摄像设备的制作方法

专利名称：摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括在水平方向和垂直方向上以矩阵所配置的多个像素的图像传感器和摄像设备，尤其涉及一种具有多个驱动方法的图像传感器和摄像设备。
背景技术：
近年来，随着图像传感器的像素的数量增大，需要高速读出像素信号以确保帧频等。例如，日本特开平08-111821提出了一种用于通过对一个像素列设置多个垂直信号线、并且对两个行同时进行垂直/水平传送来增大帧频的技术。然而，根据上述日本特开平08-111821所述的传统技术，由于读出电路的数量增力口，即使在不需要高帧频的操作时，功耗也大。另外，由于读出电路的电源的响应性，不能以短的时间间隔接通和断开该电源。

发明内容
考虑到上述问题做出本发明，并且本发明在实现读出像素信号的速度的增大的同时抑制功耗的增加。根据本发明的摄像设备，提供一种摄像设备，其包括图像传感器，用于对被摄体图像进行光电转换；确定部件，用于从多个摄像模式中确定一个摄像模式；驱动部件，用于在所述确定部件所确定的各摄像模式下，利用不同驱动方法驱动所述图像传感器；以及控制部件，用于控制所述驱动部件的操作，其中，所述图像传感器包括二维排列的多个像素、针对所述多个像素中在垂直方向上配置的各像素阵列所配置的预定数量的垂直输出线、以及用于保持来自所述多个像素中在水平方向上配置的行上的像素的像素信号的保持存储器，以及当水平传送期间不小于垂直传送期间的两倍时，所述控制部件以第一省电模式控制所述驱动部件，并且当所述垂直传送期间不小于所述水平传送期间的两倍时，所述控制部件以第二省电模式控制所述驱动部件，其中，所述水平传送期间是将存储在所述保持存储器中的像素信号顺次输出至所述图像传感器外部的期间，以及所述垂直传送期间是经由所述垂直输出线将来自在水平方向上配置的像素的像素信号存储在所述保持存储器中的期间。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将显而易见。


图I是示出根据本发明第一实施例和第二实施例的摄像设备的结构的框图；图2是示出AFE的结构的框图；图3是示出操作单元的结构的框图；图4是示出运动图像记录大小选择画面的图；图5是示出各摄像模式下所使用的像素区域的图6是不出垂直传送时间和水平传送时间之间的关系的图；图7是示出根据第一实施例的图像传感器的结构的电路图；图8是示出根据第一实施例的图像传感器的结构的图；图9是示出根据第一实施例的图像传感器的操作的图；图10是示出根据第一实施例的图像传感器的操作的图；图11是示出根据第一实施例的图像传感器的操作的图；图12A 12C是示出根据第一实施例的图像传感器的操作的·
图13是示出根据第二实施例的图像传感器的结构的电路图；图14是示出根据第二实施例的图像传感器的结构的电路图；图15是示出根据第二实施例的图像传感器的操作的图；图16是示出根据第二实施例的图像传感器的操作的图；图17是示出根据第二实施例的图像传感器的操作的图；以及图18A 18C是示出根据第二实施例的图像传感器的操作的图。
具体实施例方式下面将参考附图详细说明本发明的实施例。第一实施例图I是示出本发明的各实施例共同的摄像设备的结构的框图。在图I所示的摄像设备100中，图像传感器101具有二维排列的像素，并且光电转换被摄体图像。模拟前端(以下称为AFE) 103根据增益调整和预定量化位，对从图像传感器101输出的模拟图像信号进行数字转换。时序生成器(以下称为TG) 102控制图像传感器101和AFE 103的驱动定时。如图2所示，AFE103包括与图像传感器101的输出通道相对应的A/D转换器103a 103d。可以根据来自CPU 104(后面说明)的设置对A/D转换器103a 103d独立进行ON/OFF控制。RAM 108具有用于存储通过AFE 103数字转换后的图像数据和通过图像处理单元109处理后的图像数据的图像数据存储单元的功能、以及在CPU 104(后面说明)工作时要使用的工作存储器的功能这两个功能。本实施例使用RAM 108的这些功能。然而,可以使用其它类型的存储器，只要它可以在存取速度方面以足够的水平工作即可。ROM 106存储在CPU 104(后面说明)工作时要使用的程序。本实施例使用闪速ROM。然而，这仅是一个例子，并且可以使用其它类型的存储器，只要它可以在存取速度方面以足够的水平工作即可。CPU 104总体控制摄像设备100。图像处理单元109对拍摄图像进行诸如校正和压缩等的处理。连接器112与诸如非易失性存储器或硬盘等的外部记录介质113的连接器116连接。接口单元110与所连接的外部记录介质113的接口 114通信，以将静止图像数据和运动图像数据记录在外部记录介质113上。尽管本实施例使用可拆卸的外部记录介质作为记录介质，但是可以使用允许写数据的包含非易失性存储器或硬盘的其它形式。用户操作操作单元105以对CPU 104进行诸如摄像命令和摄像条件等的设置。如图3所示，操作单元105包括静止图像拍摄开关105a、运动图像拍摄开关105b和用于对显示单元上所显示的菜单等进行操作的⑶I操作单元105c。显示单元107显示拍摄的静止图像和运动图像以及菜单等。根据本实施例的摄像设备100具有多种摄像模式。在各摄像模式下，图像传感器101在驱动方法之间切换时进行工作。图5是示出各模式下有效像素区域中要使用的像素区域的图。在静止图像模式(第一摄像模式)下，该设备从有效像素区域中的所有像素读出信号。在VGA crop (裁剪)运动图像模式(第二摄像模式)下，该设备从位于有效像素区域的中央的小区域中的像素读出信号。在Full HD (全高清)运动图像模式(第三摄像模式)下，该设备在水平方向上间隔剔除像素信号的同时从像素读出信号。由于上述读出方案之间的不同，水平方向上的像素的数量在各摄像模式下是不同的，因此一行水平传送(后面说明)所需的时间不同。图6是示出各模式下的垂直传送时间(后面说明)和一行水平传送时间之间的关系的图。水平传送时间在静止图像模式下最长，并且在Full HD运动图像模式和VGA crop运动图像模 式下依次变短。将参考图7说明图像传感器101的结构。参考图7，通过在水平方向(行方向)上排列在垂直方向(列方向)上所配置的多个像素组(像素列)，形成图像传感器的有效像素区域。也就是说,排列像素组212a和212e、212b和212f、212c和212g、以及212d和212h。在有效像素区域中，设置信号传送单元213a 213h，其中，各信号传送单元213a 213h包括复位开关3、像素放大器10和行选择开关6。信号传送单元213a 213h分别连接至像素组212a 212h。像素组212a和212b的传送开关2的栅极与用于从垂直扫描电路241输出控制信号PTXA(n)的信号线连接。像素组212c和212d的传送开关2的栅极与用于输出控制信号PTXB (n)的信号线连接。同样，像素组212e和212f的传送开关2的栅极与用于输出控制信号PTXA(n+l)的信号线连接。像素组212g和212h的传送开关2的栅极与用于输出控制信号PTXB(n+l)的信号线连接。各像素组都包括光电二极管I和传送开关2。信号传送单兀213a和213b的复位开关3的栅极与用于从垂直扫描电路241输出控制信号PRESA(n)的信号线连接。行选择开关6的栅极与用于从垂直扫描电路241输出控制信号P SELA(n)的信号线连接。信号传送单元213c和213d的复位开关3的栅极与用于从垂直扫描电路241输出控制信号PRESB(n)的信号线连接。行选择开关6的栅极与用于从垂直扫描电路241输出控制信号PSELB(n)的信号线连接。同样，信号传送单元213e和213f 的复位开关3的栅极与用于输出控制信号PRESA(n+1)的信号线连接。行选择开关6的栅极与用于输出控制信号PSELA(n+1)的信号线连接。信号传送单元213g和213h的复位开关3的栅极与用于输出控制信号PRESB (n+1)的信号线连接。行选择开关6的栅极与连接至控制信号PSELB(n+1)的信号线连接。信号传送单元213a和213e连接至与图像传感器中纵向延伸的像素阵列邻接的垂直输出线214a。同样，信号传送单元213b和213f、213c和213g以及213d和213h分别与垂直输出线214b、214c和214d连接。经由开关240a 240d分别将垂直输出线214a 214d连接至恒流源215a 215d，并且经由开关236a 236d分别将垂直输出线214a 214d连接至列放大器(放大器)216a 216d。注意,将列放大器216a 216d交替配置在有效像素区域上方和下方。经由开关237a 237d以及传送栅极217a 217d和218a 218d分别将列放大器216a 216d连接至保持电容器(保持存储器)219a 219d和220a 220d。注意，从TG 102输出的控制信号PONlA对列放大器216a和216b进行0N/0FF控制。来自TG 102的控制信号PONlB对列放大器216c和216d进行0N/0FF控制。垂直输出线214a和214c经由开关238a相互连接。垂直输出线214b和214d经由开关238b相互连接。列放大器216a和216c的输出端经由开关239a相互连接。列放大器216b和216d的输出端经由开关23%相互连接。以下的控制信号以下面的方式对这些开关进行0N/0FF控制。从TG 102输出的控制信号PPATH1A控制开关236a和236b。