(57)【要約】【課題】ＳＮＲの劣化を抑制することができる、固体撮像装置を提供する。【解決手段】フォトダイオード１２に色フィルタが配置された単位画素１１が行列状に二次元配置された撮像領域３と、複数の単位画素１１が配置された任意の一の行に対して複数設けられた読み出し信号線ＴＧ１１、１２とを有し、読み出し信号線ＴＧ１１、１２は任意の一の行に配置された複数の単位画素１１の色種数に応じて設けられており、任意の一の行に配置された複数の単位画素１１において、色フィルタの色が同一の単位画素１１には同一の読み出し信号線ＴＧ１１、１２が接続されていることを特徴とする。【選択図】図２
2014175832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子に色フィルタが配置された画素が行列状に二次元配置された撮像部と、
前記光電変換素子により蓄積された電荷の読み出しを制御し、前記複数の画素が配置された任意の一の行に対して複数設けられた読み出し信号線と、
任意の一の前記色フィルタが配置された前記画素の受光感度と、別色の前記色フィルタが配置された前記画素の受光感度との比率を格納するメモリと、
前記画素の露光時間を、前記色フィルタの色種別に格納するレジスタと、
を有し、
前記色フィルタは白色フィルタを含み、
前記読み出し信号線は、前記任意の一の行に配置された前記複数の画素に配置された前記色フィルタの色種数に応じて設けられており、前記任意の一の行に配置された前記複数の画素において、前記色フィルタの色毎に共通の前記読み出し信号線が接続されており、前記白色フィルタが配置された画素の露光時間は、それ以外の画素の露光時間と比較して短いことを特徴とする、固体撮像装置。
【請求項２】
光電変換素子に色フィルタが配置された画素が行列状に二次元配置された撮像部と、
前記光電変換素子により蓄積された電荷の読み出しを制御し、前記複数の画素が配置された任意の一の行に対して複数設けられた読み出し信号線と、
を有し、
前記読み出し信号線は、前記任意の一の行に配置された前記複数の画素に配置された前記色フィルタの色種数に応じて設けられており、前記任意の一の行に配置された前記複数の画素において、前記色フィルタの色毎に共通の前記読み出し信号線が接続されていることを特徴とする、固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素の受光感度に応じて、露光時間の開始タイミングと終了タイミングを制御する信号を、前記読み出し信号線に出力することを特徴とする、請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
任意の一の前記色フィルタが配置された前記画素の受光感度と、別色の前記色フィルタが配置された前記画素の受光感度との比率を格納するメモリを更に備えたことを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素の露光時間を、前記色フィルタの色種別に格納するレジスタを更に備えたことを特徴とする、請求項２乃至請求項４に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラなどに用いられる固体撮像装置の画素サイズは縮小化が進んでおり、そのトレンドは１μｍ程度まで進んでいる。更なる画素サイズの縮小化に伴い、画質の性能維持及び性能向上は非常に重要となっており、新たな技術の研究開発が要求されている。画素サイズの縮小に伴って受光部であるフォトダイオードに保持できる信号が減少するために、画質の性能を表す一つの指標であるSignal to Noise Ratio(ＳＮＲ)を向上させることはとても重要な課題である。
【０００３】
