專利名稱：光電轉(zhuǎn)換器件和照相機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電轉(zhuǎn)換器件和照相機系統(tǒng)。
技術(shù)背景
常規(guī)的相位差檢測型焦點檢測裝置通過計算來自一對線傳感器的光電轉(zhuǎn)換信號的相關(guān)性來計算物體的散焦量，從而執(zhí)行自動對焦。根據(jù)日本專利公開No. 2006-220684，當提供多個焦點檢測區(qū)域時，所述裝置包括多個累積控制區(qū)域。在這種情況下，為各個區(qū)域配置的傳感部件附有存儲部件。日本專利公開No. 2006-220684中所公開的裝置包括伴隨傳感部件的兩個存儲部件，以縮短在大散焦的情況下的焦點檢測所需的時間。對于一般的散焦，所述裝置執(zhí)行存儲在第一存儲部件中的累積信號的相關(guān)性計算。對于大的散焦，所述裝置執(zhí)行存儲在第二存儲部件中的累積信號的相關(guān)性計算。
日本專利公開No. 2002-77737公開了這樣一種技術(shù)，該技術(shù)通過提供像素內(nèi)電容器并執(zhí)行其曝光結(jié)束時間不同的兩種類型的曝光，來增大圖像傳感器的動態(tài)范圍。在第一曝光結(jié)束時，所述裝置將每個光電二極管中累積的光電荷傳送到對應(yīng)的像素內(nèi)電容器，并在下一曝光結(jié)束時讀出在光電二極管中累積的光電荷和在像素內(nèi)電容器中的電荷的混合。
另外，日本專利公開No. 9-200614公開了一種改進從傳感器讀出的光電轉(zhuǎn)換信號的信噪比的重置噪聲降低部件。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在利用少數(shù)存儲單元部件執(zhí)行焦點檢測方面有利的技術(shù)。
本發(fā)明的第一方面提供一種光電轉(zhuǎn)換器件，其包括公共輸出線；傳感單元部件， 所述傳感單元部件將通過光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換的信號輸出到所述公共輸出線；傳輸電路部件，所述傳輸電路部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號保存在傳輸電容器中，并傳輸所述信號；第一存儲單元部件，所述第一存儲單元部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號存儲在第一存儲電容器中，將所述第一存儲電容器中的信號反相和放大，并將所述信號輸出到所述公共輸出線；第二存儲單元部件，所述第二存儲單元部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號存儲在第二存儲電容器中，將所述第二存儲電容器中的信號反相和放大，并將所述信號輸出到所述公共輸出線；和第三存儲單元部件，所述第三存儲單元部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號存儲在第三存儲電容器中，將所述第三存儲電容器中的信號反相和放大，并將所述信號輸出到所述公共輸出線，其中，所述第一存儲單元部件將由重置所述光電轉(zhuǎn)換器、傳輸電容器、第一存儲電容器、第二存儲電容器和第三存儲電容器而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入所述第一存儲電容器中，所述第三存儲單元部件將通過使所述第一存儲單元部件將所述第一存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的重置噪聲信號寫入所述第三存儲電容器中，所述第二存儲單元部件將通過使所述第三存儲單元部件將所述第三存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的重置噪聲信號寫入所述第二存儲電容器4中，以及所述傳輸電路部件將下述信號寫入所述傳輸電容器中，所述信號是通過將通過使所述第二存儲單元部件將所述第二存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相并放大而獲得的信號與從所述傳感單元部件輸出的信號相加而獲得的。
本發(fā)明的第二方面提供一種照相機系統(tǒng)，其包括如第一方面限定的光電轉(zhuǎn)換器件；和透鏡，其用于在光電轉(zhuǎn)換器件上形成光學(xué)圖像。
從以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的進一步的特征將變得明白。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光電轉(zhuǎn)換器件的框圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光電轉(zhuǎn)換器件的電路圖3A和;3B是圖2中的光電轉(zhuǎn)換器件的驅(qū)動時序圖4是第一實施例中的最大值檢測電路和最小值檢測電路的電路圖5是第一實施例中的PB比較器的示意性電路圖6是第一實施例中的1 比較器的示意性電路圖7A和7B顯示第一實施例中的操作流程圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光電轉(zhuǎn)換器件的電路圖9是圖8中的光電轉(zhuǎn)換器件的驅(qū)動時序圖10是顯示第一實施例中的第一測量點放置方法至第四測量點放置方法的視圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的單反式照相機的視圖12是用于說明光電轉(zhuǎn)換器件的重置噪聲降低驅(qū)動的簡化圖；和
圖13是用于說明兩個不同累積控制區(qū)域和存儲單元區(qū)域的示意圖。
具體實施方式
考慮這樣的情況，S卩，日本專利公開No. 2006-220684中所公開的技術(shù)包括日本專利公開No. 2002-77737中所公開的像素內(nèi)電容器以增大動態(tài)范圍，并且該技術(shù)執(zhí)行使得可在低靈敏度模式與高靈敏度模式之間進行切換的驅(qū)動操作。該技術(shù)還需要用于保存低靈敏度模式和高靈敏度模式下的重置噪聲的兩個存儲部件。該技術(shù)需要用于保存來自兩個不同累積控制區(qū)域的信號的兩個存儲部件和用于保存不同靈敏度模式(即，低靈敏度模式和高靈敏度模式)下的信號的兩個存儲部件。也就是說，該技術(shù)包括總共四個存儲部件。即使使用日本專利公開No. 9-200614中所公開的技術(shù)也使得必需為每個像素準備四個存儲部件。 增加處理區(qū)域和靈敏度模式這兩個功能的存儲部件的數(shù)量將導(dǎo)致芯片面積和成本的增加。
另一方面，當為具有不同散焦量的多個物體提供不同累積控制區(qū)域時，需要多個存儲部件。當例如為幀中的近側(cè)物體和遠側(cè)物體提供至少兩個累積控制區(qū)域時，為每個像素提供四個存儲部件。也就是說，由于提供四種類型的測量點放置方法，所以對于每種類型對每個像素需要四個存儲部件。
(第一實施例)
為了理解光電轉(zhuǎn)換器件的基本操作，首先將參照用于說明重置噪聲降低驅(qū)動的簡化圖對圖12中的光電轉(zhuǎn)換器件的操作進行描述。參照圖12，傳感單元部件101經(jīng)由傳輸電路部件201和公共輸出線102與存儲單元部件301連接。在基本操作中，所述器件重置傳感單元部件101和存儲單元部件301，并將來自傳感單元部件101的重置噪聲N寫入存儲單元部件301中。同時，傳感單元部件101累積光學(xué)信號S。所述器件順序地將來自存儲單元部件301的重置噪聲N和來自傳感單元部件101的累積信號(S+N)傳送到傳輸電路部件 201。所述器件然后執(zhí)行從累積信號(S+N)減去重置噪聲N的差分處理(S+N-N)，并僅將通過改進累積信號的信噪比而獲得的累積信號S寫入存儲單元部件301中。后一級上的處理電路通過使用該累積信號來執(zhí)行AF信號處理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光電轉(zhuǎn)換器件的框圖。本實施例提供三個存儲單元部件301、401和501。所述器件通過根據(jù)靈敏度模式使三個存儲單元部件301、401和 501重寫重置噪聲，來處理兩種不同靈敏度模式和兩個曝光時間。雖然重置操作與基本操作相同，但是所述器件將低靈敏度模式下的重置噪聲W保存在第一存儲單元部件301中，并將高靈敏度模式下的重置噪聲N2保存在第二存儲單元部件401和第三存儲單元部件501 中。所述器件的特征是根據(jù)具有不同累積時間的累積控制區(qū)域來使用來自兩個存儲單元部件的重置噪聲。在第一操作模式(低亮度環(huán)境下的高靈敏度模式)下，所述器件通過使用保存在第二存儲單元部件401和第三存儲單元部件501中的重置噪聲N2來執(zhí)行S-N操作。 在第二操作模式(高亮度環(huán)境下的較低靈敏度模式)下，所述器件臨時用保存在第一存儲單元部件301中的重置噪聲附來重寫第三存儲單元部件501，以存儲-ΝΓ。其后，所述器件用保存在第三存儲單元部件501中的-Nl'重寫第二存儲單元部件401，以存儲m"。 由于這個原因，可將第一存儲單元部件301中保存的m和第二存儲單元部件401中保存的 Ni"處理為幾乎相同的重置噪聲m。因此，在第一操作模式和第二操作模式下，設(shè)SI為第一累積控制區(qū)域中的光學(xué)信號，S2為第二累積控制區(qū)域中的光學(xué)信號，則所述器件與具有不同累積時間的兩個累積控制區(qū)域?qū)?yīng)地執(zhí)行Sl-Nl操作和S2-N1"操作，從而獲得具有高信噪比的信號。
