(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、クロックに同期して入力信号を保持し出力する機能を有する回路を単位回路として、該単位回路を直列接続した第１及び第２の単位回路からなる複数の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３の前記単位回路からなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記初段の第１のシフトレジスタユニットの前記第１の単位回路への入力信号を第１のスイッチを介して前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３の単位回路に入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号を単位段内の前記複数の各第１のシフトレジスタユニットの前記第２の単位回路に第２のスイッチを介して入力し、前記第１及び第２のスイッチは同時に導通もしくは非導通させるように構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、クロックに同期して入力信号を保持し出力する機能を有する回路を単位回路として、該単位回路を直列接続した第１及び第２の単位回路からなる単一の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３の前記単位回路からなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記第１のシフトレジスタユニットの前記第１の単位回路への入力信号を第１のスイッチを介して前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３の単位回路に入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号をｍ（ｍは１以上の整数）段後段の単位段の前記第１のシフトレジスタユニット内の第２の単位回路に第２のスイッチを介して入力し、前記第１及び第２のスイッチは同時に導通もしくは非導通させるように構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、直列接続した第１及び第２のクロック型インバータからなる複数の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３のクロック型インバータからなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記初段の第１のシフトレジスタユニットの前記第１のクロック型インバータへの入力信号を前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３のクロック型インバータに入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号を単位段内の前記複数の各第１のシフトレジスタユニットの第２のクロック型インバータに入力するように構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、直列接続した第１及び第２のクロック型インバータからなる単一の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３のクロック型インバータからなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記第１のシフトレジスタユニットの前記第１のクロック型インバータへの入力信号を前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３のクロック型インバータに入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号をｍ（ｍは１以上の整数）段後段の単位段の前記第１のシフトレジスタユニットの前記第２のクロック型インバータに入力するように構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
前記水平及び垂直走査回路は、前記シフトレジスタの隣接する前記第１のシフトレジスタユニットの出力の差信号を選択信号として出力する手段を備え、該選択信号により画素を選択するように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＸＹアドレス型固体撮像装置に関し、特に任意の段数おき、又は任意の段数を単位とした走査を行う走査回路を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＸＹアドレス型固体撮像装置の画素を順次選択するために、水平及び垂直走査回路には、シフトレジスタを用いたものが利用されてきた。また、シフトレジスタの構成の一つとして、クロック型インバータを直列に接続したクロック型ＣＭＯＳシフトレジスタが知られている。かかるシフトレジスタの構成例を図11に示す。図11において、10-1は第１のクロック型インバータ、10-2は第２のクロック型インバータであり、第１及び第２のクロック型インバータ10-1，10-2を直列に接続してシフトレジスタユニット11を構成し、多数のシフトレジスタユニット11を直列に接続してシフトレジスタを構成している。そして各シフトレジスタユニット11では、入力信号φＳＴをクロックパルスφ１，φ２のタイミングに従って反転し、多段に構成することによりシフトレジスタとしての機能をもたせている。
