(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像面を左右2つの撮像領域に分割して夫々の撮像領域から信号電荷を読み出す際に、ノイズ飛込みによる左右領域での色違いの発生を抑圧する。【解決手段】m行(4n+1)列の画素1からなる撮像面5が、m行2n列の画素1の撮像領域5aとm行(2n+1)列の画素１の撮像領域5bとに分割される。撮像領域5aでは、水平CCD3aで左端の1列から順に2n列までの画素列の2画素混合の画素信号を左方に水平転送して読み出し回路4aで読み出し、これと同時に、撮像領域5bでも、水平CCD3bで右端の(4n+1)列から順に(2n+1)列までの画素列の2画素混合の画素信号を右方に水平転送して読み出し回路4bで読み出す。各画素1に設けられている色分離フィルタの種類の水平方向の配列順序は、撮像領域5aでの左端から右方への配列順序と撮像領域5bでの右端から左方への配列順序とが同じで、撮像領域5a,5bでの同じタイミングで読み出される画素信号が同じ種類の色分離フィルタの画素によるものとする。【選択図】図１
2006287793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を複数の撮像領域に分割し、分割された該撮像領域毎に一連の該画素の光電変換出力を読み出して出力する撮像素子において、
少なくとも互いに左右に位置する配置関係にある２つの該撮像領域での、同じ種類の色分離フィルタを備えた画素の光電変換出力を同じタイミングで読み出す手段を設けたことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を左右に第１の撮像領域と第２の撮像領域とに分割し、該第１の撮像領域から一連の該画素の光電変換出力を第１のチャンネル信号として読み出して出力し、該第２の撮像領域から一連の該画素の光電変換出力を第２のチャンネル信号として読み出して出力する撮像素子において、
該第１の撮像領域から該第１のチャンネル信号を読み出すと同時に、該第２の撮像領域から該第２のチャンネル信号を読み出す手段と、
該第１のチャンネル信号と該第２のチャンネル信号との同じタイミングで読み出す該光電変換出力を同じ種類の該色分離フィルタを備えた該画素の光電変換出力とする手段と
を設けたことを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を左右に第１の撮像領域と第２の撮像領域とに分割し、該第１の撮像領域から一連の該画素の光電変換出力を第１のチャンネル信号として読み出して出力し、該第２の撮像領域から一連の該画素の光電変換出力を第２のチャンネル信号として読み出して出力する撮像素子において、
該第１の撮像領域と該第２の撮像領域とで該画素の光電変換出力を同時に垂直転送する垂直転送手段と、
該第１の撮像領域で垂直転送された該画素の光電変換出力を水平転送する第１の水平転送手段と、
該第１の水平転送手段による水平転送動作と同時に、該第２の撮像領域で垂直転送された該画素の光電変換出力を、該第１の水平転送手段による水平転送方向とは逆方向に、水平転送する第２の水平転送手段と、
該第１，第２の水平転送手段夫々から同時に出力される該光電変換出力を、該第１，第２の撮像領域での同じ種類の色分離フィルタを備えた画素の光電変換出力とする手段と
を設けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を左右に第１の撮像領域と第２の撮像領域とに分割し、該第１の撮像領域から一連の該画素の光電変換出力を第１のチャンネル信号として読み出して出力し、該第２の撮像領域から一連の該画素の光電変換出力を第２のチャンネル信号として読み出して出力する撮像素子において、
該第１の撮像領域と該第２の撮像領域とでの水平方向の画素数を奇数個分異ならせて、該第１の撮像領域での外側から該第１，第２の撮像領域の境界への画素が備える該色分離フィルタの種類の水平方向の配列順序と、該第２の撮像領域での外側から該第１，第２の撮像領域の境界への画素が備える該色分離フィルタの種類の水平方向の配列順序とを等しくし、
該第１，第２の撮像領域での画素の光電変換出力の読み出しを、外側から該第１，第２の撮像領域の境界の方向に同時に行なう手段を設けたことを特徴とする撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
前記第１，第２の撮像領域から読み出される光電変換出力は夫々、垂直方向に隣り合う２つの画素の光電変換出力を混合した２画素混合の光電変換出力であることを特徴とする撮像素子。