画像を撮像する際に、イメージセンサを構成するＲ、Ｇ、Ｂの３色のフィルタ間には感度差が存在するため、例えば対象物が白色であるのにもかかわらず、撮像した画像では白色に見えず、いわゆる色付きが生じてしまうことがある。この色付きの現象を補正するために、撮像装置にはWhite Balance(ＷＢ)機能が設けられている。一般的なＷＢでは、３色それぞれのフィルタから得られる信号をデジタル化し、このデジタル信号に対してフィルタ間の感度比に応じたゲインを乗じることで、フィルタ間の感度差をなくしてホワイトバランスを向上させることができる。しかしながら、従来のＷＢ機能では、信号に含まれるノイズ成分を切り分けることができないため、信号にゲインを乗ずるときにノイズも増加してしまい、結果としてＳＮＲが劣化してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１８５３８号公報
【特許文献２】特開２００５−８０１９０号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本実施形態は、ＳＮＲの劣化を抑制することができる、固体撮像装置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】
【０００６】
本実施形態の固体撮像装置は、光電変換素子に色フィルタが配置された画素が行列状に二次元配置された撮像部と、前記光電変換素子により蓄積された電荷の読み出しを制御し、前記複数の画素が配置された任意の一の行に対して複数設けられた読み出し信号線とを有する。前記読み出し信号線は、前記任意の一の行に配置された前記複数の画素に配置された前記色フィルタの色種数に応じて設けられており、前記任意の一の行に配置された前記複数の画素において、前記色フィルタの色毎に共通の前記読み出し信号線が接続されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係わる固体撮像装置の構成の一例を説明するブロック図。
【図２】本実施形態に係わる単位画素１１の回路構成の一例を説明する図。
【図３】単位画素１１から画素信号を取得するタイミングを説明するタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係わる固体撮像装置の構成の一例を説明するブロック図である。本実施形態の固体撮像装置は、イメージセンサ部１と、画像信号処理部（ＩＳＰ(Image Signal Processor)部）２とから構成されている。
【００１０】
イメージセンサ部１は、複数の単位画素１１が行及び列方向に２次元行列状にマトリクス配置された撮像領域３と、単位画素１１を行毎に選択する選択部としての垂直シフトレジスタ４と、単位画素１１から出力されるアナログ信号をデジタル化するＡＤ変換部５とを備えている。それぞれの単位画素１１には、特定の色信号を取得するために色フィルタが配置されている。図１に示す単位画素１１において、Ｒと示した画素は主に赤の波長領域の光を透過させる色フィルタが配置された画素であり、Ｂと示した画素は主に青の波長領域の光を透過させる色フィルタが配置された画素である。また、Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）と示した画素は主に緑の波長領域の光を透過させる色フィルタが配置された画素である。
【００１１】
なお、図１に示す一例では、ベイヤー配置として一般的に使用されている色フィルタを配置した場合を示している。すなわち、隣接する単位画素１１からは、行方向及び列方向において互いに異なる色信号が取得されるように色フィルタが配置されている。
【００１２】
また、イメージセンサ部１は、Ｒの色フィルタが配置された単位画素１１（以下、Ｒ画素と示す）と、Ｂの色フィルタが配置された単位画素１１（以下、Ｂ画素と示す）と、Ｇの色フィルタが配置された単位画素１１(以下、Ｇ画素と示す)の感度比を記憶させるためのメモリ６を有する。メモリ６は、例えばＲ画素とＧ画素との感度比を記憶させるためのＲ／Ｇ感度比メモリ６１と、Ｂ画素とＧ画素との感度比を記憶させるためのＢ／Ｇ感度比メモリ６２とから構成されている。
【００１３】