【０００３】
図11に示したシフトレジスタの動作を、図12に示したタイミングチャートを用いて説明する。時刻ｔSTにおいて、入力信号φＳＴをクロックφ１の１周期分Ｈレベルとする。クロックφ２がＨレベルのときに第１のクロック型インバータ10-1がアクティブとなり、ノードＳＲ0.0 ，ＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ7.0 の情報が反転され、各ノードＳＲ0.5 ，ＳＲ1.5 ，ＳＲ2.5 ，ＳＲ3.5 ，ＳＲ4.5 ，ＳＲ5.5 ，ＳＲ6.5 ，ＳＲ7.5 に伝達される。クロックφ１がＨレベルのときに第２のクロック型インバータ10-2がアクティブとなり、各ノードＳＲ0.5 ，ＳＲ1.5 ，ＳＲ2.5 ，ＳＲ3.5 ，ＳＲ4.5 ，ＳＲ5.5 ，ＳＲ6.5 ，ＳＲ7.5 の情報が反転され、各ノードＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 に伝達される。したがって、時刻ｔ01，ｔ02，ｔ03，ｔ04，ｔ05，ｔ06，ｔ07，ｔ08において、各ノードＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 にＨレベルが出力される。このＨレベルを、固体撮像装置の走査回路から出力される選択信号として利用することによって、画素を順次選択し、信号を読み出すことができる。
【０００４】
このように構成したシフトレジスタを用いた固体撮像装置の走査回路において、毎走査毎にシフトレジスタに入力信号φＳＴを入力した後、シフトレジスタを高速のクロックと通常のクロックを交互に入力して駆動し、高速クロック入力部分を選択信号として用いないことで、所定の段数おきに選択信号を出力するいわゆる間引き走査を実現することが出来る。この動作を図13に示したタイミングチャートを用いて説明する。時刻ｔSTにおいて、クロックφ１の１周期分Ｈレベルとする入力信号φＳＴをノードＳＲ0.0 に入力する。その後の動作は図12に示したものと同様であるが、この間引き走査においては、時刻ｔS1からｔS2，ｔS3からｔS4，ｔS5からｔS6，ｔS7からｔS8の間では、クロックφ１，φ２の周期を時刻ｔSTからｔS1，ｔS2からｔS3，ｔS4からｔS5，ｔS6からｔS7に比べて短くする。そして、時刻ｔS1からｔS2，ｔS3からｔS4，ｔS5からｔS6，ｔS7からｔS8の間に、ＳＲ1.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ7.0 の各ノードに出力されるＨレベルを選択信号として利用せず、ＳＲ2.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ8.0 の各ノードに出力されるＨレベルを固体撮像装置の走査回路から出力される選択信号として利用することによって、間引き走査が可能となる。ここでは、１画素おきに信号を得るための間引き走査方法を示したが、クロックφ１，φ２の複数周期にわたり周期を短くすることにより、複数画素おきに信号を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図13のタイミングチャートで示した方法で間引き走査を実現する場合には、シフトレジスタの駆動クロックの周期を変化させる必要があるため、その制御が煩雑になる。また、シフトレジスタの段数が多くなると、クロックが駆動すべき負荷が増大し、クロックの周波数の増加と共に消費電力が大きくなり、発熱するといった問題を生じる。
【０００６】
本発明は、従来の間引き走査を行うシフトレジスタにおける上記問題点を解消するためになされたもので、複雑なクロックの制御が不要で、消費電力の増大を伴うことなく間引き走査を実現できる固体撮像装置を提供することを目的とする。請求項毎の目的を述べると、請求項１及び２記載の発明は、任意数を単位とした画素の選択が可能な固体撮像装置を提供することを目的とし、また請求項３及び４記載の発明は、請求項１及び２記載の発明における第１及び第２のスイッチを省略することが可能な固体撮像装置を提供することを目的とし、また請求項５記載の発明は、任意の段数ごとの画素の選択が可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、クロックに同期して入力信号を保持し出力する機能を有する回路を単位回路として、該単位回路を直列接続した第１及び第２の単位回路からなる複数の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３の前記単位回路からなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記初段の第１のシフトレジスタユニットの前記第１の単位回路への入力信号を第１のスイッチを介して前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３の単位回路に入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号を単位段内の前記複数の各第１のシフトレジスタユニットの前記第２の単位回路に第２のスイッチを介して入力し、前記第１及び第２のスイッチは同時に導通もしくは非導通させるように構成するものである。