【請求項６】
請求項５において、
前記第１，第２の撮像領域での垂直方向に画素が配列されてなる画素列の画素配列順序が水平方向奇数番目の画素列と偶数番目の画素列とで異なり、かつ各画素列は、異なる種類の前記色分離フィルタが設けられた垂直方向に隣り合う２つの画素の第１の配列と該第１の配列とは異なる垂直方向に隣り合う２つの画素の第２の配列とが交互に配列された構成をなしていることを特徴とする撮像素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の撮像素子を用いたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記撮像素子から出力される第１，第２のチャンネル信号とを、前記画素の光電変換出力毎に、同じタイミングのクランプパルスでクランプする手段と、
クランプされた該第１，第２のチャンネル信号を、前記画素の光電変換出力毎に、同じタイミングのサンプリングパルスでサンプルホールドする手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
ビデオカメラ，電子カメラ，携帯端末の搭載カメラであることを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面を左右２つの撮像領域に分割して２チャンネルで信号を読み出す２線出力の撮像素子とこれを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ撮像素子は、フォトダイオードからなる画素で光電変換して得られ信号電荷を撮像面を走査して読み出すために、フレームレートを維持した状態では、画素数の増加とともに、読み出し周波数を高める必要がある。しかしながら、撮像素子からの読み出しはアナログ処理となるために、読み出し周波数を高めるには限界がある。
【０００３】
これに対し、ＣＣＤ撮像素子の撮像面を左右２つの撮像領域に分割し、これら撮像領域を同時に走査して２つの読み出しチャンネルの信号を読み出すことにより、読み出し周波数を高めるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載の発明は、一例として、ＣＣＤ撮像素子の撮像面を左右２つの撮像領域に分割し、夫々毎に同時に画素から垂直ＣＣＤへの信号電荷の転送、垂直ＣＣＤでの信号電荷の垂直転送、水平ＣＣＤでの信号電荷の水平転送を行なうものであり、一方の水平ＣＣＤからは一方の撮像領域に対する第１の読み出しチャンネルの信号が読み出され、他方の水平ＣＣＤからは他方の撮像領域に対する第２の読み出しチャンネルの信号が読み出されるものである。
【０００５】
図３はかかる従来の撮像素子の撮像部の構成を示す図であって、１は画素、２は垂直ＣＣＤ、３ａ，３ｂは水平ＣＣＤ、４ａ，４ｂは読み出し回路、５は撮像面、５ａ，５ｂは撮像領域である。
【０００６】
同図において、ＣＣＤ撮像素子の撮像面５（即ち、全撮像領域）は、ｍ行×４ｎ列の画素１で構成されている。また、かかる画素１の配列において、縦横２個ずつ計４個の画素１夫々には、互いに異なる色分離フィルタ設けられているものとしており、ここでは、その色分離フィルタの種類に応じて、かかる画素１を画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして表わしている。色分離フィルタの種類としては、一般に、赤，緑，青といった原色フィルタやマゼンタ，黄，シアン，緑といった補色フィルタが用いられる。
【０００７】
奇数列の画素列（即ち、1列，3列，……，(4n-1)列の画素列）では、１行からｍ行まで（即ち、縦方向に）画素Ａ，Ｃ，Ｂ，Ｃの順でかつこの順序が繰り返されるようにして、画素１が配列されており、偶数列の画素列（即ち、2列，4列，……，4n列の画素列）では、1行目からm行目まで（即ち、縦方向に）画素Ｂ，Ｄ，Ａ，Ｄの順でかつこの順序が繰り返されるようにして、画素１が配列されている。
【０００８】