更に、イメージセンサ部１は、単位画素１１の露光時間を制御するための露光時間制御部７を有する。本実施形態の固体撮像装置では、単位画素１１に配置された色フィルタ別に露光時間が設定できるようになされている。従って、露光時間制御部７は、Ｇ画素の露光時間を設定するＧ１レジスタ７１及びＧ２レジスタ７４、Ｒ画素の露光時間を設定するＲレジスタ７２、Ｂ画素の露光時間を設定するＢレジスタ７３を有する。なお、図１においては、Ｇ画素の露光時間を設定するレジスタとして、Ｇ１レジスタ７１とＧ２レジスタ７４の２つのレジスタが設けられているが、Ｇレジスタとして１つのレジスタのみを有するように構成してもよい。また、色画素毎にレジスタを設定する必要はなく、複数色のレジスタを共通化してもよい。例えば、Ｒ画素とＢ画素の露光時間が同一の場合は、1つのレジスタにすることもできる。
【００１４】
更に、イメージセンサ部１には、露光時間制御部７の設定に従い、各単位画素１１の動作に必要な所定のクロック信号を生成するタイミングジェネレータ８と、単位画素１１から出力された信号をデジタル化した画素信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ９とも有する。
【００１５】
ＩＳＰ部２は、画像信号の明るさを制御するＡＬＣ（Auto Luminas Control）１０を有する。ＡＬＣ１０は、メモリ６に格納されている色画素間の感度比や、単位画素１１から出力される画素信号のレベルに基づき、色画素毎に最適な露光時間を算出し、露光時間制御部７に出力する。
【００１６】
なお、図１では、撮像領域３に配置される単位画素１１の一部のみを表記している。実際には、撮像領域３には数十から数千単位の行が配置されており、各行および各列には、数十から数千単位の単位画素１１が配置されている。
【００１７】
次に、図１に示す単位画素１１の回路構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係わる単位画素１１の回路構成の一例を説明する図である。図２に示すように、単位画素１１は、撮像領域３において垂直シフトレジスタ４からの読み出し信号線ＴＧと垂直信号線ＶＳＬとの交差位置に配置されている。単位画素１１は、例えば、入射光量に応じた信号を出力する受光素子（光電変換素子）であるフォトダイオード１２と、読み出しトランジスタ１４ａ、増幅トランジスタ１４ｂ、リセットトランジスタ１４ｃ、アドレストランジスタ１４ｄの４個のトランジスタで構成されている。単位画素１１の構成は一例であって、実施形態に限定されない。
【００１８】
フォトダイオード１２のカソードは接地されており、アノードは読み出しトランジスタ１４ａを介して浮遊拡散層（フローティングディフュージョン）１３に接続されている。増幅トランジスタ１４ｂは、ゲートが浮遊拡散層１３に、電流経路の一端が垂直信号線ＶＳＬに、他端がアドレストランジスタ１４ｄの電流経路の一端に、それぞれ接続されている。このように接続された増幅トランジスタ１４ｂは、浮遊拡散層１３に蓄積された信号を増幅して、垂直信号線ＶＳＬからノイズ除去回路１７へ出力する。ノイズ除去回路１７では画素信号からノイズが除去された後、信号線ＨＳＬから出力される。なお、増幅トランジスタ１４ｂの電流経路の一端には、負荷トランジスタ１６の電流経路の他端が接続されている。負荷トランジスタ１６のゲートと電流経路の一端は、制御信号線ＤＣに接続されている。
【００１９】
読み出しトランジスタ１４ａは、読み出し信号線ＴＧにゲートが接続されている。また、電流経路の一端がフォトダイオード１２のアノードに、他端が浮遊拡散層１３に、それぞれ接続されている。このように接続された読み出しトランジスタ１４ａは、フォトダイオード１２における電荷の蓄積を制御している。
【００２０】
リセットトランジスタ１４ｃは、ゲートがリセット信号線ＲＳＴに、電流経路の一端が浮遊拡散層１３に、他端が電源端子１５に接続されている。このように接続されたリセットトランジスタ１４ｃは、増幅トランジスタ１４ｂのゲート電位をリセットする機能を有する。
【００２１】