このように構成することにより、駆動クロックの複雑な制御を必要とせず、任意数を単位とした画素の選択が可能となり、容易に間引き走査を実現できる固体撮像装置を提供することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、クロックに同期して入力信号を保持し出力する機能を有する回路を単位回路として、該単位回路を直列接続した第１及び第２の単位回路からなる単一の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３の前記単位回路からなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記第１のシフトレジスタユニットの前記第１の単位回路への入力信号を第１のスイッチを介して前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３の単位回路に入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号をｍ（ｍは１以上の整数）段後段の単位段の前記第１のシフトレジスタユニット内の第２の単位回路に第２のスイッチを介して入力し、前記第１及び第２のスイッチは同時に導通もしくは非導通させるように構成するものである。このように構成することにより、駆動クロックの複雑な制御を必要とせず、任意数を単位とした画素の選択が可能となり、容易に間引き走査を実現できる固体撮像装置を提供することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、直列接続した第１及び第２のクロック型インバータからなる複数の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３のクロック型インバータからなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記初段の第１のシフトレジスタユニットの前記第１のクロック型インバータへの入力信号を前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３のクロック型インバータに入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号を単位段内の前記複数の各第１のシフトレジスタユニットの第２のクロック型インバータに入力するように構成するものである。このように構成することにより、第１及び第２のシフトレジスタユニットを構成する第１〜第３のクロック型インバータはスイッチ機能をもつため、請求項１記載の発明における間引き走査用の第１及び第２のスイッチを省略することが可能となる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、２次元状に配列された複数の画素と、該画素の信号の読み出しを行うための水平及び垂直走査回路とからなるＸＹアドレス型の固体撮像装置において、前記走査回路は、直列接続した第１及び第２のクロック型インバータからなる単一の第１のシフトレジスタユニットに、該第１のシフトレジスタユニットの駆動クロックとは独立に制御されるクロックにより駆動される第３のクロック型インバータからなる単一の第２のシフトレジスタユニットを対応させてなる単位段を複数個直列接続して構成したシフトレジスタを備え、該シフトレジスタを構成する前記単位段は、前記第１のシフトレジスタユニットの前記第１のクロック型インバータへの入力信号を前記第２のシフトレジスタユニットの前記第３のクロック型インバータに入力すると共に、前記第２のシフトレジスタユニットの出力信号をｍ（ｍは１以上の整数）段後段の単位段の前記第１のシフトレジスタユニットの前記第２のクロック型インバータに入力するように構成するものである。このように構成することにより、第１及び第２のシフトレジスタユニットを構成する第１〜第３のクロック型インバータはスイッチ機能をもつため、請求項２記載の発明における間引き走査用の第１及び第２のスイッチを省略することが可能となる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、前記水平及び垂直走査回路は、前記シフトレジスタの隣接する前記第１のシフトレジスタユニットの出力の差信号を選択信号として出力する手段を備え、該選択信号により画素を選択するように構成するものである。このように構成することにより、駆動クロックの複雑な制御を必要とせず、任意の段数毎の画素の選択が可能な固体撮像装置を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
