DE112018004287T5

DE112018004287T5 - Bildsensor und Bildaufnahmegerät

Info

Publication number: DE112018004287T5
Application number: DE112018004287.1T
Authority: DE
Inventors: Mineo Uchida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-05-14
Also published as: KR20200051801A; US20200228743A1; GB2606047A; GB2581641B; KR102325497B1; CN111133750A; WO2019065393A1; US11159757B2; GB202005462D0; GB2606047B; GB2581641A; CN111133750B

Abstract

Eine Bildelementanordnung umfasst eine Vielzahl von Bildelementblöcken, die jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen ausgebildet sind. Eine Signalverarbeitungseinheit und ein entsprechender der Bildelementblöcke sind durch eine Vielzahl von ersten Signalleitungen verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit und eine entsprechende der Übertragungseinheiten sind durch eine Vielzahl von zweiten Signalleitungen verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit umfasst eine Umwandlungsschaltung, die nacheinander eine Analog-Digital-Umwandlung auf den ersten Signalen durchführt, die von der Vielzahl von ersten Signalleitungen während einer identischen Zeitdauer eingegeben werden. Die Übertragungseinheiten sind hinsichtlich der Schaltungsanordnung in einem zweiten Substrat in einer Richtung angeordnet, die von einer ersten Richtung verschieden ist, in der die ersten Signalleitungen bereitgestellt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bildsensor und ein Bildaufnahmegerät.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurden Bildaufnahmegeräte mit einem Bildsensor wie etwa einem CMOS-Sensor multifunktionaler. Beispielsweise offenbart die Druckschrift PTL 1 ein Bildaufnahmegerät, das dazu eingerichtet ist, in der Lage dazu zu sein, eine Pupillenunterteilungsfokuserfassung unter Verwendung von von einem Bildsensor erlangten Signalen durchzuführen, genauso wie ein aufgenommenes Bild wie etwa eine Photographie oder ein Bewegtbild zu erzeugen. Bei der in der Druckschrift PTL 1 beschriebenen Konfiguration bewirkt eine Erhöhung der Datenmenge eine längere Auslesezeit, wodurch sich eine geringere Einzelbildrate und ein erhöhter Energieverbrauch ergeben. Die Druckschrift PTL 2 offenbart eine Steuerung für ein Umschalten zwischen einem Betriebszustand und einem Ruhezustand in Übereinstimmung mit einem Berechnungsergebnis durch eine Berechnungseinheit für jeden Bildelementblock, um in einer Analog-Digital-Wandlerschaltung (nachstehend als ADC-Schaltung bezeichnet) in einem Bildsensor Energie zu sparen.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: Druckschrift JP 2001 - 124 984 A
PTL 2: Druckschrift JP 2016 - 184 843 A

Erfindungszusammenfassung
Technische Aufgabenstellung
Einzelne Bildelemente in der Druckschrift PTL 2 basieren jedoch auf der Annahme einer herkömmlichen Konfiguration einer Erlangung eines Aufnahmebildes, und es ist nicht ersichtlich, wie Bildelementblöcke eingerichtet sind. Darüber hinaus ist es nicht ersichtlich, wie die Bildelementblöcke dazu eingerichtet sind und in dem Fall gesteuert werden, dass eine Bildelementkonfiguration in der Lage ist, zusätzlich zur Erzeugung eines Aufnahmebildes wie bei der Druckschrift PTL 1 eine Fokuserfassung durchzuführen, und es besteht die Möglichkeit, dass sich ein Energieverbrauch erhöht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bildsensor und ein Bildaufnahmegerät bereitzustellen, die dazu in der Lage sind, ein Energiesparen des Bildsensors umzusetzen, während eine durch eine Erhöhung der Datenmenge verursachte Einzelbildratenverringerung unterdrückt wird.
Lösung der Aufgabenstellung
Ein Bildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bildsensor mit einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, die aufeinander gestapelt sind, wobei das erste Substrat eine Bildelementanordnung aufweist, in der eine Vielzahl von Bildelementen zur Durchführung einer fotoelektrischen Umwandlung in einer Matrix angeordnet sind, das zweite Substrat eine Schaltungsanordnung aufweist, in der eine Vielzahl von Signalverarbeitungseinheiten in einer Matrix angeordnet sind, die erste Signale auf der Grundlage der fotoelektrischen Umwandlung verarbeiten, und die Übertragungseinheiten aufweisen, die durch die Signalverarbeitungseinheiten verarbeitete zweite Signale zu einer Außenseite hin übertragen. Die Bildelementanordnung umfasst eine Vielzahl von Bildelementblöcken, die jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen ausgebildet sind. Jede der Signalverarbeitungseinheiten und ein entsprechender der Bildelementblöcke sind durch eine Vielzahl von ersten Signalleitungen verbunden. Jede der Signalverarbeitungseinheiten und eine entsprechende der Übertragungseinheiten sind durch eine Vielzahl von zweiten Signalleitungen verbunden. Jede der Signalverarbeitungseinheiten umfasst eine Umwandlungsschaltung, die eine Analog-Digital-Umwandlung auf den ersten Signalen nacheinander durchführt, die von der Vielzahl von ersten Signalleitungen während einer identischen Zeitdauer eingegeben werden. Die Übertragungseinheiten sind hinsichtlich der Schaltungsanordnung in dem zweiten Substrat in einer Richtung angeordnet, die von einer ersten Richtung verschieden ist, in der die ersten Signalleitungen bereitgestellt sind.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Bildsensor und ein Bildaufnahmegerät bereitzustellen, die dazu in der Lage sind, ein Energiesparen des Bildsensors umzusetzen, während eine durch eine Erhöhung der Datenmenge verursachte Verringerung einer Einzelbildrate unterdrückt wird.
Figurenliste

1 zeigt eine Blockdarstellung, die eine schematische Konfiguration eines Bildaufnahmegeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 zeigt eine Blockdarstellung, die eine schematische Konfiguration eines Bildsensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 zeigt eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Bildelementanordnung des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 zeigt eine schematische Darstellung, die eine Beziehung zwischen Lichtflüssen von einer Austrittspupille eines Bildaufnahmeoptiksystems und eines Einheitsbildelements veranschaulicht.
5A zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel von Bildsignalwellenformen veranschaulicht, die von zwei Sub-Bildelementen des Bildsensors erlangt sind.
5B zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel von Bildsignalwellenformen veranschaulicht, die von zwei Sub-Bildelementen des Bildsensors erlangt sind.
6 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel der Schaltungskonfiguration eines Einheitsbildelements des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration einer Masse-zu-Spalte-Ausleseschaltung (sog. „common-to-column“-Ausleseschaltung) des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
10 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration einer Masse-zu-Spalte-Ausleseschaltung eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
12 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
13 zeigt ein Beispiel eines Bildelementblocks gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration einer Masse-zu-Spalte-Ausleseschaltung eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
15 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
16 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
17 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
18A zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
18B zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
19A zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
19B zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
20 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel von Verdrahtungsleitungen des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
21 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration einer Masse-zu-Spalte-Ausleseschaltung des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
22 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
23 veranschaulicht ein Beispiel eines Bildelementblocks gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
24A zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
24B zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
25 zeigt eine Konfigurationsdarstellung von Korrekturparametern gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine interne Konfigurationsdarstellung einer ADC-Schaltung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Betrieb der ADC-Schaltung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
28 zeigt eine erklärende Darstellung einer internen Konfiguration eines Bildsensors gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
29 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel der Konfiguration einer Masse-zu-Spalte-Ausleseschaltung des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
30 zeigt eine Darstellung, die die Konfiguration von Schaltungsblöcken in einer auf die Signalverarbeitungseinheiten 21 nachfolgenden Stufe gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
31 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
32 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
33A zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
33B zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang des Bildsensors in dem Bildaufnahmegerät gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
34 zeigt eine Darstellung, die die Konfiguration von Schaltungsblöcken in einer auf die Signalverarbeitungseinheiten 21 nachfolgenden Stufe gemäß einem Abwandlungsbeispiel 1 des neunten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
35 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das einen Auslesevorgang eines Bildsensors in einem Bildaufnahmegerät gemäß einem Abwandlungsbeispiel 1 des neunten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
36 zeigt eine Darstellung, die die Konfiguration von Schaltungsblöcken in einer auf die Signalverarbeitungseinheiten 21 nachfolgenden Stufe gemäß einem Abwandlungsbeispiel 2 des neunten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Bildsensor und ein Bildaufnahmegerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf einzelne Figuren beschrieben. Zu dieser Zeit sind nachstehend jene mit derselben Funktion durch dieselben Bezugszeichen in allen Figuren bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung dieser ist weggelassen.
Zunächst ist eine schematische Konfiguration eines Bildaufnahmegeräts 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Gemäß 1 umfasst das Bildaufnahmegerät 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine erste Linsengruppe 101, eine Blende 102, eine zweiten Linsengruppe 103, eine dritte Linsengruppe 104, einen optischen Tiefpassfilter 105 und einen Bildsensor 106. Das Bildaufnahmegerät 100 umfasst ebenso ein Blendenstellglied 117, ein Fokusstellglied 118, eine Blendenansteuerschaltung 115 und eine Fokusansteuerschaltung 116. Der Bildsensor 106 umfasst eine Signalverarbeitungseinheit 107. Das Bildaufnahmegerät 100 umfasst ferner ein digitales Front-End (DFE) 108 und einen digitalen Signalprozessor (DSP) 109. Das Bildaufnahmegerät 100 umfasst ebenso eine Anzeigeeinheit 111, ein RAM 112, eine Schaltung zur Erzeugung einer Zeitsteuerung (TG) 113, eine CPU 114, ein ROM 119 und ein Aufzeichnungsmedium 110.
Die erste Linsengruppe 101, die Blende 102, die zweite Linsengruppe 103, die dritte Linsengruppe 104 und das optische Tiefpassfilter 105 sind in dieser Reihenfolge von einer Gegenstandsseite entlang einer optischen Achse angeordnet, und diese Bestandteile bilden ein Bildaufnahmeoptiksystem. Das Bildaufnahmeoptiksystem entspricht einem Optiksystem zur Ausbildung eines optischen Bildes eines Gegenstandes. Die erste Linsengruppe 101 ist eine an dem vordersten Abschnitt (Gegenstandsseite) des Bildaufnahmeoptiksystems angeordnete Linsengruppe, und wird derart gehalten, dass sie in einer Richtung einer optischen Achse rückwärts und vorwärts beweglich ist. Die Blende 102 weist eine Funktion einer Einstellung der Lichtmenge während einer Bildaufnahme auf, falls deren Öffnungsdurchmesser eingestellt wird. Die zweite Linsengruppe 103 bewegt sich in der Richtung der optischen Achse rückwärts oder vorwärts in Verbindung mit der Blende 102, und führt einen Vergrößerungsänderungsvorgang (Zoomfunktion) in Verbindung mit einer Rückwärts- oder Vorwärtsbewegung der ersten Linsengruppe 101 durch. Die dritte Linsengruppe 104 weist eine Funktion einer Einstellung einer Brennweite durch Rückwärts- oder Vorwärtsbewegen in der Richtung der optischen Achse auf. Das optische Tiefpassfilter 105 ist ein optisches Bauelement zur Verringerung eines Farbrauschens oder eines Moire eines aufgenommenen Bildes.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nachstehend ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Linsengerät mit dem Bildaufnahmeoptiksystem in einen Hauptkörper des Bildaufnahmegeräts 100 integriert ist, jedoch ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nicht hierauf begrenzt. Die vorliegende Erfindung ist ebenso auf ein Bildaufnahmesystem anwendbar, das aus einem Hauptkörper eines Bildaufnahmegeräts und einem Linsengerät (Bildaufnahmeoptiksystem) ausgebildet ist, das an dem Hauptkörper des Bildaufnahmegeräts abnehmbar angebracht ist.
Das Blendenstellglied 117 umfasst einen Mechanismus zur Änderung des Öffnungsdurchmessers der Blende 102. Die Blendenansteuerschaltung 115 ist eine Ansteuerschaltung zur Steuerung des Öffnungsdurchmessers der Blende 102 durch Verwendung des Blendenstellgliedes 117, um die Lichtmenge für eine Bildaufnahme einzustellen, und zur Steuerung einer Belichtungszeit während einer Photographieaufnahme. Das Fokusstellglied 118 umfasst einen Mechanismus zur Ansteuerung der dritten Linsengruppe 104 rückwärts und vorwärts in der Richtung der optischen Achse. Die Fokusansteuerschaltung 116 ist eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des Fokusstellgliedes 118, um eine Fokusposition einzustellen.
Der Bildsensor 106 ist ein zweidimensionaler CMOS-Bildsensor, der auf einer Bildausbildungsoberfläche des Bilderfassungsoptiksystems angeordnet ist. Der Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist anders als ein herkömmlicher Bildsensor ein Multilagenbildsensor mit einer Multilagenstruktur gemäß 2. Insbesondere weist der Bildsensor 106 eine Multilagenstruktur auf, bei der ein erstes Substrat 10 und ein zweites Substrat 20 aufeinander gestapelt sind. Das erste Substrat 10 umfasst Bildelementabschnitte 11, die eine photoelektrische Umwandlung auf einem einfallenden Licht durchführen. Das zweite Substrat 20 umfasst Signalverarbeitungseinheiten 21, die Signale von den Bildelementabschnitten 11 umfassen, sowie Randschaltungen oder dergleichen. Die Bildelementabschnitte 11 und die Signalverarbeitungseinheiten 21 sind in einer Zeilenrichtung und einer Spaltenrichtung innerhalb der jeweiligen Substrate angeordnet. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Substrate gestapelt sind, können mehrere Substrate gestapelt sein. Beispielsweise ermöglicht ein Stapeln eines Substrates mit einem Speicher wie etwa einem DRAM oder eines Substrates mit einer anderen Signalverarbeitungsschaltung, dass der Bildsensor 106 eine neue Funktion aufweist. Die bei diesem Ausführungsbeispiel in dem zweiten Substrat umfassten Randschaltungen umfassen eine Stromversorgungsschaltung, eine Schaltung zur Erzeugung einer Zeitsteuerung, ein Register, einen Ausgangsverstärker und dergleichen.
Der Bildsensor 106 wandelt ein durch das Bildaufnahmeoptiksystem ausgebildetes Gegenstandsbild (optisches Bild) durch eine photoelektrische Umwandlung in ein elektrisches Signal um. In dieser Spezifikation kann der Bildsensor 106 als eine Bildaufnahmeeinheit bezeichnet sein. Die TG 113 führt zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ein Ansteuersignal zur Ansteuerung des Bildsensors 106 oder dergleichen an den Bildsensor 106 oder dergleichen zu. Ein Ansteuersignal umfasst ein Uhrzeitsignal und ein Synchronisationssignal zum Betrieb des Bildsensors 106, und umfasst ferner verschiedene Einstellparameter oder dergleichen zur Änderung von Betriebsarten zur Auswahl einer Ansteuerung des Bildsensors 106. Die TG 113 kann als eine interne TG innerhalb des Bildsensors 106 bereitgestellt sein, und kann dazu eingerichtet sein, ein Ansteuersignal auf der Grundlage eines Synchronisationssignals zu erzeugen, das von außen zugeführt wird. Die Betriebsarten zur Auswahl einer Ansteuerung des Bildsensors 106 umfassen zumindest eine Photographiebetriebsart, eine Bewegtbildbetriebsart und eine Live-Ansicht-Betriebsart.
Die Signalverarbeitungseinheit 107 ist in dem Bildsensor 106 bereitgestellt, und umfasst zumindest eine ADC-Schaltung, die ein von einem Bildelementabschnitt ausgegebenes analoges Bildsignal in ein digitales Bildsignal umwandelt.
Die DFE 108 weist eine Funktion einer Durchführung einer vorbestimmten Berechnungsverarbeitung auf einem Digitalbildsignal auf, das von dem Bildsensor 106 ausgegeben wird. Der DSP 109 weist eine Funktion einer Durchführung einer Korrekturverarbeitung, einer Entwicklungsverarbeitung und dergleichen auf einem von der DFE 108 ausgegebenen Digitalbildsignal auf. Der DSP 109 weist ebenso eine Funktion einer Durchführung einer Autofokus-Berechnung (AF-Berechnung) zur Berechnung der Abweichungsmenge von einem Fokuspunkt unter Verwendung eines Bildsignals (digitales Bildsignal) auf. Die DFE 108 und der DSP 109 umfassen eine rekonfigurierbare Schaltung wie etwa eine FPGA-Schaltung. Durch Ausbilden verschiedener Schaltungskonfigurationen in Übereinstimmung mit externen Einstellungen kann ein komplizierter Korrekturvorgang und dergleichen unter Verwendung von geringen Schaltungsressourcen durchgeführt werden.
Die Anzeigeeinheit 111 weist eine Funktion einer Anzeige eines aufgenommenen Bildes, verschiedener Menübildschirme, und so weiter auf. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine organische EL-Anzeige (OLED), oder dergleichen wird als die Anzeigeeinheit 111 verwendet. Das RAM 112 ist ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff zur vorübergehenden Speicherung von Daten eines aufgenommenen Bildes oder dergleichen. Das ROM ist ein Nur-LeseSpeicher zur Speicherung von verschiedenen korrigierten Daten, eines Programms zur Ausführung einer vorbestimmten Verarbeitung und dergleichen. Das Aufzeichnungsmedium 110 ist zur Aufzeichnung von Daten eines aufgenommenen Bildes bereitgestellt. Das Aufzeichnungsmedium 110 kann ein entfernbares Medium, beispielsweise eine Speicherkarte unter Verwendung eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers wie etwa eine SD-Speicherkarte sein. Das RAM 112, das ROM 119 und das Aufzeichnungsmedium 110 sind mit dem DSP 109 verbunden.
Die CPU 114 ist eine Steuervorrichtung, die das gesamte Bildaufnahmegerät 100 steuert, und einzelne Bestandteile zentral steuert. Zusätzlich dazu stellt die CPU 114 verschiedene Einstellparameter oder dergleichen für die einzelnen Bestandteile ein. Die CPU 114 umfasst einen Cache-Speicher oder dergleichen, in den Daten elektronisch geschrieben und aus dem Daten elektronisch gelöscht werden können, und führt ein darauf aufgezeichnetes Programm aus. Der Speicher wird als ein Gebiet zur Speicherung eines durch die CPU ausgeführten Programms, als ein Arbeitsgebiet während einer Durchführung eines Programms, als ein Gebiet zur Speicherung von Daten oder dergleichen verwendet. Zusätzlich dazu analysiert die CPU 114 eine Signalausgabe von dem Bildsensor 106 und führt eine Bildverarbeitung durch. Ein Analyseergebnis wird als Bildinformationen ausgegeben. Die Bildinformationen sind ein Bildanalyseergebnis und umfassen nicht nur die Helligkeit und die Farbe eines Gegenstandes, sondern auch das Vorhandensein/die Abwesenheit und Eigenschaften eines Objektes (einschließlich eines menschlichen Körpers), die Position/Geschwindigkeit/Beschleunigung des Objektes, ein Erfassungsergebnis eines bestimmten Gegenstandes, und so weiter. Zusätzlich dazu steuert die CPU 114 die Fokusansteuerschaltung 116 auf der Grundlage eines AF-Berechnungsergebnisses, das von dem DSP 109 ausgegeben wird, und stellt eine Fokusposition des Bildaufnahmeoptiksystems unter Verwendung des Fokusstellgliedes 118 ein.
Nachstehend ist ein Beispiel der Bildelementanordnung des Bildsensors 106 bei dem Bildaufnahmegerät 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Bildelementanordnung gemäß 3 entspricht der Anordnung der Bildelementabschnitte 11, die in dem ersten Substrat 10 umfasst sind.
Der Bildsensor 106 weist ein Bildelementareal PA (Bildelementanordnung) auf, in dem eine Vielzahl von Bildelementabschnitten 11 (Einheitsbildelemente) zum Beispiel in einer Anordnung in der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung gemäß 3 zweidimensional angeordnet sind. Das Bildelementareal PA kann beispielsweise ein Bildelementareal der Bildelementabschnitte 11 in 4.000 Zeilen x 8.000 Spalten umfassen, obwohl es nicht hierauf begrenzt ist. 3 veranschaulicht ein Bildelementareal von 6 Zeilen x 8 Spalten unter diesen.
Jeder Bildelementabschnitt 11 umfasst zwei Photodioden (nachstehend als „PDs“ bezeichnet) 401a und 401b, eine (nicht gezeigte) Mikrolinse und ein (nicht gezeigtes) Farbfilter. Die PD 401a und die PD 401b sind photoelektrische Umwandlungseinheiten von zwei Sub-Bildelementen a und b, die jeweils in dem Bildelementabschnitt 11 ausgebildet sind. Jeder Bildelementabschnitt 11 ist mit einer Mikrolinse bereitgestellt, die ein einfallendes Licht auf die zwei photoelektrischen Umwandlungseinheiten des Bildelementabschnittes 11 konzentriert.
Bezugszeichen a und b bei jedem Bildelementabschnitt 11 in 2 repräsentieren die Sub-Bildelemente a und b auf der Linken und der Rechten als Ergebnis einer Pupillenunterteilung. Ein Ausgangssignal a (A-Signal), das von dem Sub-Bildelement a ausgegeben wird, und ein Ausgangssignal b (B-Signal), das von dem Sub-Bildelement b ausgegeben wird, sind für eine Fokuserfassung verwendete Fokuserfassungssignale. Ein durch Addieren des A-Signals und des B-Signals erlangtes Signal (A+B-Signal) wird zur Erzeugung eines Bildes verwendet (Erzeugung eines Aufnahmebildes). Bezugszeichen R, G und B repräsentieren die Farben (spektralen Eigenschaften) der Farbfilter. R repräsentiert ein rotes Filter, G repräsentiert ein grünes Filter und B repräsentiert ein blaues Filter. Die einen Bildelementabschnitt 11 ausbildenden zwei PDs 401a und 401b weisen ein derselben Farbe zugeordnetes Farbfilter auf. 2 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Farbfilter in einer sogenannten Bayer-Anordnung angeordnet sind, jedoch ist die Anordnung der Farbfilter nicht hierauf begrenzt. Zusätzlich dazu ist eine Pupillenunterteilungsrichtung nicht auf die Richtung zur Unterteilung eines Bildelements in einen linken und einen rechten Abschnitt begrenzt, und kann eine Richtung zur Unterteilung eines Bildelements in einen oberen und einen unteren Abschnitt oder eine Richtung zur Unterteilung eines Bildelements in zwei oder mehr Abschnitte sein.
