Устройство формирования изображения, система формирования изображения и способ для приведения в действие устройства формирования изображения

Изобретение относится к устройствам формирования изображения. Устройство содержит множество пикселей, каждый из которых содержит множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих множество первых объединенных сигналов, полученных путем объединения сигналов на основе электрических зарядов модулей фотоэлектрического преобразования на одной стороне друг с другом, и множество вторых сигналов, полученных путем объединения сигналов на основе электрических зарядов множества модулей фотоэлектрического преобразования друг с другом, и выводит часть первых объединенных сигналов из множества первых объединенных сигналов. Технический результат - увеличение скорости работы. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение имеет отношение к устройству формирования изображения, системе формирования изображения, а также к способу для приведения в действие устройства формирования изображения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Известно устройство формирования изображения, которое содержит множество пикселей, вмещающих множество модулей фотоэлектрического преобразования, расположенных под одной и той же микролинзой, и выводит сигнал на основании одного модуля фотоэлектрического преобразования и сигнал на основании другого модуля фотоэлектрического преобразования. Это устройство формирования изображения использует сигналы, по меньшей мере, двух модулей фотоэлектрического преобразования, предоставленных под одной и той же микролинзой, измеряет разность фаз, обнаруживает фокус. Кроме того, устройство формирования изображения суммирует сигналы вышеописанных двух модулей фотоэлектрического преобразования и таким образом получает сигнал для формирования изображения. К примеру, Выложенная Заявка на Патент Японии Номер 2013-090160 раскрывает методику суммирования и считывания сигналов для каждого блока пикселей и лишь считывания сигнала от каждого модуля фотоэлектрического преобразования в элементе формирования изображения, в котором каждый пиксель содержит множество модулей фотоэлектрического преобразования и который считывает сигналы, отправляемые от соответствующих пикселей.

Однако в Выложенной Заявке на Патент Японии Номер 2013-090160 в достаточной мере не проведено исследование для увеличения скорости считывания суммированного сигнала для сигналов на основе множества модулей фотоэлектрического преобразования и считывания сигнала для измерения разности фаз, который отправляется от части множества модулей фотоэлектрического преобразования.

Методика, которая будет описана ниже, имеет отношение к устройству формирования изображения, системе формирования изображения и способу для приведения в действие устройства формирования изображения, которые могут увеличить скорость работы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, устройство формирования изображения содержит: множество пикселей, расположенных в матрице, каждый из которых включает в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих электрический заряд на основе падающего света; модуль управления, выполненный с возможностью управления каждым из множества пикселей, чтобы выводить первый сигнал на основе электрического заряда, накопленного в одном из множества модулей фотоэлектрического преобразования, и второй сигнал на основе суммы электрических зарядов, накопленных во множестве модулей фотоэлектрического преобразования; модуль объединения, выполненный с возможностью генерирования множества первых сигналов объединения путем взаимного объединения первых сигналов множества пикселей и множества вторых сигналов объединения путем взаимного объединения вторых сигналов множества пикселей; и модуль вывода, выполненный с возможностью вывода только одного или нескольких из множества первых сигналов объединения, генерируемых модулем объединения.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, устройство формирования изображения содержит: множество пикселей, расположенных в матрице, каждый из которых включает в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих электрический заряд на основе падающего света, и модуль усиления пикселя, выводящий сигнал на основе электрического заряда; модуль управления, выполненный с возможностью управления множеством пикселей, чтобы выводить множество первых сигналов, каждый из которых основан на суммарном электрическом заряде, накопленном в модулях фотоэлектрического преобразования из множества модулей фотоэлектрического преобразования во множестве пикселей, и выводить множество вторых сигналов, каждый из которых основан на суммарном электрическом заряде, накопленном во множестве модулей фотоэлектрического преобразования во множестве пикселей; модуль объединения, выполненный с возможностью генерирования множества первых сигналов объединения путем взаимного объединения первых сигналов множества пикселей и множества вторых сигналов объединения путем взаимного объединения вторых сигналов множества пикселей; и модуль вывода, выполненный с возможностью вывода только одного или нескольких из множества первых сигналов объединения, генерируемых модулем объединения.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения, способ приведения в действие устройства формирования изображения, имеющего множество пикселей, расположенных в матрице, каждый из которых включает в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих электрический заряд на основании падающего света, содержит этапы, на которых: выводят каждым из множества пикселей первый сигнал на основе электрического заряда, накопленного в одном из множества модулей фотоэлектрического преобразования, и второй сигнал на основе суммы электрических зарядов, накопленных во множестве модулей фотоэлектрического преобразования; генерируют множество первых сигналов объединения путем взаимного объединения первых сигналов множества пикселей и множество вторых сигналов объединения путем взаимного объединения вторых сигналов множества пикселей; и выводят только один или несколько из множества генерируемых первых сигналов объединения.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания иллюстративных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления.

Фиг. 2 является концептуальным видом устройства формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления.

Фиг. 3 является концептуальным видом считываемой области.

Фиг. 4 является принципиальной схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства формирования изображения.

Фиг. 5 является диаграммой тактирования устройства формирования изображения.

Фиг. 6 является диаграммой тактирования, иллюстрирующей горизонтальное считывание.

Фиг. 7 является концептуальным видом устройства формирования изображения в соответствии со вторым вариантом осуществления.

Фиг. 8 является концептуальным видом считываемой области.

Фиг. 9 является схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства формирования изображения в соответствии с третьим вариантом осуществления.

Фиг. 10 является диаграммой тактирования устройства формирования изображения.

Фиг. 11 является принципиальной схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства формирования изображения в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Фиг. 12 является видом, иллюстрирующим один пример системы формирования изображения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения в соответствии с прилагаемыми чертежами.

(ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства формирования изображения в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения; а Фиг. 4 является принципиальной схемой, иллюстрирующей пример конфигурации устройства формирования изображения. Блок 100 пикселей является областью формирования изображения и содержит множество пикселей 10, которые располагаются в форме матрицы. Как показано на Фиг. 4, каждый из множества пикселей 10 содержит модули 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования, плавающую диффузионную область 10-5, усилитель 10-7 пикселя (модуль усиления пикселя), переключатели 10-3 и 10-4 переноса, переключатель 10-6 сброса и избирательный переключатель 10-8. Множество модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования подключаются к одной и той же плавающей диффузионной области 10-5 через множество переключателей 10-3 и 10-4 переноса соответственно. Первый модуль 10-1 фотоэлектрического преобразования и второй модуль 10-2 фотоэлектрического преобразования являются, например, фотодиодами, каждый из которых преобразует падающий свет в электрический заряд (электрон), и в ходе этого накапливает преобразованный электрический заряд. Первый переключатель 10-3 переноса включается, когда сигнал PTX_A переноса становится высокоуровневым, и передает электрический заряд первого модуля 10-1 фотоэлектрического преобразования в плавающую диффузионную область 10-5. Второй переключатель 10-4 переноса включается, когда сигнал PTX_B переноса становится высокоуровневым, и переносит электрический заряд второго модуля 10-2 фотоэлектрического преобразования в плавающую диффузионную область 10-5. Усилитель 10-7 пикселя усиливает напряжение плавающей диффузионной области 10-5 и выводит усиленное напряжение от выходного контактного вывода (контактный вывод истока). Избирательный переключатель 10-8 включается, когда сигнал PSEL выбора становится высокоуровневым и соединяет выходной контактный вывод усилителя 10-7 пикселя с вертикальной выходной линией VL_1. Пиксель 100 в первом столбце соединяется с общей вертикальной выходной линией VL_1. Пиксель 100 во втором столбце соединяется с общей вертикальной выходной линией VL_2. Переключатель 10-6 сброса включается, когда сигнал PRES сброса становится высокоуровневым и сбрасывает модули 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования и плавающую диффузионную область 10-5 до напряжения источника питания. Схема 11 вертикальной развертки доставляет сигнал PRES сброса, сигналы PTX_A и PTX_B переноса, а также сигнал PSEL выбора на пиксели 100 в форме матрицы построчно. Пиксель 10 выводит сигнал в соответствии с напряжением плавающей диффузионной области 10-5.

Схема 12 суммирования содержит конденсатор 12-1 и переключатель SW4, суммирует сигналы вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 двух столбцов на основании сигнала задающей схемы 15 и выводит суммированный сигнал или не суммирует сигналы и выводит неизмененный сигнал. Первая схема 13 обработки сигналов столбца содержит усилитель 13-1, конденсатор 13-2 обратной связи, входной конденсатор 13-3, переключатель SW2 обратной связи и входной переключатель SW1. Вторая схема 13 обработки сигналов столбца содержит переключатели SW3 и SW2′ вместо переключателей SW1 и SW2 в схеме 13 обработки сигналов столбца для первого столбца. Схема 13 обработки сигналов столбца может быть схемой, которая просто усиливает сигнал, или же может быть схемой, которая выполняет двойную коррелированную выборку (CDS - correlated double sampling), которая выполняет разную обработку для сигнала пикселя и для шумового сигнала. В дифференциальном усилителе 13-1 отрицательный входной контактный вывод соединяется с входным конденсатором 13-3, а положительный входной контактный вывод соединяется с узлом опорного напряжения VREF. Дифференциальный усилитель 13-1 выводит сигнал, полученный в результате инвертирования и усиления сигнала, который подается на отрицательный входной контактный вывод.

Выходной сигнал amp_out схемы 13 обработки сигналов столбца подается в схему 14 АЦП столбца (модуль аналого-цифрового преобразования столбца). Схема 14 АЦП столбца преобразует аналоговый сигнал amp_out, который подается от схемы 13 обработки сигналов столбца, в цифровой сигнал на основании сигнала, отправленного из задающей схемы 15. Схема 14 АЦП столбца содержит сравнивающее устройство 14-1, источник 14-2 линейно-изменяющегося сигнала, который является общим для каждого столбца, и общее счетное устройство 14-3, которое является общим для каждого из столбцов. Сравнивающее устройство 14-1 сравнивает сигнал amp_out с линейно-изменяющимся сигналом (опорным сигналом) RAMP источника 14-2 линейно-изменяющегося сигнала и выводит инвертированный сигнал, когда линейно-изменяющийся сигнал RAMP становится больше сигнала amp_out. Счетное устройство 14-3 подсчитывает значение "count" счета с момента начала генерирования линейно-изменяющегося сигнала RAMP, пока выходной сигнал сравнивающего устройства 14-1 не будет инвертирован. Значение счета (цифровое значение) "count" счетного устройства 14-3 сохраняется в блоке N-памяти 16-1 или в блоке S-памяти 16-2. В блоке N-памяти 16-1 сохраняется шумовой сигнал, который основан на уровне шума пикселя 10. В блоке S-памяти 16-2 сохраняется сигнал пикселя, который основан на фотоэлектрически преобразованном сигнале, который был сгенерирован пикселем 10. Как блок N-памяти 16-1, так и блок S-памяти 16-2 содержат блок памяти для записи информации, отправленной в него от сравнивающего устройства 14-1, и блоки памяти для считывания, которые соединяются с линиями S_out и N_out горизонтального считывания соответственно. Сигнал, сохраненный в блоке памяти для записи, переносится в блок памяти для считывания, а затем горизонтально переносится и выводится в линии S_out и N_out горизонтального считывания в результате сканирования схемы 17 горизонтальной развертки.

Фиг. 2 является концептуальным видом устройства формирования изображения. На Фиг. 2 пиксель 10 содержит два модуля 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования, которые были разделены на два в горизонтальном направлении под одной микролинзой и описываются как модули A и B фотоэлектрического преобразования соответственно. Модуль A фотоэлектрического преобразования соответствует модулю 10-1 фотоэлектрического преобразования, а модуль B фотоэлектрического преобразования соответствует модулю 10-2 фотоэлектрического преобразования. Сигнал пикселя из модуля A фотоэлектрического преобразования упоминается как сигнал A, а сигнал пикселя из модуля B фотоэлектрического преобразования упоминается как сигнал B. Кроме того, сигнал на основе суммированного сигнала фотоэлектрически преобразованных сигналов двух модулей A и B фотоэлектрического преобразования выражается как сигнал A+B. Для того чтобы обнаружить фокус, необходимо выделить сигнал A и сигнал B и измерить разность фаз между этими сигналами. В настоящем варианте осуществления, сигнал A и сигнал A+B считываются, а сигнал B выделяется, исходя из разности между сигналом A+B и сигналом A, с помощью непоказанной обрабатывающей схемы. Здесь, чтобы увеличить скорость, с которой считывается сигнал, ближайшие сигналы A и ближайшие сигналы A+B суммируются схемой 12 суммирования. Получается сумма электрических зарядов, которые накапливаются в одном модуле фотоэлектрического преобразования в каждом из пикселей. В частности, период горизонтальной развертки может быть сокращен, благодаря уменьшению количества данных, которые будут сканироваться схемой 17 горизонтальной развертки. На Фиг. 2 сплошная линия, которая соединяет модули A и B фотоэлектрического преобразования друг с другом, показывает комбинацию сигналов, которые будет суммироваться. Конкретный способ будет описан ниже. На Фиг. 2 два сигнала A и два сигнала A+B суммируются друг с другом, но это количество не ограничивается двумя, и больше двух сигналов могут суммироваться друг с другом. Кроме того, сигнал A необходим для измерения разности фаз и, соответственно, считывается только из области, в которой обнаруживается разность фаз. А именно сигнал A выводится из части столбцов. Таким образом, количество сигналов, которое будут считываться, может быть уменьшено, и период горизонтальной развертки схемы 17 горизонтальной развертки может быть сокращен. Сигнал A является первым сигналом, который выводится пикселем 10, а сигнал A+B является вторым сигналом, который выводится пикселем 10.