次に実施の形態について説明する。まず本発明に係る固体撮像装置の第１の実施の形態を、図１に示した走査回路を構成するシフトレジスタの概念図をもとに説明する。図１において、１は第１のシフトレジスタユニット、２は第２のシフトレジスタユニット、３は第１のスイッチ、４は第２のスイッチ、５はシフトレジスタ単位段を示しており、複数のシフトレジスタ単位段５を直列に接続してシフトレジスタを構成している。各シフトレジスタ単位段５は、２段直列に接続された第１のシフトレジスタユニット１と、２段の第１のシフトレジスタユニット１のうち、第１段目の第１のシフトレジスタユニット１の入力端と、第２のシフトレジスタユニット２の入力端を第１のスイッチ３を介して接続し、第２のシフトレジスタユニット２の出力端と、第１段及び第２段目の第１のシフトレジスタユニット１を第２のスイッチ４を介して接続して構成されている。
【００１３】
このように構成したシフトレジスタにおいて、第１及び第２のスイッチ３，４を非導通とすることによって、第１のシフトレジスタユニット１と第２のシフトレジスタユニット２が切り離され、第１のシフトレジスタユニット１のみを動作させることにより、通常のシフトレジスタ動作を行わせることができる。間引き走査においては、第１及び第２のスイッチ３，４を導通させる。これにより第１段目の第１のシフトレジスタユニット１の入力端に入力される信号が、第２のシフトレジスタユニット２を介して第１段及び第２段目の第１のシフトレジスタユニット１に同時に伝達される。シフトレジスタはシフトレジスタ単位段５を単位として動作するため、同一のシフトレジスタ単位段５内の２段の第１のシフトレジスタユニット１からは同一の信号が出力される。このように本実施の形態のシフトレジスタにおいては、各シフトレジスタ単位段を構成する２段の第１のシフトレジスタユニットが単位として同時に動作を行うが、本発明においては任意の段数おきの走査に加え、この実施の形態の動作も間引き走査と呼ぶことにする。
【００１４】
この実施の形態では、２段の第１のシフトレジスタユニットに１つの第２のシフトレジスタユニットを対応させてシフトレジスタ単位段を構成した例を示したが、任意の段数の第１のシフトレジスタユニットに１つの第２のシフトレジスタユニットを対応させてシフトレジスタ単位段を構成することにより、同時に動作する任意の段数の第１のシフトレジスタを単位とした、シフトレジスタ動作をさせることができる。
【００１５】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態を図２に示した概念図をもとに説明する。図２において、図１に示した第１の実施の形態と同等の構成要素には、同一の符号を付して示している。図２において、６は初段用スイッチ、７は初段シフトレジスタ単位段、８は２段目以降のシフトレジスタ単位段である。初段シフトレジスタ単位段７においては、第２のシフトレジスタユニット２の出力端を、該第２のシフトレジスタユニット２の入力端が接続されている第１のシフトレジスタユニット１と、次段のシフトレジスタ単位段８の第１のシフトレジスタユニット１に、それぞれ初段用スイッチ６及び第２のスイッチ４を介して接続している。第２段目以降のシフトレジスタ単位段８においては、第１のシフトレジスタユニット１の入力端と第２のシフトレジスタユニット２の入力端とを第１のスイッチ３を介して接続し、第２のシフトレジスタユニット２の出力端と、次段のシフトレジスタ単位段８の第１のシフトレジスタユニット１とを、第２のスイッチ４を介して接続している。
【００１６】
このように構成したシフトレジスタにおいて、第１及び第２のスイッチ３，４、及び初段用スイッチ６を非導通とすることによって、第１のシフトレジスタユニット１と第２のシフトレジスタユニット２が切り離され、第１のシフトレジスタユニット１のみを動作させることにより、通常のシフトレジスタ動作を行わせることができる。一方、間引き走査においては、第１及び第２のスイッチ３，４、及び初段用スイッチ６を導通させる。初段シフトレジスタ単位段７の第１のシフトレジスタユニット１の入力端に入力される信号が、第２のシフトレジスタユニット２を介して初段及び次段のシフトレジスタ単位段７，８の第１のシフトレジスタユニット１に同時に伝達される。それ以降、第ｎ段のシフトレジスタ単位段８の第１のシフトレジスタユニット１の入力端に入力される信号は、第２のシフトレジスタユニット２を介して第ｎ＋１段のシフトレジスタ単位段８の第１のシフトレジスタユニット１に伝達される。したがって、１回のシフトレジスタ動作で、第１のシフトレジスタユニット１に入力される信号は、入力される第１のシフトレジスタユニット１の次段の第１のシフトレジスタユニット１に伝達される。また、初段及びその次段のシフトレジスタ単位段７，８の第１のシフトレジスタユニット１の出力端には、初段シフトレジスタ単位段７の構成により、同一の信号が伝達されるため、間引き走査時には２段のシフトレジスタ単位段を単位として、シフトレジスタ動作をする。
【００１７】
