CN110463189B - 摄像元件及电子相机 - Google Patents

Abstract

摄像元件包括：沿第1方向及与所述第1方向不同的第2方向配置的多个像素，其分别具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；沿所述第2方向配置的多条信号线，其分别与沿所述第1方向配置的多个所述像素连接；以及控制部，其使基于由所述光电转换部生成的电荷的信号输出至不同的所述信号线。

Description

摄像元件及电子相机

技术领域

本发明涉及摄像元件及电子相机。

背景技术

已知从像素部以1行(线)为单位输出信号的摄像装置(专利文献1)。但是，以往的摄像装置很难缩短来自像素部的信号的读取时间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-233949号公报

发明内容

根据本发明的第1方案，摄像元件包括：沿第1方向及与所述第1方向不同的第2方向配置的多个像素，其分别具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；沿所述第2方向配置的多条信号线，其分别与沿所述第1方向配置的多个所述像素连接；以及控制部，其使基于由所述光电转换部生成的电荷的信号输出至不同的所述信号线。

根据本发明的第2方案，摄像元件包括：沿第1方向及与所述第1方向不同的第2方向配置的多个像素，其具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；沿所述第2方向配置的第1信号线及第2信号线，其分别与沿所述第1方向配置的多个所述像素连接；第1连接部，其对沿所述第1方向配置的多个所述像素与所述第1信号线之间的连接或切断进行切换；以及第2连接部，其对沿所述第1方向配置的多个所述像素中的至少一部分像素与所述第2信号线之间的连接或切断进行切换。

根据本发明的第3方案，摄像元件包括：沿行方向及列方向配置的多个像素；针对沿所述列方向配置的每多个像素设置的信号线；以及读取部，其从所述多个像素向所述信号线读取像素信号，所述读取部具有读取模式，在该读取模式下，从由m行×n列像素构成的像素块读取一个像素信号，其中，m为1以上的整数、n为2以上的整数，在所述读取模式下，将来自沿所述列方向排列的n个以下的像素块的n个以下的像素信号，读取至所述信号线中的彼此不同的n条以下的信号线。

根据本发明的第4的方案，电子相机包括：第1至第3中某一个方案的摄像元件；以及图像生成部，其基于所述像素的信号生成图像数据。

附图说明

图1是示出第1实施方式的摄像装置的构成的框图。

图2是示出第1实施方式的摄像元件的一部分构成的框图。

图3是示出第1实施方式的摄像元件的像素的构成的电路图。

图4是示出第1实施方式的摄像元件的一部分构成的电路图。

图5是示出第1实施方式的摄像元件的动作例的时序图。

图6是示出第1实施方式的摄像元件的其他动作例的时序图。

图7是示出第2实施方式的摄像元件的一部分构成的框图。

图8是示出第2实施方式的摄像元件的一部分构成的电路图。

图9是示出第2实施方式的摄像元件的动作例的时序图。

具体实施方式

(第1实施方式)

图1是示出第1实施方式的摄像装置的构成的框图。在图1中，示出作为第1实施方式的摄像装置的一例的电子相机1(以下称为相机1)的构成例。相机1具有摄像光学系统(成像光学系统)2、摄像元件3、控制部4、存储器5、显示部6及操作部7。摄像光学系统2具有多个透镜及光圈，将被摄体像成像在摄像元件3上。此外，摄像光学系统2也可以能够从相机1拆装。

摄像元件3是例如CMOS图像传感器。摄像元件3对通过摄像光学系统2形成的被摄体像进行拍摄。如后详述，在摄像元件3上以二维状配置具有光电转换部的多个像素。光电转换部由例如光电二极管(PD)构成。摄像元件3对射入的光进行光电转换而生成像素信号，并将所生成的像素信号向控制部4输出。像素信号是基于通过光电转换部进行光电转换得到的电荷而生成的信号。

存储器5例如是存储卡等记录介质。存储器5中记录图像数据等。向存储器5的数据写入及从存储器5的数据读取通过控制部4来进行。显示部6显示基于图像数据的图像、快门速度或光圈值等与拍摄相关的信息及菜单画面等。操作部7包含释放按钮、电源开关等各种设定开关等，将与各自的操作对应的操作信号向控制部4输出。

控制部4由CPU、ROM、RAM等构成，基于控制程序控制相机1的各部分。控制部4针对从摄像元件3输出的像素信号进行各种图像处理，生成图像数据。即，控制部4是生成图像数据的图像生成部4，基于像素信号生成静止图像数据或动态图像数据。图像处理例如包含灰度转换处理、颜色插补处理、边缘增强处理等公知的图像处理。

控制部4执行对摄像元件3的全部像素的像素信号进行读取的处理(第1控制模式)，和以1行为单位依次选择全部像素10中的一部分像素(以下称为选择像素)并进行像素信号读取的处理(第2控制模式)。另外，控制部4还执行以多行为单位依次对选择像素进行选择并进行像素信号读取的处理(第3控制模式)。例如，控制部4在进行静态图像拍摄的情况下执行第1控制模式，读取全部像素像素信号。另外，控制部4在进行动态图像拍摄的情况下执行第2或第3控制模式，从全部像素中的特定行或列的像素读取像素信号。

参照图2，说明第1实施方式的摄像元件3的信号的读取方法。图2是示出第1实施方式的摄像元件3的一部分构成的框图。如图2所示，摄像元件3包括多个像素10、多个列电路部40(列电路部40a～列电路部40f)和垂直驱动部50。像素10沿作为第1方向的列方向(垂直方向)及与该第1方向交叉的第2方向即行方向(水平方向)配置有多个。

在像素10设有例如具有R(红)、G(绿)、B(蓝)的不同分光感光度的三种彩色滤光片中的某一种。摄像元件3具有带有R的彩色滤光片的像素(以下称为R像素)10、带有G的彩色滤光片的像素(以下称为G像素)10及带有B的彩色滤光片的像素(以下称为B像素)10。R像素10、G像素10和B像素10按照拜耳排列配置。即，R像素10和G像素10沿行方向交替配置的像素列与G像素10和B像素10沿行方向交替配置的像素列沿列方向交替排列。

此外，在图2所示的例子中，为了简化说明，像素10仅图示出行方向6像素×列方向9像素，但摄像元件3具有例如数百万像素～数亿像素或更多像素。另外，在图2中，将左上角的像素10设为第1行第1列像素10(0，0)，将右下角的像素10设为第9行第6列像素10(8，5)，并示出从像素10(0，0)到像素10(8，5)的54个像素10。此外，图2中示出的行方向6像素×列方向9像素的54个像素表示在摄像元件3的摄像面的任意区域配置的像素组，图2的第1列～第6列及第1行～第9行的名称也针对54个像素10标注。因此，在摄像元件3中，图2的第6列像素10的右侧及第9行像素10的下侧当然存在像素，第1列像素10的左侧及第1行像素10的上侧当然也存在像素。

摄像元件3设有与沿第1方向即列方向排列的多个像素10共同连接、并沿第1方向配置的垂直信号线30(垂直信号线30a～垂直信号线30f)。换言之，垂直信号线针对沿所述第1方向配置的多个像素设置，在所述第2方向上配置有多条。另外，与垂直信号线30对应设置列电路部40。全部像素10分别设有开关SW1(图3的附图标记M4)。即，设有分别连接第1列的全部像素10的各像素与垂直信号线30a的开关SW1，设有连接分别连结第2列的全部像素10的各像素10与垂直信号线30b的开关SW1，以下同样地，设有分别连结第3列～第6列各列的全部像素10的各像素10与各条垂直信号线30c～30f的开关SW1。

另外，在摄像元件3对应于第2列像素10中的第2行像素10(1，1)地设有开关SW2a，对应于第8行像素10(7，1)地设有开关SW3a。开关SW2a是连接部2a，将像素10(1，1)与垂直信号线30c连接。开关SW3a是连接部3a，将像素10(7，1)与垂直信号线30a连接。此外，对应于第5列像素10中的第2行像素10(1，4)地设有开关SW2b，对应于第8行像素10(7，4)地设有开关SW3b。开关SW2b是连接部2b，将像素10(1，4)与垂直信号线30f连接。开关SW3b是连接部3b，将像素10(7，4)与垂直信号线30d连接。开关SW2a、SW3a、SW2b、SW3b分别由晶体管构成。此外，这些开关SW2a、SW3a、SW2b、SW3b均在第3控制模式时使用即导通。