Фиг. 3 является видом, иллюстрирующим пример области 21 обнаружения фокуса, в которой измеряется разность фаз и обнаруживается фокус, в блоке 100 пикселей. Блок 100 пикселей содержит область 22 OB (область оптического уровня черного), в которой пиксель 10 экранирован от света, и апертурную область 20, которая может принимать падающий свет. Область 21 обнаружения фокуса представляет собой область, которая находится между пунктирными линиями, и содержит пиксели в части области 22 OB и пиксели в части апертурной области 20. Сигнал (A+A) считывается в области 21 обнаружения фокуса. Сигнал (A+A) является первым объединенным сигналом, полученным путем объединения сигналов A двух пикселей 10 друг с другом. Сигнал (A+A) не считывается из области, отличной от области 21 обнаружения фокуса. Вышеописанный сигнал для формирования изображения не обязательно должен считываться из всей области блока 100 пикселей, а может считываться из части области, вмещающей область 22 OB и апертурную область 20. В этом случае, в области в части блока 100 пикселей, предусматривается область 21 обнаружения фокуса, которая является более узкой, чем область в этой части, и сигнал (A+A) считывается из нее. Во всей области блока 100 пикселей, сигнал (A+B)+(A+B) считывается как сигнал для формирования изображения, который является сигналом, полученным суммированием сигналов A+B двух близких пикселей 10. Сигнал (A+A) является вторым объединенным сигналом, полученным путем объединения сигналов A пикселей 10 друг с другом.

Фиг. 5 является диаграммой тактирования, иллюстрирующей способ для приведения в действие устройства формирования изображения. Пример тактирования будет описан ниже для случая, когда два пикселя 10, предоставленные в непосредственной близости в горизонтальном направлении, суммируются с помощью схемы 12 суммирования. В настоящем варианте осуществления, чтобы суммировать сигналы двух пикселей 10, переключатель SW4 должен быть включен, а переключатель SW3 должен быть выключен. Когда сигналы двух пикселей 10 не суммируются, а сигнал каждого из этих пикселей 10 считывается, переключатель SW4 должен быть выключен, а переключатель SW3 должен быть включен.

Первоначально, сигнал PSEL выбора становится высокоуровневым, избирательный переключатель 10-8 включается, и выбирается строка пикселя 10 для вывода. Помимо этого, сигнал PRES сброса устанавливается на высокий уровень, и таким образом плавающая диффузионная область 10-5 сбрасывается до потенциала источника питания. В это время, переключатели SW2 и SW2′ тоже должны быть включены, а усилитель 13-1 должен быть установлен в исходное состояние.

В момент t1 времени, сигнал PRES сброса переходит на низкий уровень, и переключатель 10-6 сброса выключается. После этого, шумовые сигналы пикселей 10 в исходном состоянии выводятся в вертикальные выходные линии VL_1 и VL_2. В это время, оба, переключатель SW1 и переключатель SW4, включаются, и, соответственно, два сигнала, которые являются сигналом вертикальной выходной линии VL_1 и сигналом вертикальной выходной линии VL_2, суммируются посредством конденсаторов 13-3 и 12-1 соответственно.

В момент t2 времени, переключатели SW2 и SW2′ выключаются, и таким образом схема 13 обработки сигналов столбца сохраняет сигнал, полученный суммированием шумовых сигналов двух пикселей 10 в исходном состоянии, и выводит сигнал amp_out на схему 14 АЦП столбца.

В момент t3 времени, источник 14-2 линейно-изменяющегося сигнала начинает генерирование линейно-изменяющегося сигнала RAMP, а счетное устройство 14-3 начинает подсчет значения "count" счета. Когда линейно-изменяющийся сигнал RAMP становится больше сигнала amp_out, сравнивающее устройство 14-1 инвертирует выходной сигнал. При тактировании, значение "count" счета счетного устройства 14-3 записывается в блок N-памяти 16-1. Цифровой сигнал на основе сигнала, полученного путем суммирования сигналов двух пикселей 10 в исходном состоянии, сохраняется в блоке N-памяти 16-1. После этого переключатели SW1 и SW4 выключаются. Счетное устройство 14-3 сбрасывает линейно-изменяющийся сигнал RAMP до начального значения и сбрасывает значение "count" счета.

Далее, в момент t4 времени, сигнал PTX_A переноса устанавливается на высокий уровень, и переключатель 10-3 переноса включается. Электрический заряд, который был накоплен в модуле 10-1 фотоэлектрического преобразования, переносится в плавающую диффузионную область 10-5. В момент t5 времени, PTX_A устанавливается на низкий уровень, и переключатель 10-3 переноса выключается. Сигналы A на основе величин электрических зарядов, которые были накоплены в модулях 10-1 фотоэлектрического преобразования в двух пикселях 10, выводятся в вертикальные выходные линии VL_1 и VL_2 соответственно.

В момент t6 времени, переключатели SW1 и SW4 включаются. Сигналы A вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 суммируются с помощью схемы 12 суммирования и схемы 13 обработки сигналов столбца, и генерируется сигнал (A+A). Сгенерированный сигнал (A+A) подается в схему 14 АЦП столбца.

В момент t7 времени, источник 14-2 линейно-изменяющегося сигнала начинает генерирование линейно-изменяющегося сигнала RAMP, а счетное устройство 14-3 начинает подсчет значения "count" счета. Когда линейно-изменяющийся сигнал RAMP становится больше сигнала amp_out, сравнивающее устройство 14-1 инвертирует выходной сигнал. При тактировании, значение "count" счета счетного устройства 14-3 записывается в блок S-памяти 16-2. Цифровой сигнал на основе сигнала (A+A) сохраняется в блоке S-памяти 16-2. Цифровые сигналы в блоках S-памяти 16-2 в каждом из столбцов последовательно горизонтально переносятся в линию S_out горизонтального считывания, а цифровые сигналы в блоках N-памяти 16-1 в каждом из столбцов последовательно горизонтально переносятся в линию N_out горизонтального считывания. После этого, переключатели SW1 и SW4 выключаются.

В момент t8 времени, сигналы PTX_A и PTX_B переноса одновременно устанавливаются на высокий уровень, и переключатели 10-3 и 10-4 переноса включаются. В это время, электрический заряд, полученный суммированием электрического заряда, который был накоплен в модуле 10-1 фотоэлектрического преобразования, с электрическим зарядом, который был накоплен в модуле 10-2 фотоэлектрического преобразования, сохраняется в плавающей диффузионной области 10-5.