控制信号PPATH1B控制开关236c和236d。从TG 102输出的控制信号PPATH2A控制开关237a和237b。控制信号PPATH2B控制开关237c和237d。 从TG 102输出的控制信号PPATH3A控制开关240a和240b。控制信号PPATH3B控制开关240c和240d。从TG 102输出的控制信号PPATH4控制开关238a和238b。控制信号PPATH5控制开关239a和239b。保持电容器219a 219d经由缓冲器221a 221d和传送栅极223a 223d与保持电容器225a 225d连接。同样，保持电容器220a 220d经由缓冲器222a 222d和传送栅极224a 224d与保持电容器226a 226d连接。保持电容器225a和226a经由来自水平扫描电路231a的控制信号PHl (m)或PH2 (m)所驱动的输出传送开关227a、228a、229a和230a与水平输出线232a和233a或水平输出线232c和233c连接。同样，保持电容器225b和226b经由控制信号PHl (m+1)或PH2 (m+1)所驱动的输出传送开关227b、228b、229b和230b与水平输出线232b和233b或水平输出线232d和233d连接。保持电容器225c和226c经由控制信号PHl (m+2)或PH2 (m+2)所驱动的输出传送开关227c、228c、229c和230c与水平输出线232a和233a或水平输出线232c和233c连接。保持电容器225d和226d经由控制信号PHl (m+3)或PH2 (m+3)所驱动的输出传送开关227d、228d、229d和230d与水平输出线232b和233b或水平输出线232d和233d连接。读出放大器234a 234d与水平输出线232a 232d和233a 233d连接，并且输出通过将对水平输出线232a和233a等进行组合所获得的差分输出乘以预定增益而获得的信号。从TG 102输出的控制信号P0N2A对读出放大器234a和234b进行0N/0FF控制。从TG 102输出的控制信号P0N2B对读出放大器234c和234d进行0N/0FF控制。从图像传感器的输出端子235a 235d输出来自这些读出放大器的输出。接着将说明各模式下的图像传感器的操作。首先，当用户按下图3所示的静止图像拍摄开关105a时，CPU 104针对图像传感器101和TG 102进行用于静止图像拍摄(第一摄像模式)的设置。此后，CPU 104向TG 102输出摄像开始信号，并且图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号开始摄像操作。图9是示出第一摄像模式(第一省电模式)下的图像传感器101的操作定时的图。参考图9说明各单元的操作。在与全像素复位期间相对应的时刻3atl和3at2之间的时间间隔，激活控制信号PTXA(n)、PTXA(n+1)、PTXB(n)和PTXB(n+1)。本情况仅示出用于特定行的控制信号。然而，在该期间，激活用于所有行的控制信号PTX，并且经由传送开关2将所有像素组的光电二极管I中的电荷传送至像素放大器10的栅极11。然后复位光电二极管
Io
此后，在时刻3at3，所有像素同时开始累积电荷。在时刻3at4，图像传感器外部的机构(未示出)遮挡照射图像传感器的光。时刻3at3和3at4之间的时间间隔对应于累积期间。在这种状态下，在光电二极管I中累积信号电荷。在这种情况下，所有像素同时开始累积电荷。然而，本发明不局限于该结构。可以任意设计用于复位光电二极管I的结构。例如，可以针对各行设置不同的复位定时。在时刻3at5，激活控制信号P0N1A、P0N2A和P0N2B以接通列放大器216a和216b以及读出放大器234a 234d。然后开始用于读出累积信号电荷的操作，并且在时刻3at6产生表示一行读出操作的单位的定时信号HD。当开始读取操作时，在时刻3at7和3at8之间的时间间隔激活控制信号PHl (m)、PH1 (m+1)、PH2 (m+2)和PH2 (m+4)，并且利用后面说明的操作，通过读出放大器234a 234d输出存储在保持电容器225a 225d和226a 226d中的第(n_l)行的像素信号。然后从输出端子235a 235d输出该像素信号。尽管说明了特定情况，但是以相同方式顺次从所有列输出信号。独立进行与所有列相对应的输出操作，直到下一次产生定·时信号HD为止，并且该输出操作不依赖于垂直传送定时(后面说明)等。该设备进行配置在第n行的像素组212a和212b的垂直传送。在时刻3at9，激活控制信号PPATH1A和PPATH2A以激活用于来自像素组212a和212b的信号的垂直传送的路径。另外，激活控制信号PPATH3A以将垂直输出线214a和214b连接至电流源215a和215b。在时刻3atl0，激活控制信号PSELA (n)以接通行选择开关6。将分别由信号传送单元213a和213b的像素放大器10以及与各垂直输出线连接的电流源215a和215b构成的源级跟随器电路设置处于工作状态。在时刻3atll，激活控制信号PRESA (n)以接通复位开关3，从而初始化信号传送单元213a和213b的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接着该复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号输出给垂直输出线214a和214b。在时刻3atl2，取消控制信号PRESA (n)。此后，在时刻3atl3，激活控制信号PTNlA。这接通与连接至垂直输出线214a和214b的列放大器216a和216b的输出端连接的传送栅极218a和218b，从而将暗电平输出保持在各保持电容器220a和220b中。此后，在时刻3atl4完成传送操作，并且在时刻3atl5激活控制信号PTXA (n)以接通像素组212a和212b的传送开关2。然后将累积在光电二极管I中的信号电荷传送给由信号传送单元213a和213b的像素放大器10所构成的源级跟随器的栅极11。此时，由像素放大器10所构成的各源级跟随器的信号电平从复位电平改变与传送至源级跟随器的信号电荷相对应的量。结果，确定了信号电平。在充分完成传送操作时的时刻3atl6，取消控制信号PTXA (n)。在时刻3atl7，激活控制信号PTS1A。这接通与连接至垂直输出线214a和214b的列放大器216a和216b的输出端连接的传送栅极217a和217b，从而将信号电平保持在保持电容器219a和219b中。当在此后的时刻3atl8取消控制信号PTSlA时，完成传送操作。利用上述操作，保持电容器219a和219b保持像素组212a和212b的信号电平，并且保持电容器220a和220b保持像素组212a和212b的暗电平。由于完成了来自像素的信号的输出，所以在时刻3atl9取消选择控制信号PSELA(n)。在时刻3at20，取消控制信号PPATH3A以从电流源215a和215b断开垂直输出线214a 和 214b。该设备然后进行配置在第n行的像素组212c和212d的垂直传送。在时刻3at21，激活控制信号PPATH3B以将垂直输出线214c和214d连接至电流源215c和215d。另外，激活控制信号PPATH4和PPATH5以激活用于来自像素组212c和212d的信号的垂直传送的路径。随后，在时刻3at22，激活控制信号PSELB(n)以接通行选择开关6。将分别由信号传送单元213c和213d的像素放大器10以及与各垂直输出线连接的电流源215c和215d构成的源级跟随器电路设置处于工作状态。在时刻3at23，激活控制信号PRESB (n)以接通复位开关3来初始化信号传送单元213c和213d的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接着该复位操作之后的信号电平的信号(所谓的暗电平)输出给垂直输出线214c和214d。在时刻3at24取消控制信号PRESB (n)之后，在时刻3at25激活控制信号PTNlB。这接通与连接至垂直输出线214c和214d的列放大器216a和216b的输出端连接的传送栅极 218c和218d，从而将暗电平输出保持在各保持电容器220c和220d中。此后，在时刻3at26完成传送操作，并且在时刻3at27激活控制信号PTXB (n)以接通像素组212c和212d的传送开关2。然后将光电二极管I中所累积的信号电荷传送给由信号传送单元213c和213d的像素放大器10所构成的源级跟随器的栅极11。此时，由像素放大器10构成的各源级跟随器的信号电平从复位电平改变与传送至源级跟随器的信号电荷相对应的量。结果，确定了信号电平。在充分完成了传送操作时的时刻3at28，取消控制信号PTXB (n)。在时刻3at29，激活控制信号PTS1B。这接通与连接至垂直输出线214c和214d的列放大器216a和216b的输出端连接的传送栅极217c和217d，从而将信号电平保持在保持电容器219c和219d中。当在此后的时刻3at30取消控制信号PTSlB时，完成传送操作。利用上述操作，保持电容器219c和219d保持像素组212c和212d的信号电平，并且保持电容器220c和220d保持像素组212c和212d的暗电平。由于完成了来自像素的信号的输出，所以在时刻3at31取消选择控制信号PSELB (n)。在时刻 3at32，取消控制信号 PPATH1A、PPATH2A、PPATH3B、PPATH4 和 PPATH5。