(57)【要約】      （修正有）【課題】１列につき複数の蓄積用のコンデンサを必要とすることなく、また電荷保持用の接続スイッチを必要とすることのないようにする。【解決手段】４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、この複数個の画素を間引き読み出しするに、この複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位１ａで区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素Ｒ１、第２の色の第１画素Ｇ１、第１の色の第２画素Ｒ２、第２の色の第２画素Ｇ２とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素Ｅ１、第４の色の第１画素Ｂ１、第３の色の第２画素Ｅ２、第４の色の第２画素Ｂ２とし、第１の電荷−電圧変換回路２１ａが接続された第１の水平信号線ＨＬ１と、第２の電荷−電圧変換回路２１ｂが接続された第２の水平信号線ＨＬ２と、第３の電荷−電圧変換回路２１ｃが接続された第３の水平信号線ＨＬ３とを設ける。【選択図】図１
2006013804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素を間引き読み出しするに、前記複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素、第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素、第４の色の第２画素とし、第１の電荷−電圧変換回路が接続された第１の水平信号線と、第２の電荷−電圧変換回路が接続された第２の水平信号線と、第３の電荷−電圧変換回路が接続された第３の水平信号線とを設け、
前記第１の行の読み出し時、前記第１の色の第１及び第２画素電荷を前記第１の水平信号線に同時に読み出し、前記第２の色の第１画素電荷を前記第２の水平信号線に読み出し、前記第２の色の第２画素電荷を前記第３の水平信号線に読み出し、
前記第２の行の読み出し時、前記第４の色の第１及び第２画素電荷を前記第１の水平信号線に同時に読み出し、前記第３の色の第１画素電荷を前記第２の水平信号線に読み出し、前記第３の色の第２画素電荷を前記第３の水平信号線に読み出し、
前記第１、第２及び第３の電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の増幅型固体撮像装置において、
前記第１の電荷−電圧変換回路のゲインを前記第２及び第３の電荷−電圧変換回路のゲインの１／２としたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項３】
４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素を間引き読み出しするに、前記複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素、第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素及び第４の色の第２画素とし、夫々電荷−電圧変換回路が接続された第１、第２、第３、第４、第５及び第６の水平信号線を設け、
前記第１の行の読み出し時、前記第１の色の第１及び第２画素電荷を前記第１の水平信号線に同時に読み出し、前記第２の色の第１画素電荷を前記第２の水平信号線に読み出し、前記第２の色の第２画素電荷を前記第３の水平信号線に読み出し、
前記第２の行の読み出し時、前記第４の色の第１及び第２画素電荷を前記第４の水平信号線に同時に読み出し、前記第３の色の第１画素電荷を前記第５の水平信号線に読み出し、前記第３の色の第２画素電荷を前記第６の水平信号線に読み出し、
前記電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素の部分を中央に配し、
前記第１、第２及び第３の水平信号線を前記複数個の画素の部分の下側に配すると共に前記第４、第５及び第６の水平信号線を前記複数個の画素の部分の上側に配したことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項５】
４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素を間引き読み出しするに、前記複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素及び第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素及び第４の色の第２画素とし、第１の電荷−電圧変換回路が接続された第１の水平信号線と、第２の電荷−電圧変換回路が接続された第２の水平信号線とを設け、
前記第１の行の読み出し時、前記第１の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第１の水平信号線に読み出すと共に前記第２の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第２の水平信号線に読み出し、
前記第２の行の読み出し時、前記第３の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第１の水平信号線に読み出すと共に前記第４の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第２の水平信号線に読み出し、
前記第１及び第２の電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項６】
４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素を間引き読み出しするに、前記複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素及び第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素及び第４の色の第２画素とし、夫々電荷−電圧変換回路が接続された第１、第２、第３及び第４の水平信号線を設け、
前記第１の行の読み出し時、前記第１の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第１の水平信号線に読み出し、前記第２の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第２の水平信号線に読み出し、
前記第２の行の読み出し時、前記第３の色の第１及び第２画素電荷を同時に第３の水平信号線に読み出し、前記第４の色の第１及び第２画素電荷を同時に前記第４の水平信号線に読み出し、
前記電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項７】
請求項６記載の増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素の部分を中央に配し、
前記第１及び第２の水平信号線を前記複数個の画素の部分の下側に配すると共に前記第３及び第４の水平信号線を前記複数個の画素の部分の上側に配したことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項８】
４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素を間引き読み出しするに、前記複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素、第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素、第４の色の第２画素とし、第１の電荷−電圧変換回路が接続された第１の水平信号線と、第２の電荷−電圧変換回路が接続された第２の水平信号線と、第３の電荷−電圧変換回路が接続された第３の水平信号線とを設け、
前記第１の行の読み出し時、前記第１の色の第１及び第２画素電荷を加算した後前記第１の水平信号線に読み出し、前記第２の色の第１画素電荷を前記第２の水平信号線に読み出し、前記第２の色の第２画素電荷を前記第３の水平信号線に読み出し、
前記第２の行の読み出し時、前記第４の色の第１及び第２画素電荷を加算した後前記第１の水平信号線に読み出し、前記第３の色の第１画素電荷を前記第２の水平信号線に読み出し、前記第３の色の第２画素電荷を前記第３の水平信号線に読み出し、
前記第１、第２及び第３の電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【請求項９】
４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、
