像素配置的示意图。
图3B是例示图像传感器的像素配置的示意图。
图4是示意地例示像素阵列的部分的图。
图5是例示与构成像素阵列的像素相关的电路配置的等效电路图。
图6是读出电路的配置图。
图7是例示驱动图案的定时图。
图8是示意地例示驱动线路间的位置关系的第一布局图。
图9是示意地例示驱动线路间的位置关系的第二布局图。
图10是示意地例示驱动线路间的位置关系的第三布局图。
图11是示意地例示驱动线路间的位置关系的第四布局图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。图1是根据实施例的摄像装置的数字照相机的框图。
在图1中,透镜单元1001在图像传感器1005上形成被摄体的光学图像。透镜驱动单元1002控制透镜单元1001的变焦、聚焦和光圈。机械快门1003受快门驱动单元1004控制,并遮挡到图像传感器1005的光。
图像传感器1005获取使用透镜单元1001形成的被摄体的光学图像作为图像信号。随后将描述图像传感器1005的详细配置。摄像信号处理电路1006对从图像传感器1005输出的图像信号执行各种校正处理和数据压缩处理。摄像信号处理电路1006包括用于计算从图像传感器1005输出的相位差信号的离焦量的测距计算电路。
定时生成器电路1007向图像传感器1005和摄像信号处理电路1006输出各种定时信号。总体控制和计算单元1009执行各种计算,并控制整个摄像装置。存储器1008临时存储图像数据等。
记录介质控制界面1010在诸如半导体存储器等的可移动记录介质1011上记录图像数据,并从可移动记录介质1011读出图像数据。显示单元1012显示各种信息和拍摄的图像。测光单元1013测量被摄体的亮度以确定摄像期间的曝光。
接下来,将描述数字照相机的操作。在操作者打开主电源(未示出)时,向数字照相机的部件供给电力。在操作者按下释放按钮(未示出)时,摄像信号处理电路1006的测距计算电路计算从图像传感器1005输出的相位差信号的离焦量(被摄体的像偏移量)。
其后,使用透镜驱动单元1002驱动透镜单元1001。确定被摄体是否被对焦。如果确定被摄体没有被对焦,则再次驱动透镜单元1001,并计算离焦量。在确认焦点对准的状态后,开始摄像操作。
使用摄像信号处理电路1006对从图像传感器1005输出的图像数据进行各种图像处理操作,并在总体控制和计算单元1009的控制下将图像数据写入存储器1008。摄像信号处理电路1006执行图像数据的排序和图像数据的相加。在总体控制和计算单元1009的控制下,经由记录介质控制I/F 1010将写入存储器1008的图像数据记录在记录介质1011上。
图2是根据本发明的实施例的图像传感器100的示意图。在图2中,图像传感器100包括在二维中排列多个像素的像素阵列101,用于在像素阵列101中选择像素行的垂直选择电路102以及用于在像素阵列101中选择像素列的水平选择电路104。图像传感器100还包括读出电路103和串联接口(SI)105,读出电路103用于读出通过垂直选择电路102从像素阵列101中的多个像素中选择的像素行中的像素的信号,串联接口(SI)105用于从外部确定各电路的操作模式。
除了例示的部件外,图像传感器100还包括控制电路和生成用于垂直选择电路102、水平选择电路104和信号读出电路103的定时信号的定时生成器。
垂直选择电路102依次选择像素阵列101的多个像素行,并将选择的像素行中的像素的信号读出至读出电路103。水平选择电路104顺序选择从各像素行向读出电路103读出的像素信号,并将像素信号输出到图像传感器100的外部。
图3A和图3B是例示根据本发明的实施例的图像传感器100的像素配置的示意图。图3A例示了执行相位差检测和摄像的第一像素201。
第一像素201包括微透镜202、两个二极管(以下缩写为“PD”)203和204和临时存储PD 203和204中生成的电荷的浮置扩散(以下缩写为“FD”)207。第一像素201还包括用作向FD 207传送PD 203和204中的电荷的传送单元的传送开关205和206。FD 207用作后述的电荷电压转换器。除了例示的部件外,第一像素201还包括后述的多个部件。FD 207还用作保持从PD 203和204传送的电荷的电荷保持单元。第一像素201还可以包括用于临时保持电荷的全域快门的电荷保持单元。
图3B例示了不进行相位差检测而仅执行摄像的第二像素208。第二像素208包括微透镜202、单一PD 209、临时存储PD 209中生成的电荷的FD 207和向FD 207传送PD 209的电荷的传送开关210。执行相位差检测和摄像两者的第一像素201和仅执行摄像的第二像素208之间的区别在于单一像素是否包括两个PD和与PD对应的两个传送开关。