Nachstehend ist eine Beziehung zwischen Lichtflüssen von einer Austrittspupille des Bildaufnahmeoptiksystems (Bildaufnahmelinse) und des Bildelementabschnittes 11 des Bildsensors 106 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Der Bildelementabschnitt 11 umfasst die PDs 401a und 401b, sowie ein Farbfilter 201 und eine über den PDs 401a und 401b angeordnete Mikrolinse 202. Es wird der Fall angenommen, dass durch eine Austrittspupille 203 des Bildaufnahmeoptiksystems (der Bildaufnahmelinse) hindurchgetretene Lichtflüsse den Bildelementabschnitt 11 betreten, wobei eine optische Achse 204 des Bildaufnahmeoptiksystems die Mitte ist. Hinsichtlich der durch die voneinander verschiedenen Pupillengebiete (Teilgebiete) 205 und 206 der Austrittspupille 203 des Bildaufnahmeoptiksystems (der Bildaufnahmelinse) hindurchgetretenen Lichtflüsse wird der durch das Pupillengebiet 205 hindurchgetretene Lichtfluss von der PD 401a des Sub-Bildelements a durch die Mikrolinse 202 empfangen. Auf der anderen Seite wird der durch das Pupillengebiet 206 hindurchgetretene Lichtfluss von der PD 401b des Sub-Bildelements b durch die Mikrolinse 202 empfangen.
In dieser Weise empfangen die Sub-Bildelemente a und b Lichtstrahlen, die durch getrennte Gebiete (Gebiete, die voneinander verschieden sind) der Austrittspupille 203 der Bildaufnahmelinse hindurchgetreten sind. Als ein Ergebnis eines Vergleichs des A-Signals, das ein Ausgangssignal des Sub-Bildelements a ist, und des B-Signals, das ein Ausgangssignal des Sub-Bildelements b ist, kann somit eine Fokuserfassung unter Verwendung einer Phasendifferenz durchgeführt werden.
Nachstehend sind Bildsignalwellenformen unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, die von den Sub-Bildelementen a und b des Bildsensors 106 erlangt sind. 5A zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel von Bildsignalwellenformen veranschaulicht, die von den Sub-Bildelementen a und b in einem außerhalb-des-Fokus-Zustand (unscharfer Zustand, defokussierter Zustand) erlangt sind. 5B zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel von Bildsignalwellenformen veranschaulicht, die von den Sub-Bildelementen a und b in einem im-Fokus-Zustand (nachfolgend, scharfer Zustand, fokussierter Zustand) erlangt sind. In den 5A und 5B repräsentiert die vertikale Achse eine Signalausgabe, und die horizontale Achse repräsentiert eine Position (horizontale Bildelementposition).
In einem unscharfen Zustand (in einem defokussierten Zustand) stimmen die Bildsignalwellenformen, die von den Sub-Bildelementen a und b (A-Signal und B-Signal) erlangt sind, nicht miteinander überein, und weichen gemäß der Veranschaulichung in 5A stark voneinander ab. Falls der Zustand sich von dem unscharfen Zustand ändert, um näher an einem fokussierten Zustand zu sein, wird die Abweichung zwischen den Bildsignalwellenformen der Sub-Bildelemente a und b gemäß der 5B kleiner. In einem fokussierten Zustand überlappen diese Bildsignalwellenformen einander. In dieser Weise kann als ein Ergebnis einer Abweichungserfassung (der Menge der Abweichung) zwischen den von den Sub-Bildelementen a und b erlangten Bildsignalwellenformen die Menge einer Unschärfe (die Defokussierungsmenge) erfasst werden, und eine Fokuseinstellung des Bildaufnahmeoptiksystems kann unter Verwendung von Informationen über die Erfassung durchgeführt werden.
Nachstehend ist eine Beispielkonfiguration des Bildsensors 106 in dem Bildaufnahmegerät 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.
Der Bildsensor 106 weist gemäß 2 eine Multilagenstruktur auf, bei der das erste Substrat 10 mit den Bildelementabschnitten 11 und das zweite Substrat 20 mit den Signalverarbeitungseinheiten 21 aufeinander gestapelt sind. 6 zeigt eine Darstellung, die eine Positionsbeziehung auf einer Ebene zwischen der Anordnung der Bildelementabschnitte 11 und den Signalverarbeitungseinheiten 21 veranschaulicht. Jedes weiße Rechteck repräsentiert einen in dem ersten Substrat 10 bereitgestellten Bildelementabschnitt 11 und ein daran angebrachter Buchstabe repräsentiert die Farbe des für den Bildelementabschnitt 11 bereitgestellten Farbfilters. Jedes an den Rückseiten der Bildelementabschnitte 11 bereitgestellte graue Rechteck repräsentiert eine in dem zweiten Substrat 20 bereitgestellte Signalverarbeitungseinheit 21.
Gemäß 6 sind eine Vielzahl von Bildelementabschnitten 11 und eine Vielzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung innerhalb der jeweiligen Substrate periodisch angeordnet, um eine Bildelementanordnung und eine Schaltungsanordnung auszubilden. Das Areal der Bildelementabschnitte 11 in dem ersten Substrat 10 ist kleiner als das Areal der Signalverarbeitungseinheiten 21 in dem zweiten Substrat 20. Somit wird eine durch eine unterbrochene Linie umgebene vorbestimmte Anzahl von Bildelementabschnitten 11 als ein Bildelementblock 12 angesehen, und die Signalverarbeitungseinheiten 21 sind auf einer Eins-zu-Eins-Basis den Bildelementblöcken 12 entsprechend angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Bildelementabschnitte 11 in 4 Zeilen x 12 Spalten als ein Bildelementblock 12 angesehen. Dies ist ein Beispiel und eine verschiedene Anzahl von Bildelementen oder eine verschiedene Anordnung kann als ein Bildelementblock 12 angesehen werden. Zusätzlich dazu muss die jedem Bildelementblock 12 entsprechende Signalverarbeitungseinheit 21 dem Bildelementblock 12 hinsichtlich der Position nicht notwendigerweise entsprechen (beispielsweise muss sie nicht notwendigerweise direkt unter den Bildelementabschnitten 11 positioniert sein). Die Bildelementabschnitte 11 und die Signalverarbeitungseinheiten 21 können voneinander entfernt sein.
Gemäß 7 umfasst jeder Bildelementabschnitt 11 die PDs 401a und 401b, Übertragungstransistoren 402a und 402b, einen Rücksetztransistor 405, einen Verstärkungstransistor 404 und einen Auswahltransistor 406. Die Anode der PD 401a ist mit einer Massespannungsleitung verbunden, und die Kathode der PD 401a ist mit der Source des Übertragungstransistors 402a verbunden. Die Anode der PD 401b ist mit der Massespannungsleitung verbunden, und die Kathode der PD 401b ist mit der Source des Übertragungstransistors 402b verbunden. Der Drain des Übertragungstransistors 402a und der Drain des Übertragungstransistors 402b sind mit der Source des Rücksetztransistors 405 und dem Gate des Verstärkungstransistors 404 verbunden. Ein Verbindungsknoten der Drains der Übertragungstransistoren 402a und 402b, die Source des Rücksetztransistors 405 und das Gate des Verstärkungstransistors 404 dienen als ein potentialfreier Diffusionsabschnitt (sogenannter „Floating Diffusion“-Abschnitt, nachstehend als „FD-Abschnitt“ bezeichnet) 403. Der Drain des Rücksetztransistors 405 und der Drain des Verstärkungstransistors 404 sind mit einer Stromversorgungsspannungsleitung verbunden (Spannung Vdd). Die Source des Verstärkungstransistors 404 ist mit dem Drain des Auswahltransistors 406 verbunden.
Die PDs 401a und 401b der Sub-Bildelemente a und b führen jeweils eine photoelektrische Umwandlung eines darin eingegebenen optischen Signals (optisches Bild) durch und speichern eine der Belichtungsmenge entsprechende Ladung. Die Übertragungstransistoren 402a und 402b übertragen jeweils in Übereinstimmung mit Signalen PTXA und PTXB bei einem hohen Pegel die in den PDs 401a und 401b gespeicherten Ladungen zu dem FD-Abschnitt 403. Der FD-Abschnitt 403 wandelt durch dessen parasitäre Kapazität die von den PDs 401a und 401b übertragenen Ladungen in eine der Ladungsmenge entsprechende Spannung um, und legt die Spannung an das Gate des Verstärkungstransistors 404 an. Der Rücksetztransistor 405 ist eine Umschalterschaltung zur Rücksetzung des FD-Abschnittes 403, und setzt den FD-Abschnitt 403 in Übereinstimmung mit einem Signal PRES bei einem hohen Pegel zurück. In dem Fall eines Rücksetzens der Ladungen der PDs 401a und 401b, werden das Signal PRES und die Signale PTXA und PTXB gleichzeitig auf einen hohen Pegel gesetzt, um die Übertragungstransistoren 402a und 402b und den Rücksetztransistor 405 anzuschalten. Nachfolgend werden die PDs 401a und 401b mittels des FD-Abschnittes 403 zurückgesetzt. Der Auswahltransistor 406 gibt ein durch den Verstärkungstransistor 404 in eine Spannung umgewandeltes Bildelementsignal an einen Ausgangsknoten vout des Bildelementabschnittes 11 (Bildelement) in Übereinstimmung mit einem Signal PSEL bei einem hohen Pegel aus.
Über die Erstreckung jeder Zeile der Bildelementanordnung des ersten Substrates 10 ist in der Zeilenrichtung eine nicht gezeigte Ansteuersignalleitung angeordnet. Die Ansteuersignalleitung ist mit einer vertikalen Abtastschaltung verbunden, die in dem ersten Substrat 10 oder dem zweiten Substrat 20 bereitgestellt ist. Ein vorbestimmtes Ansteuersignal zur Ansteuerung einer Bildelementausleseschaltung der Bildelementabschnitte 11 wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt von der vertikalen Abtastschaltung an die Ansteuersignalleitung ausgegeben. Insbesondere umfasst jede Ansteuersignalleitung eine Vielzahl von (beispielsweise vier) Signalleitungen zur Zufuhr des vorstehend beschriebenen Signals PTXA, des Signals PTXB, des Signals PRES und des Signals PSEL an die Vielzahl von in der Zeilenrichtung angeordneten Bildelementabschnitten 11. Diese Signalleitungen bilden eine gemeinsame Signalleitung für die Vielzahl von Bildelementabschnitten 11, die zu derselben Zeile gehören.
Eine Ausleseschaltung zur Auslese eines Signals von jedem Bildelementabschnitt 11 in dem Bildsensor 106 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 veranschaulicht eine äquivalente Schaltung der Ausleseschaltung des Bildsensors 106. 8 veranschaulicht lediglich die Bildelementabschnitte 11 von den Bildelementabschnitten gemäß 6, die in den ungeraden Spalten angeordnet sind. Jede Spalte der Bildelementabschnitte 11 in dem ersten Substrat 10 weist vier Signalleitungen 803a auf. Die Signalleitungen 803a sind über die Verbindungsabschnitte 801 mit den 803b verbunden, die Stromquellen 802 in dem zweiten Substrat 20 aufweisen. Von den entsprechenden Bildelementabschnitten 11 ausgegebene Signale werden von dem ersten Substrat 10 durch die Signalleitungen 803a und die Signalleitungen 803b zu dem zweiten Substrat 20 hin ausgelesen. Nachstehend sind die Signalleitungen 803a und die Signalleitungen 803b der Einfachheit halber als Signalleitungen 803 bezeichnet, wenn sie nicht voneinander unterschieden werden. Jede Spalte von Bildelementabschnitten 11 weist vier Signalleitungen 803 auf, und jede Signalleitung ist durch col_xN (x: die Spaltennummer der Bildelementabschnitte 11, N: A, B, C oder D) repräsentiert. Insbesondere sind die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile mit col_xA verbunden. In gleicher Weise sind die Bildelementabschnitte 11 in der zweiten bis vierten Zeile jeweils mit den Signalleitungen col_xB bis col_xD verbunden. Die Signalleitungen 803 sind auch in den anderen Spalten in derselben Weise wie jene für die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Spalte angeordnet. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel jede Spalte der Bildelementabschnitte 11 vier Signalleitungen 803 aufweist, ist die Konfiguration nicht hierauf begrenzt. Um ein Auslesen mit einer höheren Geschwindigkeit durchzuführen, ist es bevorzugt, mehr Signalleitungen 803 bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass die Anzahl von Signalleitungen vorzugsweise ein Vielfaches von 2 oder 4 ist. Obwohl 8 lediglich einen Bildelementblock 12 zeigt, sind in der Bildelementanordnung eine Vielzahl von Bildelementblöcken in einer Matrix angeordnet. Das heißt, die Signalleitungen 803 werden mit den Bildelementabschnitten 11 von anderen Bildelementblöcken geteilt.
Die einzelnen Signalleitungen 803 sind mit den Signalverarbeitungseinheiten 21 verbunden, die in dem zweiten Substrat 20 bereitgestellt sind. Bei dem Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Signalverarbeitungseinheiten 21 für die Bildelementblöcke 12 bereitgestellt, wobei jeder gemäß 6 eine Vielzahl von Bildelementabschnitten 11 auf einer Eins-zu-Eins-Basis umfasst. Somit sind eine Vielzahl von Signalleitungen 803 mit jeder Signalverarbeitungseinheit 21 verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 21 umfasst eine Multiplexer-Schaltung 804 (nachstehend als MPX-Schaltung bezeichnet), und die Vielzahl von Signalleitungen 803 sind mit dem Eingang der MPX-Schaltung 804 verbunden. Darüber hinaus umfasst die Signalverarbeitungseinheit 21 eine ADC-Schaltung 805, und die ADC-Schaltung 805 ist mit dem Ausgang der MPX-Schaltung 804 verbunden. Mit der Bereitstellung der MPX-Schaltung 804 zwischen der Vielzahl von Signalleitungen 803 und der ADC-Schaltung 805, ist die Signalverarbeitungseinheit 21 dazu in der Lage, eine Vielzahl von Signalen mit einer hohen Geschwindigkeit in einer Zeitunterteilung unter Verwendung der einzelnen ADC-Schaltung 805 zu verarbeiten. Obwohl dies ausführlich bei einem anderen nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben ist, nimmt bei diesem Ausführungsbeispiel die ADC-Schaltung 805 ein AD-Umwandlungsverfahren mit einer schrittweisen Annäherung an. Eine Verwendung dieses Verfahrens ermöglicht einen Betrieb mit höherer Geschwindigkeit und einem niedrigeren Energieverbrauch der ADC-Schaltung 805. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die MPX-Schaltung 804 einer Auswahleinheit zur Auswahl einer Signalleitung, die mit der ADC-Schaltung 805 aus der Vielzahl von Signalleitungen 803 zu verbinden ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Signalverarbeitungseinheit 21 zwei MPX-Schaltungen 804a und 804b, und die ADC-Schaltungen 805a und 805b entsprechen jeweils diesen. Die MPX-Schaltung 804a ist dazu eingerichtet, Signale von col_xA und col_xC empfangen zu können, die mit den Bildelementen verbunden sind, die ein R-Farbfilter aufweisen. Die MPX-Schaltung 804b ist dazu eingerichtet, Signale von col_xB und col_xD zu empfangen, die mit den Bildelementen verbunden sind, die ein G-Farbfilter aufweisen. Der Ausgang der MPX-Schaltung 804a ist mit der ADC-Schaltung 805a verbunden, und der Ausgang der MPX-Schaltung 804b ist mit der ADC-Schaltung 805b verbunden. Jede ADC-Schaltung 805 ist dazu in der Lage, eine ADC-Funktion unabhängig zu betreiben. Obwohl die Signalverarbeitungseinheit 21 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Konfiguration aufweist, die zwei MPX-Schaltungen und zwei ADC-Schaltungen umfasst, ist die Konfiguration nicht hierauf begrenzt. Die Signalverarbeitungseinheit 21 kann lediglich eine MPX-Schaltung und lediglich eine ADC-Schaltung umfassen, oder kann drei oder mehr MPX-Schaltungen und drei oder mehr ADC-Schaltungen umfassen.
Obwohl die Signalleitungen 803 und die MPX-Schaltungen 804 direkt miteinander verbunden sind, kann zusätzlich dazu dazwischen eine nicht gezeigte Abtasthalteschaltung bereitgestellt sein, und aus den Bildelementabschnitten 11 ausgelesene Signale können darin zeitweilig gehalten werden.
Zusätzlich dazu sind die ADC-Schaltungen 805 gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu in der Lage, einen Energiesparvorgang (Standby-Betrieb) gemeinsam oder einzeln durchzuführen. Um den Energiesparvorgang zu steuern, ist eine PSAVE-Steuereinheit 806 in dem zweiten Substrat 20 bereitgestellt. In Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der PSAVE-Steuereinheit 806, startet oder beendet jede ADC-Schaltung 805 einen Energiesparvorgang. Ein Beispiel des Energiesparvorgangs ist ein Vorgang eines Stoppens der Zufuhr von Leistung oder eines Uhrzeitsignals an die ADC-Schaltung 805. Die PSAVE-Steuereinheit 806 kann in der Signalverarbeitungseinheit 21 bereitgestellt sein, oder kann in Einheiten von Gebieten, beispielsweise in Einheiten von Zeilen oder in Einheiten von Spalten bereitgestellt sein.
Obwohl 8 lediglich die Bildelementabschnitte 11 veranschaulicht, die in den ungeraden Spalten bereitgestellt sind, weisen die in den geraden Spalten angeordneten Bildelementabschnitte 11 eine ähnliche Schaltungskonfiguration auf.
9 zeigt eine Darstellung, die einen normalen Auslesevorgang des Bildsensors 106 veranschaulicht. Bei dem Vorgang gemäß 9 werden Signale aus den Bildelementabschnitten 11 nacheinander ausgelesen, ohne dass die Signale addiert werden. Dieser normale Auslesevorgang wird hauptsächlich in dem Fall eines Erlangens einer Photographie mit hoher Auflösung verwendet. Unter Bezugnahme auf 9 ist nachstehend eine Beschreibung des Falles eines Ausgebens von lediglich Signalen für eine Bildaufnahme ohne ein Ausgeben von Signalen für eine Fokuserfassung gegeben. Das heißt, jeder Bildelementabschnitt 11 gibt kein erstes Signal auf der Grundlage eines Signals von lediglich einem der Vielzahl von PDs aus, sondern gibt lediglich ein zweites Signal auf der Grundlage von Signalen der Vielzahl von PDs aus.
Ein Signal PRES in 9 ist ein Signal, das von der vertikalen Abtastschaltung an die Gates der Rücksetztransistoren 405 durch eine nicht gezeigte Steuerleitung zugeführt wird. In gleicher Weise ist ein Signal PSEL ein durch eine Steuerleitung von der vertikalen Abtastschaltung an die Gates der Auswahltransistoren 406 der Bildelementabschnitte 11 in der N-ten Zeile zugeführtes Signal. Das Signal PSEL ist zusammen mit der Zeilenposition der Bildelementabschnitte 11 gezeigt, an die das Signal ausgegeben wird, das an dessen Ende angegeben ist. Das heißt, ein Signal PSEL(1) ist ein Signal PSEL, das an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile ausgegeben wird. Ein Signal PTXA ist ein von der vertikalen Abtastschaltung an die Gates der Übertragungstransistoren 402a durch eine Steuerleitung zugeführtes Signal. Ein Signal PTXB ist ein von der vertikalen Abtastschaltung an die Gates der Übertragungstransistoren 402b durch eine Steuerleitung zugeführtes Signal. Das Signal PSEL wurde als ein jeder Zeile entsprechendes Signal beschrieben. Wahlweise kann eine Vielzahl von Signalen PSEL an jede Zeile zugeführt werden. Mit dieser Konfiguration kann ein Bildelement, von dem ein Signal auszugeben ist, periodisch ebenso in der Spaltenrichtung ausgewählt werden.
Ein Signal PSAVE in 9 ist ein von der PSAVE-Steuereinheit 806 an jede ADC-Schaltung 805 zugeführtes Signal. Als Antwort auf eine Eingabe eines Signals mit einem hohen Pegel an die ADC-Schaltung 805 beginnt die ADC-Schaltung 805 einen Energiesparvorgang. Als Antwort auf eine Eingabe eines Signals mit einem niedrigen Pegel an die ADC-Schaltung 805 führt die ADC-Schaltung 805 einen Normalvorgang durch. Obwohl das Signal PSAVE als ein einzelnes Signal beschrieben ist, um die Beschreibung bei diesem Ausführungsbeispiel zu vereinfachen, ist das Signal PSAVE nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann bei einer Konfiguration, bei der das Signal PSAVE einzeln an Einheiten von Gebieten in der Bildelementanordnung oder an Einheiten der ADC-Schaltungen 805 zugeführt wird, ein Energiesparvorgang in Einheiten von Gebieten gesteuert werden.
9 veranschaulicht einen Vorgang hinsichtlich der MPX-Schaltung 804a und der ADC-Schaltung 805a. Die MPX-Schaltung 804a und die ADC-Schaltung 805a empfangen Signale der Bildelementabschnitte 11, die in der ersten und dritten Zeile mit R-Farbfiltern bereitgestellt und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte in der Anordnung des Bildelementblocks 12 gemäß 8 gelegen sind. Somit veranschaulicht 9 einen Vorgang hinsichtlich des Vorgangs der Bildelementabschnitte 11, die in der ersten und dritten Zeile und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte gelegen sind.