前記複数個の画素を間引き読み出しするに、前記複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素及び第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素及び第４の色の第２画素とし、第１の電荷−電圧変換回路が接続された第１の水平信号線と、第２の電荷−電圧変換回路が接続された第２の水平信号線とを設け、
前記第１の行の読み出し時、前記第１の色の第１及び第２画素電荷を加算した後に前記第１の水平信号線に読み出すと共に前記第２の色の第１及び第２画素電荷を加算した後に前記第２の水平信号線に読み出し、
前記第２の行の読み出し時、前記第３の色の第１及び第２画素電荷を加算した後に前記第１の水平信号線に読み出すと共に前記第４の色の第１及び第２画素電荷を加算した後に前記第２の水平信号線に読み出し、
前記第１及び第２の電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたことを特徴とする増幅型固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を間引き読み出しするのに適用して好適な増幅型固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、４色カラーパターンの行列状に配された複数の画素の画素毎に光電変換素子よりの信号電荷を増幅するようにした増幅型固体撮像装置が提案されている。この４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置につき図１４を参照して説明する。
【０００３】
この図１４において、１は所望の複数個の画素が行列状に配された画素部を示し、この画素部１は複数の画素を４色カラーパターンの行列状に配したものであり、図１４例においては説明を簡略化するため、この画素部１を４行、４列の画素で構成した例につき説明する。
【０００４】
この画素部１は列方向に４画素、行方向に２画素の単位領域１ａで区切ることができる。この単位領域１ａにおいては、第１の行の列方向に赤色の第１画素Ｒ１、緑色の第１画素Ｇ１、赤色の第２画素Ｒ２、緑色の第２画素Ｇ２とし、第２の行の列方向に任意色の第１画素Ｅ１、青色の第１画素Ｂ１、任意色の第２画素Ｅ２、青色の第２画素Ｂ２とする。この場合、任意色Ｅ１，Ｅ２を緑色としたときにはベイヤ配列となる。図１４例では、この単位領域１ａを２個設けている。
【０００５】
図１４において、２は垂直方向アドレス指定回路を示し、この垂直方向アドレス指定回路２は、後述する図１６に示す如きタイムチャートの制御信号を画素部１に供給し、画素電荷を垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３，ＶＳＬ４に読み出し、この画素電荷を垂直転送する。
【０００６】
この垂直方向アドレス指定回路２は、画素部１に図１６に示す如く電源を電源ラインＳＥＬを介して供給し、また、読み出し信号ＴＧ１，ＴＧ２，ＴＧ３，ＴＧ４、リセット信号ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４を所定のタイミングで供給する。
【０００７】
この増幅型固体撮像装置の１画素は、図１５に示す如くで、光電変換素子としてのフォトダイオード１０のアノードを接地し、このフォトダイオード１０のカソードを読み出しスイッチを構成するＭＯＳトランジスタ１１のソースに接続し、このＭＯＳトランジスタ１１のドレインをリセットスイッチを構成するＭＯＳトランジスタ１２のソースに接続し、このＭＯＳトランジスタ１２のドレインを図１６Ｃに示す如きタイミングで電源が供給される電源ラインＳＥＬに接続する。
【０００８】
このＭＯＳトランジスタ１１のゲートに図１６Ｂに示す如きタイミングで読み出し信号ＴＧ（ｎ）を供給すると共にＭＯＳトランジスタ１２のゲートに図１６Ａに示す如きタイミングでリセット信号ＲＳＴ（ｎ）を供給する。
【０００９】
このＭＯＳトランジスタ１１のドレイン及びＭＯＳトランジスタ１２のソースの接続点を増幅器を構成するＭＯＳトランジスタ１３のゲートに接続し、このＭＯＳトランジスタ１３のドレインを電源ラインＳＥＬに接続し、このＭＯＳトランジスタ１３のソースを垂直信号線ＶＳＬ（ｎ）に接続し、このＭＯＳトランジスタ１２のソースとＭＯＳトランジスタ１３のゲートとの接続点を浮遊コンデンサ１４を介して接地する。
【００１０】
この１画素の動作は、垂直転送期間内において先ずＭＯＳトランジスタ１２のゲートにリセット信号ＲＳＴ（ｎ）が供給され、このＭＯＳトランジスタ１２をオンとし、浮遊コンデンサ１４の浮遊容量が電源ラインＳＥＬの電源により初期化される。
【００１１】
その後ＭＯＳトランジスタ１２をオフとした後、ＭＯＳトランジスタ１１のゲートに読み出し信号ＴＧ（ｎ）を供給し、このＭＯＳトランジスタ１１をオンとしてフォトダイオード１０に蓄積された電荷を浮遊コンデンサ１４に読み出す。このとき、この浮遊コンデンサ１４にゲートが接続されているＭＯＳトランジスタ１３のソースもこの浮遊コンデンサ１４の電位に合わせて変動し、垂直信号線ＶＳＬ（ｎ）の電位を変動する。
【００１２】
再び図１４にもどって説明するに、画素部１の垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３及びＶＳＬ４の一端を夫々ソースフォロワを構成するＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄの夫々のドレインに接続すると共にこのＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄの夫々のソースを接地し、このＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄのゲートに所定の一定電圧ＶＯＰ１を供給し、この垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３及びＶＳＬ４に所定のバイアス電流Ｉｂｉｓを流す如くする。
【００１３】
このＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄの夫々のドレインを夫々直流阻止用コンデンサ４ａ，４ｂ，４ｃ及び４ｄを介して接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄの固定接点に接続し、この接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄの可動接点を夫々画素電荷の蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄを介して接地する。
【００１４】
また、図１４において、２０は所定のクランプ電圧ＶＣＬＰが供給されるクランプ電圧入力端子を示し、このクランプ電圧入力端子２０をクランプスイッチ７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄを介して夫々接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点、接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点、接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点及び接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点に夫々接続する。
【００１５】
この接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点、接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点、接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点及び接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点を夫々サンプリングスイッチ８ａ，８ｂ，８ｃ及び８ｄを介して水平信号線ＨＬに接続する。このサンプリングスイッチ８ａ，８ｂ，８ｃ及び８ｄは、水平転送期間に水平走査回路９で発生する図１６Ｆ，Ｇ，Ｈ及びＩで示す如き水平転送信号φ１，φ２，φ３及びφ４により順次オンする如くなされる。
【００１６】
この接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、垂直転送期間の図１６Ｅに示す期間オンとなり、１行の画素電荷を夫々コンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに転送する。クランプスイッチ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは垂直転送期間の図１６Ｄに示す期間オフとなる如くなされている。
