(57)【要約】【課題】高精細の画像と、それより低解像度の動画像を高画質で撮影できる固体撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】光電変換部と転送手段とを含む複数の画素と、ベイヤ方式に配列されたカラーフィルタと、光電変換部から転送手段を介して転送される電荷を蓄積する不純物拡散領域と、不純物拡散領域に蓄積された電荷に基づいて信号を出力する増幅手段と、不純物拡散領域の電位をリセットするためのリセット手段とを有し、斜め方向に隣接する緑フィルタが配された２つの画素と、緑フィルタが配された２つの画素のうちの１つに隣接する同列又は同行の赤フィルタが配された２つの画素、又は青フィルタが配された２つの画素との４つの画素で単位画素群（１００）を構成し、不純物拡散領域、増幅手段及びリセット手段は、単位画素群を構成する４つの画素に共通接続されている固体撮像装置が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量に応じた電荷に光電変換して蓄積する光電変換部と、前記光電変換部で光電変換された電荷を転送するための転送手段とを含み、２次元状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素に対して、赤フィルタと緑フィルタと青フィルタとからなるベイヤ方式に配列されたカラーフィルタと、
前記光電変換部から前記転送手段を介して転送される電荷を蓄積する不純物拡散領域と、
前記不純物拡散領域に蓄積された電荷に基づいて信号を出力する増幅手段と、
前記不純物拡散領域の電位をリセットするためのリセット手段とを有し、
斜め方向に隣接する前記緑フィルタが配された２つの画素と、前記緑フィルタが配された２つの画素のうちの１つに隣接する同列又は同行の前記赤フィルタが配された２つの画素、又は前記青フィルタが配された２つの画素との４つの画素で単位画素群を構成し、
前記不純物拡散領域、前記増幅手段及び前記リセット手段は、前記単位画素群を構成する４つの画素に共通接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記転送手段はＭＯＳ型トランジスタであり、
前記単位画素群を構成する４つの画素のうち、前記カラーフィルタの異なる色のフィルタが配された２つの画素の一対の前記光電変換部及び前記転送手段が、鏡面対称に配置されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記単位画素群を構成する４つの画素の二対の前記光電変換部及び前記転送手段が、鏡面対称に配置されていることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記不純物拡散領域は、前記カラーフィルタの同色のフィルタが配された２つの画素の電荷を加算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、
前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路と
を有することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びそれを用いた撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラは１０００万画素の固体撮像装置が使用されるようになった。これは銀塩写真画質を追求した結果であって、主に静止画専用に用いられている。一方、フルハイビジョン相当の動画像を得るために必要な画素数は２００万画素程度である。
【０００３】
１０００万画素の固体撮像装置を動画で使用すると、２００万画素の場合に対して約５倍の読み出し速度が必要となる。この場合、消費電力が非常に増大し、また、かかる消費電力増大によるノイズの悪化が生じ、更に画像処理用のメモリ増大によるコストアップを招く問題があった。
【０００４】
このような読み出し速度の向上と低消費電力のために、信号電荷を加算し読み出す方法がある。特開２００６−０７３７３３号公報には、４行１列の共通アンプ構成による単位画素群を用いることで、各色に対して、単位画素群にて同色加算が可能な固体撮像装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０７３７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開２００６−０７３７３３号公報に記載された加算方法は、単位画素群にての加算は垂直方向のみであり、斜め方向の隣接画素の加算を行うことができない。垂直方向のみの加算の場合、加算後の各色の画像情報は、空間的に等間隔でなくなり、解像感が劣化するという課題がある。そのため、斜め方向の画素信号を加算する要求がある。斜め方向の隣接画素の加算を行うためにはラインメモリを追加するなどの加算手段が必要となる。この時、斜め方向に隣接する画素の信号をそれぞれラインメモリに書き込み、その後、加算を行うプロセスが必要となるため、フレームレート向上の妨げになる。