Zusätzlich dazu zeigt 9 die Namen Col_xN von Signalleitungen, die die durch die MPX-Schaltung 804a ausgewählten Spalten als die Spalten anzeigen, die Signale an die ADC-Schaltung 805a ausgeben. Die Bedeutung von xN ist nachstehend beschrieben. „x“ repräsentiert eine Spaltennummer der Bildelementabschnitte 11. „N“ repräsentiert eine der vier Signalleitungen 803, die entsprechend den Bildelementabschnitten 11 in einer Spalte angeordnet sind.
Zu einer Zeit t1 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass die an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten und dritten Zeile auszugebenden Signale PRES auf einem hohen Pegel gehalten werden. Dementsprechend sind die Rücksetztransistoren 405 in den Bildelementabschnitten 11 in der ersten Zeile in einem AN-Zustand. Somit werden die FD-Abschnitte 403 auf ein Potential zurückgesetzt, das der Stromversorgungsspannung Vdd entspricht. Zusätzlich dazu bewirkt die vertikale Abtastschaltung zu der Zeit t1, dass das Signal PSEL(1) sich auf einem hohen Pegel befindet. Dementsprechend werden die Auswahltransistoren 406 der Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auf AN geschaltet. Somit werden die von den Stromquellen 802 gemäß 8 zugeführten Ströme an die Verstärkungstransistoren 404 der Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile durch die Auswahltransistoren 406 zugeführt. Dementsprechend wird eine Source-Folgerschaltung ausgebildet, die aus der Stromversorgungsspannung Vdd, dem Verstärkungstransistor 404 und der Stromquelle 802 ausgebildet ist. Das heißt, der Verstärkungstransistor 404 führt einen Source-Folgervorgang eines Ausgebens eines dem Potential des FD-Abschnittes 403 entsprechenden Signals über den Auswahltransistor 406 an die Signalleitung 803 durch. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von einer Zeit t1 einer N-Signal-Auslesezeitdauer.
Zu einer Zeit t2 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass das an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auszugebende Signal PRES sich auf einem niedrigen Pegel befindet. Dementsprechend sind die Rücksetztransistoren 405 der Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auf AUS geschaltet. Damit wird ein Rücksetzen der FD-Abschnitte 403 aufgehoben. Jeder Verstärkungstransistor 404 gibt ein Signal auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403, bei dem das Rücksetzen aufgehoben wurde, an die entsprechende Signalleitung 803 gemäß 8 aus. Dieses Signal ist als ein N-Signal (Rauschsignal) bezeichnet. Dementsprechend werden N-Signale von den Bildelementabschnitten 11 an die Signalleitungen 803 in den jeweiligen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die N-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben.
Zu und nach der Zeit t2 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene N-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der ersten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Danach AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die an die Signalleitungen 803a, die den Bildelementabschnitten 11 in der ersten Zeile in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, ausgegebenen N-Signale nacheinander in digitale Signale um. Da jedes N-Signal schon in die MPX-Schaltung 804a eingegeben wurde, kann eine Hochgeschwindigkeits-AD-Umwandlung durchgeführt werden, indem lediglich eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a umgeschaltet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von einer Zeit t2 einer N-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Zu einer Zeit t3 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass das an die Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile auszugebende Signal PRES sich auf einem niedrigen Pegel befindet. Dementsprechend sind die Rücksetztransistoren 405 der Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile auf AUS geschaltet. Somit wird ein Rücksetzen der FD-Abschnitte 403 aufgehoben. Jeder Verstärkungstransistor 404 gibt ein N-Signal auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403, bei dem das Rücksetzen aufgehoben wurde, gemäß 8 an die Signalleitung 803 aus. Dementsprechend werden N-Signale von den Bildelementabschnitten 11 in der dritten Zeile an die Signalleitungen 803 in den jeweiligen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die N-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben.
Zu und nach der Zeit t3 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene N-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der dritten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Danach AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die N-Signale, die an die Signalleitungen 803 ausgegeben werden, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander in digitale Signale um. Da jedes N-Signal schon in die MPX-Schaltung 804a eingegeben wurde, kann eine Hochgeschwindigkeits-AD-Umwandlung durchgeführt werden, indem lediglich eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a umgeschaltet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von einer Zeit t3 einer N-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Zusätzlich dazu bewirkt zu der Zeit t3 die vertikale Abtastschaltung, dass die Signale PTXA und PTXB, die an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auszugeben sind, sich auf einem hohen Pegel befinden. Dementsprechend werden die in den PDs 401a und 401b gespeicherten Ladungen (bei diesem Ausführungsbeispiel, Elektronen) über die Übertragungstransistoren 402a und 402b an den FD-Abschnitt 403 übertragen. In dem FD-Abschnitt 403 werden die Ladungen der PDs 401a und 401b addiert. Dementsprechend wird das Potential des FD-Abschnittes 403 ein Potential, das der durch Addieren der Ladungen der PDs 401a und 401b erlangten Ladung entspricht. Es wird angenommen, dass eine Signalausgabe von dem Verstärkungstransistor 404 auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403, das nur durch die Ladung von der PD 401a bestimmt ist, als ein A-Signal definiert ist. Es wird ebenso angenommen, dass eine Signalausgabe von dem Verstärkungstransistor 404 auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403, das nur durch die Ladung von der PD 401b bestimmt ist, als ein B-Signal definiert ist. In Übereinstimmung mit diesen Annahmen kann die Signalausgabe von dem Verstärkungstransistor 404 auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403, das der durch Addieren der Ladungen der PDs 401a und 401b erlangten Ladung entspricht, als ein A+B-Signal definiert werden, das die Summe des A-Signals und des B-Signals ist. Das A+B-Signal des Bildelementabschnittes 11 in der ersten Zeile wird an die Signalleitung 803 in jeder Spalte ausgegeben. Dementsprechend werden die A+B-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Das A+B-Signal ist ein zweites Signal auf der Grundlage von durch die Vielzahl von PDs erzeugten Signalen. Das zweite Signal kann als ein Signal für eine Bildaufnahme verwendet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t3 einer A+B-Signal-Auslesezeitdauer.
Zu und nach einer Zeit t4 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene A+B-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der ersten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Nachfolgend AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die A+B-Signale, die zu den Signalleitungen 803 ausgegeben werden, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander in digitale Signale um. Da jedes A+B-Signal schon in die MPX-Schaltung 804a eingegeben wurde, kann eine Hochgeschwindigkeits-AD-Umwandlung durchgeführt werden, indem lediglich eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804 umgeschaltet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t4 einer A+B-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Zu der Zeit t4 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass die an die Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile auszugebenden Signale PTXA und PTXB sich auf einem hohen Pegel befinden. Dementsprechend werden die A+B-Signale der Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die A+B-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von einer Zeit t4 einer A+B-Signal-Auslesezeitdauer.
Zu und nach einer Zeit t5 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene A+B-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der dritten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Nachfolgend AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die A+B-Signale, die an die Signalleitungen 803 ausgegeben werden, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander in digitale Signale um. Da jedes A+B-Signal schon in die MPX-Schaltung 804a eingegeben wurde, kann eine Hochgeschwindigkeits-AD-Umwandlung durchgeführt werden, indem lediglich eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a umgeschaltet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t5 einer A+B-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Diese Vorgänge werden parallel auf der zweiten und vierten Zeile durchgeführt, die mit G-Farbfiltern bereitgestellt sind. Darüber hinaus werden diese Vorgänge ebenso auf den Bildelementabschnitten 11 durchgeführt, die in den geraden Spalten gelegen sind. Als ein Ergebnis einer Durchführung der Vorgänge auf den einzelnen Bildelementblöcken 12 parallel oder nacheinander, können Bildsignale auf einem Schirm erlangt werden. Falls ein A-Signal oder ein B-Signal erlangt wird, wird eine Steuerung bei dem Signal PTXA oder dem Signal PTXB zu dem Zeitpunkt eines Auslesens des A+B-Signals nicht durchgeführt. Obwohl dies bei einem anderen Ausführungsbeispiel nachstehend ausführlich beschrieben ist, ist es bevorzugt, das Signal auszulesen, nachdem das N-Signal ausgelesen wurde, und bevor das A+B-Signal ausgelesen wird.
Nachstehend ist eine charakteristische Wirkung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
Bei dem Betrieb gemäß 9 werden eine Vielzahl von Vorgängen wie nachstehend beschrieben parallel durchgeführt.

(1) Ein Parallelbetrieb einer AD-Umwandlung von N-Signalen, die den Bildelementabschnitten 11 in der ersten Zeile entsprechen, und eines Auslesens von N-Signalen, die den Bildelementabschnitten 11 in der dritten Zeile entsprechen.
(2) Ein Parallelbetrieb einer AD-Umwandlung von N-Signalen, die den Bildelementabschnitten 11 in der dritten Zeile entsprechen, und eines Auslesens von A+B-Signalen, die den Bildelementabschnitten 11 in der ersten Zeile entsprechen.
(3) Ein Parallelbetrieb einer AD-Umwandlung von A+B-Signalen, die den Bildelementabschnitten 11 in der ersten Zeile entsprechen, und eines Auslesens von A+B-Signalen, die den Bildelementabschnitten 11 in der dritten Zeile entsprechen.

Diese parallelen Vorgänge können die Wartezeit von dem Zeitpunkt, bei dem die ADC-Schaltung 805a eine AD-Umwandlung beendet, bis zu dem Zeitpunkt verkürzen, zu dem die ADC-Schaltung 805a die nächste AD-Umwandlung durchführt. Dementsprechend kann die Zeitdauer verkürzt werden, die für eine AD-Umwandlung der von allen Bildelementabschnitten 11 ausgegebenen Signale benötigt ist. Somit kann die Einzelbildrate in dem gesamten Bildaufnahmegerät 100 vergrößert werden.
Bei dem Beispiel gemäß 9 werden jede N-Signal-Auslesezeitdauer und jede A+B-Signal-Auslesezeitdauer während derselben Zeitdauer in den Verbindungsleitungen 803 gesteuert, die mit derselben MPX-Schaltung 804 verbunden sind, jedoch ist der Betrieb nicht hierauf begrenzt. Ein wichtiges Merkmal ist, dass während derselben Zeitdauer wie der Zeitdauer, zu der eine ADC-Schaltung 805 eine AD-Umwandlung auf jedem Signal durchführt, ein Auslesevorgang für andere Signalleitungen 803 gestartet wird, die mit der ADC-Schaltung 805 verbindbar sind. Das heißt, es ist bevorzugt, den Auslesezeitpunkt oder das Auslesen und AD-Umwandlungszeitpunkte für jede Signalleitung 803 in Übereinstimmung mit Bildaufnahmebedingungen (ISO-Geschwindigkeit und Einzelbildrate) oder den Eigenschaften des Bildsensors 106 geeignet zu ändern. Beispielsweise werden Signale während jeder AD-Umwandlungszeitdauer nacheinander AD-umgewandelt, die bei einer Zeit t2 und einer Zeit t4 beginnt, jedoch variiert der AD-Umwandlungszeitpunkt zwischen der ersten Spalte und einer anderen Spalte. Die Auslesezeitdauern müssen nicht gleichzeitig enden, und müssen lediglich zu dem AD-Umwandlungszeitpunkt enden. Obwohl die Auslesezeitdauern der einzelnen Spalten gleichzeitig zu der Zeit t2 und der Zeit t4 gemäß 9 enden, können somit die Auslesezeitdauern der einzelnen Spalten in Übereinstimmung mit den AD-Umwandlungszeitpunkten verzögert werden. Im Einzelnen muss der Endzeitpunkt der Auslesezeitdauer der dritten Spalte unmittelbar vor dem Ende der AD-Umwandlung der ersten Spalte eingestellt sein. Ebenso können die Endzeitpunkte der Auslesezeitdauern der anderen Spalten unmittelbar vor dem Ende der AD-Umwandlung eingestellt sein. Mit diesem Betrieb mit diesen Zeitpunkten, kann eine AD-Umwandlung unmittelbar nach einem Auslesen von Signalen durchgeführt werden, und eine bis zu dem Start einer AD-Umwandlung verschwendete Zeit kann verkürzt werden.
Die Enden von Auslesezeitdauern sind vorstehend beschrieben, und dasselbe findet auf den Beginn Anwendung. Falls sich die Endzeitpunkte von Auslesezeitdauern ändern, ist es insbesondere bevorzugt, die Anfangszeitpunkte der Auslesezeitdauern derart zu ändern, dass die Längen von Auslesezeitdauern von einzelnen Spalten im Wesentlichen gleich sind. Obwohl die Auslesezeitdauern zu der Zeit t1 und der Zeit t3 gemäß 9 gleichzeitig beginnen, können darüber hinaus beispielsweise die Anfänge der Auslesezeitdauern zu den Zeitpunkten vorgezogen werden, zu denen die Signale MPX (Col_xN) entsprechend den AD-Umwandlungszeitdauern in einzelnen Spalten abgefallen sind. Das heißt, es ist nicht notwendig, auf das Ende einer AD-Umwandlung in allen der Spalten zu warten, und es ist möglich, ein Auslesen des nächsten Signals zu dem Zeitpunkt zu beginnen, zu dem die AD-Umwandlungszeitdauer für jede Spalte endet. Dementsprechend kann eine Einzelbildrate weiter erhöht werden. In dem Fall, dass die Auslesezeitdauern für eine Vielzahl von Signalleitungen 803 nicht dieselben sind, sondern verschieden sind, kann die Last auf die Stromquellen 802 verringert werden. Das heißt, um Auslesevorgänge auf den entsprechenden Bildelementabschnitten 11 zu verschiedenen Zeitpunkten einzeln durchzuführen, benötigen das Signal PRES und die Signale PTXA und PTXB eine Vielzahl von Verdrahtungsleitungen für jede Zeile. Dies verkompliziert eine Steuerung, jedoch kann eine Wirkung einer Verringerung eines an den Bildsensor 106 zugeführten Spitzenstromverbrauchs erzielt werden, und insgesamt kann ein Energieverbrauch verringert werden. Es ist bevorzugt, Zeitpunkte für die einzelnen Signalleitungen 803 geeignet zu ändern, jedoch können die Zeitpunkte in Einheiten einer vorbestimmten Anzahl von Signalleitungen 803 geändert werden, um eine übermäßige Komplexität der Schaltung zu vermeiden.
Nachstehend ist ein charakteristischer Auslesevorgang des Bildsensors 106 in dem Bildaufnahmegerät 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10 zeigt eine Darstellung, die einen Addition-und-Auslesevorgang des Bildsensors 106 veranschaulicht. Bei dem Betrieb gemäß 10 werden Signale nacheinander aus den Bildelementabschnitten 11 ausgelesen, wobei die Signale vor einer AD-Umwandlung addiert werden. Dieser Addition-und-Auslesevorgang wird hauptsächlich in dem Fall eines Erlangens eines Bewegtbildes verwendet. In 10 ist eine Beschreibung für den Fall gegeben, dass keine Signale für eine Fokuserfassung ausgegeben werden, sondern lediglich Signale für eine Bildaufnahme ausgegeben werden. Die Signalleitungen gemäß 10 sind dieselben wie jene in 9. Darüber hinaus ist die Beschreibung eines Vorgangs weggelassen, der dem normalen Auslesevorgang entspricht.
Zu einer Zeit t2 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass die an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auszugebenden Signale PRES auf einem niedrigen Pegel sind. Dementsprechend werden N-Signale von den Bildelementabschnitten 11 an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden N-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben.
Zu und nach der Zeit t2 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a. Bei dem Addition-und-Auslesevorgang werden anders als bei dem normalen Auslesevorgang eine Vielzahl von Signalleitungen 803 gleichzeitig mit der ADC-Schaltung 805a verbunden. Bei diesem Vorgang wird eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a im Wesentlichen äquivalent zu einem Signal, das durch Addieren und Mitteln der Signale erlangt ist, die mit den Signalleitungen 803 gleichzeitig verbunden sind. Dementsprechend können Signale unter den Signalleitungen 803 addiert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwei benachbarte Spalten derselben Farbe wie etwa die erste und die dritte Spalte addiert, deren entsprechende Signalleitungen 803 gleichzeitig mit der ADC-Schaltung 805a verbunden sind. Dementsprechend halbiert sich die Anzahl der Male einer notwendigen AD-Umwandlung gegenüber dem normalen Auslesevorgang. Insgesamt kann eine AD-Umwandlung in der Hälfte der Zeit einer AD-Umwandlung des normalen Auslesevorgangs ausgeschlossen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechen die Signalleitungen 803 und die MPX-Schaltung 804 einer Addierer-Schaltung zum Addieren von Signalen der Bildelementabschnitte 11.
Darüber hinaus ist zu dem Zeitpunkt, zu dem eine AD-Umwandlung zu oder nach der Zeit t2 endet, das an jede ADC-Schaltung 805 auszugebende Signal PSAVE auf einen hohen Pegel eingestellt. Dementsprechend wird die ADC-Schaltung 805 in einen Energiesparvorgang umgeschaltet. Zu der Zeit t3 ist das Signal PSAVE auf einen niedrigen Pegel eingestellt, und der Energiesparvorgang endet. Dementsprechend wird es möglich, eine AD-Umwandlung auf dem nächsten Signal durchzuführen.
Gemäß 10 ist das Signal PSAVE zu einem Zeitpunkt, zu dem eine AD-Umwandlung jeder Zeile und jedes Bildelementblocks endet, auf einen hohen Pegel eingestellt und entspricht einer horizontalen Austastzeitdauer. Dies ermöglicht ein weiteres Energiesparen. Da jede ADC-Schaltung 805 unabhängig arbeitet, ist es nicht immer notwendig, einen Energiesparvorgang in dem gesamten Bildsensor 106 durchzuführen. Es ist bevorzugt, einen Energiesparvorgang in Übereinstimmung mit dem Betrieb jeder ADC-Schaltung 805 geeignet durchzuführen.
Als ein Ergebnis eines Addierens von Signalen unter Verwendung der MPX-Schaltung 804, die in der vorausgehenden Stufe der ADC-Schaltung 805 bereitgestellt ist, kann die für die AD-Umwandlung benötigte Zeit verkürzt werden. Als ein Ergebnis eines Bewirkens, dass die ADC-Schaltung 805 einen Energiesparvorgang in der verkürzten Zeit durchführt, kann zusätzlich dazu ein Energiesparen des gesamten Bildsensors 106 umgesetzt werden, wobei die Einzelbildrate aufrechterhalten werden kann. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel Signale in zwei Spalten addiert werden, können Signale in drei oder mehr Spalten addiert werden. Durch eine Erhöhung der Anzahl von Spalten, für die die Signale addiert werden, kann die AD-Umwandlungszeit ferner verkürzt werden, und Energie weiter gespart werden. Darüber hinaus kann die Einzelbildrate erhöht werden.
In dem Fall eines Bereitstellens einer Abtasthalteschaltung zwischen den Signalleitungen 803 und der MPX-Schaltung 804, ist es nicht notwendig, eine Vielzahl von Signalleitungen 803 mit der MPX-Schaltung 804 zu dem Zeitpunkt eines Addierens von Signalen gleichzeitig zu verbinden. Beispielsweise kann ein Addieren von Signalen durchgeführt werden, indem ferner eine Umschaltschaltung oder dergleichen zur Verbindung von Kapazitäten (Kondensatoren oder dergleichen) bereitgestellt wird, die in der Abtast-HalteSchaltung Signale halten. Zusätzlich dazu kann ein Addition-und-Auslesevorgang durchgeführt werden, indem ein Signaladditionsverfahren eines Verbindens von Kapazitäten und ein Additionsverfahren eines gleichzeitigen Verbindens einer Vielzahl von Signalleitungen 803 mit der MPX-Schaltung 804 kombiniert wird.
Obwohl ein Betrieb eines Addierens von Signalen derselben Farbe bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, können Signale von verschiedenen Farben addiert werden. Signale von verschiedenen Farben können anders als für eine Erzeugung eines Bildsignals als Signale für eine AF- oder eine Belichtungsberechnung verwendet werden.
Obwohl jedes Zeitablaufdiagramm lediglich Auslesezeitpunkte zeigt, wird jede PD 401 in jedem Bildelementabschnitt 11 vor den Auslesezeitpunkten zurückgesetzt. Um eine Speicherzeitdauer in einem gesamten Bildschirm gleichförmig zu gestalten, wird ein Abtasten für jeden Bildelementabschnitt 11 bei dem Rücksetzvorgang in Übereinstimmung mit dem bei diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Auslesezeitpunkt durchgeführt.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel gegeben, bei dem eine Addition von Signalen in der Spaltenrichtung durchgeführt wird, in dem gleichzeitig eine Vielzahl von Signalleitungen 803, die mit der MPX-Schaltung 804 verbunden sind, mit der ADC-Schaltung 805 verbunden werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel einer Verbindung zwischen den Signalleitungen 803 und der MPX-Schaltung 804 gegeben, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, und es ist ein Betrieb eines Addierens von Signalen ebenso in der Zeilenrichtung beschrieben.
Eine Ausleseschaltung zur Auslese von Signalen aus den einzelnen Bildelementabschnitten 11 in dem Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 entspricht 8 bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und veranschaulicht eine äquivalente Schaltung der Ausleseschaltung des Bildsensors 106. Dieselben Bestandteile wie jene in 8 sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung derer ist weggelassen.
Gemäß 11 werden die Signale, die von den einzelnen Bildelementabschnitten 11 ausgegeben werden, durch die Signalleitungen 803 ausgelesen. Jede Spalte der Bildelementabschnitte 11 weist vier Signalleitungen 803 auf. Die einzelnen Signalleitungen sind durch col_xN (x: die Spaltennummer der Bildelementabschnitte 11, N: A, B, C, oder D). Die Signalleitungen 803 sind ebenso in den anderen Spalten in derselben Weise wie jene der Bildelementabschnitte in der ersten Spalte angeordnet. Die Schaltung gemäß 11 unterscheidet sich von der Schaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Art einer Verbindung zwischen den Signalleitungen 803 und der MPX-Schaltung 804. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel jede Spalte der Bildelementabschnitte 11 vier Signalleitungen 803 aufweist, ist insbesondere die Konfiguration nicht hierauf begrenzt. Um eine Auslese mit einer höheren Geschwindigkeit zu erzielen, ist es bevorzugt, mehr Signalleitungen 803 bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass die Anzahl von Signalleitungen vorzugsweise ein Vielfaches von zwei oder vier, oder ein Vielfaches der Anzahl von zu addierenden Signalen ist.