この実施の形態では、第１のシフトレジスタユニット１に対応した第２のシフトレジスタユニット２の出力を、対応する第１のシフトレジスタユニット１の１段後段の第１のシフトレジスタユニット１に、第２のスイッチ４を介して入力する例を示したが、第２のシフトレジスタユニット２の出力を対応する第１のシフトレジスタユニット１の任意の段数後段の第１のシフトレジスタユニット１に、第２のスイッチ４を介して入力することによって、任意の段数の第１のシフトレジスタユニット１を単位とした、シフトレジスタ動作をさせることができる。
【００１８】
〔第３の実施の形態〕
次に、第１の実施の形態の具体的な構成例を、第３の実施の形態として説明する。10-1は第１のクロック型インバータ、10-2は第２のクロック型インバータ、11-1は前記第１及び第２のクロック型インバータよりなる第１のシフトレジスタユニット（Ａ）、11-2は同じく前記第１及び第２のクロック型インバータよりなる第１のシフトレジスタユニット（Ｂ）、12は第３のクロック型インバータ、13はシフトレジスタ単位段である。ここで、第１のシフトレジスタユニット（Ａ）11-1，（Ｂ）11-2が第１の実施の形態における第１のシフトレジスタユニット１に、第３のクロック型インバータ12が第２のシフトレジスタユニット２に対応する。シフトレジスタ単位段13は、第１及び第２のクロック型インバータ10-1，10-2を直列に接続して構成される第１のシフトレジスタユニット（Ａ），（Ｂ）を２段直列に接続し、第１のシフトレジスタユニット（Ａ）11-1の入力端と第３のクロック型インバータ12の入力を接続し、第３のクロック型インバータ12の出力を第１のシフトレジスタユニット（Ａ）及び（Ｂ）の第２のクロック型インバータ10-2の入力端に接続して構成されている。そして、シフトレジスタ単位段13を直列に接続することによってシフトレジスタを構成している。
【００１９】
第１，第２のクロック型インバータ10-1，10-2は、それぞれクロックφ２，φ１がＨレベルのときにアクティブになる。第３のクロック型インバータ12は、クロックφ３がＨレベルのときにアクティブになる。また、この構成例では、図１に示した第１の実施の形態における間引き走査用の第１及び第２のスイッチに相当するものは備えていない。クロック型インバータは非アクティブ状態のときは出力インピーダンスが大きくなるので、その入力端と出力端が絶縁され、スイッチに相当する役割も兼ねている。図３に示した構成例では、４段のシフトレジスタ単位段を直列に接続して構成したものを示している。
【００２０】
次に、図３に示した第３の実施の形態のシフトレジスタの通常走査時の動作を、図４に示したタイミングチャートをもとに説明する。この通常走査では、クロックφ３がＬレベルであるので、第３のクロック型インバータは非アクティブとなり、実際の動作を行うのは、第１及び第２のクロック型インバータ10-1，10-2で構成される第１のシフトレジスタユニット（Ａ）11-1及び（Ｂ）11-2である。時刻ｔSTにおいて、ノードＳＲ0.0 にクロックφ１の１周期分ＨレベルのφＳＴが入力されると、その後クロックφ１，φ２にしたがって、時刻ｔ01，ｔ02，ｔ03，ｔ04，ｔ05，ｔ06，ｔ07，ｔ08において、各ノードＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 にＨレベルが出力される。
【００２１】
次に間引き走査時の動作を、図５に示したタイミングチャートを用いて説明する。この間引き走査時では、クロックφ２がＬレベルであるので、第１のクロック型インバータ10-1は非アクティブとなる。時刻ｔSTにおいて、ノードＳＲ0.0 にクロックφ１の１周期分ＨレベルのφＳＴが入力されると、クロックφ３がＨレベルのときに第３のクロック型インバータ12がアクティブとなり、φＳＴの反転信号がノードＳＲ0.5 ，ＳＲ1.5 に伝達され、時刻ｔ11でクロックφ１がＨレベルとなると、ノードＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 にＨレベルが伝達される。その後、時刻ｔ12においてノードＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 に、時刻ｔ13においてノードＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 に、時刻ｔ14においてノードＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 に、それぞれＨレベルが伝達される。
【００２２】
以上説明したように、図３に示した構成のシフトレジスタでは、間引き走査時においては、２段の第１のシフトレジスタユニット（Ａ），（Ｂ）を単位にしてシフトレジスタ動作を行う。そして、第１の実施の形態と同様に、第３のクロック型インバータ12の出力端をｎ段（ｎ：１以上の整数）の第１のシフトレジスタユニット（Ａ），（Ｂ）に接続することによって、ｎ段の第１のシフトレジスタユニット（Ａ），（Ｂ）を単位としたシフトレジスタ動作をさせることができる。また、この実施の形態ではシフトレジスタユニットの構成にクロック型インバータを用いたものを示したが、クロックにより情報を伝達する形式のものであれば、どのような構成のものでも用いることができる。