垂直驱动部50基于来自相机1的控制部4的信号，将后述的驱动信号

驱动信号

驱动信号

向各像素10供给，以控制各像素10的动作控制。另外，垂直驱动部50向开关SW2a、SW3a、SW2b、SW3b各开关供给信号，对各开关进行通断控制。垂直驱动部50是控制像素10及各开关的控制部50，也是从像素10向垂直信号线30读取像素信号的读取部50。

列电路部40构成为包含模拟/数字转换部(AD转换部)，将从各像素10经由垂直信号线30输入的信号转换为数字信号，并输出转换后的数字信号。从列电路部40输出的信号被输入至未图示的信号处理部，在实施了相关双采样或信号量修正处理等信号处理后，被向相机1的控制部4输出。

垂直驱动部50在通过控制部4设定了第1控制模式的情况下，从摄像元件3的全部像素10读取像素信号。垂直驱动部50以行为单位，在图2中从第1行到第9行依次选择摄像元件3的像素10，并从所选择的像素10读取像素信号。以下对在第1控制模式的情况下的像素信号的读取方法进行更详细的说明。

垂直驱动部50将作为第1行像素10的像素10(0，0)～像素10(0，5)的开关SW1设为导通状态(连接状态、打开状态、短路状态)。垂直驱动部50将与第1行不同的其他行的像素10的开关SW1设为截止状态(切断状态、非导通状态、开放状态、阻断状态)。此外，在第1控制模式中，开关SW2a、开关SW2b、开关SW3a及开关SW3b为截止状态。

第1行像素10(0，0)～像素10(0，5)各自的像素信号经由各像素10的开关SW1被同时读取至与各像素10连接的垂直信号线30a～垂直信号线30f。详细来说，像素10(0，0)的像素信号被读取至垂直信号线30a，像素10(0，1)的像素信号被读取至垂直信号线30b，像素10(0，2)的像素信号被读取至垂直信号线30c。另外，像素10(0，3)的像素信号被读取至垂直信号线30d，像素10(0，4)的像素信号被读取至垂直信号线30e，像素10(0，5)的像素信号被读取至垂直信号线30f。

在对来自第1行的各像素10的像素信号进行读取后，垂直驱动部50将作为第2行像素10的像素10(1，0)～像素10(1，5)的开关SW1设为导通状态。另外，垂直驱动部50将与第2行不同的其他行的像素10的开关SW1设为截止状态。第2行像素10(1，0)～像素10(1，5)的像素信号同时被分别读取至垂直信号线30a～垂直信号线30f。同样地，在摄像元件3中，以行为单位依次选择从第3行到第9行的像素10，从像素10将像素信号读取至垂直信号线30。

按照这种方式，在第1控制模式下，垂直驱动部50以行为单位依次选择摄像元件3的像素10，同时从所选择的行的像素10读取像素信号。从各像素10依次读取的像素信号在通过列电路40等实施了信号处理后被输出至控制部4。控制部4使用从摄像元件3输出的全部像素10的像素信号，生成图像数据(例如静止图像数据)。

垂直驱动部50在通过控制部4设定了第2控制模式的情况下，选择作为全部像素10中的一部分像素的选择像素，进行像素信号读取。即，垂直驱动部50从全部像素10中指定待进行像素信号读取的像素。具体来说，垂直驱动部50将全部像素10中的特定行或列的像素间除而对选择像素进行选择，并从选择像素读取像素信号。即，垂直驱动部50通过进行间除读取，从而与第1控制模式的情况相比，进行高度读取高速像素信号的控制。

垂直驱动部50将例如图2中由粗线包围的像素10即像素10(1，1)、像素10(4，1)、像素10(7，1)、像素10(1，4)、像素10(4，4)及像素10(7，4)选择作为选择像素。在图2所示的例子中，按每9个像素选择1个像素的比例对选择像素进行选择。详细来说，在将图2的全部像素分割为由3像素×3像素的9个像素构成的像素块60～像素块65的情况下，选择各像素块内的同一位置的像素。在本实施方式中，作为上述各像素块内同一位置的像素，分别选择各像素块60～65内中央的像素10(1，1)、(4，1)、(7，1)、(1，4)、(4，4)及(7，4)。若按照这种方式对选择像素进行选择，则所选择的选择像素也为拜耳排列。垂直驱动部50从选择像素依次读取像素信号，即从全部像素10进行1/9的间除读取。以下对第2控制模式情况下的像素信号的读取方法进行更详细的说明。

垂直驱动部50将第2行像素10(1，1)及像素10(1，4)各自的开关SW1设为导通状态。垂直驱动部50将与像素10(1，1)及像素10(1，4)不同的其他像素10的开关SW1设为截止状态。此外，在第2控制模式中，开关SW2a、开关SW2b、开关SW3a及开关SW3b为截止状态。像素10(1，1)的像素信号经由像素10(1，1)的开关SW1被读取至垂直信号线30b，与此同时，像素10(1，4)的像素信号经由像素10(1，4)的开关SW1被读取至垂直信号线30e。

在从像素10(1，1)及像素10(1，4)读取像素信号后，垂直驱动部50将第5行像素10(4，1)及像素10(4，4)各自的开关SW1设为导通状态。垂直驱动部50将与像素10(4，1)及像素10(4，4)不同的其他像素10的开关SW1设为截止状态。像素10(4，1)的像素信号被读取至垂直信号线30b，与此同时，像素10(4，4)的像素信号被读取至垂直信号线30e。以下同样地，在摄像元件3中，隔2行而以1行为单位依次选择第8行、第11行作为选择像素，从选择像素将像素信号读取至垂直信号线30。

按照这种方式，在第2控制模式下，垂直驱动部50将摄像元件3的全部像素10中的特定行或列的像素间除而对选择像素进行选择，从选择像素以1行为单位依次读取像素信号。来自选择像素的像素信号在实施了基于列电路40等的信号处理后被输出至控制部4。控制部4使用从摄像元件3输出的选择像素的像素信号，生成图像数据(例如动态图像数据)。

垂直驱动部50在通过控制部4设定了第3控制模式的情况下，与第2控制模式的情况同样地，将全部像素10中的特定行或列的像素间除而对选择像素进行选择。垂直驱动部50与例如第2控制模式的情况同样地，将图2中由粗线包围的像素10即像素10(1，1)、像素10(4，1)、像素10(7，1)、像素10(1，4)、像素10(4，4)及像素10(7，4)选择作为选择像素。

在上述第2控制模式的情况下，按行对选择像素进行选择，经由对应于选择像素而设置的垂直信号线30(在图2的例子中为垂直信号线30b、30e)读取像素信号。因此，在第2控制模式的情况下，垂直信号线30a、垂直信号线30c、垂直信号线30d及垂直信号线30f未被用于像素信号读取。

在第3控制模式下，垂直驱动部50使用垂直信号线30a～30f，同时(并行)进行同一列内的多个选择像素的像素信号读取。具体来说，垂直驱动部50控制开关SW2a、开关SW2b、开关SW3a及开关SW3b，将同一列内的多个选择像素的像素信号同时读取至相互不同的垂直信号线30。

垂直驱动部50将沿列方向排列的三个像素块60、61、62中的一个像素块(例如像素块61)内的选择像素(例如像素10(4，1))的像素信号，读取至与该像素对应的垂直信号线30b。该信号的读取经由开关SW1进行。与该读取同时，垂直驱动部50将三个像素块60、61、62中的其余两个像素块(例如像素块60、62)内的选择像素(例如像素10(1，1)、(7，1))的像素信号读取至与垂直信号线30b在左右方向上邻接的垂直信号线30c、30a。这些信号读取分别经由开关SW2a、SW3a进行。按照这种方式，能够同时从同一列(例如第2列)内的多个像素将像素信号读取至不同的垂直信号线。