【００１７】
この水平信号線ＨＬの一端を電荷−電圧変換回路２１を構成する演算増幅回路２２の反転入力端子−に接続する。この電荷−電圧変換回路２１はこの演算増幅回路２２の非反転入力端子＋を所定のクランプ電圧ＶＣＬＰが供給されるクランプ電圧端子２０に接続し、この演算増幅回路２２の反端入力端子−と出力端子２３との間にフィードバックコンデンサ２４と接続スイッチ２５との並列回路を設けたものである。この接続スイッチ２５は図１６Ｊに示す如く水平転送期間に１画素毎に所定期間オンする如くする。
【００１８】
この電荷−電圧変換回路２１の動作につき説明するに、この電荷−電圧変換回路２１においては、図１７に示す如く、先ず接続スイッチ２５をオンとして初期化を図る。このときは、演算増幅回路２２のフィードバック回路をショートすることになりボルテージフォロワを形成し、水平信号線ＨＬをクランプ電圧ＶＣＬＰに固定する。また、このときこの演算増幅回路２２のフィードバックコンデンサ２４の電荷を０とする。
【００１９】
次に図１８に示す如く水平転送信号φ１によりサンプリングスイッチ８ａをオンすることにより、コンデンサ６ａの演算増幅回路２２の反転入力端子−に接続される側の端子は水平信号線ＨＬを経由して所定のクランプ電圧ＶＣＬＰに固定される（電荷−電圧変換回路２１において、演算増幅回路２２の反転入力端子−及び非反転入力端子＋の入力同士が仮想接地によって同電位に保たれている。）。
【００２０】
そのため、コンデンサ６ａに蓄積された電荷は水平信号線ＨＬを経由して演算増幅回路２２のフィードバックコンデンサ２４に移動する。このコンデンサ６ａとコンデンサ２４とにて変化した電荷の絶対値は等しいので、このときの演算増幅回路２２の出力をＶＯＵＴとし、コンデンサ６ａの容量をＣＳＨ、コンデンサ６ａの両端電圧をＶＳＨ、コンデンサ２４の容量をＣＱＶとすると、電荷移動量ΔＱは
ΔＱ＝ＣＱＶ（ＶＯＵＴ−ＶＣＬＰ）＝−ＣＳＨ（ＶＳＨ−ＶＣＬＰ）
である。
【００２１】
このＶＯＵＴとＶＣＬＰとの差ΔＶが画素からの出力信号量となる。
ΔＶ＝ＶＯＵＴ−ＶＣＬＰ＝ΔＱ／ＣＱＶ＝（ＣＳＨ／ＣＱＶ）（ＶＳＨ−ＶＣＬＰ）
この出力信号としては例えば図１６Ｋに示す如くである。
【００２２】
以上は増幅型固体撮像装置の全画素読み出しの例であるが、この増幅型固体撮像装置においては、必要に応じて、間引き読み出しすることがある。
【００２３】
従来、この間引き読み出しするのに図１９、図２０に示す如き行方向の画素電荷を加算するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。この図１９、図２０につき説明するに図１４、図１６に対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００２４】
図１９は図１４の接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄの可動接点を接続スイッチ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄと蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄとの直列回路を介して接地し、またこの接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄの可動接点を接続スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄと蓄積用のコンデンサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄとの直列回路を介して接地する。
【００２５】
この図１９においては図２０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇのタイミングチャートに示す如く、図１６の垂直転送期間を１水平期間につき２回繰り返し、即ち１行目垂直転送期間に接続スイッチ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄをオンとし、接続スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄをオフとし、任意の１行の画素電荷を蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄに読み出し、その後、接続スイッチ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び１５ｄをオフとし、接続スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄをオンとし、他の行の画素電荷を蓄積用のコンデンサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１７ｄに読み出す。
【００２６】
その後の水平転送期間では図２０Ｆ，Ｇに示す如く接続スイッチ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ及び接続スイッチ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄをオンとし、図２０Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍに示す如く図１６Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋと同様に動作する如くしている。
【００２７】
図１９、図２０例においては全画素読み出しよりも少ない画素数で画素電荷を読み出す場合、１画素分の画素電荷を読み込むよりも近隣の複数画素の電荷を同時に読み出すことで、感度が良くなる。
【００２８】
近年、画素数が増大することによって要求される駆動周波数が高くなる傾向があるが、それを緩和するために、出力端子を複数用意することが行われる。しかし、それに付随して信号処理回路も出力端子の数だけ多チャンネル化する問題がある。そこで、画素同士を加算することにより、出力端子の数を削減することで出力端子の数を抑制することができる。
【００２９】
画素を間引きして読み込む場合、加算することで、擬似的に光学フィルタを通したと同じ効果が得られるため、モアレ効果が軽減される。
【特許文献１】特開平７−２８３３８６号公報（図２０、図２２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
然しながら、図１９（特許文献１）の様に行加算の増幅型固体撮像装置においては蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ及び１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを１列につき複数個設置する必要があり、この列方向の面積が増大すると共に電荷保持用の接続スイッチ１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ及び１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを必要とする不都合があった。
【００３１】
本発明は、斯る点に鑑み、１列につき複数の蓄積用のコンデンサを必要とすることなく、また電荷保持用の接続スイッチを必要とすることのないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明増幅型固体撮像装置は４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、この複数個の画素を間引き読み出しするに、この複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素、第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素、第４の色の第２画素とし、第１の電荷−電圧変換回路が接続された第１の水平信号線と、第２の電荷−電圧変換回路が接続された第２の水平信号線と、第３の電荷−電圧変換回路が接続された第３の水平信号線とを設け、この第１の行の読み出し時、この第１の色の第１及び第２画素電荷をこの第１の水平信号線に同時に読み出し、この第２の色の第１画素電荷をこの第２の水平信号線に読み出し、この第２の色の第２画素電荷をこの第３の水平信号線に読み出し、この第２の行の読み出し時、この第４の色の第１及び第２画素電荷をこの第１の水平信号線に同時に読み出し、この第３の色の第１画素電荷をこの第２の水平信号線に読み出し、この第３の色の第２画素電荷をこの第３の水平信号線に読み出し、この第１、第２及び第３の電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、該画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたものである。