アドレストランジスタ１４ｄは、ゲートがアドレス信号線ＡＤＲに、電流経路の一端が増幅トランジスタ１４ｂの電流経路の他端に、他端が電源端子１５に接続されている。このように構成されたアドレストランジスタ１４ｄは、アドレス信号線ＡＤＲからのパルス信号に従って、動作対象（読み出し対象）の単位画素１１を選択する。
【００２２】
なお、撮像領域３に配置された単位画素１１の行ごとに、１本のアドレス信号線ＡＤＲと、１本のリセット信号線ＲＳＴと、当該行に含まれる色画素の種類の個数分の本数の読み出し信号線ＴＧが設けられている。図１に示す例では、上から１行目には、Ｇ画素とＲ画素の２種類の色画素が配置されている。従って、上から１行目には２本の読み出し信号線ＴＧ１１、ＴＧ１２が設けられている。また、上から２行目には、Ｂ画素とＧ画素の２種類の色画素が配置されている。従って、上から２行目にも２本の読み出し信号線ＴＧ２１、ＴＧ２２が設けられている。なお、奇数行には１行目と同じ色画素が配置されており、偶数行には２行目と同じ色画素が配置されている。従って、各信号線の構成も、奇数行は１行目と同じ構成であり、偶数行は２行目と同じ構成である。
【００２３】
各行に配置された複数の読み出し信号線は、色画素の種類に１対１に対応している。例えば、図１に示す例の場合、１行目の読み出し信号線ＴＧ１１にはＧ画素（Ｇ１画素）が対応しており、読み出し信号線ＴＧ１２にはＲ画素が対応している。従って、図２に示すように、１行目に配置されたＧ画素の読み出しトランジスタ１４ａのゲートは読み出し信号線ＴＧ１１に接続されており、Ｒ画素の読み出しトランジスタ１４ａのゲートは読み出し信号線ＴＧ１２に接続されている。
【００２４】
同様に、２行目の読み出し信号線ＴＧ２１にはＢ画素が対応しており、読み出し信号線ＴＧ２２にはＧ画素（Ｇ２画素）が対応している。従って、図２に示すように、２行目に配置されたＢ画素の読み出しトランジスタ１４ａのゲートは読み出し信号線ＴＧ２１に接続されており、Ｇ画素の読み出しトランジスタ１４ａのゲートは読み出し信号線ＴＧ２２に接続されている。
【００２５】
このように、異なる色画素の読み出しトランジスタ１４ａが異なる読み出し信号線に接続されていることで、色画素ごとに異なる露光タイミング（露光時間）を設定することができる。
【００２６】
次に、上述のように構成された固体撮像装置における画素信号の読み出し動作について、図３のタイムチャートを用いて説明する。図３は、単位画素１１から画素信号を取得するタイミングを説明するタイミングチャートである。
【００２７】
読み出し動作の説明に先立ち、色画素ごとの露光時間の設定について説明する。各色画素の露光時間は、色フィルタの感度比に応じて設定される。例えば、感度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：２：１である場合、Ｒ画素とＢ画素の露光時間をG画素の露光時間の２倍に設定することで、感度比をR：G：B＝１：１：１に調整することができる。従来は、同一露光時間で単位画素から取得したR画素とB画素の画素信号をデジタル処理によって２倍することで、感度比を調整していたが、この場合は画素信号に含まれるノイズ成分も２倍になってしまう。しかし、本実施形態の固体撮像装置では露光時間を２倍にすることで感度比を調整しているので、ノイズ成分の増加は１．４倍程度となる。従って、従来の手法に比べ、感度比の調整によるＳＮＲの劣化を抑制することができる。
【００２８】
色画素の感度比は、センサチップごとに異なる。そのため、製品出荷前テストなどで測定された感度比をメモリ６に予め格納しておく。上述の一例の場合、メモリ６のＲ／Ｇ感度比メモリ６１には０．５（＝１／２）が記憶され、Ｂ／Ｇ感度比メモリ６２には０．５（＝１／２）が記憶されている。
【００２９】
画像を撮像するにあたり、ＡＬＣ１０はメモリ６からＲ、Ｇ、Ｂの各色画素の感度比を取得し、色画素ごとに露光時間を算出する。算出された色画素ごとの露光時間は、露光時間制御部７の各レジスタ７１〜７４の当該部に設定される。上述の一例の場合、Ｇ１レジスタ７１とＧ２レジスタ７４には露光時間としてＴｄが設定されるとすると、Ｒレジスタ７２とＢレジスタ７３には露光時間としてＴｄ×２が設定される。タイミングジェネレータ８は、露光時間制御部７の各レジスタ７１〜７４の設定値を参照し、画素信号を取得し読み出しを行うための各信号のパルスタイミングを生成し、垂直シフトレジスタ４に出力する。以下、画素信号の読み出し動作について説明する。