关于沿列方向排列的三个像素块63、64、65内的选择像素(1，4)、(4，4)、(7，4)，也与三个像素块60、61、62内的选择像素(1，1)、(4，1)、(7，1)的情况同样地，垂直驱动部50使像素信号同时被读取至三条垂直信号线30d、30e、30f。即，选择像素(1，4)的像素信号经由开关SW2b被读取至垂直信号线30f，选择像素(4，4)的像素信号经由选择像素(4，4)的开关SW1被读取至垂直信号线30e。同样地，选择像素(7，4)的像素信号经由开关SW3b被读取至垂直信号线30d。以下对第3控制模式情况下的像素信号的读取方法进行更详细的说明。

垂直驱动部50将开关SW2a及开关SW2b设为导通状态。由此，像素10(1，1)经由开关SW2a与垂直信号线30c连接，像素10(1，4)经由开关SW2b与垂直信号线30f连接。另外，垂直驱动部50将像素10(4，1)及像素10(4，4)各自的开关SW1设为导通状态。由此，像素10(4，1)经由开关SW1与垂直信号线30b连接，像素10(4，4)经由开关SW1垂直信号线30e连接。

此外，垂直驱动部50将开关SW3a及开关SW3b设为导通状态。由此，像素10(7，1)经由开关SW3a与垂直信号线30a连接，像素10(7，4)经由开关SW3b与垂直信号线30d连接。此外，与像素10(4，1)及像素10(4，4)不同的其他像素10的开关SW1为截止状态。垂直驱动部50通过按照这种方式对各开关进行通断控制，从而使像素块60、61、62内的选择像素(1，1)、(4，1)、(7，1)分别与垂直信号线30c、30b、30a连接。另外，垂直驱动部50使像素块63、64、65内的选择像素(1，4)、(4，4)、(7，4)分别与垂直信号线30f、30e、30d连接。

向垂直信号线30a经由以图2的箭头70示意性示出的路径从像素10(7，1)读取像素信号。向垂直信号线30b如以箭头71所示从像素10(4，1)读取像素信号，向垂直信号线30c如以箭头72所示从像素10(1，1)读取像素信号。同样地，向垂直信号线30d如以箭头73所示从像素10(7，4)读取像素信号，向垂直信号线30e如箭头74所示从像素10(4，4)读取像素信号，向垂直信号线30f如以箭头75所示从像素10(1，4)读取像素信号。按照这种方式，垂直驱动部50从第2列内的选择像素中的第2行像素10(1，1)、第5行像素10(4，1)及第8行像素10(7，1)同时向相互不同的垂直信号线30读取像素信号。另外，垂直驱动部50从第5列内的选择像素中的第2行像素10(1，4)、第5行像素10(4，4)及第8行像素10(7，4)同时向相互不同的垂直信号线30读取像素信号。

在来自同一列内的第2、第5、第8行选择像素的像素信号读取后，垂直驱动部50从同一列内的第11、第14、第17行选择像素同时读取像素信号。之后也同样地，在摄像元件3中，以3行为单位依次选择同一列内的选择像素，并从选择像素读取像素信号。

按照这种方式，在第3控制模式下，垂直驱动部50对全部像素中的行方向及列方向的像素进行间除而对选择像素进行选择，同时读取同一列内的多个选择像素(在本实施方式中为3个选择像素)的像素信号，然后同时读取下批多个选择像素的像素信号。按每多个选择像素依次读取的像素信号在实施了基于列电路40等的信号处理后被输出至控制部4。控制部4使用从摄像元件3输出的选择像素的像素信号生成图像数据(例如动态图像数据)。

如上所述，在摄像元件3中，对开关SW1、开关SW2a、开关SW2b、开关SW3a及开关SW3b进行控制，将多行像素10的像素信号读取至相互不同的垂直信号线30。因此，摄像元件3能够从同一列内的多个像素10同时读取像素信号。与从同一列内的各像素10将像素信号依次读取至同一垂直信号线的情况相比，摄像元件3能够在短时间内进行像素信号读取。其结果为，能够提高动态图像拍摄的帧率。在本实施方式中，与从同一列内的各像素10将像素信号依次读取至同一垂直信号线的情况相比，摄像元件3能够以大约1/3的时间从各像素10读取像素信号，能够实现3倍的帧率。

参照图3～图6，对第1实施方式的摄像元件3的更详细的电路构成及动作进行说明。图3是示出第1实施方式的摄像元件3的像素的构成的电路图。像素10具有光电转换部11、传输部12、复位部13、浮置扩散部(FD)14、增幅部15和选择部16。光电转换部11是光电二极管PD，具有将所射入的光转换为电荷并对光电转换得到的电荷进行蓄积的功能。

传输部12由通过驱动信号

控制的晶体管M1构成，将由光电转换部11进行光电转换得到的电荷向FD14传输。即，传输部12在光电转换部11与FD14之间形成电荷传输通路。晶体管M1是传输晶体管。FD14的电容C对传输至FD14的电荷进行蓄积(保持)。FD14是蓄积电荷的蓄积部14。

增幅部15将基于蓄积在FD14的电容C中的电荷的信号增幅后输出。增幅部15由漏极(端子)、栅极(端子)及源极(端子)分别与电源VDD、FD14及选择部16连接的晶体管M3构成。增幅部15的源极经由选择部16与垂直信号线30连接。增幅部15以未图示的电流源为负荷电流源，作为源极跟随器电路的一部分发挥作用。晶体管M3是增幅晶体管。

复位部13由通过驱动信号

控制的晶体管M2构成，使电容C的电荷复位，以使FD14的电压复位。晶体管M2是复位晶体管。选择部16由通过驱动信号

控制的晶体管M4构成，是使增幅部15与垂直信号线30连接或切断的连接部16。选择部16的晶体管M4在导通状态的情况下将来自增幅部15的信号向垂直信号线30输出。晶体管M4是选择晶体管，是上述图2中的开关SW1。

图4是示出第1实施方式的摄像元件3的更详细电路构成的电路图。图5是示出第2控制模式情况下的摄像元件3的动作例的时序图。图6是示出第3控制模式情况下的摄像元件3的动作例的时序图。

如图4所示，摄像元件3具有以行列状配置的多个像素10、多条垂直信号线30和垂直驱动部50。此外，在图4所示的例子中，为了简化说明，仅示出图2所示的像素块60、像素块61及像素块62的像素10。像素块60及像素块62分别仅示出3×3像素中的中央行的3个像素。即，关于像素块60，图示像素10(1，0)～像素10(1，2)，关于像素块62，图示像素10(7，0)～像素10(7，2)。关于像素块61，图示像素块61的3×3像素的全部9个像素。

在图4中，示出构成图2的开关SW2a的晶体管M12及构成图2的开关SW3a的晶体管M13a。开关SW2a使像素10(1，1)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30c连接。开关SW3a使像素10(7，1)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30a连接。开关SW2a的晶体管M12及开关SW3a的晶体管M13分别由驱动信号

<1>、驱动信号

<7>控制。垂直驱动部50将驱动信号

驱动信号

及驱动信号

向像素10及开关SW2a、SW3a供给，对像素10及开关SW2a、SW3a进行控制。

在图5所示的时序图中，横轴表示时刻，示出在第2控制模式的情况下输入至图4的摄像元件3的各部分的控制信号。另外，在图5中，在控制信号为高电平(例如电源电位)的情况下输入有控制信号的晶体管或开关为导通状态，在控制信号为低电平(例如接地电位)的情况下输入有控制信号的晶体管或开关为截止状态。

在图5所示的时刻t1，驱动信号

<1>变为高电平，从而在第2行选择像素即像素10(1，1)中，复位部13的晶体管M2导通。由此，在像素10(1，1)中，FD14的电容C的电荷被复位，FD14的电位变为复位电位。另外，在时刻t1，驱动信号

1<1>变为高电平，从而基于像素10(1，1)的复位电位的信号通过增幅部15及选择部16输出至垂直信号线30b。即，使像素10(1，1)的FD14的电荷复位后的信号(复位信号)被读取至垂直信号线30b。输出至垂直信号线30b的来自第2行像素10(1，1)的复位信号被输入至列电路部40b并被转换为数字信号。