Gemäß 11 werden die Signale der Bildelementabschnitte 11, die R-Farbfilter aufweisen, und die in der ersten und dritten Zeile und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte gelegen sind, in die MPX-Schaltung 804 und die ADC-Schaltung 805 eingegeben. Darüber hinaus werden die Signale der Bildelementabschnitte 11 darin eingegeben, die G-Farbfilter aufweisen und die in der zweiten und vierten Zeile und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte gelegen sind. In 11 sind lediglich die für die Beschreibung notwendigen ungeraden Spalten gezeigt, und eine Veranschaulichung der anderen ungeraden Spalten und der geraden Spalten ist aus Gründen der Einfachheit weggelassen.
12 zeigt eine Darstellung, die einen Addition-und-Auslesevorgang des Bildsensors 106 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Bei einem Vorgang gemäß 12 werden Signale aus den Bildelementabschnitten 11 nacheinander ausgelesen, wobei die Signale vor einer AD-Umwandlung addiert werden. Dieser Addition-und-Auslesevorgang wird hauptsächlich in dem Fall eines Erlangens eines Bewegtbildes verwendet. In 12 ist eine Beschreibung des Falles gegeben, dass keine Signale für eine Fokuserfassung ausgegeben werden, sondern lediglich Signale für eine Bilderfassung ausgegeben werden. In 12 sind die Signalleitungen dieselben wie jene in 10, und lediglich die Signale, die in die MPX-Schaltung 804 eingegeben werden, sind verschieden. Darüber hinaus ist die Beschreibung eines Betriebes weggelassen, der gleich zu dem bei den ersten Ausführungsbeispielen gezeigten Betrieb ist.
Zu einer Zeit t2 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass sich das an die Bildelementabschnitte 11 der ersten Zeile auszugebende Signal PRES und das an die Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile auszugebende Signal PRES auf einem niedrigen Pegel befindet. Dementsprechend werden N-Signale von den Bildelementabschnitten 11 zu den Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden N-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in der ersten und dritten Zeile und den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in die MPX-Schaltung 804 eingegeben.
Zu und nach der Zeit t2 verbindet die MPX-Schaltung 804 die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander mit der ADC-Schaltung 805 in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX. Bei dem Addition-und-Auslesevorgang bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Vielzahl von Signalleitungen 803 gleichzeitig mit der ADC-Schaltung 805 verbunden. Insbesondere sind Col_xA, das den Bildelementabschnitten 11 in der ersten Zeile entspricht, und Col_xC, das den Bildelementabschnitten in der dritten Zeile entspricht, gleichzeitig verbunden. Mit diesem Vorgang ist eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804 ein Signal, das durch Addieren und Mitteln der an die Signalleitunen 803 gleichzeitig verbundenen Signalen erlangt ist, und eine Addition von Signalen in der Zeilenrichtung kann durchgeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel müssen, um zwei benachbarte Zeilen derselben Farbe wie etwa die erste Zeile und die dritte Zeile zu addieren, die entsprechenden Signalleitungen 803 gleichzeitig mit der ADC-Schaltung 805 verbunden sein. Dementsprechend kann ein einer AD-Umwandlung für zwei Zeilen entsprechendes Signal durch Durchführen einer AD-Umwandlung erlangt werden, und eine AD-Umwandlung kann in der Hälfte der Zeit einer AD-Umwandlung bei dem normalen Auslesevorgang abgeschlossen werden.
Zu einem Zeitpunkt, zu dem eine AD-Umwandlung zu oder nach einer Zeit t2 endet, ist darüber hinaus das an jede ADC-Schaltung 805 auszugebende Signal PSAVE auf einen hohen Pegel eingestellt. Dementsprechend ist die ADC-Schaltung 805 auf einen Energiesparvorgang umgeschaltet. Unmittelbar vor einer Zeit t3 ist das Signal PSAVE auf einen niedrigen Pegel eingestellt, und der Energiesparvorgang endet. Dementsprechend wird es möglich, eine AD-Umwandlung auf dem nächsten Signal durchzuführen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Vorgang einer Durchführung von lediglich einer Addition in der Zeilenrichtung veranschaulicht. Durch Kombinieren des Addition-und-Auslesevorgangs in der Spaltenrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird es möglich, gleichzeitig ein Addieren sowohl in der Zeilenrichtung als auch in der Spaltenrichtung durchzuführen.
Als ein Ergebnis eines Ermöglichens der Verbindung der Bildelementabschnitte 11, die den Spalten oder Zeilen entsprechen, als einem Ziel einer Addition mit der vor der ADC-Schaltung 805 bereitgestellten MPX-Schaltung 804 können sowohl der normale Auslesevorgang als auch der Addition-und-Auslesevorgang durchgeführt werden. Als ein Ergebnis eines Bewirkens, dass die ADC-Schaltung 805 einen Energiesparvorgang zu einem Zeitpunkt durchführt, zu dem die ADC-Umwandlungszeit verkürzt ist, kann ein Energiesparen des gesamten Bildsensors 106 umgesetzt werden, wobei die Einzelbildrate aufrechterhalten werden kann. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel Signale von zwei Zeilen addiert werden, können Signale von drei oder mehr Zeilen addiert werden. Wahlweise kann eine Addition in der Spaltenrichtung kombiniert werden. In diesem Fall muss die Anzahl von Spalten als einem Ziel einer Addition nicht notwendigerweise dieselbe wie die Anzahl von Zeilen als einem Ziel einer Addition sein.
6 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem eine Signalverarbeitungseinheit 21 für einen Bildelementblock 12 mit einer vorbestimmten Anzahl von Bildelementabschnitten 11 angeordnet ist. Die Bildelementabschnitte 11, die in dem Bildelementblock 12 umfasst sind, müssen nicht notwendigerweise benachbart zueinander sein. Beispielsweise kann unter Berücksichtigung des Farbschwerpunkts (Abtastzyklus) nach einer Addition von Bildelementen derselben Farbe, der aus den Bildelementabschnitten 11 ausgebildete Block, der in 13 durch die durchgezogenen Linien repräsentiert ist, als der Bildelementblock 12 angesehen werden, und die Signalleitungen 803 von den einzelnen Bildelementabschnitten 11 können mit einer MPX-Schaltung 804 verbunden sein. Als ein Ergebnis eines Anwendens des Bildelementblockes gemäß 13 können die Farbschwerpunkte nach einer Addition in der Spaltenrichtung in dem Fall eines Addierens von Signalen von drei Bildelementen in der Spaltenrichtung abgeglichen werden. Ebenso kann ein Abgleich der Farbschwerpunkte ebenso in der vertikalen Richtung durch eine ähnliche Anordnung in der vertikalen Richtung erzielt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel wurde eine Beschreibung einer Steuerung eines Addierens von Signalen in der MPX-Schaltung 804 zur Verkürzung einer AD-Umwandlungszeit und eines Bewirkens gegeben, dass die ADC-Schaltung 805 einen Energiesparvorgang während dieser Zeit durchführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Beschreibung einer Steuerung eines Energiesparvorgangs für die ADC-Schaltung 805 gegeben, die während eines Addition-und-Auslesevorgangs nicht verwendet wird. Die MPX-Schaltung 804 führt eine Addition von Signalen ebenso bei diesem Ausführungsbeispiel durch.
Eine Ausleseschaltung zur Auslese von Signalen aus den einzelnen Bildelementabschnitten 11 in dem Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. 14 entspricht 8 bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und veranschaulicht eine äquivalente Schaltung der Ausleseschaltung des Bildsensors 106. Dieselben Bestandteile wie jene gemäß 8 sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
In 14 werden die Signale, die von den einzelnen Bildelementabschnitten 11 ausgegeben werden, durch die Signalleitungen 803 ausgelesen. Jede Spalte der Bildelementabschnitte 11 weist vier Signalleitungen 803 auf. Die einzelnen Signalleitungen sind durch col_xN (x: die Spaltennummer der Bildelementabschnitte 11, N: A, B, C oder D) repräsentiert. Die Signalleitungen 803 sind ebenso für die anderen Spalten in derselben Weise wie jene für die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Spalte angeordnet. Die Schaltung gemäß 14 unterscheidet sich von den Schaltungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer MPX-Schaltung 1404 und einer PSAVE-Steuereinheit 1406, die zu der Konfiguration der Signalverarbeitungseinheit 21 hinzugefügt sind.
Gemäß 14 werden die Signale der Bildelementabschnitte 11, die R-Farbfilter aufweisen, und die in der ersten und dritten Zeile und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte gelegen sind, in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Ebenso werden die Signale der Bildelementabschnitte 11, die G-Farbfilter aufweisen, und die in der zweiten und vierten Zeile und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte gelegen sind, in die MXP-Schaltung 804b eingegeben. Eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a und eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804b werden in die MPX-Schaltung 1404 eingegeben. Eine Ausgabe der MPX-Schaltung 1404 wird auf der Grundlage eines Signals MPX2 gesteuert, das ein Steuersignal ist, und es wird ein Umschaltvorgang durchgeführt, um entweder die Ausgabe der MPX-Schaltung 804a oder die Ausgabe der MPX-Schaltung 804b an die ADC-Schaltung 805a auszugeben. Im Einzelnen ist die Ausgabe der MPX-Schaltung 804a eine Ausgabe für den Fall, dass sich das Signal MPX2 auf einem niedrigen Pegel befindet, und die Ausgabe der MPX-Schaltung 804b wird für den Fall ausgegeben, dass sich das Signal MPX2 auf einem hohen Pegel befindet. Mit diesem Vorgang kann die Ausgabe der MPX-Schaltung 804a und die Ausgabe der MPX-Schaltung 804b durch die einzelne ADC-Schaltung 805a AD-umgewandelt werden.
Zusätzlich dazu wird die Ausgabe der MPX-Schaltung 804b in die ADC-Schaltung 805b eingegeben, die die Ausgabe der MPX-Schaltung 804b AD-umwandelt. Jedoch in dem Fall, dass die Ausgabe der MPX-Schaltung 804a und die Ausgabe der MPX-Schaltung 804b unter Verwendung der einzelnen ADC-Schaltung 805a in der vorstehend beschriebenen Weise AD-umgewandelt wird, ist es nicht notwendig, zu bewirken, dass die ADC-Schaltung 805b arbeitet.
Zusätzlich dazu sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ADC-Schaltungen 805 jeweils dazu in der Lage, einen Energiesparvorgang einzeln durchzuführen. Um den Energiesparvorgang zu steuern, ist das zweite Substrat 20 mit der PSAVE-Steuereinheit 1406 bereitgestellt. In Übereinstimmung mit einzelnen Steuersignalen (PSAVE1 und PSAVE2) von der PSAVE-Steuereinheit 1406, beginnen oder beenden die ADC-Schaltung 805a und die ADC-Schaltung 805b einen Energiesparvorgang. In den Fall, dass lediglich die ADC-Schaltung 805a einen AD-Umwandlungsvorgang durchführt, ist es unter Verwendung des Signals PSAVE2 somit möglich, zu bewirken, dass lediglich die ADC-Schaltung 805b einen Energiesparvorgang durchführt.
15 zeigt eine Darstellung, die einen Addition-und-Auslesevorgang des Bildsensors 106 bei dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Bei dem Betrieb gemäß 15 werden Signale aus den Bildelementabschnitten 11 nacheinander ausgelesen, wobei die Signale vor einer AD-Umwandlung addiert werden. Dieser Addition-und-Auslesevorgang wird hauptsächlich in dem Fall eines Erlangens eines Bewegtbildes verwendet. In 15 ist eine Beschreibung des Falles gegeben, dass keine Signale für eine Fokuserfassung ausgegeben werden, sondern lediglich Signale für eine Bildaufnahme ausgegeben werden. Die Signalleitungen gemäß 15 umfassen zusätzlich zu jenen gemäß 10 usw. Signalleitungen für das Signal MPX2 zur Steuerung der MPX-Schaltung 1404, und die Signale PSAVE1 und PSAVE2 von der PSAVE-Steuereinheit 1406. Darüber hinaus ist die Beschreibung eines mit einem Vorgang des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Ausführungsbeispiels gemeinsamen Vorganges weggelassen.
Zu einer Zeit t2 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass das an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten und zweiten Zeile auszugebende Signal PRES sich auf einem niedrigen Pegel befindet. Dementsprechend werden N-Signale von den Bildabschnitten 11 an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die N-Signale, die den Bildelementschnitten 11 in der ersten und der zweiten Zeile und in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in die MPX-Schaltung 804a und die MPX-Schaltung 804b eingegeben.
Zu und nach der Zeit t2 verbindet die MPX-Schaltung 804 die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a in Übereinstimmung mit Signalen MPX und einem Signal MPX2, die von der TG 113 zugeführt werden. Bei dem Addition-und-Auslesevorgang bei diesem Ausführungsbeispiel werden eine Vielzahl von Signalleitungen 803 gleichzeitig mit der ADC-Schaltung 805a verbunden. Im Einzelnen werden Col_1A, das dem Bildelementabschnitt 11 in der ersten Zeile und der ersten Spalte entspricht, und Col_3A, das dem Bildelementabschnitt 11 in der ersten Zeile und der dritten Spalte entspricht, gleichzeitig mit der MPX-Schaltung 804a verbunden. Bei diesem Vorgang ist eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a ein Signal, das durch Addieren und Mitteln der Signale erlangt ist, die an die gleichzeitig verbundenen Signalleitungen 803 ausgegeben werden, und es kann eine Addition von Signalen in der Spaltenrichtung durchgeführt werden. Zu demselben Zeitpunkt ist das Signal MPX2 auf einen niedrigen Pegel gesteuert, und eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a wird in die ADC-Schaltung 805a als eine Ausgabe der MPX-Schaltung 1404 eingegeben.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem eine AD-Umwandlung für die erste und dritte Spalte zu oder nach der Zeit t2 endet, sind Col_1B, das dem Bildelementabschnitt 11 in der zweiten Zeile und der ersten Spalte entspricht, und Col_3B, das dem Bildelementabschnitt 11 in der zweiten Zeile und der dritten Spalte entspricht, gleichzeitig mit der MPX-Schaltung 804b verbunden. Bei diesem Vorgang ist eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804b ein Signal, das durch Addieren und Mitteln der Signale erlangt ist, die an die gleichzeitig verbundenen Signalleitungen 803 ausgegeben werden, und es kann eine Addition von Signalen in der Spaltenrichtung durchgeführt werden. Zu demselben Zeitpunkt ist das Signal MPX2 auf einen hohen Pegel gesteuert, und eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804b wird in die ADC-Schaltung 805a als eine Ausgabe der MPX-Schaltung 1404 eingegeben.
Als ein Ergebnis einer Durchführung des Addition-und-Auslesevorgangs durch Wiederholen des vorstehend beschriebenen Vorgangs kann ein AD-Umwandlungsvorgang für zwei Zeilen in der Zeit für eine Zeile bei dem normalen Auslesevorgang abgeschlossen werden. Das heißt, bei dem normalen Auslesevorgang sind zwei ADC-Schaltungen 805 benötigt, wohingegen eine ADC-Schaltung 805 ausreichend ist, um Signale aus dem gesamten Bildelementblock 12 auszulesen. Die unnötig gewordene ADC-Schaltung 805b kann daher während des Addition-und-Auslesevorgangs in Übereinstimmung mit dem auf einen hohen Pegel gesteuerten Signal PSAVE2 fortwährend einen Energiesparvorgang durchführen, und ein Energieverbrauch kann deutlich verringert werden.
Ebenso kann bei diesem Ausführungsbeispiel wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ferner durch Steuern des Signals PSAVE auf einen hohen Pegel zu dem Zeitpunkt Energie gespart werden, zu dem der AD-Umwandlungsvorgang in der ADC-Schaltung 805a beendet ist.
Als ein Ergebnis einer Bereitstellung einer Vielzahl von MPX-Schaltungen in der Signalverarbeitungseinheit 21 ist es möglich, eine ADC-Schaltung bereitzustellen, die während eines Addition-und-Auslesevorgangs nicht benötigt ist. Zusätzlich dazu kann als ein Ergebnis eines Bewirkens, dass die ADC-Schaltung einen Energiesparvorgang durchführt, ein Energiesparen des gesamten Bildsensors 106 erzielt werden, wobei die Einzelbildrate aufrechterhalten werden kann. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel in zwei Spalten Signale addiert werden, können die Signale in drei oder mehr Spalten addiert werden. Normalerweise kann eine Addition in der Zeilenrichtung kombiniert werden. In diesem Fall muss die Anzahl von Spalten als einem Ziel einer Addition nicht notwendigerweise dieselbe wie die Anzahl von Zeilen als einem Ziel einer Addition sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine AD-Umwandlungszeit verkürzt, indem Signale einer Vielzahl von Signalleitungen 803 addiert werden. Die AD-Umwandlungszeit kann ebenso durch Kombinieren eines Ausdünnvorgangs verkürzt werden. Beispielsweise können bei dem Ausführungsbeispiel lediglich die Signale der Signalleitungen 803 in der ersten, fünften und neunten Spalte zu vorbestimmten Zeitpunkten gemäß 15 ausgelesen werden, ohne die Signalleitungen 803 in der dritten, siebten und elften Spalte zu verbinden.
Darüber hinaus kann in dem Fall eines Durchführens eines ausgedünnten Auslesens die MPX-Schaltung 1404 weggelassen werden, indem die Verbindung zwischen den Signalleitungen 803 und der MPX-Schaltung 804 hergestellt wird. Als ein Beispiel sind die Signalleitungen 803 von den Bildelementabschnitten 11 als einem auszudünnenden Ziel (beispielsweise, den Bildelementabschnitten 11 in der dritten, siebten und elften Spalte) mit der MPX-Schaltung 804b verbunden. Die Signalleitungen 803 von den Bildelementabschnitten 11 als einem Ausleseziel (beispielsweise die Bildelementabschnitte 11 in der ersten, fünften und neunten Spalte) sind mit der MPX-Schaltung 804a verbunden. Mit solchen Verbindungen sparen die MPX-Schaltung 804b und die ADC-Schaltung 805b während eines ausgedünnten Auslesens Energie, und demensprechend kann eine Wirkung ähnlich zu der des dritten Ausführungsbeispiels erlangt werden.
Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel werden Signale aus den Bildelementabschnitten 11 ausgelesen, die an einem Ende des Bildelementblockes 12 gelegen sind (beispielsweise, der ersten Spalte), jedoch ist die Signalauslesereihenfolge nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise können Signale in einer umgekehrten Reihenfolge ausgelesen werden, oder Signale können von alternativen Bildelementabschnitten ausgelesen werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel bis zu dem dritten Ausführungsbeispiel sind Beispiele gegeben, bei denen der Energiesparvorgang der ADC-Schaltung 805 gesteuert wird, falls ein AD-Umwandlungsvorgang während einer Auslesezeitdauer nicht durchgeführt wird, während der die MPX-Schaltung 804 eine Signaladdition oder dergleichen durchführt. Jedoch kann bei einem Betrieb des Bildaufnahmegeräts 100 unter Verwendung des Bildsensors 106 ein Energiesparvorgang für die ADC-Schaltung 805 zu einem anderen Zeitpunkt eingestellt sein.
16 veranschaulicht Zeitabläufe in dem Fall einer Aufnahme eines Bilds durch das Bildaufnahmegerät 100. Ein Signal VD ist ein vertikales Synchronisationssignal, und wird von der TG 113 an den Bildsensor 106 zugeführt. Das Signal VD wird ebenso an andere Bestandteile wie etwa die DFE 108 und die DSP 109 zugeführt, und synchronisiert den Vorgangszeitablauf des gesamten Bildaufnahmegeräts 100. Der Zyklus des Signals VD entspricht der Einzelbildrate zur Erlangung eines Bewegtbildes, und entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel 1/120 Sekunden. Ein internes HD ist ein horizontales Synchronisationssignal, das ein internes Signal ist, das durch eine Schaltung in den Bildsensor 106 mit dem Signal VD synchronisiert erzeugt wird, das von der TG 113 zugeführt wird. Die Vorgangszeitabläufe des Bildsensors 106 sind durch das interne HD spezifiziert, beispielsweise werden ein Rücksetzvorgang und ein Auslesevorgang für die Bildelementabschnitte 11 gesteuert. Der Bildsensor 106 gibt während einer HD-Zeitdauer Signale von den Bildelementabschnitten 11 aus, die einer vorbestimmten Anzahl von Zeilen entsprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die für den Bildsensor 106 zur Ausgabe von Bildsignalen eines Einzelbildes (eine Auslesezeitdauer) benötigte Zeit 1/180 Sekunden.
Falls die zur Erlangung eines Bildes benötigte Auslesezeitdauer 1/180 Sekunden ist, ist die Auslesegeschwindigkeit gemäß 16 relativ zu der Einzelbildrate ausreichend hoch, und somit ist die restliche Zeit eine Austastzeitdauer. Während der Austastzeitdauer werden weder eine Signalauslese noch eine AD-Umwandlung durchgeführt. Somit kann während dieser Zeitdauer ein Energiesparvorgang durchgeführt werden. Gemäß 16 ist das Signal PSAVE während der Austastzeitdauer auf einen hohen Pegel eingestellt, und dementsprechend kann ein Energiesparvorgang erzielt werden.