【００３３】
また、本発明増幅型固体撮像装置は、４色カラーパターンの行列状に配された複数個の画素を有する増幅型固体撮像装置において、この複数個の画素を間引き読み出しするに、この複数個の画素を列方向に４画素、行方向に２画素の単位で区切ると共に第１の行の列方向に第１の色の第１画素、第２の色の第１画素、第１の色の第２画素及び第２の色の第２画素とし、第２の行の列方向に第３の色の第１画素、第４の色の第１画素、第３の色の第２画素及び第４の色の第２画素とし、第１の電荷−電圧変換回路が接続された第１の水平信号線と、第２の電荷−電圧変換回路が接続された第２の水平信号線とを設け、この第１の行の読み出し時、この第１の色の第１及び第２画素電荷を同時にこの第１の水平信号線に読み出すと共にこの第２の色の第１及び第２画素電荷を同時にこの第２の水平信号線に読み出し、この第２の行の読み出し時、この第３の色の第１及び第２画素電荷を同時にこの第１の水平信号線に読み出すと共にこの第４の色の第１及び第２画素電荷を同時にこの第２の水平信号線に読み出し、この第１及び第２の電荷−電圧変換回路の出力信号を画像信号処理回路に供給し、この画像信号処理回路の出力にカラー映像信号を得るようにしたものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明による列加算では画素電荷間の加算動作は画素電荷を同時に読み出して水平転送される時点で行なうので、行加算のように蓄積用のコンデンサを１列につき複数個設置する必要がなく、電荷保持用の接続スイッチが不要になる。従って、電荷保持用の接続スイッチのオン抵抗がなくなり、水平転送のスピードが向上する。
【００３５】
また本発明による列加算では画素電荷間の加算動作は画素電荷を同時に読み出して水平転送される時点で行なうので、行加算のように蓄積用のコンデンサを１列につき複数個設置する必要がなく、この電荷保持用の蓄積用のコンデンサは１つだけで良く、行加算に比べ列方向の面積を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図１、図２Ａ、図３、図４及び図５を参照して本発明増幅型固体撮像装置を実施するための最良の形態の例につき説明する。この図１、図２Ａ、図３、図４及び図５につき説明するに図１４〜図１８に対応する部分には同一符号を付して示す。
【００３７】
図１において、１は所望の複数の画素が行列状に配された画素部を示し、この画素部１は複数の画素を４色カラーパターンの行列状に配したものであり、図１例においては説明を簡略化するため、この画素部１を４行、４列の画素で構成した例につき説明する。
【００３８】
この画素部１は列方向に４画素、行方向に２画素の単位領域１ａで区切ることができるように構成する。この単位領域１ａにおいては、第１の行の列方向に赤色の第１画素Ｒ１、緑色の第１画素Ｇ１、赤色の第２画素Ｒ２、緑色の第２画素Ｇ２とし、第２の行の列方向に任意色の第１画素Ｅ１、青色の第１画素Ｂ１、任意色の第２画素Ｅ２、青色の第２画素Ｂ２とする。この場合、任意色Ｅ１，Ｅ２を緑色としたときにはベイヤ配列となる。図１例では、この単位領域１ａを２個設けている。
【００３９】
図１において、２は垂直方向アドレス指定回路を示し、この垂直方向アドレス指定回路２は、後述する図３に示す如きタイムチャートの制御信号を画素部１に供給し、画素電荷を垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３，ＶＳＬ４に読み出し、この画素電荷を垂直転送する。
【００４０】
この垂直方向アドレス指定回路２は、画素部１に図３Ｃに示す如く電源を電源ラインＳＥＬを介して供給し、また、読み出し信号ＴＧ１，ＴＧ２，ＴＧ３，ＴＧ４、リセット信号ＲＳ１，ＲＳ２，ＲＳ３，ＲＳ４を所定のタイミングで供給する。
【００４１】
この増幅型固体撮像装置の１画素は、図１５に示す如くで、光電変換素子としてのフォトダイオード１０のアノードを接地し、このフォトダイオード１０のカソードを読み出しスイッチを構成するＭＯＳトランジスタ１１のソースに接続し、このＭＯＳトランジスタ１１のドレインをリセットスイッチを構成するＭＯＳトランジスタ１２のソースに接続し、このＭＯＳトランジスタ１２のドレインを図３Ｃに示す如きタイミングで電源が供給される電源ラインＳＥＬに接続する。
【００４２】
このＭＯＳトランジスタ１１のゲートに図３Ｂに示す如きタイミングで読み出し信号ＴＧ（ｎ）を供給すると共にＭＯＳトランジスタ１２のゲートに図３Ａに示す如きタイミングでリセット信号ＲＳＴ（ｎ）を供給する。
【００４３】
このＭＯＳトランジスタ１１のドレイン及びＭＯＳトランジスタ１２のソースの接続点を増幅器を構成するＭＯＳトランジスタ１３のゲートに接続し、このＭＯＳトランジスタ１３のドレインを電源ラインＳＥＬに接続し、このＭＯＳトランジスタ１３のソースを垂直信号線ＶＳＬ（ｎ）に接続し、このＭＯＳトランジスタ１２のソースとＭＯＳトランジスタ１３のゲートとの接続点を浮遊コンデンサ１４を介して接地する。
【００４４】
この１画素の動作は、垂直転送期間内において先ずＭＯＳトランジスタ１２のゲートにリセット信号ＲＳＴ（ｎ）が供給され、このＭＯＳトランジスタ１２をオンとし、浮遊コンデンサ１４の浮遊容量が電源ラインＳＥＬの電源により初期化される。
【００４５】
その後ＭＯＳトランジスタ１２をオフとした後、ＭＯＳトランジスタ１１のゲートに読み出し信号ＴＧ（ｎ）を供給し、このＭＯＳトランジスタ１１をオンとしてフォトダイオード１０に蓄積された電荷を浮遊コンデンサ１４に読み出す。このとき、この浮遊コンデンサ１４にゲートが接続されているＭＯＳトランジスタ１３のソースもこの浮遊コンデンサ１４の電位に合わせて変動し、垂直信号線ＶＳＬ（ｎ）の電位を変動する。
【００４６】
再び図１にもどって説明するに、画素部１の垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３及びＶＳＬ４の一端を夫々ソースフォロワを構成するＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄの夫々のドレインに接続すると共にこのＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄの夫々のソースを接地し、このＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，，３ｃ及び３ｄのゲートに所定の一定電圧ＶＯＰ１を供給し、この垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３及びＶＳＬ４に所定のバイアス電流Ｉｂｉｓを流す如くする。
【００４７】
このＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂ，３ｃ及び３ｄの夫々のドレインを夫々直流阻止用コンデンサ４ａ，４ｂ，４ｃ及び４ｄを介して接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄの固定接点に接続し、この接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄの可動接点を夫々画素電荷の蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄを介して接地する。
【００４８】
また、図１において、２０は所定のクランプ電圧ＶＣＬＰが供給されるクランプ電圧入力端子を示し、このクランプ電圧入力端子２０をクランプスイッチ７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄを介して夫々接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点、接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点、接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点及び接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点に夫々接続する。
【００４９】
この接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点をサンプリングスイッチ３０ａを介して水平転送を行う第１の水平信号線ＨＬ１に接続すると共にこの接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｂを介して水平転送を行う第２の水平信号線ＨＬ２に接続する。
【００５０】