在时刻t2，驱动信号

<1>变为高电平，从而在像素10(1，1)中，传输部12的晶体管M1变为导通，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。另外，在时刻t2，由于驱动信号

<1>为高电平，因此基于由像素10(1，1)的光电转换部11生成的电荷的像素信号通过增幅部15及选择部16被输出至垂直信号线30b。输出至垂直信号线30b的来自第2行像素10(1，1)的像素信号被输入至列电路部40b并被转换为数字信号。转换为数字信号的复位信号和像素信号被向未图示的信号处理部输入。信号处理部执行相关双采样即复位信号与像素信号的差分处理等信号处理。信号处理部将处理后的像素信号向控制部4输出。

在时刻t3～时刻t5，与从时刻t1到时刻t3期间的情况同样地，从第5行选择像素即像素10(4，1)进行复位信号读取和像素信号读取。在时刻t5～时刻t7，与从时刻t1到时刻t3期间的情况同样地，从第8行选择像素即像素10(7，1)执行复位信号读取和像素信号读取。按照这种方式，在图5所示的第2控制模式下，能够以1行为单位依次对选择像素进行选择并进行像素信号读取。

在图6所示的时序图中，横轴表示时刻，示出在第3控制模式的情况下向图4的摄像元件3的各部分输入的控制信号。在图6所示的时刻t1，驱动信号

<1>、驱动信号

<4>及驱动信号

<7>为高电平。驱动信号

<1>变为高电平，从而在第2行选择像素即像素10(1，1)中，复位部13的晶体管M2变为导通，FD14的电荷被复位。另外，驱动信号

<4>变为高电平，从而在第5行选择像素即像素10(4，1)中，复位部13的晶体管M2变为导通，FD14的电荷被复位。同样地，驱动信号

<7>变为高电平，从而在第8行选择像素即像素10(7，1)中，FD14的电荷被复位。

另外，在时刻t1，驱动信号

<1>、驱动信号

<4>及驱动信号

<7>变为高电平。驱动信号

<1>变为高电平，从而开关SW2a变为导通状态。由此，像素10(1，1)的复位信号通过像素10(1，1)的增幅部15及开关SW2a被输出至垂直信号线30c。另外，驱动信号

<4>变为高电平，从而像素10(4，1)的复位信号通过像素10(4，1)的增幅部15及选择部16被输出至垂直信号线30b。此外，驱动信号

<7>变为高电平，从而开关SW3a变为导通状态。由此，像素10(7，1)的复位信号通过像素10(7，1)的增幅部15及开关SW3a被输出至垂直信号线30a。按照上述方式，同时向垂直信号线30a～30c分别从像素10(7，1)、像素10(4，1)、像素10(1，1)读取复位信号。分别被输出至垂直信号线30a～30c的复位信号被分别输入至列电路部40a～40c并转换为数字信号。

在时刻t2，驱动信号

<1>、驱动信号

<4>及驱动信号

<7>变为高电平。由此，在各像素10(1，1)、像素10(4，1)及像素10(7，1)中，传输部12的晶体管M1变为导通，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。另外，在时刻t2，驱动信号

<1>为高电平，因此像素10(1，1)的像素信号经由开关SW2a被输出至垂直信号线30c。另外，驱动信号

<4>为高电平，因此像素10(4，1)的像素信号经由像素10(4，1)的选择部16被输出至垂直信号线30b。此外，驱动信号

<7>为高电平，因此像素10(7，1)的像素信号经由开关SW3a被输出至垂直信号线30a。

按照上述方式，同时向垂直信号线30a～30c读取来自像素10(7，1)、像素10(4，1)、像素10(1，1)的像素信号。分别输出至垂直信号线30a～30c的像素信号被分别输入至列电路部40a～40c并转换为数字信号。转换为数字信号的复位信号和像素信号被输入至信号处理部。信号处理部在进行了相关双采样等信号处理后，将处理后的像素信号向控制部4输出。

在时刻t3以后的期间，与从时刻t1到时刻t3期间的情况同样地，以3行为单位依次对选择像素进行选择，执行复位信号读取和像素信号读取。按照这种方式，图6所示的第3控制模式下，以3行为单位依次对选择像素进行选择，能够以多行为单位同时读取像素信号。

接下来，区分第1控制模式、第2控制模式和第3控制模式进行说明。控制部4在相机1进行高分辨率的静态图像拍摄的情况下，以第1控制模式控制摄像元件3。另外，控制部4在进行动态图像拍摄或相机1在显示部6显示被摄体的实时显示图像(实时取景图像)的情况下，以第2控制模式或第3控制模式控制摄像元件3。

此外，在相机1进行高帧率拍摄例如高速连拍或高速动态图像拍摄的情况下，控制部4为了像素信号的高速读取而以第3控制模式控制摄像元件3。另外，相机1具有被摄体速度检测部，在该被摄体速度检测部检测到规定值以上的被摄体速度的情况下，控制部4为了高度读取像素信号以减少图像抖动，也以第3控制模式控制摄像元件3。此外，被摄体速度检测部例如能够根据实时显示图像的前后两幅图像间的被摄体像的移动量进行检测。

根据上述实施方式能够获得以下作用效果。

(1)摄像元件3具有对射入光进行光电转换而生成电荷的光电转换部11，包括：多个像素10，其沿第1方向(列方向)及与第1方向不同的第2方向(行方向)配置；信号线(垂直信号线30)，其针对沿第1方向配置的每多个像素10设置；以及控制部(垂直驱动部50)，其从沿第1方向配置的多个像素10使基于通过光电转换部11生成的电荷的信号输出至相互不同的信号线。由于采用这种方式，因此能够缩短像素信号的读取时间。其结果为，能够提高动态图像拍摄时的帧率。

(2)多个像素10包含沿第1方向配置的第1像素(例如像素10(4，1))及第2像素(例如像素10(1，1))。多条信号线包含与第1及第2像素连接的第1信号线(垂直信号线30b)和与第1信号线不同的第2信号线(垂直信号线30c)。摄像元件3具有使第2像素与第2信号线连接或切断的第2连接部(开关SW2a)。控制部50将第2连接部设为连接状态，使信号从第1像素输出至第1信号线，使信号从第2像素输出至第2信号线。由于采用这种方式，能够同时从同一列内的多个像素(例如像素10(1，1)及像素10(4，1))读取像素信号。

(3)多个像素10包含在第1列配置的第1像素及第2像素(例如像素10(4，1)及像素10(1，1))，和在第2列配置的第3像素及第4像素(例如像素10(4，2)及像素10(1，2))。多条信号线包含与第1及第2像素连接的第1信号线(垂直信号线30b)，和与第3及第4像素连接的第2信号线(垂直信号线30c)。摄像元件3具有使第2像素与第2信号线连接或切断的第2连接部(开关SW2a)。控制部50使从第3及第4像素向第2信号线的信号输出停止，并将第2连接部设为连接状态，使来自第1像素的信号输出至第1信号线，使来自第2像素的信号输出至第2信号线。由于采用这种方式，因此能够同时将同一列内的多个像素(例如像素10(1，1)及像素10(4，1))的像素信号读取至相互不同的垂直信号线。

(第2实施方式)

参照附图说明第2实施方式的摄像装置。第2实施方式的摄像装置在第3控制模式的情况下进行将多个像素10的信号混合并读取的处理。参照图7说明第2实施方式的摄像元件3的信号的读取方法。图7是示出第2实施方式的摄像元件3的一部分构成的框图。此外，在图7所示的例子中，为了简化说明，像素10仅图示行方向8像素×列方向11像素。另外，将左上角的像素10设为第1行第1列像素10(0，0)，将右下角的像素10设为第11行第8列像素10(10，7)，图示出从像素10(0，0)到像素10(10，7)的88个像素10。图7中示出的行方向8像素×列方向11像素的88个像素10也与图2中示出的像素10同样地，是表示在摄像元件3的摄像面的任意区域配置的像素组。