В момент t9 времени, сигналы PTX_A и PTX_B переноса одновременно устанавливаются на низкий уровень, и переключатели 10-3 и 10-4 переноса выключаются. Сигналы на основе сигналов A+B, полученных путем суммирования фотоэлектрически преобразованных сигналов двух модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования в плавающих диффузионных областях 10-5, выводятся в вертикальные выходные линии VL_1 и VL_2 соответственно.

В момент t10 времени, переключатели SW1 и SW4 включаются. Два сигнала A+B из вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 суммируются с помощью схемы 12 суммирования и схемы 13 обработки сигналов столбца, и генерируется сигнал (A+B)+(A+B). Сгенерированный сигнал (A+B) + (A+B) подается в схему 14 АЦП столбца.

В момент t11 времени, источник 14-2 линейно-изменяющегося сигнала начинает генерирование линейно-изменяющегося сигнала RAMP, а счетное устройство 14-3 начинает подсчет значения "count" счета. Когда линейно-изменяющийся сигнал RAMP становится больше сигнала amp_out, сравнивающее устройство 14-1 инвертирует выходной сигнал. При тактировании, значение "count" счета счетного устройства 14-3 записывается в блок S-памяти 16-2. Цифровой сигнал на основе сигнала (A+B)+(A+B) сохраняется в блоке S-памяти 16-1. Цифровые сигналы в блоках S-памяти 16-2 в каждом из столбцов последовательно горизонтально переносятся в линию S_out горизонтального считывания, а цифровые сигналы в блоках N-памяти 16-1 в каждом из столбцов последовательно горизонтально переносятся в линию N_out горизонтального считывания.

Операции в промежутке между моментами t4 и t8 времени, которые были описаны выше, являются операциями первого режима. В промежутке между моментами t4 и t5 времени, схема 11 вертикальной развертки (модуль управления) приводит множество пикселей 10, выводящих сигнал A, в состояние, в котором один модуль 10-1 фотоэлектрического преобразования из множества модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования соединяется с плавающей диффузионной областью 10-5. В промежутке между моментами t6 и t8 времени, схема 12 суммирования (модуль объединения) суммирует (объединяет) выходные сигналы в каждом пикселе 10 во множестве столбцов в одной и той же строке и выводит сигнал (A+A). А именно схема 12 суммирования соединяет выходные линии VL_1 и VL_2 пикселей 10 во множестве столбцов с одним и тем же узлом посредством конденсаторов 13-3 и 12-1 соответственно и таким образом суммирует (объединяет) сигналы. После этого, в период p1 на Фиг. 6, схема 17 горизонтальной развертки (модуль вывода) выбирает и выводит часть (сигнал на основе области 21 обнаружения фокуса) сигналов (A+A), которые были суммированы с помощью схемы 12 суммирования.

Операции после момента t8 времени являются операциями второго режима. В промежутке между моментами t8 и t9 времени, схема 11 вертикальной развертки (модуль управления) приводит множество пикселей 10, выводящих сигнал A+B, в состояние, в котором множество модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования соединяются с плавающей диффузионной областью 10-5. После момента t10 времени, схема 12 суммирования (модуль объединения) суммирует (объединяет) выходные сигналы в каждом пикселе 10 во множестве столбцов в одной и той же строке и выводит сигнал (A+B)+(A+B). После этого, в период p2 на Фиг. 6, схема 17 горизонтальной развертки (модуль вывода) выводит сигналы (A+B)+(A+B) (сигналы всей области в блоке 100 пикселей), которые были суммированы с помощью схемы 12 суммирования.

Признак настоящего варианта осуществления заключается в том, что сигнал (A+A) генерируется путем суммирования сигналов, которые были считаны из пикселей 10 во множестве столбцов, друг с другом и что сигнал (A+B)+(A+B) генерируется путем суммирования сигналов A+B, которые были считаны из пикселей 10 во множестве столбцов, друг с другом. Помимо этого, признак настоящего варианта осуществления заключается в том, что не выводятся суммированные сигналы сигналов A во всей области блока 100 пикселей, а выводятся суммированные сигналы сигналов A только в области 21 обнаружения фокуса.

В настоящем варианте осуществления, процедура для получения сигнала A+B не ограничивается операцией суммирования, которая будет производиться в плавающей диффузионной области 10-5. Для справки, блок S-памяти 16-2 может иметь отдельные блоки памяти для сигнала A и сигнала A+B или может использовать общий блок памяти в режиме разделения времени.

Фиг. 6 является диаграммой тактирования горизонтального считывания переноса в схеме 17 горизонтальной развертки. Линии N_out и S_out горизонтального считывания показывают каждый 1 бит цифровых данных. Импульсы pt1-pt26 переноса являются импульсами, которые подаются в блок N-памяти 16-1 и блок S-памяти 16-2 в каждом столбце из схемы 17 горизонтальной развертки. Индекс в имени pt импульса обозначает номер столбца. Импульсы pt7-pt19 переноса показывают горизонтальную зону области 21 обнаружения фокуса, которая находится между пунктирными линиями на Фиг. 3.

В период p1, цифровое значение сигнала A+A сохраняется в блоке S-памяти 16-2. В период p2, цифровое значение сигнала (A+B)+(A+B) сохраняется в блоке S-памяти 16-2. Период p1 является периодом, в котором выводится сигнал A+A. В период p1, схема 17 горизонтальной развертки сканирует только столбцы, соответствующие области 21 обнаружения фокуса и, соответственно, последовательно сканирует импульсы pt7-pt19 переноса соответствующих столбцов. Таким образом, последовательно выводятся цифровые значения сигналов A+A только в области 21 обнаружения фокуса, и, соответственно, скорость считывания становится высокой.

Период p2 является периодом, в котором выводится цифровое значение сигнала (A+B)+(A+B). В период p2, чтобы сканировать все столбцы в блоке 100 пикселей, схема 17 горизонтальной развертки последовательно сканирует импульсы pt1-pt26 переноса соответствующих столбцов. Таким образом, последовательно выводятся цифровые значения сигналов (A+B)+(A+B) во всей области в блоке 100 пикселей.

Цифровые значения сигналов (A+A) и цифровые значения сигналов (A+B)+(A+B) могут сохраняться в общем блоке S-памяти 16-2 в режиме разделения времени. В настоящем варианте осуществления, сигналы A во множестве столбцов суммируются таким образом, чтобы генерировать сигналы (A+A), а сигналы (A+B) во множестве колонн суммируются таким образом, чтобы генерировать сигналы (A+B)+(A+B). При генерировании сигнала (A+A) считывается сигнал A только в пикселе 10 в области 21 обнаружения фокуса, благодаря чему уменьшается количество данных, которые должны считываться, и может быть увеличена скорость считывания. В настоящем варианте осуществления, выше был описан такой способ, при котором аналоговый сигнал в каждом столбце преобразуется в цифровой сигнал, и этот цифровой сигнал считывается, но способ может быть формой вывода аналогового сигнала без преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал.

Устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления демонстрирует эффект, позволяющий считывать сигнал, имеющий высокое отношение сигнал-шум, за короткий период времени, за счет комбинирования следующих операций (1)-(3).

(1) Устройство формирования изображения считывает сигнал для обнаружения фокуса (обнаружения разности фаз) от пикселя 10 в качестве сигнала A и считывает сигнал для формирования изображения в качестве сигнала A+B.

(2) Устройство формирования изображения считывает сигнал в дополнение к сигналу A+B в пикселе в области 21 обнаружения фокуса, в которой обнаружен фокус, и не считывает сигнал A в пикселе в области (области, отличной от области 21 обнаружения фокуса), в которой фокус не обнаружен.

(3) Устройство формирования изображения суммирует сигналы A пикселей 10 во множестве столбцов друг с другом и суммирует сигналы A+B пикселей 10 во множестве столбцов друг с другом.

В результате операции (2), устройство формирования изображения может уменьшить объем данных и может увеличить скорость считывания. Сигнал сигнала A мал по сравнению с сигналом сигнала A+B, и сигнал B, который получается путем вычитания сигнала A из сигнала A+B, имеет дополнительно ухудшенное отношение сигнал-шум. Соответственно, эти сигналы становятся причиной ухудшения точности обнаружения фокуса при низкой освещенности. Устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления улучшает отношение сигнал-шум сигнала A путем суммирования сигналов A во множестве столбцов и может улучшить точность обнаружения фокуса при низкой освещенности. Помимо этого, устройство формирования изображения может получить сигнал для формирования изображения, имеющий высокое отношение сигнал-шум, путем суммирования сигналов A+B во множестве столбцов.

Для справки, положение области 21 обнаружения фокуса может различаться для каждого кадра.

(ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

Фиг. 7 является концептуальным видом устройства формирования изображения в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, которое соответствует Фиг. 2. Фиг. 8 является видом, иллюстрирующим пример области 21 обнаружения фокуса в блоке 100 пикселей, аналогично Фиг. 3. Устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет такую же конфигурацию и задающее тактирование, как и в первом варианте осуществления, но содержит другую область обнаружения фокуса, чем в первом варианте осуществления. В настоящем варианте осуществления, областью обнаружения фокуса, в которой обнаруживается фокус, является апертурная область 20, а областью, в которой фокус не обнаруживается, является область 22 OB. Сигналы (A+B)+(A+B) генерируются на основе пикселей во всей области блока 100 пикселей. Сигнал A+A генерируется только на основе пикселей в апертурной области 20 и не генерируется в области 22 OB. В области 22 OB генерируется сигнал (A+B)+(A+B), который получается путем суммирования сигналов A+B во множестве столбцов. В апертурной области 20 генерируются сигнал (A+B)+(A+B), который получается путем суммирования сигналов A+B во множестве столбцов, и сигнал (A+A), который получается путем суммирования сигналов A во множестве столбцов. Сигнал A+A не считывается в области 22 OB, в которой фокус не обнаружен, соответственно, объем данных уменьшается, и данные могут считываться с высокой скоростью.

Помимо этого, устройства формирования изображения в соответствии с первым и вторым вариантами осуществления объединяют сигналы, которые были выведены от соответствующих усилителей 10-7 пикселя в пикселях 10, друг с другом и генерируют сигнал (A+A) и сигнал (A+B)+(A+B). В качестве другого примера, усилитель 10-7 пикселя может объединять электрические заряды плавающих диффузионных областей 10-5 во множестве пикселей 10 друг с другом и выводить и сигнал (A+A), и сигнал (A+B)+(A+B).

(ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

Фиг. 9 является видом, иллюстрирующим пример конфигурации части устройства формирования изображения в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, аналогично Фиг. 4. Настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления способом для объединенных сигналов пикселей во множестве столбцов. Устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления усредняет сигналы в конденсаторе в качестве способа для объединения сигналов пикселей во множестве столбцов. Ниже будет описано то, чем настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления. Первая схема 18 запоминания сигналов соединяется с вертикальной выходной линией VL_1 и содержит конденсаторы 18-1 и 18-2, а также переключатели SW6 - SW9. Вторая схема 18 запоминания сигналов соединяется с вертикальной выходной линией VL_2 и содержит конденсаторы 18-1 и 18-2, а также переключатели SW10 - SW13. Схема 12 суммирования содержит переключатель SW5. При включении переключателя SW5 сигнал вертикальной выходной линии VL1 и сигнал вертикальной выходной линии VL2 усредняются (объединяются). Выходные контактные выводы схемы 18 запоминания сигналов соединяются со схемой 13 обработки сигналов столбца на Фиг. 4. Для справки, каждый из переключателей SW8 и SW12 может быть соединен со сравнивающим устройством 14-1 или с блоком N-памяти 16-1 на Фиг. 4. Аналогично, каждый из переключателей SW9 и SW13 может быть соединен со сравнивающим устройством 14-1 или с блоком S-памяти 16-2 на Фиг. 4.

Фиг. 10 является диаграммой тактирования, иллюстрирующей способ для приведения в действие устройства формирования изображения, показанного на Фиг. 9. Ниже будет описан пример, в котором сигналы двух пикселей 10 усредняются (объединяются). Для усреднения (объединения) сигналов двух пикселей 10 включается переключатель SW5, а переключатели SW10 и SW11 выключаются. Сигнал out_n соответствует выходному сигналу amp_out схемы 13 обработки сигналов столбца, которая соединена с переключателем SW8. Сигнал out_s соответствует выходному сигналу amp_out схемы 13 обработки сигналов столбца, которая соединена с переключателем SW9.

Первоначально, сигнал PSEL выбора становится высокоуровневым, затем включается избирательный переключатель 10-8 и выбирается строка пикселя 10. Помимо этого, когда сигнал PRES сброса установлен на высокий уровень, включается переключатель 10-6 сброса, а плавающая диффузионная область 10-5 сбрасывается до напряжения источника питания.

В момент t12 времени, сигнал PRES сброса переводится на низкий уровень, затем переключатель 10-6 сброса выключается, и сигналы пикселей 10 на основе исходного состояния выводятся в вертикальные выходные линии VL_1 и VL_2. В это время, переключатели SW6 и SW5 включаются, и, соответственно, вертикальные выходные линии VL_1 и VL_2 соединяются друг с другом. В это время, приближенное среднее значение напряжений вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 на основе величины эффективного сопротивления транзисторов 10-7 и 10-8 накапливается в конденсаторе 18-1. Если значения напряжений вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 близки друг к другу, это среднее значение, которое очень близко к истинному среднему значению, накапливается в конденсаторе 18-1. Если значения напряжений вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 далеки друг от друга, значение, полученное взвешиванием напряжений вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2 относительно высокого напряжения, накапливается в конденсаторе 18-1. Когда пиксели 10 находятся в исходном состоянии, напряжения вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2, как правило, являются близкими друг к другу значениями.

