0051]接口 120经由电信号与经由连接器122电连接到其的镜头单元300进行通信。镜头卡口 106机械地连接镜头单元300。
[0052]根据本实施例的图像传感器1400具有叠置结构。图2是示出其概观的斜投影图。在图像传感器1400中，包括光接收部分的第一芯片1401和包括电荷保持单元的第二芯片1402在芯片级彼此叠置。在第一芯片1401中，形成下面将描述的像素单元206内部的包括光电转换单元(光电二极管，下文中称为“ro”)的部分。第二芯片1402由包括作为临时保持从ro传送的数据的电荷保持单元的电荷耦合器件(下文中称为“CCD”)的电路形成。
[0053]图3是示出图像传感器1400的配置的框图。像素203按照矩阵排列。下文中，将垂直阵列称为“列”，并且将水平阵列称为“行”。像素单元206是像素203的所有列和行的集合。垂直扫描电路202向各个像素的电路，输出用于读出选择的行的行选择和各个行的电荷的读出所需的信号。
[0054]各个列的像素203连接到两个垂直输出线421和422。分别经由列放大器204和列电路205向水平输出线211和212，输出向垂直输出线421和422输出的信号。通过驱动水平扫描电路(未示出)，依次沿水平方向输出向水平输出线211和212输出的单个行的信号输出。
[0055]图4A示出了像素203的等效电路图。图4B示出了像素203的截面图。在图4A中，通过控制C⑶控制信号Φ401和Φ404，将在ro 408中生成并累积的电荷临时保持在CXD 409和415中。通过使用传送控制信号Φ 400控制传送开关410，将保持在CXD 409中的电荷传送到浮置扩散单元(下文中称为“FD”)411。源极跟随器放大器413对基于在FD411中累积的电荷的电压进行放大，并且作为像素信号输出放大后的电压。通过使用行选择控制信号Φ406控制行选择开关414,向垂直输出线421输出所输出的像素信号。虽然在图4A中(XD 409和415直接连接到TO408，但是可以在TO 408和(XD 409之间连接另一个MOS晶体管作为传送栅极。这里，PD 408形成在第一芯片1401中，并且其余部分形成在第二芯片1402中。
[0056]此外，通过使用传送控制信号Φ 403控制传送开关416，将保持在(XD415中的电荷传送到浮置扩散单元(FD)417。源极跟随器放大器419对基于在FD 417中累积的电荷的电压进行放大，并且作为像素信号输出放大后的电压。通过使用行选择控制信号Φ407控制行选择开关420,向垂直输出线422输出所输出的像素信号。
[0057]为了将在FD 41 land 417中累积的不需要的电荷复位，分别使用复位控制信号Φ402和Φ405控制复位开关412和418。稍后将描述H) 408的复位。
[0058]CCD控制信号Φ401和Φ404、传送控制信号Φ400和Φ403、复位控制信号Φ402和Φ405以及行选择控制信号Φ406和Φ407，通过经由TG 1800由CPU 50控制从垂直扫描电路202输出。
[0059]图4B示出了叠置传感器的一部分，其中，布置有在图4A中示出的等效电路中的第二芯片1402的各个部件。与在第一芯片1401的ro 408中累积的电荷相对应的电荷累积部分是电荷保持单元408A，向第二芯片1402的电荷保持单元408A传送在H) 408中生成的电荷。这里，第一芯片1401和第二芯片1402之间的边界可以通过使用诸如微凸(microbump)的技术的方法连接。CXD 409与电荷保持单元408A相邻地布置。CXD 409包括栅电极409A和CXD电荷保持单元434，并且传送开关410A和FD411与CXD 409相邻地布置。虽然未示出，但是与CXD 409相同，CXD 415也与电荷保持单元408A相邻地布置。传送开关416和FD 417以相同的方式布置。
[0060]接下来，参照图5和6，对H) 408的复位操作和通过仅使用C⑶中的一个(这里为CCD 409)的传统技术的电荷传送给出描述。图5是进行通常读出时的控制信号的时序图。图6示出了通常读出中的电位转变图。注意，在下面示出的电位转变图中，在向下的方向上电子的电位较低(电位较高)。另外，由CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行对图5所示的控制信号Φ400至Φ407的控制。
[0061]在进行读出之前的定时T500，在电荷保持单元408A和(XD 409中剩余额外的电荷(图6中的T500)，因此需要将这些电荷复位。在定时T500和T501之间，将传送控制信号Φ400、α?控制信号Φ 401和复位控制信号Φ 402设置为高(HIGH)。其结果是，在定时T501，(XD 409的电位降低，并且传送开关410的电位也降低。由此，向CXD 409和FD411传送存在于电荷保持单元408A和CXD 409中的额外的电荷(图6中的T501)。这时，复位控制信号Φ402为高，从而排出FD 411中的电荷。
[0062]在定时T501和T502之间，将C⑶控制信号Φ 401设置为低(L0W)，以提高CXD 409的电位。由此，向FD 411传送在CXD 409中剩余的所有不需要的电荷(图6中的T502)。
[0063]在定时T502和T503之间，将传送控制信号Φ400设置为低。在成功地移除了所有不需要的电荷之后，将复位控制信号Φ402也设置为低(图6中的T503)。
[0064]在定时T503和T504之间，开始电荷的累积。然后，为了向CXD 409传送在电荷累积时间段期间在ro 408中生成并且向电荷保持单元408A传送的电荷，将CCD控制信号Φ401设置为高(图6中的T504)。
[0065]在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T505之前将C⑶控制信号Φ401设置为低。在定时T505，将在ro 408中生成的电荷移动到CXD 409并且保持在那里(图6中的T505)。