Eine konstante Einzelbildrate ist notwendig, um ein flüssiges Bewegtbild zu erlangen. Falls die Einzelbildrate nicht variabel, sondern konstant ist, hängt die Austastzeitdauer von der Menge von Signalen ab, die aus dem Bildsensor 106 ausgelesen werden. Beispielsweise wird der Fall eines Erlangens einer Photographie angenommen, während gemäß in 17 ein Bewegtbild mit einer vorbestimmten Einzelbildrate (zum Beispiel, 60 fps) aufgenommen wird. Es wird angenommen, dass in dem Fall, dass 8 Millionen Bildelemente für ein Bewegtbild benötigt sind, für eine Photographie viermal so viele Bildelemente, 32 Millionen Bildelemente, verwendet werden. In diesem Fall ist die Austastzeitdauer während der Photographieaufnahme unvermeidbar kürzer als während einer Bewegtbildaufnahme. In einem solchen Fall ist es zu bevorzugen, einen Energiesparvorgang lediglich während den Austastzeitdauern einer Bewegtbildaufnahme durchzuführen, und während einer Photographieaufnahme gemäß 17 keinen Energiesparvorgang durchzuführen. Ein Bewegtbild wird kontinuierlich aufgenommen, wohingegen eine Photographie momentan aufgenommen wird. Auch falls während einer Photographieaufnahme kein Energiesparvorgang durchgeführt wird, kann somit ein Energiesparen in dem gesamten Bildsensor 106 erzielt werden.
In einer Speicherzeitdauer wie in einer Austastzeitdauer, werden weder eine Signalauslese noch eine AD-Umwandlung durchgeführt. Gemäß 18A setzt der Bildsensor 106 die Bildelementabschnitte 11 zurück, und wird nachfolgend während einer vorbestimmten Speicherzeitdauer belichtet. Danach werden während einer Auslesezeitdauer Signale ausgelesen. Die Speicherzeitdauer wird durch einen Benutzer oder automatisch auf der Grundlage der Helligkeit eines Gegenstandes bestimmt, und die Zeitdauer wird durch das Signal VD oder das interne HD spezifiziert. Der Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist dazu in der Lage, einen Energiesparvorgang ebenso in einer Speicherzeitdauer einzustellen.
In dem Fall gemäß 18B, dass die Speicherzeitdauer kurz ist (beispielsweise ungefähr 1/1000 Sekunden), ist die Zeitdauer kurz, während der ein Energiesparvorgang eingestellt werden kann, und somit kann eine Steuerung durchgeführt werden, einen Energiesparvorgang unter Berücksichtigung eines Einflusses einer Erholung von dem Energiesparvorgang nicht einzustellen. Beispielsweise ist es bevorzugt, einen Energiesparvorgang für eine Speicherzeitdauer in dem Fall einzustellen, dass die Speicherzeitdauer 1/8 Sekunden bis 1 Sekunde oder länger ist.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist eine Beschreibung des Zeitablaufes zur Durchführung eines Energiesparvorgangs der ADC-Schaltung 805 bei dem Bildaufnahmevorgang in dem Bildaufnahmegerät 100 mit dem Bildsensor 106 gegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine ausführliche Beschreibung eines Vorgangs einer Durchführung eines Energiesparvorgangs durch Unterteilen eines Gebiets in der Schaltungsanordnung des Bildsensors 106 gegeben.
19 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung, die in dem zweiten Substrat 20 des Bildsensors 106 ausgebildet ist. Jedes Bauelement der Schaltungsanordnung entspricht der Signalverarbeitungseinheit 21, und n x m Signalverarbeitungseinheiten 21 sind in der horizontalen und vertikalen Richtung angeordnet. 19A zeigt einen normalen Bildaufnahmezustand, in dem Signale unter Verwendung der gesamten Schaltungsanordnung zur Erlangung eines Bildes unter Verwendung des gesamten Schirmes ausgelesen werden. Somit sind alle Signalverarbeitungseinheiten 21 zur Durchführung eines normalen Vorgangs eingestellt. Andererseits veranschaulicht 19B einen Aufnahmezustand eines beschnittenen Bildes (Bildaufnahme unter Verwendung von lediglich i - k horizontalen Spalten und h - j vertikalen Zeilen), in dem ein Bild unter Verwendung lediglich eines mittleren Abschnitts des Schirmes erlangt wird, und der Randabschnitt der Schaltungsanordnung nicht verwendet wird. Somit sind in dem Aufnahmezustand eines beschnittenen Bildes die Signalverarbeitungseinheiten 21 an dem Randabschnitt zur Durchführung eines Energiesparvorgangs eingestellt.
Eine Schaltungskonfiguration zur Durchführung eines Energiesparvorgangs in Einheiten von Gebieten ist bei diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 20 und 21 beschrieben. 20 zeigt eine Darstellung, die den Verdrahtungsentwurf von Versorgungsleitungen für ein Signal PSAVE veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Signal PSAVE an die einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 21 durch PSAVE_H(n) (n: Spaltennummer) für eine horizontale Steuerung und PSAVE V(m) (m: Zeilennummer) für eine vertikale Steuerung zugeführt. PSAVE_H(n) und PSAVE_V(m) sind durch eine nicht gezeigte Ansteuerschaltung verbunden, und werden durch ein Zeitablaufsignal oder dergleichen von der TG 113 gesteuert.
Eine Ausleseschaltung zur Auslese von Signalen aus den einzelnen Bildelementabschnitten 11 in dem Bildsensor 106 ist unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. 21 veranschaulicht eine äquivalente Schaltung der Ausleseschaltung des Bildsensors 106 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel. 21 entspricht 8 bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieselben Bestandteile wie jene in 8 sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
In 21 werden die von den einzelnen Bildelementabschnitten 11 ausgegebenen Signale durch die Signalleitungen 803 ausgelesen. Jede Spalte der Bildelementabschnitte 11 weist vier Signalleitungen 803 auf. Die Schaltung in 21 unterscheidet sich von der Schaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer PSAVE-Steuereinheit 2106. Die unter Verwendung von 20 beschriebenen PSAVE_H(n) und PSAVE_V(m) werden in die PSAVE-Steuereinheit 2106 eingegeben. Die PSAVE-Steuereinheit 2106 umfasst eine AND-Schaltung, und steuert die ADC-Schaltung 805 zur Durchführung eines Energiesparvorgangs, falls sie mit einem Hochpegelsignal von entweder PSAVE_H(n) oder PSAVE_V(m) versorgt wird. Durch Verwendung von PSAVE_H(n) oder PSAVE_V(m) in dieser Weise kann jede der Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Energiesparvorgangs angesteuert werden. Um eine einfachere Steuerung eines Energiesparvorgangs in einem Gebiet innerhalb der Schaltungsanordnung zu steuern, ist es bevorzugt, die Signalverarbeitungseinheit 21 mit einer nicht gezeigten Verriegelungsschaltung bereitzustellen. Dies ermöglicht es, in der Verriegelung zu speichern, dass Hochpegelsignale von sowohl PSAVE_H(n) und PSAVE_V(m) zugeführt wurden und eine Steuerung eines Energiesparvorgangs durchgeführt worden ist, und den Zustand aufrechtzuerhalten, bis die Verriegelung zurückgesetzt wird. Dementsprechend ist es nicht notwendig, ein Hochpegelsignal an PSAVE_H(n) und PSAVE_V(m) entsprechend der Signalverarbeitungseinheit 21 fortdauernd zuzuführen, die zur Durchführung eines Energiesparvorgangs angesteuert werden soll, und ein Gebiet kann mit einem höheren Freiheitsgrad ausgewählt werden. Beispielsweise kann ein Energiesparvorgang in einer Vielzahl von Gebieten in der Bildelementanordnung gesteuert werden. Die Anzahl von Verdrahtungsleitungen von PSAVE_H(n) und PSAVE_V(m) kann vergrößert werden, um einen Energiesparvorgang mit einem höheren Freiheitsgrad zu steuern.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
22 zeigt eine Darstellung, die einen Signalauslesevorgang für eine Fokuserfassung zusätzlich zu einem normalen Auslesevorgang des Bildsensors 106 veranschaulicht. Bei dem Vorgang gemäß 22 werden Signale aus den Bildelementabschnitten 11 ohne ein Addieren der Signale nacheinander ausgelesen. In 22 ist eine Beschreibung des Falles gegeben, dass Signale für eine Fokuserfassung und Signale für eine Bildaufnahme ausgegeben werden. Das heißt, jeder Bildelementabschnitt 11 gibt ein erstes Signal auf der Grundlage eines Signals von einer der Vielzahl von PDs aus, und gibt ebenso ein zweites Signal auf der Grundlage der Vielzahl von PDs aus. Die in 22 gezeigten Signalleitungen sind dieselben wie jene in 9. Darüber hinaus ist die Beschreibung eines mit einem Vorgang des ersten Ausführungsbeispiels gemeinsamen Vorganges weggelassen.
Zu einer Zeit t3 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass das nur an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auszugebende Signal PTXA sich auf einem hohen Pegel befindet. Dementsprechend wird die in der PD 401a gespeicherte Ladung an den FD-Abschnitt 403 über den Übertragungstransistor 402a übertragen. Dementsprechend wird das Potential des FD-Abschnittes 403 ein Potential, das der PD 401a entspricht. Nachfolgend gibt der Verstärkungstransistor 404 ein A-Signal auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403 aus, das lediglich durch die Ladung der PD 401a bestimmt ist. Die A-Signale der Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile werden an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die A-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t3 einer A-Signalauslesezeitdauer.
Zu und nach einer Zeit t4 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene A-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der ersten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Danach AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die A-Signale, die an die Signalleitungen 803 ausgegeben werden, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander in digitale Signale um. Da jedes A-Signal schon in die MPX-Schaltung 804a eingegeben wurde, kann eine Hochgeschwindigkeits-AD-Umwandlung durchgeführt werden, indem lediglich eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804a umgeschaltet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t4 einer A-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Zu der Zeit t4 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass lediglich das an die Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile auszugebende Signal PTXA sich auf einem hohen Pegel befindet. Dementsprechend wird die in der PD 401a gespeicherte Ladung über den Übertragungstransistor402a an den FD-Abschnitt 403 übertragen. Dementsprechend wird das Potential des FD-Abschnittes 403 ein Potential, das der PD 401a entspricht. Nachfolgend gibt der Verstärkungstransistor 404 ein A-Signal auf der Grundlage des Potentials des FD-Abschnittes 403 aus, das lediglich durch die Ladung der PD 401a bestimmt ist. Die A-Signale der Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile werden an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die A-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t4 einer A-Signal-Auslesezeitdauer.
Zu und nach einer Zeit t5 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene A-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der dritten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Danach AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die A-Signale, die von den Signalleitungen 803 ausgegeben werden, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander in digitale Signale um. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t5 einer A-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Zu der Zeit t5 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass die an die Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile auszugebenden Signale PTXA und PTXB sich auf einem hohen Pegel befinden. Dementsprechend werden die in den PDs 401a und 401b gespeicherten Ladungen (bei diesem Ausführungsbeispiel, Elektronen) über die Übertragungstransistoren 402a und 402b an den FD-Abschnitt 403 übertragen. Der FD-Abschnitt 403 addiert die Ladungen der PDs 401a und 401b. Dementsprechend wird das Potential des FD-Abschnittes 403 ein Potential, das der durch Addieren der Ladungen der PDs 401a und 401b zu der Zeit t5 erlangten Ladungen entspricht, zusätzlich zu der Ladung der PD 401a, die zu der Zeit t3 übertragen wurde. Die A+B-Signale der Bildelementabschnitte 11 in der ersten Zeile wurden an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die A+B-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t5 einer A+B-Signalauslesezeitdauer.
Zu und nach einer Zeit t6 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene A+B-Signal der Signalleitungen 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der ersten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Danach AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die A+B-Signale, die an die Signalleitungen 803 ausgegeben sind, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, nacheinander in digitale Signale um. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t6 einer A+B-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Zu der Zeit t6 bewirkt die vertikale Abtastschaltung, dass die an die Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile auszugebenden Signale PTXA und PTXB sich auf einem hohen Pegel befinden. Dementsprechend werden die in den PDs 401a und 401b gespeicherten Ladungen (bei diesem Ausführungsbeispiel, Elektronen) über die Übertragungstransistoren 402a und 402b an den FD-Abschnitt 403 übertragen. Der FD-Abschnitt 403 addiert die Ladungen der PDs 401a und 401b. Dementsprechend wird das Potential des FD-Abschnittes 403 ein Potential, das der Ladung entspricht, die durch Addieren der Ladungen der PDs 401a und 401b zu einer Zeit t6 erlangt wurden, zusätzlich zu der Ladung der PD 401a, die zu einer Zeit t4 übertragen wurde. Die A+B-Signale der Bildelementabschnitte 11 in der dritten Zeile wurden an die Signalleitungen 803 in den einzelnen Spalten ausgegeben. Dementsprechend werden die A+B-Signale, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, während derselben Zeitdauer in die MPX-Schaltung 804a eingegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t6 einer A+B-Signal-Auslesezeitdauer.
Zu und nach einer Zeit t7 verbindet die MPX-Schaltung 804a die Signalleitungen 803, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in Übereinstimmung mit von der TG 113 zugeführten Signalen MPX nacheinander mit der ADC-Schaltung 805a.
Die ADC-Schaltung 805a AD-wandelt das von der MPX-Schaltung 804a ausgegebene A+B-Signal der Signalleitung 803 in der ersten Spalte, die dem Bildelementabschnitt 11 in der dritten Zeile entspricht, in ein digitales Signal um. Danach AD-wandelt die ADC-Schaltung 805a die A+B-Signale, die an die Signalleitungen 803 ausgegeben sind, die den Bildelementabschnitten 11 in den ungeraden Spalten unter der ersten bis zwölften Spalte entsprechen, in digitale Signale um. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht eine Zeitdauer von der Zeit t7 einer A+B-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer.
Als ein Ergebnis einer Auslese von A-Signalen vor einem Auslesen von A+B-Signalen, können sowohl Signale für eine Fokuserfassung als auch Signale für ein Bild ausgelesen werden. Das B-Signal, das für eine Fokuserfassung verwendet wird, wird durch Auslesen eines A-Signals und eines A+B-Signals berechnet, und durch Durchführen einer Subtraktion auf beiden Signalen.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel bis zu dem dritten Ausführungsbeispiel sind Beispiele der internen Konfiguration des Bildsensors 106 beschrieben. Um Signale aus den Bildelementabschnitten 11 mit einer hohen Geschwindigkeit auszulesen, sind eine Vielzahl von Schaltungen parallel angeordnet, und die einzelnen Schaltungen führen Auslesevorgänge gleichzeitig durch. Indessen weist ein in einem Bildaufnahmegerät verwendeter Bildsensor, das durch eine Einzelobjektiv-Spiegelreflexkamera repräsentiert ist, eine diagonale Länge von mehreren Zentimetern auf. Somit können Schwankungen in einem Bezugsspannungspegel oder dergleichen innerhalb des Bildsensors in der Ebene nicht ignoriert werden. Ebenso kann eine Abweichung einer Ausgabe unter den parallel angeordneten Schaltungen aufgrund einer Abweichung bei einer Herstellung oder einer Asymmetrie von Verdrahtungslängen der Schaltungen auftreten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zur Korrektur der Abweichung nachstehend beschrieben. Es wird angenommen, dass die Ausleseschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 8 als eine Ausleseschaltung in dem Bildsensor 106 verwendet wird. Beispiele einer Korrektur umfassen eine Offsetkorrektur und eine Gewinnkorrektur. Als ein Korrekturparameter kann ein in dem ROM 119 oder dergleichen vorab gespeicherter Wert oder ein in Echtzeit unmittelbar vor oder nach einem Auslesen eines Signals erzeugter Wert verwendet werden.
23 veranschaulicht eine Signalverarbeitungseinheit 21 und den dazu entsprechenden Bildelementblock 12. In dem Bildelementblock 12 werden eine Auslese in der ersten und dritten Zeile, in denen die Bildelementabschnitte 11 mit R-Farbfiltern angeordnet sind, und eine Auslese in der zweiten und vierten Zeile, in denen die Bildelementabschnitte 11 mit G-Farbfiltern angeordnet sind, mittels verschiedener MPX-Schaltungen 804 und verschiedener ADC-Schaltungen 805 durchgeführt. Es ist daher bevorzugt, eine Korrektur unter Verwendung eines Korrekturwerts für die erste und dritte Zeile, die in 23 durch „P“ repräsentiert sind, und eines anderen Korrekturwerts für die zweite und vierte Zeile durchzuführen, die in 23 durch „Q“ repräsentiert sind. Dies beruht darauf, dass gemeinsame Schaltungsabweichungen in einer periodischen Schaltung auftreten können. Durch eine periodische Verwendung desselben Korrekturwertes, kann die Anzahl von Parametern, die für eine Korrektur verwendet werden, verringert werden, und dementsprechend kann eine Verarbeitungslast und ein Energieverbrauch verringert werden.
24 veranschaulicht eine Bildelementanordnung in dem ersten Substrat 10 und dazu entsprechende Korrekturparameter. Gemäß 24A umfasst die Bildelementanordnung n x m Bildelementblöcke 12 in der horizontalen und vertikalen Richtung. Der Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Konfiguration auf, bei der die zueinander benachbarten Bildelementblöcke 12 in der vertikalen Richtung eine gemeinsame MPX-Schaltung und eine gemeinsame ADC-Schaltung aufweisen. Bei dieser Konfiguration ist es bevorzugt, dass entsprechende Korrekturparameter jeder Einheit zugeordnet werden, die aus zwei Bildelementblöcken 12 mit der gemeinsamen Schaltung ausgebildet ist. 24B veranschaulicht Korrekturparameter, die den einzelnen Einheiten entsprechen. Ein Rechteck zeigt einen Korrekturparameter an. Jeder Korrekturparameter umfasst Korrekturparameter, die gemäß 23 für jede Zeile durch P und Q repräsentiert werden.
Obwohl 23 ein Beispiel zeigt, bei dem verschiedene Korrekturparameter in Einheiten von Zeilen bereitgestellt sind, sind die Korrekturparameter nicht darauf begrenzt. Gemäß 8 ist jede Spalte mit einer Vielzahl von (in 8, vier) Signalleitungen 803 bereitgestellt. Somit ist es effektiv, Korrekturparameter bereitzustellen, die einzelnen Signalleitungen 803 entsprechen. 25 veranschaulicht Korrekturparameter, die vier Signalleitungen A bis D entsprechen. Wie unter Verwendung von 24 beschrieben, weist jede Einheit mit einer gemeinsamen ADC-Schaltung einen Korrekturparameter auf, und gemäß 25 sind in der vertikalen Richtung verschiedene Parameter bereitgestellt.
Vorstehend wurde eine Beschreibung eines Beispiels einer Bereitstellung von Korrekturparametern in Übereinstimmung mit dem Zyklus von Schaltungen gegeben, die den Bildsensor 106 ausbilden. Die Korrekturparameter können in einer funktionalen Form gespeichert sein, anstatt sie für jeden Bildelementblock zu speichern. In dem Fall, dass der Zyklus der Schaltungen durch einen Addition- und-Auslesevorgang oder dergleichen geändert wird, ist es bevorzugt, die Korrekturparameter in Übereinstimmung mit einer Vorgangsbetriebsart umzuschalten. Wahlweise kann der Korrekturparameter in Übereinstimmung mit Bildaufnahmebedingungen wie einer ISO-Geschwindigkeit und einer Belichtungszeit geändert werden. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein Beispiel einer Bereitstellung von Korrekturparametern in Übereinstimmung mit einem Schaltungsdurchlauf (Schaltungszyklus) und einer Durchführung einer Korrektur beschrieben ist, kann eine Vielzahl von Korrekturvorgängen in jedem Schaltungsdurchlauf einzeln durchgeführt werden.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
26 zeigt eine äquivalente Schaltungsdarstellung der ADC-Schaltung 805 des Bildsensors 106. Die ADC-Schaltung 805 umfasst einen Eingabeanschluss IN und einen Ausgangsanschluss OUT, und wandelt ein analoges Signal Sin (eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804), das von dem Eingabeanschluss IN eingegeben wird, in ein digitales Signal Sout um, und gibt das digitale Signal Sout aus dem Ausgangsanschluss OUT aus. Das analoge Signal Sin kann eines oder beide des N-Signals und des A+B-Signals (S-Signal) sein, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Die ADC-Schaltung 805 wandelt eine Ausgabe der MPX-Schaltung 804 in ein digitales Signal Sout mit einer Auflösung von 5 Bit um.
Die ADC-Schaltung 805 umfasst ferner eine Erzeugungsschaltung 810, die ein Vergleichssignal erzeugt, das für einen Vergleich mit dem analogen Signal Sin verwendet wird. Die Erzeugungsschaltung 810 umfasst eine Vielzahl von Kapazitätsbauelementen cp0 bis cp4, von denen jedes einen Kapazitätswert einer binären Gewichtung aufweist, und eine Vielzahl von Umschalter sw0 bis sw4, die mit den Kapazitätsbauelementen cp0 bis cp4 verbunden sind. Die Vielzahl von Umschalter sw0 bis sw4 bilden eine Umschaltschaltung, die eines oder mehrere der Kapazitätsbauelemente cp0 bis cp4 auswählt. Die binäre Gewichtung ist ein Satz von Gewichtungen (Kapazitätswerten), die eine geometrische Folge eines gemeinsamen Verhältnisses von 2 ausbilden. Bei dem Beispiel gemäß 26 weisen die Kapazitätsbauelemente cp0 bis cp4 jeweils Kapazitätswerte von 1C, 2C, 4C, 8C und 16C auf. Eine Elektrode der Kapazitätsbauelemente cp0 bis cp4 ist mit einem Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 verbunden, und deren andere Elektrode ist jeweils mit den Umschaltern sw0 bis sw4 verbunden. Ein Ende der Umschalter sw0 bis sw4 ist jeweils mit den Kapazitätsbauelementen cp0 bis cp4 verbunden, und das andere Ende von diesen schaltet zwischen einem Anschluss A und einem Anschluss B um. An den Anschluss A wird ein Massepotential GND zugeführt, und an den Anschluss B wird eine Bezugsspannung VRF zugeführt. Die Bezugsspannung VRF ist eine konstante Spannung, die von außerhalb der ADC-Schaltung 805 zugeführt wird, und weist einen Wert auf, der größer als das Massepotential GND ist. Falls der Umschalter sw0 zu dem Anschluss A umschaltet, wird das Massepotential GND an das Kapazitätsbauelement cp0 zugeführt. Falls der Umschalter sw0 zu dem Anschluss B umschaltet, wird die Bezugsspannung VRF an das Kapazitätsbauelement cp0 Kapazitätsbauelement cp0 zugeführt. Dasselbe findet auch auf die anderen Umschalter sw1 bis sw4 Anwendung. Ein Umschalten der Umschalter sw0 bis sw4 ändert einen kombinierten Kapazitätswert der Kapazitätsbauelemente, die zwischen dem Versorgungsanschluss SPL und der Bezugsspannung VRF verbunden sind, und im Ergebnis wird der Wert eines Vergleichssignals Vcmp geändert, das von dem Versorgungsanschluss SPL ausgegeben wird.