【００３０】
垂直シフトレジスタ４からリセット信号線ＲＳＴ１と読み出し信号線ＴＧ１２にパルス信号が出力される（時刻ｔ１）。これらのパルス信号によって、Ｒ画素のリセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとがオン状態になる。すると、読み出しトランジスタ１４ａがオン状態になされることで、フォトダイオード１２に蓄積されている電荷が読み出しトランジスタ１４ａを介して浮遊拡散層１３に読み出され、フォトダイオード１２がリセットされる。また、リセットトランジスタ１４ｃがオン状態になされることで、浮遊拡散層１３に蓄積されている電荷がリセットされる。その後、リセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとは、オフ状態になり、Ｒ画素のフォトダイオード１２への電荷の蓄積が開始される（Ｒ画素の露光開始）。
【００３１】
続いて、Ｒ画素が、露光時間制御部７のＲレジスタ７２に設定された露光時間の半分の時間まで露光を行った時点で、垂直シフトレジスタ４からリセット信号線ＲＳＴ１と読み出し信号線ＴＧ１１にパルス信号が出力される（時刻ｔ２）。これらのパルス信号によって、Ｇ１画素のリセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとがオン状態になる。すると、読み出しトランジスタ１４ａがオン状態になされることで、フォトダイオード１２に蓄積されている電荷が読み出しトランジスタ１４ａを介して浮遊拡散層１３に読み出され、フォトダイオード１２がリセットされる。また、リセットトランジスタ１４ｃがオン状態になされることで、浮遊拡散層１３に蓄積されている電荷がリセットされる。その後、リセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとは、オフ状態になり、Ｇ１画素のフォトダイオード１２への電荷の蓄積が開始される（Ｇ１画素の露光開始）。
【００３２】
Ｒ画素、Ｇ画素共に、露光時間制御部７の対応するレジスタ７１、７２に設定された露光時間まで露光を行うと、読み出し信号線ＴＧ１１と読み出し信号線ＴＧ１２とに垂直シフトレジスタ４から読み出しパルスが入力される（時刻ｔ４）。すると、Ｒ画素とＧ１画素の読み出しトランジスタ１４ａが共にオン状態になり、両画素のフォトダイオード１２に蓄積されていた電荷が両画素の浮遊拡散層１３に読み出される。浮遊拡散層１３の電位は、フォトダイオード１２から読み出された電荷量に応じて変調される。
【００３３】
次に、垂直シフトレジスタ４からアドレス信号線ＡＤＲ１に行選択パルスを出力する。アドレス信号線ＡＤＲ１がゲートに接続されたアドレストランジスタ１４ｄがオン状態となるため、浮遊拡散層１３に蓄積された電荷量によって増幅トランジスタ１４ｂに流れる電流量が変調し、この電流量が各画素の信号として垂直信号線ＶＳＬに読み出され、画素信号としてＡＤ変換部５へ出力される。その後、ＡＤ変換部５において画素信号がデジタル変換され、１行目の画素信号の読み出し動作を完了する。
【００３４】
なお、ＡＤ変換部５でデジタル化された画素信号は、出力Ｉ／Ｆ９を介してＡＬＣ１０へ出力される。ＡＬＣ１０では、入力された画素信号のレベルに基づきＲ、Ｇ、Ｂの各色画素の感度比を算出し、色画素ごとに露光時間を算出する。算出された色画素ごとの露光時間は、露光時間制御部７にフィードバックされ、各レジスタ７１〜７４の当該部の値が再設定される。このように、読み出された画素信号のレベルから感度比を再計算し、露光時間の調整を逐次行うことで、撮像対象の全体の色のトーンが変化した場合（例えば自然光のもとで撮像を行っている状態から、赤色など特定の色の光源下での撮像に切り替わった場合）などにおける色画素の感度比の変化にも柔軟に対応することができ、ホワイトバランスの調整精度を向上させることができる。