利用上述操作，完成第n行上的所有像素组的垂直传送。在时刻3at33，激活控制信号PTS2和PTN2以接通与连接至保持电容器219a 219d和220a 220d的缓冲器221a 221d和222a 222d的输出端连接的传送栅极223a 223d和224a 224d。这将保持在保持电容器219a 219d和220a 220d中的电荷传送至保持电容器225a 225d和226a 226d。当在时刻3at34取消控制信号PTS2和PTN2时，完成传送操作。注意，在时刻3at33，从输出端子235a 235d输出保持在保持电容器225a 225d和226a 226d中的第(n_l)行上的所有信号。利用上述操作，完成一行操作。在时刻3at35,产生定时信号HD。处理然后变换成下一操作。在时刻3at36和3at37之间的时间间隔，水平扫描电路231a和231b通过控制传送开关227a 227d、228a 228d、229a 229d和230a 230d，进行用于将保持电容器225a 225d和226a 226d连接至水平输出线(水平传送线)的操作。当激活控制信号PHl (m)时，经由传送开关227a和228a分别将保持电容器225a和226a连接至水平输出线232a和233a。也就是说，此时将像素组212a的暗电平和信号电平输入给了读出放大器234a的输入端，并且读出放大器234a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PHl (m+1)时，经由传送开关227b和228b分别将保持电容器225b和226b连接至水平输出线232b和233b。读出放大器234b然后输出通过将像素组212b的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。当激活控制信号PH2 (m+2)时，经由传送开关227c和228c分别将保持电容器225c和226c连接至水平输出线232c和233c。也就是说，此时将像素组212c的暗电平和信号电平输入给了读出放大器234c的输入端，并且读出放大器234c输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PH2 (m+3)时，经由传送开关227d和228d分别将保持电容器225d和226d连接至水平输出线232d和233d。读出放大器234d然后输出通过将像素组212d的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。从时刻3at37开始，该设备针对第(n+1)行进行与时刻3at9和3at34之间的时间间隔中操作的相同的操作，并且将像素组212e 212h中的信号分别传送给保持电容 器225a 225d和226a 226d。此后，在以第(n+2)行的读出为单位的操作时，输出端子235a 235d输出像素组212e 212h中的信号。对图像传感器101的所有行进行上述读出操作，这将从图像传感器101上所排列的所有像素输出信号。AFE 103数字转换从图像传感器101输出的信号。将作为结果的信号输入给图像处理单元109。在图像处理单元109对该信号进行预定处理之后，将作为结果的数据作为静止图像记录在外部记录介质113上。图12A示出上述第一摄像模式下的操作中的水平传送时间和垂直传送时间之间的关系。在水平传送时间，该设备进行两次垂直传送。换句话说，水平传送期间是垂直传送期间的两倍以上长。以该方式分开进行两次垂直传送，这允许仅使用多个列放大器的一半。这使得可以停止向另一半列放大器供电。这可以降低读出操作时的功耗。另外，由于由水平传送时间决定一行的读出时间，所以分开进行两次垂直传送不会影响读出速度。接着将说明第二摄像模式(第二省电模式)下的操作。首先，用户操作GUI操作单元105以在显示单元107上显示运动图像记录大小选择画面，如图4所示。当用户通过操作单元105选择VGA crop运动图像模式(第二摄像模式)、并且按下运动图像拍摄开关105b时，CPU 104针对图像传感器101和TG 102进行用于第二摄像模式的设置。此后，CPU104向TG 102输出摄像开始信号。图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号，开始摄像操作。图10示出第二摄像模式下的图像传感器101的操作定时。将参考图10说明各单元的操作。在第二摄像模式下，该设备执行狭缝卷帘式快门操作，即一次摄像操作中两次垂直扫描。在第一次垂直扫描中，该设备复位各像素以开始电荷累积。在第二次垂直扫描中，该设备完成电荷累积并且输出信号。时刻3btl和3bt2之间的时间间隔对应于配置在第n行上的像素的复位期间。在该期间，激活控制信号PTXA(n)和PTXB(n)。从该像素复位操作到像素信号的垂直传送的时间间隔对应于累积时间。第(n+1)行上的像素信号的垂直传送定时从第n行上的像素信号的垂直传送定时开始顺次向后偏移。为此，激活控制信号PTXA (n+1)和PTXB (n+1)以在时刻3bt3和3bt4之间进行复位操作，从而使得累积时间等于第n行的累积时间。当激活控制信号PTX时，经由传送开关2将光电二极管I中的电荷传送至像素放大器10的栅极11，并且复位光电二极管I。在时刻3bt5，激活控制信号P0N1A、PONlB和P0N2A以接通列放大器216a 216d和读出放大器234a和234b。然后开始用于读出累积的信号电荷的操作。在时刻3bt6，产生表示一行读出操作的单位的定时信号HD。当开始读出操作时，在时刻3bt7和3bt8之间激活控制信号PHl (m)和PHl (m+1)。利用后述操作，读出放大器234a和234b输出存储在保持电容器225a和225b以及226a和226b中的第(n_l)行上的像素信号。此后，通过输出端子235a和235b输出
该信号。在时刻3bt9和3btl0之间激活控制信号PHl (m+2)和PHl (m+3)。利用后述操作，读出放大器234a和234b输出存储在保持电容器225c和225d以及226c和226d中的第(n-1)行上的像素信号。此后，从输出端子235a和235b输出该信号。尽管说明了特定情 况，但是以相同方式顺次从所有列输出信号。独立进行与所有列相对应的输出操作直到下一次产生定时信号HD为止，并且该输出操作不依赖于垂直传送定时(后面说明)等。该设备进行配置在第n行上的像素组212a和212b的垂直传送。在时刻3btll，激活控制信号PPATH1A、PPATH2A、PPATH1B和PPATH2B以激活用于经由列放大器216a 216d的来自像素组212a 212d的信号的垂直传送的路径。同时，激活控制信号PPATH3A以将垂直输出线214a和214b连接至电流源215a和215b。另外，激活控制信号PPATH3B以将垂直输出线214c和214d连接至电流源215c和215d。随后，在时刻3btl2，激活控制信号PSELA(n)和PSELB(n)以接通行选择开关6。将分别由信号传送单元213a 213d的像素放大器10以及与各垂直输出线连接的电流源215a 215d所构成的源级跟随器电路设置处于工作状态。在时刻3btl3，激活控制信号PRESA (n)和PRESB (n)以接通复位开关3，从而初始化信号传送单元213a 213d的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接着该复位操作之后的信号电平的信号(所谓的暗电平)输出给垂直输出线214a 214d。在时刻3btl4，取消控制信号PRESA(n)。此后，在时刻3btl5，激活控制信号PTNlA和PTN1B。这接通与连接至垂直输出线214a 214d的列放大器216a 216d的输出端连接的传送栅极218a 218d，从而将暗电平输出保持在各保持电容器220a 220d中。此后，在时刻3btl6完成传送操作，并且在时刻3btl7激活控制信号PTXA(n)和PTXB (n)以接通像素组212a 212d的传送开关2。然后将累积在光电二极管I中的信号电荷传送给由信号传送单元213a 213d的像素放大器10所构成的源级跟随器的栅极11。此时，由像素放大器10所构成的各源级跟随器的信号电平从复位电平改变与传送至源级跟随器的信号电荷相对应的量。结果，确定了信号电平。在充分完成传送操作时的时刻3btl8，取消控制信号PTXA (n)和PTXB (n)。在时刻3bt 19，激活控制信号PTSlA和PTS1B。这接通与连接至垂直输出线214a 214d的列放大器216a 216d的输出端连接的传送栅极217a 217d，从而将信号电平保持在保持电容器219a 219d中。当在此后的时刻3bt20取消控制信号PTSlA和PTSlB时，完成传送操作。利用上述操作，保持电容器219a 219d保持像素组212a 212d的信号电平，并且保持电容器220a 220d保持像素组212a 212d的暗电平。由于完成来自像素的信号的输出，所以在时刻3bt21取消选择控制信号PSELA(n)和 PSELB (n)。在时刻 3bt22，取消控制信号 PPATH1A、PPATH2A、PPATH3A、PPATH1B、PPATH2B和PPATH3B。利用上述操作，完成第n行上的所有像素组的垂直传送。在时刻3bt23，激活控制信号PTS2和PTN2以接通与连接至保持电容器219a 219d和220a 220d的缓冲器221a 221d和222a 222d的输出端连接的传送栅极223a 223d和224a 224d。