成像设备、成像系统及其驱动方法

摘要

本发明公开了成像设备、成像系统及其驱动方法。像素输出基于多个光电转换单元中的部分光电转换单元的信号电荷的第一信号和基于多个光电转换单元的信号电荷的第二信号。成像设备通过相比于基于第二信号的信号的数目减少基于第一信号的信号的数目来输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号。

权利要求

1.一种成像设备，包括：

以矩阵形状排列的多个像素，每个像素包括多个光电转换单元，所述光电转换单元被配置为生成信号电荷并输出基于所述信号电荷的信号；

其中，所述多个像素中的至少部分像素中的每个像素在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述至少部分像素中的每个像素中所包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数，并且其中，所述多个像素中的每个像素在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素所包括的所述m个光电转换单元的信号电荷，并且其中，所述成像设备输出的基于第一信号的信号的数目少于所述成像设备输出的基于第二信号的信号的数目。

2.如权利要求1所述的成像设备，还包括：

多个信号保持单元；以及

多个放大器电路；

其中，所述放大器电路中的一个放大器电路将通过放大通过将所述至少部分像素的第一信号相加而获得的信号所获得的信号输出到所述信号保持单元中的一个信号保持单元，并且将基于被除所述一个放大器电路之外的放大器电路放大的第二信号的信号输出到除所述一个信号保持单元之外的信号保持单元。

3.如权利要求1所述的成像设备，还包括：

多个信号保持单元，每个信号保持单元保持基于第一信号的信号；

其中，保持基于第一信号的信号的所述多个信号保持单元同时输出所述信号，并且所述成像设备输出通过将同时输出的信号相加获得的信号。

4.如权利要求1所述的成像设备，还包括：

多个信号保持单元，所述信号保持单元保持基于第一信号的信号和基于第二信号的信号；以及水平扫描电路；

其中，所述水平扫描电路输出来自所述多个信号保持单元的基于第二信号的信号，并且还输出来自所述多个信号保持单元中的部分信号保持单元的基于第一信号的信号。

5.如权利要求1所述的成像设备，在所述多个像素输出的第一信号和第二信号是模拟信号的情况下，所述成像设备还包括：多个模数转换电路，配置为通过将所述模拟信号转换成数字信号来输出信号；

其中，所述多个模数转换电路中的每个模数转换电路将第一信号转换成作为基于第一信号的信号的数字信号，并将第二信号转换成作为基于第二信号的信号的数字信号。

6.如权利要求5所述的成像设备，还包括：

信号处理单元，配置为处理由多个模数转换电路生成的数字信号；

其中，所述信号处理单元输出通过将所述至少部分像素中的一个像素的基于第一信号的数字信号与所述至少部分像素中的另一像素的基于第一信号的数字信号相加获得的信号；

并且其中，所述信号处理单元输出所述一个像素的基于第二信号的数字信号以及所述另一像素的基于第二信号的数字信号。

7.如权利要求5所述的成像设备，其中所述模数转换电路包括比较器电路，配置为输出比较结果信号，所述比较结果信号指示通过比较参考信号和模拟信号获得的结果，以及计数器电路，配置为对时钟信号进行计数；

并且其中，所述多个像素顺次输出第一信号给同一模数转换电路；

并且其中，所述计数器电路生成通过将基于指示所述至少部分像素中的一个像素的第一信号与所述参考信号之间的比较结果的比较结果信号根据时钟信号计数出的信号与基于指示所述至少部分像素中除所述一个像素之外的另一像素的第一信号与所述参考信号之间的比较结果的比较结果信号根据时钟信号计数出的信号相加获得的信号。

8.如权利要求5所述的成像设备，还包括：

计数器控制单元；

并且其中，所述多个模数转换电路中的每个模数转换电路包括比较器电路，配置为输出指示参考信号与所述模拟信号之间的比较结果的比较结果信号，以及计数器电路，配置为对时钟信号进行计数；

并且其中，多个所述比较器电路中的每个比较器电路输出指示所述参考信号与相互不同的像素的第一信号之间的比较结果的比较结果信号；

并且其中，所述计数器控制单元基于所述多个比较器电路的比较结果信号来控制所述计数器电路的对时钟信号的计数，并且相应地，所述模数转换电路生成基于通过将相互不同的像素的第一信号相加获得的信号的数字信号。

9.如权利要求8所述的成像设备，其中，所述多个像素以矩阵形状提供；

并且其中，与所述多个像素提供到的列相对应地提供所述多个模数转换电路中的每一个；

并且其中，所述计数器控制单元基于所述多个比较器电路的比较结果信号来控制所述计数器电路的对时钟信号的计数，并且所述模数转换电路生成基于通过将其列相互不同的像素的第一信号相加获得的信号的数字信号。

10.如权利要求1至9中任一项所述的成像设备，还包括：微透镜阵列，包括多个微透镜；

其中，所述微透镜中的一个微透镜在收聚光之后将光输入到像素的多个光电转换单元中。

11.一种成像系统，包括：

如权利要求10所述的成像设备；

光学系统，配置为将光收聚到所述成像设备中；以及

输出信号处理单元；

其中，基于第一信号的信号从所述成像设备被输出到所述输出信号处理单元，该第一信号基于作为所述多个像素的部分像素的第一像素所包括的n个光电转换单元的信号电荷；

并且其中，基于第二信号的信号被从所述成像设备输出到所述输出信号处理单元；

并且其中，所述输出信号处理单元获得差分信号并且使用所述差分信号和第一像素的基于第一信号的信号来执行焦点检测，所述差分信号是第一像素的基于第一信号的信号与第一像素的基于第二信号的信号之间的差；

并且其中，所述输出信号处理单元还使用所述多个像素的基于第二信号的信号来形成图像。

12.一种成像系统，包括：

成像设备；和

焦点检测信号处理单元；

其中，所述成像设备包括：

以矩阵形状排列的多个像素；

并且其中，所述多个像素中的每个像素包括配置为生成信号电荷的多个光电转换单元；

并且其中，所述多个像素中的至少部分像素中的每个像素在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述至少部分像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；

并且其中，所述多个像素中的每个像素在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；

并且其中，所述成像设备输出所述多个像素的基于第二信号的信号和基于第一信号的信号中的每个给所述焦点检测信号处理单元；

并且其中，所述焦点检测信号处理单元输出所述多个像素中的部分像素的基于第一信号的信号，并且不输出所述多个像素中的除所述部分像素之外的其它像素的基于第一信号的信号。

13.一种用于成像设备的驱动方法，所述成像设备包括以矩阵形状排列的多个像素，每个所述像素包括被配置为生成信号电荷的多个光电转换单元，所述驱动方法包括：利用所述多个像素中的至少部分像素，在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述至少部分像素中的每个像素所包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；

利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素所包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；以及利用所述成像设备输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号，其中，基于第一信号的信号的数目少于基于第二信号的信号的数目。

14.一种用于成像系统的驱动方法，所述成像系统包括成像设备，所述成像系统用于对从所述成像设备输出的信号执行信号处理，所述成像设备包括：以矩阵形状排列的多个像素，每个所述像素包括被配置为生成信号电荷的多个光电转换单元，以及透镜阵列，包括多个微透镜，在所述微透镜的一个微透镜处收聚的光被输入所述像素包括的多个光电转换单元中，所述驱动方法包括：

利用所述多个像素中的至少部分像素，在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述至少部分像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；

利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；以及利用所述成像设备输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号，其中，基于第一信号的信号的数目少于基于第二信号的信号的数目；

其中，所述信号处理是获得差分信号以使用所述差分信号以及像素的基于第一信号的信号来执行焦点检测并使用像素的基于第二信号的信号来形成图像的处理，所述差分信号是像素的基于第一信号的信号与像素的基于第二信号的信号之间的差。

15.一种用于成像系统的驱动方法，所述成像系统包括成像设备，所述成像系统对从所述成像设备输出的信号执行信号处理，所述成像设备包括以矩阵形状排列的多个像素，所述多个像素中的每个像素包括被配置为生成信号电荷的多个光电转换单元，以及包括多个微透镜的透镜阵列，在所述微透镜的一个微透镜处收聚的光被输入所述像素包括的所述多个光电转换单元，所述驱动方法包括：

利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；

利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；以及利用所述成像设备，输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号；

其中，所述信号处理是输出所述多个像素的部分像素的基于第一信号的信号，而不输出所述多个像素的除所述部分像素之外的其它像素的基于第一信号的信号的处理。

说明书

成像设备、成像系统及其驱动方法

技术领域

[0001] 实施例的一个公开的方面涉及成像设备和成像系统，所述成像设备和成像系统包括多个像素，所述像素包括多个光电转换单元。

背景技术

[0002] 到目前为止，已经知道包括具有多个光电转换单元的多个像素的成像设备，其输出基于所述光电转换单元之一的信号和基于其它光电转换单元中的部分光电转换单元的信号。对于使用至少这两个信号的实施例，例如，已经提出了一种用来执行相位差检测方法中的焦点检测的焦点检测方法。作为输出可用于这样的焦点检测方法的信号的成像设备的示例，已经存在一种成像设备，在该成像设备中，针对按照二维方式布置的微透镜阵列中的每个微透镜提供一对光电转换单元。对于日本专利特开No.2001-83407，已经提出一种成像设备，在该成像设备中，可以以包括一对光电转换单元的像素为单位可选地对从一对光电转换单元（其中光经由一个微透镜输入到该对光电转换单元）输出的信号执行加算或非加算。

[0003] 此外，对于日本专利特开No.2000-156823，已经记载了一种包括用于距离测量的像素和用于成像的像素的成像设备，该成像设备根据静止图像拍摄模式、细化模式（thinning mode）和距离测量模式这三种类型的读出方法操作。对于静止图像拍摄模式，尽管用于距离测量的像素和用于成像的像素的像素信号都从成像设备输出，但是来自用于距离测量的像素的像素信号将不被用于后续信号处理，并且仅用于成像的像素信号将被使用。距离测量模式是这样一种模式，在该模式中，与静止图像拍摄模式相反，在后续信号处理中使用来自用于距离测量的像素的像素信号而不使用来自用于成像的像素的像素信号。细化模式是这样一种模式，其中，在从成像设备输出像素信号时，仅输出来自用于成像的像素的像素信号，而不输出来自用于距离测量的像素的像素信号。

[0004] 对于日本专利特开No.2001-83407中所公开的成像设备，还没有关于如下问题进行充分的研究：如何高速地获得图像获取信号（其是基于多个光电转换单元的信号）以及如何高速地获得用于执行相位差检测方法中的焦点检测的信号和基于部分光电转换单元的信号。对于日本专利特开No.2000-156823中公开的成像设备，为了获得图像获取信号，须以静止图像拍摄模式和细化模式之一执行操作，并且，为了获得焦点检测信号，须以距离测量模式执行操作。因此，为了获得图像获取信号和焦点检测信号两者，须通过多次扫描固态成像元件的像素来输出像素信号。因此，对于日本专利特开No.2001-83407和No.2000-156823中公开的成像设备，还没有关于如下问题进行充分的研究：如何高速地获得来自成像设备的基于多个光电转换单元中的部分光电转换单元的信号以及如何获得基于这多个光电转换单元的信号。

发明内容

[0005] 一个实施例是一种成像设备，包括：以矩阵形状布置的多个像素，每个像素包括多个光电转换单元，所述光电转换单元被配置为生成信号电荷并基于所述信号电荷输出信号；其中，所述多个像素中的至少部分像素中的每个像素在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述像素中的每个所包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数，并且其中，所述多个像素中的每个像素在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素所包括的所述m个光电转换单元的信号电荷，并且其中，所述成像设备输出的基于第一信号的信号的数目少于所述成像设备输出的基于第二信号的信号的数目。

[0006] 此外，一个实施例是一种成像系统，包括：成像设备；和焦点检测信号处理单元；其中，所述成像设备包括：以矩阵形状排列的多个像素；并且其中，所述多个像素中的每个像素包括配置为生成信号电荷的多个光电转换单元；并且其中，所述多个像素中的至少部分像素中的每个像素在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；并且其中，所述多个像素中的每个像素在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；并且其中，所述成像设备输出所述多个像素的基于第二信号的信号和基于第一信号的信号中的每个给所述焦点检测信号处理单元；并且其中，所述焦点检测信号处理单元输出被输出到所述焦点检测信号处理单元的所述多个像素的基于第一信号的信号中的、所述多个像素中的部分像素的基于第一像素的信号，并且不输出所述多个像素中的其它像素的基于第一像素的信号[0007] 此外，一个实施例是一种用于成像设备的驱动方法，所述成像设备包括以矩阵形状排列的多个像素，每个所述像素包括被配置为生成信号电荷的多个光电转换单元，所述驱动方法包括：利用所述多个像素中的至少部分像素，在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；以及利用所述成像设备，通过相比于基于第二信号的信号的数目减少基于第一信号的信号的数目来输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号。

[0008] 此外，一个实施例是一种用于成像系统的驱动方法，所述成像系统包括成像设备，所述成像系统用于对从所述成像设备输出的信号执行信号处理，所述成像设备包括：以矩阵形状排列的多个像素，每个所述像素包括被配置为生成信号电荷的多个光电转换单元，以及包括多个微透镜的透镜阵列，在所述微透镜的一个微透镜处收聚的光被输入像素包括的多个光电转换单元，所述驱动方法包括：利用所述多个像素中的至少部分像素，在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；以及利用所述成像设备，通过相比于基于第二信号的信号的数目减少基于第一信号的信号的数目来输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号；其中，所述信号处理进行处理来获得差分信号以使用所述差分信号以及像素的基于第一信号的信号来执行焦点检测并使用像素的基于第二信号的信号来形成图像，所述差分信号是基于像素的第一信号的信号与基于像素的第二信号的信号之间的差。

[0009] 此外，一个实施例是一种用于成像系统的驱动方法，所述成像系统包括成像设备，所述成像系统对从所述成像设备输出的信号执行信号处理，所述成像设备包括以矩阵形状排列的多个像素，所述多个像素中的每个像素包括被配置为生成信号电荷的多个光电转换单元，以及包括多个微透镜的透镜阵列，在所述微透镜的一个微透镜处收聚的光被输入所述像素包括的多个光电转换单元，所述驱动方法包括：利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第一信号，第一信号基于所述像素中的每个像素包括的m个光电转换单元中的n个光电转换单元的信号电荷，其中m是整数，n是小于m的整数；利用所述多个像素中的每个像素，在一个帧时段内输出第二信号，第二信号基于所述多个像素中的每个像素包括的所述m个光电转换单元的信号电荷；以及利用所述成像设备，输出基于第一信号的信号和基于第二信号的信号；其中，所述信号处理进行处理来输出所述多个像素的基于第一信号的信号中的、所述多个像素的部分像素的基于第一信号的信号，而不输出所述多个像素的其它像素的基于第一信号的信号。

[0010] 本实施例的一个公开的方面可以提供一种使得能够高速获取基于多个光电转换单元中的部分光电转换单元的信号并还使得能够获取基于多个光电转换单元的信号的成像设备。