执行相位差检测和摄像两者的第一像素201的PD 203和204经由微透镜202接收摄像透镜的不同光瞳区域中的光。因此,分别读出来自PD203的信号和来自的PD 204的信号并对信号进行比较,使得能够使用相位差检测技术检测出摄像透镜的离焦。由于相位差检测技术是如日本特开第2013-106194中公开的公知技术,因此将省略详细描述。
通过混合来自PD 203的信号和来自PD 204的信号,如来自仅执行摄像的第二像素208的PD 209的信号那样,能够获得摄像透镜的同一光瞳区域上的光的信号。因此,能够将来自PD 203的信号和来自PD 204的信号视为摄像信号。
仅要求第一像素201包括N(N是大于或等于2的自然数)个光电转换器或PD,以及向FD或电荷电压转换器传送N个PD的电荷的N个传送开关或传送单元。仅要求第二像素208包括M(M是小于N的自然数)个光电转换器或PD,以及向FD或电荷电压转换器传送M个PD的电荷的M个传送开关或传送单元。
图4是示意地例示像素阵列101的部件的图。在图4中,在第H列的第V行中配置像素301,并且在第H列的第(V+1)行中配置像素302。这也适用于其他像素,表示它们被配置于哪列哪行。尽管图4例示了由四行和两列组成的像素阵列,但像素阵列101包括更多像素以提供二维图像。尽管在此实施例中将像素配置在水平方向上,但可以以其他模式配置像素。例如,以相对于水平方向的45度配置像素的配置提供与此实施例的有益效果相同的有益效果。
像素301、303、306和308对应于图3A中描述的执行相位差检测和摄像两者的第一像素201,而像素302、304、305和307对应于图3B描述的仅执行摄像的第二像素208。换言之,在行方向和列方向上混合并交替地配置第一像素201和第二像素208,以形成像素阵列。第一像素和第二像素各包括微透镜。
像素301、303、306和308或第一像素各包括G滤波器,G滤波器是主要透过绿光的滤色器。像素302和304或第二像素各包括B滤波器,B滤波器是主要透过蓝光的滤色器。像素305和307或第二像素各包括R滤波器,R滤波器是主要透过红光的滤色器。换言之,第一像素和第二像素包括具有不同光谱透射率的滤色器。
通过这种方式而以两行和两列为单位规则地配置(拜耳阵列配置)透过具有不同波长的光的滤色器,能够拍摄彩色图像。
在此实施例中,执行相位差检测和摄像两者的像素各配置有G滤波器。这是因为G滤波器比R滤波器和B滤波器的敏感度更高。因此,为了提高相位差检测的精确度,执行相位差检测和摄像两者的像素各配置有G滤波器。
本发明并不限于上述配置。在一些实施例中,像素301和303配置有R滤波器,像素306和308配置有B滤波器,而像素302、304、305和307配置有G滤波器。换言之,执行相位差检测的所有像素都配置有G滤波器,或者仅执行摄像的所有像素都配置有G滤波器,以使配置有G滤波器的像素具有相同的像素配置。
图5是例示与图3A和图3B中的像素相关的电路配置的等效电路图。图5示意地例示了一列的两行中的像素的电路配置。在图5中,在第一行中配置执行相位差检测和摄像两者的第一像素201,并且在第二行中配置仅执行摄像的第二像素208。第一像素201和第二像素208共用从各像素读出信号的输出单元401。第一像素201和第二像素208两个像素之间共用输出单元401减少了像素阵列中的电路数,提高了开口率并增大了PD 203、204和209的面积,即,增加了饱和电荷量。
通过传送脉冲φTX1n、φTX2n和φTX3n分别驱动传送开关205、206和210,并向FD 207传送PD 203、204和209中生成的光电荷。FD 207用作临时存储从PD 203、204和209传送的电荷的缓冲器。放大的MOS放大器402用作源极跟随器。通过选择脉冲φSELx驱动选择开关403以选择要读出信号的像素。
FD 207、放大的MOS放大器402和恒定电流源(未示出)构成浮置扩散放大器。从选择开关403选择的像素向列输出线路404输出根据FD207的电荷量的电压信号,并通过读出电路103读出。
响应于复位脉冲φRESx,复位开关405使用恒定电压源VDD复位FD207。传送脉冲φTX1n、φTX2n、φTX3n、选择脉冲φSELx和复位脉冲φRESx中的下标n和x各表示驱动的顺序。按顺序驱动开关,直到在行方向上读出所有像素的信号。
图6是对各像素列提供的读出电路103的配置图。对各像素列提供列电路1101,将来自各像素列的像素的信号读出至列电路1101。尽管此示例仅例示了一列,但对各像素列都配置读出电路103。
开关1102的开/关状态受传送脉冲φTN控制,并在电容器1103中保持通过列输出线路404读出的、与FD 207的复位取消时的电势对应的复位信号。
开关1104的开/关状态受传送脉冲φS1控制,并在电容器1105中保持通过列输出线路404读出的、在PD 203的摄像信号中包括复位信号的第一PD信号。
开关1106的开/关状态受传送脉冲φS2控制,并在电容器1107中保持通过列输出线路404读出的、向PD 203的摄像信号和PD 204的摄像信号添加了复位信号的第二PD信号。