【０００７】
本発明は従来技術の課題を解決し、高精細の画像と、それより低解像度の動画像を高画質で撮影できる固体撮像装置及びそれを用いた撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体撮像装置は、光量に応じた電荷に光電変換して蓄積する光電変換部と、前記光電変換部で光電変換された電荷を転送するための転送手段とを含み、２次元状に配列された複数の画素と、前記複数の画素に対して、赤フィルタと緑フィルタと青フィルタとからなるベイヤ方式に配列されたカラーフィルタと、前記光電変換部から前記転送手段を介して転送される電荷を蓄積する不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域に蓄積された電荷に基づいて信号を出力する増幅手段と、前記不純物拡散領域の電位をリセットするためのリセット手段とを有し、斜め方向に隣接する前記緑フィルタが配された２つの画素と、前記緑フィルタが配された２つの画素のうちの１つに隣接する同列又は同行の前記赤フィルタが配された２つの画素、又は前記青フィルタが配された２つの画素との４つの画素で単位画素群を構成し、前記不純物拡散領域、前記増幅手段及び前記リセット手段は、前記単位画素群を構成する４つの画素に共通接続されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の撮像システムは、上記の固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
単位画素群内の緑フィルタが配された２つの画素の電荷加算及び赤フィルタ又は青フィルタが配された２つの画素の電荷加算をラインメモリなどの加算手段を追加することなく行うことができる。また、斜め方向に隣接する緑フィルタが配された２つの画素の電荷を加算することにより、加算後の各色の画像情報における空間的な偏りを、垂直方向のみの加算の場合より抑圧することができる。従って、動画像を読み出す場合、低速駆動が可能となり、消費電力を低減することができ、かつ、低解像度画像の劣化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
図１は、本発明の好適な実施形態の固体撮像装置の概略構成を示す図である。この固体撮像装置は、増幅型固体撮像装置又はＣＭＯＳイメージセンサとも呼ばれる。図１において、固体撮像装置１は、画素アレイ部１１、垂直走査回路１２、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路１３、水平走査回路１４、及び、出力アンプ１５を備えている。
【００１２】
画素アレイ部１１は、複数の単位画素群が２次元状に配列されて構成される。各単位画素群は、複数の画素を含んで構成される。更に、画素アレイ部１１は、２次元状に配列されたカラーフィルタ（不図示）を備えている。各画素のカラーフィルタは市松模様状に配置されており、Ｇ（緑）フィルタは市松模様の半分に配され、Ｒ（赤）フィルタ、Ｂ（青）フィルタは市松模様の残り半分にそれぞれ半分ずつ配されるベイヤ配列となっている。以下、Ｇ、Ｒ、Ｂフィルタが配された画素をそれぞれＧ画素、Ｒ画素、Ｂ画素と呼ぶことにする。
【００１３】
ＣＤＳ回路１３は、複数の単位ＣＤＳ回路を含み、各単位ＣＤＳ回路は、画素アレイ部１１の１つの画素列又は複数の画素列毎に配置され、垂直走査回路１２によって選択された行の画素から信号出力線を介して読み出された信号をＣＤＳ処理する。具体的には、ＣＤＳ回路１３は、各画素からのリセットレベルと信号レベルとの差、あるいは信号を読み出す経路が有する固有のオフセットを含むリセットレベルと信号レベルとの差を出力する。これによって、画素ごとのばらつき等による固定パターンノイズとリセットノイズ等が除去される。なお、リセットレベルと信号レベルとの差分は出力アンプ部１５で行っても良く固体撮像装置１の外部にて行っても良い。
【００１４】
水平走査回路１４は、ＣＤＳ回路１３においてＣＤＳ処理された後、各列ごとに保存されている信号を順番に選択する。出力アンプ１５は、水平走査回路１４によって選択された列の信号を増幅して出力する。
【００１５】
以上の構成は、固体撮像装置の一つの構成例に過ぎず、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、ＣＤＳ回路１３、出力アンプ１５等を含んで構成される出力系統は、１つ又は３つ以上でもよい。