[0011] 从以下参考附图对示例性实施例的描述，本公开的更多特征将变得明显。

附图说明

[0012] 图1A是图示出作为焦点检测像素操作的像素的阵列示例的示意图。

[0013] 图1B是图示出作为焦点检测像素操作的像素的另一阵列示例的示意图。

[0014] 图1C是图示出作为焦点检测像素操作的像素的另一阵列示例的示意图。

[0015] 图2是例示出有关成像设备的像素单元和信号处理电路的示意图。

[0016] 图3A是图示出有关成像设备的像素单元的阵列示例的示图。

[0017] 图3B是图示出有关成像设备的像素单元的阵列示例的示图。

[0018] 图4是有关成像设备的示意图。

[0019] 图5是图示出成像设备的模数转换电路的示例的示意图。

[0020] 图6是表示成像设备的操作定时的示图。

[0021] 图7A是表示有关成像设备的另一示例的操作定时的示图。

[0022] 图7B是表示有关成像设备的另一示例的操作定时的示图。

[0023] 图8是图示出成像设备的模数转换电路的另一示例的示意图。

[0024] 图9A是例示有关根据另一示例的成像设备的像素单元和信号处理电路的示意图。

[0025] 图9B是图示出信号处理电路和水平扫描电路的操作示例的示意图。

[0026] 图10是例示有关另一示例的成像设备的像素单元的示意图。

[0027] 图11是有关根据另一示例的成像设备的示意图。

[0028] 图12A是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0029] 图12B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0030] 图13是表示有关根据另一示例的成像设备的示意图。

[0031] 图14是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0032] 图15是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0033] 图16是有关成像系统的示意图。

[0034] 图17是有关根据另一示例的成像系统的示意图。

[0035] 图18A是有关根据另一示例的成像设备的示意图。

[0036] 图18B是图示出计数器电路的示例的示意图。

[0037] 图19是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0038] 图20A是根据另一示例的像素单元的示意图。

[0039] 图20B是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0040] 图21是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0041] 图22A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0042] 图22B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0043] 图23A是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0044] 图23B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0045] 图24A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0046] 图24B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0047] 图25A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0048] 图25B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0049] 图26A是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0050] 图26B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0051] 图27A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0052] 图27B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0053] 图28A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0054] 图28B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0055] 图29A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0056] 图29B是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

[0057] 图30A是根据另一示例的成像设备的示意图。

[0058] 图30B是根据另一示例的放大电路的示意图。

[0059] 图30C是根据另一示例的放大电路的示意图。

[0060] 图31是表示有关根据另一示例的成像设备的操作定时的示图。

具体实施方式

[0061] 第一实施例

[0062] 在下文中，将参考附图来描述根据本实施例的成像设备。

[0063] 提供给根据本实施例的成像设备的像素输出用作焦点检测信号的基础的信号以及用作图像获取信号的基础的信号，其中，焦点检测信号用于通过相位差检测方法进行的焦点检测，图像获取信号是用于成像的信号。例如，用作焦点检测信号的基础的信号从按照直线或线状或交叉状排列的多个像素输出。该成像设备处理从像素输出的用作焦点检测信号的基础的信号和用作图像获取信号的基础的信号来输出焦点检测信号和图像获取信号。基于从成像设备输出的焦点检测信号，可以检测入射光的相互相位差。基于该检测到的相位差，可以执行焦点检测。

[0064] 图1A图示出对于根据本实施例的成像设备如何读出像素输出的信号（在下文中，称作像素信号）的示例。根据本实施例的像素每一个具有多个光电转换单元，如稍后将描述的。基于多个光电转换单元的一个信号电荷输出的像素信号将称作信号A。此外，基于多个光电转换单元的信号电荷输出的像素信号将称作信号A+B。信号A是用作焦点检测信号的基础的信号，其中焦点检测信号是用于检测焦点的信号。信号A+B是用作图像获取信号的基础的信号。信号A+B是像素输出的第二信号，而信号A是像素输出的第一信号。

[0065] 图1A至1C示意性地表示其中像素按照多行多列排列的模式。图1A是其中部分行中的全部像素都输出信号A的模式。此外，在其中A和A+B被一起描述的区域中的像素输出信号A，随后输出信号A+B。被描述为A+B的区域中的像素执行信号A+B的输出，但是不执行信号A的输出。

[0066] 图2图示出总地图示出信号处理电路和水平扫描电路的示意图，所述信号处理电路和水平扫描电路提取作为图1A中示出的成像设备的一部分的4行4列像素，并且处理来自像素的信号。图2中的像素以4行4列为基本单元按照Bayer阵列排列。在下文中，其中排列多行多列的像素的区域将称作像素单元。在图2中，R(红),G(绿)和B(蓝)是提供给像素的色彩过滤器22的色彩，被包括在括号中，并且输出的符号被标注在其下。具体地，从图2顶部数起的第一行中以及从左数起的第一列中的像素具有绿色过滤器，并且表明信号A和信号A+B按照时分方式被输出。在图2中，从图的顶部数起的第一行L1和第二行L2中的所有像素以时分方式输出信号A和信号A+B。从图的顶部数起的第三行L3和第四行L4中的所有像素不输出信号A而是仅输出信号A+B。注意，除非另外指明，否则，在本说明书中，在用第X行提及像素时（X为自然数），所有像素都是从图的顶部数起的。类似地，在用第Y列来提及像素时（Y是自然数），除非另外指明，否则，在本说明书中，所有像素是从图的左边数起的。信号处理电路101被提供给按照多个列排列的每个像素列，像素信号是基于来自水平扫描电路14的信号从每个像素读出的，并且读出的信号被输出到成像设备的外面。对于图2中示出的成像设备的示例，提供两个水平扫描电路14，夹着其中像素100按照矩阵形状排列的像素区域。信号处理电路101每隔一行地电连接到相同水平扫描电路14。根据该配置，例如，这两个水平扫描电路14选择分别提供给第一列和第二列的信号处理电路，并且相应地，像素信号可以同时从第一列和第二列中的像素100输出。

[0067] 图3A是关于本实施例的成像设备的顶面示意图。像素100包括作为第一光电转换单元的第一光电二极管1和作为第二光电转换单元的第二光电二极管51，以及电连接到光电二极管1和51的像素内读出电路单元10。在下文中，在总地表示一个像素100所包括的光电二极管1和51时，这被称作光接收单元。分配一个微透镜23以便覆盖一个光接收单元，以及将光通量收聚到光接收单元中，即，对应于一个光接收单元提供一个微透镜。此外，由一个微透镜收聚的光被输入对应于一个微透镜提供的像素100中所包括的多个光电转换单元。根据本实施例的成像设备包括微透镜阵列，该微透镜阵列包括多个微透镜。

[0068] 接着，图3B图示出用图3A中的直线α-β指示的部分的两个像素100的横截面图。色彩过滤器22被设置在微透镜23与光电二极管1和51之间。

[0069] 图4是通过提取两行两列的像素100和两列的信号处理电路101来示意性地表示根据本实施例的成像设备的示意图。标号2是垂直扫描电路，其是基于来自定时发生器12（在下文中，称作TG12）的定时信号为每行选择像素以输出来自像素的像素信号的垂直扫描电路。

[0070] 接着，将描述像素100。像素100包括转移MOS晶体管20和50、复位MOS晶体管4、放大MOS晶体管5和选择MOS晶体管6。对于光电二极管1和51，当光输入时，由于光电转换产生信号电荷。在稍后参考图6描述的垂直扫描电路2所提供给转移MOS晶体管20的栅极的转移脉冲 为高电平的情况下（在下文中，将称作H电平。类似地，低电平将称作L电平），光电二极管1保持的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点。类似地，在垂直扫描电路2所提供给转移MOS晶体管50的栅极的转移脉冲 为H电平的情况下，光电二极管51保持的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点。当垂直扫描电路2提供给复位MOS晶体管4的栅极的复位脉冲 变为H电平时，放大MOS晶体管5的输入节点的电势被复位。放大MOS晶体管5基于转移到输入节点的信号电荷输出电信号给选择MOS晶体管6。选择MOS晶体管6在从垂直扫描电路2提供给栅极的选择脉冲 是H电平时将放大MOS晶体管5输出的信号输出给垂直信号线7。

[0071] 输出到垂直信号线7的基于来自光电二极管1的信号电荷已经被转移到的放大MOS晶体管5的输入节点的电势的信号等同于信号A。此外，输出到垂直信号线7的基于来自光电二极管51的信号电荷已经被转移到的放大MOS晶体管5的输入节点的电势的信号等同于信号B。此外，在转移脉冲 和 两者都为H电平的情况下，在光电二极管1和51的每一个中已经累积的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点。输出到垂直信号线7的基于放大MOS晶体管5的输入节点的电势的信号等同于上述信号A+B。对于本实施例，关于信号B，即当在光电转换之后仅在光电二极管51处保持的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点时输出到垂直信号线7的信号，不从像素100执行输出操作。等同于信号B的信号是通过后述数字信号处理电路执行图像获取信号与焦点检测信号之间的差分处理而获得的。该信号B与信号A一样，是用作用于焦点检测的焦点检测信号的基础的信号。有关像素100的描述结束。

[0072] 接着，将描述信号处理电路101。标号C0是钳位电容器。标号8是运算放大器，并且放大和输出经由钳位电容器C0从像素100输出的像素信号。反馈电容器C1和C2分别连同开关SW2和SW3被提供给运算放大器8的反馈路径。在运算放大器8的输出端上产生反向增益，该反向增益依据反馈电容器C1和C2在如下情况下的电容值之和Cf_total与钳位电容器C0之间的电容比，该情况为：与所述反馈电容器C1和C2串联连接的开关SW2和SW3关于运算放大器8的输入端和输出端处于电导通状态。

[0073] 从运算放大器8输出的信号经由钳位电容器C3被输入比较器电路9。对于比较器电路9，从斜波信号发生器电路10经由钳位电容器C4提供斜波信号VRAMP，其中斜波信号VRAMP的电压值根据时间改变。比较器电路9在斜波信号VRAMP和经由钳位电容器C3从运算放大器8输出的信号之间执行比较，并且输出作为基于比较结果的信号的锁存信号LAT给计数器电路11。具体地，当斜波信号VRAMP与从运算放大器8输出的信号之间的大小关系反转时，比较器电路9输出的锁存信号LAT的信号电平改变。时钟脉冲信号CLK从TG12输出到计数器电路
11。计数器电路11生成计数信号，该计数信号通过对从斜波信号发生器电路10开始根据时间改变斜波信号VRAMP的电压值开始直到来自比较器电路9的锁存信号LAT改变为止对时钟脉冲信号CLK进行计数而获得。当从比较器电路9输出的锁存信号LAT改变时，计数器电路11结束对时钟脉冲信号CLK的计数，并且还保持当锁存信号LAT改变时的计数信号。当用于改变斜波信号VRAMP的时段结束时，作为信号保持单元的存储器13执行对保持在计数器电路
11处的计数信号的获取，并保持该计数信号。水平扫描电路14基于来自TG12的定时信号来顺次选择每个列的存储器13，并转移保持在每列的存储器13处的计数信号。由该水平扫描电路14输出的信号是成像设备输出的输出信号SIGOUT。根据本实施例的输出信号SIGOUT是后述数字信号N、数字信号A和数字信号A+B。即，输出信号SIGOUT是基于像素信号的信号。此外，数字信号A+B是基于第二信号的信号，并且数字信号A是基于第一信号的信号。对于本实施例，基于第二信号的信号是图像获取信号，并且基于第一信号的信号是焦点检测信号。注意，斜波信号VRAMP是将要在比较器电路9处与模拟信号比较的参考信号的示例。

[0074] 接着，在图5中图示出计数器电路11和存储器13的配置示例。计数器电路11基于从TG12提供的时钟脉冲信号CLK来生成n比特计数信号CKn并将其输出到存储器13。在计数器电路11和存储器13之间提供用于传输n比特计数信号的n个计数信号传输线。根据本实施例的成像设备执行相关双采样（在下文中，称作CDS），稍后将进行描述。因此，从像素100输出作为像素100的噪声电平信号的信号N和基于通过光接收单元的光电转换生成的信号电荷已经转移到的放大MOS晶体管5的输入节点的电势输出的信号S。对于本实施例，信号S包括信号A和信号A+B。相应地，在一个帧时段内从像素100输出三个信号，即信号N、信号A和信号A+B。注意，一个帧时段是在稍后在图7B中示出的在垂直同步信号VD变为H电平之后直到垂直同步信号VD又变为H电平的时段。对于本实施例，作为模拟信号的信号N、信号A和信号A+B中的每一个每次从像素100输出时，执行将模拟信号转换成数字信号的操作。因此，对于存储器13，分别对应于这些信号提供用于保持数字信号值的三个存储器单元。具体地，存储器单元M1保持基于信号N的数字信号N，存储器单元M2保持基于信号A的数字信号A，并且存储器单元M3保持基于信号A+B的数字信号A+B。即，存储器单元M1是作为噪声电平信号值的数字信号输入到的存储器N。此外，存储器单元M2是用于保持以上述基于像素的部分光电转换单元的像素信号为基础的信号的存储器S1。此外，存储器单元M3是用于保持以基于像素的多个光电转换单元的像素信号为基础的信号的存储器S2。信号线N15和信号线S16电连接到存储器13，数字信号N从存储器M1输出到信号线N15，数字信号A和基于信号A+B的数字信号A+B以时分方式分别从存储器单元M2和M3输出到信号线S16。

[0075] 接着，在图6中示出图2中例示的成像设备中第一行像素100执行的操作定时。开关脉冲 是用于接通/关断开关SW1的脉冲，并且在H电平时接通开关SW1。标号V1表示运算放大器8的输出。SIGOUT表示水平扫描电路14选择每列的存储器以及从每个存储器单元输出计数信号的定时。在下文中，假定 和 中的至少一个处于高电平，即，信号以相对于钳位电容器C0的电容值的比例被放大。

[0076] 在时间点t11，复位脉冲 变为H电平,并且放大MOS晶体管5的输入节点取做复位电平电势。此外，选择脉冲 变为H电平。因此，当放大MOS晶体管5的输入节点处于复位电平电势时的像素信号输出到垂直信号线7。开关脉冲 和 改为H电平。当开关脉冲 改为H电平，开关SW4和SW5被接通。运算放大器8的复位是通过将开关脉冲 变为H电平并且使运算放大器8的输出端子和输入端子短路来执行的。钳位电容器C4的复位是通过将开关脉冲 变为H电平来执行的。此外，在时间点t11，选择脉冲 变为H电平并且像素信号基于放大MOS晶体管5的输入节点的复位电平的电势而被输出至垂直信号线7。

[0077] 在时间点t12，复位脉冲 以及开关脉冲 和 变为L电平。当开关脉冲和 处于L电平时的电势在钳位电容器C0、C3和C4每一个处被保持。当复位脉冲从H电平变为L电平时，放大MOS晶体管5的输入节点的电势由于在复位MOS晶体管4处发生的电荷注入而被改变。因此，将被输出到垂直信号线7的像素信号的信号电平也改变。将在该时间点t12输出的像素信号在下文中将被称作信号N。类似地，将被输出到垂直信号线7的以保持经历光接收单元的光电转换的信号电荷的放大MOS晶体管5的输入节点的电势为基础的像素信号在下文中将称作信号S。运算放大器8放大经由钳位电容器C0给予的信号并将其输出到钳位电容器C3。给予钳位电容器C3的信号是通过对经由钳位电容器C0从像素
100输出的信号进行放大而获得的，其中该信号上被叠加了运算放大器8的偏移信号Voff。
从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号被给予比较器电路9。

[0078] 在时间点t13，斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP。比较器电路9开始在从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号与要从斜波信号发生器电路10提供的斜波信号VRAMP之间的比较操作。此外，计数器电路11在斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP的同时开始对时钟脉冲信号CLK进行计数并且将作为计数结果的计数信号输出给存储器13。

[0079] 例如，假定从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号与斜波信号VRAMP之间的大小关系在时间点t14反转。响应于此，比较器电路9输出锁存信号LAT。该锁存信号LAT输出到的计数器电路11停止向存储器13输出计数信号。存储器13保持该时间点t14处的计数信号。在时间点t15，斜波信号发生器电路10结束对斜波信号VRAMP的改变。与稍后描述的信号S被转换成数字信号的情况相比，在将信号N转换成数字信号的情况中，减少了用于改变斜波信号VRAMP的时间。这一般是由于信号N具有噪声分量和偏移分量作为主要分量，并且相应地，信号N的信号范围比信号S的信号范围窄。相应地，用于改变斜波信号VRAMP的时间会减少。因此，用于一行像素输出的像素信号的转换操作的时间会减少。