В момент t13 времени, переключатель SW6 выключается, и электрический заряд сохраняется в конденсаторе 18-1. В момент t14 времени, сразу после момента t13 времени, переключатель SW8 включается, и выводится сигнал, сохраненный в конденсаторе 18-1. После этого переключатель SW8 выключается.

В момент t15 времени, сигнал PTX_A переноса устанавливается на высокий уровень, и переключатель 10-3 переноса включается. Электрический заряд, который был накоплен в модуле 10-1 фотоэлектрического преобразования, переносится в плавающую диффузионную область 10-5. В момент t16 времени, сигнал PTX_A переноса устанавливается на низкий уровень, затем переключатель 10-3 переноса выключается, и вышеописанный перенос заканчивается. Помимо этого, переключатель SW7 включается, и тем самым сигнал (A+A)/2, который является приближенным средним значением напряжений вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2, сохраняется в конденсаторе 18-2. В момент t18 времени, переключатель SW9 включается, и выводится сигнал, сохраненный в конденсаторе 18-2.

В момент t19 времени, сигналы PTX_A и PTX_B переноса одновременно устанавливаются на высокий уровень, и переключатели 10-3 и 10-4 переноса включаются. В это время, электрический заряд, полученный путем суммирования электрического заряда, который был накоплен в модуле 10-1 фотоэлектрического преобразования, и электрического заряда, который был накоплен в модуле 10-2 фотоэлектрического преобразования, в итоге сохраняется в плавающей диффузионной области 10-5. Относительно вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2, выводится каждый из сигналов A+B, который был получен путем суммирования фотоэлектрически преобразованных сигналов двух модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования в плавающей диффузионной области 10-5. Помимо этого, когда переключатель SW7 включается, сигнал, полученный путем усреднения напряжений вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2, а именно сигнал [(A+B) + (A+B)]/2, записывается в конденсаторе 18-2.

В момент t20 времени, сигналы PTX_A и PTX_B переноса устанавливаются на низкий уровень, затем переключатели 10-3 и 10-4 переноса выключаются, и вышеописанный перенос заканчивается. В момент t21 времени, переключатель SW7 выключается, и конденсатор 18-2 сохраняет сигнал [(A+B)+(A+B)]/2. В момент t22 времени, переключатель SW9 включается, и выводится сигнал, сохраненный в конденсаторе 18-2.

Операции в промежутке между моментами t15 и t19 времени, которые были описаны выше, являются операциями первого режима. В промежутке между моментами t15 и t16 времени, схема 11 вертикальной развертки (модуль управления) приводит множество пикселей 10, выводящих сигнал A, в состояние, в котором один модуль 10-1 фотоэлектрического преобразования из множества модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования соединяется с плавающей диффузионной областью 10-5. Схема 12 суммирования (модуль объединения) усредняет (объединяет) выходные сигналы в каждом пикселе 10 во множестве столбцов в одной и той же строке и выводит сигнал (A+A)/2. А именно схема 12 суммирования соединяет выходные линии VL_1 и VL_2 пикселей во множестве столбцов друг с другом, и тем самым усредняет (объединяет) сигналы. После этого, в период p1 на Фиг. 6, схема 17 горизонтальной развертки (модуль вывода) выбирает часть сигналов (A+A)/2 (сигналы на основе области 21 обнаружения фокуса), которые были усреднены схемой 12 суммирования, и выводит сигнал.

Операции после момента t19 времени являются операциями второго режима. В промежутке между моментами t19 и t20 времени, схема 11 вертикальной развертки (модуль управления) приводит множество пикселей 10, выводящих сигнал A+B, в состояние, в котором множество модулей 10-1 и 10-2 фотоэлектрического преобразования соединяются с плавающей диффузионной областью 10-5. После момента t20 времени, схема 12 суммирования (модуль объединения) усредняет (объединяет) выходные сигналы в каждом пикселе 10 во множестве столбцов в одной и той же строке и выводит сигнал [(A+B)+(A+B)]/2. После этого, в период p2 на Фиг. 6, схема 17 горизонтальной развертки (модуль вывода) выводит сигналы [(A+B)+(A+B)]/2 (сигналы всей области в блоке 100 пикселей), которые были усреднены с помощью схемы 12 суммирования.

Таким образом, выполняется процесс усреднения сигналов A во множестве столбцов и процесс усреднения сигналов A+B во множестве столбцов. Устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления генерирует среднее значение сигналов A только в области 21 обнаружения фокуса, как и в первом варианте осуществления, тем самым уменьшая количество данных, которые должны быть считаны, и может считывать данные на высокой скорости. Помимо этого, устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления может достигать эффекта уменьшения количества данных, благодаря процессу усреднения. Помимо этого, устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления может выполнять процесс суммирования или усреднения без размещения активной схемы для процесса суммирования или усреднения. Процесс усреднения в настоящем варианте осуществления был произведен путем соединения вертикальных выходных линий VL_1 и VL_2, но также может быть выполнен и путем считывания сигналов в отношении конденсаторов для вертикальной выходной линии VL_1 и конденсаторов для вертикальной выходной линии VL_2 соответственно и короткого замыкания каждой пары конденсаторов. Схема 12 суммирования на Фиг. 9 обладает эффектом уменьшения периода времени, в который каждая пара конденсаторов замкнута накоротко, за счет уменьшения числа конденсаторов, необходимых для процесса усреднения, и назначения высвобожденных конденсаторов на другой процесс по сравнению с вышеописанным случаем, когда каждая пара конденсаторов замыкается накоротко.

Помимо этого, в вариантах осуществления с первого по третий, сигналы A пикселей 10 в одной и той же строке были объединены друг с другом, и точно так же сигналы A+B были объединены друг с другом. В качестве другого примера, также допустимо объединять сигналы A пикселей 10 во множестве строк друг с другом и точно так же сигналы A+B друг с другом. Когда вышеописанные сигналы A и сигналы A+B пикселей 10 во множестве строк объединяются друг с другом, допустимо, чтобы схема 11 вертикальной развертки одновременно выбирала пиксели 10 во множестве строк, и пиксели 10 во множестве строк одновременно осуществляют вывод в вертикальную выходную линию VL_1.

(ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

Фиг. 11 является видом, иллюстрирующим пример конфигурации устройства формирования изображения в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления, суммируются цифровые данные во множестве столбцов. Ниже будет описано то, чем настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления. Настоящий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что цифровые данные после того, как аналоговый сигнал был преобразован в цифровой сигнал, суммируются друг с другом. Фиг. 11 является видом устройства формирования изображения, в котором конденсатор 12-1 и переключатель SW4 удалены из устройства формирования изображения на Фиг. 4, а схема 19 суммирования добавлена к нему. Блок памяти 16-1a для записи и блок памяти 16-1b для считывания соответствуют блоку N-памяти 16-1 на Фиг. 4. Блок памяти 16-2a для записи и блок памяти 16-2b для считывания соответствуют блоку S-памяти 16-2 на Фиг. 4. Схема 19 суммирования (модуль объединения) суммирует (объединяет) цифровые данные из блоков памяти 16-1a для записи во множестве столбцов и записывает суммированные цифровые данные в блок памяти 16-1b для считывания. Помимо этого, схема 19 суммирования (модуль объединения) суммирует (объединяет) цифровые данные из блоков памяти 16-2a для записи во множестве столбцов и записывает суммированные цифровые данные в блок памяти 16-2b для считывания. Когда сигналы A были считаны из пикселей 10, сигнал A+A, полученный путем суммирования сигналов A во множестве столбцов, сохраняется в блоке памяти 16-2b для считывания. Помимо этого, когда сигналы A+B были считаны из пикселей 10, сигнал (A+B) + (A+B), полученный путем суммирования сигналов A+B во множестве столбцов, сохраняется в блоке памяти 16-2b для считывания. Устройство формирования изображения в соответствии с настоящим вариантом осуществления генерирует сигнал A+A только в области 21 обнаружения фокуса, как и в первом варианте осуществления, и, тем самым, уменьшает количество данных, которые должны быть считаны, и может считывать данные на высокой скорости.

Помимо этого, в настоящем варианте осуществления, сигналы A пикселей 10 в одной и той же строке были объединены друг с другом и точно так же сигналы A+B были объединены друг с другом. В качестве другого примера, также допустимо объединять сигналы A пикселей 10 во множестве строк друг с другом и точно так же объединять сигналы A+B друг с другом. К примеру, схема 19 суммирования может объединять сигналы A цифровых данных пикселей 10 во множестве строк друг с другом и точно так же объединять сигналы A+B друг с другом. Впрочем, в настоящем иллюстративном варианте осуществления, был описан пример, в котором цифровые сигналы суммируются друг с другом в качестве одного примера объединения цифровых сигналов. В качестве другого примера объединение цифровых сигналов может представлять собой усреднение цифровых сигналов.

(ПЯТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

Фиг. 12 является видом, иллюстрирующим пример конфигурации системы формирования изображения в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения. Система формирования изображения содержит устройство 154 формирования изображения в соответствии с вариантами осуществления от первого до четвертого. Примеры системы формирования изображения включают в себя цифровую камеру, цифровую записывающую видеокамеру и камеру автоматического наблюдения. Фиг. 12 иллюстрирует случай, когда устройство 154 формирования изображения применяется для цифровой камеры в качестве примера системы формирования изображения.

Система формирования изображения содержит линзу 152 для осуществления устройством 154 формирования изображения создания на нем оптического изображения объекта, перегородку 151 для защиты линзы 152 и диафрагму 153 для изменения количества света, который пропускается через линзу 152. Линза 152 и диафрагма 153 образуют оптическую систему, которая направляет свет к устройству 154 формирования изображения. Система формирования изображения также содержит модуль 155 обработки выходного сигнала, который выполняет процесс вывода сигнала, который выводит устройство 154 формирования изображения. Модуль 155 обработки выходного сигнала содержит модуль обработки цифрового сигнала и выполняет операцию различной корректировки сигналов, которые выводит устройство 154 формирования изображения, сжимая сигналы, в случае необходимости, и выводя сжатые сигналы.

Система формирования изображения также содержит блок 156 буферной памяти для временного запоминания данных изображения и интерфейсный модуль 158 управления носителем записи для записи сигналов на носитель записи или считывания сигналов с него. Система формирования изображения дополнительно содержит съемный носитель 159 записи, такой как полупроводниковый блок памяти, для записи данных изображения на него или считывания данных изображения с него. Система формирования изображения дополнительно содержит модуль 157 внешнего интерфейса для взаимодействия с внешним компьютером или тому подобным, модуль 1510 общего управления/вычисления, который выполняет различные вычисления и управляет цифровой камерой в целом, и устройство 154 формирования изображения. Система формирования изображения дополнительно содержит тактовый генератор 1511, который выводит различные тактовые сигналы на устройство 154 формирования изображения и модуль 155 обработки выходного сигнала. В данном документе, тактовый сигнал и т.п. может подаваться извне. Система формирования изображения может содержать, по меньшей мере, устройство 154 формирования изображения и модуль 155 обработки выходного сигнала, который обрабатывает выходной сигнал, который был выведен от устройства 154 формирования изображения. Помимо этого, модуль 155 обработки выходного сигнала может обнаруживать фокус оптической системы, используя для обнаружения разности фаз сигнал (A+A) или сигнал (A+A)/2, которые выводит устройство 154 формирования изображения. Кроме того, модуль 155 обработки выходного сигнала может генерировать изображение, используя сигнал (A+B)+(A+B) или сигнал [(A+B)+(A+B)]/2, которые выводит устройство 154 формирования изображения. Как было описано выше, система формирования изображения согласно настоящему варианту осуществления содержит применяемое в нем устройство 154 формирования изображения, и может обнаруживать фокус оптической системы и генерировать изображение.

Для справки, в вариантах осуществления с первого по пятый, клеточный фильтр RGBG может использоваться в качестве цветного светофильтра для пикселей 10. Если цветной светофильтр предусмотрен на каждом из пикселей 10 устройства формирования изображения, фотоэлектрически преобразованные сигналы, посылаемые от пикселей одного и того же цвета, могут суммироваться друг с другом.

Заметим, что вышеупомянутые варианты осуществления являются просто примерами того, как настоящее изобретение может быть реализовано на практике, и технический объем настоящего изобретения не должен ограниченно интерпретироваться под влиянием этих вариантов осуществления. Другими словами, настоящее изобретение может быть реализовано на практике по-разному, не отступая от технического принципа и основных признаков данного изобретения.

Настоящее изобретение может обеспечить устройство формирования изображения, которое имеет повышенную скорость работы.

Хотя настоящее изобретение и было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, нужно понимать, что данное изобретение не ограничивается раскрытыми иллюстративными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения должен подвергаться самой широкой интерпретации, чтобы охватывать все такие модификации, эквивалентные структуры и функции.

1. Устройство формирования изображения, содержащее:
множество пикселей, расположенных в матрице, каждый из которых включает в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих электрический заряд на основе падающего света;
модуль управления, выполненный с возможностью управления каждым из множества пикселей, чтобы выводить первый сигнал на основе электрического заряда, накопленного в одном из множества модулей фотоэлектрического преобразования, и второй сигнал на основе суммы электрических зарядов, накопленных во множестве модулей фотоэлектрического преобразования;
модуль объединения, выполненный с возможностью генерирования множества первых сигналов объединения путем взаимного объединения первых сигналов множества пикселей и множества вторых сигналов объединения путем взаимного объединения вторых сигналов множества пикселей; и
модуль вывода, выполненный с возможностью вывода только одного или нескольких из множества первых сигналов объединения, генерируемых модулем объединения.