接下來將對兩個不同累積控制區(qū)域進行描述。圖13是說明兩個不同累積控制區(qū)域和對應(yīng)的存儲單元區(qū)域的示意圖。參照圖13，所述器件包括第一累積控制區(qū)域1301、第二累積控制區(qū)域1302、與第一累積控制區(qū)域1301對應(yīng)的第一存儲單元區(qū)域1303和與第二累積控制區(qū)域1302對應(yīng)的第二存儲單元區(qū)域1304。累積控制區(qū)域等同于自動焦點檢測區(qū)域，并對應(yīng)于所謂的測量點。通過分割每個累積控制區(qū)域而獲得的單元(cell)是傳感單元部件。通過分割每個存儲單元區(qū)域而獲得的單元是存儲單元部件。傳感單元部件被成行地排列為累積控制區(qū)域。由于第一累積控制區(qū)域1301和第二累積控制區(qū)域1302彼此重疊， 所以需要存儲單元區(qū)域1303和1304。以這種方式布置多個累積控制區(qū)域?qū)⒃黾訙y量點的數(shù)量。
圖2是顯示根據(jù)本實施例的光電轉(zhuǎn)換器件的布置的電路圖。參照圖2，傳感單元部件101和傳輸電路部件201連同第一存儲單元部件301、第二存儲單元部件401和第三存儲單元部件501 —起均與公共輸出線102連接。在本實施例中，與一個傳感單元部件對應(yīng)地提供三個存儲單元部件。另外，可使多個傳感單元部件和多個存儲單元部件的組合用作區(qū)域傳感器。
接下來將對傳感單元部件101、第一存儲單元部件301、第二存儲單元部件401、第三存儲單元部件501和傳輸電路部件201的塊中的每個進行描述。傳感單元部件101包括光電二極管(PD) 116、用于靈敏度切換的電容器單元(CP) 117、和PMOS晶體管111至115。 PMOS晶體管115用作靈敏度開關(guān)(靈敏度切換部件)，其根據(jù)信號CtSW在低靈敏度模式和高靈敏度模式之間切換。在高靈敏度模式下，PD 116的寄生電容Cpd (未顯示)用作確定靈敏度的檢測電容。在低靈敏度模式下，使PMOS晶體管(靈敏度開關(guān))115導(dǎo)通，以將寄生電容Cpd和電容器單元CP 117與電源電壓VDD并聯(lián)連接。這形成用于確定靈敏度的檢測電容(Cpd+CP)。PMOS晶體管112用作選擇開關(guān)，其根據(jù)信號CtSLl選擇多個傳感單元部件。 另外，PMOS晶體管114和PMOS晶體管115用作開關(guān)，這些開關(guān)根據(jù)信號(^PSl和信號(^SW 重置光電二極管(PD)116中的殘余電荷，并寫入自動增益控制時的像素部分重置噪聲。在這種情況下，重置電平是傳輸電路部件201(稍后將描述)的恒定電壓VRS。傳感單元部件 101包括放大增益為-1的反相放大器。反相放大器包括PMOS晶體管111和PMOS晶體管 (負載單元)113。PMOS晶體管113由信號CtLl控制。PD 116是通過光電轉(zhuǎn)換將光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換器。傳感單元部件101將由PD 116光電轉(zhuǎn)換的信號輸出到公共輸出線 102。
第一存儲單元部件301包括PMOS晶體管331至3；34和第一存儲電容器(CM1) 335。 第二存儲單元部件401包括PMOS晶體管441至444和第二存儲電容器(CM2) 445。第三存儲單元部件501包括PMOS晶體管541至544和第三存儲電容器(CM3) 545 0 PMOS晶體管332、 442和542用作根據(jù)信號(tSL21、Φ SL22和Φ SL23選擇存儲單元部件的選擇開關(guān)。PMOS 晶體管334、444和544用作開關(guān)，這些開關(guān)根據(jù)信號ΦΡ521、ΦΡΞ22和ΦΡ323重置存儲電容器335、445和Μ5，并寫入來自傳感單元部件101的重置噪聲。存儲單元部件301、401和 501均包括放大增益為-1的反相放大器。第一存儲單元部件301的反相放大器包括PMOS 晶體管331和負載PMOS晶體管333。PMOS晶體管333由信號Φ 2控制。第二存儲單元部件401的反相放大器包括PMOS晶體管441和負載PMOS晶體管333。第三存儲單元部件 501的反相放大器包括PMOS晶體管541和負載PMOS晶體管333。反相放大器與第一存儲單元部件301、第二存儲單元部件401和第三存儲單元部件501共享負載PMOS晶體管333。 然而，可為各個存儲單元部件提供負載PMOS晶體管。第一存儲單元部件301與公共輸出線 102連接，以將來自公共輸出線102的信號存儲在第一存儲電容器(CM1) 335中，并且當來自第一存儲電容器(CM1) 335的信號被反相放大器反相和放大之后將該信號輸出到公共輸出線102。第二存儲單元部件401與公共輸出線102連接，以將來自公共輸出線102的信號存儲在第二存儲電容器(CM2) 445中，并且當來自第二存儲電容器(CM2) 445的信號被反相放大器反相和放大之后將該信號輸出到公共輸出線102。第三存儲單元部件501與公共輸出線 102連接，以將來自公共輸出線102的信號存儲在第三存儲電容器(CM3) 545中，并且當來自第三存儲電容器(CM3) 545的信號被反相和放大之后將該信號輸出到公共輸出線102。
傳輸電路部件201包括與公共輸出線102連接的傳輸開關(guān)226、反饋開關(guān)227、傳輸電容器(TC) 228，以及用于讀出CT 2 的電勢的NMOS源極跟隨器。傳輸開關(guān)2 和反饋開關(guān)227是用于接通/斷開與公共輸出線102的連接的開關(guān)。傳輸開關(guān)2 和反饋開關(guān) 227是MOS晶體管，其可以是以下類型中的任一種PM0S、NM0S和CMOS。傳輸開關(guān)2 和反饋開關(guān)227分別由信號CtFT和CtFB控制接通/斷開。源極跟隨器包括MOS晶體管221和恒流源225。恒定電壓VGR重置CT 228和MOS晶體管221的柵極。用于重置的開關(guān)MOS晶體管223由信號Φ GR控制導(dǎo)通/截止。恒定電壓VGR由VGR = VRS+Vth給出，其中，Vth是MOS晶體管221的閾值電壓。用于通過使用恒定電壓VRS來重置PD 116、CMJ35和CM2445 的開關(guān)MOS晶體管222由信號ctRS控制導(dǎo)通/截止。所述器件通過使用來自移位寄存器的移位脈沖Φ H來導(dǎo)通/截止MOS晶體管224，以順序地將作為來自存儲單元部件的反相放大器輸出的光學(xué)信號讀出到輸出線。每個光學(xué)信號最終經(jīng)由緩沖放大器204輸出到輸出節(jié)點202。傳輸電路部件201與公共輸出線102連接，以將來自公共輸出線102的信號保存在 CT 228中，并傳輸它們。
圖3Α和圖:3Β是顯示圖2中的光電轉(zhuǎn)換器件的操作的驅(qū)動時序圖。輸入到每個 PMOS晶體管的、寫有作為信號表示的“/” (杠)的信號指示該信號在高電平被使能。圖3Α 顯示高靈敏度模式下的操作。圖3Β顯示低靈敏度模式下的操作。圖3Α和圖;3Β中的操作從時間段(1)到時間段(10)是共同的。將參照圖3Α和圖;3Β的驅(qū)動時序圖對圖2中的電路的操作進行描述。
在時間段(1)中，首先，所述器件將/>SW設(shè)置為高電平，并將信號(tRS和Φ FT 以及/ Φ PSl、/ Φ PS21、/ Φ PS22和/ Φ PS23設(shè)置為高電平，以設(shè)置低靈敏度模式。這重置傳感單元部件101的PD 116、第一存儲單元部件301的CMJ35、第二存儲單元部件401的 CM2445和第三存儲單元部件501的CM力45。同時，所述器件通過將作為信號的反相信號的/ Φ GR設(shè)置為高電平，來重置CT 228。
所述器件將信號(35 1 和/>61 以及/(^51、/(^521、/(^522和/(^523設(shè)置為低電平，然后將作為信號的反相信號的/>SL1以及作為信號Φ 的反相信號的/ ΦLl設(shè)置為高電平。通過該操作，所述器件將重置傳感單元部件101之后的傳感器噪聲讀出到公共輸出線102，并將噪聲寫入CT 2 中。所述器件在寫入結(jié)束時將信號CtFT設(shè)置為低電平。此時的傳感器噪聲用Nsl表示。
在時間段⑵中，輸入到MOS晶體管221的柵極的電勢用VGR+Nsl表示。所述器件將信號4FB設(shè)置為高電平，以經(jīng)由源極跟隨器將電勢VRS+Nsl輸出到公共輸出線102。在該操作之后，所述器件立即將信號6PS1設(shè)置為高電平，以將通過將來自傳輸電路部件201 的噪聲N、與傳感器噪聲Nsl相加而獲得的噪聲(Nsl+N、)作為噪聲級輸入到傳感單元部件 101。
在時間段(3)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為高電平，然后將用于操作傳感單元部件101的反相放大器的信號/ Φ SLl和/ CtLl設(shè)置為高電平。通過該操作，傳感單元部件 101輸出通過將Nsl與反相放大器輸出-(Nsl+NtL)相加而獲得的信號，即，_NtL。此時，由于/>GR被設(shè)置為高電平，CT 2 保存信號VGR+N、。所述器件進一步將/ ΦGR設(shè)置為低電平，以將CT 228的一個電極設(shè)置為漂浮狀態(tài)。