この接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｃを介して、この水平転送を行う第１の水平信号線ＨＬ１に接続すると共にこの接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｄを介して水平転送を行う第２の水平信号線ＨＬ２に接続する。
【００５１】
また、この接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｅを介して水平転送を行う第１の水平信号線ＨＬ１に接続すると共にこの接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｆを介して水平転送を行う第３の水平信号線ＨＬ３に接続する。
【００５２】
接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｇを介して水平転送を行う第１の水平信号線ＨＬ１に接続すると共にこの接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｈを介して水平転送を行う第３の水平信号線ＨＬ３に接続する。
【００５３】
このサンプリングスイッチ３０ａ，３０ｂ‥‥３０ｈは、水平転送期間に水平走査回路９で発生する図３Ｆ，Ｇ‥‥Ｍに示す如き水平転送信号φ１，φ１′，φ２，φ２′，φ３，φ３′，φ４，φ４′で制御される。即ち第１の行を読み出すときには、図３Ｆ，Ｉ，Ｊ及びＭに示す如き水平転送信号φ１，φ２′，φ３及びφ４′により同時にサンプリングスイッチ３０ａ，３０ｄ，３０ｅ及び３０ｈを所定期間オンし、第２の行を読み出すときには、図３Ｇ，Ｈ，Ｋ及びＬに示す如き水平転送信号φ１′，φ２，φ３′及びφ４により同時にサンプリングスイッチ３０ｂ，３０ｃ，３０ｆ及び３０ｇを所定期間オンする如くする。
【００５４】
この接続スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは垂直転送期間の図３Ｅに示す所定期間オンとし、１行の画素電荷をコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに夫々転送する。クランプスイッチ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは垂直転送期間の図３Ｄに示す所定期間オフとなる如くする。
【００５５】
この第１、第２及び第３の水平信号線ＨＬ１，ＨＬ２及びＨＬ３の一端を夫々電荷−電圧変換回路２１ａ，２１ｂ及び２１ｃに接続する。この電荷−電圧変換回路２１ａ，２１ｂ及び２１ｃは夫々図１４に示す電荷−電圧変換回路２１と同様に構成する（ここではその詳細説明を省略する。）。
【００５６】
この場合、本例においては、第１の水平信号線ＨＬ１に同時に接続される蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの数は第２及び第３の水平信号線ＨＬ２及びＨＬ３に対して２倍となり、転送される蓄積画素電荷も２倍となる。
【００５７】
そこでこの加算した画素電荷を処理する電荷−電圧変換回路２１ａのゲインは他の電荷−電圧変換回路２１ｂ，２１ｃのゲインの２倍となるので、この他の電荷−電圧変換回路２１ｂ，２１ｃとゲインを等しくするために、この電荷−電圧変換回路２１ａのフィードバックコンデンサ２４ａの容量を他の電荷−電圧変換回路２１ｂ，２１ｃのフィードバックコンデンサの容量の２倍とし、この電荷−電圧変換回路２１ａのゲインを１／２とする。
【００５８】
従って、第１の水平信号線ＨＬ１及びこれに接続される電荷−電圧変換回路２１ａを夫々加算して出力する赤色の画素電荷及び青色の画素電荷の専用にすることにより、電荷−電圧変換回路のゲイン調整を行う回路を１チャンネルのみに限定することができる。
【００５９】
即ち本例では、第１の行の読み出し時は、赤色の第１画素Ｒ１の電荷と赤色の第２画素Ｒ２の電荷との加算画素電荷が第１の水平信号線ＨＬ１に供給され、緑色の第１画素Ｇ１の電荷が第２の水平信号線ＨＬ２に供給され、緑色の第２画素Ｇ２の電荷が第３の水平信号線ＨＬ３に供給される。
【００６０】
また、第２の行の読み出し時は、青色の第１画素Ｂ１の電荷と青色の第２画素Ｂ２の電荷との加算画素電荷が第１の水平信号線ＨＬ１に供給され、任意の色の第１画素Ｅ１の電荷が第２の水平信号線ＨＬ２に供給され、任意の色の第２画素Ｅ２の電荷が第３の水平信号線ＨＬ３に供給される。
本例においては、上述第１の行及び第２の行の読み出しを順次繰り返し、水平転送する如くする。
【００６１】
本例においては、図２Ａに模式的に示す間引き読み出しを実現している。
【００６２】
図４は、この列加算を行なった場合における、電荷−電圧変換回路２１ａの初期化動作を模式的に示した図である。この動作の内容としては図１６に示しているものと同一で、先ず接続スイッチ２５ａをオンして初期化を図る。このときは、演算増幅回路２２ａのフィードバック回路をショ−トすることになり、ボルテ−ジフォロワを形成し、第１の水平信号線ＨＬ１をクランプ電圧ＶＣＬＰに固定する。またこのとき、この演算増幅回路２２ａのフィードバックコンデンサ２４ａの電荷を０とする。
【００６３】
次に図５に示す如く、例えば第１の行の読み出し時は水平転送信号φ１及びφ３により、サンプリングスイッチ３０ａ及び３０ｅをオンすることにより、コンデンサ６ａ及び６ｃに蓄積された赤色の第１画素Ｒ１の電荷ΔＱＲ１と赤色の第２画素Ｒ２の電荷ΔＱＲ２が同時に第１の水平信号線ＨＬ１に供給される。
【００６４】
電荷−電圧変換回路２１ａのフィードバックコンデンサ２４ａの容量ＣＱＶの変化量ΔＱ、初期状態のコンデンサ６ａ及び６ｃの電荷−電圧変換回路２１ａ側の電圧をＶＲ１，ＶＲ２とし、コンデンサ６ａ及び６ｃの夫々の容量をＣＳＨとすると、水平転送時の電荷−電圧変換回路２１ａ内の演算増幅回路２２ａの出力ＶＯＵＴの関係は下記の通りである。
ΔＱ＝−ＣＱＶ（ＶＯＵＴ−ＶＣＬＰ）＝ΔＱＲ１＋ΔＱＲ２＝ＣＳＨ（ＶＲ１−ＶＣＬＰ）＋ＣＳＨ（ＶＲ２−ＶＣＬＰ）
【００６５】
電荷−電圧変換回路２１ａの初期化動作の場合と、画素転送の場合の出力の電位差ΔＶは下記の通りとなる。
ΔＶ＝ΔＱ／ＣＱＶ＝ＶＯＵＴ−ＶＬＣＰ＝−（ＣＳＨ／ＣＱＶ）｛（ＶＲ１＋ＶＲ２）−２ＶＣＬＰ｝
通常近くにある画素の信号量（電荷量）はほぼ等しいのでＶＲ＝ＶＲ１＝ＶＲ２として計算すると上述の式は下記のようにまとめられる。
ΔＶ＝ΔＱ／ＣＱＶ＝ＶＯＵＴ−ＶＬＣＰ＝−（２ＣＳＨ／ＣＱＶ）（ＶＲ−ＶＣＬＰ）
ＶＲは１画素当たりの電荷量なので、ゲインは２倍になったと考えられる。
【００６６】
第２の行の読み出し時の青色の第１画素Ｂ１の電荷と青色の第２画素Ｂ２の電荷とが加算される場合も上述と同様である。
【００６７】
本例においては、第１の行の読み出し時には、第１の水平信号線ＨＬ１が接続された電荷−電圧変換回路２１ａの出力側には赤色の第１及び第２画素Ｒ１及びＲ２の電荷の加算された赤色信号が得られ、第２の水平信号線ＨＬ２が接続された電荷−電圧変換回路２１ｂの出力側には緑色の第１画素Ｇ１の電荷による緑色信号が得られ、第３の水平信号が接続された電荷−電圧変換回路２１ｃの出力側には緑色の第２画素Ｇ２の電荷による緑色信号が得られる。
【００６８】
また第２の行の読み出し時には、第１の水平信号線ＨＬ１が接続された電荷−電圧変換回路２１ａの出力側には青色の第１及び第２の画素Ｂ１及びＢ２の電荷が加算された青色信号が得られ、第２の水平信号線ＨＬ２が接続された電荷−電圧変換回路２１ｂの出力側には任意の色例えば緑色の第１画素Ｅ１の電荷による任意の色信号例えば緑色信号が得られ、第３の水平信号線ＨＬ３が接続された電荷−電圧変換回路２１ｃの出力側には任意の色例えば緑色の第２画素Ｅ２が得られる。
【００６９】
本例においては、この電荷−電圧変換回路２１ａ，２１ｂ及び２１ｃの夫々の出力信号を画像信号処理回路３１に供給し、この画像信号処理回路３１の出力端子３１ａにカラー映像信号を得る如くする。
【００７０】
本例は、上述の如く赤色の第１画素Ｒ１及び第２画素Ｒ２の電荷を加算し、また青色の第１画素Ｂ１及び第２画素Ｂ２の電荷を加算して１本の水平出力線ＨＬ１で出力し、緑色の第１画素Ｇ１の電荷、第２画素Ｇ２の電荷、任意の色の第１画素Ｂ１の電荷及び第２画素Ｅ２の電荷を夫々個別に水平出力線ＨＬ２，ＨＬ３で出力しているので横方向の解像度を維持できる。
【００７１】
また本例による列加算による間引きでは画素間の電荷の加算動作を画素電荷が水平転送される時点で行うので、従来の行加算のように蓄積用のコンデンサを１列につき複数個設置する必要がなく、電荷保持用のスイッチが不要になる。従って電荷保持用のスイッチのオン抵抗がなくなり、水平転送のスピードが向上する。
【００７２】