经由开关1108、1109和1110在读出放大器1111中分别读出电容器1103、1105和1107中保持的信号。
在打开开关1109和1108时,读出放大器1111放大电容器1105中保持的第一PD信号和电容器1103中保持的复位信号之间的差值,并向外部输出信号线路1112输出PD 203的摄像信号。
在打开开关1110和1108时,读出放大器1111放大电容器1107中保持的第二PD信号和电容器1103中保持的复位信号之间的差值,并向外部输出信号线路1112输出向PD 203的摄像信号添加了PD 204的摄像信号的信号。
列电路1101还可以包括各列的增益放大器和AD转换器。
接下来,将描述具有上述配置的固态图像传感器的驱动方法。图7是例示用于将两行中的信号读入读出电路103的驱动模式的定时图。
首先在时间t501处,在以高电势(以下称为高电平)保持复位脉冲φRESx的状态下,同时将传送脉冲φTX1n和φTX2n上升至高电平。这就使得在开启复位开关405的状态下开启了传送开关205和206。通过恒定电压源VDD将FD 207和PD 203和204的电势复位为初始电势。其后,将传送脉冲φTX1n和φTX2n下降到低电势(以下称为低电平)以开始在PD 203和204中积累电荷。
同样地,在时间t502处,在以高电平保持复位脉冲φRESx的状态下,将传送脉冲φTX3n上升至高电平。这就使得在开启复位开关405的状态下开启了传送开关210,并通过恒定电压源VDD将FD 207和PD 209的电势复位为初始电势。其后,将传送脉冲φTX3n下降到低电势以开始在PD 209中积累电荷。
由于PD 203和204以及PD 209处于不同的行,并且在不同的定时处读出信号,因此如上所述也在不同的定时处执行复位,以在相同的时间开始电荷积累。
接下来,在基于电荷积累时间的预定时间之后,在时间t503处,将选择脉冲φSELx上升至高电平以开启选择开关403,从而选择要读出的行,并开始一行的信号的读出操作。在时间t503处,将复位脉冲φRESx下降至低电平以取消FD 207的复位。在时间t503处要读出信号的像素是执行相位差检测和摄像两者的第一像素201。
在时间t504处,将传送脉冲φTN上升至高电平以开启开关1102。将与FD207在复位取消时的电势对应的复位信号读入列电路1101的电容器1103中来存储。
在时间t505处,同时将传送脉冲φTX1n和传送脉冲φS1上升至高电平以同时开启传送开关205和开关1104。将PD 203的、摄像信号中包括复位信号的第一PD信号或光电转换信号读入电容器1105中来存储。
在时间t506处,同时将传送脉冲φTX1n和φTX2n和传送脉冲φS2上升到高电平以同时开启传送开关205和206和开关1106。将使PD 203的摄像信号和PD 204的摄像信号相加的信号中包括复位信号的第二PD信号读入电容器1107中来存储。
在时间t506处,可以以低电平保持传送脉冲φTX1n,因为在时间t505处将传送脉冲φTX1n设置为高电平以开启传送开关205来向FD 207传送PD 203的电荷。上述从时间t501的结束到时间t506的结束的时间段是电荷积累时间。
因此,通过水平选择电路104控制开关1108、1109和1110的开/关状态。经由读出放大器1111将列电路1101的电容器1103中保持的复位信号、电容器1105中保持的第一PD信号以及列电路1101中的电容器1107中保持的第二PD信号输出到图像传感器的外部。
首先,通过开启开关1109和1108,使用读出放大器1111放大电容器1105中保持的第一PD信号和电容器1103中保持的复位信号之间的差值,并且向外部输出信号线路1112输出作为PD 203的摄像信号的A图像信号。
通过开启开关1110和1108,使用读出放大器1111放大电容器1107中保持的第二PD信号和电容器1103中保持的复位信号之间的差值,并且向外部输出信号线路1112输出(A+B)图像信号,在(A+B)图像信号中,作为PD 203的摄像信号的A图像信号和作为PD 204的摄像信号的B图像信号被相加。
由于(A+B)图像信号是使作为PD 203的摄像信号的A图像信号和作为PD 204的摄像信号的B图像信号结合的信号,因此使用图像信号处理电路1006等从(A+B)图像信号减去A图像信号来生成作为PD 204的摄像信号的B图像信号。
在时间t507处,通过将复位脉冲φRESx设置为高电平以开启复位开关405来使FD 207复位,以便准备读出下一个像素的信号。
在时间t508处,将复位脉冲φRESx下降至低电平以取消FD 207的复位。在时间t508处读出信号的像素是仅执行摄像的第二像素208。
在时间t509处,将传送脉冲φTN上升至高电平以开启开关1102,以将与FD 207在复位取消时的电势对应的复位信号读入列电路1101的电容器1103来存储。