[0080] 根据从时间点t13到时间点t15比较器电路9、计数器电路11以及存储器13执行的操作，从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的模拟信号被转换成数字信号。在下文中，比较器电路9、计数器电路11和存储器13从时间点t13到时间点t15执行的操作将统称为N转换。通过该N转换保持在存储器13处的数字信号是数字信号N。

[0081] 在时间点t16，转移脉冲 变为H电平。因此，通过光电二极管1处的光电转换生成的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点。因此，作为信号S之一的信号A被输出（对于本实施例，信号A和信号A+B作为信号S以时分方式输出)。在信号A从像素100输出到钳位电容器C0之后，转移脉冲 变为L电平。运算放大器8放大从像素100经由钳位电容器C0输出的信号A，并且将其经由钳位电容器C3输出到比较器电路9。

[0082] 在时间点t17，斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP。此外，比较器电路9开始在从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号与斜波信号VRAMP之间的比较操作。
此外，与之前的信号N的情况一样，计数器电路11也在斜波信号VRAMP开始改变信号电平的同时开始对时钟脉冲信号CLK进行计数。

[0083] 例如，在时间点t18，假定从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号A与斜波信号VRAMP之间的大小关系反转。响应于此，比较器电路9输出锁存信号LAT给计数器电路11。锁存信号LAT已输出到的计数器电路11停止输出计数信号给存储器13。存储器13保持时间点t14处的计数信号。斜波信号发生器电路10在时间点t19结束斜波信号VRAMP的改变。

[0084] 根据比较器电路9、计数器电路11和存储器13从时间点t17到时间点t19所要执行的操作，从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的模拟信号被转换成数字信号。在下文中，比较器电路9、计数器电路11和存储器13从时间点t17到时间点t19执行的操作将统称为A转换。通过该A转换在存储器13处保持的数字信号是数字信号A。

[0085] 接着，在时间点t20，信号线N15中的数字信号N和信号线S16中的数字信号A从存储器13被转移到成像设备的外面。“成像设备的外面”是指例如稍后所述的数字信号处理电路。对于本实施例，尽管数字信号N和数字信号A到成像设备的外面的转移在该时间点t20被执行，但是其次序可以是在时间点t21处的转移脉冲 之前或之后。期望数字信号A和数字信号N的转移在稍后所述的A+B转换结束时的时间点t24前结束。因此，稍后所述的数字信号A+B和数字信号N的转移可以紧接在A+B转换结束之后执行。

[0086] 接着，在时间点t21，转移脉冲 变为H电平。因此，通过光电二极管51处的光电转换生成的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点。来自光电二极管1的信号电荷已经被保持在放大MOS晶体管5的输入节点处。相应地，来自光电二极管1和51两者的信号电荷通过将转移脉冲 变为H电平而被保持在FD区域处。利用垂直信号线7，基于光电二极管1和51两者的信号电荷已经被转移到的放大MOS晶体管5的输入节点的电势的信号，即信号A+B，被输出。相应地，运算放大器8放大从像素100经由钳位电容器C0输出的信号A+B，并将其经由钳位电容器C3输出到比较器电路9。

[0087] 在时间点t22，斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP。此外，比较器电路9开始在从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号与斜波信号VRAMP之间的比较操作。
此外，与之前的信号N的情况一样，计数器电路11也在斜波信号VRAMP开始改变信号电平的同时对时钟脉冲信号CLK进行计数。

[0088] 例如，在时间点t23，假定从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的信号与斜波信号VRAMP之间的大小关系反转。响应于此，比较器电路9输出锁存信号LAT给计数器电路11。锁存信号LAT已经输出到的计数器电路11停止输出计数信号给存储器13。存储器13保持时间点t23处的计数信号。斜波信号发生器电路10在时间点t24结束斜波信号VRAMP的改变。

[0089] 根据比较器电路9、计数器电路11和存储器13从时间点t22到时间点t24所要执行的操作，从运算放大器8经由钳位电容器C3输出的模拟信号被转换成数字信号。在下文中，比较器电路9、计数器电路11和存储器13从时间点t22到时间点t24执行的操作将统称为A+B转换。通过该A+B转换保持在存储器13处的数字信号是数字信号A+B。

[0090] 接着，在时间点t25，通过N转换获得的信号线N15中的数字信号N以及通过A+B转换获得的信号线S16中的数字信号A+B被从存储器13转移到成像设备的外面。成像设备的外面是数字信号处理电路，数字信号处理电路例如是图16中例示的成像系统的输出信号处理单元155的示例。该数字信号处理电路执行处理来获得数字信号A和数字信号N之间的差，以及获得数字信号A+B与数字信号N之间的差,或执行处理来通过计算数字信号A+B和数字信号A之间的差来获得数字信号B,等等。数字信号B是假定通过如下方式获得的数字信号：将当在光电二极管1处的信号电荷与光电二极管51处的信号电荷之间在放大MOS晶体管5的输入节点处不匹配的情况下、放大MOS晶体管5的输入节点仅保持在光电二极管51处保持的信号电荷时所要输出的信号B像A转换一样转换成数字信号。该数字信号处理电路可以使用数字信号A和数字信号B来根据相位差检测方法执行焦点检测。此外，可以通过利用A+B转换对从每个像素输出的信号A+B进行转换获得的数字信号A+B来形成图像。此外，通过数字信号处理电路从数字信号A和数字信号A+B的每一个减去数字信号N来减少从像素100或运算放大器8等生成的叠加在数字信号A和数字信号A+B上的噪声电平信号。

[0091] 尽管目前为止描述是关于读出图2中示出的成像设备的第一行中像素100的像素信号的操作进行的，但是相同的操作也适用于第二行中的像素。

[0092] 接着，将参考图7A关于读出图2中示出的成像设备的第三行中的像素100的像素信号的操作进行描述。

[0093] 同样，在读出第三行中的像素100的像素信号的情况中，根据N转换的操作可以与关于第一行中的像素100的像素信号的读出操作描述的相同。具体地，在读出第三行中的像素100的像素信号的情况中在时间点t31、t32、t33、t34和t35每一个处的操作可以与在读出第一行中的像素信号的情况中在时间点t11、t12、t13、t14和t15每一个处的操作相同。

[0094] 第三行中的像素100在时间点t16处不执行信号A的转移操作，并且在时间点t17到时间点t19不执行A转换的操作,这些操作已经在第一行中的像素100的像素信号的读出操作中进行了描述。此外，A转换不被执行，因此，在时间点t20转移数字信号A和数字信号N的操作也不被执行。

[0095] 对于第三行中的像素100，执行如下操作，其中像素100输出信号A+B并且在信号处理电路101处获得数字信号A+B。

[0096] 对于其中第三行中的像素100输出信号A+B的操作，首先，在时间点t36，转移脉冲和 都变为H电平。因此，通过光电二极管1和51处的光电转换生成的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点。因此，基于保持从光电二极管1和51转移的信号电荷的放大MOS晶体管5的输入节点的电势的信号，即信号A+B，从像素100输出到垂直信号线7。在下文中，与用于将信号A+B转换成数字信号的A+B转换有关的操作可以与在读出第一行中的像素100的像素信号的情况中用于执行A+B转换的操作相同。具体地，在对第三行中的像素100的像素信号执行A+B转换的情况中在时间点t37、t38和t39的操作可以与在对第一行中的像素100的像素信号执行A+B转换的情况中在时间点t22、t23和t24处的操作相同。

[0097] 将在时间点t40处执行的用于从存储器13转移通过A+B转换获得的数字信号A+B的操作也可以与在读出来自第一行中的像素100的像素信号的情况中在时间点t25处的操作相同。

[0098] 以这种方式，在读出第三行中的像素100的像素信号的情况中，仅用于读出信号A+B的操作被执行，而不执行用于读出信号A的操作。因此，用于读出信号A的操作和用于执行A转换的操作不被执行，相应地，可以减少用于这些操作的时间。具体地，在读出第三行中的像素100的像素信号的情况中，可以减少在读出第一行中的像素100的像素信号的情况中从时间点t16到时间点t19的时段。因此，相比于在成像设备的全部行的像素100处执行用于读出信号A和信号A+B的操作的情况，包括不执行信号A的输出的像素100，相应地，可以减少与模数转换操作有关的时段。此外，包括不执行信号A的输出的像素100，相应地，减少多列的存储器13在一个帧时段内输出数字信号A的次数。因此，可以减少用于从成像设备读出数字信号的时间。

[0099] 图7B是表示垂直同步信号VD、作为将被给予每像素单元行的选择脉冲 的总时段的 和作为当信号从多列的存储器13输出时的时段的SIGOUT-T的时序图。在将垂直同步信号VD变为H电平之后，垂直扫描电路2将与每行的像素100相对应的选择脉冲顺次变为H电平。水平扫描电路14顺次输出来自每列的信号处理电路101的数字信号。如上所述，一帧是在垂直同步信号VD变为H电平之后直到垂直同步信号VD下一次变为H电平为止的时段。在该一帧时段内，作为基于来自成像设备的像素信号的信号的数字信号N、数字信号A和数字信号A+B被输出。

[0100] 在读出信号A和信号B的情况中，在像素100执行信号A的输出之后，复位脉冲 必须变为H电平一次并随后变为L电平，并且转移脉冲 必须在复位放大MOS晶体管5的输入节点的电势之后变为H电平。具体地，对于图6中所描述的操作时序图，复位脉冲 必须从时间点t19到时间点t21保持为H电平，并且还必须返回到L电平。对于本实施例，从时间点t11到时间点t12的时段可以用作将复位脉冲 保持在H电平的时段，并且相应地，可以以更高的速度来执行像素信号的输出操作。

[0101] 对于本实施例，在从第一行中的像素100输出信号N、信号A和信号A+B之后，从第二行中的像素100输出信号N、信号A和信号A+B。现在，将在此模式和其中从第一和第二行中的像素100输出信号N和信号A并且随后从第一行至第四行中的像素100顺次地输出信号A+B的模式（在下文中，此模式将称作参考模式）进行比较。对于该参考模式，在从第一行中的像素100输出信号N之后存在用于读出第一和第二行中的信号A直到第一行中的像素100的信号A+B的时段。相应地，与根据本实施例的模式相比，利用参考模式，在读出第一行中的信号N之后直到第一行中的信号A+B被输出的时段更长。因此，容易引起当第一行中的像素100输出信号N时的噪声电平与当第一行中的像素100输出信号A+B时的噪声电平之间的差。即，随机噪声对信号A+B的影响增大。相应地，相比于根据本实施例的模式，参考模式的图像质量和距离测量精度容易劣化。利用根据本实施例的模式，例如，在输出第一行中的像素100的信号N之后，来自第一行中的像素100的信号A+B是在改变至从其它行的像素100进行的读出操作之前获得的。因此，相比于参考模式，可以抑制随机噪声对信号A+B的影响，并且可以提高图像质量和距离测量精度。此外，利用参考模式，包括输出信号A和信号A+B的像素100的行对针对信号A的输出和针对信号A+B的输出执行两次垂直扫描。对于本实施例，在一次垂直扫描中利用一行的像素100执行信号A和信号A+B的输出。因此，利用根据本实施例的模式，相比于参考模式，可以减少与垂直扫描有关的时间。

[0102] 对于本实施例，在读出第一行中的像素信号的情况中，已经关于其中与数字信号A和数字信号N的转移有关的时间比当A+B转换中的斜波信号VRAMP改变时的时间短的示例进行了描述。然而，可以采用这样的模式，在该模式中，与数字信号A和数字信号N的转移有关的时间比当A+B转换中的斜波信号VRAMP改变时的时间长时间T。利用此模式，在读出第三行中的像素信号时，除了与信号A的读出操作和用于执行A转换的操作有关的时段以外，也可以减少该时间T的时段。

[0103] 本实施例图示出其中每个信号处理电路101中都包括计数器电路11的模式。作为另一模式，可以采用所谓的公共计数器型模数转换电路，其中，计数器电路11与信号处理电路101分开提供，并且计数信号CKn被公共输出到每列的信号处理电路101。时钟信号CLK从TG12被提供给计数器电路11。计数器电路11基于时钟脉冲信号CLK生成n比特计数信号CKn。图8图示出公共计数器型模数转换电路的示例。计数器脉冲电路11公共地输出计数信号CKn给每列的存储器13。当锁存信号LAT从比较器电路9输出时，存储器13执行对从计数器电路
11输出的计数信号CKn的获取。所获得的计数信号CKn是保持在存储器13处的数字信号。利用这样的公共计数器型模数转换电路，一样可以适当地实现本实施例。

[0104] 此外，对于本实施例，已经基于其中像素100输出基于两个光电转换单元的信号A+B和作为基于一个光电转换单元的信号的信号A的模式进行了描述。本实施例不限于该模式。具体地，可以适当地实现如下模式，在该模式中，多个像素的每一个输出基于这多个像素中的每个像素包括的m（m是整数）个光电转换单元的第一像素信号，并且，输出该第一像素信号的这多个像素中的部分像素还输出基于n（n是小于m的整数）个光电转换单元的第二像素信号。根据该模式，与在全部像素处执行读出第一像素信号和第二像素信号的操作的情况相比，存在不执行第一像素信号的输出的像素，相应地，减少了与模数转换操作有关的时段。此外，减少了多列处的存储器13在一个帧时段内输出基于第一像素信号的数字信号的次数。相应地，可以减少用于从成像设备读出数字信号的时间。此外，对于这m个光电转换单元，m可以是比一个像素100所包括的光电转换单元的数目小的数目。具体地，对于根据本实施例的成像设备，如果假定一个像素100包括的光电转换单元的数目是j（j是整数），则期望具有关系j≥m>n的模式。

[0105] 此外，对于本实施例，如图7B中所示，已经描述了一种模式，在该模式中，一个帧时段是在垂直同步信号VD变为H电平一次之后直到垂直同步信号VD下一次变为H电平为止的时段。作为另一模式，例如，可以采用如下模式，在该模式中，例如，一个帧时段具有从偶数行中的像素100输出像素信号的场和从奇数行中的像素100输出像素信号的场，与隔行信号输出一样。即，可以采用如下模式，在该模式中，垂直扫描电路2通过将像素100分割成多个场来执行多个像素100的选择。对此，像素100不必被分割成偶数行和奇数行的场，并且可以采用如下模式，在该模式中，利用有关某一行的第一场输出像素信号，并且利用有关其它行的第二场输出像素信号。

[0106] 第二实施例

[0107] 本实施例之一是如下模式，在该模式中，利用如图1B中所示的在第一实施例中例示的成像设备，像素单元中的所有行中都包括输出信号A和信号A+B的像素100和仅输出信号A+B的像素100中的每一个。

[0108] 根据本实施例的水平扫描电路14是一译码器，其通过选择存储器13以从多列中的存储器13转移数字信号而不是通过顺次扫描每行中的存储器13的操作来使得数字信号能够被转移。

[0109] 图9A通过抽取来示意性地图示出图1B中例示的成像设备的像素100的一部分。信号A和信号A+B从图9A中图示的所有像素输出。然而，对于第一行和第二行两者，第二列和第三列中的像素输出的信号A和信号A+B被使用，并且第一列和第四列中的像素输出的仅信号A+B而不是信号A被使用。

[0110] 将主要关于与第一实施例的不同点来描述从第一行中的像素100读出像素信号的操作。根据本实施例的像素100和信号处理电路101的操作可以与图2中例示的成像设备的第一行的操作（即，第一实施例中描述的图6中例示的操作）相同。根据这样的操作，对于根据本实施例的成像设备，信号N、信号A和信号A+B被保持在像素信号从像素100转移到的全部存储器13处。