各列毎に垂直ＣＣＤ２が設けられており、同じ列の画素１で光電変換によって発生した信号電荷は同じ垂直ＣＣＤ２に転送される。ここで、同じ列の上下方向に隣り合う２つの画素１の信号電荷は、垂直ＣＣＤ２に転送されると、混合される。即ち、奇数番目の列の画素列では、1行の画素Ａと2行の画素Ｃとの信号電荷が混合され（これを画素Ａと画素Ｃの２画素混合という。以下、同様）、3行の画素Ｂと4行の画素Ｃとが２画素混合され、……、図示しない(m-3)行の画素Ｂと(m-2)行の画素Ｃとが２画素混合され、(m-1)行の画素Ａとm行の画素Ｃとが２画素混合される。偶数番目の列の画素列では、１行の画素Ｂと２行の画素Ｄとが２画素混合され、3行の画素Ａと4行の画素Ｄとが２画素混合され、……、図示しない(m-3)行の画素Ａと(m-2)行の画素Ｄとが２画素混合され、(m-1)行の画素Ｂとm行の画素Ｄとが２画素混合される。このように２画素混合された信号電荷、即ち、画素信号（これを、以下、２画素混合画素信号という）は、垂直転送パルスにより、垂直ＣＣＤ２内を順次矢印で示す下方に垂直転送される。
【０００９】
ここで、上記特許文献１に記載の撮像素子において、全撮像領域５が左右２つの撮像領域５ａ，５ｂに分割される。これら撮像領域５ａ，５ｂはサイズが等しく、ｍ行×２ｎ列の画素１から構成されていることになる。そして、夫々の撮像領域５ａ，５ｂ毎に水平ＣＣＤ３ａ，３ｂが設けられる。これら水平ＣＣＤ３ａ，３ｂは、同じ水平転送パルスによって駆動される。
【００１０】
撮像領域５ａでは、その全ての垂直ＣＣＤ２内を垂直転送されてくる２画素混合画素信号が、これら垂直ＣＣＤ２から同時に１つずつ順次水平ＣＣＤ３ａに転送され、水平ＣＣＤ３ａでは、水平転送パルスにより、水平方向に２画素混合画素信号が転送される。この撮像領域５ａでは、1列の画素列からの２画素混合画素信号，2列の画素列からの２画素混合画素信号，……，2n列の画素列からの２画素混合画素信号の順で水平方向に、具体的には、水平ＣＣＤ３ａを矢印で示す左方向に転送され、読み出し回路４ａから外部に読み出される。ここで、i列でのj行,(j-1)行の２画素混合画素信号を〔i:j/(j-1)〕で表わすとすると、
〔1:m/(m-1)〕，〔2:m/(m-1)〕，……，〔2n:m/(m-1)〕，
〔1:(m-2)/(m-3)〕，〔2:(m-2)/(m-3)〕，……，〔2n:(m-2)/(m-3)〕，
………………………………………………………，
〔1:4/3〕，〔2:4/3〕，……，〔2n:4/3〕，
〔1:2/1〕，〔2:2/1〕，……，〔2n:2/1〕
の順で左方向に水平転送される。このように水平転送された２画素混合画素信号は読み出し回路４ａで読み取られ、撮像領域５ａに対する撮像信号が得られる。
【００１１】
また、撮像領域５ｂでは、その全ての垂直ＣＣＤ２内を垂直転送されてくる２画素混合画素信号が水平ＣＣＤ３ｂに転送され、水平ＣＣＤ３ｂでは、水平転送パルスにより、水平方向に２画素混合画素信号が転送される。この撮像領域５ｂでは、２画素混合画素信号が(2n+1)列，(2n+2)列，……，4n列の順で水平方向に、具体的には、水平ＣＣＤ３ｂを矢印で示す右方向に転送され、読み出し回路４ｂから外部に読み出される。ここで、i列でのj行，(j-1)行の２画素混合画素信号を〔i:j/(j-1)〕で表わすとすると、
〔4n:m/(m-1)〕，〔4n-1:m/(m-1)〕，……，〔2n+1:m/(m-1)〕，
〔4n:(m-2)/(m-3)〕，〔4n-1:(m-2)/(m-3)〕，……，〔2n+1:(m-2)/(m-3)〕，
……………………………………………………，
〔4n:4/3〕，〔4n-1:4/3〕，……，〔2n+1:4/3〕，
〔4n:2/1〕，〔4n-1:2/1〕，……，〔2n+1:2/1〕
の順で右方向に水平転送される。このように水平転送された２画素混合画素信号は読み出し回路４ｂで読み取られ、撮像領域５ｂに対する撮像信号が得られる。
【００１２】
なお、以上の構成の場合、撮像領域５ａ，５ｂでは、垂直走査方向が通常とは逆方向になるし、また、撮像領域５ａと撮像領域５ｂとでは、水平走査方向が互いに逆方向となっている。このために、読み出し回路４ａ，４ｂから出力される撮像信号は、サンプルホールドやＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換の処理がなされた後、メモリに記憶され、正しい水平，垂直走査方向となるように、このメモリから読み出される。
【００１３】
このようにして、夫々の撮像領域での走査速度（読み出し周波数）がアナログ処理の動作周波数で制限されても、２つの撮像領域（即ち、２つの読み出しチャンネル）で同時に走査されるから、アナログ処理部での動作周波数の上昇を抑えて、撮像面の撮像領域全体からみた読み出し速度は高められたことになる。特許文献１では、これにより、高速度撮影が可能となると記載されているが、また、このように読み出し周波数が高まった分、撮像面の撮像領域での画素数を増加させることができ、より解像度の高い映像信号を得ることができるようにすることもできる。