【００２３】
本実施の形態では、間引き走査時には、駆動しなければならないクロック型インバータは、第２及び第３のクロック型インバータ10-2，12であり、第１のクロック型インバータ10-1は駆動する必要はない。また、それぞれのクロック型インバータに入力するクロックの周波数は、通常走査時と間引き走査時で変化させる必要はない。したがって、間引き走査において、消費電力の増大はない。
【００２４】
〔第４の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態の具体的な構成例を第４の実施の形態として、図６に基づいて説明する。図６において、図３に示した第３の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付して示している。11は第１のシフトレジスタユニット、14は初段シフトレジスタ単位段、15は次段以降のシフトレジスタ単位段、16は初段の第３のクロック型インバータである。そして、初段シフトレジスタ単位段14は、初段の第３のクロック型インバータ16の入力と初段の第１のシフトレジスタユニット11の第１のクロック型インバータ10-1の入力端とを接続し、初段の第３のクロック型インバータ16の出力端を、初段及び次段の第１のシフトレジスタユニット11の第２のクロック型インバータ10-2の入力端に接続している。２段目以降のシフトレジスタ単位段15は、第１及び第２のクロック型インバータ10-1，10-2を直列に接続して構成される第１のシフトレジスタユニット11を備え、第ｎ段目の第１のシフトレジスタユニット11の入力端と第ｎ段目の第３のクロック型インバータ12の入力とを接続し、第ｎ段目の第３のクロック型インバータ12の出力を第ｎ＋１段目の第２のクロック型インバータ10-2の入力端に接続して構成されている。そして、初段シフトレジスタ単位段14と複数の２段目以降のシフトレジスタ単位段15を直列に接続することによってシフトレジスタを構成している。
【００２５】
第１及び第２のクロック型インバータ10-1，10-2は、それぞれクロックφ２，φ１がＨレベルのときにアクティブになる。第３のクロック型インバータ12，16は、クロックφ３がＨレベルのときにアクティブになる。また、この構成例では、図２に示した第２の実施の形態における間引き走査用の第１及び第２のスイッチ並びに初段用スイッチに相当するものは設けられていない。クロック型インバータは非アクティブ状態のときは出力インピーダンスが大きくなるので、その入力端と出力端が絶縁され、スイッチに相当する役割も兼ねている。なお図６に示した構成例では、初段シフトレジスタ単位段14及び７段のシフトレジスタ単位段15を直列に接続したものを示している。
【００２６】
次に、図６に示した第４の実施の形態のシフトレジスタの通常走査時の動作について説明する。通常走査では、クロックφ３は常にＬレベルとする。これにより、第３のクロック型インバータ12，16は非アクティブとなり、クロックφ１，φ２が入力される第１のシフトレジスタユニット11のみが動作する。したがって、第３の実施の形態の通常走査と同様に、図４に示したタイミングチャートにしたがって動作をする。間引き走査においても、第３の実施の形態と同様に、図５に示したタイミングチャートにしたがって動作をする。すなわち、クロックφ２がＬレベルであるので、第１のクロック型インバータ10-1は非アクティブとなる。時刻ｔSTにおいて、ノードＳＲ0.0 にクロックφ１の１周期分ＨレベルのφＳＴが入力されると、クロックφ３がＨレベルのときに初段の第３のクロック型インバータ16がアクティブとなり、φＳＴの反転信号がノードＳＲ0.5 ，ＳＲ1.5 に伝達され、時刻ｔ11でクロックφ１がＨレベルとなると、ノードＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 にＨレベルが伝達される。その後、時刻ｔ12においてノードＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 に、時刻ｔ13においてノードＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 に、時刻ｔ14においてノードＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 に、それぞれＨレベルが伝達される。
【００２７】
以上説明したように、図６に示した第４の実施の形態では、間引き走査時においては、２段の第１のシフトレジスタユニットを単位としてシフトレジスタ動作を行う。第２の実施の形態と同様に、第３のクロック型インバータの出力端を、該第３のクロック型インバータの入力端が接続されている第１のシフトレジスタユニットのｎ段後段の第１のシフトレジスタユニットの第２のクロック型インバータの入力端に接続し、初段シフトレジスタ単位段における第３のクロック型インバータの出力端を、該第３のクロック型インバータの入力端が接続されている第１のシフトレジスタユニットからｎ段後段の第１のシフトレジスタユニットまでの第２のクロック型インバータの入力端に接続することによって、（ｎ＋１）段の第１のシフトレジスタユニットを単位としたシフトレジスタ動作をさせることができる。また、この実施の形態ではシフトレジスタユニットの構成にクロック型インバータを用いたものを示したが、クロックにより情報を伝達する形式のものであれば、どのような構成のものでも用いることができる。