【００３５】
上述のように、１行目に配置されているＲ画素は、時刻ｔ１から時刻ｔ４の間に露光が行われる。一方、１行目に配置されているＧ画素は、時刻ｔ２から時刻ｔ４の間に露光が行われる。このように、同じ行に配置された複数種類の色画素について、読み出しタイミングは同一時刻に行うが、露光開始時刻は色画素ごと異なるタイミングで行うことで、色画素ごとに異なる露光時間になるよう調整することができる。色画素ごとに感度比に応じた露光時間を設定することで、出力される画素信号のレベルを同一レベルに調整することができ、ノイズ成分の増加を抑制しつつホワイトバランスを向上させることができる。
【００３６】
なお、上述の画素信号の読み出し動作において、同じ行に配置されている同じ色画素は同じタイミングで読み出し動作が行われる。すなわち、１行目に配置されているＲ画素は、上述したＲ画素と同じタイミングで読み出し動作が行われ、同じく１行目に配置されているＧ画素は、上述したＧ画素と同じタイミングで読み出し動作が行われる。
【００３７】
また、撮像領域３の２行目以下の各行については、直前の行の読み出し動作中もしくは完了後の所定のタイミングで、画素信号の読み出し動作が行われる。例えば図３に示すように、１行目の各単位画素１１の露光が行われている間に、垂直シフトレジスタ４からリセット信号線ＲＳＴ２と読み出し信号線ＴＧ２１にパルス信号が出力される（時刻ｔ３）。これらのパルス信号によって、Ｂ画素のリセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとがオン状態になる。すると、読み出しトランジスタ１４ａがオン状態になされることで、フォトダイオード１２に蓄積されている電荷が読み出しトランジスタ１４ａを介して浮遊拡散層１３に読み出され、フォトダイオード１２がリセットされる。また、リセットトランジスタ１４ｃがオン状態になされることで、浮遊拡散層１３に蓄積されている電荷がリセットされる。その後、リセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとは、オフ状態になり、Ｂ画素のフォトダイオード１２への電荷の蓄積が開始される（Ｂ画素の露光開始）。
【００３８】
続いて、Ｂ画素が、露光時間制御部７のＢレジスタ７２に設定された露光時間の半分の時間まで露光を行った時点で、垂直シフトレジスタ４からリセット信号線ＲＳＴ２と読み出し信号線ＴＧ２２が出力される（時刻ｔ６）。これらのパルス信号によって、Ｇ２画素のリセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとがオン状態になる。すると、読み出しトランジスタ１４ａがオン状態になされることで、フォトダイオード１２に蓄積されている電荷が読み出しトランジスタ１４ａを介して浮遊拡散層１３に読み出され、フォトダイオード１２がリセットされる。また、リセットトランジスタ１４ｃがオン状態になされることで、浮遊拡散層１３に蓄積されている電荷がリセットされる。その後、リセットトランジスタ１４ｃと読み出しトランジスタ１４ａとは、オフ状態になり、Ｇ２画素のフォトダイオード１２への電荷の蓄積が開始される（Ｇ２画素の露光開始）。
【００３９】
Ｂ画素、Ｇ画素共に、露光時間制御部７の対応するレジスタ７３、７４に設定された露光時間まで露光を行うと、読み出し信号線ＴＧ２１と読み出し信号線ＴＧ２２とに垂直シフトレジスタ４から読み出しパルスが入力される（時刻ｔ７）。すると、Ｂ画素とＧ２画素の読み出しトランジスタ１４ａが共にオン状態になり、両画素のフォトダイオード１２に蓄積されていた電荷が両画素の浮遊拡散層１３に読み出される。浮遊拡散層１３の電位は、フォトダイオード１２から読み出された電荷量に応じて変調される。
【００４０】