2. Устройство формирования изображения по п. 1, в котором
модуль объединения взаимно суммирует первые сигналы пикселей во множестве столбцов и взаимно суммирует вторые сигналы пикселей во множестве столбцов.

3. Устройство формирования изображения по п. 1, в котором
модуль объединения взаимно усредняет первые сигналы пикселей во множестве столбцов и взаимно усредняет вторые сигналы пикселей во множестве столбцов.

4. Устройство формирования изображения по п. 1, дополнительно содержащее
множество выходных линий столбцов, в каждую из которых первый и второй сигналы соответственно выводятся от пикселя, и множество выходных линий столбцов размещены таким образом, что каждая соответствует каждому столбцу множества пикселей, при этом
модуль объединения генерирует первый и второй сигналы объединения посредством взаимного соединения множества выходных линий столбцов через конденсатор с одним и тем же узлом.

5. Устройство формирования изображения по п. 2, дополнительно содержащее
множество выходных линий столбцов, в каждую из которых первый и второй сигналы соответственно выводятся от пикселя, и множество выходных линий столбцов размещены таким образом, что каждая соответствует каждому столбцу множества пикселей, при этом
модуль объединения генерирует первый и второй сигналы объединения посредством взаимного соединения множества выходных линий столбцов через конденсатор с одним и тем же узлом.

6. Устройство формирования изображения по п. 1, дополнительно содержащее
модуль аналого-цифрового преобразования, выполненный с возможностью преобразования первого и второго сигналов соответственно в цифровые сигналы, при этом
модуль объединения генерирует первый и второй сигналы объединения посредством объединения цифровых сигналов, генерируемых модулем аналого-цифрового преобразования.

7. Устройство формирования изображения по п. 2, дополнительно содержащее
модуль аналого-цифрового преобразования, выполненный с возможностью преобразования первого и второго сигналов соответственно в цифровые сигналы, при этом
модуль объединения генерирует первый и второй сигналы объединения посредством объединения цифровых сигналов, генерируемых модулем аналого-цифрового преобразования.

8. Устройство формирования изображения по п. 3, дополнительно содержащее
модуль аналого-цифрового преобразования, выполненный с возможностью преобразования первого и второго сигналов соответственно в цифровые сигналы, при этом
модуль объединения генерирует первый и второй сигналы объединения посредством объединения цифровых сигналов, генерируемых модулем аналого-цифрового преобразования.

9. Устройство формирования изображения по п. 1, дополнительно содержащее
множество выходных линий столбцов, в каждую из которых первый и второй сигналы соответственно выводятся от пикселя, и множество выходных линий столбцов размещены таким образом, что каждая соответствует каждому столбцу множества пикселей, при этом
модуль объединения выполняет объединение посредством соединения множества выходных линий столбцов.

10. Устройство формирования изображения по п. 3, дополнительно содержащее
множество выходных линий столбцов, в каждую из которых первый и второй сигналы соответственно выводятся от пикселя, и множество выходных линий столбцов размещены таким образом, что каждая соответствует каждому столбцу множества пикселей, при этом
модуль объединения выполняет объединение посредством соединения множества выходных линий столбцов.

11. Устройство формирования изображения, содержащее:
множество пикселей, расположенных в матрице, каждый из которых включает в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих электрический заряд на основе падающего света, и модуль усиления пикселя, выводящий сигнал на основе электрического заряда;
модуль управления, выполненный с возможностью управления множеством пикселей, чтобы выводить множество первых сигналов, каждый из которых основан на суммарном электрическом заряде, накопленном в модулях фотоэлектрического преобразования из множества модулей фотоэлектрического преобразования во множестве пикселей, и выводить множество вторых сигналов, каждый из которых основан на суммарном электрическом заряде, накопленном во множестве модулей фотоэлектрического преобразования во множестве пикселей;
модуль объединения, выполненный с возможностью генерирования множества первых сигналов объединения путем взаимного объединения первых сигналов множества пикселей и множества вторых сигналов объединения путем взаимного объединения вторых сигналов множества пикселей; и
модуль вывода, выполненный с возможностью вывода только одного или нескольких из множества первых сигналов объединения, генерируемых модулем объединения.

12. Система формирования изображения, содержащая:
устройство формирования изображения по любому из пп. 1-11;
оптическую систему, выполненную с возможностью фокусирования оптического изображения на устройство формирования изображения; и
модуль обработки выходного сигнала, выполненный с возможностью обнаружения фокуса на основе множества первых сигналов объединения и на основе разностного сигнала, основанного на разности между множеством первых сигналов объединения и множеством вторых сигналов объединения, и генерирования изображения на основе множества вторых сигналов объединения.

13. Способ приведения в действие устройства формирования изображения, имеющего множество пикселей, расположенных в матрице, каждый из которых включает в себя множество модулей фотоэлектрического преобразования, генерирующих электрический заряд на основе падающего света, содержащий этапы, на которых:
выводят каждым из множества пикселей первый сигнал на основе электрического заряда, накопленного в одном из множества модулей фотоэлектрического преобразования, и второй сигнал на основе суммы электрических зарядов, накопленных во множестве модулей фотоэлектрического преобразования;
генерируют множество первых сигналов объединения путем взаимного объединения первых сигналов множества пикселей и множество вторых сигналов объединения путем взаимного объединения вторых сигналов множества пикселей; и
выводят только один или несколько из множества генерируемых первых сигналов объединения.

14. Способ приведения в действие по п. 13, в котором
генерирование множества первых сигналов объединения выполняется путем взаимного суммирования первых сигналов пикселей во множестве столбцов, а генерирование множества вторых сигналов объединения выполняется путем взаимного суммирования вторых сигналов пикселей во множестве столбцов.

15. Способ приведения в действие по п. 13, в котором
генерирование множества первых сигналов объединения выполняется путем взаимного усреднения первых сигналов пикселей во множестве столбцов, а генерирование множества вторых сигналов объединения выполняется путем взаимного усреднения вторых сигналов пикселей во множестве столбцов.

16. Способ приведения в действие по п. 13, в котором
обеспечивается множество выходных линий столбцов, в каждую из которых первый и второй сигналы соответственно выводятся от пикселя, причем множество выходных линий столбцов размещены таким образом, что каждая соответствует каждому столбцу множества пикселей, и
первый и второй сигналы объединения генерируются путем взаимного соединения множества выходных линий столбцов через конденсатор с одним и тем же узлом.

17. Способ приведения в действие по любому из пп. 13-16, дополнительно содержащий этап, на котором
преобразуют первый и второй сигналы соответственно в цифровые сигналы, при этом
первый сигнал объединения генерируется путем объединения цифровых сигналов на основе первого сигнала, а второй сигнал объединения генерируется путем объединения цифровых сигналов на основе второго сигнала.