【００１６】
図２は、単位画素群とカラーフィルタ配置との関係を表す説明図である。図２では、１００、２００、３００及び４００の４つの単位画素群を配置した場合を示している。単位画素群１００〜４００のＲ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を示す。
【００１７】
単位画素群１００は、二つの隣接Ｇ画素Ｇ１２及びＧ２１、Ｇ画素Ｇ１２に隣接する二つのＲ画素Ｒ１１及びＲ１３の４画素で構成されている。単位画素群２００は、二つの隣接Ｇ画素Ｇ２３及びＧ３４、Ｇ画素Ｇ２３に隣接する二つのＢ画素Ｂ２２及びＢ２４で構成されている。同様に、単位画素群３００は、画素Ｇ３２、Ｇ４１、Ｒ３１及びＲ３３、単位画素群４００は、画素Ｇ４３、Ｇ５４、Ｂ４２及びＢ４４で構成されている。
【００１８】
図３は、単位画素群の等価回路図である。単位画素群１００は、回路要素として、例えば、複数の光電変換部２１ａ〜２１ｄ、複数の転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄ、１つの不純物拡散領域２３、１つの増幅トランジスタ２４及び１つのリセットトランジスタ２５を含む。以下、不純物拡散領域２３をＦＤ（Floating Diffusion）という。
【００１９】
更に、各単位画素群１００は、前述の信号出力線３０と、転送制御線３１ａ〜３１ｄ、リセット信号線３２、電源線３３とを含む。信号出力線３０は、典型的には、同列方向に配置された複数の単位画素群１００によって共用される。リセット信号線３２は、典型的には、行方向に沿って配列された複数の単位画素群１００によって共用される。
【００２０】
この実施形態では、複数の転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄのそれぞれのドレインが相互に接続されて、１つのノードであるＦＤ２３が形成されている。これにより、１画素あたりの光電変換部２１ａ〜２１ｄの面積を大きくし、開口率（１つの画素の面積に対する光電変換部２１ａ〜２１ｄの開口面積の比率）を高くすることができる。
【００２１】
光電変換部２１ａ〜２１ｄは、アノードがグランドに接続されており、入射光をその光量に応じた電荷に光電変換して蓄積する。転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄは、対応する光電変換部２１ａ〜２１ｄで発生した信号電荷をＦＤ２３に転送する転送手段として機能する。より具体的には、転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄは、ソースが対応する光電変換部２１ａ〜２１ｄのカソードに接続され、ゲートが対応する転送制御線３１ａ〜３１ｄに接続され、ドレインがＦＤ２３及び増幅トランジスタ２４のゲートに接続されている。
【００２２】
転送トランジスタ（転送手段）２２ａ〜２２ｄは、複数の光電変換部２１ａ〜２１ｄと１つの増幅トランジスタ２４のゲート電極との間に配置され、光電変換部２１ａ〜２１ｄで光電変換された電荷を転送する。転送制御線３１ａ〜３１ｄの電位がハイレベルになると、光電変換部２１ａ〜２１ｄ内に蓄積された電荷をＦＤ２３に転送する。ＦＤ２３は、複数の光電変換部２１ａ〜２１ｄから選択される１つ又は複数の光電変換部２１ａ〜２１ｄからそれに対応する転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄを介して転送される信号電荷を蓄積する。
【００２３】
ここで、複数の光電変換部２１ａ〜２１ｄに蓄積された電荷を同時にＦＤ２３に転送することで、信号電荷の加算を行うことが可能である。
【００２４】
増幅トランジスタ（増幅手段）２４は、ゲートがＦＤ２３に接続され、ドレインが電源線３３に接続され、ソースが信号出力線３０に接続されていて、ＦＤ２３に蓄積された信号電荷に基づいて信号出力線３０に信号を出力する。
【００２５】
リセットトランジスタ（リセット手段）２５は、ソースがＦＤ２３及び増幅トランジスタ２４のゲートに接続され、ドレインが電源線３３に接続され、ゲートがリセット信号線３２に接続されている。リセットトランジスタ２５は、リセット信号線３２がハイレベルになると、ＦＤ２３の電位、つまり、増幅トランジスタ２４のゲート電位を電源線３３の電位にリセットする。同時に、転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄを導通させることにより、光電変換部２１ａ〜２１ｄもリセット可能である。電源線３３の電位は少なくとも２つの電位を有し、ＦＤ２３の電位を２つの値に設定することで、信号線３２への信号の出力を行うことが出来る。