[0111] 图9B示意性地图示出作为根据本实施例的水平扫描电路的译码器14转移的信号。基于图9A中例示的成像设备的第一至第四列中的每一列中的像素100的像素信号的数字信号被保持在存储器13-1到存储器13-4每一个中。在下文中，关于第一列中的存储器13-1保持的数字信号，通过向每个数字信号附加从图的左边数起的列数，数字信号N将称作N1，数字信号A将称作A1，并且数字信号A+B将称作A1+B1。对于第二列至第四列也是如此。

[0112] 译码器14首先选择第二列中的存储器13-2，并且使得数字信号处理电路输出来自存储器13-2的N2和A2。数字信号处理电路获得(A2-N2)，其是输出N2和A2之间的差分信号。接着，译码器14选择第三列中的存储器13-3，并且使得数字信号处理电路输出来自存储器
13-3的N3和A3。数字信号处理电路以与第二列中的存储器13-2的情况一样的方式获得(A3-N3)，其是N3与A3之间的差分信号。

[0113] 接着，译码器14顺次选择每列中的存储器13-1到存储器13-4，并使得数字信号处理电路输出数字信号A+B。具体地，译码器14选择第一列中的存储器13-1，并且使得数字信号处理电路输出来自存储器13-1的N1和A1+B1。数字信号处理电路获得(A1+B1-N1)，其是N1与A1+B1之间的差分信号。此外，译码器14关于第二列到第四列中的存储器13-2到存储器13-4执行相同的操作。此外，数字信号处理电路还与其中N1和A1从第一列中的存储器13-1输出的情况那样执行相同的操作。因此，数字信号处理电路分别获得差分信号(A2+B2-N2)、(A3+B3-N3)和(A4+B4-N4)。

[0114] 接着，数字信号处理电路获得通过输出来自第二列中的存储器13-2的N2和A2获得的差分信号(A2-N2)和通过输出N2和A2+B2获得的差分信号(A2+B2-N2)之间的差。具体地，数字信号处理电路执行处理(A2+B2-N2)-(A2-N2)来获得B2。数字处理电路关于第三列中的存储器13-3执行相同的处理来获得B3。因此，基于第一行的第二列和第三列中的像素100输出的像素信号，可以获得A2和B2，以及A3和B3。可以使用A2和B2，以及A3和B3来执行根据相位差检测方法的焦点检测。尽管到目前为止，描述已经关于第一行中的像素100进行，但是相同的操作也可以应用于第二行中的像素100。

[0115] 对于本实施例，还没有执行从第一列和第四列中的存储器13-1和存储器13-4输出N1和A1以及N4和A4的操作。因此，对于本实施例，可以减少用于输出N1和A1以及N4和A4的时间。相应地，可以高速执行在获得信号A+B的同时获得信号A的操作。

[0116] 接着，将描述图1C中例示的成像设备，其是本实施例的另一个成像设备。这是其中在成像设备的多个行和多个列中的像素中，部分区域中包括的像素输出信号A和信号A+B的模式。具体地，这是其中图1B中例示的成像设备中包括不输出信号A的行的模式。

[0117] 关于图1C中例示的成像设备，用于读出来自不输出信号A的行中的像素100的像素信号的操作可以与参考第一实施例中的图7描述的操作相同，并且，可以执行N转换和A+B转换。

[0118] 此外，用于读出来自输出信号A的行中的像素100的像素信号的操作可以与目前在本实施例中描述的操作相同。具体地，根据第一实施例中参考图6描述的操作来执行N转换、A转换和A+B转换。此外，如参考图9B所述，译码器14使得数字信号处理电路输出来自如下存储器13的数字信号，其中该存储器13保持基于来自也输出信号A的像素100的像素信号的数字信号A和数字信号N。之后，译码器14使得数字信号处理电路输出来自保持数字信号A+B的存储器13的数字信号N和数字信号A+B。因此，数字信号处理电路通过获得有关输出数字信号A的行的数字信号B来执行根据相位差检测方法的焦点检测，并且还使用数字信号A+B来执行图像形成。

[0119] 在图1C中例示的成像设备的情况中，对于读出不输出信号A的行中的像素100的像素信号的操作，A转换不被执行，并且相应地，可以减少与A转换相关的时间。此外，以与图1B中例示的成像设备相同的方式，还输出信号A的行也包括不执行信号A到数字信号处理电路的输出的列。因此，可以减少与数字信号A从存储器13到数字信号处理电路的输出有关的时间。相应地，可以高速执行在获取信号A+B的同时获取信号A的操作。

[0120] 对于本实施例，已经描述了与图1B和图1C一样的模式，其中，操作被执行以便输出信号A和信号A+B。然而，本实施例不限于此，例如，可以根据色彩过滤器22的色彩来选择用于输出信号A的像素100。例如，对于图2中例示的成像设备，在包括G（绿）-色彩过滤器22的像素100是输出信号A的像素的情况中，对于第一行和第三行而言第一列和第三列中的像素100以及对于第二行和第四行而言第二列和第四列中的像素100输出信号A。可以基于在本实施例和第一实施例中参考图6描述的操作来执行信号A的该输出操作。此外，对在存储器处保持的数字信号的读出可以如在本实施例中参考图9B所述那样操作。根据这样的操作，当根据色彩过滤器22的色彩来选择输出信号A的像素100时，也可以高速执行在获取信号信号A+B的同时获取信号A的操作。

[0121] 此外，在第一实施例和第二实施例中描述的图1A至图1C中的输出信号A的像素100的阵列可以使用TG12来可变地设置。作为另一模式，输出信号A的像素100的阵列可以基于通过串行通信从成像设备的外面提供给成像设备的设置信息等来设置。成像设备的外面的示例包括稍后描述的图16中例示的成像系统的总体控制和计算单元1510。此外，例如，输出信号A的像素100的阵列可以基于所要使用的光学基线长（optical base length）或距离测量点来设置。

[0122] 此外，对于本实施例，描述基于其中像素100输出信号A+B（其是基于两个光电转换单元的信号）和信号A（其是基于一个光电转换单元的信号）的模式进行。本实施例不限于此模式。具体地，多个像素中的每个在一个帧时段内输出基于这多个像素中的每一个像素所包括的m（m是整数）个光电转换单元的信号电荷的第二信号。这多个像素中的至少部分像素中的每一个还输出基于这些像素中的每个像素所包括的n（n是小于m的整数）个光电转换单元的信号电荷的第一信号。成像设备在一个帧时段内输出基于这多个像素的第二信号的信号，并且还输出基于这多个像素中的部分像素的第一信号的信号。该模式可以被适当地实现。根据该模式，与其中成像设备输出来自全部像素的基于第二信号的信号和基于第一信号的信号的情况相比，可以减少与输出基于第一信号的信号有关的时段。因此，可以减少从成像设备读出数字信号的时间。

[0123] 此外，对于本实施例，已经描述了其中水平扫描电路14是译码器并且信号A是从部分存储器13输出的模式。作为另一模式，可以做出如下布置，其中，如图10中所例示的，关于一行中的像素100，多个转移脉冲 和 从垂直扫描电路2提供给光电二极管1。具体地，在一行中的像素100中，关于输出信号A和信号A+B的像素100，转移脉冲 被改变至H电平，并且之后，转移脉冲 被改变至H电平。在另一方面，关于仅输出信号A+B的像素100，转移脉冲 必须变为H电平同时转移脉冲 处于H电平，而不将转移脉冲 变为H电平。此外，可以做出另一模式，其中，不是提供多个转移脉冲 作为用于选择一行中的像素的选择脉冲 而是多个选择脉冲 和 中的一个
被给予一行中的像素100。具体地，可以做出如下模式，其中，关于输出信号A和信号A+B的像素，给予在转移脉冲 和 处于H电平的同时变为H电平的选择脉冲 关于
仅输出信号A+B的像素100，给予在转移脉冲 期间处于L电平并且在转移脉冲 处于H电平时改为H电平的选择脉冲 这些模式包括如下垂直扫描电路，该垂直扫描电路，在从某一行中的像素100输出基于m个光电转换单元的信号电荷的信号和基于n（小于m）个光电转换单元的信号电荷的信号的时段期间，使得同一行中的不输出基于该n个光电转换单元的信号电荷的信号的另一像素输出基于该m个光电转换单元的信号电荷的信号。

[0124] 第三实施例

[0125] 在图11中例示根据本实施例的成像设备的等效电路。根据本实施例的成像设备具有如下模式，其中，像素100中所包括的光电二极管1和51分别转移信号电荷给不同放大MOS晶体管5-1和5-2的输入节点。对于根据第一实施例的像素，两个光电二极管电连接到单个放大MOS晶体管5的输入节点，并且像素信号通过单个放大MOS晶体管5被输出到垂直信号线7。另一方面，对于本实施例，提供有输出信号A至垂直信号线的像素（在下文中，也称作像素A）和输出信号B至垂直信号线的像素（在下文中，也称作像素B）。具体地，接收从相同微透镜透射的光的两个光电二极管经由相互不同的放大MOS晶体管输出像素信号至相互不同的垂直信号线。电连接到像素A和像素B中每一个的垂直信号线7-1和7-2与节点A电连接。输出信号A+B的一个像素由输出像素信号给通过该节点A电连接的垂直信号线的像素A和像素B构成。

[0126] 此外，本实施例是如下模式，其中，没有提供第一实施例中例示的成像设备中所包括的运算放大器8。此外，对于本实施例，在放大从像素100输出的像素信号的情况中，以与在第一实施例中描述的成像设备一样的方式，可以在比较器电路9的上游提供运算放大器8。

[0127] 在下文中，将参考图11来进行描述。注意，在图11中用与图4中标注的标号相同的标号来标注与图4中例示的成像设备中图示的组件具有相同功能的组件。此外，在像素A和像素B各自包括具有相同功能的组件的情况中，对其附加分支号。例如，放大MOS晶体管关于像素A被标注为5-1，并且关于像素B被标注为5-2。在下文中，对于复位MOS晶体管4、选择MOS晶体管6、垂直信号线7和钳位电容器C0也是如此。公共的复位脉冲 被提供给复位MOS晶体管4-1和4-2。此外，公共的转移脉冲 还被提供给转移MOS晶体管20和50。此外，公共的选择脉冲 还被提供给选择MOS晶体管6-1和6-2。

[0128] 像素A和像素B分别包括的选择MOS晶体管6-1和6-2被分别电连接到垂直信号线7-1和7-2。垂直信号线7-1和7-2与节点A电连接。此外，开关SW6被提供给垂直信号线7-2。该开关SW6是用于切换是否经由钳位电容器C0-2向比较器电路9输出像素B的信号B的开关。具体地，当开关SW6接通时，信号B经由钳位电容器C0-2输出到比较器电路9，并且，当开关SW6断开时，信号B不被输出到比较器电路9。注意，对于本实施例，从节点A到比较器电路9的信号线将称作垂直信号线7，并且与分别电连接到像素A和像素B的垂直信号线7-1和7-2区分。

[0129] 在下文中，与参考图1A描述的第一实施例一样，将描述如下模式，其中，部分行中的所有像素输出信号A和信号A+B。此外，在图1A中，其中A和A+B被一起描述的区域中所包括的像素输出信号A，并且随后输出信号A+B。在图1A中，其中仅描述A+B的区域中所包括的像素不输出信号A但输出信号A+B。

[0130] 接着，图12A图示出在图11中例示的成像设备中，输出信号A和信号A+B的行的操作定时的示例。图12A中图示的开关脉冲 是用于接通/关断图11中例示的开关SW6的脉冲信号。当 处于H电平时，开关SW6接通，并且当 处于L电平时，开关SW6关断。

[0131] 在时间点t60，复位脉冲 变为H电平。此外，在时间点t60，选择脉冲 开关脉冲 和 变为H电平。根据该操作，放大MOS晶体管5-1和5-2的输入节点的电荷以及钳位电容器C0-1、C0-2和C4被复位。

[0132] 在时间点t61，复位脉冲 和开关脉冲 变为L电平。开关脉冲 仍然处于H电平。

[0133] 在时间点t62，N转换开始。斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP。比较器电路9开始在经由钳位电容器C0-1和C0-2给予垂直信号线7的信号N和从斜波信号发生器电路10提供的斜波信号VRAMP之间进行比较操作。此外，计数器电路11在斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP的同时开始对时钟脉冲信号CLK进行计数，并输出作为计数结果的计数信号给存储器13。

[0134] 例如，假定输出到节点A的信号N与斜波信号VRAMP之间的大小关系在时间点t63反转。响应于此，比较器电路9输出的锁存信号LAT改变。在此锁存信号LAT改变后，计数器电路11停止输出计数信号给存储器13。存储器13保持该时间点t63的计数信号。斜波信号发生器电路10在时间点t64结束斜波信号VRAMP的改变。此外，在时间点t64，开关脉冲 变为L电平。

[0135] 在时间点t65，转移脉冲 变为H电平。信号电荷从光电二极管1被转移到放大MOS晶体管5-1的输入节点，并且从光电二极管51被转移到放大MOS晶体管5-2的输入节点。因此，信号A被输出至垂直信号线7-1，并且信号B被输出至垂直信号线7-2。开关脉冲 处于L电平，并且相应地，信号A被输出至节点A。

[0136] 在时间点t66，A转换开始。斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP。比较器电路9开始在输出给垂直信号线7的信号A与斜波信号VRAMP之间进行比较操作。此外，计数器电路11以与之前的信号N的情况相同的方式，在斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP的信号电平的同时开始对时钟脉冲信号CLK进行计数。

[0137] 例如，假定输出给节点A的信号A与斜波信号VRAMP之间的大小关系在时间点t67反转。响应于此，比较器电路9输出的锁存信号LAT改变。在该锁存信号LAT改变后，计数器电路11停止输出计数信号给存储器13。存储器13保持该时间点t67的计数信号。斜波信号发生器电路10在时间点t68结束斜波信号VRAMP的改变。

[0138] 在斜波信号VRAMP的改变在时间点t68结束后，通过之前的N转换和A转换获得的数字信号N和数字信号A被转移到数字信号处理单元。对于本实施例，尽管数字信号N和数字信号A到数字信号处理单元的转移在时间点t70被执行，但是，其次序可以在时间点t69的开关脉冲 之前或之后。期望数字信号A和数字信号N的转移在后述A+B转换结束时的时间点t73之前结束。因此，数字信号A+B和数字信号N的后述转移可以紧接在A+B转换结束之后被执行。

[0139] 在时间点t69，开关脉冲 变为H电平。因此，信号A+B被输出至节点A。

[0140] 在时间点t71，A+B转换开始。斜波信号发生器电路10开始改变斜波信号VRAMP。此外，比较器电路9开始在输出给垂直信号线7的信号A+B与斜波信号VRAMP之间进行比较操作。此外，计数器电路11以与之前的信号N的情况相同的方式，在斜波信号VRAMP开始信号电平的改变的同时开始对时钟脉冲信号CLK进行计数。

[0141] 例如，假定输出至垂直信号线7的信号A+B与斜波信号VRAMP之间的大小关系在时间点t72反转。响应于此，锁存信号LAT从比较器电路9输出至计数器电路11。该锁存信号LAT已被输出到的计数器电路11停止输出计数信号给存储器13。存储器13保持该时间点t72的计数信号。斜波信号发生器电路10在时间点t73结束斜波信号VRAMP的改变。

[0142] 在时间点t74，数字信号A+B和数字信号N被转移到数字信号处理电路.[0143] 接着，在图12B中例示出图11中例示的成像设备中不输出信号A的行的操作定时的示例。时间点t80、t81、t82和t83的操作可以分别与在输出信号A和信号A+B的行的操作定时中描述的时间点t60、t61、t62和t63的操作相同。

