(57)【要約】【課題】信号の読み出しタイミングのずれによる画質の悪化を軽減可能とする固体撮像装置を提供すること。【解決手段】固体撮像装置は、画素アレイ１２、第１の垂直信号線、第２の垂直信号線及び制御部を有する。セル２０は、複数の画素を備える。第１の垂直信号線である垂直信号線２１は、第１セルに接続されている。第２の垂直信号線である垂直信号線２２は、第２セルに接続されている。制御部は、タイミング信号を生成する。セル２０には、水平方向へ２個、及び垂直方向へ少なくとも２個の画素が配列されている。制御部は、複数の画素から選択された画素について、信号を読み出すタイミングが垂直方向において連続するように順序付ける。制御部は、他の画素に対して、当該選択された画素についての順序付けを優先させたタイミング信号を生成する。【選択図】図３
2015156556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素を備えるセルが水平方向及び垂直方向へ配列された画素アレイと、
前記垂直方向へ配列された前記セルの列を構成する第１セルに接続された第１の垂直信号線と、
前記セルの列を構成する第２セルに接続された第２の垂直信号線と、
前記第１セルの前記複数の画素から前記第１の垂直信号線へ信号を読み出すタイミングと、前記第２セルの前記複数の画素から前記第２の垂直信号線へ信号を読み出すタイミングとを指示するためのタイミング信号を生成する制御部と、を有し、
前記セルには、前記水平方向へ２個、及び前記垂直方向へ少なくとも２個の前記画素が配列され、
前記制御部は、前記複数の画素から選択された画素について、信号を読み出すタイミングを前記垂直方向において連続させるように、他の画素に対して順序付けを優先させた前記タイミング信号を生成することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
互いに隣り合う前記第１セルと前記第２セルとにおいて、前記制御部は、前記第１セルの前記複数の画素から信号を読み出すタイミングに対して、前記第２セルの前記複数の画素から信号を読み出すタイミングをずらすことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の画素のうち前記選択された画素同士からの信号を連続して読み出す前記タイミング信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記選択された画素が、緑色光を検出する緑画素であって、
前記制御部は、前記セルに含まれる前記緑画素同士からの信号を連続して読み出す前記タイミング信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記各セルには、前記水平方向へ２個、及び前記垂直方向へ２個の前記画素が配列され、
前記第１セル及び前記第２セルは、前記垂直方向において交互に配列され、
前記制御部は、互いに隣り合う前記第１セルと前記第２セルとで、前記複数の画素から信号を読み出す期間を、前記水平方向の行あたりの読み出し時間の２倍分ずらすことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置のイメージセンサとして、所定の個数の画素からなるセルが水平方向（行方向）及び垂直方向（列方向）へ配置されたものが知られている。セルは、１つの出力回路に所定の個数の光電変換素子が接続されている。セルは、出力回路に接続された垂直信号線へ、各光電変換素子からの信号を順次出力する。複数の画素を１つのセルとして扱うことで、固体撮像装置は、飽和電荷量の増加、感度の向上、ランダムノイズの低減が可能となる。
【０００３】
水平方向へ配列された複数の画素をセルに含めることとした場合、イメージセンサは、セルにて水平方向へ配列された各画素の信号を異なるタイミングで読み出す。この場合、イメージセンサは、各画素の信号を行ごとに同時に読み出す場合に比べて、画像の読み出し速度が低下することとなる。イメージセンサからの画像の読み出し速度を向上させるために、一列のセルに対して複数の垂直信号線が設けられたイメージセンサが使用されることがある。このイメージセンサは、互いに異なる垂直信号線に接続されたセル同士から同時に信号を読み出す。
【０００４】
ローリングシャッターを採用するイメージセンサは、高速に移動している移動体を撮影した場合、垂直方向において読み出しタイミングにずれが存在するために、移動体の像に歪みを生じさせることがある。イメージセンサは、かかる像の歪みを生じさせる読み出しタイミングのずれに対し、行ごとにおける信号の読み出しタイミングが前後することによって、移動体の像の輪郭部分に、パターン状のノイズ（ジャギー）を生じさせることがある。さらに、イメージセンサは、読み出しタイミングのずれが色ごとに異なることによって、移動体の像の輪郭部分に色ずれ（偽色）を生じさせることがある。固体撮像装置は、ジャギーあるいは偽色が顕著に生じることで、ローリングシャッターによる現象に加えてさらに画質が悪化することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの実施形態は、信号の読み出しタイミングのずれによる画質の悪化を軽減可能とす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】