【００２６】
図４は、図３に示した単位画素群１００を複数配置した場合の回路図である。単位画素群１００〜４００の配置は、図２に示した場合と同じである。つまり、単位画素群１００において、光電変換部２１ａと転送トランジスタ２２ａで構成される画素は、図２におけるＧ画素Ｇ２１に相当する。そして、光電変換部２１ｂ〜２１ｄと転送トランジスタ２２ｂ〜２２ｄで構成される画素はそれぞれ、図２における画素Ｒ１１、Ｇ１２及びＲ１３に相当する。同様に、単位画素群２００において、光電変換部２１ａと転送トランジスタ２２ａで構成される画素は、図２におけるＢ画素Ｂ２２に相当する。そして、光電変換部２１ｂ〜２１ｄと転送トランジスタ２２ｂ〜２２ｄで構成される画素はそれぞれ、図２における画素Ｇ２３、Ｂ２４及びＧ３４に相当する。
【００２７】
また、図４において、転送制御線４１ａは、単位画素群１００〜４００の転送トランジスタ２２ａに共通接続され、転送制御線４１ｂ〜４１ｄは、単位画素群１００〜４００の転送トランジスタ２２ｂ〜２２ｄにそれぞれ共通接続されている。更に、リセット信号線４２は、単位画素群１００〜４００のリセットトランジスタ２５に共通接続されている。
【００２８】
上記構成にすることにより、転送制御線４１ａの電位をハイレベルにした時、図２における画素Ｇ２１、Ｂ２２、Ｇ４１、Ｂ４２が読み出される。同様にして、転送制御線４１ｂの電位をハイレベルにした時は、画素Ｒ１１、Ｇ２３、Ｒ３１、Ｇ４３が読み出される。そして、転送制御線４１ｃの電位をハイレベルにした時は、画素Ｇ１２、Ｂ２４、Ｇ３２、Ｂ４４が読み出される。そして、転送制御線４１ｄの電位をハイレベルにした時は、画素Ｒ１３、画素Ｇ３４、画素Ｒ３３、画素Ｇ５４が読み出される。従って、転送制御線４１ａと４１ｃの電位を同時にハイレベルにした時は、単位画素群１００及び３００では斜め方向に隣接する二つのＧ画素加算がそれぞれＦＤ２３で行われ、単位画素群２００及び４００では、二つのＢ画素加算がそれぞれＦＤ２３で行われる。
【００２９】
また、転送制御線４１ｂと４１ｄを同時にハイレベルにした時は、単位画素群１００及び３００では、二つのＲ画素加算がそれぞれＦＤ２３で行われ、単位画素群２００及び４００では、斜め方向に隣接する二つのＧ画素加算がそれぞれＦＤ２３で行われる。
【００３０】
本実施形態によれば、ラインメモリなどの加算手段を用いることなく、各色に対して同色２画素加算をそれぞれ単位画素群１００〜４００にて行うことが可能となるため、チップ面積を小さくすることができ、安価に固体撮像装置を製造することが可能となる。また、単位画素群１００〜４００での加算処理は、複数の転送制御線４１ａ〜４１ｄの電位を同時にハイレベルにすることで行われる。その結果、ラインメモリなどの加算手段を用いる場合と比較して、画素信号を読み出す回数を減らすことができ、フレームレートの向上が可能となる。更に、斜め方向に隣接する二つのＧ画素を加算するため、加算後のＧ画素の画像情報は、図５の黒点で示すように、垂直方向、水平方向及び斜め方向でそれぞれ等間隔となる。図６の黒点で示すように、従来の垂直方向で二つのＧ画素を加算する場合と比較して、空間的な隔たりが低減され、良好な画質を得ることが可能となる。
【００３１】
上記実施形態においては、転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄ、増幅トランジスタ２４及びリセットトランジスタ２５は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタで構成されることが好ましいが、それに限定されない。転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄ、増幅トランジスタ２４及びリセットトランジスタ２５は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタで構成されていてもよく、Ｎ型ＭＯＳトランジスタとＰ型ＭＯＳトランジスタとを組み合わせて構成されていてもよい。
【００３２】