这将保持在保持电容器219a 219d和220a 220d中的电荷传送给保持电容器225a 225d和226a 226d。当在时刻3bt24取消控制信号PTS2和PTN2时，完成传送操作。注意，在 时刻3bt23，从输出端子235a 235d输出保持在保持电容器225a 225d和226a 226d中的第(n_l)行上的所有信号。利用上述操作，完成一行操作。在时刻3bt25，产生定时信号HD。处理然后变换至下一操作。在时刻3at26和3at27之间的时间间隔，水平扫描电路231a和231b通过控制传送开关227a 227d、228a 228d、229a 229d和230a 230d，进行用于将保持电容器225a 225d和226a 226d连接至水平输出线的操作。当激活控制信号PHl (m)时，经由传送开关227a和228a分别将保持电容器225a和226a连接至水平输出线232a和233a。也就是说，此时将像素组212a的暗电平和信号电平输入给了读出放大器234a的输入端，并且读出放大器234a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PHl (m+1)时，经由传送开关227b和228b分别将保持电容器225b和226b连接至水平输出线232b和233b。读出放大器234b然后输出通过将像素组212b的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。当在时刻3bt28和3bt29之间激活控制信号PH2 (m+2)时，经由传送开关229c和230c分别将保持电容器225c和226c连接至水平输出线232a和233a。也就是说，此时将像素组212c的暗电平和信号电平输入给了读出放大器234a的输入端，并且读出放大器234a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PHl (m+3)时，经由传送开关229d和230d分别将保持电容器225d和226d连接至水平输出线232b和233b。读出放大器234b然后输出通过将像素组212d的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。从时刻3bt29开始，该设备针对第(n+1)行进行与在时刻3btll和3bt24之间的时间间隔中的操作相同的操作，并且将像素组212e 212h中的信号分别传送至保持电容器225a 225d和226a 226d。此后，在以第(n+2)行的读出为单位的操作时，读出放大器235a和235b顺次输出像素组212e.212f.212g和212h中的信号。针对图像传感器101的像素区域的特定范围进行上述读出操作，以输出第二摄像模式所需的像素信号。AFE 103数字转换从图像传感器101输出的信号。此时，由于没有使用输出端子235c和235d，因此将AFE 103中相应的A/D转换器设置处于OFF状态。此后，将该信号输入给图像处理单元109。连续拍摄图像，并且对该图像进行图像处理单元109中的预定处理。然后将作为结果的数据作为运动图像记录在外部记录介质113上。图12B示出上述第二摄像模式下的操作中的水平传送时间和垂直传送时间之间的关系。在垂直传送时间，该设备进行两次水平传送。以该方式分开进行两次水平传送，这允许仅使用多个读出放大器中的一半。这使得可以停止向另一半读出放大器供电。另外，该设备可以仅使用AFE 103所包括的多个A/D转换器中的一半，并且可以停止向另一半A/D转换器供电。这可以降低读出操作时的功耗。另外，由于由垂直传送时间决定一行的读出时间，所以分开进行两次水平传送不会影响读出速度。接着说明第三摄像模式下的操作。首先，用户操作⑶I操作单元105以在显示单元107上显示运动图像记录大小选择画面,如图4所示。当用户利用操作单元105选择FullHD运动图像模式(第三摄像模式)，并且按下运动图像拍摄开关105b时，CPU104针对图像传感器101和TG 102进行用于第三摄像模式的设置。此后，CPU 104向TG 102输出摄像开始信号。图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号，开始摄像操作。图11示出第三摄像模式下的图像传感器101的操作定时。将参考图11说明各单元的操作。在第三摄像模式下，该设备进行用于读出水平方向上的每三列中的一列的像素的间隔剔除读取。因此，该设备读出配置在第m列、第(m+3)列、第(m+6)列和第(m+9)列上的像素。图8示出第(m+6)列 第(m+9)列的结构。第(m+6)列 第(m+9)列的结构与第·m列 第(m+3)列的结构相同。在第三摄像模式下，该设备执行狭缝卷帘式快门操作，并且时刻3ctl和3ct2之间的操作与第二摄像模式下的时刻3btl和3bt2之间的相同。在时刻3ct5，激活控制信号P0N1A、P0N1B、P0N2A和P0N2B以接通列放大器216a 216d、列放大器216a' 216(1'和读出放大器234a 234d。然后开始用于读出累积的信号电荷的操作，并且在时刻3ct6产生表示一行读出操作的单位的定时信号HD。当开始读出操作时，在时刻3ct7和3ct8之间的时间间隔激活控制信号PHl (m)和PHl (m+3)，并且利用后述操作从读出放大器234a和234b输出存储在保持电容器225a、225d、226a和226d中的第(n_l)行上的像素信号。然后从输出端子235a和235b输出该像素信号。同时，激活控制信号PH2 (m+6)和PH2 (m+9)。利用后述操作，读出放大器234c和234d输出存储在第(m+6)列和第(m+9)列上的保持电容器225a'、225d'、226a'和226d'中的第(n_l)行上的像素信号。此后，从输出端子235c和235d输出该信号。独立进行与通过从所有列间隔剔除列所获得的列的数量相对应的输出操作，直到下一次产生定时信号HD为止，并且该输出操作不依赖于垂直传送定时(后面说明)等。时刻3ct9和3ct22之间的操作与第二摄像模式下的时刻3btll和3bt24之间的操作相同，因此省略对该操作的说明。在该操作中，该设备将像素组212a和212d及像素组 212a'和 212(1'中的信号传送至保持电容器 2253,225(^2253' ,225(1'、226a、226d、226a'和 226(1'。利用上述操作，完成一行操作。在时刻3ct23,产生定时信号HD。处理然后变换成下一操作。在时刻3ct24和3ct25之间的时间间隔，水平扫描电路231a和231b通过控制传送开关227a和227d、传送开关227a'和227(1'、传送开关228a和228d、传送开关228a'和228(1'、传送开关229a和229d、传送开关229a'和229(1'、传送开关230a和230d以及传送开关 230a'和 230(1'，进行用于将保持电容器 2253,225(^2253' ,225(1'、226a、226d、226a'和226d'连接至水平输出线的操作。当激活控制信号PHl (m)时，经由传送开关227a和228a分别将保持电容器225a和226a连接至水平输出线232a和233a。也就是说，此时将像素组212a的暗电平和信号电平输入给了读出放大器234a的输入端，并且读出放大器234a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PHl (m+3)时，经由传送开关227d和228d分别将保持电容器225d和226d连接至水平输出线232b和233b。读出放大器234b然后输出通过将像素组212d的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PH2 (m+6)和PH2 (m+9)时，读出放大器234c和234d然后输出通过将像素组212a'和212d'的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。针对图像传感器101的所有行进行上述读出操作，这将输出第三摄像模式所需的像素信号。AFE 103数字转换从图像传感器101输出的信号。将作为结果的信号输入给图像处理单元109。在图像处理单元109对该信号进行预定处理之后，将作为结果的数据作为