在时间t510处,同时将传送脉冲φTX3n和传送脉冲φS2上升至高电平以同时开启传送开关210和开关1106,并且向电容器1107读出PD 209的、作为光电转换信号的第三PD信号来存储,在第三PD信号中,摄像信号中包括复位信号。
如上所述,通过水平选择电路104来控制开关1108和1110的开/关状态。因此,经由读出放大器1111将列电路1101的电容器1103中保持的复位信号和电容器1107中保持的第三PD信号输出到图像传感器的外部。
通过开启开关1110和1108,通过读出放大器1111放大电容器1107中保持的第三PD信号和电容器1103中保持的复位信号之间的差值。向外部输出线路1112输出PD 209的摄像信号。
在读出来自仅执行摄像的第二像素208的信号时,不需要读出用于相位差检测的第一PD信号的时间。因此,分别驱动执行相位差检测和摄像两者的第一像素201和仅执行摄像的第二像素208使得能够高速读出仅执行摄像的第二像素208的信号。
如图4所示,由于以相同的方式以两列的两行为单位驱动执行相位差检测和摄像两者的第一像素201和仅执行摄像的第二像素208,并且第一像素201被设置了相同的颜色G,因此行间的驱动差异不会导致噪声差。
图8是示意地例示用于对图4中示出的像素301到308供给驱动脉冲的线路间的位置关系的第一布局图。针对图7中示出的驱动,需要在不同的时间处驱动执行相位差检测和摄像两者的第一像素201和仅执行摄像的第二像素208。
然而,由于同一行中混合了第一像素201和第二像素208,因此不能同时驱动同一行。因此,如图8所示,两个连续行共用对各像素供给驱动脉冲的线路,以便通过驱动两个连续行读出第一像素201的信号和第二像素208的信号。
线路601使两个上下相邻的像素的FD 207相互连接。像素301和像素306是执行相位差检测和摄像两者的第一像素201,通过相同的第一线路602和603向像素301和像素306供给传送脉冲φTX1n和传送脉冲φTX2n。成对角方向的像素303和像素308也是执行相位差检测和摄像两者的第一像素201,通过相同的线路线向像素303和像素308供给传送脉冲φTX1n+1和φTX2n+1。
像素302和像素305是仅执行摄像的第二像素208,通过同一第二线路604向像素302和像素305供给传送脉冲φTX3n。成对角方向的像素304和像素307也是仅执行摄像的第二像素208,通过同一线路向素304和像素307供给传送脉冲φTX3n+1。换言之,在对角方向上,相互相邻配置的像素共用第一线路602和603和第二线路604。
首先,通过在图7的时间t503处进行驱动来供给传送脉冲φTX1n和φTX2n以读出来自第H列的第V行中的像素301和第(H+1)列的第(V+1)行中的像素306的信号。其后,通过在图7的时间t508处进行驱动来供给传送脉冲φTX3n以读出来自第H列的第(V+1)行中的像素302和第(H+1)列的第V行中的像素305的信号。
在完成来自像素301、306、302和305的信号的读出后,在第V行和第(V+1)行中,通过在图7的时间t503处进行驱动来供给传送脉冲φTX1n+1和φTX2n+1。然后,从第H列的第(V+2)行的像素303和第(H+1)列的第(V+3)行中的像素308中读出信号。
其后,供给传送脉冲φTX3n以读出来自第H列的第(V+3)行中的像素304和第(H+1)列的第(V+2)行中的像素307。
图9是示意地例示图4中示出的像素301至308的驱动线路间的位置关系的第二布局图。在图8的布局中,FD 207和传送开关205、206和210位于相对于PD 203、204和209的相同方向(图中的下方)上。相比之下,在图9的布局中,在执行相位差检测和摄像两者的第一像素201和仅执行摄像的第二像素208之间,FD 207和传送开关205、206和210的位置不同。
这种配置减小了共用供给驱动脉冲的信号线路602至604的两个像素间的FD 207和传送开关205、206和210之间的距离。这减少了用于供给传送脉冲φTX1、φTX2和φTX3的线路602至604的长度和使FD 207相互连接的线路601的长度,提高了面积效率。
图10是示意地例示用于图4中示出的像素301至308的驱动线路间的位置关系的第三布局图。在图10的布局中,通过传送脉冲φTX1n和φTX2n驱动的像素行和通过传送脉冲φTX3n驱动的像素行不同。
具体地说,通过传送脉冲φTX1n和φTX2n驱动的像素是第V行中的像素301以及第(V+1)行中的像素306,而通过传送脉冲φTX3n驱动的像素是第(V+1)行中的像素302和第(V+2)行中的像素307。
因此,用于执行相位差检测和摄像两者的第一像素201的驱动线路和用于仅执行摄像的第二像素208的驱动线路不同,而不是以两行为单位。这就降低了列方向上的像素行的密度,提高了面积效率。
图11是示意地例示用于图4中示出的像素301至308的驱动线路间的位置关系的第四布局图。在图11中的布局中,如图10中的布局一样,通过传送脉冲φTX1n和φTX2n驱动的像素行和通过传送脉冲φTX3n驱动的像素行不同。