図７は、図４に示す単位画素群１００〜４００の構造の一例を示す平面パターンの概略図である。図７において、５１ａ〜５１ｄは光電変換部を示し、５２ａ〜５２ｄは転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄのゲート電極を示している。ゲート電極５２ａ〜５２ｄは、例えばポリシリコンで構成される。転送制御線５３ａ〜５３ｄは、図２における転送制御線４１ａ〜４１ｄに相当し、単位画素群１００〜４００の各転送トランジスタ２２ａ〜２２ｄのゲート電極５２ａ〜５２ｄとの接続関係は図２と同等である。転送制御線５３ａ〜５３ｄは、ゲート電極５２ａ〜５２ｄにコンタクト（不図示）を介して電気的に接続される。トランジスタ領域５４及び５５には、リセットトランジスタ２５及び増幅トランジスタ２４が配置される。各画素のＦＤ５６ａ〜５６ｄは、各転送トランジスタのドレインが配線とコンタクトを介して共通接続され構成される。配線の代わりに不純物拡散領域を用いて接続しても良い。つまり、ＦＤは、複数の不純物拡散領域が接続されたものであってもよく、１つの不純物拡散領域からなるものであってもよい。配線は、例えばアルミニウム、銅やポリシリコンで構成され、コンタクトは、例えばタングステンなどで構成される。単位画素群１００において、光電変換部５１ａと転送トランジスタのゲート電極５２ａを含む画素は図２におけるＧ画素Ｇ２１に相当する。そして、光電変換部５１ｂ〜５１ｄと転送トランジスタのゲート電極５２ｂ〜５２ｄを含む画素は、それぞれ図２における画素Ｒ１１、Ｇ１２及びＲ１３に相当する。同様に、単位画素群２００において、光電変換部５１ａと転送トランジスタのゲート電極５２ａを含む画素は図２におけるＢ画素Ｂ２２に相当する。そして、光電変換部５１ｂ〜５１ｄと転送トランジスタのゲート電極５２ｂ〜５２ｄで構成される画素は、それぞれ図２における画素Ｇ２３、Ｂ２４及びＧ３４に相当する。
【００３３】
上記構成により、斜め方向に隣接したＧ画素の２画素加算及びＲ画素又はＢ画素の同色２画素加算を単位画素群１００〜４００にて行うことが可能となる。従って、高精細な静止画の撮影が可能な固体撮像装置を用いて動画像を読み出す場合においても、高速な駆動が不要となり、消費電力を低減することができる。また、本実施形態の効果により、高精細な静止画の撮影と動画像の画質の両立を得ることが可能となる。
【００３４】
図８は、図４に示す単位画素群１００〜４００の構造の一例を示す平面パターンの別の実施形態である。図８における符号は、図７と同様である。ＦＤ５６ａ〜５６ｃは、配線とコンタクトを介して共通接続される。配線の代わりに不純物拡散領域を用いて接続しても良い。
【００３５】
この実施形態では、光電変換部５１ａと５１ｂ、転送トランジスタのゲート電極５２ａと５２ｂとが、鏡面対称に配置されている。そのため、ＦＤ５６ａ〜５６ｃを垂直方向に対して一直線上に配置することができ、ＦＤ５６ａ〜５６ｃの共通接続が容易となる。このことによって、信号出力線（不図示）や、電源線（不図示）などの配線をレイアウトする自由度が向上する。従って、配線による受光率の低下や、寄生容量を介したノイズの影響を低減することができ、良好な画像を得ることが可能となる。図８に示す実施形態においては、図７に示す実施形態で得られる効果に加え、さらに感度の向上及びノイズの低減効果を得ることができる。
【００３６】
図９は、図４に示す単位画素群１００〜４００の構造の一例を示す平面パターンの別の実施形態である。図９における符号は、図７と同様である。トランジスタ領域５７には、リセットトランジスタ２５及び増幅トランジスタ２４が配置される。ＦＤ５６ａ〜５６ｂは、配線とコンタクトを介して共通接続される。配線の代わりに不純物拡散領域を用いて接続しても良い。
【００３７】
この実施形態では、光電変換部５１ａと５１ｂ、転送トランジスタのゲート電極５２ａと５２ｂとが、鏡面対称に配置されている。更に、光電変換部５１ｃと５１ｄ、転送トランジスタのゲート電極５２ｃと５２ｄとが、鏡面対称に配置されている。そのため、トランジスタの配置領域５７を跨がずに、ＦＤ５６ａ〜５６ｂを共通接続することができる。このことによって、増幅トランジスタ２４やリセットトランジスタ２５の配置の自由度が向上する。更に、ＦＤ５６ａ〜５６ｂの接続を活性化領域により行えば、信号出力線（不図示）や、電源線（不図示）など、配線レイアウトの自由度が向上する。従って、配線による受光率の低下や、寄生容量を介したノイズの影響を低減することができ、良好な画像を得ることが可能となる。図９に示す実施形態においては、図８で示した実施形態よりさらにＦＤ５６ａ〜５６ｂの接続の距離が短縮されている。そのため、図８で示した実施形態よりも、より大きな感度の向上とノイズ低減の効果を得ることができる。
【００３８】