【００１４】
また、上記第１の特許文献に記載のように、撮像面を左右２つの撮像領域に分割して、高画素化に対処するものであるが、さらに、上記２つの読み出しチャンネル間で信号出力や信号遅延、ノイズレベルの差が生じて画面中央部で段差が発生するのを防止するために、２つの撮像領域の垂直な境界線を中心として、これら撮像領域に対する水平ＣＣＤや読取り回路，配線などを対象に配置する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２２６６７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２２６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献１に記載の技術ように、撮像面を左右２つの撮像領域に分割して、分割した一方の撮像領域を第１の読み出しチャネルとして撮像信号の読み出しを行ない、他方の撮像領域を第２の読み出しチャネルとして撮像信号の読み出しを行ない、この読み出しとして、これら第１，第２の読み出しチャンネルともに、撮像面での外側の画素から順次中心部の画素へと２画素混合画素信号の読み出しを行なう撮像素子では、これら２つの読み出しチャネルからの信号を同一タイミングで見ると、異なる色分離フィルタからの信号が出てくるように読み出されている。
【００１６】
これを図３で説明すると、例えば、m行，(m-1)行の２混合画素信号の読み出しの場合、撮像領域５ａの１列のm行，(m-1)行の２画素混合画素信号の読み出しタイミングと撮像領域５ｂの4n列のm行，(m-1)行の２画素混合画素信号の読み出しタイミングとは一致するが、撮像領域５ａの１列のm行，(m-1)行の２画素混合画素信号が画素Ｃ，Ａの２信号電荷の混合であるのに対し、撮像領域５ｂの4n列のm行，(m-1)行の２画素混合画素信号は画素Ｂ，Ｄの２画素混合であって、両者は異なる種類の色分離フィルタの画素からのものである。これは、他の読み出しタイミングについても同様である。
【００１７】
これは、図３に示す構造上そのようになるものである。即ち、色分離フィルタとは、画素１の全面に設けられた所定の色光を分離するためのフィルタであるが、画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは互いに異なる色光を分離する異なる種類の色分離フィルタが設けられた画素である。かかる色分離フィルタは、図３に示す画素配列の水平方向の配列で見ると、異なる２種類の色分離フィルタが画素毎に交互に繰り返し配列されており、また、撮像面が左右対象であるため、水平方向の配列画素数は偶数になっている。さらに、水平方向の読み出しパルスは、左右の読み出しチャネルで共通となっているため、２つの読み出しチャネルで同一タイミングで読み出す画素を見ると、異なる種類の色分離フィルタの画素から信号電荷が読み出されることになる。
【００１８】
このような読み出し状態で、撮像素子の駆動パルスや撮像素子の出力信号に信号処理部（図示せず）からノイズが飛び込むと、第１の読み出しチャンネルと第２の読み出しチャンネルとからの同時に読み出される異なる種類色分離フィルタの画素からの信号電荷に同時にこのノイズが加算されることになる。例えば、図３において、撮像領域５ａから1列m行の画素Ｃと1列(m-1)行の画素Ａとの２画素混合画素信号が読み出し回路４ａから読み出されたときにノイズが飛び込むと、このときには、撮像領域５ｂから4n列m行の画素Ｄと4n列(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号も同時に読み出し回路４ｂから読み出されるから、この２画素混合画素信号にも同じノイズが飛び込むことになる。
【００１９】
そこで、例えば、撮像領域５ａでの1列m行の画素Ｃと1列(m-1)行の画素Ａとが含まれる領域と撮像領域５ｂでの4n列m行の画素Ｄと4n列(m-1)行の画素Ｂとが含まれる領域とが被写体の同じ色を表わす領域とすると、本来撮像領域５ａの1列m行の画素Ｃと1列(m-1)行の画素Ａとの２画素混合画素信号によるディスプレイ画面での再生色と撮像領域５ｂの4n列m行の画素Ｄと4n列(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号によるディスプレイ画面での再生色とは一致しなければならないが、上記のようにノイズの飛込みがあると、一方では、画素Ｃと画素Ａとにノイズが含まれ、他方では、画素Ｄと画素Ｂとにノイズが含まれることになるから、当然撮像領域５ａの1列m行の画素Ｃと1列(m-1)行の画素Ａとが含まれる領域と撮像領域５ｂの4n列m行の画素Ｄと4n列(m-1)行の画素Ｂとが含まれる領域とに対応するディスプレイ画面の領域で再生色が異なってしまうことになる。