在時間段(4)中，所述器件將信號CtFB設(shè)置為高電平，然后將信號ctRS和用于將噪聲寫入CMJ35中的信號c^PS21設(shè)置為高電平。傳輸電容器(CT) 228的位于公共輸出線 102側(cè)的電極被設(shè)置為電勢VRS，并變化與噪聲N、對應(yīng)的量，因此，傳輸電容器(CT) 228的另一個電極的電勢也變化與N、對應(yīng)的量。通過該操作，從源極跟隨器輸出的且輸入到第一存儲單元部件301的噪聲變?yōu)?Ν\。在該時間段中，低靈敏度時的噪聲被寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。也就是說，在低靈敏度模式下，第一存儲單元部件301將由重置PD 116、CT 228、CMJ35、CM2445和CM3545而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入第一存儲電容器 (CM1) 335 中。CN 102547152 A
在時間段(5)中，所述器件通過將信號ΦΙ 、CtFT和/ (tPSl設(shè)置為高電平來重置傳感單元部件101。同時，所述器件還通過將作為信號CtGR的反相信號的/>GR設(shè)置為高電平來重置CT 228。
設(shè)Ns2為當所述器件將/ Φ Sff設(shè)置為低電平以設(shè)置高靈敏度模式，然后將信號 (tRS、/>GR和/>PS1設(shè)置為低電平時確定的傳感器噪聲。噪聲Ns2為當Cpd和CP 117沒有并聯(lián)連接時的噪聲。所述器件將信號/ Φ SLl和/ CtLl設(shè)置為高電平，以將來自傳感單元部件101的傳感器噪聲Ns2讀出到公共輸出線102，并將該噪聲寫入CT 2 中。在寫入結(jié)束時，所述器件將信號設(shè)置為低電平。
在時間段(6)中，輸入到MOS晶體管221的柵極的電勢用VGR+Ns2表示。所述器件將信號ΦΡΒ設(shè)置為高電平，以經(jīng)由源極跟隨器將電勢VRS+Ns2輸出到公共輸出線102。 在該操作之后，所述器件立即將信號/>PS1設(shè)置為高電平，以將通過將來自傳輸電路部件 201的噪聲Nt11與傳感器噪聲Ns2相加而獲得的噪聲(Ns2+NtH)作為噪聲級輸入到傳感單元部件101。
在時間段(7)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為高電平，并將用于操作傳感單元部件101的反相放大器的信號/ Φ SLl和/ CtLl設(shè)置為高電平。通過該操作，傳感單元部件 101輸出通過將Ns2與反相放大器輸出_(Ns2+NtH)相加而獲得的信號，即，-附H。此時，由于/>GR被設(shè)置為高電平，所以CT 2 保存信號VGR+N、。所述器件還將/ ΦGR設(shè)置為低電平，以將CT 228的一個電極設(shè)置為漂浮狀態(tài)。
在時間段⑶中，所述器件將信號CtFB禾Π CtRS設(shè)置為高電平，并將用于將噪聲寫入CM2445和CM力45中的信號ΦΡ522和ΦΡ323設(shè)置為高電平。結(jié)果，CT 2 的位于公共輸出線102側(cè)的電極被設(shè)置為電勢VRS，并變化與噪聲Ν、對應(yīng)的量，因此，CT 228的另一個電極的電勢也變化與Nt11對應(yīng)的量。通過該操作，從源極跟隨器輸出的且同時輸入到第二存儲單元部件401和第三存儲單元部件501的噪聲變?yōu)?N、。在該時間段中，高靈敏度時的噪聲同時被寫入第二存儲單元部件401的CM2445和第三存儲單元部件501的CM3545 中。也就是說，在高靈敏度模式下，第二存儲單元部件401將由重置PD 116、CT 228、CMi335、 CM2445和CM3545而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入第二存儲電容器(CM2) 445中。在高靈敏度模式下，第三存儲單元部件501將由重置PD 116、CT 228,01^335,01^445和CM3545而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入第三存儲電容器(CM3) 545中。
在時間段(9)中，傳感單元部件101進入光學(xué)累積操作時間段，并執(zhí)行通過實時監(jiān)視光學(xué)信號來控制輸出設(shè)置增益的實時AGC操作。設(shè)S1*傳感單元部件101中累積的光學(xué)信號。以下將對實時AGC時間段期間的操作進行描述。
傳感單元部件101將信號/ Φ GR和信號CtFT設(shè)置為高電平，將信號Φ RS保持在高電平，并分別將CT 228的兩個電極的電勢設(shè)置為恒定電壓VGR和VRS，信號/ Φ GR用于將源極跟隨器的輸入固定為恒定電壓VGR，信號CtFT用于將公共輸出線102固定為恒定電壓 VRS0傳感單元部件101還將信號/ Φ GR設(shè)置為低電平，以將CT 2 的另一個電極設(shè)置為漂浮狀態(tài)。
在時間段(10)中，所述器件然后將信號/>SL1和/>L1設(shè)置為高電平，以將傳感器噪聲Ns2與來自傳感單元部件101的反相輸出-(S1+Ns2+NtH)相加。結(jié)果，-(S^Nta)被輸出到傳輸電路部件201。由于CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電勢變化與-(SjNt11)對應(yīng)的量，所以CT 2 的另一個電極被設(shè)置為VGR-(SJNt11)。當傳輸電路部件201輸出信號時，來自傳輸電路部件201的噪聲^^^與該信號相加。因此，傳輸電路部件201從輸出節(jié)點 203輸出光學(xué)信號-S115通過以上操作，所述器件通過監(jiān)視光學(xué)信號-S1來執(zhí)行實時AGC。在實時AGC中，所述器件檢測光學(xué)信號的最大值和最小值，以設(shè)置光學(xué)輸出的最佳增益。
圖2中的光電轉(zhuǎn)換器件用作執(zhí)行相位差型自動聚焦的光電轉(zhuǎn)換器件。例如，光電轉(zhuǎn)換器件用作用于數(shù)字單反式照相機等的自動聚焦光電轉(zhuǎn)換器件(AF傳感器)。當執(zhí)行焦點檢測時，需要AF傳感器來檢測對比度并提供指示對比度的峰值對應(yīng)于哪個比特的位置信息?？赏ㄟ^檢測最大值(峰值PEAK)和最小值(底部BTM)并計算它們的差來檢測對比度。
圖4是用于說明最大值檢測電路和最小值檢測電路的電路圖。標號31和32分別表示最大值檢測電路和最小值檢測電路。來自多個傳感單元部件101的光學(xué)信號被輸入到放大器314至316。參照圖4，與三個像素對應(yīng)的光學(xué)信號311至313被分別輸入到最大值檢測電路31的放大器314至316，并被同時輸入到最小值檢測電路32的放大器3 至326。 在最大值檢測電路31中，NMOS源極跟隨器執(zhí)行最大值檢測，并輸出該最大值作為PEAK輸出 318，所述NMOS源極跟隨器具有用于NMOS晶體管341至343的一個恒流源負載319，NMOS 晶體管341至343在柵極處接收來自放大器314至316的輸出信號。同時，在最小值檢測電路32中，PMOS源極跟隨器執(zhí)行最小值檢測，并輸出最小值作為BTM輸出328，所述PMOS源極跟隨器具有用于PMOS晶體管351至353的一個恒流源負載329，PMOS晶體管351至353 在柵極處接收來自放大器3M至326的輸出信號。僅選擇被AGC控制選擇開關(guān)317和327 導(dǎo)通的區(qū)域，作為此時的累積控制區(qū)域。輸出在所選擇范圍中進行比較的最大值檢測信號和最小值檢測信號。
圖5是比較器(PB比較器)的示意性電路圖，該比較器用于提取最大值(PEAK)檢測信號與最小值(BTM)檢測信號之間的差信號PB。分別通過最大值檢測和最小值檢測獲得的信號分別作為PEAK 413和BTM 414輸入到差分放大器411的非反相輸入和反相輸入。 比較器412將來自差分放大器411的輸出信號(差信號)PB與由數(shù)字/模擬(DA)轉(zhuǎn)換器 (未顯示)設(shè)置的恒定電壓VDAC 415進行比較，從而在反相輸出416處執(zhí)行累積結(jié)束確定。 反相輸出416將被稱之為PB反相信號。在這種情況下，可將VDAC 415的值變?yōu)槔缗cAGC 的x5、xlO、x20和x40的增益設(shè)置值對應(yīng)的1. 6V、0. 8V、0. 4V和0. 2V。
指出，實際上不是總可對物體執(zhí)行以上對比度檢測。這是因為一些物體在高亮度下表現(xiàn)出低對比度，其它物體在低亮度下表現(xiàn)出低對比度。在這樣的情況下，必需執(zhí)行累積結(jié)束確定。對于前面的物體，當光學(xué)信號達到飽和截止電壓時，確定累積結(jié)束。對于后面的物體，由于不能獲得足夠的光學(xué)信號，所以在預(yù)定時間段內(nèi)強行終止累積。
圖6是顯示當光學(xué)信號達到飽和截止電壓時輸出反相信號的1 比較器的視圖。所述器件通過監(jiān)視來自比較器511的反相輸出512來執(zhí)行累積結(jié)束確定，所述比較器511將最大值檢測信號(PEAK) 513與飽和截止電壓(VBB)515進行比較。反相輸出512將被稱之為I3K反相信號。
