摄像元件和摄像装置的制造方法_4

文档序号:8399504阅读:来源:国知局
27(a)、图27(b)是说明对相邻的2列的像素列((2m+l)列和(2m+2)列)设置的开关24(2m+l、2m+2)的选择动作的图。从与2列像素列((2m+l)列和(2m+2)列)对应的
4个 ADC (23 (2m+1) a、23 (2m+1) b、23 (2m+2) a、23 (2m+2) b)向开关 24 (2m+1、2m+2)输入 4 个数字信号S (2m+1) a、S (2m+1) b、S (2m+2) a、S (2m+2) b。也可以从与2的倍数列、例如4列像素列((2m+1)列、(2m+2)列、(2m+3)列、(2m+4)列)对应的 4 的倍数个、例如 8 个 ADC (23 (2m+l)a、23(2m+1)b、23(2m+2)a、23(2m+2)b、23(2m+3)a、23(2m+3)b、23(2m+4)a、23(2m+4)b)向开关 24(2m+l、2m+2)输入 4 的倍数个、例如 8 个数字信号 S(2m+l)a、S(2m+l)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b、S(2m+3)a、S(2m+3)b、S(2m+4)a、S(2m+4)b。此时,例如在(2m+1)列上配置有焦点检测像素311,且在(2m+2)列、(2m+3)列、(2m+4)列上都配置有摄像元件310。
[0172]图27(a)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第奇数行时的开关24(2m+l、2m+2)的选择动作。在图27(a)中,向开关24(2m+l、2m+2)输入与配置在第奇数行的第偶数列的摄像像素310和配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311对应的4个数字信号 S(2m+l)a、S(2m+l)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b。其中信号 S(2m+2)b 成为无效信号。
[0173]开关24(2m+l、2m+2)根据输入到第2列开关装置43的控制信号TW2 (是奇数行还是偶数行的识别?目息),作为数字加法用的一对?目号(Q(2m+l、2m+2)a、Q(2m+l、2m+2)b)而选择与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号S(2m+l)a、S(2m+l)b并输出。
[0174]图27(b)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第偶数行时的开关24(2m+l、2m+2)的选择动作。向开关24(2m+l、2m+2)输入与配置在第偶数行的第奇数列的摄像像素310和配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311对应的4个数字信号S(2m+l)a、S(2m+l)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b。其中,信号 S(2m+l)b 成为无效信号。
[0175]开关24(2m+l、2m+2)根据输入到第2列开关装置43的控制信号TW2 (是奇数行还是偶数行的识别信息),作为与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号(Q(2m+l、2m+2)a、Q(2m+l、2m+2)b)而选择与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号S (2m+2) a、S (2m+2)b并输出。
[0176]第2行存储器44具有对第2列开关装置43的M个开关24(1、2)?24(2M_1、2M)的每个设置了一对的总计2M个存储器(25(l、2)a、25(l、2)b?25(2M-l、2M)a、25(2M-l、2M)b)。第2行存储器44根据从时机控制电路50供给的控制信号TM2,将对M个开关24(1、2)?24(2M-1、2M)的每个输出的与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对数字信号(Q(l、2)a、Q(l、2)b?Q(2M-l、2M)a、Q(2M-l、2M)b)存储为H比特的数字信号。在此,在第 2 行存储器 44 的各存储器(25(l、2)a、25(l、2)b ?25 (22M_1、2M) a、25 (22M-1、2M)b)中,关于I行量的M个焦点检测像素,存储一对光电转换部13、14的输出信号来作为数字信号。
[0177]列数字加法装置46具有对第2列开关装置43的M个开关24(1、2)?24(2M_1、2M)的每个设置的共计M个数字加法电路(26(1、2)?26(2M-1、2M))。列数字加法装置46根据从时机控制电路50供给的控制信号TDl,将对M个开关24(1、2)?24(2M_1、2M)的每个输出的与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对数字信号(Q(l、2)a、Q(l、2)b ?Q (2M-1、2M) a、Q (2M-1、2M) b),输出为 H 比特的加法数字信号(P (1、2)?P (2M-1、2M))相加。
[0178]第I列开关装置47具有对相邻的2列的每个像素列设置的M个开关27 (1、2)?27(2M-1、2M)。第I列开关装置47根据从时机控制电路50供给的控制信号TWl (是奇数行还是偶数行的识别信息),选择对2M个ADC (23 (I) a?23(2M)a)的每个输出的数字信号(S(l)a、S(2)a ?S(2M-l)a、S(2M)a)和对 M 个数字加法电路(26(1、2)?26 (2M_1、2M))的每个输出的加法数字信号(P(l、2)?P(2M-1、2M))并输出。