静止图像记录在外部记录介质113上。图12C示出上述第三摄像模式下的操作中的水平传送时间和垂直传送时间之间的关系。在水平传送时间，该设备进行一次垂直传送。当如在第三摄像模式下需要高读出速度时，可以通过使用该设备中所设置的所有读出电路以高帧频输出图像。根据本实施例所述的结构，可以针对摄像设备的各摄像模式对图像传感器中的读出电路选择性地进行0N/0FF控制和操作来降低功耗。另外，可以在不影响读出速度的情况下提供所需的帧频。第二实施例下面将说明根据本发明第二实施例的摄像设备的操作。由于根据本实施例的摄像设备的结构与根据根据第一实施例的摄像设备的结构相同，所以省略对结构的说明。根据第二实施例的摄像设备具有与第一实施例中所述的相同的摄像模式。图像传感器101通过在各个摄像模式下使用不同的驱动方法来工作。在说明各摄像模式下的图像传感器101的操作之前，将参考图13说明本实施例的图像传感器101的结构。参考图13，由在垂直方向上配置的像素组312a、312b、312e和312f构成图像传感器的有效像素区域。另外，以相同方式配置像素组312c、312d、312g和312h。有效像素区域还设置有均包括复位开关3、像素放大器10和行选择开关6的信号传送单元313a 313h。将像素组312a 312h分别连接至信号传送单元313a 313h。将像素组312a和312c的传送开关2的栅极连接至用于从垂直扫描电路341输出控制信号PTX(n)的信号线。将像素组312b和312d的传送开关2的栅极连接至用于输出控制信号PTX(n+1)的信号线。同样，将像素组312e和312g连接至用于输出控制信号PTX(n+2)的信号线。将像素组312f和312h连接至用于输出控制信号PTX(n+3)的信号线。每一像素组均包括光电二极管I和传送开关2。将信号传送单元313a和313c的复位开关3的栅极连接至用于从垂直扫描电路341输出控制信号PRES(n)的信号线。将行选择开关6的栅极连接至用于从垂直扫描电路341输出控制信号PSEL(n)的信号线。将信号传送单元313b和313d的复位开关3的栅极连接至来自垂直扫描电路341的控制信号PRES (n+1)。将行选择开关6的栅极连接至用于从垂直扫描电路341输出控制信号PSEL(n+l)的信号线。同样，将信号传送单兀313e和313g的复位开关3的栅极连接至用于输出控制信号PRES (n+2)的信号线。将行选择开关6的栅极连接至用于输出控制信号PSES(n+2)的信号线。将信号传送单元313f 和313h的复位开关3的栅极连接至用于输出控制信号PRES (n+3)的信号线。将行选择开关6的栅极连接至用于输出控制信号PSEL(n+3)的信号线。另外，将信号传送单元313a和313e连接至图像传感器中纵向延伸的垂直输出线314a。同样，将信号传送单元313b和313f、313c和313g及313d和313h分别连接至预定数量的垂直输出线314b、314c和314d。垂直输出线314a 314d经由开关340a 340d连接至恒流源315a 315d，并且经由开关336a 336d连接至列放大器316a 316d。注意，将列放大器316a 316d交替配置在有效像素区域上方和下方。经由开关337a 337d及传送栅极317a 317d和318a 318d分别将列放大器316a 316d连接至保持电容器319a 319d和320a 320d。注意，从TG 102输出的控制信号PONlA对列放大器316a和316d进行0N/0FF控制。来自TG 102的控制信号PONlB对列放大器316b和316c进行0N/0FF控制。垂直输出线314a和314b经由开关338a相互连接。垂直输出线314c和314d经 由开关338d相互连接。列放大器316a和316c的输出端经由开关339a相互连接。列放大器316b和316d的输出端经由开关33%相互连接。以下的控制信号以下面的方式对这些开关进行0N/0FF控制。从TG 102输出的控制信号PPATH1A控制开关336a和336d。控制信号PPATH1B控制开关336b和336c。从TG 102输出的控制信号PPATH2A控制开关337a和337d。控制信号PPATH2B控制开关337b和337c。从TG 102输出的控制信号PPATH3A控制开关340b和340d。控制信号PPATH3B控制开关340a和340c。从TG 102输出的控制信号PPATH4A控制开关338d。从TG 102输出的控制信号PPATH4B控制开关338a。控制信号PPATH5A控制开关339b。控制信号PPATH5B控制开关339a。经由缓冲器321a 32 Id和传送栅极323a 323d将保持电容器319a 319d连接至保持电容器325a 325d。同样，经由缓冲器322a 322d和传送栅极324a 324d将保持电容器320a 320d连接至保持电容器326a 326d(第一信号传送)。经由来自水平扫描电路331a的控制信号PHl (m)或PH2 (m)所驱动的输出传送开关327a、328a、329a和330a，将保持电容器325a和326a连接至水平输出线332a和333a或者水平输出线332c和333c (第二信号传送)。同样,经由控制信号PHl (m)或PH2(m)所驱动的输出传送开关327b、328b、329b和330b，将保持电容器325b和326b连接至水平输出线332b和333b或者水平输出线332d和333d。经由控制信号PHl (m+1)或PH2(m+l)所驱动的输出传送开关327c、328c,329c和330c，将保持电容器325c和326c连接至水平输出线332a和333a或者水平输出线332c和333c。经由控制信号PHl (m+1)或PH2(m+l)所驱动的输出传送开关327d、328d、329d和330d，将保持电容器325d和326d连接至水平输出线332b和333b或者水平输出线332d和333d。读出放大器334a 334d与水平输出线332a 332d和333a 333d连接，并且输出通过将对水平输出线332a和333a等进行组合所获得的差输出乘以预定增益而获得的信号。从TG 102输出的控制信号P0N2A对读出放大器334a和334b进行0N/0FF控制。从TG 102输出的控制信号P0N2b对读出放大器334c和334d进行0N/0FF控制。从图像传感器的输出端子335a 335d输出来自这些读出放大器的输出。
接着说明各模式下图像传感器的操作。首先，当用户按下图3所示的静止图像拍摄开关105a时，CPU 104对于图像传感器101和TG 102进行用于静止图像拍摄(第一摄像模式)的设置。此后，CPU 104向TG 102输出摄像开始信号，并且图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号开始摄像操作。图15是示出第一摄像模式下的图像传感器101的操作定时的图。将参考图15说明各单元的操作。在与全像素复位期间相对应的时刻6atl和6at2之间的时间间隔，激活控制信号PTX (n)、PTX (n+1)、PTX (n+2)和PTX (n+3)。该情况仅示出用于特定行的控制信号。然而，在该期间，激活用于所有行的控制信号PTX，并且经由传送开关2将所有像素组的光电二极管I中的电荷传送至像素放大器10的栅极11。然后复位光电二极管I。此后，在时刻6at3，所有像素同时开始累积电荷。在时刻6at4，图像传感器外部的机构(未示出)遮挡照射至图像传感器的光。时刻6at3和6at4之间的时间间隔对应于累积期间。在这种状态下，将信号电荷累积在光电二极管I中。在这种情况下，所有像素同时开始累积电荷。然而，本发明不局限于该结构。可以任意设计用于复位光电二极管I的结 构。例如，可以针对各个行设置不同的复位定时。在时刻6at5，激活控制信号P0N1A、P0N2A和P0N2B以接通列放大器316a和316d及读出放大器334a 334d。然后开始用于读出累积的信号电荷的操作，并且在时刻6at6产生表示一行读出操作的单位的定时信号HD。当开始读出操作时，在时刻6at7和6at8之间的时间间隔激活控制信号PHl (m)和PH2 (m+2)。利用后述操作从读出放大器334a 334d输出存储在保持电容器325a 325d和326a 326d中的第(n_l)行上的像素信号。然后从输出端子335a 335d输出像素信号。尽管说明了特定情况，但是以相同方式从所有列顺次输出信号。独立进行与所有列相对应的输出操作，直到下一次产生定时信号HD为止，并且该输出操作不依赖于垂直传送定时(后面说明)等。该设备进行配置在第n行上的像素组312a和312c的垂直传送。在时刻6at9，激活控制信号PPATH1A、PPATH2A、PPATH4A和PPATH5A以激活用于来自像素组312a和312c的信号的垂直传送的路径。另外，激活控制信号PPATH3A以将垂直输出线314a和314c连接至电流源315a和315c。在时刻6atl0，激活控制信号PSEL (n)以接通行选择开关6。将分别由信号传送单元313a和313c的像素放大器10以及与各个垂直输出线连接的电流源315a和315c构成的源级跟随器电路设置处于工作状态。在时刻6atll，激活控制信号PRES(n)以接通复位开关3，从而初始化信号传送单元313a和313c的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接着该复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号输出给垂直输出线314a和314c。在时刻6atl2，取消控制信号PRES (n)。此后，在时刻6atl3，激活控制信号PTNlA。这接通与连接至垂直输出线314a和314c的列放大器316a和316d的输出端连接的传送栅极318a和318b，从而将暗电平输出保持在各保持电容器320a和320b中。此后，在时刻6atl4完成传送操作，并且在时刻6atl5激活控制信号PTX (n)以接通像素组312a和312c的传送开关2。然后将累积在光电二极管I中的信号电荷传送给由信号传送单元313a和313c的像素放大器10所构成的源级跟随器的栅极11。此时，由像素放大器10构成的各源级跟随器的信号电平从复位电平改变与传送至源级跟随器的信号电荷相对应的量。结果，确定了信号电平。在充分完成传送操作时的时刻6atl6，取消控制信号PTX(n)。在时刻6atl7，激活控制信号PTS1A。