Darüber hinaus wird der Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 mit einem Rampensignal Vrmp von außerhalb der ADC-Schaltung 805 mittels eines Kapazitätsbauelements cp5 versorgt. Das Kapazitätsbauelement cp5 ist ein Kapazitätsbauelement zur Einstellung der Größenordnung des Rampensignals Vrmp, und weist einen Kapazitätswert von 1C auf. Das heißt, der Kapazitätswert des Kapazitätsbauelements cp5 ist gleich dem kleinsten Kapazitätswert unter den Kapazitätswerten der Kapazitätsbauelemente cp0 bis cp4, die jeweils einen Kapazitätswert einer binären Gewichtung haben. Eine Änderung des Wert des Rampensignals Vrmp bewirkt eine Änderung des Werts des Vergleichssignals Vcmp, das von dem Versorgungsanschluss SPL ausgegeben wird.
Durch Kombinieren eines Satzes der Kapazitätsbauelemente, die zwischen dem Versorgungsanschluss SPL und der Bezugsspannung VRF verbunden sind, mit dem Wert des Rampensignals Vrmp, kann das Vergleichssignal Vcmp einen gewissen Wert aufweisen, der größer oder gleich dem Massepotential GND und kleiner oder gleich der Bezugsspannung VRF ist.
Die ADC-Schaltung 805 umfasst ferner einen Komparator 815. Der Komparator 815 vergleicht den Wert des Analogsignals Sin mit dem Wert des Vergleichssignals Vcmp, und gibt ein Signal aus, das einem Vergleichsergebnis entspricht. Der Komparator 815 weist einen nichtinvertierenden Anschluss auf, der mit dem Analogsignal Sin mittels eines Kapazitätsbauelements cp6 versorgt wird, und weist einen invertierenden Anschluss auf, der mit dem Vergleichssignal Vcmp von dem Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 versorgt wird. Dementsprechend wird ein hoher Pegel in dem Fall ausgegeben, dass der Wert des Analogsignals Sin größer oder gleich dem Wert des Vergleichssignals Vcmp ist, und ein niedriger Pegel wird in dem Fall ausgegeben, dass der Wert des Analogsignals Sin kleiner als das Vergleichssignal Vcmp ist. Bei diesem Beispiel wird ein hoher Pegel in dem Fall ausgegeben, dass der Wert des Analogsignals Sin gleich zu dem Wert des Vergleichssignals Vcmp ist. Normalerweise kann in diesem Fall ein niedriger Pegel ausgegeben werden. Das Kapazitätsbauelement cp6 stellt den Wert des Analogsignals Sin auf einen Bereich ein, der mit dem Vergleichssignal Vcmp vergleichbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen, dass der Wert des Analogsignals Sin größer oder gleich dem Massepotential GND und kleiner oder gleich der Bezugsspannung VRF ist, und dass ein Signal derselben Größenordnung wie das Analogsignal Sin an den nichtinvertierenden Anschluss des Komparators 815 zugeführt wird.
Bei dem Beispiel gemäß 26 wird das Analogsignal Sin an den nichtinvertierenden Anschluss des Komparators 815 zugeführt, und das Vergleichssignal Vcmp wird an den invertierenden Anschluss des Komparators 815 zugeführt. Solange es möglich ist, zu bestimmen, welcher des Werts eines Analogsignals Sin und des Werts des Vergleichssignals Vcmp größer ist, kann eine andere Konfiguration angenommen werden. Beispielsweise kann eine Differenz zwischen dem Analogsignal Sin und dem Vergleichssignal Vcmp an den nichtinvertierenden Anschluss des Komparators 815 zugeführt werden, und das Massepotential GND kann an den invertierenden Anschluss des Komparators 815 zugeführt werden.
Die ADC-Schaltung 805 umfasst ferner Umschalter sw5 und sw6. Falls diese Umschalter sw5 und sw6 auf AN geschaltet werden, wird das Massepotential GND an den nichtintervertierenden Anschluss und den invertierenden Anschluss des Komparators 815 zugeführt, und der Komparator 815 wird zurückgesetzt.
Die ADC-Schaltung 805 umfasst ferner eine Steuerschaltung 820. Die Steuerschaltung 820 wird mit einem Vergleichsergebnis des Komparators 815 versorgt, erzeugt auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses ein Digitalsignal Sout und gibt das Digitalsignal Sout aus dem Ausgangsanschluss OUT aus. Zusätzlich dazu übermittelt die Steuerschaltung 820 Steuersignale an die einzelnen Umschalter sw0 bis sw6, um deren Zustände zu ändern.
In 27 repräsentieren sw0 bis sw6 die Werte der Steuersignale, die von der Steuerschaltung 820 an die Umschalter sw0 bis sw6 zugeführt werden. Jeder der Umschalter sw0 bis sw4 schaltet zu dem Anschluss B um, falls das daran zugeführte Steuersignal sich auf einem hohen Pegel befindet, und schaltet zu dem Anschluss A um, falls sich das Steuersignal auf einem niedrigen Pegel befindet. Die Umschalter sw5 und sw6 werden angeschaltet, falls sich das daran zugeführte Steuersignal auf einem hohen Pegel befindet, und werden ausgeschaltet, falls sich das Steuersignal auf einem niedrigen Pegel befindet. Auf der unteren Seite von 27 sind das Analogsignal Sin und das Vergleichssignal Vcmp gezeigt. Beispielsweise wird in 27 angenommen, dass der Wert des Analogsignals Sin in einer binären Zahl 00110 entspricht.
Nachfolgend ist ein AD-Umwandlungsvorgang durch die ADC-Schaltung 805 in einer zeitlichen Abfolge beschrieben. In einer Vorbereitungszeitdauer bewirkt die Steuerschaltung 820, dass sich die an die Umschalter sw0 bis sw4 zuzuführenden Steuersignale auf einem niedrigen Pegel befinden, und bewirkt, dass sich die an die Umschalter sw5 und sw6 zuzuführenden Steuersignale auf einem hohen Pegel befinden. Demensprechend werden der nichtinvertierende Anschluss und der invertierende Anschluss des Komparators 815 auf das Massepotential GND zurückgesetzt, und der Wert des Vergleichssignals Vcmp wird gleich zu dem Massepotential GND. Danach bewirkt die Steuerschaltung 820, dass die an die Umschalter sw5 und sw6 zuzuführenden Steuersignale sich auf einem niedrigen Pegel befinden. Bei dem nachfolgend durchgeführten Vorgang wird der nichtinvertierende Anschluss des Komparators 815 kontinuierlich mit dem Analogsignal Sin versorgt.
Falls nachfolgend eine schrittweise Annäherungszeitdauer beginnt, ändert die Steuerschaltung 820 das an den Umschalter sw4 zuzuführende Steuersignal auf einen hohen Pegel. Dementsprechend schaltet der Umschalter sw4 zu dem Anschluss B um, und die Bezugsspannung VRF wird mittels des Kondensators cp4 mit dem größten Kapazitätswert in der binären Gewichtung an den Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 angelegt. Infolgedessen vergrößert sich das Vergleichssignal Vcmp um VRF/2, und der Wert des Vergleichssignals Vcmp wird gleich zu VRF/2. Die Steuerschaltung 820 bestimmt auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von dem Komparator 815, dass der Wert des Analogsignals Sin kleiner als der Wert des Vergleichssignals Vcmp (VRF/2) ist, und ändert das an den Umschalter sw4 zuzuführende Steuersignal auf einen niedrigen Pegel. Dementsprechend wird der Wert des Vergleichssignals Vcmp auf das Massepotential GND geändert. Dieses Vergleichsergebnis zeigt an, dass das MSB (das fünfte Bit in dem Fall, dass das LSB das erste Bit ist) des Werts des Digitalsignals Sout 0 ist.
Nachfolgend ändert die Steuerschaltung 820 das an den Umschalter sw3 zuzuführende Steuersignal auf einen hohen Pegel. Dementsprechend wird die Bezugsspannung VRF mittels des Kondensators cp3 mit dem zweitgrößten Kapazitätswert in der binären Gewichtung an den Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 angelegt. Infolgedessen erhöht sich das Vergleichssignal Vcmp um VRF/4, und der Wert des Vergleichssignals Vcmp wird gleich zu VRF/4. Die Steuerschaltung 820 bestimmt auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von dem Komparator 815, dass der Wert des Analogsignals Sin kleiner als der Wert des Vergleichssignals Vcmp (VRF/4) ist, und ändert das an den Umschalter sw3 zuzuführende Steuersignal auf einen niedrigen Pegel. Dementsprechend wird der Wert des Vergleichssignals Vcmp auf das Massepotential GND geändert. Dieses Vergleichsergebnis zeigt an, dass das vierte Bit des Werts des Digitalsignals Sout 0 ist.
Nachfolgend ändert die Steuerschaltung 820 das an den Umschalter sw2 zuzuführende Steuersignal auf einen hohen Pegel. Dementsprechend wird die Bezugsspannung VRF mittels des Kondensators cp2 mit dem drittgrößten Kapazitätswert in der binären Gewichtung an den Versorgungsanschluss SPL der Versorgungsschaltung 810 angelegt. Infolgedessen erhöht sich das Vergleichssignal Vcmp um VRF/8, und der Wert des Vergleichssignals Vcmp wird gleich zu VRF/8. Die Steuerschaltung 820 bestimmt auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von dem Komparator 815, dass der Wert des Analogsignals Sin größer als der Wert des Vergleichssignals Vcmp (VRF/8) ist, und hält das an den Umschalter sw2 zuzuführende Steuersignal auf einem hohen Pegel. Dementsprechend wird der Wert des Vergleichssignals Vcmp auf VRF/8 gehalten. Dieses Vergleichsergebnis zeigt an, dass das dritte Bit des Werts des Digitalsignals Sout 1 ist.
Nachfolgend ändert die Steuerschaltung 820 das an den Umschalter sw1 zuzuführende Steuersignal auf einen hohen Pegel. Dementsprechend wird die Bezugsspannung VRF mittels des Kondensators cp1 mit dem viertgrößten Kapazitätswert in der binären Gewichtung und des Kondensators cp2 an den Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 angelegt. Infolgedessen erhöht sich das Vergleichssignal Vcmp um VRF/16, und der Wert des Vergleichssignals Vcmp wird gleich zu VRF*3/16. In dieser Spezifikation repräsentiert „*“ eine Multiplikation. Die Steuerschaltung 820 bestimmt auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von dem Komparator 815, dass der Wert des Analogsignals Sin größer als der Wert des Vergleichssignals Vcmp (VRF*16) ist, und hält das an den Umschalter sw1 zuzuführende Steuersignal auf einem hohen Pegel. Demensprechend wird der Wert des Vergleichssignals Vcmp auf VRF*3/16 gehalten. Dieses Vergleichsergebnis zeigt an, dass das zweite Bit des Werts des Digitalsignals Sout 1 ist.
Schließlich ändert die Steuerschaltung 820 das an den Umschalter sw0 zuzuführende Steuersignal auf einen hohen Pegel. Dementsprechend wird die Bezugsspannung VRF mittels des Kondensators cp0 mit dem fünftgrößten Kapazitätswert in der binären Gewichtung und der Kondensatoren cp1 und cp2 an den Versorgungsanschluss SPL der Erzeugungsschaltung 810 angelegt. Infolgedessen erhöht sich das Vergleichssignal Vcmp um VF/32, und der Wert des Vergleichssignals Vcmp wird gleich zu VRF*7/32. Die Steuerschaltung 820 bestimmt auf der Grundlage eines Vergleichsergebnisses von dem Komparator 815, dass der Wert des Analogsignals Sin kleiner als der Wert des Vergleichswerts Vcmp (VRF*7/32) ist, und ändert das an den Umschalter sw0 zuzuführende Steuersignal auf einen niedrigen Pegel. Dementsprechend wird der Wert des Vergleichssignals Vcmp auf VRF*3/16 geändert. Dieses Vergleichsergebnis zeigt an, dass das erste Bit des Werts des Digitalsignals 0 ist.
Als ein Ergebnis der vorstehend beschriebenen schrittweisen Annäherung bestimmt die Steuerschaltung 820, dass das dem Analogsignal entsprechende Digitalsignal Sout 00110 ist.
In dieser Weise ist die ADC-Schaltung 805 dazu in der Lage, eine AD-Umwandlung zur Erzeugung eines Digitalsignals entsprechend einem darin eingegebenen Analogsignal durchzuführen.
Vorstehend ist eine Beschreibung eines Beispiels einer Verwendung einer schrittweisen Annäherung einer ADC-Schaltung als ein weiteres AD-Umwandlungsverfahren gegeben. Die ADC-Schaltung 805 ist nicht auf diese ADC-Schaltung einer schrittweisen Annäherung begrenzt. Beispielsweise können ADC-Schaltungen von anderen Arten einschließlich eines Rampensignalvergleichs-Typs, eine Delta-Sigma-Typs, eines Pipeline-Typs, eines Flash-Typs und dergleichen verwendet werden.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die interne Konfiguration des Bildsensors 106 gemäß 2 ausführlich beschrieben. 28 zeigt ein funktionales Blockdiagramm, das eine interne Konfiguration des Bildsensors 106 veranschaulicht. Der Bildsensor 106 ist ein Multilagenbildsensor mit einer Multilagenstruktur, die das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 gemäß 2 umfasst. Der Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst zumindest ungefähr 8000 wirksame Bildelemente in der horizontalen Richtung und ungefähr 6000 wirksame Bildelemente in der vertikalen Richtung, und das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 weisen eine Eigenschaft auf, dass die Abmessung in der horizontalen Richtung größer als die Abmessung in der vertikalen Richtung ist.
In dem ersten Substrat 10 ist eine Bildelementanordnung mit einer Vielzahl von Bildelementabschnitten 11 und eine Bildelementansteuereinheit 13 zur Zufuhr von Ansteuersignalen (Signal PSEL, Signal BTXA, Signal BTXB und Signal PRES) an die einzelnen Bildelemente angeordnet. Die Bildelementansteuereinheit 13 umfasst eine Abtastschaltung, die nacheinander Zeilen, Spalten oder Bildelementblöcke 12 auswählt, und eine Ansteuerschaltung oder dergleichen zur Erzeugung jedes Ansteuersignals. Die Bildelementanordnung umfasst zusätzlich zu den wirksamen Bildelementen, die einfallendes Licht empfangen, lichtabgeschirmte Bildelemente, die von Licht abgeschirmt sind, um eine Schwarzreferenz zu berechnen, und Blindbildelemente. Die lichtabgeschirmten Bildelemente sind hauptsächlich an einem Randabschnitt der Bildelementanordnung angeordnet, beispielsweise ungefähr 120 Bildelemente sind in der vertikalen Richtung und ungefähr 180 Bildelemente sind in der horizontalen Richtung angeordnet. Die Blindbildelemente sind Bildelemente, die keine fotoelektrische Umwandlungseinheit aufweisen, und ein Signal zur Erzeugung eines Korrekturwertes für eine Offset-Entfernung der Schaltung erzeugen. Die Bildelementansteuereinheit 13 kann Abschnitte umfassen, die links und rechts derart angeordnet sind, dass sie die Bildelementanordnung einbetten. Dementsprechend kann eine Wirkung einer Erhöhung der Ansteuerkapazität jedes Ansteuersignals erlangt werden. Das zweite Substrat 20 umfasst eine Schaltungsanordnung einschließlich einer Vielzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21 und eine Stromversorgung 22 zur Zufuhr einer Leistung an jeden Block des Bildsensors 106. Die Stromversorgung 22 umfasst eine Leistungssteuereinheit, die ein Ziel steuert, an das die Leistung zugeführt wird, und ist dazu in der Lage, eine Steuerung durchzuführen, um den Block zu bestimmen, an den eine Leistung zuzuführen ist. Ebenso umfasst das zweite Substrat 20 eine Bezugsspannungserzeugungseinheit 23 zur Zufuhr einer Bezugsspannung an die in jeder Signalverarbeitungseinheit 21 umfasste ADC-Schaltung 805 und eine PLL-Schaltung 24 zur Zufuhr eines Zeitsignals an jeden Block. Darüber hinaus umfasst das zweite Substrat 20 eine vertikale Abtastschaltung 25, die ein Steuersignal an die in dem ersten Substrat 10 angeordnete Bildelementsteuereinheit 13 zuführt.
Die einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 21 werden durch Steuersignale von einer internen TG 26 gesteuert. Die Steuersignale umfassen ein Signal MPX, das an die MPX-Schaltung 804 zuzuführen ist, ein an die PSAVE-Steuereinheit 806 zuzuführendes Signal PSAVE usw.. Zudem sind eine Schaltungsansteuereinheit 27a und eine Schaltungsansteuereinheit 27b bereitgestellt, die Ausgangssteuersignale für ein aufeinanderfolgendes Ansteuern der einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 21 eingeben, und die die einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 21 derart ansteuern, dass sie digitale Signale ausgeben, die durch eine AD-Umwandlung durch die ADC-Schaltungen 805 erlangt sind. Die Schaltungsansteuereinheit 27a und die Schaltungsansteuereinheit 27b sind in der horizontalen Richtung derart angeordnet, dass sie die Schaltungsanordnung von links und rechts her einbetten. Ähnlich zu der Schaltungsansteuereinheit 27a und der Schaltungsansteuereinheit 27b sind ein Serialisierer 28a und ein Serialisierer 28b links und rechts der Schaltungsanordnung angeordnet. Der Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel realisiert eine Hochgeschwindigkeitsauslese von Signalen durch paralleles Betreiben einer Vielzahl von ADC-Schaltungen 805. Somit werden Signale von den einzelnen ADC-Schaltungen 805 während derselben Zeitdauer parallel ausgegeben. Der Serialisierer 28a und der Serialisierer 28b umfassen jeweils eine Multiplexerschaltung, und weisen eine Funktion eines aufeinanderfolgenden Umwandelns dieser parallelen Signale in serielle Signale auf, sodass eine Übertragungseinheit 29a und eine Übertragungseinheit 29b in den nachfolgenden Stufen die Signale übertragen können. Die Übertragungseinheit 29a und die Übertragungseinheit 29b umfassen jeweils Signalleitungspaare von zumindest 24 Spuren, wobei eine Spur einem Signalleitungspaar zur Übertragung eines differentiellen Signalpaares ist. Ein Übertragungsschema kann beispielsweise ein LVDS-Schema, ein SVLS-Schema, ein SPI-Schema oder dergleichen sein, jedoch ist dies nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann ein Drahtloskommunikationsschema angenommen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Bildelementansteuereinheit 13 in dem ersten Substrat 20 derart bereitgestellt, dass sie nicht die Schaltungsansteuereinheit 27a und den Serialisierer 28a überlappt, sondern kann in dem zweiten Substrat abhängig von einer Anordnung bereitgestellt sein. Beispielsweise kann die Bildelementansteuereinheit 13 in dem zweiten Substrat durch Anordnen der Schaltungsansteuereinheit 27a, des Serialisierers 28a usw. nur auf einer der linken und rechten Seite der Schaltungsanordnung angeordnet sein. Wahlweise können die Schaltungsansteuereinheit 27a und die Schaltungsansteuereinheit 27b in der vertikalen Richtung derart angeordnet sein, dass sie die Schaltungsanordnung von der Oberseite und der Unterseite her einbetten. Mit dieser Anordnung kann eine effiziente Verdrahtung in dem Fall erzielt werden, dass die Schaltungsanordnung in der horizontalen Richtung abgetastet wird.
Unter Bezugnahme auf 29 ist nachstehend eine Beschreibung einer Verbindungsweise zwischen den Bildelementabschnitten 11 und den Signalverarbeitungseinheiten 21 gegeben, die in dem ersten Substrat in dem Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel bereitgestellt sind. In 29 repräsentieren die an jeden Bildelementabschnitt 11 angebrachten Bezugszeichen die Position, die durch die Koordinaten (Spalte X, Zeile Y) angezeigt ist, und das an jede Signalverarbeitungseinheit 21 angebrachte Bezugszeichen repräsentiert die Nummer der Spalte X des verbundenen Bildelementabschnitts 11.