【００２８】
本実施の形態では、通常走査時に比べて間引き走査時には、駆動しなければならないクロック型インバータは、第２及び第３のクロック型インバータのみであり、第１のクロック型インバータは駆動する必要はない。また、それぞれのクロック型インバータに入力するクロックの周波数は、通常走査時と間引き走査時で変化させる必要はない。したがって、間引き走査において、消費電力の増大はない。
【００２９】
〔第５の実施の形態〕
第３及び第４の実施の形態において、ＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 の各ノードに出力されるＨレベルを選択信号とする場合、間引き走査時には２箇所に同時に選択信号が出力される。例えば、第３の実施の形態においては、図５に示すように、時刻ｔ13にはノードＳＲ5.0 とＳＲ6.0 に選択信号が出力される。固体撮像装置の走査回路に、これらの実施の形態に示したシフトレジスタを用いる場合、２箇所に同時に選択信号が出力されると２画素を同時に選択し、２画素の信号を同時に出力してしまうといった問題を生じる。
【００３０】
第５の実施の形態においては、図７に示すように、図６に示した第４の実施の形態に、第１のシフトレジスタユニットのノードＳＲn.0 （ｎ：1,2,3,・・・）の出力とノードＳＲ(n＋1).0の反転出力のＮＯＲ出力を得る選択信号発生回路21を付加し、選択信号発生回路21の出力Ｎn を選択信号として用いる。したがって、ノードＮn には、ノードＳＲn.0 がＬレベル、ノードＳＲ(n＋1).0がＨレベルのときにＨレベルが出力される。例えば、図８のタイミングチャートにおいて時刻ｔ23では、ＳＲ1.0 ，ＳＲ2.0 ，ＳＲ3.0 ，ＳＲ4.0 ，ＳＲ5.0 ，ＳＲ6.0 ，ＳＲ7.0 ，ＳＲ8.0 の各ノードは、それぞれＬ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌレベルであるので、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６，Ｎ７，Ｎ８の各ノードは、それぞれＬ，Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｌ，Ｌ，Ｌ，Ｌレベルが出力され、ノードＮ４にのみ選択信号が出力されることになる。このように、本実施の形態においては、ノードＮ１，Ｎ３，Ｎ５には選択信号が出力されることなく、ノードＮ２，Ｎ４，Ｎ６に順次選択信号が出力され、いわゆる間引き走査が実現される。この実施の形態において、ノードＮ８の出力を作り出すＮＯＲ回路の入力の一方は、ＶＤＤに接続されＨレベルに固定されているので、ＮＯＲ出力がＨレベルとなることはなく、ノードＮ８には選択信号が出力されることはない。したがって、この実施の形態のシフトレジスタを固体撮像装置の走査回路に使用する場合には、選択されるべき画素数に対して１段多いシフトレジスタを用意することが必要となる。
【００３１】
このように、着目するノードとその１段後ろのノードの出力が異なる部分を差信号として取り出すことによって、１箇所に選択信号を出力することができるので、選択信号発生回路の構成には制限はなく、ＮＡＮＤ回路やインバータ回路等を組み合わせることにより同等の効果を得ることができる。また、この実施の形態では、着目するノードとその１段後ろのノードの出力から選択信号を形成する例を示したが、着目するノードとその１段前のノードの出力から選択信号を作り出すことも可能である。また、選択信号発生回路を付加するシフトレジスタとして、第４の実施の形態のシフトレジスタを用いたものを示したが、第３の実施の形態で示したシフトレジスタを用いても全く同様に動作させることができる。また、本実施の形態においても、間引きの段数には第３及び第４の実施の形態で説明したように制限はない。
【００３２】
なお、上記第３，第４及び第５の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態で述べた間引き走査用の第１及び第２のスイッチ並びに初段用スイッチの役割を第３のクロック型インバータに持たせているが、特別に間引き走査用の第１及び第２のスイッチ並びに初段用スイッチを設けることもできる。
【００３３】
〔第６の実施の形態〕
次に、上記各実施の形態で説明したシフトレジスタを水平及び垂直走査回路に用いた具体的な固体撮像装置を、第６の実施の形態として図９に基づいて説明する。図９において、30は７×７に配列された画素である。画素（ｉ，ｊ）のｉは左端から１，２，・・・７、ｊは上端から１，２，・・・７とする。31及び32は、第３，第４又は第５の実施の形態で示したシフトレジスタで構成された水平及び垂直走査回路である。垂直走査回路32で選択された行の画素に対して、水平走査回路31で順次選択し、両走査回路で選択された画素から信号を読み出すようになっている。
【００３４】