[0144] 在时间点t84，由于N转换引起的斜波信号VRAMP的改变结束。尽管，利用输出信号A和信号A+B的行的之前的操作，在这里，开关脉冲 变为L电平，但是，关于不输出信号A的行，开关脉冲 仍然处于H电平。

[0145] 在时间点t85的操作与输出信号A和信号A+B的行的之前的操作定时中的时间点t65的操作相同。转移脉冲 变为H电平，并且相应地，来自光电二极管1和51的信号电荷分别被转移到放大MOS晶体管5-1和5-2的输入节点。开关脉冲 处于H电平，并且相应地，信号A+B被输出至垂直信号线7。

[0146] 时间点t86、t87、t88和t89的操作可以分别与在输出信号A和信号A+B的行的之前的操作定时中描述的时间点t71、t72、t73和t74的操作相同。

[0147] 关于不输出信号A的行的操作，以与第一实施例中描述的相同方式，可以减少执行与A转换有关的操作的时间，即包括输出信号A的像素行的操作定时中时间点t66到t68的时间。

[0148] 根据本实施例的成像设备包括不输出信号A的像素100。因此，与成像设备中的所有行中的像素100执行信号A和信号A+B的输出操作的情况相比，可以减少在一个帧时段内从成像设备输出数字信号的时间。

[0149] 对于本实施例，与图1A一样，已经描述了其中部分行中的所有像素输出信号A和信号A+B的模式。本实施例不限于图1A中的读出方法，并且，图1B和图1C中例示的模式可以使用译码器作为水平扫描电路14来实现。此时，在本实施例中描述的输出信号A和信号A+B的行的操作定时被应用于图1B和图1C中例示的成像设备中的所有行。保持在存储器13处的数字信号N、数字信号A和数字信号A+B须利用与第二实施例相同的操作被读出。

[0150] 此外，利用根据本实施例的成像设备，可以高速执行在获取信号A+B的同时获取信号A的操作。

[0151] 第四实施例

[0152] 本实施例是如下模式，其中，每个垂直信号线7不包括比较器电路9和计数器电路11，并且存储器13保持电压值，该电压值是基于从像素100输出的像素信号的模拟信号而非数字信号。

[0153] 图13图示出与本实施例有关的成像设备的配置示例。注意，在图13中用与图4中的标号相同的标号来标注与图4中例示的成像设备具有相同的功能的组件。

[0154] 关于根据本实施例的像素100和运算放大器8，可以采用与第一实施例相同的像素100和运算放大器8。

[0155] 电容器C_N1和C_N2两者都是保持通过运算放大器8放大和输出信号N获得的信号VN的信号保持电容器。此外，电容器C_A和C_AB是分别保持通过运算放大器8放大信号A和信号A+B获得的信号VA和VAB的信号保持电容器。根据本实施例的信号保持部分是信号保持电容器C_A、C_N1、C_N2和C_AB。运算放大器8具有的偏移信号Voff被叠加在信号VA、VN和VAB的每一个上。

[0156] 利用信号保持电容器C_A、C_N1、C_N2和C_AB，信号从运算放大器8分别经由开关61、62、63和64被输出。信号写入信号 和 从TG12被分别提供给开关61和64
的栅极。此外，信号写入信号 从TG12提供给开关62和63的栅极。当提供给相应开关的信号写入信号处于H电平时，开关61、62、63和64被接通。即，当开关61、62、63和64接通时，信号被分别写入信号保持电容器C_A、C_N1、C_N2和C_AB。信号保持电容器C_N1和C_N2是保持每个像素具有的噪声电平信号的存储器N。存储器N是保持像素所具有的噪声电平信号的第一存储器。此外，信号保持电容器C_A是保持以基于像素中的部分光电转换单元的像素信号为基础的信号的存储器S1。存储器S1是保持焦点检测信号的第二存储器。此外，信号保持电容器C_AB是保持以基于像素中的多个光电转换单元的像素信号为基础的信号的存储器S2。
存储器S2是保持图像获取信号的第三存储器。

[0157] 此外，信号保持电容器C_N1和C_N2分别经由开关66和67电连接到信号线N15。此外，信号保持电容器C_A和C_AB分别经由开关65和68电连接到信号线S16。水平选择信号从水平扫描电路14提供至开关65和66的栅极。水平选择信号 从水平扫描电路14被提供给开关67和68的栅极。当水平选择信号 变为H电平时，开关65和66被接通，信号VA从信号保持电容器C_A输出至信号线S16，并且信号VN从信号保持电容器C_N1输出至信号线N15。开关65和66两者由于水平选择信号 被接通而被接通，并且相应地，信号VA和VN被同步，并且被分别输出至信号线S16和信号线N15。类似地，当水平选择信号变为H电平时，开关67和68被接通，信号VA从信号保持电容器C_N2被输出至信号线N15，并且信号VAB从信号保持电容器C_AB被输出至信号线S16。开关67和68两者由于水平选择信号 被接通而被接通，并且相应地，信号VN和VAB被同步，并且分别被输出至信号线N15和信号线S16。

[0158] 信号线N15和信号线S16被电连接至差分放大器71。差分放大器71输出信号线N15和信号线S16分别传送的信号之间的差。具体地，在水平选择信号 变为H电平，并且信号VA被输出至信号线S16，并且信号VN被输出至信号线N15的情况中，差分放大器71输出通过从信号VA减去信号VN获得的信号，即VA–VN。类似地，在水平选择信号 变为H电平并且信号VAB被输出至信号线S16并且信号VN被输出至信号线N15的情况中，差分放大器71输出通过从信号VAB减去信号VN获得的信号，即VAB–VN。根据本实施例的焦点检测信号是VA，并且图像获取信号是VAB。即，通过从焦点检测信号和图像获取信号中的每一个减去信号VN获得的信号在一个帧时段内被从根据本实施例的成像设备输出。

[0159] 复位开关69和70分别被电连接到信号线N15和信号线S16。水平复位脉冲 从TG12被提供给复位开关69和70。漏电压Vdd被提供给复位开关69和70的漏极。在信号线N15和信号线S16中的每一个输出信号给差分放大器71之后，水平复位脉冲 变为H电平以接通复位开关69和70，以及复位信号线N15和信号线S16的电势。注意，尽管在图13中省略了示图，但是电容器分别被电连接至信号线N15和信号线S16。假定被电连接至信号线N15的电容器的电容值是CH1。例如，关于在信号保持电容器C_N1处保持的信号，通过将信号保持电容器C_N1处保持的信号值乘以C_N1/(C_N1+CH1)获得的信号被输出至差分放大器71。假定被电连接至信号线S16的电容器的电容值是CH2。例如，关于在信号保持电容器C_A处保持的信号，通过将在信号保持电容器C_A处保持的信号值乘以C_A/(C_A+CH1)获得信号被输出至差分放大器71。在水平复位脉冲 变为H电平而接通复位开关69和70之后，电容器CH1和CH2的电荷被复位。

[0160] 接着，图14图示出对于图13中例示的成像设备，包括输出信号A的像素的行的操作定时的示例。根据本实施例的输出信号A的像素与图1A一样地排列。

[0161] 在时间点t90，复位脉冲 变为H电平。此外，选择脉冲 变为H电平。因此，信号N被输出至垂直信号线7。此外，开关脉冲 变为H电平。因此，信号N被保持在钳位电容器C0处。此外，基于信号N的信号被放大，并且进一步地，其上被叠加运算放大器8的偏移信号Voff的信号VN被输出。信号写入信号 也变为H电平。因此，在信号保持电容器C_N1和C_N2上执行信号VN的写入。在时间点t91，复位脉冲 和开关脉冲 变为L电平。

[0162] 在时间点t92，信号读出开关 变为L电平。期望在复位脉冲 变为L电平之后将信号读出开关 变为L电平。这是因为复位脉冲 变为L电平，并且相应地，放大MOS晶体管5的输入节点的电势由于在复位MOS晶体管处生成的电荷注入而改变。期望将此改变之后的基于放大MOS晶体管5的输入节点的电势的信号保持在信号保持电容器C_N1和C_N2处。在该时间点t92从运算放大器8输出的信号VN被保持在信号保持电容器C_N1和C_N2处。

[0163] 在时间点t93，转移脉冲 变为H电平。因此，保持在光电二极管1处的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5的输入节点，并且信号A从像素100被输出。此外，信号写入信号变为H电平。因此，通过运算放大器8放大并输出的信号VA基于经由钳位电容器C0输出的信号A被写入信号保持电容器C_A。

[0164] 在时间点t94，转移脉冲 变为L电平。

[0165] 在时间点t95，信号写入信号 变为L电平，并且信号VA被保持在信号保持电容器C_A。在信号写入信号 变为L电平之后，水平选择信号 变为H电平，并且信号VA和VN分别从信号保持电容器C_A和C_N1输出至信号线S16和信号线N15。在分别结束信号VA和VN从信号保持电容器C_A和C_N1的输出之后，水平选择信号 变为L电平。此外，在水平选择信号 变为L电平之后，为了复位信号线N15和信号线S16的电势，水平复位脉冲 变为H电平。在复位信号线N15和信号线S16的电势之后，水平复位脉冲 变为L电平。注意，尽管在图14中的操作时序图中未示出，为了从多列中的信号保持电容器C_A和C_N1输出信号VA和VN，水平复位脉冲 变为L电平。接着，输出信号VA和VN的行的水平选择信号 变为H电平，并且信号被顺次输出到信号线S16和信号线N15。类似地，每次结束一行中的信号VN和VS的信号N和S的输出，为了复位信号线N15和信号线S16的电势，水平复位脉冲 变为H电平。在信号线N15和信号线S16的电势被复位之后，水平复位脉冲变为L电平。在下文中，关于来自焦点检测像素的信号所输出至的信号保持电容器C_A和C_N1，类似地，水平选择信号 和水平复位脉冲 的提供操作被顺次重复来输出信号VA和VN。

[0166] 在时间点t96，转移脉冲 变为H电平。因此信号A+B从像素100被输出。此外，信号写入信号 变为H电平。因此，基于经由钳位电容器C0输出的信号A+B，被运算放大器8放大并输出的信号VAB被写入信号保持电容器C_AB。

[0167] 在时间点t97，转移脉冲 变为L电平。

[0168] 在时间点t98，信号写入信号 变为L电平，并且信号VAB被保持在信号保持电容器C_AB处。在信号写入信号 变为L电平之后，水平选择信号 变为H电平以分别从信号保持电容器C_AB和C_N2输出信号VAB和VN至信号线S16和信号线N15。在分别结束信号VAB和VN从信号保持电容器C_AB和C_N2的输出之后，水平选择信号 变为L电平。此外，在水平选择信号 变为L电平之后，为了复位信号线N15和信号线S16的电势之后，水平复位脉冲 变为H电平。在复位信号线N15和信号线S16的电势，水平复位脉冲变为L电平。注意，尽管在图14中的操作时序图中未示出，为了从多个列中的信号保持电容器C_AB和C_N2输出信号VAB和VN，水平复位脉冲 变为L电平。接着，输出信号VAB和VN的行的水平选择信号 变为H电平以顺次输出信号给信号线N15和信号线S16。类似地，每次结束一行中的信号VN和VAB的信号N和S的输出，为了复位信号线N15和信号线S16的电势，水平复位脉冲 变为H电平。在信号线N15和信号线S16的电势被复位之后，水平复位脉冲 变为L电平。在下文中，关于来自每行像素的信号被输出到的信号保持电容器C_AB和C_N2，类似地，水平选择信号 和水平复位脉冲 的提供操作被顺次重复以输出信号VAB和VN。

[0169] 在时间点t99，选择脉冲 变为L电平。

[0170] 目前已经描述了包括输出信号A的像素的行的操作定时。接着，将描述还包括输出信号A的像素的行的定时操作。

[0171] 图15图示出不包括输出信号A的像素的行的操作定时的示例。在时间点t110、t111和t112处的操作可以与包括输出信号A的像素的行的操作定时中的时间点t90、t91和t92处的操作相同。

[0172] 在时间点t113，转移脉冲 和 变为H电平。因此，信号A+B被从像素100输出至垂直信号线7。此外，信号写入信号 变为H电平。因此，基于经由钳位电容器C0输出的信号A+B，被运算放大器8放大并输出的信号VAB被写入信号保持电容器C_AB。

[0173] 在时间点t114，转移脉冲 和 变为L电平。

[0174] 在时间点t115，信号写入信号 变为L电平。因此，信号VAB被保持在信号保持电容器C_AB处。在将信号写入信号 变为L电平之后，水平选择信号 变为H电平。在时间点t112，以与图14中描述的包括输出信号A的像素的行的操作定时的时间点t92相同的方式，信号VN被保持在信号保持电容器C_N2处。相应地，分别地，信号VN被输出至信号线N15，并且信号VAB被输出至信号线S16。在分别输出信号VN和VAB给信号线N15和信号线S16之后，水平选择信号 变为L电平，并且之后，水平复位脉冲 变为H电平来复位信号线N15和信号线S16的电势。注意，尽管图15中的操作定时中未示出，为了从多个列中的信号保持电容器C_AB和C_N2输出信号VAB和VN，水平复位脉冲 变为L电平。接着，输出信号VAB和VN的行的水平选择信号 变为H电平来顺次输出信号给信号线N15和信号线S16。类似地，每次结束一行中的信号VN和VAB的信号N和S的输出时，为了复位信号线N15和信号线S16的电势，水平复位脉冲 变为H电平。在信号线N15和信号线S16的电势被复位之后，水平复位脉冲 变为L电平。在下文中，关于来自每行像素的信号被输出到的信号保持电容器C_AB和C_N2，类似地，水平选择信号 和水平复位脉冲 的提供操作被顺次重复以输出信号VAB和VN。

[0175] 如上所述，对于不包括输出信号A的像素的行的操作，包括输出信号A的像素的行的操作中，可以省略从像素100输出信号A的操作和将信号VA保持在信号保持电容器C_A处的操作。具体地，可以减少在包括输出信号A的像素的行处的操作中的时间点t93到t95的时段。与在成像设备的所有行中的像素100处执行读出信号A和信号A+B的操作的情况相比，存在不输出信号A的像素100，并且相应地，可以减少在一个帧时段内从成像设备读出信号的时间。相应地，可以高速执行在获取信号A+B的同时获取信号A的操作。

[0176] 到目前为止已经基于其中输出信号A的像素如图1A那样定位的模式进行了描述。对于本实施例，关于其中输出信号A的像素如图1B那样排列的模式，译码器一样被用作水平扫描电路14，并且相应地，与第二实施例一样，可以减少在一个帧时段内从成像设备读出信号的时间。对于其中输出信号A的像素如图1B那样排列的模式，可以执行与在本实施例中参考图14描述的操作相同的操作，不同在于水平选择信号 的操作。仅关于包括用作输出信号A的像素的像素的列，水平选择信号 变为H电平，并且关于其它列，水平选择信号 处于L电平。利用根据本实施例的固态成像，存在不从信号保持电容器C_A和C_N1输出信号VA和VN的列。因此，与从所有列的信号保持电容器C_A和C_N1输出信号VA和VN的情况相比，可以减少用于在一个帧时段内输出信号给信号线S16和信号线N15的时间。相应地，可以高速执行在获取信号A+B的同时获取信号A的操作。

[0177] 此外，关于其中输出信号A的像素也像图1C那样排列的模式，译码器被用作水平扫描电路14，并且相应地，以与对于第二实施例所描述的相同方式，可以减少在一个帧时段内从成像设备读出信号的时间。关于包括输出信号A的像素的行，可以执行与在本实施例中参考图14描述的操作相同的操作，不同在于水平选择信号 的操作。此外，关于不包括输出信号A的像素的行，可以执行与在本实施例中参考图15描述的操作相同的操作。对于包括输出信号A的像素的行，以与以上在本实施例中参考图1B描述的相同方式，仅关于包括用作输出信号A的像素的列，水平选择信号 变为H电平，并且关于其它列，水平选择信号处于L电平。相应地，存在不从信号保持电容器C_A和C_N1输出信号VA和VN的列。