【０００７】
本発明の一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ、第１の垂直信号線、第２の垂直信号線及び制御部を有する。画素アレイは、水平方向及び垂直方向へセルが配列されている。セルは、複数の画素を備える。複数の画素は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。第１の垂直信号線は、第１セルに接続されている。第２の垂直信号線は、第２セルに接続されている。第１セル及び第２セルは、セルの列を構成する。制御部は、タイミング信号を生成する。タイミング信号は、第１セルの複数の画素から第１の垂直信号線へ信号を読み出すタイミングと、第２セルの複数の画素から第２の垂直信号線へ信号を読み出すタイミングとを指示するための信号である。セルには、水平方向へ２個、及び垂直方向へ少なくとも２個の画素が配列されている。制御部は、複数の画素から選択された画素について、信号を読み出すタイミングが垂直方向において連続するように順序付ける。制御部は、他の画素に対して、当該選択された画素についての順序付けを優先させたタイミング信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】固体撮像装置を備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図。
【図３】画素アレイの模式構成図。
【図４】比較例にかかるイメージセンサが信号を読み出すタイミングについて説明する図。
【図５】第１の実施形態にかかる固体撮像装置による、信号を読み出すタイミングについて説明する図。
【図６】画素アレイの各画素から信号が読み出される経過を説明する図。
【図７】第２の実施形態にかかる固体撮像装置による、信号を読み出すタイミングについて説明する図。
【図８】画素アレイの各画素から信号が読み出される経過を説明する図。
【図９】第３の実施形態にかかる固体撮像装置に備えられた画素アレイの模式構成図。
【図１０】第３の実施形態にかかる固体撮像装置による、信号を読み出すタイミングについて説明する図。
【図１１】画素アレイの各画素から信号が読み出される経過を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、固体撮像装置を備えるカメラシステムの概略構成を示すブロック図である。カメラシステム１は、例えばデジタルカメラである。デジタルカメラは、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラのいずれであっても良い。カメラシステム１は、デジタルカメラ以外に、カメラモジュール２を備える電子機器（例えばカメラ付き携帯端末）等でも良い。
【００１１】
カメラシステム１は、カメラモジュール２及び後段処理部３を有する。カメラモジュール２は、撮像光学系４及び固体撮像装置５を有する。後段処理部３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）６、記憶部７及び表示部８を有する。
【００１２】
撮像光学系４は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置５は、被写体像を撮像する。画像処理装置であるＩＳＰ６は、固体撮像装置５での撮像により得られた画像信号の信号処理を実施する。記憶部７は、ＩＳＰ６での信号処理を経た画像を格納する。記憶部７は、ユーザの操作等に応じて、表示部８へ画像信号を出力する。
【００１３】
固体撮像装置５は、撮像素子であるイメージセンサ１０と、信号処理部である信号処理回路１１とを備える。イメージセンサ１０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。イメージセンサ１０は、画素アレイ１２、垂直シフトレジスタ１３、タイミング制御部１４、相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）１５、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）１６及びラインメモリ１７を有する。
【００１４】
画素アレイ１２は、イメージセンサ１０の撮像領域に設けられている。画素アレイ１２は、水平方向（行方向）及び垂直方向（列方向）へ、画素がアレイ状に配置されている。各画素は、光電変換素子であるフォトダイオードを備える。光電変換素子は、入射光量に応じた信号電荷を生成する。各画素は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。画素アレイ１２において、垂直方向及び水平方向における各色画素の配列は、ベイヤー配列とされている。
【００１５】
制御部であるタイミング制御部１４は、複数の画素からの信号の読み出しを制御する。タイミング制御部１４は、画素アレイ１２の各画素からの信号を読み出すタイミングを指示する垂直同期信号を、垂直シフトレジスタ１３へ供給する。タイミング制御部１４は、ＣＤＳ１５、ＡＤＣ１６及びラインメモリ１７に対し、駆動タイミングを指示するタイミング信号をそれぞれ供給する。
【００１６】