また本例による列加算による間引きでは画素間の電荷の加算動作を画素電荷が水平転送される時点で行うので、従来の行加算のように蓄積用のコンデンサを１列につき複数個設置する必要がなく、この蓄積用のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは１列に１つだけで良く、列方向の面積を従来に比し縮小することができる。
【００７３】
本例による列加算による間引きでは画素間の電荷の加算動作を画素電荷が水平転送される時点で行うので、従来の行加算のように画素電荷を読み込む行を１行飛ばしに駆動させたり、１行待って加算を行なったりする必要がないので、垂直方向アドレス指定回路２の構成が簡素になる。
【００７４】
図６，図８、図１０、図１１及び図１２は夫々本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す。この図６、図８、図１０、図１１及び図１２につき説明するにこの図６、図８、図１０、図１１及び図１２において図１に対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００７５】
図６例は図１の増幅型固体撮像装置において、所望の複数の画素が行列状に配された画素部１を回路基板の中央に配置する。
【００７６】
本例においては、この画素部１の垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３及びＶＳＬ４の下側端を夫々直流阻止用コンデンサ４ａ１，４ｂ１，４ｃ１及び４ｄ１を介して接続スイッチ５ａ１，５ｂ１，５ｃ１及び５ｄ１の固定接点に接続し、この接続スイッチ５ａ１，５ｂ１，５ｃ１及び５ｄ１の可動接点を夫々画素電荷の蓄積用のコンデンサ６ａ１，６ｂ１，６ｃ１及び６ｄ１を介して接地する。
【００７７】
また、所定のクランプ電圧ＶＣＬＰが供給されるクランプ電圧入力端子２０をクランプスイッチ７ａ１，７ｂ１，７ｃ１及び７ｄ１を介して夫々接続スイッチ５ａ１とコンデンサ６ａ１との接続点、接続スイッチ５ｂ１とコンデンサ６ｂ１との接続点、接続スイッチ５ｃ１とコンデンサ６ｃ１との接続点及び接続スイッチ５ｄ１とコンデンサ６ｄ１との接続点に接続する。
【００７８】
この接続スイッチ５ａ１とコンデンサ６ａ１との接続点をサンプリングスイッチ３０ａを介して水平転送を行う第１の水平信号線ＨＬ１ａに接続し、接続スイッチ５ｂ１とコンデンサ６ｂ１との接続点をサンプリングスイッチ３０ｄを介して第２の水平信号線ＨＬ２ａに接続し、この接続スイッチ５ｃ１とコンデンサ６ｃ１との接続点をサンプリングスイッチ３０ｅを介して、この第１の水平信号線ＨＬ１ａに接続し、この接続スイッチ５ｄ１とコンデンサ６ｄ１との接続点をサンプリングスイッチ３０ｈを介して第３の水平信号線ＨＬ３ａに接続する。
【００７９】
このサンプリングスイッチ３０ａ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｈは、図７Ｈに示す如く水平転送期間に水平走査回路９ａで発生する水平転送信号φ１，φ２′，φ３，φ４′で制御される。即ち第１の行を読み出すときには図７Ｈに示す如き水平転送信号φ１，φ２′，φ３及びφ４′により同時にサンプリングスイッチ３０ａ，３０ｄ，３０ｅ及び３０ｈを所定期間オンにする。
【００８０】
また、本例においては、この画素部１の垂直信号線ＶＳＬ１，ＶＳＬ２，ＶＳＬ３及びＶＳＬ４の上側端を夫々直流阻止用コンデンサ４ａ２，４ｂ２，４ｃ２及び４ｄ２を介して接続スイッチ５ａ２，５ｂ２，５ｃ２及び５ｄ２の固定接点に接続し、この接続スイッチ５ａ２，５ｂ２，５ｃ２及び５ｄ２の可動接点を夫々画素電荷の蓄積用のコンデンサ６ａ２，６ｂ２，６ｃ２及び６ｄ２を介して接地する。
【００８１】
また、所定のクランプ電圧ＶＣＬＰが供給されるクランプ電圧入力端子２０をクランプスイッチ７ａ２，７ｂ２，７ｃ２及び７ｄ２を介して夫々接続スイッチ５ａ２とコンデンサ６ａ２との接続点、接続スイッチ５ｂ２とコンデンサ６ｂ２との接続点、接続スイッチ５ｃ２とコンデンサ６ｃ２との接続点及び接続スイッチ５ｄ２とコンデンサ６ｄ２との接続点に接続する。
【００８２】
この接続スイッチ５ａ２とコンデンサ６ａ２との接続点をサンプリングスイッチ３０ｂを介して水平転送を行う第５の水平信号線ＨＬ２ｂに接続し、接続スイッチ５ｂ２とコンデンサ６ｂ２との接続点をサンプリングスイッチ３０ｃを介して第４の水平信号線ＨＬ１ｂに接続し、この接続スイッチ５ｃ２とコンデンサ６ｃ２との接続点をサンプリングスイッチ３０ｆを介して、この第６の水平信号線ＨＬ３ｂに接続し、この接続スイッチ５ｄ２とコンデンサ６ｄ２との接続点をサンプリングスイッチ３０ｇを介して第４の水平信号線ＨＬ１ｂに接続する。
【００８３】
このサンプリングスイッチ３０ｂ，３０ｃ，３０ｆ，３０ｇは、水平転送期間に水平走査回路９ｂで発生する図７Ｉに示す如き水平転送信号φ１′，φ２，φ３′，φ４で制御される。即ち第２の行を読み出すときには図７Ｉに示す如き水平転送信号φ１′，φ２，φ３′及びφ４により同時にサンプリングスイッチ３０ｂ，３０ｃ，３０ｆ及び３０ｇを所定期間オンにする。
【００８４】
この第１、第２、第３、第４、第５及び第６の水平信号線ＨＬ１ａ，ＨＬ２ａ，ＨＬ３ａ，ＨＬ１ｂ，ＨＬ２ｂ及びＨＬ３ｂの一端を夫々電荷−電圧変換回路２１ａ１，２１ｂ１，２１ｃ１，２１ａ２，２１ｂ２及び２１ｃ２に接続する。この電荷−電圧変換回路２１ａ１，２１ｂ１，２１ｃ１，２１ａ２，２１ｂ２及び２１ｃ２は夫々図１４に示す電荷−電圧変換回路２１と同様に構成する。
【００８５】
之等電荷−電圧変換回路２１ａ１，２１ｂ１‥‥２１ｃ２の出力信号を画像信号処理回路３１に供給し、カラー映像信号を得る如くする。
【００８６】
斯る図６例においては、図７のタイムチャートに示す如く動作する。図７Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇに示す如く、第１の行垂直転送期間に続いて第２の行垂直転送期間により、第１の行及び第２の行を読み出す。
【００８７】
本例においては、第１の行の読み出し時（第１の垂直転送期間）には、第１の水平信号線ＨＬ１ａが接続された電荷−電圧変換回路２１ａ１の出力側には赤色の第１及び第２画素Ｒ１及びＲ２の電荷の加算された赤色信号が得られ、第２の水平信号線ＨＬ２ａが接続された電荷−電圧変換回路２１ｂ１の出力側には緑色の第１画素Ｇ１の電荷による緑色信号が得られ、第３の水平信号線ＨＬ３ａが接続された電荷−電圧変換回路２１ｃの出力側には緑色の第２画素Ｇ２の電荷による緑色信号が得られる。
【００８８】
また第２の行の読み出し時（第２の行垂直転送期間）には、第１の水平信号線ＨＬ１ｂが接続された電荷−電圧変換回路２１ａ２の出力側には青色の第１及び第２の画素Ｂ１及びＢ２の電荷が加算された青色信号が得られ、第５の水平信号線ＨＬ２ｂが接続された電荷−電圧変換回路２１ｂ２の出力側には任意の色例えば緑色の第１画素Ｅ１の電荷による任意の色信号例えば緑色信号が得られ、第６の水平信号線ＨＬ３ｂが接続された電荷−電圧変換回路２１ｃ２の出力側には任意の色例えば緑色の第２画素Ｅ２が得られる。
【００８９】
本例においては、この電荷−電圧変換回路２１ａ１，２１ｂ１，２１ｃ１，２１ａ２，２１ｂ２，２１ｃ２の夫々の出力信号を画像信号処理回路３１に供給し、この画像信号処理回路３１の出力端子３１ａにカラー映像信号を得る如くする。
【００９０】
この図６例は上述図１例と同様の作用効果が得られると共に第１の行及び第２の行を同一の水平期間で転送することにより駆動周波数を図１例に対して同じ画素数の場合、半分に落とすことができる。
【００９１】
また、画素部１の下側及び上側の離れた場所で水平転送を行なうので、互いの信号、制御回路からのノイズの影響が受けにくくなる。
【００９２】
また、選択行によって接続する水平信号線を切り替える必要がないので、水平信号線１本あたりのスイッチが少なくなり、このスイッチによる負荷容量が図１例に比し小さくなる。
【００９３】
また本例によれば、水平信号線を画素部１の下側及び上側に配することにより、レイアウトが上下対称になり、この増幅型固体撮像装置サイズの削減、光学中心を取りやすくなる。
【００９４】
また本例によれば水平信号線を画素部１の下側及び上側に配し、下側及び上側で別々に画素電荷を夫々専用の電荷−電圧変換回路に転送することによって、この電荷−電圧変換回路に要求される駆動周波数を小さくすることができる。
【００９５】
図８例は、図１例において、接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点を接続スイッチ３２ａ及び３２ｂの直列回路を介して接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点に接続し、また接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点を接続スイッチ３３ａ及び３３ｂの直列回路を介して接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点に接続する。