此外,在相邻列(例如,第H列和第(H+1)列)的像素之间,FD 207和传送开关205、206和210的位置不同。这种配置进一步减小了线路长度,提高了面积效率。
如上所述,执行相位差检测和摄像两者的第一像素201和用于仅执行摄像的第二像素208每两行共用用于供给驱动脉冲的信号线路602至604的配置和图7中示出的驱动提供以下有益效果。
换言之,在使用用于摄像的图像传感器同时执行摄像和相位差检测的配置中,这就减少了像素信号读出时间,以实现高速信号读出,而不会增加摄像信号中的条状噪声。尽管在此实施例中,上下两个像素共用FD 207,但本发明并不限于此配置。例如,在列方向上的四个像素可以共用FD 207,或在行方向上的两个像素和列方向上的两个像素可以共用FD 207。
使用此种像素配置和驱动方法,不是从图像传感器100每行顺序地输出像素数据,而是每两行和两列地交替输出像素数据。对于用作图像信号,按图像传感器100的内或外(例如,使用摄像信号处理电路1006)的像素的顺序排列像素数据。在这种情况下,摄像信号处理电路1006对应于用于排序像素数据的排序单元。
在执行相位差检测和摄像两者的像素中,读出复位信号,然后读出第一PD信号(A图像信号),并读出第二PD信号作为使第一PD信号和第二PD信号加在一起的摄像信号((A+B)图像信号)。通过这种方式,在没有读出复位信号的状态下读出A图像信号之后,通过读出(A+B)图像信号降低了读出复位信号的次数,由此实现高速信号读出。
此外,即使对能够进行相位差检测和摄像两者的像素,通过在画面上在进行相位差检测的驱动和不进行相位差检测的驱动之间进行切换,能够实现高速信号读出。换言之,仅对用于焦点检测的像素行执行进行相位差检测的读出驱动,而对其他像素行执行不进行相位差检测的读出驱动。
在这种情况下,针对用于焦点检测的像素行,执行复位读出,然后读出来自第一PD信号(A图像信号)的信号,并读出作为第一PD信号和第二PD信号的合成信号的图像信号((A+B)图像信号)。
针对没有进行相位差检测的像素行,在没有读出A图像信号的状态下执行复位读出后读出图像信号((A+B)图像信号)。这样就提高了除用于焦点检测的像素行外的像素行的信号读出速度,进一步减少了所有行的信号读出时间。
本发明的实施例能够提高用于相位差检测的信号的读出速度和使用图像传感器的摄像的速度,而不会增加摄像信号中的条状噪声。
其他实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现,即,通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置,该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然参照示例性实施例描述了本发明,但是应当理解,本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对权利要求的范围赋予最宽的解释,以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构及功能。

Claims (20)

1.一种图像传感器,所述图像传感器包括:
像素阵列,在所述像素阵列中,二维地配置了多个第一像素和多个第二像素,所述第一像素各包括两个或更多个光电转换器以及向电荷保持单元传送所述两个或更多个光电转换器的电荷的传送单元,所述第二像素各包括少于各第一像素中的光电转换器的数量的一个或更多光电转换器和向电荷保持单元传送所述一个或更多光电转换器的电荷的传送单元;
第一线路,其被配置为向所述第一像素的传送单元供给驱动脉冲;以及
第二线路,其被配置为向所述第二像素的传送单元供给驱动脉冲,
其中,在两个连续行中配置的第一像素共用所述第一线路,而在两个连续行中配置的第二像素共用所述第二线路。
2.根据权利要求1所述的图像传感器,其中,在配置有所述第二像素的两个连续行中包括配置有所述第一像素的两个连续行中的至少一行。
3.根据权利要求1所述的图像传感器,其中,在所述像素阵列中,在行方向和列方向上交替地配置所述第一像素和所述第二像素。
4.根据权利要求1所述的图像传感器,
其中,在所述像素阵列中的所述第一像素和所述第二像素各包括滤色器,所述滤色器被规则地配置,
其中,所述第一像素和所述第二像素包括具有不同光谱透射率的滤色器,以及
其中,所述第一像素各包括透过绿光的滤色器。
5.根据权利要求1所述的图像传感器,其中,所述第一像素和所述第二像素各包括微透镜。
6.根据权利要求1所述的图像传感器,所述图像传感器还包括读出电路,其被配置为在不同的时间读出来自所述第一像素的信号和来自所述第二像素的信号。
7.根据权利要求1所述的图像传感器,其中,所述第一像素和所述第二像素共用至少一个电荷保持单元。