Ähnlich zu 8 werden auch bei diesem Ausführungsbeispiel analoge Signale, die von den Bildelementabschnitten 11 ausgegeben werden, in die entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 21 durch die Signalleitungen 803a und 803b eingegeben. Die Bildelementabschnitte 11 und die Signalverarbeitungseinheiten 21 sind in 29 gezeigt, wobei die Signalleitungen 803 in der vertikalen Richtung des Bildsensors 106 angeordnet sind, und den Spalten in der Bildelementanordnung entsprechen. Die Bildelementabschnitte 11 sind mit einer entsprechenden der Signalverarbeitungseinheiten 21 durch die Signalleitung 803 verbunden, die in einer Spalte geteilt wird. Das heißt, jede Signalverarbeitungseinheit 21 verarbeitet die Signale der Bildelementabschnitte 11, die in derselben Spalte angeordnet sind. Die Signalleitungen 803 gemäß 29 werden jeweils aus 12 Signalleitungen ausgebildet, die zusammen gebündelt sind. Somit können die Signale von den Bildelementabschnitten 11 in 12 Zeilen in eine Signalverarbeitungseinheit 21 während derselben Zeitdauer eingegeben werden. Das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechen die Bildelementabschnitte 11 in 12 Zeilen × 1 Spalte einem Bildelementblock 12. Wahlweise kann jede Signalleitung 803 aus 12 oder mehr Signalleitungen ausgebildet sein. Eine Erhöhung der Anzahl von Signalleitungen ermöglicht es, die Anzahl von Bildelementen zu erhöhen, die gleichzeitig verarbeitet werden können. Die Anzahl von Verdrahtungsleitungen, die in jeder Signalleitung 803 umfasst sind, ist vorzugsweise ein Vielfaches von 4 aus dem Gesichtspunkt der Symmetrie der Schaltung oder der Bildelementabschnitte 11. Somit sind die Bildelementabschnitte 11, die in jedem Bildelementblock 12 umfasst sind, vorzugsweise in 16 Zeilen oder 24 Zeilen angeordnet. Dasselbe findet auf die Spaltenrichtung Anwendung. In dem Fall einer Erstreckung des Bildelementblockes 12 in der Spaltenrichtung ist die Anzahl der Zeilen vorzugsweise 2 oder 4. Zusätzlich dazu sind 40 oder mehr Signalverarbeitungseinheiten 21 in der vertikalen Richtung und 200 oder mehr Signalverarbeitungseinheiten 21 in der horizontalen Richtung auf dem zweiten Substrat 20 angeordnet, um eine Schaltungsanordnung auszubilden. Vorzugsweise ist die Anzahl der Signalverarbeitungseinheiten 21, die in der vertikalen Richtung angeordnet sind, ein Vielfaches von 4, und die Anzahl in der horizontalen Richtung wird in Übereinstimmung mit der Anzahl von horizontalen Bildelementen bestimmt. Obwohl dies zur Vereinfachung der Figur nicht gezeigt ist, weisen die einzelnen Bildelementabschnitte 11 eine Farbfilteranordnung ähnlich zu der in 3 auf, und der Bildelementabschnitt 11, der an der Position der Koordinaten (0, 0) angeordnet ist, weist ein R-Farbfilter darauf. Obwohl jede Signalleitung 803 als die Signalleitung 803a und die Signalleitung 803b in 29 gezeigt ist, um die Beschreibung zu vereinfachen, kann zusätzlich dazu lediglich eine der Signalleitungen den Bildelementabschnitt 11 und die Signalverarbeitungseinheit 21 verbinden, da das erste Substrat 10 und das zweite Substrat 20 aufeinander gestapelt sind.
30 zeigt eine Darstellung, die die Konfiguration von Schaltungsblöcken in der auf die Signalverarbeitungseinheiten 21 nachfolgenden Stufe in dem zweiten Substrat 20 veranschaulicht. Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind die Schaltungsansteuereinheit 27b, der Serialisierer 28b und die Übertragungseinheit 29b nicht gezeigt. Ein unter Verwendung dieser Bestandteile durchgeführter Betrieb ist nachstehend ausführlich beschrieben. Durch eine AD-Umwandlung durch die einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 21 erlangte digitale Signale werden zeitweilig in vorbestimmten Puffern in den entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 21 gehalten. Danach werden die Digitalsignale durch die Ausgangssignalleitungen 807 nacheinander zu dem Serialisierer 28a ausgelesen. Die Ausgangssignalleitungen 807 sind in der horizontalen Richtung des Bildsensors 106 angeordnet, und entsprechen den Zeilen in der Schaltungsanordnung. In der Schaltungsanordnung teilen sich die Signalverarbeitungseinheiten 21 in derselben Zeile die Ausgangssignalleitung 807. Eine Auslese von jeder Signalverarbeitungseinheit 21 wird durch ein Ausgangssteuersignal von der Schaltungsansteuereinheit 27a gesteuert, und ein einer Ausgangssteuerung unterzogenes Ausgangssignal von der Signalverarbeitungseinheit 21 wird an die Ausgangssignalleitung 807 ausgegeben. Eine Verwendung der geteilten Ausgangssignalleitung 807 in einer Zeitunterteilung ermöglicht, dass die Anzahl von notwendigen Verdrahtungsleitungen reduziert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst jede Ausgangssignalleitung 807 zur parallelen Übertragung eines 24-Bit Digitalsignals mit einer hohen Geschwindigkeit 24 Verdrahtungsleitungen. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit einer Signalübertragung in der Ausgangssignalleitung 807 weist einen Einfluss auf eine Erhöhung der Geschwindigkeit des gesamten Bildsensors 106 auf, und somit wird der Bildsensor 106 bei hohen Ansteuerfrequenzen von 100 bis 300 MHz angesteuert. Die Ansteuerfrequenzen sind nicht hierauf begrenzt. Die Geschwindigkeit kann weiter erhöht werden, oder kann einer benötigten Einzelbildrate entsprechend variabel sein.
Die durch die Ausgangssignalleitungen 807 parallel ausgelesenen Digitalsignale werden in den Serialisierer 28a eingegeben und in serielle Signale umgewandelt. Der Serialisierer 28a umfasst eine Multiplexerschaltung, und wandelt die einzelnen Signale, die während derselben Zeitdauer eingegeben werden, nacheinander in serielle Signale um.
Die Übertragungseinheit 29a umfasst eine differentielle Verstärkerschaltung zur Ausgabe eines differentiellen Signalpaares, erlangt durch den Serialisierer 28a umgewandelte serielle Signale, und gibt die seriellen Signale von der differentiellen Verstärkerschaltung unter Verwendung eines vorbestimmten Übertragungsschemas nach außen hin aus. Die Übertragungseinheit 29a weist Signalleitungspaare von zumindest 24 Spuren auf, wobei eine Spur einem Signalleitungspaar zur Übertragung eines differentiellen Signalpaares entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechen die Signalleitungspaare, die in dem Bildsensor 106 umfasst sind, 48 Spuren einschließlich jener der Übertragungseinheit 29a und der Übertragungseinheit 29b. Dies entspricht der Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21, die in der vertikalen Richtung in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, mit anderen Worten, der Anzahl von Ausgangssignalleitungen 807, die mit dem Serialisierer 28a und dem Serialisierer 28b verbunden sind. Um die von den Signalverarbeitungseinheiten 21 durch die Übertragungseinheit 29a und die Übertragungseinheit 29b ausgegebenen Signale effizient zu übertragen, ist die Anzahl von Spuren der Signalleitungspaare vorzugsweise dieselbe wie die Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21, die in der vertikalen Richtung angeordnet sind, oder die Anzahl mit einem gemeinsamen Teiler oder ein Vielfaches. Mit dieser Konfiguration kann die Zeitdauer zur Übertragung von unnötigen Daten oder eine Wartezeit verringert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die in der Übertragungseinheit umfasste differentielle Verstärkerschaltung einer Ausgangseinheit zur Übertragung eines Digitalsignals nach außen hin.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle Signalleitungen 807, die in den einzelnen Zeilen der Schaltungsanordnung angeordnet sind, mit dem Serialisierer 28a verbunden, und lediglich die Signalleitungen 807, die in den geraden Zeilen (X = 1, 3, 5 ...) in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, sind mit dem Serialisierer 28b verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht eine Auswahl einer Ausgabebetriebsart einer Verwendung von allen der 48 Spuren, in denen Signale in den ungeraden Zeilen von der Übertragungseinheit 29a ausgegeben werden, und in denen Signale in den geraden Zeilen von der Übertragungseinheit 29b ausgegeben werden, sowie eine Ausgabebetriebsart einer Verwendung von lediglich 24 Spuren, in denen Signale in allen der Zeilen von der Übertragungseinheit 29a ausgegeben werden. Vorzugsweise ist die Ausgabebetriebsart in Übereinstimmung mit der Verarbeitungskapazität der DFE 108 oder des DSP 109 eingestellt, die Signale von dem Bildsensor 106 empfangen, oder in Übereinstimmung mit der Leistung, die als ein Bilderfassungsvorgang möglich sind. Obwohl die Signalleitungen 807 in den ungeraden Zeilen lediglich mit dem Serialisierer 28a verbunden sind, um den Schaltungsmaßstab zu verringern, können die Signalleitungen 807 ebenso mit dem Serialisierer 28b verbunden sein. Mit dieser Konfiguration kann die Anzahl von Arten von einstellbaren Ausgabebetriebsarten erhöht werden. Beispielsweise ist es möglich, die Verbindung mit den Übertragungseinheiten 29a und 29b in einer Vielzahl von Zeilen (4 Zeilen oder 8 Zeilen) in der Schaltungsanordnung umzuschalten. In dem Fall einer Durchführung eines Vorgangs in einer Vielzahl von Ansteuerbetriebsarten kann die Anzahl von zu verwendenden Spuren für jede Ansteuerbetriebsart umgeschaltet werden.
Ein Signalauslesevorgang ist bei diesem Ausführungsbeispiel ausführlich unter Bezugnahme auf die 31 bis 33 beschrieben. 31 zeigt eine Darstellung, die die Zeitabläufe von Ausgangssignalen von der Signalverarbeitungseinheit 21 entsprechend der Spaltennummer X = 0 veranschaulicht, und die Zeitabläufe von Ausgangssignalen entsprechend dem Bildelementblock 12 gemäß 29 als einem repräsentativen Beispiel veranschaulicht. Der obere Teil veranschaulicht die Zeitabläufe einer Auslese von Signalen aus den 12 Bildelementabschnitten 11 entsprechend einem Bildelementblock 12. Für jedes der Bildelemente sind eine Übertragungszeitdauer zur Steuerung eines Signales PTXA und eines Signales PTXB, eine Auslesezeitdauer zur Auslese eines Analogsignals aus dem Bildelementabschnitt 11 zu der Signalleitung 803 und eine AD-Umwandlungszeitdauer in der ADC-Schaltung 805 veranschaulicht. Wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben, werden die Analogsignale, die aus den in dem Bildelementblock 12 umfassten Bildelementabschnitten 11 ausgegeben werden, in die MPX-Schaltung 804 der Signalverarbeitungseinheit 21 während derselben Zeitdauer eingegeben, und durch die ADC-Schaltung 805 nacheinander ADumgewandelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zur Erhöhung einer Übertragungseffizienz jede Zeitdauer derart eingestellt, dass eine Übertragung und eine Auslese in Übereinstimmung mit dem AD-Umwandlungsvorgang durch die ADC-Schaltung 805 durchgeführt wird. Insbesondere sind die einzelnen Zeitdauern in zeitlicher Hinsicht derart eingestellt, dass eine A+B-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer mit der nächsten N-Signal-Auslesezeitdauer überlappt und eine N-Signal-AD-Umwandlungszeitdauer mit der nächsten A+B-Signal-Auslesezeitdauer überlappt. Als ein Ergebnis einer Überlappung dieser Zeitdauern in dieser Weise können Signale effizient aus den einzelnen Bildelementabschnitten 11 ausgelesen werden. Die durch eine AD-Umwandlung durch die Signalverarbeitungseinheit 21 erzeugten Digitalsignale werden zeitweilig in einem Puffer oder dergleichen gehalten, und nachfolgend zu der nachfolgenden Stufe auf der Grundlage eines Ausgangssteuersignals von der Schaltungssteuerungseinheit 27a oder der Schaltungsansteuereinheit 27b ausgegeben.
Der untere Teil veranschaulicht die Ausgabezeitpunkte der Digitalsignale, die aus der Signalverarbeitungseinheit 21 ausgegeben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt die Signalverarbeitungseinheit 21 ein Ausgangssignal an die Ausgangssignalleitung 807 als Antwort auf eine Erfassung einer fallenden Flanke aus, bei der ein Ausgangssteuersignal auf einen niedrigen Pegel geändert wird. In 31 ist ein Digitalsignal auf der Grundlage einer Ausgabe aus einem Bildelementabschnitt 11 durch einen Rahmen repräsentiert. Die Bezugszeichen in dem Rahmen entsprechen den Koordinaten des Bildelementabschnitts 11 in der Bildelementanordnung. Das Digitalsignal gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist 14 Bits auf, jedoch ist die Ausgangssignalleitung 807 dazu in der Lage, ein 24-Bit Signal hinsichtlich des Falles einer Durchführung einer Berechnungsverarbeitung zu übertragen, wie etwa einer Addition von Digitalsignalen. Die Signallänge, die durch die Ausgangssignalleitung 807 übertragen werden kann, ist nicht 24 Bits, sondern ist in Übereinstimmung mit einer Übertragungsgeschwindigkeit eines Signals von jeder Signalverarbeitungseinheit 21 ausgewählt. Das heißt, ein Signal von ungefähr 17 Bit kann abhängig von der Einstellung einer Ansteuerfrequenz in der Ausgangssignalleitung 807 übertragbar sein.
Ein Ausgangssteuersignal wird von der Schaltungsansteuereinheit 27a oder der Schaltungsansteuereinheit 27b an die Signalverarbeitungseinheit 21 in Übereinstimmung mit einem AD-Umwandlungsvorgang in der Signalverarbeitungseinheit 21 zugeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Zeitdauer, ab dem eine AD-Umwandlung in einem vorbestimmten Bildelementblock 12 endet, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem eine AD-Umwandlung in dem nächsten Bildelementblock 12 beginnt, als ein Durchlauf (Zyklus) angesehen, und eine Steuerung wird durchgeführt, um Signale entsprechend einem Bildelementblock 12, der in einem Puffer gehalten wird, während eines Durchlaufs auszugeben.
32 veranschaulicht die Zeitabläufe von Ausgangssignalen, die durch die Ausgangssignalleitungen 807 an den Serialisierer 28a zugeführt werden. Jeder der über den Ausgangssignalleitungen 807 gezeigten Rahmen repräsentiert wie in 31 ein Digitalsignal, und die Bezugszeichen in dem Rahmen entsprechen den Koordinaten des Bildelementabschnitts 11 in der Bildelementanordnung. Die Signale von den in den ungeraden Spalten der Bildelementanordnung angeordneten Bildelementabschnitten 11 werden in den Serialisierer 28a eingegeben, und die Signale von den in den geraden Spalten angeordneten Bildelementabschnitten 11 werden in den Serialisierer 28b eingegeben. In 32 sind der Serialisierer 28b und die Signale in den geraden Spalten nicht gezeigt, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Gemäß 31 wird als Antwort auf eine Erfassung einer fallenden Flanke ein Ausgangssignal ausgegeben, bei der ein Ausgangssteuersignal auf einen niedrigen Pegel geändert wird. Andererseits teilen sich gemäß 30 die Signalverarbeitungseinheiten 21 in derselben Zeile die Ausgangsleitung 807 in der Schaltungsanordnung. Somit sind die Signalverarbeitungseinheiten 21, die sich die Signalausgangsleitung 807 teilen, nicht dazu in der Lage, gleichzeitig Ausgangssignale auszugeben. Somit werden Ausgangssteuersignale nacheinander an die Signalverarbeitungseinheiten 21 zugeführt, die sich die Ausgangssignalleitung 807 teilen, und eine Ausgabe wird gemäß 32 in einer Zeitunterteilung durchgeführt. Im Einzelnen werden gemäß 32 zuerst Signale in der ersten Zeile nacheinander ausgegeben. Zu dieser Zeit werden Ausgangssteuersignale an die Signalverarbeitungseinheiten 21 zu demselben Zeitpunkt zugeführt, die in derselben Spalte in der Schaltungsanordnung umfasst sind. Als ein Beispiel wird ein Ausgangssteuersignal an die linkste Spalte zugeführt, und nachfolgend werden Ausgangssteuersignale an die einzelnen Spalten nacheinander zugeführt, und es werden der ersten Zeile in der Bildelementanordnung entsprechende Ausgangssignale ausgegeben. Nachdem Ausgangssteuersignale an alle Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Schaltungsanordnung zugeführt wurden, wird nachfolgend wieder ein Ausgangssteuersignal an die linkste Spalte zugeführt. Dementsprechend werden der zweiten Zeile in dem Bildelementblock entsprechende Ausgangssignale ausgegeben. Als ein Ergebnis einer 12-maligen Wiederholung dieses Vorgangs, werden Ausgangssignale für 12 Zeilen ausgegeben, die einem Bildelementblock 12 entsprechen. Darüber hinaus können als ein Ergebnis einer Durchführung dieses Vorgangs auf den anderen Bildelementblöcken 12 Bildsignale für ein Einzelbild erlangt werden. Durch eine Änderung der ersten oder letzten Spalte, an die Ausgangssteuersignale zuzuführen sind, kann ein Signalauslesebereich gesteuert werden.
Gemäß 31 entspricht ein Intervall, mit dem ein Ausgangssteuersignal an eine Signalverarbeitungseinheit 21 zugeführt wird, der Zeitdauer, während der eine AD-Umwandlung durchgeführt wird. Da 200 oder mehr Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Zeilenrichtung in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, ist es zusätzlich dazu notwendig, 200 oder mehr Ausgangssignale an die Ausgangssignalleitungen 807 auszugeben, um die Signale innerhalb eines Intervalls einer Zufuhr eines Ausgangssteuersignals an eine Signalverarbeitungseinheit 21 auszulesen. Somit ist die Betriebsfrequenz der Ausgangssignalleitungen 807 100 bis 300 MHz, was im Vergleich zu der Geschwindigkeit hoch ist, mit der ein Signal von dem Bildelementabschnitt 11 zu der Signalverarbeitungseinheit 21 übertragen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Farbfilter der einzelnen Bildelementabschnitte 11 des Bildsensors 106 in einer Bayer-Anordnung angeordnet, und somit werden Signale, die den Farbfiltern derselben Farbe entsprechen, in den Serialisierer 29a und in den Serialisierer 29b zu demselben Zeitpunkt eingegeben.
33A veranschaulicht eine Reihenfolge, in der Signale von der Übertragungseinheit 29a ausgegeben werden, und 33B veranschaulicht eine Reihenfolge, in der Signale von der Übertragungseinheit 29b ausgegeben werden. Ein Digitalsignal auf der Grundlage einer Ausgabe von einem Bildelementabschnitt 11 ist durch einen hexagonalen Rahmen repräsentiert, und die Signale werden in einer Reihenfolge von dem Signal über jedem Pfeil ausgegeben. Die Bezugszeichen in jedem Rahmen entsprechen den Koordinaten des Bildelementabschnitts 11 in der Bildelementanordnung. Anders als Digitalsignale auf der Grundlage von Ausgaben von den Bildelementabschnitten 11 werden Synchronisationssignale, Headersignale, Footersignale, Fehlerkorrektursignale und dergleichen ebenso zu vorbestimmten Zeitpunkten ausgegeben.
Die Übertragungseinheit 29a und die Übertragungseinheit 29b weisen jeweils Signalleitungspaare von 24 Spuren auf, und übertragen ein Digitalsignal unter Verwendung von 6 Spuren als eine Einheit (eine Verknüpfung (Link)). Beispielsweise wird ein Digitalsignal aus 18 Bits durch Zuordnen von 3 Bits zu jeder Spur übertragen. Eine Verknüpfung ist wie bei diesem Ausführungsbeispiel nicht notwendigerweise aus 6 Spuren ausgebildet, sondern kann aus 5 Spuren oder 7 Spuren ausgebildet sein. Jedoch muss die Anzahl von in einer Verknüpfung umfassten Spuren ein Teiler der Anzahl aller Spuren sein. Wahlweise kann ein Digitalsignal durch eine Spur übertragen werden. In dem Fall, dass die Anzahl von Bits eines Ausgangsdigitalsignals nicht durch die Anzahl von Spuren in einer Verknüpfung teilbar ist, kann eine Spur bereitgestellt sein, die keine Daten überträgt, oder die Spur kann einen Teil des nächsten Digitalsignals übertragen. Dementsprechend kann ein Energieverbrauch verringert werden, und eine Übertragungseffizienz kann erhöht werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Signalleitungen 803 zur Übertragung von Analogsignalen von den Bildelementabschnitten 11 zu den Signalverarbeitungseinheiten 21 in der vertikalen Richtung angeordnet, und die Ausgangssignalleitungen 807 zur Übertragung von Digitalsignalen von den Signalverarbeitungseinheiten 21 zu dem Serialisierer 28a und dem Serialisierer 28b sind in der horizontalen Richtung angeordnet. Mit anderen Worten, bei dem Bildsensor 106 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Übertragungseinheit 29a und Übertragungseinheit 29b, die nach außen hin Signale ausgeben, in der horizontalen Richtung (Rechts-Links-Richtung) des Bildsensors 106 angeordnet. Darüber hinaus sind die Bildelementansteuereinheit 13 zur Ansteuerung der Bildelementabschnitte 11 und die Schaltungsansteuereinheit 27a und die Schaltungsansteuereinheit 27b hinsichtlich der Bildelementanordnung und der Schaltungsanordnung jeweils in der Rechts-Links-Richtung angeordnet. Mit anderen Worten, die Ansteuersteuerleitungen zur Ansteuerung der Bildelementabschnitte 11 und der Signalverarbeitungseinheiten 21 sind in der horizontalen Richtung angeordnet.
Bei einem herkömmlichen CMOS-Sensor oder dergleichen mit AD-Umwandlungsschaltungen, die jeweils für eine Spalte einer Bildelementanordnung bereitgestellt sind, werden aus den Bildelementen ausgelesene Analogsignale derart übertragen, dass die Signale von derselben Spalte durch dieselbe vertikale Signalleitung übertragen werden, und die analogen Signale werden durch die AD-Umwandlungsschaltungen in Digitalsignale umgewandelt, die in der vertikalen Richtung (Hoch-Runter-Richtung) angeordnet sind. Nachfolgend werden die Digitalsignale von Übertragungseinheiten ausgegeben, die in der Hoch-Runter-Richtung bereitgestellt sind. Eine solche Konfiguration ist zu bevorzugen, falls ein aufeinanderfolgendes Auslesen und eine Ausgabe in Einheiten von Zeilen durchgeführt wird. Dies beruht darauf, dass die AD-Umwandlungsschaltungen, die für die jeweiligen Spalten bereitgestellt sind, der Anordnung der Bildelemente entsprechen, und somit ermöglicht es nur eine aufeinanderfolgende Ausgabe von Signalen aus den AD-Umwandlungsschaltungen in der horizontalen Richtung (für jede Spalte), dass entsprechende Digitalsignale in derselben Anordnung wie der der Bildelementabschnitte 11 erlangt werden. Das heißt, es ist nicht notwendig, die Signale durch eine Verarbeitungseinrichtung in der nachfolgenden Stufe, die die Signale empfangen hat, neu anzuordnen und die Notwendigkeit einer Neuanordnungszeit und eines Speichers oder dergleichen wird eliminiert.