次に、垂直シフトレジスタ４からアドレス信号線ＡＤＲ２に行選択パルスを出力する。アドレス信号線ＡＤＲ２がゲートに接続されたアドレストランジスタ１４ｄがオン状態となるため、浮遊拡散層１３に蓄積された電荷量によって増幅トランジスタ１４ｂに流れる電流量が変調し、この電流量が各画素の信号として垂直信号線ＶＳＬに読み出され、画素信号としてＡＤ変換部５へ出力される。その後、ＡＤ変換部５において画素信号がデジタル変換され、２行目の画素信号の読み出し動作を完了する。
【００４１】
上述のように、本実施形態によれば、撮像領域３に配置された単位画素１１の行ごとに、当該行に含まれる色画素の種類の個数分の本数の読み出し信号線ＴＧ１１、１２が設けられており、色画素の種類に１対１に対応するように読み出しトランジスタ１４ａに接続されている。それぞれの読み出し信号線ＴＧ１１、１２の読み出しタイミングを所定時間ずらし、露光開始時刻を異ならせることで、色画素ごとに露光時間を調整することができる。色画素ごとに感度比に応じた露光時間を設定することで、出力される画素信号のレベルを同一レベルに調整することができ、ホワイトバランスを調整する際にノイズ成分の増加を抑制することができる。
【００４２】
なお、上述した一例では、同一行に配置されたＲ画素とＧ画素、Ｂ画素とＧ画素の露光終了タイミングを同一にし、露光開始タイミングをずらすことで、色画素ごとに露光時間を調整しているが、露光開始タイミングを同一にして露光終了タイミングをずらしたり、露光開始タイミングと露光終了タイミングの両方をずらしたりして露光時間を調整してもよい。
【００４３】
また、単位画素１１に配置される色フィルタは、ベイヤー配置に限定されるものではなく、例えば２行目のＧ２画素には色フィルタを配置せずにＷ（白色）画素とするなど、他の色配置でもよい。特に、単位画素１１にＷ画素が配置されている場合、Ｗ画素は画素信号のレベルが他の色画素に比べて非常に高いため、他の色画素と同じ時間だけ露光を行っていると飽和してしまう。しかし、本実施形態の固体撮像装置によれば、色画素の感度比に応じて異なる露光時間を設定することができるため、Ｗ画素の露光時間を他の色画素よりも短くすることができ、Ｗ画素の飽和を避けつつ他の色画素に適当なレベルで露光を行うことができる。
【００４４】
また、上述した一例では、イメージセンサ部１とＩＳＰ部２とが別チップに形成されることを想定しているため、イメージセンサ部１に各色画素の露光時間を格納する露光時間制御部７（レジスタ７１〜７４）を設けているが、イメージセンサ部１とＩＳＰ部２とを同一チップに形成し、ＡＬＣ１０で算出された各色画素の露光時間を直接タイミングジェネレータ８に入力するように構成してもよい。この場合、露光時間制御部７のレジスタ７１〜７４が不要となるため、装置の小型化を図ることができる。なお、イメージセンサ部１とＩＳＰ部２とを別チップに形成する場合、積層して1パッケージとしてもよい。
【００４５】
本明細書における各「部」は、実施の形態の各機能に対応する概念的なもので、必ずしも特定のハードウェアやソフトウエア・ルーチンに１対１には対応しない。従って、本明細書では、実施の形態の各機能を有する仮想的回路ブロック（部）を想定して実施の形態を説明した。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として例示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１…イメージセンサ部、２…ＩＳＰ部、３…撮像領域、４…垂直シフトレジスタ、５…ＡＤ変換部、６…メモリ、７…露光時間制御部、８…タイミングジェネレータ、９…出力Ｉ／Ｆ、１０…ＡＬＣ、１１…単位画素、６１…Ｒ／Ｇ感度比用メモリ、６２…Ｂ／Ｇ感度比用メモリ、７１…Ｇ１レジスタ、７２…Ｒレジスタ、７３…Ｂレジスタ、７４…Ｇ２レジスタ、ＲＳＴ１、ＲＳＴ２、ＲＳＴ３、ＲＳＴ４…リセット信号線、ＴＧ１１、ＴＧ１２、ＴＧ２１、ＴＧ２２、ＴＧ３１、ＴＧ３２、ＴＧ４１、ＴＧ４２…読み出し信号線、ＶＳＬ…垂直信号線、
【図１】
2014175832.tif 000003
【図２】
2014175832.tif 000004
【図３】
2014175832.tif 000005