这接通与连接至垂直输出线314a和314c的列放大器316a和316d的输出端连接的传送栅极317a和317b，从而将信号电平保持在保持电容器319a和319b中。当在此后的时刻6atl8取消控制信号PTSlA时，完成传送操作。利用上述操作，保持电容器319a和319b保持像素组312a和312c的信号电平，并且保持电容器320a和320b保持像素组312a和312c的暗电平。由于完成来自像素的信号的输出，所以在时刻6atl9取消选择控制信号PSEL(n)。在时刻6at20，取消控制信号PPATH3A、PPATH4A和PPATH5A以从电流源 315a和315c断开垂直输出线314a和314c。该设备然后进行配置在第(n+1)行上的像素组312b和312d的垂直传送。在时刻6at21，激活控制信号PPATH3B以将垂直输出线314b和314d连接至电流源315b和315d。另外，激活控制信号PPATH4B和PPATH5B以激活用于来自像素组312b和312d的信号的垂直传送的路径。随后，在时刻6at22，激活控制信号PSEL(n+l)以接通行选择开关6。将分别由信号传送单元313b和313d的像素放大器10以及与各个垂直输出线连接的电流源315b和315d所构成的源级跟随器电路设置处于工作状态。在时刻6at23，激活控制信号PRES(n+l)以接通复位开关3来初始化信号传送单元313b和313d的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接着该复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号输出给垂直输出线314b和314d。在时刻6at24取消控制信号PRES (n+1)之后，在时刻6at25激活控制信号PTN1B。这接通与连接至垂直输出线314b和314d的列放大器316a和316d的输出端连接的传送栅极318a和318d，从而将暗电平输出保持在各保持电容器320c和320d中。此后，在时刻6&七26完成传送操作，并且在时刻6&丨27激活控制信号？1乂(11+1)以接通像素组312b和312d的传送开关2。然后将累积在光电二极管I中的信号电荷传送至由信号传送单元313b和313d的像素放大器10所构成的源级跟随器的栅极11。此时，由像素放大器10所构成的各源级跟随器的栅极11的信号电平从复位电平改变与传送至源级跟随器的信号电荷相对应的量。结果，确定了信号电平。在充分完成传送操作时的时刻6at28，取消控制信号PTX(n+1)。在时刻6at29，激活控制信号PTS1B。这接通与连接至垂直输出线314b和314d的列放大器316a和316d的输出端连接的传送栅极317c和317d，从而将信号电平保持在保持电容器319c和319d中。当此后的时刻6at30取消控制信号PTSlB时，完成传送操作。利用上述操作，保持电容器319c和319d保持像素组312b和312d的信号电平，并且保持电容器320c和320d保持像素组312b和312d的暗电平。由于完成来自像素的信号的输出，所以在时刻6at31取消选择控制信号PSEL (n+1)。在时刻 6at32，取消控制信号 PPATH1A、PPATH2A、PPATH3B、PPATH4B 和 PPATH5B。利用上述操作，完成第n行和第(n+1)行上的所有像素组的垂直传送。在时刻6at33，激活控制信号PTS2和PTN2以接通与连接至保持电容器319a 319d和320a 320d的缓冲器321a 321d和322a 322d的输出端连接的传送栅极323a 323d和324a 324d。这将保持在保持电容器319a 319d和320a 320d中的电荷传送至保持电容器325a 325d和326a 326d。当在时刻6at34取消控制信号PTS2和PTN2时，完成传送操作。注意，在时刻3at33，从输出端子335a 335d输出保持在保持电容器325a 325d和326a 326d中的第(n_l)行和第(n_2)行上的所有信号。利用上述操作，完成一行操作。在时刻3at35，产生定时信号HD。处理然后变换至下一操作。在时刻6at36和6at37之间的时间间隔，水平扫描电路331a和331b通过控制传送开关327a 327d、328a 328d、329a 329d和330a 330d，进行用于将保持电容器325a 325d和326a 326d连接至水平输出线的操作。当激活控制信号PHl (m)时，经由传送开关327a和328a分别将保持电容器325a和326a连接至水平输出线332a和333a。也就是说，此时将像素组312a的暗电平和信号电平输入给了读出放大器334a的输入端，并且读出放大器334a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，经由传送开关327b和328b分别将保持电容器325b和326b连接至水平输出线332b和333b。读出放大器334b然后输出通过将像素组312c的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。 当激活控制信号PH2 (m+1)时，经由传送开关327c和328c分别将保持电容器325c和326c连接至水平输出线332c和333c。也就是说，此时将像素组312b的暗电平和信号电平输入给了读出放大器334c的输入端，并且读出放大器334c输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，经由传送开关327d和328d分别将保持电容器325d和326d连接至水平输出线332d和333d。读出放大器334d然后输出通过将像素组312d的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。从时刻6at37开始，该设备针对第(n+2)行和第(n+3)行进行与时刻6at9和6at34之间的时间间隔中的操作相同的操作，并且将像素组312e、312g、312f和312h中的信号分别传送至保持电容器325a 325d和326a 326d。此后，在以第(n+4)行和第(n+5)行的读出为单位的操作时，读出放大器335a 335d输出像素组312e、312g、312f和312h中的信号。针对图像传感器101的所有行进行上述读出操作，这将输出来自配置在图像传感器101上的所有像素的信号。AFE 103数字转换从图像传感器101输出的信号。将作为结果的信号输入给图像处理单元109。在图像处理单元109对该信号进行预定处理之后，将作为结果的数据作为静止图像记录在外部记录介质113上。图18A示出在上述第一摄像模式下的操作中的水平传送时间和垂直传送时间之间的关系。在水平传送时间，该设备按照时间顺序分开进行两次垂直传送。以该方式分开进行两次垂直传送，这允许仅使用多个列放大器中的一半。这使得可以停止向另一半列放大器供电。这可以降低读出操作时的功耗。另外，由于由水平传送时间决定一行的读出时间，所以分开进行两次垂直传送不会影响读出速度。接着将说明第二摄像模式下的操作。首先，用户操作⑶I操作单元105以在显示单元107上显示运动图像记录大小选择画面,如图4所示。当用户通过⑶I操作单元105选择VGA crop运动图像模式(第二摄像模式)、并且按下运动图像拍摄开关105b时,CPU 104针对图像传感器101和TG 102进行用于第二摄像模式的设置。此后，CPU 104向TG 102输出摄像开始信号。图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号开始摄像操作。图16示出第二摄像模式下的图像传感器101的操作定时。将参考图16说明各单元的操作。在第二摄像模式下，该设备执行狭缝卷帘式快门操作，即在一次摄像操作中进行两次垂直扫描。在第一次垂直扫描中，该设备复位各像素以开始电荷累积。在第二次垂直扫描中，该设备完成电荷累积并且输出信号。时刻6btl和6bt2之间的时间间隔对应于配置在第n行和第(n+1)行上的像素的复位期间。在该期间，激活控制信号PTX (n)和PTX (n+1)。从该像素复位操作到像素信号的垂直传送的时间间隔对应于累积时间。第(n+2)行和第(n+3)行上的像素信号的垂直传送定时从第n行和第(n+1)行上的像素信号的垂直传送定时开始顺次向后偏移。为此，激活控制信号PTX(n+2)和PTX(n+3)以在时刻6bt3和6bt4之间进行复位操作，从而使得累积时间等于第n行的累积时间。当激活控制信号PTX时，经由传送开关2将光电二极管I中的电荷传送至像素放大器10的栅极11，并且复位光电二极管I。在时刻6bt5，激活控制信号P0N1A、PONlB和P0N2A以接通列放大器316a 316d及读出放大器334a和334b。