Andererseits verarbeitet der Bildsensor 106 mit einer Multilagenstruktur gemäß diesem Ausführungsbeispiel Signale von der Bildelementanordnung, die in dem ersten Substrat 10 angeordnet sind, durch Verwendung der Schaltungsanordnung, die in dem zweiten Substrat 20 angeordnet ist. In diesem Fall müssen die Positionen der Bildelementabschnitte 11 in der Bildelementanordnung nicht notwendigerweise mit den Positionen der Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Schaltungsanordnung übereinstimmen. Im Einzelnen sind gemäß 29 die Signalverarbeitungseinheiten 21, die den Bildelementabschnitten 11 entsprechen, die in der horizontalen Richtung in 40 Spalten in der Bildelementanordnung angeordnet sind, in der Hoch-Runter-Richtung in der Schaltungsanordnung angeordnet. Falls die Übertragungseinheiten in der Hoch-Runter-Richtung wie bei einem herkömmlichen CMOS-Sensor bereitgestellt sind, ist es als Ergebnis einer solchen Anordnung schwierig, entsprechende Digitalsignale in derselben Anordnung wie der der Bildelemente zu erlangen. Das heißt, Signale werden in Einheiten von 40 Spalten mit einem normalen Zeitablauf ausgegeben, was eine Neuanordnung oder dergleichen der Signale durch eine die Signale empfangende Verarbeitungseinrichtung in der nachfolgenden Stufe erfordert, oder kann einen Betrieb mit einer höheren Geschwindigkeit erfordern, wodurch sich ein erhöhter Energieverbrauch oder eine verringerte Übertragungseffizienz ergibt. Somit wird eine Wirkung der vorliegenden Erfindung einer Durchführung einer parallelen AD-Umwandlung und einer Umsetzung einer höheren Geschwindigkeit verringert.
In der Konfiguration, die eine gleichzeitige AD-Umwandlung auf einer Vielzahl von Analogsignalen gemäß diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht, ist es somit wirksam, die Ausgangssignalleitungen 807 zur Ausgabe von Digitalsignalen in einer Richtung anzuordnen, die sich (beispielsweise senkrecht dazu) von der Richtung unterscheidet, in der die Signalleitungen 803 zur Auslese von Analogsignalen angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die vertikale Richtung, in der die Signalleitungen 803 (erste Signalleitungen) angeordnet sind, einer ersten Richtung, und die Richtung, in der die Ausgangssignalleitungen 807 (zweite Signalleitungen) angeordnet sind, entspricht einer zweiten Richtung.
(Abwandlungsbeispiel 1)
Obwohl 30 ein Beispiel veranschaulicht, bei dem sich die Signalverarbeitungseinheiten 21 in derselben Zeile in der Schaltungsanordnung dieselbe Ausgangssignalleitung 807 teilen, kann eine Vielzahl von Ausgangssignalleitungen in jeder Zeile geteilt sein. 34 zeigt eine Darstellung, die die Konfiguration von Schaltungsblöcken in der auf die Signalverarbeitungseinheiten 21 nachfolgenden Stufe in dem zweiten Substrat 20 veranschaulicht. Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind die Schaltungsansteuereinheit 27b, der Serialisierer 28b und die Übertragungseinheit 29b nicht gezeigt. Ausgangssignalleitungen 809a und Ausgangssignalleitungen 809b sind in der horizontalen Richtung des Bildsensors 106 angeordnet, und entsprechen den jeweiligen Zeilen der Schaltungsanordnung. Die Signalverarbeitungseinheiten 21 in derselben Zeile in der Schaltungsanordnung teilen sich die Ausgangssignalleitungen 809a und die Ausgangssignalleitung 809b. Im Einzelnen sind die Signalverarbeitungseinheiten 21, die in den ungeraden Spalten in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, mit den Ausgangssignalleitungen 809a verbunden, und die Signalverarbeitungseinheiten 21, die in den geraden Spalten angeordnet sind, sind mit den Ausgangssignalleitungen 809b verbunden. Die geteilten Ausgangssignalleitungen werden in einer Zeitunterteilung verwendet, und somit ermöglicht es eine Erhöhung der Anzahl von Ausgangssignalleitungen, eine Datenmenge zu vergrößern, die innerhalb einer Einheitszeit ausgegeben werden kann. Somit kann eine Ansteuerfrequenz einer Übertragung eines Signales in jeder Ausgangssignalleitung verringert werden. Eine Wirkung dieses Abwandlungsbeispiel ist nicht auf eine Verringerung der Ansteuerfrequenz begrenzt. Durch Aufrechterhalten einer hohen Ansteuerfrequenz kann eine erhöhte Bildrate erwartet werden.
Obwohl die Signalverarbeitungseinheiten 21 in jeder Zeile in der Schaltungsanordnung mit irgendeiner einer Vielzahl von Ausgangssignalleitungen verbunden sind, können die Signalverarbeitungseinheiten 21 dazu eingerichtet sein, mit einer Vielzahl von Ausgangssignalleitungen durch Verwendung eines Umschalters oder dergleichen verwendbar zu sein. Welche Ausgangssignalleitung als ein Verbindungsziel auszuwählen ist, wird durch die Schaltungsansteuereinheit 27a oder die Schaltungsansteuereinheit 27b gesteuert. Bei diesem Abwandlungsbeispiel weist jede Zeile in der Schaltungsanordnung eine Vielzahl von Ausgangssignalleitungen auf. Eine ähnliche Wirkung kann durch Zuordnen einer Vielzahl von Verdrahtungsleitungen erlangt werden, die in einer Ausgangssignalleitung umfasst sind. Als ein Beispiel können 24 Bits, die durch jede Ausgangssignalleitung übertragen werden können, in 12 Bits und 12 Bits unterteilt sein, wobei die Signalverarbeitungseinheiten 21, die in den ungeraden Spalten in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, mit der Verdrahtungsleitung der oberen 12 Bits verbunden sein kann, und die Signalverarbeitungseinheiten 21, die in den geraden Spalten angeordnet sind, können mit der Verdrahtungsleitung der unteren 12 Bits verbunden sein. In diesem Fall, falls die Einzelbildrate sich verringert, kann die Ansteuerfrequenz für eine Übertragung erhöht werden, um die gesamte Einzelbildrate aufrechtzuerhalten.
35 veranschaulicht die Zeitabläufe von Ausgangssignalen, die durch die Ausgangssignalleitungen 809a und die Ausgangssignalleitungen 809b an den Serialisierer 28a zugeführt werden. Die Signale von den Bildelementabschnitten 11, die in den ungeraden Spalten der Bildelementanordnung angeordnet sind, werden in den Serialisierer 28a eingegeben, und die Signale von den Bildelementabschnitten 11, die in den geraden Spalten der Bildelementanordnung angeordnet sind, werden in den Serialisierer 28b eingegeben. In 35 ist der Serialisierer 28b nicht gezeigt, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Gemäß 35 werden Ausgangssteuersignale nacheinander an die Signalverarbeitungseinheiten 21 zugeführt, die sich die Ausgangssignalleitung 809a und die Ausgangssignalleitung 809b teilen, und eine Ausgabe wird durchgeführt. Im Einzelnen werden gemäß 35 zuerst Signale in der ersten Zeile nacheinander ausgegeben. Zu dieser Zeit werden Ausgangssteuersignale an die Signalverarbeitungseinheiten 21 zu demselben Zeitpunkt zugeführt, die in zwei benachbarten Spalten in der Schaltungsanordnung umfasst sind. Als ein Beispiel wird ein Ausgangssteuersignal an die linkste Spalte zugeführt, und nachfolgend werden Ausgangssteuersignale an die einzelnen Spalten nacheinander zugeführt, und der ersten Zeile in der Bildelementanordnung entsprechende Ausgangssignale werden ausgegeben. Nachdem Ausgangssteuersignale an alle Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Schaltungsanordnung zugeführt wurden, wird nachfolgend wieder ein Ausgangssteuersignal an die linkste Spalte zugeführt. Dementsprechend werden der zweiten Zeile in dem Bildelementblock entsprechende Ausgangssignale ausgegeben. Dieser Vorgang ermöglicht, eine Vielzahl von Signalen in jeder Zeile zu übertragen, und eine Signalauslese kann in der Hälfte der Zeit abgeschlossen werden. Um Zeitabläufe zu realisieren, die den Zeitabläufen einer Ausgabe von Signalen aus der Übertragungseinheit 29a und der Übertragungseinheit 29b gemäß 33 ähnlich sind, ist es zu bevorzugen, einen nicht gezeigten Leitungsspeicher bereitzustellen.
(Abwandlungsbeispiel 2)
30 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem sich die Signalverarbeitungseinheiten 21 in derselben Zeile der Schaltungsanordnung dieselbe Ausgangssignalleitung 807 teilen. 30 zeigt ferner eine Konfiguration, bei der die Signalleitungen 807, die entsprechend den ungeraden Zeilen und den geraden Zeilen in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, abwechselnd mit dem Serialisierer 28a und dem Serialisierer 28b verbunden sind. Jedoch ist die Anordnung der Signalverarbeitungseinheiten 21 und die Verbindung der Signalverarbeitungseinheiten 21 mit den einzelnen Serialisierern nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Dieses Abwandlungsbeispiel veranschaulicht ein weiteres Beispiel der Anordnung der Signalverarbeitungseinheiten 21 und der Verbindung der Signalverarbeitungseinheiten 21 mit den einzelnen Serialisierern.
36 zeigt eine Darstellung, die die Konfiguration von Schaltungsblöcken in der auf die Signalverarbeitungseinheiten 21 nachfolgenden Stufe in dem zweiten Substrat 20 bei diesem Abwandlungsbeispiel veranschaulicht. Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind die einzelnen Schaltungsansteuereinheiten und die einzelnen Übertragungseinheiten nicht gezeigt. Digitalsignale, die durch eine AD-Umwandlung durch die einzelnen Signalverarbeitungseinheiten 21 erlangt sind, werden zeitweilig in vorbestimmten Puffern in den Signalverarbeitungseinheiten 21 gehalten, und nachfolgend durch die entsprechenden Ausgangssignalleitungen 807 ausgelesen. Bei diesem Abwandlungsbeispiel sind die Signalverarbeitungseinheiten 21 in Einheiten von 40 Spalten in der Spaltenrichtung in der Schaltungsanordnung gemäß 36 angeordnet, jedoch sind sie nicht in der Reihenfolge der Spaltennummer X in der Zeilenrichtung angeordnet. Im Einzelnen sind die Signalverarbeitungseinheiten 21 in Einheiten von 8 Spalten (X = 8) angeordnet. Dementsprechend werden 8 Signalverarbeitungsblöcke ausgebildet, wobei jeder 5 Signalverarbeitungseinheiten 21 in der Zeilenrichtung umfasst. Gemäß 36 entspricht jeder Signalverarbeitungsblock einer 6 Spuren umfassenden Verknüpfung, die in der Übertragungseinheit 29a oder der Übertragungseinheit 29b eine Einheit bilden. Eine Verknüpfung teilt sich in jeder Übertragungseinheit eine Ausgangsschaltung, beispielsweise teilt sich jede Verknüpfung eine Fehlerkorrekturschaltung. Die Fehlerkorrekturschaltung führt einen Vorgang eines Hinzufügens eines Fehlerkorrekturcodes (ECC) zu einem Ausgangssignal durch. Die DFE 108 oder der DSP 109, die Signale von dem Bildsensor 106 empfangen, sind zu einer Bestimmung in der Lage, ob Ausgangssignale normal empfangen wurden, indem ein durch die Fehlerkorrekturschaltung hinzugefügter ECC erlangt wird.
Obwohl die Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21, die in einem Signalverarbeitungsblock umfasst sind, bei diesem Abwandlungsbeispiel 5 ist, ist die Anzahl nicht hierauf begrenzt. Die Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21, die in einem Signalverarbeitungsblock umfasst sind, entspricht der Anzahl von verwendbaren Spuren. In dem Fall, dass die Anzahl von Spuren 24 ist, ist es zu bevorzugen, dass die Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21, die in einem Signalverarbeitungsblock umfasst sind, 10 ist. Falls die Anzahl von Signalverarbeitungseinheiten 21, die in einem Signalverarbeitungsblock umfasst sind, in dieser Weise der Anzahl von verwendbaren Spuren entspricht, können entsprechende Digitalsignale in derselben Anordnung wie der Anordnung der Bildelementabschnitte 11 erlangt werden. Das heißt, es ist nicht notwendig, die Signale durch eine Verarbeitungseinrichtung in der auf die Stufe nachfolgenden Stufe neu anzuordnen, die die Signale empfangen hat, und die Notwendigkeit einer Neuanordnungszeit und eines Speichers oder dergleichen wird eliminiert. In dem Fall eines Umschaltens der Anzahl von Spuren zwischen 48 und 24, ist es notwendig, in dem Serialisierer 28a einen Multiplexer hinzuzufügen.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung müssen die Signalleitungen 807, die entsprechend den ungeraden Zeilen und den geraden Zeilen in der Schaltungsanordnung angeordnet sind, nicht notwendigerweise mit dem Serialisierer 28a und dem Serialisierer 28b wie bei diesem Abwandlungsbeispiel gezeigt abwechselnd verbunden sein. Hinsichtlich der Konfiguration einer gemeinsamen Schaltung in jeder Übertragungseinheit in der nachfolgenden Stufe kann beispielsweise eine Vielzahl von Zeilen als ein Signalverarbeitungsblock angesehen werden, und eine Verbindung zu jedem Serialisierer kann in Einheiten von Signalverarbeitungsblöcken durchgeführt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Bildelementanordnung 8000 wirksame Bildelemente in der horizontalen Richtung und 6000 wirksame Bildelemente in der vertikalen Richtung umfasst. Jedoch ist es nicht notwendig, Signale von allen der Bildelementabschnitte 11 abhängig von einem Aspekt eines zu erlangenden Bildsignals zu erlangen. Beispielsweise sind bei einem Aspektverhältnis von 16:9, das zur Aufnahme eines Bewegtbildes verwendet wird, ungefähr 4000 Bildelemente in der vertikalen Richtung ausreichend, und es ist nicht notwendig, Signale von den Bildelementabschnitten 11 auszulesen, die den restlichen 1000 Bildelementen entsprechen. In diesem Fall ist es zu bevorzugen, für die Bildelementabschnitte 11 (oder die Bildelementblöcke 12), aus denen keine Signale ausgelesen werden müssen, und die entsprechenden Signalverarbeitungseinheiten 21 einen Energiesparvorgang durchzuführen. Dasselbe findet auf ein Aspektverhältnis von 3:2 Anwendung, das für eine Fotografie verwendet wird.
(Zehntes Ausführungsbeispiel)
Der Bildsensor 106 und das Bildaufnahmegerät 100, die bei jedem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, sind auf verschiedene Anwendungen anwendbar. So kann der Bildsensor 106 zum Beispiel für die Erfassung von anderem als sichtbarem Licht wie beispielsweise Infrarotlicht, ultraviolettem Licht oder Röntgenstrahlen verwendet werden. Das Bildaufnahmegerät 100 ist durch eine Digitalkamera repräsentiert, und ist ebenso auf ein mit einer Kamera ausgestattetes Mobiltelefon wie etwa ein Smartphone, eine Überwachungskamera, eine Spielmaschine oder dergleichen anwendbar. Darüber hinaus ist das Bildaufnahmegerät 100 auf ein Endoskop oder eine medizinische Ausrüstung zur Aufnahme eines Bilds von Blutgefäßen, eine Kosmetikausrüstung zur Beobachtung einer Haut oder einer Kopfhaut oder eine Videokamera zur Erfassung eines Bewegtbildes von Sport oder Aktivitäten anwendbar. Ebenso ist das Bildaufnahmegerät 100 auf eine Kamera für Verkehrszwecke wie etwa eine Kamera zur Beobachtung von Verkehr oder eine Fahraufzeichnungseinrichtung anwendbar, eine Kamera für wissenschaftliche Zwecke zur Beobachtung von Himmelsobjekten oder Proben, eine mit einer Kamera ausgestattete Heimanwendung, ein maschinelles Sehsystem oder dergleichen anwendbar. Insbesondere ist eine Anwendung auf ein maschinelles Sehsystem nicht auf einen Roboter in einer Fabrik oder dergleichen begrenzt, und eine Anwendung in der Landwirtschaft oder Fischerei ist möglich.
Die Konfiguration des Bildaufnahmegeräts gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist lediglich ein Beispiel, und die Konfiguration des Bildaufnahmegeräts, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist nicht auf die Konfiguration gemäß 1 begrenzt. Zusätzlich dazu sind Schaltungskonfigurationen von einzelnen Einheiten des Bildaufnahmegeräts nicht auf jene begrenzt, die in den Figuren dargestellt sind.
Die vorliegende Erfindung kann umgesetzt werden, indem ein Programm zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele an ein System oder ein Gerät mittels eines Netzwerkes oder eines Speichermediums zugeführt wird, und indem das Programm durch eine oder mehrere Verarbeitungseinrichtungen in einem Computer des Systems oder Geräts ausgelesen und ausgeführt wird. Wahlweise kann die vorliegende Erfindung durch eine Schaltung umgesetzt werden, die eine oder mehrere Funktionen ausführt (beispielsweise, einen ASIC).
Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind lediglich bestimmte Beispiele zur Ausführung der vorliegenden Erfindung, und der technische Umfang der vorliegenden Erfindung sollte nicht durch diese Ausführungsbeispiele begrenzt werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Formen ausgeführt werden, ohne von dem technischen Umfang oder den Hauptmerkmalen dieser abzuweichen.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 29. September 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 191 756 A , und der am 25. Oktober 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 206 379 A , die hiermit durch Inbezugnahme vollinhaltlich einbezogen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2001124984 A [0002]
JP 2016184843 A [0002]
JP 2017191756 A [0182]
JP 2017206379 A [0182]

Claims

Bildsensor, mit: einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, die aufeinander gestapelt sind, wobei das erste Substrat eine Bildelementanordnung aufweist, bei der eine Vielzahl von Bildelementen zur Durchführung einer fotoelektrischen Umwandlung in einer Matrix angeordnet sind, das zweite Substrat eine Schaltungsanordnung aufweist, in der eine Vielzahl von Signalverarbeitungseinheiten in einer Matrix angeordnet sind, die erste Signale auf der Grundlage der fotoelektrischen Umwandlung verarbeiten und Übertragungseinheiten aufweisen, die durch die Signalverarbeitungseinheiten verarbeitete zweite Signale nach außen hin übertragen, wobei die Bildelementanordnung eine Vielzahl von Bildelementblöcken umfasst, wobei jeder aus einer Vielzahl von Bildelementen ausgebildet ist, jede der Signalverwaltungseinheiten und ein entsprechender der Bildelementblöcke durch eine Vielzahl von ersten Signalleitungen verbunden sind, jede der Signalverarbeitungseinheiten und eine entsprechende der Übertragungseinheiten durch eine Vielzahl von zweiten Signalleitungen verbunden sind, jede der Signalverarbeitungseinheiten eine Umwandlungsschaltung umfasst, die eine Analog-Digital-Umwandlung auf den ersten Signalen nacheinander durchführt, die von der Vielzahl der ersten Signalleitung während einer identischen Zeitdauer eingegeben werden, und die Übertragungseinheiten hinsichtlich der Schaltungsanordnung in dem zweiten Substrat in einer Richtung angeordnet sind, die von einer ersten Richtung verschieden ist, in der die ersten Signalleitungen bereitgestellt sind.
Bildsensor nach Anspruch 1, wobei jedes der Bildelemente eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten umfasst.
Bildsensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede der Signalverarbeitungseinheiten ferner eine Auswahleinheit umfasst, die eine Signalleitung unter der Vielzahl von Signalleitungen auswählt, mit der die Umwandlungsschaltung zu verbinden ist.
Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jeder der Bildelementblöcke lediglich Bildelemente umfasst, die in einer identischen Spalte umfasst sind, wobei die ersten Signalleitungen in einer Spaltenrichtung bereitgestellt sind, und die zweiten Signalleitungen in einer zweiten Richtung bereitgestellt sind, die zu der ersten Richtung senkrecht ist, und die Übertragungseinheiten in der zweiten Richtung hinsichtlich der Schaltungsanordnung in dem zweiten Substrat bereitgestellt sind.
Bildsensor nach Anspruch 4, wobei die Übertragungseinheiten an Positionen bereitgestellt sind, die die Schaltungsanordnung in der zweiten Richtung in dem zweiten Substrat einbetten.
Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweiten Signalleitungen jeweils dazu eingerichtet sind, in der Lage zu sein, eine Vielzahl von Signalen in jeder der Zeilen in der Schaltungsanordnung zu übertragen.
Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei jede der Übertragungseinheiten eine Vielzahl von Ausgangseinheiten zur Übertragung der zweiten Signale nach außen hin umfasst, und jede der Übertragungseinheiten dazu in der Lage ist, zur Übertragung der zweiten Signale nach außen hin die Anzahl der Ausgangseinheiten umzuschalten.
Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der Übertragungseinheiten die zweiten Signale in einer Reihenfolge überträgt, die Positionen von entsprechenden Bildelementen in der Bildelementanordnung entspricht.
Bilderfassungsgerät, mit: dem Bildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8; einer Erlangungseinrichtung zur Erlangung einer Digitalsignalausgabe aus der Umwandlungsschaltung von dem Bildsensor; und einer Ansteuersteuerungseinrichtung zur Steuerung einer Ansteuerung des Bildsensors.