【００２０】
特に、撮像画面５の中央部の読み出しタイミングが一致する画素列、例えば、撮像領域５ａでの2n列のm行の画素Ｄと(m-1)行の画素Ｂ、及び撮像領域５ｂでの(2n+1)列のm行の画素Ｃと(m-1)行の画素Ａが被写体の同じ色部分に含まれているものとすると、撮像領域５ａでの2n列のm行の画素Ｄと(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号と撮像領域５ｂでの(2n+1)列のm行の画素Ｃと(m-1)行の画素Ａとの２画素混合画素信号とが同じタイミングで読み出されるが、この読み出し時にこれら２画素混合画素信号にノイズの飛込みがあると、これら２画素混合画素信号によって再生される色が異なることになり、この結果、ディスプレイ画面の本来同じ色で表示されるべき中央部で色の違いによる境界が生じて非常に目立つことになる。
【００２１】
このように、撮像素子が図３に示す構成の場合、まず、ノイズの飛込みにより、かかる撮像素子から得られる映像信号による画面では、その左右の部分で色が変わってしまうという問題がある。
【００２２】
また、画面の左右で色が異なる場合、視覚的に非常に目立つ易く、上記のノイズの飛び込みに温度依存性や固体依存性があると、信号処理によるかかるノイズの補正が非常に困難となるという問題もある。
【００２３】
さらに、上記特許文献２に記載の技術では、構造や配置を左右対称とすることでノイズ飛び込みを左右で合わせるようにするものであるが、このようにしても、左右の撮像領域で同時にノイズが飛び込む画素は、色分離フィルタが種類の異なる画素であるから、やはり上記のような画面の左右で色が変わるという問題は解消されない。
【００２４】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、撮像素子を駆動するパルスあるいは他の回路からの飛込みノイズによる読み出しチャンネル間の色ずれを抑圧できるようにした撮像素子とこれを用いた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明は、撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を複数の撮像領域に分割し、分割された撮像領域毎に一連の画素の光電変換出力を読み出して出力する撮像素子であって、少なくとも互いに左右に位置する配置関係にある２つの撮像領域での、同じ種類の色分離フィルタを備えた画素の光電変換出力を同じタイミングで読み出す手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明は、撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を左右に第１の撮像領域と第２の撮像領域とに分割し、第１の撮像領域から一連の画素の光電変換出力を第１のチャンネル信号として読み出して出力し、第２の撮像領域から一連の画素の光電変換出力を第２のチャンネル信号として読み出して出力する撮像素子であって、第１の撮像領域から第１のチャンネル信号を読み出すと同時に、第２の撮像領域から第２のチャンネル信号を読み出す手段と、第１のチャンネル信号と第２のチャンネル信号との同じタイミングの光電変換出力を同じ種類の色分離フィルタを備えた画素の光電変換出力とする手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００２７】
さらに、本発明は、撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を左右に第１の撮像領域と第２の撮像領域とに分割し、第１の撮像領域から一連の画素の光電変換出力を第１のチャンネル信号として読み出して出力し、第２の撮像領域から一連の画素の光電変換出力を第２のチャンネル信号として読み出して出力する撮像素子であって、第１の撮像領域と第２の撮像領域とで画素の光電変換出力を同時に垂直転送する垂直転送手段と、第１の撮像領域で垂直転送された画素の光電変換出力を水平転送する第１の水平転送手段と、第１の水平転送手段による水平転送動作と同時に、第２の撮像領域で垂直転送された画素の光電変換出力を、第１の水平転送手段による水平転送方向とは逆方向に、水平転送する第２の水平転送手段と、第１，第２の水平転送手段夫々から同時に出力される光電変換出力を、第１，第２の撮像領域での同じ種類の色分離フィルタを備えた画素の光電変換出力とする手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００２８】