[0179]图28 (a)、图28 (b)是说明设置在相邻的2列像素列((2m+l)列和(2m+2)列)的开关27(2m+l、2m+2)的选择动作的图。从与2列像素列((2m+l)列和(2m+2)列)对应的 2 个 ADC(23(2m+l)a、23(2m+2)a)向开关 27 (2m+l、2m+2)输入 2 个数字信号 S(2m+l)a、S(2m+2)a,并且从数字加法电路26 (2m+l、2m+2)向开关27 (2m+l、2m+2)输入I个加法数字信号 P(2m+l、2m+2)。
[0180]图28(a)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第奇数行时的开关27(2m+l、2m+2)的选择动作。在图28(a)中,向开关27 (2m+l、2m+2)输入与配置在第奇数行的第偶数列的摄像像素310的光电转换部11对应的I个数字信号S(2m+2)a、与配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311的光电转换部14对应的I个数字信号S(2m+l)a及从数字加法电路26(2m+l、2m+2)将与配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号S(2m+l)a、(2m+l)b相加而得的加法数字信号P(2m+1、2m+2)(相当于摄像像素的信号)。其中,从ADC23(2m+l)a输入的信号S(2m+l)a不相当于摄像像素的信号。
[0181]开关27(2m+l、2m+2)根据输入到第I列开关装置47的控制信号TWl (是奇数行还是偶数行的识别信息),作为相当于配置在第奇数列的假想的摄像像素的信号的信号U(2m+1)而选择将与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号相加而得的数字加法信号P(2m+l、2m+2)并输出,并且作为配置在第偶数列的摄像像素的信号U(2m+1)而选择与摄像像素310对应的数字信号S (2m+2) a并输出。
[0182]图28(b)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第偶数行时的开关27(2m+l、2m+2)的选择动作。向开关27 (2m+l、2m+2)输入与配置在第偶数行的第奇数列的摄像像素310的光电转换部11对应的一个数字信号S(2m+l)a、与配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311的光电转换部14对应的一个数字信号S (2m+2) a及从数字加法电路26(2m+l、2m+2)将与配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号S(2m+2)a,(2m+2)b相加而得的加法数字信号P(2m+l、2m+2)(相当于摄像像素的信号)。其中,信号S(2m+2)a不相当于摄像像素的信号。
[0183]开关27(2m+l、2m+2)根据输入到第I列开关装置47的控制信号TWl (是奇数行还是偶数行的识别信息),作为相当于配置在第偶数列的假想的摄像像素的信号的信号U(2m+2)而选择将与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号相加而得的数字加法信号P(2m+l、2m+2)并输出,并且作为配置在第奇数列的摄像像素的信号U(2m+1)而选择与摄像像素310对应的数字信号S (2m+l) a并输出。
[0184]第I行存储器48具有对构成列开关装置47的M个开关(27(1、2)?27 (2M_1、2M))的每个设置一对的2M个存储器(28 (I)?28 (2M))。第I行存储器48根据从时机控制电路50供给的控制信号TM1,将对开关(27(1、2)?27 (2M_1、2M))的每个输出一对的数字信号存储为H比特的数字信号。在此,在第I行存储器48的各存储器(28(1)?28 (2M))中,关于I行量的焦点检测像素,按照焦点检测像素和摄像像素的配置顺序存储将将一对光电转换部13、14的输出信号相加而得的加法信号(相当于摄像像素的输出信号)和摄像像素的光电转换部的输出信号来作为数字信号。
[0185]第2列扫描电路51由移位寄存器等构成,根据时机控制电路50的控制进行第2行存储器44中的存储器(25(l)a、25(l)b?25 (2M) a、25 (2M) b)的列地址、列扫描的控制。第2行存储器44根据从第2列扫描电路51供给的扫描信号TS2而动作。存储在各存储器(25 (1、2) a、25 (1、2) b?25 (2M-1、2M) a、25 (2M-1、2M) b)中的H比特的数字信号被依次读取到第2水平输出电路45,经由该第2水平输出电路45作为焦点检测用的一对光电转换部13、14的输出信号(数字信号)而被串行输出(数据数为2M个)到外部。
[0186]第I列扫描电路52由移位寄存器等构成,根据时机控制电路50的控制进行第I行存储器48中的存储器(28(1)?28(2M))的列地址、列扫描的控制。第I行存储器48根据从第I列扫描电路52供给的扫描信号TSl而动作。存储在各存储器(28(1)?28 (2M))中的H比特的数字信号和加法数字信号被依次读取到第I水平输出电路49,经由该第I水平输出电路49作为与摄像像素排列的输出信号相同的输出信号(数字信号)而被串行输出到外部。
[0187]接着,在图26所示的摄像元件的结构中,使用图29的时序图对在I帧期间内并行地进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号(焦点检测用的信号)的分别读取动作和与摄像像素的输出信号相当的输出信号(图像处理用的信号)的读取动作的情况进行说明。
[0188]在图26所示的摄像元件的结构中,基于行扫描电路41的行扫描选择动作的概要与图11所示的动作相同。
[0189]图29是放大了图11中的(2n+l)行、(2n+2)行、(2n+3)行的动作部分的图。当通过控制信号R(2n+1)选择了像素阵列部40的(2n+l)行时,(2n+l)行的I行量的焦点检测像素311的模拟信号和摄像像素310的模拟信号被输出到列信号线(22⑴a、22(l)b?