【００９６】
この場合接続スイッチ３２ａを図９Ｆに示す如く第１の行の垂直転送期間を含む略第１の行の水平転送期間オンする如くし、接続スイッチ３２ｂを図９Ｊに示す如く第１の行の垂直転送期間で、所定期間、接続スイッチ３２ａと同時にオンする如くする。
【００９７】
また接続スイッチ３３ａを図９Ｈに示す如く第２の行の垂直転送期間を含む略第２の行の水平転送期間オンする如くし、接続スイッチ３３ｂを図９Ｌに示す如く第２の行の垂直期間で、所定期間接続スイッチ３３ａと同時にオンする如くする。
【００９８】
また、接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｂを介して水平転送用の第２の水平信号線ＨＬ２に接続し、接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｄを介して第２の水平信号線ＨＬ２に接続する。
【００９９】
接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｆを介して水平転送用の第３の水平信号線ＨＬ３に接続し、接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点をサンプリングスイッチ３０ｈを介して第３の水平信号線ＨＬ３に接続する。
【０１００】
また本例においては接続スイッチ３２ａ及び３２ｂの接続点をサンプリングスイッチ３０Ｒを介して水平転送用の第１の水平信号線ＨＬ１に接続し、また接続スイッチ３３ａ及び３３ｂの接続点をサンプリングスイッチ３０Ｂを介して第１の水平信号線ＨＬ１に接続する。
【０１０１】
本例においては、水平走査回路９よりの水平転送信号φ２′，φ４′及びφＲによりこのサンプリングスイッチ３０ｄ，３０ｈ及び３０Ｒを図９Ｉ，Ｍ及びＮに示す如く、第１の行の水平転送期間に同時に所定期間オンとし、このサンプリングスイッチ３０ｂ，３０ｆ及び３０Ｂを図９Ｇ，Ｋ及びＯに示す如く、水平走査回路９よりの水平転送信号φ１′，φ３′及びφＢより、第２の行の水平転送期間に所定期間オンする如くする。その他は図１例と同様に構成する。
【０１０２】
本例においては、図９Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｈ，Ｊ，Ｌに示す如く、図１例の第１の行の垂直転送期間及び第２の行の垂直転送期間に、接続スイッチ３２ａ及び３２ｂと接続スイッチ３３ａ及び３３ｂとを共にオンして列加算する期間を追加している。
【０１０３】
本例ではこの列加算の期間までに図９Ａ〜Ｅに示す如く、各列のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄに画素電荷が蓄積される。このコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄに夫々蓄積された画素電荷をＱＳＨ１，ＱＳＨ２，ＱＳＨ３及びＱＳＨ４とし、この印加電圧をＶＳＨ１，ＶＳＨ２，ＶＳＨ３及びＶＳＨ４とすると加算されたサンプルホールド電荷ＱＳＨは、以下の通りである。このコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの容量を等しくＣＳＨとする。
【０１０４】
ＱＳＨ（赤）＝ＱＳＨ１＋ＱＳＨ３
＝ＣＳＨ１・ＶＳＨ１＋ＣＳＨ３・ＶＳＨ３
＝ＣＳＨ（ＶＳＨ１＋ＶＳＨ３）
ＱＳＨ（青）＝ＱＳＨ２＋ＱＳＨ４
＝ＣＳＨ２・ＶＳＨ２＋ＣＳＨ４・ＶＳＨ４
＝ＣＳＨ（ＶＳＨ２＋ＶＳＨ４）
【０１０５】
ここで、加算後にコンデンサ６ａ，６ｂに印加される電圧は、加算前のコンデンサ６ａ，６ｃ及び６ｂ，６ｄに印加されていた総和平均に等しい。
【０１０６】
各行の水平転送期間では加算した電荷が蓄積されている２列のコンデンサ６ａ及び６ｂのうち片方のコンデンサ６ａ，６ｂと第１の水平信号線ＨＬ１が水平転送信号φＢ，φＲのタイミングで接続され、この画素電荷を電荷−電圧変換回路２１ａに転送される。
【０１０７】
従って、実際に電荷−電圧変換回路２１ａに転送される画素電荷ＱＳＨ′は以下の式のように加算した列に蓄積されていた電荷の総和平均に等しい。
ＱＳＨ′（赤）＝ＱＳＨ（赤）／２＝ＣＳＨ（ＶＳＨ１＋ＶＳＨ３）／２
ＱＳＨ′（青）＝ＱＳＨ（青）／２＝ＣＳＨ（ＶＳＨ２＋ＶＳＨ４）／２
【０１０８】
本例では、赤色の画素Ｒ１，Ｒ２及び青色の画素Ｂ１，Ｂ２を転送する第１の水平信号線ＨＬ１に接続されている水平転送用のサンプリングスイッチ３０Ｒ，３０Ｂの数が緑色の画素Ｇ１，Ｇ２及び任意の色の画素Ｅ１，Ｅ２を転送する第２及び第３の水平信号線ＨＬ２及びＨＬ３に夫々接続されているサンプリングスイッチ３０ｂ，３０ｄ及び３０ｆ，３０ｈと等しい。
【０１０９】
従って、第１の水平信号線ＨＬ１に寄生する負荷容量も第２及び第３の水平信号線ＨＬ２及びＨＬ３と等しくなる。従って電荷−電圧変換回路２１ａのドライブ能力を電荷−電圧変換回路２１ｂ，２１ｃに対し調整する必要がない。
【０１１０】
また、この図８例においても、図１例と同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【０１１１】
また、図１０例は、図１例において接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点をサンプリングスイッチ３５ａを介して第１の水平信号線ＨＬ１に接続し、接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点をサンプリングスイッチ３５ｂを介して第２の水平信号線ＨＬ２に接続し、接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点をサンプリングスイッチ３５ｃを介して第１の水平信号線ＨＬ１に接続し、接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点をサンプリングスイッチ３５ｄを介して第２の水平信号線ＨＬ２に接続する。
【０１１２】
このサンプリングスイッチ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄは第１の行の水平転送期間に、水平走査回路９よりの水平転送信号φ１，φ２，φ３及びφ４により同時に所定期間オンするようにすると共にこのサンプリングスイッチ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ及び３５ｄは第２の行の水平転送期間に水平走査回路９よりの水平転送信号φ１，φ２，φ３及びφ４により同時に所定期間オンするようにする。
【０１１３】
この第１及び第２の水平信号線ＨＬ１及びＨＬ２の一端を夫々図１４の電荷−電圧変換回路２１と同様に構成された電荷−電圧変換回路２１ａ及び２１ｄを介して、夫々画像信号処理回路３１に供給する。この図１０において、その他は図１と同様に構成する。
【０１１４】
この図１０例においては、画素部１の第１の行の読み出し時、赤色の第１及び第２画素Ｒ１及びＲ２の電荷を同時にこの第１の水平信号線ＨＬ１に読み出すと共に緑色の第１及び第２画素Ｇ１及びＧ２の電荷を同時にこの第２の水平信号線ＨＬ２に読み出して夫々電荷−電圧変換回路２１ａ及び２１ｄに供給する。
【０１１５】
また、画素部１の第２の行の読み出し時、任意の色の第１及び第２画素Ｅ１及びＥ２の電荷を同時に第１の水平信号線ＨＬ１に読み出すと共に青色の第１及び第２画素Ｂ１及びＢ２の電荷を同時に第２の水平信号線ＨＬ２に読み出して、夫々電荷−電圧変換回路２１ａ及び２１ｄに供給する。
【０１１６】
この電荷−電圧変換回路２１ａ及び２１ｄの夫々の出力信号を画像信号処理回路３１に供給し、この画像信号処理回路３１の出力端子３１ａにカラー映像信号を得るようにする。
この図１０例においては図２Ｂに模式的に示す間引き読み出しを実現している。
【０１１７】
斯る図１０例においても、図１例と同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【０１１８】
また図１１例につき説明するに、この図１１例は図２Ｂに模式的に示す間引き読み出しを実現したもので、図１例、図６例及び図１０例に対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【０１１９】
この図１１例は図１及び図６例において、接続スイッチ５ａ１とコンデンサ６ａ１との接続点をサンプリングスイッチ３５ａ１を介して第１の水平信号線ＨＬ１ａに接続し、接続スイッチ５ｂ１とコンデンサ６ｂ１との接続点をサンプリングスイッチ３５ｂ１を介して、第２の水平信号線ＨＬ２ａに接続し、接続スイッチ５ｃ１とコンデンサ６ｃ１との接続点をサンプリングスイッチ３５ｃ１を介して第１の水平信号線ＨＬ１ａに接続し、接続スイッチ５ｄ１とコンデンサ６ｄ１との接続点をサンプリングスイッチ３５ｄ１を介して第２の水平信号線ＨＬ２ａに接続する。
【０１２０】