[0066]在定时T505和T506之间，将传送控制信号Φ400设置为高。由此，在定时T506，向FD 411传送保持在CXD 409中的电荷(图6中的T506)。
[0067]在定时T506和T507之间，将传送控制信号Φ400设置为低。由此，在定时T507，向FD 411传送了所有像素中的电荷(图6中的T507)。在定时T507之后，将行选择控制信号Φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD 411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出。
[0068]接下来，参照图7和8，对通过根据第一实施例的使用CXD 409和415两者的读出方案的电荷传送给出描述。图7示出了根据第一实施例的控制信号的时序图。图8示出了根据第一实施例的电位转变图。注意，也由CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行对图7所示的控制信号Φ400至Φ407的控制。
[0069]首先，作为复位操作，进行与在图5和6中的定时T500至T503进行的控制相同的控制，因此省略详细描述。然而，在根据第一实施例的使用CCD 409和415两者的读出方案中，以与控制信号Φ400至Φ402相同的方式对控制信号Φ403至Φ405进行控制。在复位之后，在定时T700，电荷保持单元408A、CCD 409、CCD 415、FD 411和FD 417中的所有额外的电荷被复位(图8中的T700)。
[0070]在定时T700和T701之间，开始电荷的累积。将CXD控制信号Φ401和Φ404设置为高，由此在定时T701，经由电荷保持单元408A向CXD 409和415中的各个传送在电荷累积时间段期间在H) 408中生成的电荷(图8中的T701)。
[0071]在自电荷的累积开始起经过了预定电荷累积时间段之后，紧接在定时T702之前将C⑶控制信号Φ 401设置为低，并且在定时T702，CXD 409的电位升高(图8中的T702)。相应地，从定时T702开始并且向前，仅向CXD 415传送在H) 408中生成的电荷(图8中的T702 至 T704)。
[0072]在定时T702和T703之间，将传送控制信号Φ400设置为高。由此，在定时T703，向FD 411传送保持在CXD 409中的电荷(图8中的T703)。
[0073]在定时T703和T704之间，将传送控制信号Φ400设置为低。由此，在定时T704，向FD 411传送了所有像素中的电荷(图8中的T704)。在定时T704之后，将行选择控制信号Φ406逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器413对保持电荷的FD 411的电压进行放大，并且向垂直输出线421输出。
[0074]另一方面，紧接在定时T705之前，将C⑶控制信号Φ404设置为低。由此，在定时T705，CXD 415的电位升高，并且从电荷保持单元408A到CXD 415的传送停止(图8中的T705)。
[0075]在定时T705和T706之间，将传送控制信号Φ403设置为高。由此，在定时T706，向FD 417传送保持在CXD 415中的电荷(图8中的T706)。
[0076]在定时T706和T707之间，将传送控制信号Φ403设置为低。由此，在定时T707，向FD 417传送了所有像素中的电荷(图8中的T707)。在定时T707之后，将行选择控制信号Φ407逐行设置为高，由此由源极跟随器放大器419对保持电荷的FD 417的电压进行放大，并且向垂直输出线422输出。
[0077]图9A和9B是例示根据第一实施例的特定像素的像素信号的电平和其输出选择的图，其示出了特定像素的像素信号的电平。L900表示饱和电平。图9A示出了通过参照图8描述的配置的CCD 409侧的驱动而获得的输出，或者换句话说，通过短累积时间的驱动而获得的输出。像素P902的输出是电平L905，其相对于饱和电平L900明显小。像素P903的输出是电平L904。相对来说，图9B示出了由参照图8描述的配置的CXD 415侧获得的输出，或者换句话说，通过长累积时间的驱动而获得的输出。像素P902的输出是电平L907，并且像素P903的输出达到了饱和电平L900。
[0078]基于该结果，CPU 50经由像素输出选择单元73选择从像素P902使用CXD 415输出的电平L907，并且选择从像素P903使用CXD 409输出的电平L904。注意，根据需要针对各个输出进行电平转换，以保持输出的一致性。例如，假设CCD 415的信号的累积时间段是CXD 409的信号的累积时间段的两倍长。在这种条件下，CPU 50经由图像处理单元72对CCD 415的输出施加增益1/2。针对所有像素进行该用于输出适当的电平的输出选择。
[0079]图10是例示根据第一实施例的图像传感器1400的读出控制的流程图。当图像捕获开始时，检查设置，以确定是否要将模式设置为动态范围(D范围)扩展模式(S100)。如果不设置为D范围扩展模式，则如参照图5和6所描述的，从H) 408仅向CXD 409传送电荷(S112)，并且通过通常输出从所有像素独立地输出电荷(S113)。
[0080]如果要设置为D范围扩展模式，则CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电路202进行控制，以降低C⑶409和415的电位，从而向CXD 409和CXD 415传送电荷(SlOl)。在经过了针对CXD 409的预定电荷累积时间段之后(S102:是)，CPU 50经由TG 1800和垂直扫描电