22(2M) a,22 (2M) b)。根据控制信号 TAl,通过与列信号线 22 (I) a,22 (I) b ?22 (2M) a,22 (2M)连接的列AD转换装置42的ADC (23 (I) a,23 (I) b?23 (2M) a,23 (2M) b),将输出到列信号线(22(l)a、22(l)b?22(2M)a、22(2M)b)的(2n+l)行的I行量的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号和配合在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的模拟信号转换为数字信号。
[0190]根据控制信号TW2,通过第2列开关装置43 (24 (1、2)?24 (2M_1、2M)),在从列AD转换装置42输入到第2列开关装置43的(2n+l)行的I行量的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号中,选择配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号并输出。
[0191]根据控制信号TM2,将从第2列开关装置43 (24 (1、2)?24 (2M_1、2M))输出的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号存储到第2行存储器44 的 2M 个存储器(25(l、2)a、25(l、2)b ?25(2M-l、2M)a、25(2M-l、2M)b)中。
[0192]与此同时,根据控制信号TD1,通过列数字加法装置46的M个数字加法电路(26(1,2)?26(2M-1、2M)),将配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号相加并输出。
[0193]根据控制信号TW1,通过第I列开关装置47 (27 (1、2)?27 (2M_1、2M)),在输入到第I列开关装置47的与配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部的一个光电转换部14对应的数字信号、配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号以及将与配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的数字信号相加而得的加法数字信号中,选择配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。作为奇数列的摄像像素的输出信号,输出配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号,作为偶数列的摄像像素的输出信号,输出配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。
[0194]根据控制信号TMl,将通过第I列开关装置47选择输出的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号存储到第I行存储器48的存储器((28(1)?28 (2M))中。
[0195]根据扫描信号TS2,在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间,存储在第2行存储器 44 的 2M 个存储器(25(l、2)a、25(l、2)b ?25 (2M_1、2M) a、25 (2M_1、2M) b)中的、配置在(2n+l)行的奇数列的M个焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号从第2水平输出电路45被依次串行输出到外部。
[0196]同样地,根据扫描信号TS1,在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间,存储在第I行存储器48的存储器((28(1)?28(2M))中的、与(2n+l)行的摄像像素的输出信号相当的2M个数字信号(配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号)从第I水平输出电路49被依次串行输出到外部。
[0197]当与下一个水平同步信号HS同步地产生控制信号R(2n+2)并选择像素阵列部40的(2n+2)行时,(2n+2)行的I行量的焦点检测像素311的模拟信号和摄像像素310的模拟信号输出到列信号线(22 (I) a、22 (l)b?22 (2M) a、22 (2M) b)。根据控制信号TAl,通过与列信号线22(l)a、22(l)b?22 (2M) a、22 (2M)连接的列AD转换装置42的ADC(23(l)a、
23(I) b ?23 (2M) a,23 (2M) b),将输出到列信号线(22 (I) a,22 (I) b ?22 (2M) a,22 (2M) b)的(2n+2)行的I行量的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的模拟信号转换为数字信号。
[0198]根据控制信号TW2,通过第2列开关装置43 (24 (1、2)?24 (2M_1、2M)),在从列AD转换装置42输入到第2列开关装置43的(2n+2)行的I行量的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号中,选择配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号并输出。
[0199]根据控制信号TM2,将从第2列开关装置43 (24 (1、2)?24 (2M_1、2M))输出的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号存储到第2行存储器44 的 2M 个存储器(25(l、2)a、25(l、2)b ?25 (2M_1、2M) a、25 (2M_1、2M) b)。
[0200]与此同时,根据控制信号TD1,通过列数字加法装置46的M个数字加法电路(26(1,2)?26(2M-1、2M)),将配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号相加并输出。
[0201]根据控制信号TW1,通过第I列开关装置47 (27 (1、2)?27 (2M_1、2M)),在输入到第I列开关装置47的与配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部的一个光电转换部14对应的数字信号、配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号以及将与配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的数字信号相加而得的加法数字信号中,选择配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。作为偶数列的摄像像素的输出信号,输出配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号,作为奇数列的摄像像素的输出信号,输出配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。
[0202]根据控制信号TMl,将通过第I列开关装置47选择输出的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号存储到第I行存储器48的存储器((28(1)?28(2M))。
[0203]根据扫描信号TS2,在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间,存储在第2行存储器 44 的 2M 个存储器(25(l、2)a、25(l、2)b ?25 (2M_1、2M) a、25 (2M_1、2M) b)中的、配置在(2n+2)行的偶数列的M个焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号从第2水平输出电路45被依次串行输出到外部。如图13所示,机身驱动控制装置214的焦点检测用的CPUa222根据从第2水平输出电路45输出的数字信号,对可换镜头202 (光学系统)的焦点状态进行检测并调节其焦点状态。
[0204]同样地,根据扫描信号TS1,在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间,存储在第I行存储器48的存储器((28(1)?28(2M))中的、与(2n+2)行的摄像像素的输出信号相当的2M个数字信号(配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在奇数列的摄像像素310的光电转换部11的数字信号)从第I水平输出电路49被依次串行输出到外部。如图14所示,机身驱动控制装置214的图像处理用的CPUb223根据从第I水平输出电路49输出的2M个数字信号(偶数列的焦点检测像素311的
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