さらに、本発明は、撮像面に異なる複数種類の色分離フィルタを備えたフォトダイオードからなる画素が配列された撮像面の全撮像領域を左右に第１の撮像領域と第２の撮像領域とに分割し、第１の撮像領域から一連の画素の光電変換出力を第１のチャンネル信号として読み出して出力し、第２の撮像領域から一連の画素の光電変換出力を第２のチャンネル信号として読み出して出力する撮像素子であって、第１の撮像領域と第２の撮像領域とでの水平方向の画素数を奇数個分異ならせて、第１の撮像領域での外側から第１，第２の撮像領域の境界への画素が備える色分離フィルタの種類の水平方向の配列順序と、第２の撮像領域での外側から第１，第２の撮像領域の境界への画素が備える色分離フィルタの種類の水平方向の配列順序とを等しくし、第１，第２の撮像領域での画素の光電変換出力の読み出しを、外側から第１，第２の撮像領域の境界の方向に同時に行なう手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明による撮像装置は、上記撮像素子のいずれかを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、左右の撮像領域から同時に読み出される画素は同じ種類の色分離フィルタが設けられた画素であるから、撮像素子内部や撮像素子からの信号に処理を施す際にノイズの飛び込みが生じても、左右で色が異なることはなく、ノイズの飛び込みによる色ずれはフィールドまたはフレーム内で均一となり、信号処理により容易に取り除くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
【００３２】
図１は本発明による撮像装置の一実施形態の撮像素子を示す構成図であって、図１に対応する部分には同一符号をつけている。
【００３３】
同図において、この実施形態は、図３に示す従来の撮像素子と同様、撮像面５の全撮像領域を左右２つの撮像領域５ａ，５ｂに分割し、夫々毎に垂直ＣＣＤ２と水平ＣＣＤ３ａ，３ｂとを設け、垂直ＣＣＤ２で信号電荷を矢印で示す垂直方向に転送（垂直走査）するとともに、水平ＣＣＤ３ａ，３ｂで２画素混合画素信号を矢印で示す水平方向に転送（水平走査）する構成とものであるが、さらに、画素列を１つ追加してこれを4n列の画素列とし、撮像面５をm行×(4n+1)列の画素１で構成して、撮像領域５ａを1列から2n列までのm行×2n列の画素で構成し、撮像領域５ｂを(2n+1)列から(4n+1)列までのm行×(2n+1)列の画素１で構成したものである。
【００３４】
かかる構成によると、撮像領域５ａにおいて、水平ＣＣＤ３ａで水平転送される２画素混合画素信号の読み出し回路４ａでの読み出し順番は、上記のように、i列でのj行,(j-1)行の２画素混合画素信号を〔i:j/(j-1)〕で表わすとすると、
〔1:m/(m-1)〕，〔2:m/(m-1)〕，……，〔2n:m/(m-1)〕，
〔1:(m-2)/(m-3)〕，〔2:(m-2)/(m-3)〕，……，〔2n:(m-2)/(m-3)〕，
………………………………………………………，
〔1:4/3〕，〔2:4/3〕，……，〔2n:4/3〕，
〔1:2/1〕，〔2:2/1〕，……，〔2n:2/1〕                            …（１）
となるが、撮像領域５ｂにおいて、水平ＣＣＤ３ａで水平転送される２画素混合画素信号の読み出し回路４ｂでの読み出し順番は、
〔4n+1:m/(m-1)〕，〔4n:m/(m-1)〕，〔4n-1:m/(m-1)〕，……，〔2n+1:m/(m-1)〕，
〔4n+1:(m-2)/(m-3)〕，〔4n:(m-2)/(m-3)〕，〔4n-1:(m-2)/(m-3)〕，……，〔2n+1:(m-2)/(m-3)〕，
…………………………………………………………，
〔4n+1:4/3〕，〔4n:4/3〕，〔4n-1:4/3〕，……，〔2n+1:4/3〕，
〔4n+1:2/1〕，〔4n:2/1〕，〔4n-1:2/1〕，……，〔2n+1:2/1〕          …（２）
となる。
【００３５】