[0178] 因此，与从所有列的信号保持电容器C_A和C_N1输出信号VA和VN的情况相比，可以减少每行像素的用于输出信号给信号线S16和信号线N15的时间。此外，图1C中的成像设备包括不包括输出信号A的像素的行。相应地，如在本实施例中参考之前的图1A所描述的，在包括输出信号A的像素的行的操作中，可以省略从像素100输出信号A的操作以及将信号VA保持在信号保持电容器C_A的操作。相应地，即使利用其中输出信号A的像素被如图1C地排列的模式，以与第二实施例相同的方式，可以减少在一个帧时段内用于从成像设备读出信号的时间。相应地，可以高速执行在获取信号A+B的同时获取信号A的操作。

[0179] 对于本实施例，已经描述了如下模式，其中，光电二极管1和51的面积与像素100的示例不同。本实施例不限于该模式，并且光电二极管1和51的面积可以相同。

[0180] 第五实施例

[0181] 目前为止已经关于输出焦点检测信号的成像设备进行了描述。本实施例是成像设备的另一模式。

[0182] 像素100、垂直扫描电路2和信号处理电路101的等效电路可以与在第一实施例中描述的图4的相同。在输出信号A的像素100被如图1B和图1C那样地排列的情况中，水平扫描电路14可以用作译码器，如第二实施例那样。在输出信号A的像素100如图1A那样排列的情况中，水平扫描电路14可以与第一实施例一样。

[0183] 对于根据第一实施例的成像设备，一个微透镜23被分配为将光收聚到一个像素100的光接收单元中。本实施例不限于该微透镜23的布局。例如，一个微透镜23可以被分配为将光收聚到多个像素100的光接收单元中。此外，可以存在其中成像设备不包括微透镜23的模式。

[0184] 对于本实施例，同样，在一个帧时段内从多个像素100输出信号A+B，使用已经输出信号A+B的这多个像素100中的部分像素100的信号A。输出信号A的像素100的布局可以是以如到目前为止在第一至第四实施例中描述的相同方式在图1A至图1C中例示的布局。在以图1A中的布局排列使用信号A的像素100的情况中，可以与在第一实施例中参考图6和图7描述的操作时序图那样执行相同的操作。在以图1B和图1C中的布局排列使用信号A的像素100的情况中，操作定时可以与在第二实施例中参考图6、图9A和图9B所描述的操作定时相同。

[0185] 以与在第一和第二实施例中描述的方式相同的方式，从根据本实施例的成像设备输出基于来自多个像素100的信号A+B的数字信号A+B和基于已经输出信号A+B的这多个像素100中的部分像素100的信号A的数字信号A。从成像设备输出的数字信号A和数字信号A+B被输出至数字信号处理电路，该数字信号处理电路是图16中例示的成像系统的输出信号处理单元155的示例。数字信号处理电路执行用于计算数字信号A+B和数字信号A之间的差来获得数字信号B等的处理。

[0186] 对于从根据本实施例的成像设备的一个帧信号输出获得的图像，相比于其它区域，可以利用高分辨率来表现其中排列使用信号A的像素100的区域。关于使用信号A的像素100的区域，数字信号A从成像设备被输出并且在数字信号处理电路处执行数字信号A+B与数字信号A之间的差分处理来获得数字信号B。相应地，对于其中排列使用信号A的像素100的区域，获得数字信号A和数字信号B。相应地，相比于不使用信号A的区域（使用数字信号A+B的区域），对于使用信号A的区域（使用数字信号A和数字信号B中每一个的区域），实现高分辨率以获取数字信号A和数字信号B。

[0187] 排列在通过一帧成像操作获得的图像中意图用高分辨率表现的区域中的像素100输出信号A和信号A+B，而排列在其它区域中的像素100输出信号A+B。与成像设备的信号输出有关的操作与第一或第二实施例的相同，并且相应地，与使用所有像素的信号A和信号A+B的模式相比，对于根据本实施例的成像设备，可以减少在一个帧时段内用于从成像设备读出信号的时间。

[0188] 对于本实施例，已经描述了输出信号A和信号A+B作为光电转换信号的像素100。本实施例不限于此模式，并且可以让像素100还包括另一光电二极管，并输出基于在该光电二极管处生成的信号的信号C。对于该模式，须按照期望的分辨率来改变从像素100输出的信号。例如，存在其中从所有像素输出信号A+B的模式，并且进一步地，信号C是从意图以高分辨率显式的区域中所包括的部分像素100输出的。此外，还可以采用如下模式，其中，从所有像素输出信号A+B+C，并且从意图利用高分辨率显示的区域中包括的部分像素100输出信号A、信号B、信号A+B、信号B+C和信号A+C中的一个。即便利用这样的模式，与其中从所有像素输出两个光电转换信号的模式相比，只要一个光电转换信号是从所有像素输出的而另一光电转换信号是从部分像素输出的，就可以减少在一个帧时段内用于从成像设备读出信号的时间。

[0189] 第六实施例

[0190] 将描述在将这样描述的成像设备应用于成像系统的情况中的实施例。成像系统的示例包括数字静止照相机、数字摄像机和监控照相机。图16图示出在将成像设备应用于作为成像系统的示例的数字静止照相机的情况中的示意图。

[0191] 在图16中，标号151是用于保护镜头的挡板，152是用于在成像设备154上形成被摄体的光学图像的透镜，以及153是用于改变穿过透镜152的光强度的光圈。透镜152和光圈153构成用于将光导引到成像设备154的光学系统。标号155是用于执行对从成像设备154输出的输出信号的处理的输出信号处理单元。

[0192] 在与第四实施例一样来自成像设备154的输出信号是模拟信号的情况下，采用如下模式，其中，输出信号处理单元155包括模拟信号处理单元、模数转换单元和数字信号处理单元。模拟信号处理单元对来自成像设备154的输出信号执行各种校正来输出信号给模数转换单元。模数转换单元将从模拟信号处理单元输出的信号转换成数字信号，并且将该数字信号输出至数字信号处理单元。数字信号处理单元在适当时对信号执行各种校正和压缩并随后输出信号。注意，对于根据第四实施例的成像设备154，已经例示了其中部分像素输出信号A+B但是不输出信号A的情况。相应地，相比于其中所有像素输出信号A的情况，在一个帧时段内从成像设备154输出的焦点检测信号的数据量较小。相应地，输出信号处理单元155还具有如下优势，其中，减少了用于模数转换的处理时间从而增大了信号处理的速度。

[0193] 另一方面，在成像设备154与之前所描述的第一至第三实施例一样输出数字信号的情况中，输出信号处理单元155包括数字信号处理单元。数字信号处理单元执行用于从自成像设备154输出的数字信号A和数字信号A+B中的每一个减去数字信号N的差分处理，以及用于从数字信号A+B减去数字信号A的差分处理来获得数字信号B的差分处理。此外，输出信号处理单元155还在适当时执行执行操作以执行各种校正和压缩来输出信号。注意，根据第一至第三实施例的成像设备154包括输出信号A+B但不输出信号A的像素。相应地，相比于其中所有像素输出信号A的情况，在一个帧时段内从成像设备154输出的焦点检测信号的数据量较小。相应地，即使在成像设备154输出数字信号时，成像设备154也具有如下优势，其中，减少了在信号处理时要处理的数据量，从而增大了信号处理的速度。

[0194] 在图16中，标号156是用于临时存储图像数据的缓冲存储器单元，158是用于执行记录介质上的记录或读出的接口单元，并且159是用于执行成像数据的记录或读出的诸如半导体存储器等的可拆卸记录介质。标号157是用于与外部计算机等通信的接口单元。标号1510是用于控制数字静止照相机的总体并执行各种计算的总体控制和计算单元，并且1511是用于输出各种定时信号给成像设备154和输出信号处理单元155的定时发生器单元。这里，定时信号等可以被外部地输入，并且成像系统须包括至少成像设备154和输出信号处理单元155，输出信号处理单元155处理从成像设备154输出的输出信号。

[0195] 输出信号处理单元155执行的用于从数字信号A+B减去数字信号A的处理或用于从信号VAB-VN减去信号VA-VN的处理在从相同像素输出的两个信号之间执行。具体地，在基于像素输出的信号A的焦点检测信号与以与输出信号A的像素相同的像素所输出的信号A+B为基础的图像获取信号之间执行差分处理。因此，获得基于像素的信号B的信号，并且该信号与基于信号A的信号的信号值被比较，并且相应地，根据相位差检测方法的焦点检测被执行。

[0196] 如上所述，根据本实施例的成像系统可以通过应用成像设备154来执行成像操作。基于从成像设备154输出的焦点检测信号以及基于图像获取信号的图像信息并且根据相位差检测方法的焦点检测操作可以通过将第一至第四实施例中例示的成像设备应用于根据本实施例的成像系统而被执行。

[0197] 第七实施例

[0198] 将参考图17来描述根据本实施例的成像系统。将主要关于与第六实施例中描述的成像系统的不同点来进行描述。对于图17中例示的成像系统，对从成像设备154输出的焦点检测信号进行处理的焦点检测信号处理单元1512被提供给第六实施例中描述的成像系统。这是其中信号从焦点检测信号处理单元1512输出到输出信号处理单元155的模式。

[0199] 对于根据本实施例的成像设备154，所有像素用作输出信号A的像素。具体地，从成像设备154的所有像素输出信号A和信号A+B中的每一个。相应地，基于来自所有像素的像素信号的焦点检测信号和图像获取信号被从成像设备154输出。在成像设备154包括模数转换电路并输出数字信号的情况中，焦点检测信号是数字信号A并且图像获取信号是数字信号A+B。在作为数字信号的焦点检测信号和图像获取信号从成像设备154输出的情况中的电路配置可以是与在第一实施例中例示的图4一样的配置，但是不限于该配置。具体地，期望是如下模式，其中，像素100以时分方式输出信号A和信号A+B，基于这些信号的数字信号A和数字信号A+B被保持在存储器13处，并且，数字信号还通过水平扫描电路14从每个存储器13顺次输出。在模拟信号从成像设备154被输出的情况中，焦点检测信号是信号VA，并且图像获取信号是信号VAB。在作为模拟信号的焦点检测信号和图像获取信号从成像设备154输出的情况中的电路配置可以是与在第六实施例中例示的图13一样的电路配置，但不限于该配置。具体地，期望如下模式，其中，像素100以时分方式输出信号A和信号A+B，基于这些信号的信号VA和VAB被保持在信号保持电容器处，并且信号VA和VAB通过水平扫描电路14从每个信号保持电容器被输出。对于其中模拟信号从成像设备154输出的模式，输出信号处理单元155包括模拟信号处理单元、模数转换单元和数字信号处理单元。模拟信号处理单元对来自成像设备154的输出信号执行各种校正以输出信号给模数转换单元。模数转换单元将从模拟信号处理单元输出的信号转换成数字信号，并将数字信号输出给数字信号处理单元。数字信号处理单元在适当时对信号执行各种校正和压缩，并随后输出该信号。焦点检测信号处理单元1512向输出信号处理单元155输出从成像设备154输出的基于所有像素的信号A的焦点检测信号中的、基于来自部分像素的信号A的焦点检测信号。此外，焦点检测信号处理单元1512还执行处理来丢弃基于来自另一部分像素的信号A的焦点检测信号。

[0200] 另一方面，从成像设备154输出的图像获取信号不是在焦点检测信号处理单元1512处处理的，而是不做改变地输出到输出信号处理单元155。

[0201] 基于来自部分像素的信号A的焦点检测信号和基于来自成像设备154的所有像素的信号A+B的图像获取信号被输入到输出信号处理单元155。与其中基于来自所有像素的信号A的焦点检测信号被输入到输出信号处理单元155中的情况相比，焦点检测信号处理单元1512输出基于仅来自部分像素的信号A的焦点检测信号给输出信号处理单元155,并且相应地，减少了要输入到输出信号处理单元155的焦点检测信号的数据量。相应地，相比于其中基于所有像素的信号A的焦点检测信号被输入的情况，输出信号处理单元155可以高速地执行信号处理。

[0202] 相应地，根据本实施例的成像系统具有焦点检测信号处理单元，焦点检测信号处理单元向输出信号处理单元155输出从成像设备154输出的焦点检测信号中的基于来自部分像素的信号A的焦点检测信号，从而使得能够高速执行信号处理。

[0203] 第八实施例

[0204] 将参考附图来描述根据本实施例的成像设备。图18A是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示意图。

[0205] 在图18A中，用两个矩形示意性地表示像素100具有的两个光电转换单元1和51。此外，在图18A中，也用与图4中标注的相同标号来标注具有与图4相同功能的构件。此外，在图18中，垂直信号线7、比较器电路9、计数器电路11和存储器13用分支号标注，其中分支号表示相应组件位于图中从左起第几行。水平扫描电路14包括水平转移单元141和水平扫描单元142。此外，图18A中所描述的成像设备包括计数器控制单元30。信号mtx从TG被给予存储器13。

[0206] 图18B是图示出根据本实施例的一行中的计数器电路11和存储器13的配置的示图。计数器电路11被图示出为输出比特信号c[0]到c[11]的12比特的数字信号的模式。对于计数器控制单元30输出的信号de处于H电平并且信号se处于L电平的时段，比特信号c[1]到c[11]的信号值根据时钟信号clk而改变。另一方面，对于信号de处于L电平并且信号se处于H电平的时段，比特信号c[0]到c[11]的信号值根据时钟信号clk而改变。在c[0]的信号值已经改变的情况下，比特信号c[1]变为通过将比特信号c[0]除以2获得的信号。相应地，在信号de处于H电平并且信号se处于L电平的情况下计数器电路11的每单位时间的计数数在信号de处于L电平并且信号Se处于H电平的情况下变为双倍。在下文中，在信号de处于H电平并且信号se处于L电平的情况下计数器电路11的计数操作将称作双倍计数操作，而在信号de处于L电平并且信号se处于H电平的情况下计数器电路11的计数操作将称为单倍计数操作。

[0207] 接着，将参考图19来描述图18A中所示的成像设备的操作。根据本实施例的比较器电路9输出信号co给计数器控制单元30作为比较结果信号。根据本实施例的比较器电路9在垂直信号线7的电势大于斜波信号VRAMP的电势时,输出为H电平的信号，并且在垂直信号线7的电势小于斜波信号VRAMP的电势时，输出为L电平的信号。

[0208] 图19中标注的标号对应于图18A中标注的标号。对于本实施例，假定信号de3和de4两者在整个时段内处于L电平。

[0209] 将关于A转换时段来进行描述。在A转换时段之前，信号A从第一行的像素100输出到比较器电路9。首先，计数器控制单元将信号ae变为H电平。之后，比较器电路9-1、9-2、9-3和9-4开始分别在斜波信号VRAMP与垂直信号线7-1、7-2、7-3和7-4的电势之间进行比较操作。当比较器电路9-1和9-3的比较信号co1和co3两者都处于H电平时，计数器控制单元30输出的信号Se1处于L电平，并且信号de1处于H电平。此时，计数器电路11-1使用双倍计数操作来对时钟信号clk进行计数。此外，当比较器电路9-2和9-4的比较结果信号co2和co4都处于H电平时，计数器控制单元30输出的信号se2处于L电平，并且信号de2处于H电平。此时，计数器电路11-2使用双倍计数操作来对时钟信号clk计数。此外，不论比较器电路9-3和9-4的比较结果信号co3和co4的信号电平如何，信号Se3处于L电平同时信号ae处于H电平。信号de3也处于L电平,并且相应地，计数器电路11-3不执行时钟信号clk的计数操作。此外，不论比较器电路9-4的比较结果信号co4的信号电平如何，在信号ae处于H电平的同时，信号Se4处于L电平。信号de4也处于L电平,并且相应地，计数器电路11-4不执行时钟信号clk的计数操作。