8.根据权利要求1所述的图像传感器,其中,所述第一线路和所述第二线路被配置在不同的像素行之间。
9.根据权利要求8所述的图像传感器,其中,在夹持所述第一线路的两个连续行中配置的所述第一像素共用所述第一线路,而在夹持所述第二线路的两个连续行中配置的所述第二像素共用所述第二线路。
10.一种图像传感器,所述图像传感器包括:
像素阵列,在所述像素阵列中,二维地配置了多个第一像素和多个第二像素,所述第一像素各包括两个或更多个光电转换器和向电荷保持单元传送所述两个或更多个光电转换器的电荷的传送单元,所述第二像素各包括少于各第一像素中的光电转换器的数量的一个或更多光电转换器和向电荷保持单元传送所述一个或更多光电转换器的电荷的传送单元;
第一线路,其被配置为向所述第一像素的传送单元供给驱动脉冲;以及
第二线路,其被配置为向所述第二像素的传送单元供给驱动脉冲,
其中,在对角方向上邻接的所述第一像素共用所述第一线路,而在对角方向上邻接的所述第二像素共用所述第二线路。
11.根据权利要求10所述的图像传感器,其中,在配置有所述第二像素的两个连续行中包括配置有所述第一像素的两个连续行中的至少一行。
12.根据权利要求10所述的图像传感器,其中,在所述像素阵列中,在行方向和列方向上交替地配置所述第一像素和所述第二像素。
13.根据权利要求10所述的图像传感器,
其中,在所述像素阵列中的所述第一像素和所述第二像素各包括滤色器,所述滤色器被规则地配置,
其中,所述第一像素和所述第二像素包括具有不同光谱透射率的滤色器,以及
其中,所述第一像素各包括透过绿光的滤色器。
14.根据权利要求10所述的图像传感器,所述图像传感器还包括读出电路,其被配置为在不同的时间读出来自所述第一像素的信号和来自所述第二像素的信号。
15.根据权利要求10所述的图像传感器,其中,所述第一像素和所述第二像素共用至少一个电荷保持单元。
16.根据权利要求10所述的图像传感器,其中,所述第一线路和所述第二线路被配置在不同的像素行之间。
17.根据权利要求16所述的图像传感器,其中,在夹持所述第一线路的两个连续行中配置的所述第一像素共用所述第一线路,而在夹持所述第二线路的两个连续行中配置的所述第二像素共用所述第二线路。
18.一种摄像装置,所述摄像装置包括:
一种图像传感器,所述图像传感器包括:
像素阵列,在所述像素阵列中,二维地配置了多个第一像素和多个第二像素,所述第一像素各包括两个或更多个光电转换器和向电荷保持单元传送所述两个或更多个光电转换器的电荷的传送单元,所述第二像素各包括少于各第一像素中的光电转换器的数量的一个或更多光电转换器和向电荷保持单元传送所述一个或更多光电转换器的电荷的传送单元;
第一线路,其被配置为向所述第一像素的传送单元供给驱动脉冲;以及
第二线路,其被配置为向所述第二像素的传送单元供给驱动脉冲,
信号处理电路,其被配置为对从所述图像传感器输出的信号执行预定的信号处理;以及
控制单元,其被配置为控制所述图像传感器和所述信号处理电路,
其中,在两个连续行中配置的所述第一像素共用所述第一线路,而在两个连续行中配置的所述第二像素共用所述第二线路。
19.根据权利要求18所述的摄像装置,其中,从所述第一像素读出的信号被用于焦点检测。
20.根据权利要求18所述的摄像装置,其中,所述信号处理电路包括排序单元,其被配置为排列从所述第一像素读出的信号和从所述第二像素读出的信号。
CN201610338421.4A 2015-05-29 2016-05-20 图像传感器和摄像装置 Withdrawn CN106210506A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015109422A JP2016225774A (ja) 2015-05-29 2015-05-29 撮像素子および撮像装置
JPJP2015-109422 2015-05-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106210506A true CN106210506A (zh) 2016-12-07

Family

ID=57397671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610338421.4A Withdrawn CN106210506A (zh) 2015-05-29 2016-05-20 图像传感器和摄像装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160353043A1 (zh)
JP (1) JP2016225774A (zh)
CN (1) CN106210506A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108666327A (zh) * 2017-03-28 2018-10-16 奕瑞影像科技(太仓)有限公司 X射线图像传感器及其制作方法、平板探测器