図１０は、本発明の好適な実施形態の撮像システムの概略構成を示す図である。撮像システム４００は、上記の固体撮像装置１に代表される固体撮像装置１００４を備える。被写体の光学像は、レンズ（光学系）１００２によって固体撮像装置１００４の撮像面に結像する。レンズ１００２の外側には、レンズ１００２のプロテクト機能とメインスイッチを兼ねるバリア１００１が設けられうる。レンズ１００２には、それから出射される光の光量を調節するための絞り１００３が設けられる。固体撮像装置１００４から複数チャンネルで出力される撮像信号は、撮像信号処理回路１００５によって各種の補正、クランプ等の処理が施される。撮像信号処理回路１００５から複数チャンネルで出力される撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１００６でアナログ−ディジタル変換される。Ａ／Ｄ変換器１００６から出力される画像データは、信号処理部１００７によって各種の補正、データ圧縮などがなされる。固体撮像装置１００４、撮像信号処理回路１００５、Ａ／Ｄ変換器１００６及び信号処理部１００７は、タイミング発生部１００８が発生するタイミング信号にしたがって動作する。
【００３９】
ブロック１００５〜１００８は、固体撮像装置１００４と同一チップ上に形成されてもよい。撮像システム４００の各ブロックは、全体制御・演算部１００９によって制御される。撮像システム４００は、その他、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部１０１０、記録媒体１０１２への画像の記録又は読み出しのための記録媒体制御インターフェース部１０１１を備える。記録媒体１０１２は、半導体メモリ等を含んで構成され、着脱が可能である。撮像システム４００は、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０１３を備えてもよい。
【００４０】
次に、撮像システム４００の動作について説明する。バリア１００１のオープンに応じて、メイン電源、コントロール系の電源、Ａ／Ｄ変換器１００６等の撮像系回路の電源が順にオンする。その後、露光量を制御するために、全体制御・演算部１００９が絞り１００３を開放にする。固体撮像装置１００４から出力された信号は、撮像信号処理回路１００５をスルーしてＡ／Ｄ変換器１００６へ提供される。Ａ／Ｄ変換器１００６は、その信号をＡ／Ｄ変換して信号処理部１００７に出力する。信号処理部１００７は、そのデータを処理して全体制御・演算部１００９に提供し、全体制御・演算部１００９において露出量を決定する演算を行う。全体制御・演算部１００９は、決定した露出量に基づいて絞りを制御する。
【００４１】
次に、全体制御・演算部１００９は、固体撮像装置１００４から出力され信号処理部１００７で処理された信号にから高周波成分を取り出して、高周波成分に基づいて被写体までの距離を演算する。その後、レンズ１００２を駆動して、合焦か否かを判断する。合焦していないと判断したときは、再びレンズ１００２を駆動し、距離を演算する。
【００４２】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。本露光が終了すると、固体撮像装置１００４から出力された撮像信号は、撮像信号処理回路１００５において補正等がされ、Ａ／Ｄ変換器１００６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部１００７で処理される。信号処理部１００７で処理された画像データは、全体制御・演算部１００９によりメモリ部１０１０に蓄積される。
【００４３】
その後、メモリ部１０１０に蓄積された画像データは、全体制御・演算部１００９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１０１１を介して記録媒体１０１２に記録される。また、画像データは、外部Ｉ／Ｆ部１０１３を通してコンピュータ等に提供されて処理されうる。
【００４４】
ここで、撮像システム４００は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラとして、又は、携帯電話機等の端末装置に搭載されるカメラモジュールとして好適である。固体撮像装置１は、各画素信号を原信号で読み出す動作と、加算して読み出す動作とを選択可能である。
【００４５】
上記構成の固体撮像装置及びそれを用いた撮像システムによれば、斜め方向に隣接する二つのＧ画素と、そのＧ画素の一つに隣接する同列又は同行の二つのＲ画素又はＢ画素の４画素が単位画素群１００〜４００を成し、共通アンプ構成となっている。そのため、斜め方向に隣接したＧ画素の２画素加算及びＲ画素又はＢ画素の２画素加算をラインメモリなどの加算手段を追加することなく単位画素群１００〜４００にて行うことが可能である。斜め方向に隣接した二つのＧ画素を加算することにより、加算後の各色の画像情報における空間的な偏りを、垂直方向のみの加算の場合より抑圧することが可能となる。従って、動画像を読み出す場合、低速駆動が可能となり、消費電力を低減することができ、かつ、低解像度画像の劣化を抑制することが可能となる。
【００４６】