このサンプリングスイッチ３５ａ１，３５ｂ１，３５ｃ１及び３５ｄ１は第１の行の水平転送期間に、水平走査回路９ａよりの水平転送信号φ１，φ２，φ３及びφ４により同時に所定期間オンするようにする。
【０１２１】
この第１及び第２の水平信号線ＨＬ１ａ及びＨＬ２ａの一端を夫々図１４の電荷−電圧変換回路２１と同様に構成された電荷−電圧変換回路２１ａ１及び２１ｄ１を介して、夫々画像信号処理回路３１に供給する。
【０１２２】
また、接続スイッチ５ａ２とコンデンサ６ａ２との接続点をサンプリングスイッチ３５ａ２を介して第３の水平信号線ＨＬ１ｂに接続し、接続スイッチ５ｂ２とコンデンサ６ｂ２との接続点をサンプリングスイッチ３５ｂ２を介して第４の水平信号線ＨＬ２ｂに接続し、接続スイッチ５ｃ２とコンデンサ６ｃ２との接続点をサンプリングスイッチ３５ｃ２を介して第３の水平信号線ＨＬ１ｂに接続し、接続スイッチ５ｄ２とコンデンサ６ｄ２との接続点をサンプリングスイッチ３５ｄ２を介して第４の水平信号線ＨＬ２ｂに接続する。
【０１２３】
このサンプリングスイッチ３５ａ２，３５ｂ２，３５ｃ２及び３５ｄ２は第２の行の水平転送期間に、水平走査回路９ｂよりの水平転送信号φ１，φ２，φ３及びφ４により同時に所定期間オンするようにする。
【０１２４】
この第３及び第４の水平信号線ＨＬ１ｂ及びＨＬ２ｂの一端を夫々図１４の電荷−電圧変換回路２１と同様に構成された電荷−電圧変換回路２１ａ２及び２１ｄ２を介して、夫々画像信号処理回路３１に供給する。この図１１において、その他は図１と同様に構成する。
【０１２５】
この図１１例においては、画素部１の第１の行の読み出し時、赤色の第１及び第２画素Ｒ１及びＲ２の電荷を同時にこの第１の水平信号線ＨＬ１ａに読み出すと共に緑色の第１及び第２画素Ｇ１及びＧ２の電荷を同時にこの第２の水平信号線ＨＬ２ａに読み出して夫々電荷−電圧変換回路２１ａ１及び２１ｄ１に供給する。
【０１２６】
また、画素部１の第２の行の読み出し時、任意の色の第１及び第２画素Ｅ１及びＥ２の電荷を同時に第３の水平信号線ＨＬ１ｂに読み出すと共に青色の第１及び第２画素Ｂ１及びＢ２の電荷を同時に第４の水平信号線ＨＬ２ｂに読み出して、夫々電荷−電圧変換回路２１ａ２及び２１ｄ２に供給する。
【０１２７】
この電荷−電圧変換回路２１ａ２及び２１ｄ２の夫々の出力信号を画像信号処理回路３１に供給し、この画像信号処理回路３１の出力端子３１ａにカラー映像信号を得るようにする。
【０１２８】
斯る図１１例においては上述図６例同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【０１２９】
また、図１２例につき説明するに、図１、図８及び図１０に対応する部分には同一符号を付して示し、その詳細説明は省略する。この図１２例は図１０例と同様に図２Ｂに模式的に示す間引き読み出しを実現したものである。
【０１３０】
この図１２例は図１０において、接続スイッチ５ａとコンデンサ６ａとの接続点を接続スイッチ３２ａ及び３２ｂの直列回路を介して接続スイッチ５ｃとコンデンサ６ｃとの接続点に接続し、また接続スイッチ５ｂとコンデンサ６ｂとの接続点を接続スイッチ３３ａ及び３３ｂの直列回路を介して接続スイッチ５ｄとコンデンサ６ｄとの接続点に接続する。
【０１３１】
この場合接続スイッチ３２ａを図１３Ｆに示す如く第１及び第２の行の垂直転送期間を含む略第１及び第２の行の水平転送期間オンする如くし、接続スイッチ３２ｂを図１３Ｈに示す如く第１及び第２の行の垂直転送期間で、所定期間、接続スイッチ３２ａと同時にオンする如くする。
【０１３２】
また接続スイッチ３３ａを図１３Ｇに示す如く第１及び第２の行の垂直転送期間を含む略第１及び第２の行の水平転送期間オンする如くし、接続スイッチ３３ｂを図１３Ｉに示す如く第１及び第２の行の垂直期間で、所定期間接続スイッチ３３ａと同時にオンする如くする。
【０１３３】
また本例においては接続スイッチ３２ａ及び３２ｂの接続点をサンプリングスイッチ３６ａを介して水平転送用の第１の水平信号線ＨＬ１に接続し、また接続スイッチ３３ａ及び３３ｂの接続点をサンプリングスイッチ３６ｂを介して第１の水平信号線ＨＬ２に接続する。
【０１３４】
本例においては、第１及び第２の行の水平転送期間に図１３Ｊ，Ｋに示す如くサンプリングスイッチ３６ａ及び３６ｂを同時に所定期間オンとする。その他は図１０同様に構成する。
【０１３５】
本例においては、図１３Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉに示す如く第１及び第２の行の垂直転送期間に接続スイッチ３２ａ及び３２ｂと接続スイッチ３３ａ及び３３ｂとを共にオンして列加算する期間を設けている。本例ではこの列加算の期間までに図１３Ａ〜Ｅに示す如く、図３Ａ〜Ｅと同様各列のコンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄに行単位の画素電荷が蓄積される。
【０１３６】
斯る図１２例においても図８例同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【０１３７】
本例においては、第１の行の画素電荷を加算する際に、赤色の第１画素Ｒ１の電荷と第２画素Ｒ２の電荷とを加算すると共に緑色の第１画素Ｇ１の電荷と第２画素Ｇ２の電荷とを加算し、また第２の行の画素電荷を加算する際には任意の色の第１画素Ｅ１の電荷と第２画素Ｅ２の電荷とを加算し、その後行毎に水平転送期間に同時に電荷−電圧変換回路２１ａ及び２１ｄに転送するようにしたので、サンプリングスイッチ３６ａ，３６ｂは少なくなり、回路構成が非常に簡単となり、この増幅型固体撮像装置の小型化が実現できる。
【０１３８】
尚、本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明増幅型固体撮像装置を実施するための最良の形態の例を示す構成図である。
【図２】本発明の説明に供する模式図である。
【図３】図１の説明に供するタイムチャートである。
【図４】図１の説明に供する構成図である。
【図５】図１の説明に供する構成図である。
【図６】本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。
【図７】図６の説明に供するタイムチャートである。
【図８】本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。
【図９】図８の説明に供するタイムチャートである。
【図１０】本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。
【図１１】本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。
【図１２】本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す構成図である。
【図１３】図１２の説明に供するタイムチャートである。
【図１４】従来の増幅型固体撮像装置の例を示す構成図である。
【図１５】単位画素の例を示す構成図である。
【図１６】図１４の説明に供するタイムチャートである。
【図１７】図１４の説明に供する構成図である。
【図１８】図１４の説明に供する構成図である。
【図１９】従来の増幅型固体撮像装置の例を示す構成図である。
【図２０】図１９の説明に供するタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１４０】
１‥‥画素部、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ‥‥接続スイッチ、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ‥‥蓄積用のコンデンサ、９，９ａ，９ｂ‥‥水平走査回路、２１ａ，２１ａ１，２１ａ２，２１ｂ，２１ｂ１，２１ｂ２，２１ｃ，２１ｃ１，２１ｃ２，２１ｄ‥‥電荷−電圧変換回路、３１‥‥画像信号処理回路、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０Ｂ，３０Ｒ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３６ａ，３６ｂ‥‥サンプリングスイッチ
【図１】
2006013804.tif 000003
【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】
2006013804.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006013804.tif 000018
【図１７】
2006013804.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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