CN114979518A (zh) * 2021-02-18 2022-08-30 夏普半导体创新株式会社 固态成像装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102672594B1 (ko) * 2017-01-23 2024-06-07 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함한 전자 장치
CN114339036A (zh) 2017-03-30 2022-04-12 株式会社尼康 摄像元件及摄像装置
WO2018186302A1 (ja) * 2017-04-05 2018-10-11 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP7148265B2 (ja) * 2018-04-26 2022-10-05 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体
CN112243095B (zh) * 2020-09-29 2023-07-25 格科微电子(上海)有限公司 像素合成模式下的pd像素的读取方法及装置、存储介质、图像采集设备

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040159861A1 (en) * 2003-02-13 2004-08-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid state imaging apparatus, method for driving the same and camera using the same
CN1731585A (zh) * 2004-08-05 2006-02-08 株式会社东芝 Cmos图像传感器
CN101729805A (zh) * 2008-10-22 2010-06-09 索尼株式会社 固态图像传感器及其驱动方法、成像设备和电子装置
CN103208499A (zh) * 2012-01-13 2013-07-17 索尼公司 固态成像器件和电子装置
CN103227897A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 索尼公司 固态图像传感器和相机系统
JP2013211649A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Sony Corp 固体撮像素子および駆動方法、並びに、電子機器
CN103685997A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 株式会社东芝 固体拍摄装置、拍摄方法及相机模块
WO2014050875A1 (ja) * 2012-09-27 2014-04-03 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
CN104052920A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 佳能株式会社 焦点检测装置及其控制方法、以及摄像装置
CN104349078A (zh) * 2013-07-26 2015-02-11 株式会社东芝 固体摄像装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4946313B2 (ja) * 2006-09-27 2012-06-06 株式会社ニコン 撮像装置
JP5942697B2 (ja) * 2012-08-21 2016-06-29 株式会社ニコン 焦点検出装置および撮像装置
EP2738812B8 (en) * 2012-11-29 2018-07-18 ams Sensors Belgium BVBA A pixel array
JP6176062B2 (ja) * 2013-11-06 2017-08-09 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040159861A1 (en) * 2003-02-13 2004-08-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid state imaging apparatus, method for driving the same and camera using the same
CN1731585A (zh) * 2004-08-05 2006-02-08 株式会社东芝 Cmos图像传感器