[0210] 接着，假定比较器电路9-2的比较结果信号co2从H电平变为L电平。因此，信号se2从L电平变为H电平，并且信号de2从H电平变为L电平。相应地，计数器电路11-2从双倍计数操作进行到单倍计数操作，并且对时钟信号clk计数。

[0211] 接着，假定比较器电路9-3的比较结果信号co3从H电平变为L电平。因此，信号de1从H电平变为L电平，并且信号Se1从L电平变为H电平。相应地，计数器电路11-1从双倍计数操作进行到单倍计数操作，并且对时钟信号clk计数。

[0212] 接着，假定比较器电路9-4的比较结果信号co4从H电平变为L电平。因此，信号Se2从H电平变为L电平，并且相应地，计数器电路11-2停止时钟信号clk的计数操作，并保持此时的计数信号值。

[0213] 接着，假定比较器电路9-1的比较结果信号co1从H电平变为L电平。因此，信号Se1从H电平变为L电平，并且相应地，计数器电路11-1停止时钟信号clk的计数操作，并且保持此时的计数信号值。

[0214] 保持在计数器电路11-1处的计数信号值是以通过将第一列中的像素100的信号A与第三列中的像素100的信号A相加获得的信号为基础的数字信号。该数字信号称作数字信号A1+A3。保持在计数器电路11-2处的计数信号是以通过将第二列中的像素100的信号A与第四列中的像素100的信号A相加获得的信号为基础的数字信号。该数字信号称作数字信号A2+A4。

[0215] 接着，TG将信号mtx变为H电平。因此，存储器13保持在计数器电路11处保持的计数信号。存储器13-1保持数字信号A1+A3。存储器13-2保持数字信号A2+A4。存储器13-3和13-4保持为零的信号值。水平转移单元141基于来自水平扫描单元142的信号将保持在每列中的存储器13处的数字信号输出给DSP80。可以进行另一模式，其中，对于数字信号从该存储器13到DSP80的输出操作，水平转移单元141跳过保持为零的信号值的存储器13，并且随后仅输出来自保持基于通过将多个信号A相加获得的信号的数字信号的存储器13的数字信号。

[0216] 接着，将描述A+B转换时段，信号A+B在A+B转换时段之前从第一行中的像素100输出到比较器电路9。

[0217] 首先，假定信号ae处于L电平而不改变。此外，计数器电路11-1、11-2、11-3和11-4的计数信号被复位为初始值。

[0218] 之后，比较器电路9-1、9-2、9-3和9-4开始分别在斜波信号VRAMP与垂直信号线7-1、7-2、7-3和7-4的电势之间进行比较操作。对于A+B转换时段，信号ae处于L电平，并且相应地，信号de1和de2在A+B转换时段期间处于L电平。因此，计数器电路11-1使用单倍计数操作来对时钟信号clk计数直到比较结果信号从H电平变为L电平。对于计数器电路11-2、11-3和
11-4也是如此，计数器电路11-2、11-3和11-4使用单倍计数操作来对时钟信号clk计数直到比较结果信号co2、co3和co4分别从H电平变为L电平为止。因此，计数器电路11-1保持数字信号(A+B)1，数字信号(A+B)1基于第一列中的像素100输出的信号A+B。类似地，计数器电路
11-2、11-3和11-4分别保持数字信号(A+B)2、数字信号(A+B)3和数字信号(A+B)。之后，TG将信号mtx变为H电平，存储器13-1、13-2、13-3和13-4分别保持数字信号(A+B)1、数字信号(A+B)2、数字信号(A+B)3和数字信号(A+B)4。水平转移单元141基于来自水平扫描单元142的信号顺次输出保持在每列中的存储器13处的数字信号到DSP80。

[0219] 根据本实施例的保持在存储器13处的数字信号A是基于通过将多个列中的信号A相加获得的信号的数字信号。相应地，与数字信号A+B相比，减少了保持数字信号A的存储器13的数目，并且相应地，输出给DSP80的数字信号A的数量比数字信号A+B少。相应地，对于根据本实施例的成像设备，在一个帧时段内输出的数字信号A的数量比数字信号A+B的数量少。因此，与其中所有列中的存储器13都保持数字信号A的模式相比，可以减少从保持数字信号A的所有存储器13输出数字信号A给DSP80的时段。此外，减少数字信号A的数量，并且相应地，可以减小DSP80的信号处理的负荷。

[0220] 作为本实施例的模式，如图3A和图3B中所示，将描述信号A被用作焦点检测信号的情况。相比于作为图像获取信号的信号A+B，预期作为焦点检测信号的信号A可以有较低的信号精度。在这样的情况中，与本实施例一样，可以适当地实现如下模式，其中，获得以通过将多个列中的信号A相加获得的信号为基础的数字信号A。

[0221] 第九实施例

[0222] 将参考附图，主要关于与第八实施例的不同点来关于根据本实施例的成像设备进行描述。本实施例是其中信号A和信号B从像素100输出到不同垂直信号线7的模式。

[0223] 图20A是根据本实施例的像素的配置示例。在图20A，用与图4中标注的相同标号来标注具有与图4相同的功能的构件。对于图4中示出的像素，已经图示出了如下模式，其中，转移MOS晶体管20利用转移脉冲 来控制，转移MOS晶体管50利用转移脉冲 来控制。在图20A中，已经图示出了如下模式，其中，转移MOS晶体管20和50两者都利用相同的转移脉冲 来控制。此外，在图4中，已经图示出了如下模式，其中，在光电二极管1和51的每一个处生成的信号电荷被转移到放大MOS晶体管5。在图20A中，在光电二极管1处生成的信号电荷经由转移MOS晶体管20被转移到放大MOS晶体管5-1。此外，在光电二极管51处生成的信号电荷经由转移MOS晶体管50被转移到放大MOS晶体管5-2。放大MOS晶体管5-1和5-2分别将基于转移到相应输入节点的信号电荷的信号经由选择MOS晶体管6-1和6-2输出到垂直信号线
7-11和7-12。输出到垂直信号线7-11的基于在光电二极管1处生成的信号电荷的信号是信号A。此外，输出到垂直信号线7-12的基于在光电二极管51处生成的信号电荷的信号是信号B。

[0224] 图20B是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示图。在图20B中，用与图18A中标注的标号相同的标号来表示与图18A中所示的构件具有相同功能的构件。从第一列中的像素100输出到垂直信号线7-11的信号A（在下文中，信号A1）被输出到比较器电路9-
11。类似地，输出到垂直信号线7-12的信号B(在下文中，信号B1)被输出到比较器电路9-12。
从第二列中的像素100输出到垂直信号线7-21的信号A(在下文中，信号A2)被输出到比较器电路9-21。此外，从第二列中的像素100输出到垂直信号线7-22的信号B（在下文中，信号B2）被输出到比较器电路9-22。从第三列中的像素100输出到垂直信号线7-31信号A(在下文中，信号A3)被输出到比较器电路9-31。此外，从三列中的像素100输出到垂直信号线7-32的信号B(在下文中，信号B3)被输出到比较器电路9-32。分别地，比较器电路9将输出到垂直信号线7的信号与斜波信号VRAMP之间的比较结果信号co输出到计数器控制单元30。

[0225] 接着，将参考图21来描述图20B中所示的成像设备中的计数器电路11-1到11-3的操作。图21中图示的操作基于其中计数器电路11-1生成信号A1+B1、计数器电路11-2生成信号A1+A3并且计数器电路11-3生成信号A2+B2的模式。

[0226] 首先，比较结果信号co1到co5全都处于H电平。在此时，信号se1、se2和se3处于L电平，并且信号de1、de2和de3处于H电平。计数器电路11-1、11-2和11-3中的每个基于双倍计数操作对时钟信号clk计数。

[0227] 接着，比较结果信号co3从H电平变为L电平。因此，信号Se3从L电平变为H电平。此外，信号de3从H电平变为L电平。因此，计数器电路11-3基于单倍计数操作来对时钟信号clk计数。

[0228] 接着，比较结果信号co2从H电平变为L电平。因此，信号Se1从L电平变为H电平。此外，信号de1从H电平变为L电平。因此，计数器电路11-1基于单倍计数操作来对时钟信号clk计数。

[0229] 接着，比较结果信号co4从H电平变为L电平。因此，信号Se3从H电平变为L电平。相应地，计数器电路11-3保持此时的计数信号。该保持的计数信号是基于信号A2+B2的数字信号A2+B2。

[0230] 接着，比较结果信号co1从H电平变为L电平。因此，信号Se1从H电平变为L电平。相应地，计数器电路11-1保持此时的计数信号。该保持的计数信号是基于信号A1+B1的数字信号A1+B1。

[0231] 接着，比较结果信号co5从H电平变为L电平。因此，信号Se2从H电平变为L电平。

[0232] 接着，TG将信号mtx变为H电平。因此，保持在计数器电路11-1、11-2和11-3处的数字信号分别被输出至存储器13-1、13-2和13-3。

[0233] 根据本实施例的保持在存储器13处的数字信号A是基于通过将多列中的信号A相加获得的信号的数字信号。相应地，与数字信号A+B相比，保持数字信号A的存储器13的数目小，并且相应地，输出到DSP80的数字信号A的计数小于数字信号A+B的数量。相应地，对于根据本实施例的成像设备，也可以获得与在第八实施例中描述的优势相同的优势。

[0234] 第十实施例

[0235] 将参考附图来描述的根据本实施例的成像设备。根据本实施例的成像设备具有如下模式，其中，DSP80将多个列中的数字信号A相加，并且输出相加后的信号。

[0236] 图22A是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示图。从第一列中的像素100输出的信号A和信号A+B各自被输出到比较器电路9-1。比较器电路9-1、计数器电路11-1和存储器13-1分别在A转换时段和A+B转换时段中生成数字信号A和数字信号A+B中的每个。
另一列中的信号处理电路也生成数字信号A和数字信号A+B中的每个。水平转移单元141基于水平扫描单元142的信号将来自每列中的存储器13的数字信号A和数字信号A+B中的每个输出到DSP80。

[0237] 图22B是表示根据本实施例的DSP80输出的信号的示图。输入信号表示通过水平转移单元141从每列中的存储器13输出到DSP80的信号。输出信号是DSP80输出的信号。首先，数字信号A从第一列开始按照顺序从每个存储器13顺次输出到DSP80。DSP80输出通过将多个列中的数字信号A相加获得的信号。在图22B中，DSP80输出通过将保持在第一列和第三列中的存储器13处的数字信号A相加获得的数字信号。在下文中，类似地，DSP80输出通过分别将第二列和第四列中的数字信号A相加以及将第五列和第七列中的数字信号A相加获得的数字信号。

[0238] 在水平转移单元141使得DSP80输出来自每个存储器13的数字信号A之后，水平转移单元141使得DSP80输出来自每个存储器13的数字信号A+B。DSP80顺次输出从每列输出的数字信号A+B。

[0239] 关于基于第二行中的像素100的信号A和信号A+B的数字信号A和数字信号A+B，DSP80也可以执行与对基于第一行中的像素100的信号A和信号A+B的数字信号A和数字信号A+B一样的处理。

[0240] 因此，相比数字信号A+B的数量，可以减少从成像设备输出的数字信号A的数量。因此，可以获得与根据第二实施例的成像设备相同的优势。

[0241] 此外，对于本实施例，已经图示出了其中DSP80将多个列中的数字信号A相加的模式。可以进行另一模式，其中，如图23A中所示，DSP80将基于多个行中的信号A的数字信号A相加。在图23A中，水平转移单元141使得DSP80输出来自每一列中的存储器13的基于第一行中的像素100的信号A的数字信号A。DSP80保持数字信号A中的每一个。水平转移单元141随后使得DSP80输出来自每列中的存储器13的基于第一行中的像素100的信号A+B的数字信号A+B。DSP80输出每列中的数字信号A+B。接着，水平转移单元141使得DSP80输出来自每列中的存储器13的基于第二行中的像素100的信号A的数字信号A。DSP80输出通过将基于第二行中的像素100的信号A的数字信号A与所保持的基于第一行中的像素100的信号A的数字信号A相加获得的信号。接着，水平转移单元141使得DSP80输出来自每列中的存储器13的基于第二行中的像素100的信号A+B的数字信号A+B。DSP80输出每列中的数字信号A+B。

[0242] 相应地，对于图23A中的模式，也可以获得与利用图22B所描述的模式相同的优势。此外，可以采用另一模式，其中，与图23B一样，在基于第一行中的像素100的信号A+B的数字信号A+B输出到DSP80之后，DSP80输出通过将多个数字信号A相加获得的信号。

[0243] 对于本实施例，尽管采用的是其中成像设备包括DSP80的模式，但是，可以进行其中DSP80是提供到成像设备的外面的输出信号处理单元的模式。

[0244] 第十一实施例

[0245] 将主要关于与第十实施例的不同点来描述根据本实施例的成像设备。图24A是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示图。对于本实施例，采用如下模式，其中，提供多个水平转移单元141-1和141-2作为水平转移单元141，并且数字信号使用多个通道从每列中的存储器13被输出到DSP80。

[0246] 图24B是表示对于图24A中所图示的成像设备而言输出到DSP80的数字信号以及DSP80输出的数字信号的示图。

[0247] 图24B中示出的输入信号1表示通过水平转移单元141-1从每列中的存储器13输出到DSP80的数字信号。此外，输入信号2表示通过水平转移单元141-2从每列中的存储器13输出到DSP80的数字信号。输出信号表示DSP80输出的数字信号。

[0248] 首先，基于第一行中的像素100的信号A的数字信号A从每列中的存储器13被输出到DSP80作为输入信号1和输入信号2。DSP80输出通过将输入信号1和输入信号2的数字信号A相加获得的信号。接着，基于第一行中的像素100的信号A+B的数字信号A+B从每列中的存储器13被输出到DSP80作为输入信号1。DSP80输出数字信号A+B。关于基于第二行中的像素100的信号A的数字信号A，DSP80也输出通过将输入信号1和输入信号2的数字信号A相加获得的信号。在图24B中，图示出如下模式，其中，关于基于第二行中的像素100的信号A的数字信号A，在数字信号A被从每列中的存储器13输出到DSP80，DSP80输出通过将多个数字信号A相加获得的信号。可以进行另一模式，其中，与对基于第一行中的像素100的信号A的数字信号A一样，与从每列中的存储器13输出到DSP80数字信号A并行地，DSP80输出通过将多个数字信号A相加获得的信号。

[0249] 对于根据本实施例的成像设备，也可以获得与第十实施例一样的优势。此外，根据本实施例，一般在数字信号信号A被输出到DSP80的同时，DSP80可以输出通过将多个数字信号A相加获得的输出信号。相应地，相比于根据第十实施例的图23A和图23B中的任何模式，可以减少在数字信号被从存储器13输出到DSP80之后直到DSP80结束数字信号的输出为止的时段。

[0250] 对于本实施例，尽管已经采用了其中成像设备包括DSP80的模式，但是可以进行其中DSP80是提供到成像设备的外面的输出信号处理单元的模式。

[0251] 第十二实施例

[0252] 在图25A中图示出根据本实施例的成像设备。根据本实施例的成像设备是如下模式，如图20B中所示，信号A和信号B被输出到不同垂直信号线7。对于图25A中所示的成像设备，信号A被从第一列中的像素100输出到比较器电路9-11，并且信号B被输出到比较器电路9-12。比较器电路9-11将信号A与斜波信号VRAMP进行比较并且计数器电路11-11保持基于比较结果信号的计数信号。计数信号是数字信号A。类似地，比较器电路9-12将信号A+B与斜波信号VRAMP进行比较，并且计数器电路11-12保持基于比较结果信号的计数信号。计数信号是数字信号B。存储器13-11和13-12分别保持被保持在计数器电路11-11和11-12处的数字信号A和数字信号B。关于其它列也一样，奇数列中的存储器13保持数字信号A，并且偶数列中的存储器13保持数字信号B。