在本实施方式中，将选择像素的信号和在选择像素的周围配置的与选择像素同色的多个像素的信号混合。由此，在本实施方式中，能够获得将在第1实施方式的情况下被间除的像素的信号混合到选择像素的信号中的像素信号。相机1的控制部4基于混合后的像素信号生成图像数据。因此能够抑制图像产生莫尔干扰条纹等噪声。以下进行详细说明。

图7中由粗线包围的像素即像素10(2，2)、像素10(5，2)、像素10(8，2)、像素10(2，5)、像素10(5，5)及像素10(8，5)与第1实施方式的情况同样地，是被选择作为选择像素的像素。即，这些选择像素是位于由3像素×3像素的9个像素构成的像素块60～65各自的中央位置的像素。因此，以从9个像素中选择1个像素的比例对选择像素进行选择。

关于像素块60，作为选择像素的R像素10(2，2)的信号与在R像素10(2，2)的周围配置的8个R像素10各自的信号混合。即，垂直驱动部50将使9个R像素10的信号混合得到的信号读取作为选择像素10(2，2)的像素信号。详细来说，R像素10(0，0)、R像素10(0，2)、R像素10(0，4)、R像素10(2，0)、R像素10(2，2)、R像素10(2，4)、R像素10(4，0)、R像素10(4，2)及R像素10(4，4)这9个像素的信号被混合。这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(2，2)的像素信号，被读取至垂直信号线30d。

关于像素块61，作为选择像素的G像素10(5，2)的信号与在G像素10(5，2)周围配置的8个G像素10各自的信号混合。即，垂直驱动部50将使9个G像素10的信号混合得到的信号读取来作为选择像素10(5，2)的像素信号。详细来说，G像素10(3，0)、G像素10(3，2)、G像素10(3，4)、G像素10(5，0)、G像素10(5，2)、G像素10(5，4)、G像素10(7，0)、G像素10(7，2)及G像素10(7，4)这9个像素的信号被混合。这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(5，2)的像素信号，被读取至垂直信号线30c。

此外，在作为选择像素的G像素10(5，2)的周围，在与上述8个同色像素10相比更近的位置，存在G像素10(4，1)、G像素10(4，3)、G像素10(6，1)及G像素10(6，3)。由此，也可以将上述9个G像素加上G像素10(4，1)、G像素10(4，3)、G像素10(6，1)及G像素10(6，3)这4个像素的合计13个像素的信号混合得到的信号，作为选择像素10(5，2)的像素信号读取。

关于像素块62，作为选择像素的R像素10(8，2)的信号与像素块60的情况同样地，与在R像素10(8，2)的周围配置的8个R像素10各自的信号混合。这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(8，2)的像素信号，被读取至垂直信号线30b。

关于像素块63，作为选择像素的G像素10(2，5)的信号与像素块61的情况同样地，与在G像素10(2，5)的周围配置的8个G像素10各自的信号混合。这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(2，5)的像素信号，被读取至垂直信号线30g。此外，在像素块63中，与像素块61的情况同样地，将上述的9个G像素加上G像素10(1，4)、G像素10(1，6)、G像素10(3，4)及G像素10(3，6)这4个像素的合计13个像素的信号混合得到的信号，作为选择像素10(2，5)的像素信号读取。

关于像素块64，作为选择像素的B像素10(5，5)的信号与在B像素10(5，5)周围配置的8个B像素10各自的信号混合。即，摄像元件3将9个B像素10的信号混合得到的信号作为选择像素10(5，5)的像素信号读取。详细来说，B像素10(3，3)、B像素10(3，5)、B像素10(3，7)、B像素10(5，3)、B像素10(5，5)、B像素10(5，7)、B像素10(7，3)、B像素10(7，5)及B像素10(7，7)这9个像素的信号被混合。这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(5，5)的像素信号，被读取至垂直信号线30f。

关于像素块65，作为选择像素的G像素10(8，5)的信号与像素块61、63的情况同样地，与在G像素10(8，5)周围配置的8个G像素10各自的信号混合。这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(8，5)的像素信号，被读取至垂直信号线30e。此外，在像素块65中，与像素块61、63的情况同样地，也可以将上述的9个G像素加上G像素10(7，4)、G像素10(7，6)、G像素10(9，4)及G像素10(9，6)这4个像素的合计13个像素的信号混合得到的信号，作为选择像素10(8，5)的像素信号读取。

接下来，对用于将像素块60～65的选择像素的信号与其周围的同色像素的信号混合的电路构成及信号的混合处理进行更详细的说明。垂直驱动部50将图7所示的开关SW2a～开关SW9a及开关SW2b～开关SW9b设为导通状态。另外，垂直驱动部50将像素10(5，2)及像素10(5，5)各自的开关SW1设为导通状态，将与这些像素不同的像素的开关SW1设为截止状态。

另外，详见后述，同一列(第1列)的R像素10(0，0)、R像素10(2，0)及R像素10(4，0)各自的FD14(参照图3)通过连接部(图8的连接部20)相互连接。由此，R像素10(0，0)、R像素10(2，0)及R像素10(4，0)各自的FD14的信号(电荷)被平均化。同样地，同一列(第3列)的R像素10(0，2)、R像素10(2，2)及R像素10(4，2)各自的FD14相互连接，R像素10(0，2)、R像素10(2，2)及R像素10(4，2)各自的FD14的信号被平均化。此外，同一列(第5列)的R像素10(0，4)、R像素10(2，4)及R像素10(4，4)各自的FD14相互连接，R像素10(0，4)、R像素10(2，4)及R像素10(4，4)各自的FD14的信号被平均化。

开关SW4a、开关SW2a及开关SW7a为导通状态，从而像素块60的选择像素即R像素10(2，2)和其同一行(第3行)的R像素10(2，0)及R像素10(2，4)与垂直信号线30d连接。详细来说，R像素10(2，0)经由开关SW4a、SW2a与垂直信号线30d连接，R像素10(2，2)经由开关SW2a与垂直信号线30d连接，R像素10(2，4)经由开关SW7a与垂直信号线30d连接。

R像素10(2，0)、R像素10(2，2)及R像素10(2，4)与垂直信号线30d连接，从而使分别来自像素10(2，0)、像素10(2，2)及像素10(2，4)的信号混合。即，R像素10(0，0)、(2，0)、(4，0)的平均化了的信号、R像素10(0，2)、(2，2)、(4，2)的平均化了的信号、R像素10(0，4)、(2，4)、(4，4)的平均化了的信号被混合。其结果为，这9个R像素10的信号混合后的信号作为基于选择像素10(2，2)的像素信号被输出至垂直信号线30d。

另外，同一列(第1列)的G像素10(3，0)、G像素10(5，0)及G像素10(7，0)各自的FD14相互连接，且各像素的FD14的信号被平均化。同样地，同一列(第3列)的G像素10(3，2)、G像素10(5，2)及G像素10(7，2)各自的FD14相互连接，且各像素的FD14的信号被平均化。此外，同一列(第5列)的G像素10(3，4)、G像素10(5，4)及G像素10(7，4)各自的FD14相互连接，且各像素的FD14的信号被平均化。

开关SW5a、开关SW8a及像素10(5，2)的开关SW1为导通状态，从而像素块61的选择像素即G像素10(5，2)和与其同一行(第6行)的G像素(5，0)及G像素(5，4)与垂直信号线30c连接。详细来说，G像素(5，0)经由开关SW5a与垂直信号线30c连接，G像素10(5，2)经由开关SW1与垂直信号线30c连接，G像素(5，4)经由开关SW8a与垂直信号线30c连接。由此，像素10(3，0)、像素10(3，2)、像素10(3，4)、像素10(5，0)、像素10(5，2)、像素10(5，4)、像素10(7，0)、像素10(7，2)、像素10(7，4)各自的信号混合后的信号作为基于选择像素10(5，2)像素信号，被输出至垂直信号线30c。

此外，同一列(第1列)的R像素10(6，0)、R像素10(8，0)及R像素10(10，0)各自的FD14相互连接，且各像素的FD14的信号被平均化。同样地，同一列(第3列)的R像素10(6，2)、R像素10(8，2)及R像素10(10，2)各自的FD14相互连接，且各像素的FD14的信号被平均化。此外，同一列(第5列)的R像素10(6，4)、R像素10(8，4)及R像素10(10，4)各自的FD14相互连接，且各像素的FD14的信号被平均化。