圖7A和7B顯示累積結(jié)束確定的操作流程圖。當AF傳感器啟動時，所述器件在步驟S701中寫入重置噪聲。所述器件以與參照圖2的驅(qū)動時序圖描述的方式相同的方式執(zhí)行重置噪聲寫入操作。FMEM 1、2和3分別與一組第一存儲單元部件301、一組第二存儲單元部件401和一組第三存儲單元部件501對應(yīng)。所述器件將低靈敏度模式下的重置噪聲寫入FMEM 1中，并同時將高靈敏度模式下的重置噪聲寫入FMEM 2和FMEM 3中。
在步驟S702中，所述器件在高靈敏度模式下以x5的低放大增益開始累積。假設(shè)進行累積監(jiān)視的累積控制區(qū)域是區(qū)域1和區(qū)域2。區(qū)域1和區(qū)域2是通過與多個AF測量點對應(yīng)地分割一個線傳感器而獲得的區(qū)域。在步驟S703和S704中，如果所述器件可通過在區(qū)域1中進行累積監(jiān)視而獲得滿意的對比度圖像，則所述器件獲得PB反相信號。因此，在此時間點，所述器件確定累積結(jié)束，并終止累積。在步驟S705中，所述器件對經(jīng)歷累積的累積控制區(qū)域中的光學(xué)信號執(zhí)行去噪操作(S-N)，并將所得信號寫入幀存儲器中。稍后將對該操作進行描述。在操作流程圖中，將S-N信號寫入FMEM 2中。在步驟S706中，同樣，如果所述器件通過在區(qū)域2中進行累積監(jiān)視而獲得滿意的對比度圖像，則所述器件獲得PB反相信號。因此，在此時間點，所述器件確定累積結(jié)束，并終止累積。在步驟S707中，同樣，所述器件執(zhí)行去噪操作(S-N)，并將S-N信號寫入FMEM 3中。最后，在步驟S723中，所述器件讀出S-N信號作為信號S。
假設(shè)所述器件在低亮度和低對比度的環(huán)境下在步驟S708和S709中既不獲得PB 反相信號，也不獲得I3K反相信號。在這種情況下，所述器件在步驟S709中在預(yù)定時間段內(nèi)強行終止累積，然后在步驟S710中切換到更高增益。所述處理然后返回到步驟S702。最后， 在步驟S703中，當獲得PB反相信號時，所述器件確定累積結(jié)束。同樣，在步驟S704中，所述器件在步驟S704中終止區(qū)域1中的累積。在步驟S705中，所述器件執(zhí)行去噪操作(S-N)， 并將S-N信號寫入FMEM 2中。在步驟S706中，同樣，當通過在區(qū)域2中進行累積監(jiān)視而獲得滿意的對比度圖像時，所述器件獲得PB反相信號。因此，在此時間點，所述器件確定累積結(jié)束，并終止累積。在步驟S707中，同樣，所述器件執(zhí)行去噪操作(S-N)，并將S-N信號寫入 FMEM 3中。最后，在步驟S723中，所述器件讀出S-N信號作為信號S。
這里將闡明本實施例中的與從FMEM 1到FMEM 2的重寫操作相關(guān)聯(lián)的要點。在高亮度和低對比度的環(huán)境下，由于雖然在步驟S703中沒有PB反相發(fā)生，但是所述器件在步驟 S708中可獲得1 反相信號，因此在步驟S711中切換到低靈敏度模式。在步驟S712中，所述器件在低靈敏度模式下開始累積。當在步驟S713中切換AGC增益時，所述器件在步驟 S714中增大增益。所述處理然后返回到步驟S712。在低靈敏度模式下，由于即使在高亮度下所述器件也可花費一定的累積時間，所以所述器件可獲得滿意的對比度圖像。由于該原因，在步驟S715中，所述器件獲得PB反相信號，并確定累積結(jié)束。所述器件然后終止累積。 當PB反相時，所述器件在區(qū)域1中在步驟S717中終止累積。如果沒有PB反相發(fā)生，所述器件在步驟S176中強制終止累積。在這種情況下，區(qū)域1是已進行累積監(jiān)視的累積控制區(qū)域。為了即使在區(qū)域2中也在低靈敏度模式下以高信噪比執(zhí)行讀出操作以便增加AF測量點的數(shù)量，必需用FMEM 1中的重置噪聲信號重寫FMEM 2。這是因為低靈敏度模式下的重置噪聲被寫入FMEM 1中，并且高靈敏度模式下的重置噪聲在累積開始時被寫入FMEM 2和 3中。根據(jù)本實施例，用低靈敏度模式下的重置噪聲重寫FMEM 2可在不增加存儲單元部件的數(shù)量的情況下增加AF測量點的數(shù)量。在步驟S718中，所述器件用FMEM 1中的噪聲信號重寫FMEM 3。在步驟S719中，所述器件用FMEM 3中的噪聲信號重寫FMEM 2。在操作流程圖中，所述器件經(jīng)由FMEM 3重寫FMEM 2的原因是第一存儲單元部件到第三存儲單元部件 301,401和501中的反相放大器的放大增益為-1。也就是說，當從FMEM 2讀出S-N信號作11為信號S時，所述器件需要將具有負號的噪聲信號保存在FMEM 3中，以減去噪聲信號。其后，在步驟S720中，所述器件執(zhí)行去噪操作(S-N)，并將S-N信號寫入FMEM 1中。在步驟 S721中，同樣，當通過在區(qū)域2中進行累積監(jiān)視而獲得滿意的對比度圖像時，所述器件獲得 PB反相信號。因此，在此時間點，所述器件確定累積結(jié)束，并終止累積。其后，在步驟S722 中，所述器件執(zhí)行去噪操作(S-N)，并將S-N信號寫入FMEM 2中。最后，在步驟S723中，所述器件讀出S-N信號作為信號S。所述器件然后終止所述操作。
將回過來參照圖3A的時序圖對高靈敏度模式下的讀出操作進行描述。
在時間段(11)中，所述器件獲得在區(qū)域1中的光學(xué)累積操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S21，然后將信號/>SL1、/>L1和/>GR設(shè)置為高電平。然后將CT 2 的另一個電極固定為對比度電壓VRG，并且CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢變化與_(S21+NtH)對應(yīng)的量。
在時間段(12)中，所述器件將作為信號c^SL22的反相信號的/>SL22和信號/>L2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第二存儲單元部件401中累積的噪聲2N、。由于來自第二存儲單元部件401的噪聲Nm2與該信號相加，所以所述器件在 CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2NtH+Nm2。在這種情況下，所述器件將與-2NtH+Nm2-(-(S21+NtH)) = S21-NtH+Nm2 對應(yīng)的電勢變化量寫入 CT 228 中。
在時間段(13)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號6FB和c^PS22設(shè)置為高電平。所述器件將S21+Nm3在與來自傳輸電路部件 201的噪聲N、相加之后寫入第二存儲單元部件401的CM2445中。
在時間段(14)中，所述器件獲得在區(qū)域2中的光學(xué)累積操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S22，然后將信號/ Φ SL1、/ Φ Ll和/ Φ GR設(shè)置為高電平。然后將CT 228的另一個電極固定為恒定電壓VRG，并且CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢變化與_(S22+NtH) 對應(yīng)的量。
在時間段(15)中，所述器件將作為信號c^SL22的反相信號的/>SL22以及信號/>L2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第三存儲單元部件501中累積的噪聲2N、。由于來自第三存儲單元部件501的噪聲Nm3與該信號相加，所以所述器件在 CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2NtH+Nm3。在這種情況下，所述器件將與-2NtH+Nm3-(-(S22+NtH)) = S22-NtH+Nm3 對應(yīng)的電勢變化量寫入中。
在時間段(16)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號Φ 設(shè)置為高電平，并將信號6FB和c^PS23設(shè)置為高電平。所述器件然后將&+^113在與來自傳輸電路部件201的噪聲N、相加之后寫入第三存儲單元部件501的CMj45中。
在時間段(17)中，所述器件執(zhí)行第二存儲單元部件401的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第二存儲單元部件401的反相放大器的信號/ (tSL22禾P/>L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第二存儲單元部件401的噪聲Nm2與來自第二存儲單元部件401的反相信號_(S21+Nm2)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S21。所述器件通過將信號 Φ H設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
同樣，在時間段(18)中，所述器件執(zhí)行第三存儲單元部件501的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第三存儲單元部件501的反相放大器的信號/>SL23禾P/>L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第三存儲單元部件501的噪聲Nm3與來自第三存儲單元部件501 的反相信號_(S22+Nm3)相加，并最終輸出已從其去除噪聲的_S22。所述器件通過將信號ΦΗ 設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