然后开始用于读出累积的信号电荷的操作。在时刻6bt6，产生表示一行读出操作的单位的定时信号HD。当开始读出操作时，在时刻6bt7和6bt8之间激活控制信号PHl (m)。利用后述操作，读出放大器334a和334b输出存储在保持电容器325a、325b、326a和326b中的第(n-2)行/第(m-2)列和第(n_2)行/第(m_l)列上的像素信号。此后，从输出端子335a和335b输出该信号。在时刻6bt9和6btl0之间激活控制信号PHl (m+1)。利用后述操作，读出放大器334a和334b输出存储在保持电容器325c、325d、326c和326d中的第(n_l)行/第(m_2)列和第(n-1)行/第(m-1)列上的像素信号。此后，从输出端子335a和335b输出该信号。尽管说明了特定情况，但是以相同方式从所有列顺次输出信号。独立进行与所有列相对应的输出操作，直到下一次产生定时信号HD为止,并且该输出操作不依赖于垂直传送定时(后面说明)等。配置在第n行上的像素组312a和312b进行垂直传送。在时刻6btll，激活控制信号PPATH1A、PPATH2A、PPATH1B和PPATH2B以激活用于经由列放大器316a 316d垂直传送来自像素组312a 312d的信号的路径。同时，激活控制信号PPATH3A以将垂直输出线314a和314c连接至电流源315a和315c。另外，激活控制信号PPATH3B以将垂直输出线314b和314d连接至电流源315b和315d。随后，在时刻6btl2，激活控制信号PSEL (n)和PSEL (n+1)以接通行选择开关6。将分别由信号传送单元313a 313d的像素放大器10以及与各个垂直输出线连接的电流源315a 315d构成的源级跟随器电路设置处于工作状态。在时刻6btl3，激活控制信号PRES (n)和PRES (n+1)以接通复位开关3，从而初始化信号传送单元313a 313d的像素放大器10的栅极11，即电容器9。也就是说，将紧接着该复位操作之后的信号电平(所谓的暗电平)的信号输出给垂直输出线314a 314d。在时刻6btl4，取消控制信号PRES (n)和PRES (n+1)。此后，在时刻6btl5，激活控制信号PTNlA和PTN1B。这接通与连接至垂直输出线314a 314d的列放大器316a 316d的输出端连接的传送栅极318a 318d，从而将暗电平输出保持在各保持电容器320a 320d中。此后，在时刻6btl6完成传送操作，并且在时刻6bt 17激活控制信号PTX(n)和PTX(n+1)以接通像素组312a 312d的传送开关2。然后将累积在光电二极管I中的信号电荷传送至由信号传送单元313a 313d的像素放大器10所构成的源级跟随器的栅极11。此时，由像素放大器10所构成的各源级跟随器的信号电平从复位电平改变与传送至源级跟随器的信号电荷相对应的量。结果，确定了信号电平。在充分完成传送操作时的时刻6btl8，取消控制信号PTX (n)和PTX (n+1)。在时刻6btl9，激活控制信号PTSlA和PTS1B。这接通与连接至垂直输出线314a 314d的列放大器316a 316d的输出端连接的传送栅极317a 317d，从而将信号电平保持在保持电容器319a 319d中。当在此后的时刻6bt20取消控制信号PTSlA和PTSlB时，完成传送操作。利用上述操作，保持电容器319a 319d保持像素组312a 312d的信号电平，并且保持电容器320a 320d保持像素组312a 312d的暗电平。由于完成来自像素的信号的输出，所以在时刻6at21取消选择控制信号PSEL(n)和 PSEL (n+1)。在时刻 6at22，取消控制信号 PPATH1A、PPATH2A、PPATH3A、PPATH1B、PPATH2B 和PPATH3B。利用上述操作，完成第(n+1)行的所有像素组的垂直传送。在时刻6bt23，激活控制信号PTS2和PTN2以接通与连接至保持电容器319a 319d和320a 320d的缓冲器321a 321d和322a 322d的输出端连接的传送栅极323a 323d和324a 324d。这将保持在保持电容器319a 319d和320a 320d中的电荷传送至保持电容器325a 325d和326a 326d。当在时刻6bt24取消控制信号PTS2和PTN2时，完成传送操作。注意，在时刻6bt23，从输出端子335a 335d输出保持在保持电容器325a 325d和326a 326d中的第(n_2)行和第(n_l)行上的所有信号。利用上述操作，完成一行操作。在时刻6bt25,产生定时信号HD。处理然后变换至下一操作。在时刻6at26和6at27之间的时间间隔，水平扫描电路331a和331b通过控制传送开关327a 327d、328a 328d、329a 329d和330a 330d，进行用于将保持电容器325a 325d和326a 326d连接至水平输出线的操作。当激活控制信号PHl (m)时，经由传送开关327a和328a分别将保持电容器325a和326a连接至水平输出线332a和333a。也就是说，此时将像素组312a的暗电平和信号电平输入给了读出放大器334a的输入端，并且读出放大器334a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，经由传送开关327b和328b分别将保持电容器325b和326b连接至水平输出线332b和333b。读出放大器334b然后输出通过将像素组312b的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。当在时刻6bt28和6bt29之间激活控制信号PHl (m+1)时，经由传送开关329c和330c分别将保持电容器325c和326c连接至水平输出线332a和333a。也就是说，此时将像素组312c的暗电平和信号电平输入给了读出放大器334a的输入端，并且读出放大器334a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，经由传送开关329d和330d分别将保持电容器325d和326d连接至水平输出线332b和333b。读出放大器334b然后输出通过将像素组312d的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。从时刻6bt29开始，该设备对于第(n+2)行进行与时刻6btll和6bt24之间的时间间隔中的操作相同的操作，并且分别将像素组312e 312h中的信号传送给保持电容器325a 325d和326a 326d。此后，在以第(n+3)行的读出为单位的操作时，读出放大器335a和335b顺次输出像素组312e、312f、312g和312h中的信号。
针对图像传感器的像素区域的特定范围进行上述读出操作，这将输出第二摄像模式所需的像素信号。AFE 103数字转换从图像传感器101输出的信号。此时，由于没有使用输出端子335c和335d，因此将AFE 103中相应的A/D转换器设置处于OFF状态。此后，将信号输入给图像处理单元109。连续拍摄图像并且对图像进行图像处理单元109中的预定处理。然后将作为结果的数据作为运动图像记录在外部记录介质113上。图18B示出上述第二摄像模式下的操作中的水平传送时间和垂直传送时间之间的关系。在垂直传送时间，该设备按照时间顺序进行两次水平传送。以该方式分开进行两次水平传送，这允许仅使用多个读出放大器中的一半。这使得可以停止向另一半读出放大器供电。另外，该设备可以仅使用AFE 103包括的多个A/D转换器中的一半，并且可以停止向另一半A/D转换器供电。这可以降低读出操作时的功耗。另外，由于由垂直传送时间决定一行的读出时间，所以分开进行两次水平传送不会影响读出速度。换句话说，在第二摄像模式(第二省电模式)下，该设备在多个列的垂直传送期间进行控制，以在不向水平传送期间未使用的读出放大器供电的情况下，执行次数与垂直传送期间所传送的列的数量相等的多次水平传送，并且通过经由图像传感器中所设置的读出放大器中的特定读出放大器进行多次水平传送而执行与如下行的数量(两个行或多个行)相对应的水平传送，其中，该行的 数量等于垂直传送的列的数量。接着说明第三摄像模式下的操作。首先，用户操作GUI操作单元105以在显示单元107上显示运动图像记录大小选择画面,如图4所示。当用户利用⑶I操作单元105选择Full HD运动图像模式(第三摄像模式)并且按下运动图像拍摄开关105b时，CPU 104针对图像传感器101和TG 102进行用于第三摄像模式的设置。此后，CPU 104向TG 102输出摄像开始信号。图像传感器101基于来自TG 102的驱动信号开始摄像操作。图17示出第三摄像模式下的图像传感器101的操作。将参考图17说明各单元的操作。在第三摄像模式下，该设备进行用于读出水平方向上的每三列中的一列的像素的间隔剔除读取。因此，该设备读出配置在第m列和第(m+3)列上的像素。图8示出第(m+2)列和第(m+3)列的结构。第(m+2)列和第(m+3)列的结构与第m列和第(m+1)列的结构相同。在第三摄像模式下，该设备执行狭缝卷帘式快门操作，并且时刻6ctl和6ct2之间的操作与第二摄像模式下的时刻6btl和6bt2之间的操作相同。在时刻6ct5，激活控制信号P0N1A、P0N1B、P0N2A和P0N2B以接通列放大器316a 316d和列放大器316a' 316(1'、以及读出放大器334a 334d。然后开始用于读出累积的信号电荷的操作，并且在时刻6ct6产生表示一行读出操作的单位的定时信号HD。当开始读出操作时，在时刻6ct7和6ct8之间的时间间隔激活控制信号PHl (m)，并且利用后述操作从读出放大器334a和334b输出存储在保持电容器325a、325b、326a和326b中的第(n_l)行上的像素信号。然后从输出端子335a和335b输出像素信号。同时，激活控制信号PH2 (m+3)。利用后述操作，读出放大器334c和334d输出存储在第(m+3)列上的保持电容器325c'、325d'、326c'和326d'中的第(n_l)行上的像素信号。此后，从输出端子335c和335d输出信号。独立进行与通过从所有列间隔剔除列所获得的列的数量相对应的输出操作，直到下一次产生定时信号HD为止，并且该输出操作不依赖于垂直传送定时(后面说明)等。时刻6ct9和6ct22之间的操作与第二摄像模式下的时刻6btll和6bt24之间的操作相同，因此省略对该操作的说明。在该操作中，该设备将像素组312a和312d及像素组 312a'和 312(1'中的信号传送至保持电容器 325a、325b、325c' ,325(1'、326a、326b、326c'和 326(1'。利用上述操作，完成一行操作。在时刻6ct23,产生定时信号HD。处理然后变换至下一操作。在时刻6ct24和6ct25之间的时间间隔，水平扫描电路331a和331b通过控制传送开关327a和327b、传送开关327c'和327(1'、传送开关328a和328b、传送开关328c'和328(1'、传送开关329a和329b、传送开关329c'和329(1'、传送开关330a和330b以及传