开关SW6a、开关SW3a及开关SW9a为导通状态，从而像素块62的选择像素即R像素10(8，2)和与其同一行(第9行)的R像素(8，0)及R像素(8，4)与垂直信号线30b连接。详细来说，R像素(8，0)经由开关SW6a与垂直信号线30b连接，R像素10(8，2)经由开关SW3a与垂直信号线30b连接，R像素(8，4)经由开关SW9a及开关SW3a与垂直信号线30b连接。由此，像素10(6，0)、像素10(6，2)、像素10(6，4)、像素10(8，0)、像素10(8，2)、像素10(8，4)、像素10(10，0)、像素10(10，2)、像素10(10，4)各自的信号混合后的信号作为基于选择像素10(8，2)的像素信号，被输出至垂直信号线30b。

关于像素块63，与上述的像素块60～62同样地，选择像素即G像素10(2，5)和其同一行的G像素(2，3)及(2，7)经由开关SW2b、开关SW4b、开关SW7b与垂直信号线30g连接。另外，第4列G像素10(0，3)、(2，3)、(4，3)的FD14相互连接。同样地，第6列G像素10(0，5)、(2，5)、(4，5)的FD14相互连接，第8列G像素(0，7)、(2，7)、(4，7)的FD14相互连接。由此，像素10(0，3)、像素10(0，5)、像素10(0，7)、像素10(2，3)、像素10(2，5)、像素10(2，7)、像素10(4，3)、像素10(4，5)、像素10(4，7)各自的信号混合后的信号作为基于选择像素10(2，5)的像素信号，被输出至垂直信号线30g。

关于像素块64，与上述的像素块60～62同样地，选择像素即B像素10(5，5)和其同一行的B像素10(5，3)及(5，7)经由像素10(5，5)的开关SW1、开关SW5b、开关SW8b与垂直信号线30f连接。另外，第4列B像素10(3，3)、(5，3)、(7，3)的FD14相互连接。同样地，第6列B像素10(3，5)、(5，5)、(7，5)的FD14相互连接，第8列B像素10(3，7)、(5，7)、(7，7)的FD14相互连接。由此，像素10(3，3)、像素10(3，5)、像素10(3，7)、像素10(5，3)、像素10(5，5)、像素10(5，7)、像素10(7，3)、像素10(7，5)、像素10(7，7)各自的信号混合后的信号作为基于选择像素10(5，5)的像素信号，被输出至垂直信号线30f。

关于像素块65，与上述的像素块60～62同样地，选择像素即G像素10(8，5)和与其同一行的G像素(8，3)及(8，7)经由开关SW3b、开关SW6b、开关SW9b与垂直信号线30e连接。另外，第4列G像素(6，3)、(8，3)、(10，3)的FD14相互连接。同样地，第6列G像素(6，5)、(8，5)、(10，5)的FD14相互连接，第8列G像素(6，7)、(8，7)、(10，7)的FD14相互连接。由此，像素10(6，3)、像素10(6，5)、像素10(6，7)、像素10(8，3)、像素10(8，5)、像素10(8，7)、像素10(10，3)、像素10(10，5)、像素10(10，7)各自的信号混合后的信号作为基于选择像素10(8，5)的像素信号，被输出至垂直信号线30e。

以下参照图8及图9，对摄像元件的更详细的构成及动作进一步进行详细说明。

图8是示出第2实施方式的摄像元件3的更详细电路构成的电路图。图9是示出第3控制模式情况下的摄像元件3的动作例的时序图。此外，在图8所示的例子中，为了简化说明，仅图示出图7所示的多个像素中的一部分像素。即，在图8中，示出像素10(2，0)、像素10(2，2)、像素10(2，4)、像素10(3，0)、像素10(3，2)、像素10(3，4)、像素10(5，0)、像素10(5，2)、像素10(5，4)、像素10(7，0)、像素10(7，2)、像素10(7，4)、像素10(8，0)、像素10(8，2)及像素10(8，4)。

如图8所示，全部各像素10设有连接部20。连接部20由通过驱动信号

控制的晶体管M20构成，使分别沿列方向配置的多个像素10各自的FD14连接或切断。垂直驱动部50将驱动信号

驱动信号

驱动信号

及驱动信号

向像素10及开关SW2a、SW3a、SW4a、SW5a、SW6a、SW7a、SW8a、SW9a供给，以对像素10及各开关进行控制。

开关SW2a由晶体管M12构成，使像素10(2，2)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30d连接。开关SW3a由晶体管M13构成，使像素10(8，2)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30b连接。

开关SW4a由晶体管M14构成，使像素10(2，0)的增幅部15和选择部16之间与像素10(2，2)的增幅部15和选择部16之间连接。开关SW5a由晶体管M15构成，使像素10(5，0)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30c连接。开关SW6a由晶体管M16构成，使像素10(8，0)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30b连接。

开关SW7a由晶体管M17构成，使像素10(2，4)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30d连接。开关SW8a由晶体管M18构成，使像素10(5，4)的增幅部15和选择部16之间与垂直信号线30c连接。开关SW9a由晶体管M19构成，使像素10(8，4)的增幅部15和选择部16之间与像素10(8，2)的增幅部15和选择部16之间连接。

在图9所示的时序图中，横轴表示时刻，示出在第3控制模式的情况下向图8的摄像元件3的各部分输入的控制信号。在图9所示的时刻t1，驱动信号

<1>、驱动信号

<4>、驱动信号

<5>及驱动信号

<7>变为高电平。驱动信号

<4>及驱动信号

<5>变为高电平，从而在像素10(5，0)、像素10(5，2)、像素10(5，4)、像素10(7，0)、像素10(7，2)及像素10(7，4)中，连接部20的晶体管M20变为导通状态。由此，像素10(3，0)、像素10(5，0)及像素10(7，0)各自的FD14的电容C相互电连接。同样地，像素10(3，2)、像素10(5，2)及像素10(7，2)各自的电容C相互电连接，像素10(3，4)、像素10(5，4)及像素10(7，4)各自的电容C相互电连接。

同样地，驱动信号

<1>变为高电平，图7所示的像素10(0，0)、像素10(2，0)及像素10(4，0)各自的电容C相互连接。另外，像素10(0，2)、像素10(2，2)及像素10(4，2)各自的电容C相互连接，像素10(0，4)、像素10(2，4)及像素10(4，4)各自的电容C相互连接。此外，驱动信号

<7>变为高电平，像素10(6，0)、像素10(8，0)及像素10(10，0)各自的电容C相互连接。另外，像素10(6，2)、像素10(8，2)及像素10(10，2)各自的电容C相互连接，像素10(6，4)、像素10(8，4)及像素10(10，4)各自的电容C相互连接。

另外，在时刻t1，驱动信号

<1>、驱动信号

<3>、驱动信号

<4>、驱动信号

<5>及驱动信号

<7>变为高电平。驱动信号

<1>变为高电平，从而像素10(2，0)、像素10(2，2)及像素10(2，4)中，复位部13的晶体管M2变为导通，FD14的电荷被复位。在该情况下，如上所述，由于连接有列方向上的三个像素10的电容C，因此像素10(0，0)、像素10(2，0)及像素10(4，0)的FD14的电位被平均化。另外，像素10(0，2)、像素10(2，2)及像素10(4，2)的FD14的电位被平均化，像素10(0，4)、像素10(2，4)及像素10(4、4)的FD14的电位被平均化。

驱动信号

<3>变为高电平，从而在像素10(3，0)、像素10(3，2)及像素10(3，4)中，FD14的电荷被复位。另外，驱动信号

<4>变为高电平，从而在像素10(5，0)、像素10(5，2)及像素10(5，4)中，FD14的电荷被复位。此外，驱动信号

<5>变为高电平，从而在像素10(7，0)、像素10(7，2)及像素10(7，4)中，FD14的电荷被复位。在该情况下，像素10(3，0)、像素10(5，0)及像素10(7，0)各自的FD14连接，因此像素10(3，0)、像素10(5，0)及像素10(7，0)的FD14的电位被平均化。同样地，像素10(3，2)、像素10(5，2)及像素10(7，2)的FD14的电位被平均化，像素10(3，4)、像素10(5，4)及像素10(7、4)的FD14的电位被平均化。