ここで、式（１），（２）で示す読み出し順序を比較すると、撮像領域５ａでの２画素混合画素信号〔1:m/(m-1)〕と撮像領域５ｂでの２画素混合画素信号〔4n+1:m/(m-1)〕、即ち、撮像領域５ａでの1列でm行の画素Ｃと(m-1)行の画素Ａとの２画素混合画素信号と撮像領域５ｂでの(4n+1)列でｍ行の画素Ｃと(m-1)行の画素Ａとの２画素混合画素信号とは同じタイミングで読み出され、撮像領域５ａでの２画素混合画素信号〔2:m/(m-1)〕と撮像領域５ｂでの２画素混合画素信号〔4n:m/(m-1)〕、即ち、撮像領域５ａでの2列でm行の画素Ｄと(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号と撮像領域５ｂでの4n列でm行の画素Ｄと(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号とは同じタイミングで読み出され、……、撮像領域５ａでの２画素混合画素信号〔2n:m/(m-1)〕と撮像領域５ｂでの２画素混合画素信号〔2n+2:m/(m-1)〕、即ち、撮像領域５ａでの2n列でｍ行の画素Ｄと(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号と撮像領域５ｂでの(2n+2)列でｍ行の画素Ｄと(m-1)行の画素Ｂとの２画素混合画素信号とは同じタイミングで読み出される。
【００３６】
このようにして、撮像領域５ａ，５ｂで同じタイミングで２画素混合画素信号が読み出される画素は、全て同じ種類の色分離フィルタが設けられた画素となる。そして、このように、撮像領域５ａ，５ｂから同じタイミングで読み出される２画素混合画素信号が同じ種類の色分離フィルタが設けられた画素から読み出されたものであると、この読み出し中にノイズが発生して信号に飛び込んでも、撮像領域５ａ，５ｂの同じ種類の色分離フィルタが設けられた画素から読み出された２画素混合画素信号に飛び込むものであるから、表示画面の左右で色変化が異なることがない。従って、撮像領域５ａ，５ｂの境界近傍での画素からの２画素混合画素信号の読み出しを行なっているときにノイズの飛込みがあっても、表示画面の中央部で色違いによる境界が生ずることがない。
【００３７】
また、撮像領域５ａ，５ｂの同じ種類の色分離フィルタが設けられた画素から読み出した同じタイミングの２画素混合画素信号に同じノイズが付加されるのは、単なる色信号のオフセットとなるため、信号処理でかかるノイズ成分を簡単に除くことが可能であり、また、温度変化や経年変化でノイズ飛び込みが変化しても、表示画面の左右とも同一の色付きになることから、視覚的な検知限を下げることができる。
【００３８】
なお、図１において、撮像領域５ｂで(2n+1)列の２画素混合画素信号を読み出し回路４ｂで読み出すときには、撮像領域５ａでは、読み出し回路４ａでの1列から2n列までの２画素混合画素信号の読み出しが終了しており、この期間２画素混合画素信号の読み出しは休止している。このようにしても、先の特許文献１に記載のように、メモリなどを用いたの信号処理により、各水平走査期間毎に、撮像領域５ａからの2n列の２画素混合画素信号の読み出しに続いて撮像領域５ｂからの２画素混の信号を(2n+1)列から読み出すことにより、連続した各水平走査期間の撮像信号が得られることになる。
【００３９】
また、上記実施形態では、撮像領域５ｂ側に１つの画素列、即ち、(4n+1)列を追加し、撮像面５の全撮像領域での画素列を奇数個の列として、撮像領域５ｂの画素列を撮像領域５ａよりも１つ多い奇数個の列としたが、逆に、全撮像領域での画素列を奇数個の列として、撮像領域５ａの画素列を撮像領域５ｂよりも１つ多い奇数個の列としてもよい。
【００４０】
さらに、上記実施形態では、撮像領域５ａ，５ｂの画素列の列数を１だけ異ならせるものであったが、３以上の奇数個異ならせるようにしてもよい。この場合でも、同様に、撮像領域５ａと撮像領域５ｂとで同じタイミングで読み出される２画素混合画素信号は、同じ種類の色分離フィルタが設けられた画素から転送されたものとなる。
【００４１】
図２は図１における読み出し回路４ａ，４ｂの出力信号に対する処理過程を示す図である。
【００４２】
図２（ａ）は図１における撮像領域５ａに対する１水平走査期間での読み出し回路４ａの出力信号１０を示すものである。この出力信号１０は２画素混合画素信号からなるものであるが、説明を簡略化するために、m行の一連の画素１からの画素信号からなる読み出し信号として示している。このm行からは、1列，2列，3列，……，2n列の画素信号（実際には、２画素混合画素信号）が読み出される。ここで、レベルＡは画素信号間のクランプ期間でのリセットレベルであり、振幅Ｂは画素信号の直前リセットレベルＡからの振幅である。リセットレベルＡには、画素信号毎にバラツキがある。