將參照圖;3B對低靈敏度模式下的去噪操作和讀出操作進行描述。時間段(11)和后面的時間段中的時序之后的操作在本實施例中就增加AF測量點的數(shù)量而言是重要的。 以下將對低靈敏度模式下的操作進行描述。
在時間段(11)中，所述器件將信號/>SL21和/>L2設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，以便在低靈敏度模式下用第一存儲單元部件301中保存的重置噪聲2N、來重寫第三存儲單元部件501。其后，所述器件將寫開關(guān)信號/>PS23設(shè)置為高電平。此時，所述器件將-2N、+Nml在與來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml相加之后寫入第三存儲單元部件501的CM3545中。指出，此時，由于反相放大器的放大增益為-1，所以第三存儲單元部件 501的CM3545中寫入的重置噪聲信號具有負號。也就是說，在低靈敏度模式下，第三存儲單元部件501將重置噪聲信號寫入第三存儲電容器(CM3) 545中，所述重置噪聲信號是通過使第一存儲單元部件301將第一存儲電容器(CM1) 335中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的。
在時間段(1 中，所述器件將信號/>SL23和/>L2再次設(shè)置為高電平以驅(qū)動反相放大器，然后將寫開關(guān)信號/ Φ PS22設(shè)置為高電平，信號/ Φ SL23和/ Φ L2用于用在第三存儲單元部件501中保存的噪聲信號重寫第二存儲單元部件401。由于第一存儲單元部件至第三存儲單元部件具有相同的布局，所以每個存儲單元部件中產(chǎn)生的噪聲Nm可被認為是Nml ^ Nm2 ^ Nm3。由于這個原因，經(jīng)由反相放大器從第三存儲單元部件501輸出的噪聲信號變?yōu)?(-2NtjNml)+Nm3，并且所述器件將2N、寫入第二存儲單元部件401的 CM2445中。這種情況下寫入的重置噪聲信號被再次乘以增益-1，因此，變?yōu)榕c第一存儲單元部件301中相同的重置噪聲信號。第二存儲單元部件401將重置噪聲信號寫入第二存儲電容器(CM2) 445中，所述重置噪聲信號是通過使第三存儲單元部件501將第三存儲電容器 (CM3) 545中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的。
在時間段(13)中，所述器件獲得在區(qū)域1中的光學(xué)累積操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S31，然后將信號/ CtSLl、/Φ Ll和/ CtGR設(shè)置為高電平。傳感單元部件101然后將信號-S31輸出到公共輸出線102。將CT 2 的另一個電極被固定為恒定電壓VRG，CT 228 的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢從電勢VRS變化與_(S31+N、)對應(yīng)的量。
在時間段(14)中，所述器件將作為信號c^SL21的反相信號的/>SL21以及信號/ ΦL2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第一存儲單元部件301中累積的噪聲2Ν、。也就是說，第一存儲單元部件301將CMJ35中寫入的重置噪聲信號2N、反相和放大，并將所得信號輸出到公共輸出線102。來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與該信號相加。結(jié)果，所述器件在CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2N、+Nml。在這種情況下，所述器件將與-2NtL+Nml-(-(S31+NtL)) = S31_NtL+Nml對應(yīng)的電勢變化量寫入CT 2 中。也就是說，傳輸電路部件201將下述信號寫入CT 228中，所述信號是通過將通過使第一存儲單元部件301將CMJ35中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的信號與從傳感單元部件101輸出的信號相加而獲得的。
在時間段(15)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號6FB和/>PS21設(shè)置為高電平。所述器件然后將S31+Nml在與來自傳輸電路部件201的噪聲N、相加之后寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。也就是說，第一存儲單元部件301將傳輸電路部件201的CT 228中寫入的相加信號寫入第一存儲電容器 (CM1) 335 中。
在時間段(16)中，所述器件獲得在區(qū)域2中的光學(xué)累計操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S32，然后將信號/ Φ SL1、/ Φ Ll和/ Φ GR設(shè)置為高電平。傳感單元部件101然后將信號-S32輸出到公共輸出線102。將CT 2 的另一個電極固定為恒定電壓VRG，CT 2 的在公共輸出線102測的電極的電勢從電勢VRS變化與-(知+N、)對應(yīng)的量。
在時間段(17)中，所述器件將作為信號c^SL22的反向信號的/>SL22和信號/ Φ 2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反向放大器讀出在第二存儲單元部件401中累積的噪聲2Ν、。 也就是說，第二存儲單元部件401將CM2445中寫入的重置噪聲信號2N、反相和放大，并將所得信號輸出到公共輸出線102。來自第二存儲單元部件401的噪聲Nm2與該重置噪聲信號相加。結(jié)果，所述器件在CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2N、+Nm2。在這種情況下，所述器件將與-2N、+Nm2- (- (S32+NtL)) = S32-NtL+Nm2對應(yīng)的電勢變化量寫入中。也就是說，傳輸電路部件201將下述信號寫入CT 2 中，所述信號是通過將通過使第二存儲單元部件401將CM2445中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的信號與從傳感單元部件11輸出的信號相加而獲得的。
在時間段(18)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號4FB和/>PS22設(shè)置為高電平。所述器件然后將S32+Nm2在與來自傳輸電路部件201的噪聲N、相加之后寫入第二存儲單元部件401的CM2445中。也就是說，第二存儲單元部件401將傳輸電路部件201的CT 228中寫入的相加信號寫入第二存儲電容器 (CM2) 445 中。
在時間段(19)中，所述器件執(zhí)行第一存儲單元部件301的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第一存儲單元部件301的反相放大器的信號/ Φ SL21禾Π / Φ L以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管2 的信號Φ FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與來自第一存儲單元部件301的反相信號_(S31+Nml)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S31。所述器件隨后通過將信號ΦΗ設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
同樣，在時間段00)中，所述器件執(zhí)行第二存儲單元部件401的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第二存儲單元部件401的反相放大器的信號 />SL22禾P/>L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第二存儲單元部件401的噪聲Nm2與來自第二存儲單元部件401的反相噪聲_(S32+Nm2)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S32。所述器件通過將信號 Φ H設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
如上所述，為一個傳感單元部件101提供至少三個存儲單元部件301、401和501 可增加高靈敏度模式和低靈敏度模式下的測量點的數(shù)量。顯而易見的是，除了以上效果之外，還可通過在高靈敏度模式與低靈敏度模式之間進行切換來獲得信噪比高、動態(tài)范圍寬的信號。另外，所述器件在確定該器件在高亮度狀態(tài)下之后轉(zhuǎn)變?yōu)榈挽`敏度模式，而不在實時AGC操作中再次執(zhí)行累積，因此，可縮短焦點檢測所需的時間。實施例可縮短焦點檢測所需的時間，并可增大動態(tài)范圍。
(第二實施例)
圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光電轉(zhuǎn)換器件的布置的電路圖。參照圖8， 傳感單元部件101和傳輸電路部件201連同第一存儲單元部件301、第二存儲單元部件401 和第三存儲單元部件501—起均與公共輸出線102連接。在本實施例中，與一個傳感單元部件對應(yīng)地提供三個存儲單元部件。另外，所述器件包括可用作區(qū)域傳感器的多個傳感單元部件和存儲單元部件。圖8省略了第一實施例中所述的靈敏度切換功能的圖示。由于這個原因，所述器件不包括與圖1中的靈敏度開關(guān)對應(yīng)的MOS晶體管115。傳感單元部件101、 第一存儲單元部件301、第二存儲單元部件401、第三存儲單元部件501和傳輸電路部件201 的塊中的每個具有與第一實施例中的功能相同的功能，因此，將省略它們的描述。
圖9是顯示圖8中的光電轉(zhuǎn)換器件的操作的驅(qū)動時序圖。將參照圖9的時序圖對圖8中的電路的操作進行描述。輸入到圖9中的每個PMOS晶體管的、寫有作為信號表示的 “/”(杠)的信號指示該信號在高電平實施。
在時間段(1)中，所述器件將信號(tRS、(tFT、/>PS1、/>PS21、/>PS22和 / Φ PS23設(shè)置為高電平。這重置傳感單元部件101的PDl 16、第一存儲單元部件301的CMJ35、 第二存儲單元部件401的CM2445和第三存儲單元部件501的CMj45。同時，所述器件通過將作為信號的反相信號的/>RG設(shè)置為高電平來重置CT 228。
隨后，所述器件將信號(jiRS、/>GR、/>PSl、/>PS21、/>PS22和/>PS23 設(shè)置為低電平，然后將作為信號Φ SLl的反相信號的/ Φ SLl和作為信號Φ 的反相信號的/>L1 設(shè)置為高電平。通過該操作，所述器件將傳感單元部件101重置之后的傳感器噪聲讀出到公共輸出線102，并將它寫入CT 2 中。所述器件在寫結(jié)束時將信號CtFT設(shè)置為低電平。 此時的傳感器噪聲用Nsl表示。
在時間段⑵中，輸入到MOS晶體管221的柵極的電勢用VGR+Nsl表示。所述器件將信號4FB設(shè)置為高電平，以經(jīng)由源極跟隨器將電勢VRS+Nsl輸出到公共輸出線102。在該操作之后，所述器件立即將信號6PS1設(shè)置為高電平，以將通過將來自傳輸電路部件201 的噪聲Nt與傳感器噪聲Nsl相加而獲得的噪聲(Nsl+Nt)作為噪聲級輸入到傳感單元部件 101。
在時間段(3)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為高電平，然后將用于操作傳感單元部件101的反相放大器的信號/ Φ SLl和/ CtLl設(shè)置為高電平。通過該操作，傳感單元部件 101輸出通過將Nsl與反相放大器輸出-(Nsl+Nt)相加而獲得的信號，即，_Nt。此時，由于 / Φ GR被設(shè)置為高電平，所以CT 228保存信號VGR+Nt。所述器件還將/ Φ GR設(shè)置為低電平， 以將CT 2 的一個電極設(shè)置為漂浮狀態(tài)。
在時間段(4)中，所述器件將信號ΦΡΒ設(shè)置為高電平，然后將信號(tRS以及用于將噪聲寫入CMJ35、CM2445和CM力45中的信號/>PS21、/>PS22和/>PS23設(shè)置為高電平。傳輸電容器(CT) 2 的位于公共輸出線102側(cè)的電極被設(shè)置為電勢VRS，并變化與噪聲 Nt對應(yīng)的量。因此，傳輸電容器CT 2 的另一個電極的電勢也變化與Nt對應(yīng)的量。通過該操作，相同噪聲從源極跟隨器輸出，并被寫入第一存儲單元部件301的CMJ35、第二存儲單元部件401的CM2445和第三存儲單元部件501的CMj45中。該噪聲用2Nt表示。
在時間段(5)中，所述器件通過將信號ΦΙ 、CtFT和CtPSl設(shè)置為高電平來重置傳感單元部件101。同時，所述器件還通過將作為信號CtGR的反相信號的/>GR設(shè)置為高電平來重置CT 228。
在時間段(6)中，傳感單元部件101進入光學(xué)累積操作時間段，并通過實時監(jiān)視光學(xué)信號來執(zhí)行控制輸出設(shè)置增益的實時AGC操作。設(shè)、為傳感單元部件101中累積的光學(xué)信號。以下將對實時AGC時間段期間的操作進行描述。
傳感單元部件101將用于將源極跟隨器的輸入固定為恒定電壓VGR的信號/>GR 和用于將公共輸出線102固定為恒定電壓VRS的信號CtFT設(shè)置為高電平，將信號ctRS保持在高電平，并分別將的兩個電極的電勢設(shè)置為恒定電壓VGR和VRS。傳感單元部件 101還將信號/ Φ GR設(shè)置為低電平，以將CT 228的另一個電極設(shè)置為漂浮狀態(tài)。
隨后，所述器件將信號/ Φ SLl和/ CtLl設(shè)置為高電平，以將傳感器噪聲Ns2與來自傳感單元部件101的反相輸出(S4+Ns2+Nt)相加。結(jié)果，"(S4+Nt)被輸出到傳輸電路部件201。由于CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電勢變化與_(S4+Nt)對應(yīng)的量，所以CT 228 的另一個電極被設(shè)置為VGR-(S4+Nt)。當傳輸電路部件201輸出信號時，來自傳輸電路部件 201的噪聲Nt與該信號相加。因此，傳輸電路部件201從輸出203輸出光學(xué)信號-S4。通過以上操作，所述器件通過監(jiān)視光學(xué)信號-S4來執(zhí)行實時AGC。
圖10顯示一條線上的使用不同測量點放置方法的四種模式。所述器件通過時分控制來改變測量點放置。以下將對圖10中所示的情況進行描述。沒有加陰影的白色像素組區(qū)域是與AF測量點對應(yīng)的累積控制區(qū)域，而加陰影的像素組區(qū)域是累積無效區(qū)域。第一測量點放置方法901是當非常大范圍被認為是一個測量點時要使用的放置方法。第二測量點放置方法902是當四個測量點放置在一條線上時要使用的放置方法。第三測量點放置方法 903是當六個測量點放置在一條線上時要使用的放置方法。第四測量點放置方法904是當像第三測量點放置方法903那樣六個測量點放置在一條線上時要使用的放置方法。然而， 第四測量點放置方法904是用于在較窄范圍內(nèi)執(zhí)行所謂的斑點(spot)AF的分割方法。
假設(shè)已確定第一測量點放置方法901中的累積控制區(qū)域中的累積結(jié)束，將回過來參照圖9的時序圖對操作進行描述。
在時間段(7)中，所述器件將信號/>SL21和/>L2設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，以便用第一存儲單元部件301中保存的重置噪聲2Nt來重寫第三存儲單元部件501。 其后，所述器件將寫開關(guān)信號/>PS23設(shè)置為高電平。此時，所述器件將_2Nt+Nml在與來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml相加之后寫入第三存儲單元部件501的CM力45中。
在時間段⑶中，所述器件將信號/>SL23和/>L2再次設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，然后將寫開關(guān)信號/ Φ PS22設(shè)置為高電平，信號/ Φ SL23和/ Φ L2用于用第三存儲單元部件501中保存的噪聲信號重寫第二存儲單元部件401。由于第一存儲單元部件至第三存儲單元部件具有相同的布局，所以每個存儲單元部件中產(chǎn)生的噪聲Nm可被認為是 Nml ^ Nm2 ^ Nm3。由于這個原因，經(jīng)由反相放大器從第三存儲單元部件501輸出的噪聲信號變?yōu)開(-2Nt+Nml)+Nm3，并且所述器件將2Nt寫入第二存儲單元部件401的CM2445中。
在時間段(9)中，所述器件獲得在第一測量點放置方法901中的光學(xué)累積操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S41，并將信號/>SL1、/>L1和/>GR設(shè)置為高電平。CT 2 的另一個電極被固定為恒定電壓VGR，CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢從VRS變化 _(S41+Nt)。
在時間段(10)中，所述器件將作為信號c^SL21的反相信號的/>SL21和信號/>L2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第一存儲單元部件301中累積的噪聲 2Nt。所述器件將來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與信號相加。結(jié)果，所述器件在CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2Nt+Nml。在這種情況下，所述器件將與-2Nt+Nml-(-641+Nt)) = S41-Nt+Nml對應(yīng)的電勢變化量寫入CT 228中。
在時間段(11)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號6FB和/>PS21設(shè)置為高電平。所述器件然后將S41+Nml在與來自傳輸電路部件201的噪聲Nt相加之后寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。