驱动信号

<7>变为高电平，从而在像素10(8，0)、像素10(8，2)及像素10(8，4)中，FD14的电荷被复位。另外，像素10(6，0)、像素10(8，0)及像素10(10，0)的FD14的电位被平均化。同样地，像素10(6，2)、像素10(8，2)及像素10(10，2)的FD14的电位被平均化，像素10(6，4)、像素10(8，4)及像素10(10，4)的FD14的电位被平均化。

此外，在时刻t1，驱动信号

<1>、驱动信号

<1>、驱动信号

<4>、驱动信号

<4>、驱动信号

<4>、驱动信号

<7>及驱动信号

<7>变为高电平。

驱动信号

<1>变为高电平，从而开关SW4a及开关SW7a均变为导通状态，驱动信号

<1>变为高电平，从而开关SW2a变为导通状态。由此，像素10(2，0)、像素10(2，2)及像素10(2，4)各自的增幅部15的晶体管M3的源极端子与垂直信号线30d电连接。在垂直信号线30d中，像素10(2，0)的信号、像素10(2，2)的信号及像素10(2，4)的信号混合。其结果为，像素10(0，0)、像素10(0，2)、像素10(0，4)、像素10(2，0)、像素10(2，2)、像素10(2，4)、像素10(4，0)、像素10(4，2)及像素10(4，4)这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(2，2)的复位信号，被输出至垂直信号线30d。

驱动信号

<4>变为高电平，从而像素10(5，2)的选择部16的晶体管M4变为导通状态。另外，驱动信号

<4>变为高电平，从而开关SW5a变为导通状态，驱动信号

<4>变为高电平，从而开关SW8a变为导通状态。由此，像素10(5，0)、像素10(5，2)及像素10(5，4)各自的增幅部15的晶体管M3的源极端子与垂直信号线30c电连接。由此，像素10(3，0)、像素10(3，2)、像素10(3，4)、像素10(5，0)、像素10(5，2)、像素10(5，4)、像素10(7，0)、像素10(7，2)及像素10(7，4)的9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(5，2)的复位信号，被输出至垂直信号线30c。

驱动信号

<7>变为高电平，从而开关SW3a变为导通状态，驱动信号

<7>变为高电平，从而开关SW6a及开关SW9a均变为导通状态。由此，像素10(8，0)、像素10(8，2)及像素10(8，4)各自的增幅部15的晶体管M3的源极端子与垂直信号线30b电连接。像素10(6，0)、像素10(6，2)、像素10(6，4)、像素10(8，0)、像素10(8，2)、像素10(8，4)、像素10(10，0)、像素10(10，2)及像素10(10，4)这9个像素的信号混合后的信号，作为选择像素10(8，2)的复位信号被输出至垂直信号线30b。分别输出至垂直信号线30b～30d的复位信号被分别输入至图7中示出的列电路部40b～40d并转换为数字信号。

在时刻t2，驱动信号

<1>、驱动信号

<3>、驱动信号

<4>、驱动信号

<5>及驱动信号

<7>变为高电平。驱动信号

<1>变为高电平，从而在像素10(2，0)、像素10(2，2)及像素10(2，4)中，传输部12的晶体管M1变为导通，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。在该情况下，如上所述，列方向的三个像素10的电容C连接，因此像素10(0，0)、像素10(2，0)及像素10(4，0)各自的由光电转换部11生成的电荷被分配至三个电容C，FD14的电位被平均化。像素10(0，0)、像素10(2，0)及像素10(4，0)各自的由光电转换部11生成的电荷可以说被加法运算平均化。同样地，像素10(0，2)、像素10(2，2)及像素10(4，2)的FD14的电位被平均化，像素10(0，4)、像素10(2，4)及像素10(4，4)的FD14的电位被平均化。

驱动信号

<3>变为高电平，从而在像素10(3，0)、像素10(3，2)及像素10(3，4)中，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。另外，驱动信号

<4>变为高电平，从而在像素10(5，0)、像素10(5，2)及像素10(5，4)中，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。驱动信号

<5>变为高电平，从而在像素10(7，0)、像素10(7，2)及像素10(7，4)中，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。在该情况下，像素10(3，0)、像素10(5，0)及像素10(7，0)各自的FD14连接，因此像素10(3，0)、像素10(5，0)及像素10(7，0)的FD14的电位被平均化。同样地，像素10(3，2)、像素10(5，2)及像素10(7，2)的FD14的电位被平均化，像素10(3，4)、像素10(5，4)及像素10(7，4)的FD14的电位被平均化。

此外，驱动信号

<7>变为高电平，从而在像素10(8，0)、像素10(8，2)及像素10(8，4)中，由光电转换部11光电转换得到的电荷被向FD14传输。另外，像素10(6，0)、像素10(8，0)及像素10(10，0)的FD14的电位被平均化。同样地，像素10(6，2)、像素10(8，2)及像素10(10，2)的FD14的电位被平均化，像素10(6，4)、像素10(8，4)及像素10(10，4)的FD14的电位被平均化。

另外，在时刻t2，驱动信号

<1>及驱动信号

<1>为高电平，因此在垂直信号线30d中，像素10(2，0)的信号、像素10(2，2)的信号及像素10(2，4)的信号被混合。由此，像素10(0，0)、像素10(0，2)、像素10(0，4)、像素10(2，0)、像素10(2，2)、像素10(2，4)、像素10(4，0)、像素10(4，2)及像素10(4，4)这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(2，2)的像素信号，被输出至垂直信号线30d。

另外，在时刻t2，驱动信号

<4>、驱动信号

<4>及驱动信号

<4>为高电平，因此在垂直信号线30c中，像素10(5，0)、像素10(5，2)及像素10(5，4)的信号被混合。由此，像素10(3，0)、像素10(3，2)、像素10(3，4)、像素10(5，0)、像素10(5，2)、像素10(5，4)、像素10(7，0)、像素10(7，2)及像素10(7，4)这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(5，2)的像素信号，被输出至垂直信号线30c。

此外，在时刻t2，驱动信号

<7>及驱动信号

<7>为高电平，因此在垂直信号线30b中，像素10(8，0)、像素10(8，2)及像素10(8，4)的信号被混合。由此，像素10(6，0)、像素10(6，2)、像素10(6，4)、像素10(8，0)、像素10(8，2)、像素10(8，4)、像素10(10，0)、像素10(10，2)及像素10(10，4)这9个像素的信号混合后的信号作为选择像素10(8，2)的像素信号，被输出至垂直信号线30b。

分别输出至垂直信号线30b～30d的像素信号被分别输入至列电路部40b～40d并转换为数字信号。转换为数字信号的复位信号和像素信号被向信号处理部输入。信号处理部在进行了相关双采样等信号处理后，将处理后的像素信号向控制部4输出。

在时刻t3以后的期间，与从时刻t1到时刻t3期间的情况同样地，依次选择3行选择像素和其周围的同色像素，执行复位信号读取和像素信号读取。按照这种方式，第3控制模式下，以3行为单位依次对选择像素进行选择，能够以多行为单位同时读取像素信号。另外，能够将选择像素的信号和其周围的同色像素的信号混合得到的信号作为选择像素的像素信号读取。

根据上述实施方式，在与第1实施方式相同的作用效果的基础上，能够获得以下作用效果。

(4)摄像元件3具有第3连接部20，该第3连接部20使第1像素与不同于第1及第2像素的其他像素各自的蓄积部14连接或切断。控制部50将第3连接部20设为连接状态，使基于由第1像素及其他像素的光电转换部11生成的电荷相加后的电荷的信号向第1信号线输出。由于采用这种方式，因此能够将基于对多个像素10中分别进行光电转换得到的电荷进行加法运算平均化的电荷的信号读取至垂直信号线30。因此，能够将选择像素的信号与选择像素周围的同色像素的信号混合得到的信号读取至垂直信号线30。另外，由于基于该混合后的像素信号生成图像数据，因此能够抑制图像产生莫尔干扰条纹等噪声。