【００４３】
図２（ｂ）は図１における撮像領域５ｂに対する１水平走査期間での読み出し回路４ｂの出力信号１１を示すものである。この出力信号１１も２画素混合画素信号からなるものであるが、説明を簡略化するために、m行の一連の画素１からの画素信号からなる読み出し信号として示している。このm行からは、(4n+1)列，4n列，(4n-1)列，……，(2n+1)列の画素信号（実際には、２画素混合画素信号）が読み出される。かかる出力信号１１においても、リセットレベルＡや振幅Ｂについては図１０に示す読み出し回路４ａの出力信号１０と同様である。
【００４４】
図２（ａ），（ｂ）では、時間軸も一致させて示している。従って、読み出し回路４ａの出力信号１０のm行1列の画素信号と読み出し回路４ｂの出力信号１１のm行(4n+1)列の画素信号とは同じタイミングで夫々の読み出し回路４ａ，４ｂから読み出され、読み出し回路４ａの出力信号１０のm行2列の画素信号と読み出し回路４ｂの出力信号１１のm行4n列の画素信号とは同じタイミングで夫々の読み出し回路４ａ，４ｂから読み出され、読み出し回路４ａの出力信号１０のm行3列の画素信号と読み出し回路４ｂの出力信号１１のm行(4n-1)列の画素信号とは同じタイミングで夫々の読み出し回路４ａ，４ｂから読み出され、……、読み出し回路４ａの出力信号１０のm行2n列の画素信号と読み出し回路４ｂの出力信号１１のm行(2n+2)列の画素信号とは同じタイミングで夫々の読み出し回路４ａ，４ｂから読み出される。そして、読み出し回路４ｂからは、さらに、m行(2n+1)列の画素信号が読み出される。
【００４５】
読み出し回路４ａの出力信号１０と読み出し回路４ｂの出力信号１１とは夫々、これら出力信号１０，１１のリセットレベルＡのクランプ期間にタイミングが一致する図２（ｃ）に示すクランプパルス１２により、これら出力信号１０，１１のクランプ期間のリセットレベルＡが一定のレベルとなるように、クランプされる。そして、クランプされたこれら読み出し回路４ａ，４ｂの出力信号１０，１１は、その画素信号のタイミング毎に発生される図２（ｄ）に示すサンプリングパルス１３により、夫々の画素信号毎にその振幅Ｂがサンプルホールドされる。
【００４６】
図２（ｅ）は以上の処理がなされた読み出し回路４ａの出力信号１４を示すものであり、そのクランプ期間が一定のレベルにクランプされ、図２（ａ）に示す振幅Ｂの画素信号からなる読み出し信号となる。同様にして、図２（ｆ）は以上の処理がなされた読み出し回路４ｂの出力信号１５を示すものであり、そのクランプ期間が一定のレベルにクランプされ、図２（ｂ）に示す振幅Ｂの画素信号からなる読み出し信号となる。かかる読み出し信号１４，１５においても、夫々の画素信号のタイミング関係は、図２（ａ），（ｂ）に示す読み出し信号４ａ，４ｂの出力信号１０，１１の場合と同様である。
【００４７】
上記実施形態の撮像素子を備えた撮像装置でのカメラ信号処理では、かかる読み出し信号を夫々デジタル信号に変換して、画像処理を施すことになる。
【００４８】
以上のように、読み出し回路４ａ，４ｂとで常に同一種類の色分離フィルタからの画素信号を同一タイミングで読み出すようにすることにより、図１で説明した構成の撮像素子の外部に設けた回路部分でノイズ飛込みが生じても、撮像素子内部でのノイズ飛び込みと同様に、ディスプレイ画面の左右で再生色が異なることがなく、単なる色信号のオフセットとなって、飛び込みノイズによる画面の左右での色違いを抑圧することができる。
【００４９】
なお、以上の撮像素子を用いる本発明による撮像装置としては、特に、ビデオカメラや電子カメラ，携帯端末に搭載のビデオカメラなどに適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による撮像素子とこれを用いた撮像装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１における読み出し回路４ａ，４ｂの出力信号に対する処理過程を示す図である。
【図３】従来の撮像素子の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  画素
２  垂直ＣＣＤ
３ａ，３ｂ  水平ＣＣＤ
４ａ，４ｂ  読み出し回路４
５  撮像面
５ａ，５ｂ  撮像領域
【図１】
2006287793.tif 000003
【図２】
2006287793.tif 000004
【図３】
2006287793.tif 000005