在時間段(1 中，所述器件執(zhí)行第一存儲單元部件301的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第一存儲單元部件301的反相放大器的信號/ (tSL21禾Π />L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與來自第一存儲單元部件301的反相信號_(S41+Nml)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S41。所述器件通過將信號 Φ H設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
假設(shè)已確定第二測量點放置方法902中的累積控制區(qū)域中的累積結(jié)束，將對操作進行描述。
在時間段(13)中，所述器件將信號/>SL22和/>L2設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，以便用第二存儲單元部件401中保存的重置噪聲2Nt重寫第三存儲單元部件501。 其后，所述器件將寫開關(guān)信號/>PS23設(shè)置為高電平。此時，所述器件將_2Nt+Nml在與來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml相加之后寫入第三存儲單元部件501的CM力45中。
在時間段(14)中，所述器件將信號/>SL23和/>L2再次設(shè)置為高電平以驅(qū)動反相放大器，然后將寫開關(guān)信號/ Φ PS21設(shè)置為高電平，信號/ Φ SL23和/ Φ L2用于用第三存儲單元部件501中保存的噪聲信號重寫第一存儲單元部件301。由于第一存儲單元部件至第三存儲單元部件具有相同的布局，所以每個存儲單元部件中產(chǎn)生的噪聲Nm可被認為是 Nml ^ Nm2 ^ Nm3。由于這個原因，經(jīng)由反相放大器從第三存儲單元部件501輸出的噪聲信號變?yōu)開(-2Nt+Nml)+Nm3，并且所述器件將2Nt寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。
在時間段(1 中，所述器件獲得在第二測量點放置方法902中的光學(xué)累積操作時間段的結(jié)束之后的光學(xué)信號-S42，并將信號/>SL1、/>L1和/>GR設(shè)置為高電平。CT 228 的另一個電極被固定為恒定電壓VGR，CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢從VRS 變化 _(、+Nt)。
在時間段(16)中，所述器件將作為信號C^SL21的反相信號的/>SL21和信號/>L2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第一存儲單元部件301中累積的噪聲 2Nt。所述器件將來自第二存儲單元部件401的噪聲Nml與該信號相加。結(jié)果，所述器件在CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2Nt+Nml。在這種情況下，所述器件將與-2Nt+Nml-(-(、+Nt)) = S42-Nt+Nml對應(yīng)的電勢變化量寫入CT 228中。
在時間段(17)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號4FB和/>PS21設(shè)置為高電平。所述器件然后將知+Nml在與來自傳輸電路部件201的噪聲Nt相加之后寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。
在時間段(18)中，所述器件執(zhí)行第一存儲單元部件301的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第一存儲單元部件301的反相放大器的信號/ (tSL21禾P/>L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與來自第一存儲單元部件301的反相信號_(、+Nml)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S42。所述器件通過將信號 Φ H設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
假設(shè)已確定第三測量點放置方法903中的累積控制區(qū)域中的累積結(jié)束，將對操作進行描述。
在時間段(19)中，所述器件將信號/>SL22和/>L2設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，以便用第二存儲單元部件401中保存的2Nt重寫第三存儲單元部件501。其后，所述器件將寫開關(guān)信號/>PS23設(shè)置為高電平。此時，所述器件將_2Nt+Nml在與來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml相加之后寫入第三存儲單元部件501的CM力45中。
在時間段00)中，所述器件將信號/>SL23和/>L2再次設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，然后將寫開關(guān)信號/ Φ PS21設(shè)置為高電平，信號/ Φ SL23和/ Φ L2用于用第三存儲單元部件501中保存的噪聲信號重寫第一存儲單元部件301。由于第一存儲單元部件至第三存儲單元部件具有相同的布局，所以每個存儲單元部件中產(chǎn)生的噪聲Nm可被認為是Nml ^ Nm2 ^ Nm3。由于這個原因，經(jīng)由反相放大器從第三存儲單元部件501輸出的噪聲信號變?yōu)?(_2Nt+Nml) +Nm3,并且所述器件將2Nt寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。
在時間段中，所述器件獲得在第三測量點放置方法903中的光學(xué)累積操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S43，并將信號/>SL1、/>L1和/>GR設(shè)置為高電平。CT 2 的另一個電極被固定為恒定電壓VGR，CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢從VRS變化 _(S43+Nt)。
在時間段02)中，所述器件將作為信號c^SL21的反相信號的/>SL21和信號/>L2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第一存儲單元部件301中累積的噪聲 2Nt。所述器件將來自第二存儲單元部件401的噪聲Nml與該信號相加。結(jié)果，所述器件在CT 2 的在公共輸出線102側(cè)的電極處讀出-2Nt+Nml。在這種情況下，所述器件將與-2Nt+Nml-(-(S43+Nt)) = S43-Nt+Nml 對應(yīng)的電勢變化量寫入 CT 228 中。
在時間段03)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號ΦΡΒ和/>PS21設(shè)置為高電平。所述器件然后將^+Nml在與來自傳輸電路部件201的噪聲Nt相加之后寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。
在時間段04)中，所述器件執(zhí)行第一存儲單元部件301的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第一存儲單元部件301的反相放大器的信號/ (tSL21禾P/>L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與來自第一存儲單元部件301的反相信號_(S43+Nml)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S43。所述器件通過將信號 Φ H設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
假設(shè)已確定第四測量點放置方法904中的累積控制區(qū)域中的累積結(jié)束，將對操作進行描述。
在時間段05)中，所述器件將信號/>SL22和/>L2設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，以便用第二存儲單元部件401中保存的2Nt重寫第三存儲單元部件501。其后，所述器件將寫開關(guān)信號/>PS23設(shè)置為高電平。此時，所述器件將_2Nt+Nml在與來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml相加之后寫入第三存儲單元部件501的CM力45中。
在時間段06)中，所述器件將信號/>SL23和/>L2再次設(shè)置為高電平，以驅(qū)動反相放大器，然后將寫開關(guān)信號/ Φ PS21設(shè)置為高電平，信號/ Φ SL23和/ Φ L2用于用第三存儲單元部件501中保存的噪聲信號來重寫第一存儲單元部件301。由于第一存儲單元部件至第三存儲單元部件具有相同的布局，所以每個存儲單元部件中產(chǎn)生的噪聲Nm可被認為是Nml Nm2 ^ Nm3。由于這個原因，經(jīng)由反相放大器從第三存儲單元部件501輸出的噪聲信號變?yōu)開(-2Nt+Nml)+Nm3，并且所述器件將2Nt寫入第一存儲單元部件301的CMJ35 中。