送开关 330c'和 330(1'，进行用于将保持电容器 325a、325b、325c' ,325(1'、326a、326b、326c'和326d'连接至水平输出线的操作。当激活控制信号PH I (m)时，经由传送开关327a和328a分别将保持电容器325a和326a连接至水平输出线332a和333a。也就是说，此时将像素组312a的暗电平和信号电平输入给了读出放大器334a的输入端，并且读出放大器334a输出通过将该差乘以预定增益所获得的信号。同样，经由传送开关327b和328b分别将保持电容器325b和326b连接至水平输出线332b和333b。读出放大器334b然后输出通过将像素组312b的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。同样，当激活控制信号PH2 (m+3)时，读出放大器334c和334d然后输出通过将像素组312c'和312d'的暗电平和信号电平之间的差乘以预定增益所获得的信号。针对图像传感器101的所有行进行上述读出操作，这将输出第三摄像模式所需的像素信号。AFE 103数字转换从图像传感器101输出的信号。将作为结果的信号输入给图像处理单元109。在图像处理单元109对该信号进行预定处理之后，将作为结果的数据作为静止图像记录在外部记录介质113上。图18C示出上述第三摄像模式下的操作中的水平传送时间和垂直传送时间之间的关系。在水平传送时间，该设备进行一次垂直传送。当在第三摄像模式下需要高读出速度时，可以通过使用该设备中所设置的所有读出电路以高帧频输出图像。根据本实施例所述的结构，可以通过针对摄像设备的各摄像模式选择性地对摄像传感器中的读出电路进行0N/0FF控制和操作来降低功耗。另外，可以在不影响读出速度的情况下提供所需的帧频。以上基于优选实施例详细地说明了本发明。然而，本发明不局限于这些特定实施例。本发明包含本发明范围内的各种形式。可以根据需要组合上述一些实施例。尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功倉泛。
权利要求
1.一种摄像设备，其包括 图像传感器，用于对被摄体图像进行光电转换； 确定部件，用于从多个摄像模式中确定一个摄像模式； 驱动部件，用于在所述确定部件所确定的各摄像模式下，利用不同驱动方法驱动所述图像传感器；以及 控制部件，用于控制所述驱动部件的操作， 其中，所述图像传感器包括二维排列的多个像素、针对所述多个像素中在垂直方向上配置的各像素阵列所配置的预定数量的垂直输出线、以及用于保持来自所述多个像素中在水平方向上配置的行上的像素的像素信号的保持存储器，以及 当水平传送期间不小于垂直传送期间的两倍时，所述控制部件以第一省电模式控制所述驱动部件，并且当所述垂直传送期间不小于所述水平传送期间的两倍时，所述控制部件以第二省电模式控制所述驱动部件，其中，所述水平传送期间是将存储在所述保持存储器中的像素信号顺次输出至所述图像传感器外部的期间，以及所述垂直传送期间是经由所述垂直输出线将来自在水平方向上配置的像素的像素信号存储在所述保持存储器中的期间。
2.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述图像传感器包括针对在垂直方向上相互邻接地配置的多个像素阵列中的各像素阵列所配置的一个垂直输出线、与各垂直输出线连接的放大器、以及针对各放大器所配置的保持存储器，以及 所述控制部件以所述第一省电模式控制所述驱动部件，从而在不向在所述垂直传送期间未使用的放大器供电的情况下，在用于一行的水平传送期间执行多次垂直传送，并且在各垂直传送期间执行第一信号传送和第二信号传送，其中，所述第一信号传送用于经由与传送像素信号的像素所连接的垂直输出线相对应的放大器、将像素信号传送至所述保持存储器，所述第二信号传送用于经由不与传送像素信号的像素所连接的垂直输出线相对应的放大器、将像素信号传送至所述保持存储器。
3.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述图像传感器包括多个水平传送线和针对各水平传送线所配置的读出放大器，以及 所述控制部件以所述第二省电模式控制所述驱动部件，从而在不向在所述水平传送期间未使用的读出放大器供电的情况下，在用于一行的垂直传送期间执行多次水平传送，并且通过经由所述图像传感器中所设置的读出放大器中的特定读出放大器分割为所述多次水平传送来执行用于一行的水平传送。
4.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述图像传感器包括针对在垂直方向上相互邻接地配置的多个像素阵列中的各像素阵列所配置的两个垂直输出线、与各垂直输出线连接的放大器、以及针对各放大器所配置的保持存储器，以及 所述控制部件以所述第一省电模式控制所述驱动部件，从而在不向在所述垂直传送期间未使用的放大器供电的情况下，在用于两行的水平传送期间执行多次垂直传送，并且在各垂直传送期间执行第一信号传送和第二信号传送，其中，所述第一信号传送用于经由与传送像素信号的像素所连接的垂直输出线相对应的放大器、将像素信号传送至所述保持存储器，所述第二信号传送用于经由不与传送像素信号的像素所连接的垂直输出线相对应的放大器、将像素信号传送至所述保持存储器。
5.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述图像传感器包括多个水平传送线和针对各水平传送线所配置的读出放大器，以及 所述控制部件以所述第二省电模式控制所述驱动部件，从而在不向在所述水平传送期间未使用的读出放大器供电的情况下，在用于两行的垂直传送期间执行多次水平传送，并且通过经由所述图像传感器中所设置的读出放大器中的特定读出放大器分割为所述多次水平传送来执行用于两行的水平传送。
6.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述图像传感器包括针对在垂直方向上相互邻接地配置的多个像素阵列中的各像素阵列所配置的多个垂直输出线、与各垂直输出线连接的放大器、以及针对各放大器所配置的保持存储器，以及 所述控制部件以所述第一省电模式控制所述驱动部件，从而在不向在所述垂直传送期间未使用的放大器供电的情况下，在用于多行的水平传送期间执行数量与在所述水平传送期间所传送的行的数量相等的多次垂直传送，并且在各垂直传送期间执行第一信号传送和第二信号传送，其中，所述第一信号传送用于经由与传送像素信号的像素所连接的垂直输出线相对应的放大器、将像素信号传送至所述保持存储器，所述第二信号传送用于经由不与传送像素信号的像素所连接的垂直输出线相对应的放大器、将像素信号传送至所述保持存储器。
7.根据权利要求I所述的摄像设备，其特征在于，所述图像传感器包括多个水平传送线和与各水平传送线连接的读出放大器，以及 所述控制部件以所述第二省电模式控制所述驱动部件，从而在不向在所述水平传送期间未使用的读出放大器供电的情况下，在用于多列的垂直传送期间执行数量与在所述垂直传送期间所传送的列的数量相等的多次水平传送，并且通过经由所述图像传感器中所设置的读出放大器中的特定读出放大器分割为所述多次水平传送来执行与数量等于垂直传送的列的数量的行相对应的水平传送。
8.根据权利要求3所述的摄像设备，其特征在于，在所述第二省电模式下，不向位于不供电的读出放大器的后级的相应电路供电。
9.根据权利要求5所述的摄像设备，其特征在于，在所述第二省电模式下，不向位于不供电的读出放大器的后级的相应电路供电。
10.根据权利要求7所述的摄像设备，其特征在于，在所述第二省电模式下，不向位于不供电的读出放大器的后级的相应电路供电。
全文摘要
一种摄像设备，其包括图像传感器、用于确定一个摄像模式的确定单元、用于在各摄像模式下利用不同驱动方法驱动图像传感器的驱动单元、以及用于控制驱动单元的操作的控制单元。图像传感器包括多个二维排列的像素、针对像素的各阵列所配置的预定数量的垂直输出线和用于保持来自行上的像素的像素信号的保持存储器。当水平传送期间不小于垂直传送期间的两倍时，控制单元以第一省电模式驱动图像传感器，并且当垂直传送期间不小于水平传送期间的两倍时，控制单元以第二省电模式驱动图像传感器。
文档编号H04N5/378GK102761711SQ20121012226
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月23日 优先权日2011年4月21日
发明者三本杉英昭 申请人:佳能株式会社