(5)控制部50使来自第1像素的信号向第1信号线输出，并使来自与第1及第2像素不同的其他像素的信号向第1信号线输出。在本实施方式中，控制部50使例如像素10(2，0)的信号、像素10(2，2)的信号及像素10(2，4)的信号同时向垂直信号线30d输出。由此，摄像元件3能够将像素10(2，0)的信号、像素10(2，2)的信号及像素10(2，4)的信号在垂直信号线30d中混合。

以下的变形也在本发明的范围内，也可以使一个或多个变形例与上述实施方式组合。

(变形例1)

在上述实施方式中，对以3行为单位依次对选择像素进行选择并对以3行为单位同时读取像素信号的例子进行了说明。但是，也可以以2行为单位依次对选择像素进行选择，并以2行为单位同时读取像素信号。在该情况下，也可以使与无像素信号读取的垂直信号线对应设置的AD转换部的动作中止。由此能够减少摄像元件的消耗电力。

(变形例2)

在上述第2实施方式中，说明了使列方向的多个像素各自的FD14相互连接，并将行方向的多个像素与同一垂直信号线30连接，从而将列方向及行方向的多个像素的信号混合的例子，但信号混合的方法不限于此。例如，也可以通过使行方向的多个像素各自的FD14相互连接，并将列方向的多个像素与同一垂直信号线30连接，从而使多个像素的信号混合。另外，也可以通过使行方向及列方向的多个像素各自的FD14相互连接而将多个像素的信号混合。

(变形例3)

在上述实施方式中，说明了在摄像元件3配置开关SW2a～开关SW9a及开关SW2b～开关SW9b的例子。但是，摄像元件3配置的开关数量可以是任意的。也可以构成为，使开关的配置数量增加，能够从同一列内的任意数量的像素同时向相互不同的垂直信号线读取像素信号。例如，在按从5像素×5像素的25个像素中选择1个像素的比例对选择像素进行选择的情况下，将同一列内的5个选择像素各自的像素信号读取至各不相同的垂直信号线(例如垂直信号线30a～30e)。由此，与从同一列内的各像素将像素信号依次读取至同一垂直信号线的情况相比，能够以大约1/5的时间进行像素信号读取，能够实现5倍的帧率。

(变形例4)

在上述实施方式及变形例中，对摄像元件3配置有R像素、G像素和B像素的例子进行了说明。但是，也可以配置带有W(白)彩色滤光片的W像素或带有BK(黑)彩色滤光片的BK像素。

(变形例5)

在上述实施方式中，对作为光电转换部使用光电二极管的例子进行了说明。但是，作为光电转换部，也可以使用光电转换膜。

(变形例6)

以上述实施方式及变形例说明的摄像元件及摄像装置可以应用于相机、智能手机、平板电脑、内置于PC的相机、车载相机、搭载于无人航空机(无人机、无线电控制机等)的相机等。

(变形例7)

也可以将以上述实施方式及变形例说明的摄像元件应用于使多个基板(例如多个半导体基板)层叠而构成的层叠传感器(层叠型的摄像元件)。例如，多个像素10配置在第1层基板，列电路40和垂直驱动部50配置在第2层基板，多条垂直信号线30配置在第1层基板与第2层基板之间。也可以是，多个像素10和垂直驱动部50配置在第1层基板，列电路40配置在第2层基板。另外，层叠传感器也可以是3层以上。

在上述说明中说明了多种实施方式及变形例，但本发明不限定于以上内容。在本发明的技术思想范围内考虑的其他方案也包含在本发明的范围内。

以下的优先权基础申请的公开内容作为引用内容被引入本申请。

日本专利申请2017年第65777号(2017年3月29日申请)附图标记说明

3摄像元件、4控制部、10像素、11光电转换部、30垂直信号线、50垂直驱动部。

Claims (8)

1.一种摄像元件，其特征在于，包括：

具有在第1方向上配置的第1像素和第2像素在内的多个像素，其分别具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；

第1信号线，其能够输出基于由所述第1像素的所述光电转换部生成的电荷的信号，且沿着与所述第1方向不同的第2方向布线；

第2信号线，其能够输出基于由所述第2像素的所述光电转换生成的电荷的信号，且沿着所述第2方向布线；

第1连接部，其对所述第1像素与所述第1信号线之间的电连接或切断进行切换；

第2连接部，其对所述第2像素与所述第2信号线之间的电连接或切断进行切换；

第3连接部，其配置于配置有多个所述像素的区域，能够将所述像素连接至与连接于所述像素的信号线不同的信号线；以及

控制部，其进行第1控制和第2控制，所述第1控制利用所述第1连接部使所述第1像素与第1信号线连接，并利用所述第2连接部使所述第2像素与所述第2信号线连接，所述第2控制利用所述第3连接部使所述第1像素与所述第2信号线连接，并利用所述第2连接部使所述第2像素不与所述第2信号线连接。

2.一种摄像元件，其特征在于，包括：

沿第1方向配置的第1像素和第2像素，它们分别具有对光进行光电转换而生成电荷的光电转换部；

在与所述第1方向不同的第2方向上布线的第1信号线，其能够输出基于利用所述第1像素的所述光电转换部生成的电荷的信号；

在所述第2方向上布线的第2信号线，其能够输出基于利用所述第2像素的所述光电转换部生成的电荷的信号；

第1连接部，其对所述第1像素与所述第1信号线之间的连接或切断进行切换；

第2连接部，其配置于配置有多个所述像素的区域，对所述第1像素与所述第2信号线之间的连接或切断进行切换；以及

控制部，其将所述第1连接部设为切断状态，不使基于由所述第1像素的所述光电转换部生成的电荷的信号向所述第1信号线输出，并将所述第2连接部设为连接状态，使基于由所述第1像素的所述光电转换部生成的电荷的信号向所述第2信号线输出。

3.一种摄像元件，其特征在于，包括：

具有在第1列配置的第1像素及第2像素、和在第2列配置的第3像素及第4像素的多个像素；

能够与所述第1像素及所述第2像素电连接的第1信号线；

能够与所述第3像素及所述第4像素电连接的第2信号线；

第1连接部，其对所述第1像素与所述第1信号线之间的电连接或切断进行切换；

第2连接部，其对所述第2像素与所述第2信号线之间的电连接或切断进行切换；

第3连接部，其配置于配置有多个所述像素的区域，能够将所述像素连接至与连接于所述像素的信号线不同的信号线；以及

控制部，其使所述第1像素的信号向所述第1信号线输出，不使所述第3像素及所述第4像素的信号向所述第2信号线输出，并利用所述第3连接部使所述第2像素与所述第2信号线连接。

4.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，

所述第1像素以及所述第2像素具有对由所述光电转换部生成的电荷进行蓄积的蓄积部、以及生成基于由所述蓄积部蓄积的电荷的信号的生成部，

所述第1连接部对所述第1像素的所述生成部与所述第1信号线之间的电连接或切断进行切换，

所述第2连接部对所述第2像素的所述生成部与所述第2信号线之间的电连接或切断进行切换。

5.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，

所述第3连接部对所述第1像素的所述生成部和所述第1连接部之间与所述第2信号线的电连接或切断进行切换。

6.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，

具有第4连接部，该第4连接部对所述第1像素的所述蓄积部与不同于所述第1像素及所述第2像素的其他像素的所述蓄积部之间的电连接或切断进行切换，

所述控制部将所述第4连接部设为连接状态，使基于将由所述第1像素的所述光电转换部生成的电荷与由所述其他像素的所述光电转换部生成的电荷相加得到的电荷的信号向所述第1信号线输出。

7.根据权利要求4所述的摄像元件，其特征在于，

所述控制部使所述第1像素的信号向所述第1信号线输出，并使不同于所述第1像素及所述第2像素的其他像素的信号向所述第1信号线输出。

8.一种电子相机，其特征在于，包括：

权利要求1至7中任一项所述的摄像元件；以及

图像生成部，其基于所述像素的信号生成图像数据。

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