在時間段07)中，所述器件獲得在第四測量點放置方法904中的光學(xué)累積操作時間段結(jié)束之后的光學(xué)信號-S44，并將信號/>SL1、/>L1和/>GR設(shè)置為高電平。CT 2 的另一個電極被固定為恒定電壓VGR，CT 228的在公共輸出線102側(cè)的電極的電勢從VRS變化 _(S44+Nt)。
在時間段08)中，所述器件將作為信號c^SL21的反相信號的/>SL21和信號/>L2設(shè)置為高電平，以經(jīng)由反相放大器讀出第一存儲單元部件301中累積的噪聲 2Nt。所述器件將來自第二存儲單元部件401的噪聲Nml與該信號相加。結(jié)果，所述器件在CT 228的在公共輸出信號102側(cè)的電極處讀出_2Nt+Nml。在這種情況下，所述器件將與-2Nt+Nml-(-(S44+Nt)) = S44-Nt+Nml 對應(yīng)的電勢變化量寫入 CT228 中。
在時間段09)中，所述器件將信號CtFT設(shè)置為低電平，將信號CtFB設(shè)置為高電平，并將信號ΦΡΒ和/>PS21設(shè)置為高電平。所述器件然后將、+^111在與來自傳輸電路部件201的噪聲Nt相加之后寫入第一存儲單元部件301的CMJ35中。
在時間段(30)中，所述器件執(zhí)行第一存儲單元部件301的讀出操作。所述器件將信號6FB設(shè)置為低電平，并將用于操作第一存儲單元部件301的反相放大器的信號/ (tSL21禾P/>L2以及用于電連接公共輸出線102和MOS晶體管224的信號(^FT設(shè)置為高電平。所述器件將來自第一存儲單元部件301的噪聲Nml與反相信號-(^+Nml)相加，并最終輸出已從其去除噪聲成分的_S44。所述器件通過將信號ΦΗ設(shè)置為高電平來順序地讀出每列的信號。
如上所述，當重寫其它存儲單元部件時讀出重置時的噪聲信號等同于為一個傳感單元部件提供多個存儲單元部件。這使得可增加測量點的數(shù)量。本實施例舉例說明了四種模式的測量點放置方法。然而，顯而易見的是，實施例可處理更多模式的測量點放置方法。 另外，實施例使得可在改變測量點放置方法的模式的同時連續(xù)地執(zhí)行焦點檢測，因此，可縮短焦點檢測所需的時間。
(第三實施例)
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的配備有TTL-ISR型自動對焦系統(tǒng)的數(shù)字單反式照相機的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。標號40表示用于在膠片或圖像傳感器48和AF傳感器44上形成對象的光學(xué)圖像的拍攝透鏡；標號41表示用于將光反射到取景屏42的急回反射鏡，其也用作透射百分之幾十的光的半透半反鏡；標號43表示用于將光引向AF系統(tǒng)的副反射鏡； 標號44表示根據(jù)第一實施例和第二實施例的自動對焦檢測光電轉(zhuǎn)換器件(AF傳感器)；標19號45表示用于再次在AF傳感器44上形成物像的二次成像透鏡(眼鏡鏡片)；標號46表示用于將光引向AF傳感器44的反射鏡；標號47表示焦平面快門；標號48表示膠片或圖像傳感器；標號49表示光束的主軸。
在本實施例中，使用根據(jù)第一實施例和第二實施例的自動對焦檢測光電轉(zhuǎn)換器件可實現(xiàn)這樣的單反式照相機，其可增加測量點的數(shù)量并具有優(yōu)良的低亮度極限性能，而不降低聚焦速度。第一實施例至第三實施例可提供便宜的光電轉(zhuǎn)換器件(AF傳感器)，由于可用最少數(shù)量的存儲器實現(xiàn)使用多個不同累積時間的信號的焦點檢測和多個不同累積控制器區(qū)域中的焦點檢測這二者，所以該光電轉(zhuǎn)換器件可防止芯片面積的增大。
盡管已參照示例性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)該理解本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。應(yīng)該給予權(quán)利要求的范圍以最廣泛的解釋，以涵蓋所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換器件，包括 公共輸出線；傳感單元部件，所述傳感單元部件將通過光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換的信號輸出到所述公共輸出線；傳輸電路部件，所述傳輸電路部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號保存在傳輸電容器中，并傳輸所述信號；第一存儲單元部件，所述第一存儲單元部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號存儲在第一存儲電容器中，將所述第一存儲電容器中的信號反相和放大，并將所述信號輸出到所述公共輸出線；第二存儲單元部件，所述第二存儲單元部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號存儲在第二存儲電容器中，將所述第二存儲電容器中的信號反相和放大，并將所述信號輸出到所述公共輸出線；和第三存儲單元部件，所述第三存儲單元部件與所述公共輸出線連接，將來自所述公共輸出線的信號存儲在第三存儲電容器中，將所述第三存儲電容器中的信號反相和放大，并將所述信號輸出到所述公共輸出線，其中，所述第一存儲單元部件將由重置所述光電轉(zhuǎn)換器、傳輸電容器、第一存儲電容器、第二存儲電容器和第三存儲電容器而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入所述第一存儲電容器中，所述第三存儲單元部件將通過使所述第一存儲單元部件將所述第一存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的重置噪聲信號寫入所述第三存儲電容器中，所述第二存儲單元部件將通過使所述第三存儲單元部件將所述第三存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的重置噪聲信號寫入所述第二存儲電容器中，以及所述傳輸電路部件將下述信號寫入所述傳輸電容器中，所述信號是通過將通過使所述第二存儲單元部件將所述第二存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相并放大而獲得的信號與從所述傳感單元部件輸出的信號相加而獲得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述傳感單元部件包括靈敏度切換部件，所述靈敏度切換部件用于在低靈敏度模式與高靈敏度模式之間進行切換，所述第一存儲單元部件將由在所述低靈敏度模式下重置所述光電轉(zhuǎn)換器、傳輸電容器、第一存儲電容器、第二存儲電容器和第三存儲電容器而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入所述第一存儲電容器中，在所述高靈敏度模式下，所述第二存儲單元部件和第三存儲單元部件將由重置所述光電轉(zhuǎn)換器、傳輸電容器、第一存儲電容器、第二存儲電容器和第三存儲電容器而產(chǎn)生的重置噪聲信號寫入所述第二存儲電容器和第三存儲電容器中，以及在所述低靈敏度模式下，所述第三存儲單元部件將通過使所述第一存儲單元部件將所述第一存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的重置噪聲信號寫入第三存儲電容器中，所述第二存儲單元部件然后將通過使所述第三存儲單元部件將所述第三存儲電容器中寫入的重置噪聲信號反相和放大而獲得的重置噪聲信號寫入第二存儲電容器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一存儲單元部件、第二存儲單元部件和第三存儲單元部件具有的放大增益均為-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第二存儲單元部件將在所述傳輸電路部件的傳輸電容器中寫入的相加信號寫入第二存儲電容器中。
5.一種照相機系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1中所限定的光電轉(zhuǎn)換器件；和透鏡，所述透鏡用于在所述光電轉(zhuǎn)換器件上形成光學(xué)圖像。
全文摘要
本申請?zhí)峁┕怆娹D(zhuǎn)換器件和照相機系統(tǒng)。該光電轉(zhuǎn)換器件包括公共輸出線；傳感單元部件，其將信號輸出到公共輸出線；傳輸電路部件，其與公共輸出線連接，將來自公共輸出線的信號保存在傳輸電容器中，并傳輸該信號；第一存儲單元部件、第二存儲單元部件和第三存儲單元部件，這些存儲單元部件均將來自公共輸出線的信號存儲在存儲電容器中，將存儲電容器中的信號反相和放大，并將該信號輸出到公共輸出線。
文檔編號H04N5/335GK102547152SQ20111040920
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者井上大介, 戶塚洋史, 衣笠友壽 申請人:佳能株式會社