CN101729805A (zh) * 2008-10-22 2010-06-09 索尼株式会社 固态图像传感器及其驱动方法、成像设备和电子装置
CN103208499A (zh) * 2012-01-13 2013-07-17 索尼公司 固态成像器件和电子装置
CN103227897A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 索尼公司 固态图像传感器和相机系统
JP2013211649A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Sony Corp 固体撮像素子および駆動方法、並びに、電子機器
CN103685997A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 株式会社东芝 固体拍摄装置、拍摄方法及相机模块
WO2014050875A1 (ja) * 2012-09-27 2014-04-03 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
CN104052920A (zh) * 2013-03-12 2014-09-17 佳能株式会社 焦点检测装置及其控制方法、以及摄像装置
CN104349078A (zh) * 2013-07-26 2015-02-11 株式会社东芝 固体摄像装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108666327A (zh) * 2017-03-28 2018-10-16 奕瑞影像科技(太仓)有限公司 X射线图像传感器及其制作方法、平板探测器
CN108666327B (zh) * 2017-03-28 2020-06-26 奕瑞影像科技(太仓)有限公司 X射线图像传感器及其制作方法、平板探测器
CN114979518A (zh) * 2021-02-18 2022-08-30 夏普半导体创新株式会社 固态成像装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016225774A (ja) 2016-12-28
US20160353043A1 (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104869290B (zh) 摄像元件、摄像装置
CN106210506A (zh) 图像传感器和摄像装置
US10542227B2 (en) Image sensor, control method of image sensor, and imaging apparatus
CN104168416B (zh) 摄像设备及其控制方法
JP4448888B2 (ja) 撮像装置及び撮像装置の信号処理方法
CN102487432B (zh) 摄像设备
CN106161926B (zh) 摄像装置和摄像装置的控制方法
CN103404126B (zh) 摄像装置、摄像方法
CN104718745A (zh) 摄像元件和摄像装置
US8405761B2 (en) Image sensing apparatus having pupil-divided pixels and plural readout modes
CN104301602B (zh) 摄像元件、焦点检测装置
JP6872956B2 (ja) 撮像システム及び撮像システムの制御方法
US20170041563A1 (en) Image sensor, control method for the same, and image capture apparatus
CN106664378A (zh) 固体摄像装置以及相机
CN103945135A (zh) 固体摄像装置
CN109474781A (zh) 摄像装置、摄像装置的控制方法、记录介质
JP2014075393A (ja) 固体撮像素子、撮像装置、及び制御方法
JP2009027238A (ja) 固体撮像装置
CN105407299A (zh) 摄像装置及控制摄像装置的方法
CN105282458A (zh) 固体摄像装置及摄像方法
JP4538337B2 (ja) 固体撮像素子
CN107113382A (zh) 摄像元件、焦点检测装置以及焦点检测方法
JP2021048625A (ja) 撮像素子および電子カメラ
JP2013070243A (ja) 撮像装置及び撮像装置の制御方法
JP6289515B2 (ja) 撮像装置及び撮像装置の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20161207

WW01 Invention patent application withdrawn after publication