従って、本実施形態により、高精細の画像と、それより低解像度の動画像を高画質で撮影できる固体撮像装置及びそれを用いた撮像システムを提供することができる。
【００４７】
本実施形態の固体撮像装置は、画素アレイ部１１を有する。画素アレイ部１１は、光量に応じた電荷に光電変換して蓄積する光電変換部２１ａ〜２１ｄと、光電変換部２１ａ〜２１ｄで光電変換された電荷を転送するための転送手段（転送トランジスタ）２２ａ〜２２ｄとを含み、２次元状に配列された複数の画素を有する。カラーフィルタは、複数の画素に対して、赤フィルタと緑フィルタと青フィルタとからなるベイヤ方式に配列されている。不純物拡散領域（ＦＤ）２３は、光電変換部２１ａ〜２１ｄから転送手段２２ａ〜２２ｄを介して転送される電荷を蓄積する。増幅手段（増幅トランジスタ）２４は、不純物拡散領域２３に蓄積された電荷に基づいて信号を出力する。リセット手段（リセットトランジスタ）２５は、不純物拡散領域２３の電位をリセットする。
【００４８】
各単位画素群１００等は、斜め方向に隣接する緑フィルタが配された２つの画素と、その緑フィルタが配された２つの画素のうちの１つに隣接する同列又は同行の赤フィルタが配された２つの画素、又は青フィルタが配された２つの画素との４つの画素で構成される。不純物拡散領域２３、増幅手段２４及びリセット手段２５は、単位画素群１００等を構成する４つの画素に共通接続されている。
【００４９】
転送手段２２ａ〜２２ｄは、ＭＯＳ型トランジスタである。図８において、単位画素群１００等を構成する４つの画素のうち、カラーフィルタの異なる色のフィルタが配された２つの画素の一対の光電変換部５１ａ，５１ｂ及び転送手段５２ａ，５２ｂが、鏡面対称に配置されている。
【００５０】
図９において、単位画素群１００等を構成する４つの画素の二対の光電変換部５１ａ〜５１ｄ及び転送手段５２ａ〜５２ｄが、鏡面対称に配置されている。
【００５１】
不純物拡散領域２３は、カラーフィルタの同色のフィルタが配された２つの画素の電荷を加算する。
【００５２】
図１０の撮像システム４００は、固体撮像装置１００４と、固体撮像装置１００４へ光を結像する光学系（レンズ）１００２と、固体撮像装置１００４からの出力信号を処理する信号処理回路１００５，１００７とを有する。
【００５３】
本実施形態によれば、単位画素群内の緑フィルタが配された２つの画素の電荷加算及び赤フィルタ又は青フィルタが配された２つの画素の電荷加算をラインメモリなどの加算手段を追加することなく行うことができる。また、斜め方向に隣接する緑フィルタが配された２つの画素の電荷を加算することにより、加算後の各色の画像情報における空間的な偏りを、垂直方向のみの加算の場合より抑圧することができる。従って、動画像を読み出す場合、低速駆動が可能となり、消費電力を低減することができ、かつ、低解像度画像の劣化を抑制することが可能となる。
【００５４】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の好適な実施形態の固体撮像装置の概略構成図を示す図である。
【図２】単位画素群とカラーフィルタ配置との関係を表す説明図である。
【図３】単位画素群の構成例を示す回路図である。
【図４】単位画素群を複数配置した場合の回路図である。
【図５】加算モード時のＧ画素による画像情報の空間的配置を示す説明図である。
【図６】図５に対する従来技術による画像情報の空間的配置を示す説明図である。
【図７】単位画素群の構造の一例を示す平面パターン概略図である。
【図８】単位画素群の構造の別の実施形態を示す平面パターン概略図である。
【図９】単位画素群の構造の別の実施形態を示す平面パターン概略図である。
【図１０】本発明の好適な実施形態の撮像システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  固体撮像装置
１１、４０  画素アレイ部
１２  垂直走査回路
１３、４１、４２  ＣＤＳ回路
１４  水平走査回路
１５  出力アンプ
２１ａ〜２１ｄ、５１ａ〜５１ｄ  光電変換部
２２ａ〜２２ｄ  転送トランジスタ
２３、５６ａ〜５６ｄ  ＦＤ（フローティングディフュージョン）
２４  増幅トランジスタ
２５  リセットトランジスタ
３０  信号出力線
３１ａ〜３１ｄ、４１ａ〜４１ｄ  転送制御信号線
３２、４２  リセット信号線
３３  電源線
５２ａ〜５２ｄ  転送トランジスタのゲート電極
５３ａ〜５３ｄ  転送制御線
５４、５５、５７  トランジスタ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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