このように構成されている固体撮像装置において、水平及び垂直走査回路に第３もしくは第４の実施の形態で示したシフトレジスタを用いて、間引き走査を行う場合について、図10の（Ａ）に示すタイミングチャートを用いて説明する。第３もしくは第４の実施の形態におけるシフトレジスタを水平及び垂直走査回路に用いた場合には、間引き走査時には水平方向にはｉ＝１と２，ｉ＝３と４，ｉ＝５と６，ｉ＝７と８の列が、垂直方向にはｊ＝１と２，ｊ＝３と４，ｊ＝５と６，ｊ＝７と８の行が同時に選択される。したがって、例えば時刻ｔH1においては、（３，１），（３，２），（４，１），（４，２）の４画素が同時に選択され、この４画素から信号が読み出される。この間引き走査により常に水平２画素、垂直２画素を単位に選択動作が行われ、常に４画素から同時に信号が読み出される。
【００３５】
次に、水平及び垂直走査回路に第５の実施の形態で示したシフトレジスタを用いて、間引き走査を行う場合について、図10の（Ｂ）に示すタイミングチャートを用いて説明する。第５の実施の形態におけるシフトレジスタを水平及び垂直走査回路に用いた場合には、間引き走査時には水平方向にはｉ＝２，４，６の列に、垂直方向にはｊ＝２，４，６の行に対して選択信号が出力される。したがって、例えば時刻ｔH1においては、（４，２）の画素が選択され、信号が読み出される。この間引き走査により、水平方向及び垂直方向に１画素おきの画素から信号が読み出される。
【００３６】
本実施の形態では、水平方向及び垂直方向に２画素を単位とした走査を行う態様を示したが、第３，第４及び第５の実施の形態で説明したように、間引きの段数には制限はない。画素数についても７×７の画素数の例を示したが、どのような画素数でもよい。また、本実施の形態では、水平方向及び垂直方向を構成するシフトレジスタの両方で間引き走査を行う例を示したが、水平もしくは垂直いずれか一方の走査回路のシフトレジスタのみに間引き走査を適用することにより、水平方向もしくは垂直方向の一方向のみ間引き走査を行うことが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、実施の形態に基づいて説明したように、本発明によれば、通常の走査時と比べクロックの制御を複雑にすることなく、また消費電力の増大をともなわずに、間引き走査を行うことが可能な固体撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る固体撮像装置の第１の実施の形態の走査回路を構成するシフトレジスタの構成を示す概念図である。
【図２】  第２の実施の形態の走査回路を構成するシフトレジスタの構成を示す概念図である。
【図３】  第３の実施の形態の走査回路を構成するシフトレジスタの構成を示す回路構成図である。
【図４】  図３に示したシフトレジスタの通常走査動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】  図３に示したシフトレジスタの間引き走査動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】  第４の実施の形態の走査回路を構成するシフトレジスタの構成を示す回路構成図である。
【図７】  第５の実施の形態の走査回路を構成するシフトレジスタの構成を示す回路構成図である。
【図８】  図７に示したシフトレジスタの走査動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】  第６の実施の形態を示すブロック構成図である。
【図10】  第６の実施の形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図11】  従来の固体撮像装置の走査回路を構成するシフトレジスタの構成を示す回路構成図である。
【図12】  図11に示したシフトレジスタの通常走査動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図13】  図11に示したシフトレジスタの間引き走査動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  第１のシフトレジスタユニット
２  第２のシフトレジスタユニット
３  第１のスイッチ
４  第２のスイッチ
５  シフトレジスタ単位段
６  初段用スイッチ
７  初段シフトレジスタ単位段
８  シフトレジスタ単位段
10-1  第１のクロック型インバータ
10-2  第２のクロック型インバータ
11  第１のシフトレジスタユニット
11-1  第１のシフトレジスタユニット（Ａ）
11-2  第１のシフトレジスタユニット（Ｂ）
12  第３のクロック型インバータ
13  シフトレジスタ単位段
14  初段シフトレジスタ単位段
15  シフトレジスタ単位段
16  初段の第３のクロック型インバータ
21  選択信号発生回路
30  画素
31  水平走査回路
32  垂直走査回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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