[0253] 图25B是表示对于图25A中图示的成像设备而言输出到DSP80的数字信号和DSP80输出的数字信号的示图。

[0254] 首先，水平转移单元141将来自每列中的存储器13的数字信号A和数字信号B输出到DSP80。DSP80输出通过将基于相同像素100的数字信号A和数字信号B相加获得的数字信号A+B。

[0255] 在DSP80输出每列中的像素100的数字信号A和数字信号B之后，DSP80输出通过将多个列中的存储器13的数字信号A相加获得的信号。

[0256] 因此，相比于数字信号A+B的数量，可以减少从成像设备输出的数字信号A的数量。因此，可以获得与根据第二实施例的成像设备相同的优势。

[0257] 可以进行另一模式，其中，对于图25A中所示的成像设备，与图24A一样提供多个水平转移单元141。即使在该模式中，如图26A所示，可以改变该模式，其中，在DSP80输出数字信号A+B之后，DSP80输出通过将多个数字信号A相加获得的信号。此外，可以与图26B一样改变该模式。具体地，DSP80输出基于第一行和第二行中的像素100的信号A和信号B的数字信号A+B，并且随后输出通过将基于第一行中的像素100的信号A的数字信号A和基于第二行中的像素100的信号A的数字信号A相加获得的信号。即使对于该模式，也可以获得与根据第二实施例的成像设备相同的优势。

[0258] 对于本实施例，尽管进行的是其中成像设备包括DSP80的模式，但是可以进行其中DSP80是设置在成像设备的外面的输出信号处理单元的模式。

[0259] 第十三实施例

[0260] 将主要关于与第十二实施例的不同点来描述根据本实施例的成像设备。图27A是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示图。根据本实施例的成像设备具有如下配置，其中，水平转移单元141被分割成四个水平转移单元141-1、141-2、141-3和141-4。另一配置可以与图25A中示出的成像设备一样。根据本实施例的成像设备具有水平转移单元141-1、141-2、141-3和141-4，并且相应地，数字信号可以同时从存储器13-11、13-12、13-21和13-22被输出到DSP80。即，数字信号可以使用四个通道被从存储器13输出到DSP80。另一方面，根据本实施例的DSP80利用三个通道采用输出。

[0261] 接着，将参考图27B来描述图27A中示出的成像设备的操作示例。图27B中示出的输入信号1到4表示水平转移单元141-1到141-4从存储器13输出到DSP80的数字信号。此外，图27B中示出的输出信号1到3表示DSP80输出的数字信号。

[0262] 首先，基于第一行中的像素100的信号A的数字信号A被输出到DSP80作为输入信号1和输入信号3。此外，基于第一行中的像素100的信号B的数字信号A+B被输出到DSP80作为输入信号2和输入信号4。DSP80输出通过将基于第一行中的相同像素100的信号A和信号B的数字信号A和数字信号B相加获得的数字信号A+B作为输出信号1和输出信号2。此外，DSP80输出通过将基于像素100的信号A的数字信号A相加获得的信号作为输出信号3。在下文中，关于第二行和第三行中的像素100的信号A和信号B也一样，可以执行与对第一行中的像素
100的信号A和信号B一样的处理。

[0263] 对于根据本实施例的成像设备，相比于其中所有列中的存储器13的数字信号A被输出的模式，DSP80输出的数字信号A的数量更小。相应地，可以获得与根据第十二实施例的成像设备相同的优势。此外，数字信号A使用四个通道被从存储器13输出到DSP80。因此，一般在数字信号A被从存储器13输出到DSP80的同时，DSP80可以输出通过将多个列中的数字信号A相加获得的信号。相应地，相比于其中数字信号A使用一个通道从存储器13输出到DSP80的模式，根据本实施例的成像设备可以减少在数字信号A从存储器13输出到DSP80之后直到通过将多个数字信号A相加获得的信号的输出结束为止的时段。此外，DSP80将要被同时输入的数字信号相加并输出，并且相应地，相比于第十二实施例的模式，可以减少用于将数字信号临时保持在DSP80内的存储器。

[0264] 对于本实施例，尽管进行的是其中成像设备包括DSP80的模式，但是可以进行其中DSP80是提供给成像设备的外面的输出信号处理单元的模式。

[0265] 注意，对于第八实施例至第十三实施例，已经图示出如下模式，其中，像素100输出的信号A、信号B和信号A+B被输出到比较器电路9。实施例不限于该模式，并且，可以进行其中与第一实施例一样，运算放大器8被提供到在像素100与比较器电路9之间的电路径的模式。

[0266] 第十四实施例

[0267] 将主要关于与第十实施例的不同点来描述根据本实施例的成像设备。图28A是根据本实施例的成像设备的配置示例。像素100输出的信号A和信号A+B被输出到运算放大器8。运算放大器8放大信号A和信号A+B，并且将这些输出到比较器电路9。

[0268] 对于本实施例，这两个计数器电路11被提供给像素100的每列。与提供给第一列中的像素100的列对应地提供计数器电路11-11和11-12。计数器电路11-11是用于生成通过将多个行中的像素100的数字信号A相加获得的数字信号。计数器电路11-12是用于生成数字信号A+B的计数器电路。对于本实施例，采用其中水平转移单元141将来自计数器电路11的数字信号输出到DSP80的模式。

[0269] 将参考图28B主要关于图28A中示出的成像设备的计数器电路11-11和11-12操作来进行描述。对于计数器电路11-11和11-12的计数操作，由TG12控制是增大还是减小计数值。

[0270] 利用第一行中的像素100的N转换，计数器电路11-11和11-12执行计数操作以便使计数值从初始值减小。对于A转换，计数器电路11-11执行计数操作以便增大在N转换时保持的计数值。计数器电路11-11在该A转换中保持的数字信号是基于通过从信号A减去信号N获得的信号的数字信号。

[0271] 对于A+B转换，计数器电路11-12执行计数操作以便增大在N转换时保持的计数值。计数器电路11-12在该A+B转换时保持的数字信号A+B是基于通过从信号A+B减去信号N获得的信号的数字信号。水平转移单元141使得DSP80输出来自计数器电路11-12的数字信号A+B。TG12随后复位计数器电路11-12的计数值。

[0272] 接着，第二行中的像素100的N转换被执行。计数器电路11-11执行计数操作以便减小基于之前第一行中的像素100的信号A的数字信号A的计数值。计数器电路11-12执行计数操作以便减小已经被复位的计数值。

[0273] 对于第二行中的像素100的A转换，计数器电路11-11执行计数操作以便增大在第二行中的像素100的N转换时保持的计数值。计数器电路11-11在该A转换时保持的数字信号A是以如下信号为基础的数字信号，所述信号是通过将通过从第一行中的像素100和第二行中的像素100的每一个的信号A减去信号N所获得的信号相加而获得的信号。

[0274] 接着，对于第二行中的像素100的A+B转换，计数器电路11-12执行计数操作以便增大在第二行中的像素100的N转换时保持的计数值。计数器电路11-12在该A+B转换中保持的数字信号A+B是基于通过从第二行中的像素100的信号A+B减去信号N获得的信号的数字信号。

[0275] 接着，水平转移单元141使得DSP80输出来自计数器电路11-11和11-12中的每一个的数字信号。对于根据本实施例的成像设备，采用如下模式，其中，计数器电路11生成基于通过将多个行中的像素100的信号A相加获得的信号的数字信号。因此，与其中计数器电路11生成每行中的像素100的数字信号A的模式相比，可以减小用于将数字信号A从计数器电路11输出到DSP80的时段。此外，与其中计数器电路11生成每行中的像素100的数字信号A的模式相比，减少输出到DSP80的数字信号A的数量。因此，可以减少DSP80的信号处理的负荷。

[0276] 第十五实施例

[0277] 将参考附图来描述根据本实施例的成像设备。

[0278] 图29A是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示图。根据本实施例的成像设备具有如下模式，其中，与根据第四实施例的成像设备一样，每列中的信号处理电路保持作为模拟信号的信号A和信号A+B。如图29A中所示，保持信号A的存储器C_A和保持信号A+B的存储器C_AB被提供给每列。当水平扫描电路14将信号 和 变为H电平时，信号A和信号A+B从存储器C_A和C_AB被输出给信号线S16作为信号SIGOUT。每个存储器被配置为采样保持电路，例如，该采样保持电路由电容器元件和开关构成。电容器CH的节点之一被电连接至信号线S16，并且接地电势GND被给予电容器CH的另一节点。

[0279] 图29B是图示出图29A中示出的成像设备的操作示例的示图。首先，水平扫描电路14顺次将信号 到 变为H电平，并且顺次输出来自每列中的存储器C_AB
的信号A+B。

[0280] 水平扫描电路14随后同时将信号 和 变为H电平。因此，保持在存储器C_A1、C_A2和C_A3的每一个处的信号A被同时输出到信号线S16。假定存储器C_A1、C_A2和C_A3的电容器元件的电容值分别是C1、C2和C3。

[0281] 信号SIGOUT变成通过将存储器C_A1、C_A2和C_A3的信号的和乘以(C1+C2+C3)/(C1+C2+C3+CH)获得的值的信号。即，基于通过将保持在存储器C_A1、C_A2和C_A3的每一个处的信号A相加获得的信号的信号被输出。

[0282] 接着，水平扫描电路14同时将信号 和 变为H电平。因此，保持在存储器C_A4、C_A5和C_A6每一个处的信号A被同时输出。因此，输出的信号SIGOUT是通过将保持在存储器C_A4、C_A5和C_A6每一个处的信号A相加获得的信号。

[0283] 对于本实施例，保持在多个存储器C_A处的信号A被相加和输出。因此，与其中来自每列中的存储器C_A的信号A的每一个被输出作为信号SIGOUT的模式相比，可以减少用于输出来自存储器C_A的信号A的时段。此外，与其中来自每列中的存储器C_A的信号A的每一个被输出作为信号SIGOUT的模式相比，减少信号A的数量，并且相应地，可以减少提供到成像设备的外面的AD转换单元的负荷。

[0284] 对于本实施例，尽管已经描述了其中三列的存储器C_A的信号A被相加的模式，但是可以进行任何模式，只要是它是其中多列中的存储器C_A的信号A被相加的模式即可。

[0285] 第十六实施例

[0286] 将参考附图来描述根据本实施例的成像设备。图30A是图示出根据本实施例的成像设备的配置示例的示图。在图30A中，用于与图29A中标注的标号相同的标号来标注与图29A具有相同功能的构件。图30A中的成像设备具有如下模式，其中运算放大器18-1和18-2放大通过将多个列中的像素100的信号A相加获得的信号，以将这些分别输出给AD转换单元
40-3和40-7。AD转换单元40的配置可以具有图5和图8中所示出的任何模式。

[0287] 运算放大器8-1、8-2、8-3、8-4、8-5和8-6中的每个将通过放大每列中的像素100的信号A+B获得的信号输出给AD转换单元40。

[0288] 图30B是图示出有关图30A中示出的运算放大器18的配置示例的细节的示图。这是其中第n列、第n+1列和第n+2列中的像素100的信号A的每一个经由电容器元件以及通过将信号PSH-A变为H电平而电导通的开关被输出到差分放大器的反向输入节点的配置。基于通过将三列中的像素100的信号A相加获得的信号的信号被从差分放大器输出到AD转换单元40。

[0289] 图30C是图示出有关运算放大器18的配置的另一示例的细节的示图。这是其中第n列、第n+1列和第n+2列中的像素100的信号A中的每一个经由电容器元件以及通过将信号PSH-A变为H电平而电导通的开关而被输出到差分放大器的反向输入节点的配置。甚至对于图30C中示出的运算放大器18的配置，基于通过将三列中的像素100的信号A相加获得的信号的信号被从差分放大器输出到AD转换单元40。对于图30B和图30C中的任何运算放大器18，当信号PC0R变为H电平时，反馈电容器的电荷被复位。这称作运算放大器18的复位。

[0290] 图31是主要图示出图30B或图30C中图示出的运算放大器18的操作的示图。首先，垂直扫描电路2将用于选择第一行中的像素100的信号 变为H电平。之后，在图30A中，未示出的TG12将信号PSH-A变为H电平。垂直扫描电路2将第一行中的像素100的信号 变为L电平。TG12随后将信号PC0R变为L电平来释放运算放大器18的复位。此时，AD转换单元40将从运算放大器18输出的信号转换为数字信号N作为N转换。

[0291] 之后，垂直扫描电路2将信号 变为H电平。因此，信号A从像素100被输出。信号PSH-A处于H电平，并且相应地，运算放大器18放大通过将多个列中的像素100的信号A相加获得的信号以输出到AD转换单元40。TG12随后将信号PSH-A变为L电平。

[0292] 垂直扫描电路2将信号 和 变为H电平。因此，信号A+B从第一行中的每个像素100被输出到运算放大器8。

[0293] 接着，来自运算放大器18的信号已经输出到的AD转换单元40将从运算放大器18输出的信号转换成数字信号A作为A转换。

[0294] 来自运算放大器8的信号已经输出到的AD转换单元40随后将从运算放大器8输出的信号转换成数字信号A+B作为A+B转换。

[0295] 之后，水平扫描电路14顺次输出从每列中的AD转换单元40生成的数字信号作为SIGOUT。

[0296] 对于根据本实施例的成像设备，基于通过将多个列中的信号A相加获得的信号的信号被输出到AD转换单元40。因此，与其中AD转换单元40将每列中的基于信号A的信号转换成数字信号的模式相比，可以减少AD转换时段。此外，与其中AD转换单元40将每列中的基于信号A的信号转换成数字信号的模式相比，数字信号A的数量减少。并且相应地，可以减少图30A中未示出的DSP80的信号处理的负荷。

[0297] 这些实施例的一个公开的特征可以描述为通常被描述为时序图的过程。时序图可以图示出若干实体的定时关系，所述实体诸如是信号、事件等。尽管时序图可以将操作描述为顺序过程，但是可以并行地或同时地执行一些操作。另外，除非具体指明，操作或定时时刻的次序可以被重新排列。并且，定时或时间距离可以不是成比例的或者没有按准确的比例描绘定时关系。

[0298] 对于本实施例，已经描述了其中运算放大器18将基于通过将三列中的像素100的信号A相加获得的信号的信号输出给AD转换单元40的模式。本实施例不限于此模式，并且可以采样任何模式，只要运算放大器18输出基于通过将多列中的像素100的信号A相加获得的信号的信号即可。

[0299] 此外，对于本实施例，尽管已经图示出了其中运算放大器8和18输出的信号在每列中的AD转换单元40处被转换成数字信号的模式，但是本实施例不限于此模式。例如如图13中所示，可以进行其中运算放大器8和18从每列输出的信号被输出作为模拟信号的模式。在这样的模式中，与其中通过放大信号A获得的信号被从每列输出的模式相比，输出通过放大信号A获得的信号的列的数目减少。因此，与其中通过放大信号A获得的信号在一个帧时段内被从每个列输出的模式相比，可以减少用于输出通过放大信号A获得的信号的输出时段。

[0300] 通过根据到目前为止已经描述的每个实施例的成像设备可以通过与其它实施例适当地组合而实现。

[0301] 尽管已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应按照最广义的解释以便涵盖所有这样的修改和等同的结构和功能。