垂直シフトレジスタ１３は、タイミング制御部１４からの垂直同期信号に応じて、画素アレイ１２内の画素を水平ラインごとに選択する。垂直シフトレジスタ１３は、選択された水平ラインの各画素へ読み出し信号を出力する。垂直シフトレジスタ１３から読み出し信号が入力された画素は、蓄積された信号電荷を出力する。画素アレイ１２は、画素からの信号を、垂直信号線を介してＣＤＳ１５へ出力する。
【００１７】
ＣＤＳ１５は、画素アレイ１２からの信号に対し、固定パターンノイズの低減のための相関二重サンプリング処理を行う。ＡＤＣ１６は、アナログ方式の信号をデジタル方式の信号へ変換する。ラインメモリ１７は、ＡＤＣ１６からの信号を蓄積する。イメージセンサ１０は、ラインメモリ１７に蓄積された信号を出力する。
【００１８】
信号処理部である信号処理回路１１は、イメージセンサ１０からの画像信号に対し、各種の信号処理を実施する。信号処理回路１１は、各種信号処理、例えば、キズ補正、ガンマ補正、ノイズ低減処理、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、歪曲補正、解像度復元等を実施する。
【００１９】
固体撮像装置５は、信号処理回路１１での信号処理を経た画像信号をチップ外部へ出力する。固体撮像装置５は、信号処理回路１１での信号処理を経たデータに基づき、イメージセンサ１０のフィードバック制御を実施する。
【００２０】
カメラシステム１は、本実施形態において信号処理回路１１が実施するものとした各種信号処理の少なくともいずれかを、後段処理部３のＩＳＰ６が実施することとしても良い。カメラシステム１は、各種信号処理の少なくともいずれかを、信号処理回路１１及びＩＳＰ６の双方が実施しても良い。信号処理回路１１及びＩＳＰ６は、本実施形態で説明する信号処理以外の信号処理を実施することとしても良い。
【００２１】
図３は、画素アレイの模式構成図である。画素アレイ１２には、水平方向および垂直方向へ複数のセル２０が配列されている。セル２０は、複数の画素を備える。第１実施形態では、セル２０には、水平方向へ２個、及び垂直方向へ２個の画素が配列されている。
【００２２】
セル２０を構成するこの２×２画素は、画素の構成要素であるＭＯＳトランジスタを共有している。かかる構造を、以下の説明では２Ｖ２Ｈの画素共有構造と称する。互いに隣接する４つの画素は、例えば、ＭＯＳトランジスタである転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び行選択トランジスタを共有している。ＭＯＳトランジスタは、電気信号の増幅とスイッチングの動作とを行う。
【００２３】
イメージセンサ１０は、画素共有構造とすることで、画素ごとにＭＯＳトランジスタを配置する場合に比べて、画素ピッチを縮小できる。画素共有構造は、イメージセンサ１０の小型化に適している。画素共有構造を備えることで、固体撮像装置５は、飽和電荷量の増加、感度の向上、ランダムノイズの低減が可能となる。
【００２４】
セル２０を構成するこの２×２画素は、ベイヤー配列の単位とする画素ブロックに相当する。ベイヤー配列は、２×２の画素ブロックを単位とする。この画素ブロックの対角に赤色（Ｒ）画素及び青色（Ｂ）画素が配置され、残りの対角に２つの緑色（Ｇ）画素が配置される。画素ブロックに含まれる２つのＧ画素のうち、水平方向においてＲ画素と隣り合うＧ画素を、Ｇｒ画素と称する。画素ブロックに含まれる２つのＧ画素のうち、水平方向においてＢ画素と隣り合うＧ画素を、Ｇｂ画素と称する。
【００２５】
イメージセンサ１０には、垂直方向へ配列されたセル２０の列のそれぞれに、２本の垂直信号線２１，２２が配置されている。このうち垂直信号線２１は、第１セルに接続された第１の垂直信号線である。垂直信号線２２は、第２セルに接続された第２の垂直信号線である。タイミング制御部１４は、第１セルの複数の画素から垂直信号線２１へ信号を読み出すタイミングと、第２セルの複数の画素から垂直信号線２２へ信号を読み出すタイミングとを指示するためのタイミング信号を生成する。
【００２６】
例えば、あるセル２０の列において垂直方向へ配列されたセル２０−１〜２０−８のうち、セル２０−１，２０−３，２０−５，２０−７は、垂直信号線２１に接続されている。セル２０−１，２０−３，２０−５，２０−７は、第１セルである。セル２０−２，２０−４，２０−６，２０−８は、垂直信号線２２に接続されている。セル２０−２，２０−４，２０−６，２０−８は、第２セルである。第１セル及び第２セルは、垂直方向において交互に配置されている。
【００２７】
２Ｖ２Ｈの画素共有構造の場合、イメージセンサ１０は、セル２０内にて水平方向へ配置された２個の画素からの信号を同時に読み出すことができない。イメージセンサ１０は、セル２０内のＧｒ画素からの信号とＲ画素からの信号とを、互いに異なるタイミングで読み出す。イメージセンサ１０は、セル２０内のＢ画素からの信号とＧｂ画素からの信号とを、互いに異なるタイミングで読み出す。
【００２８】
イメージセンサ１０は、垂直信号線２１に接続されたセル２０からの信号と、垂直信号線２２に接続されたセル２０からの信号とを、並行して読み出す。イメージセンサ１０は、垂直方向において互いに隣り合う第１セル及び第２セルの組合せにて、並行して信号を読み出す。
【００２９】
仮に、かかる構成のイメージセンサ１０が、水平方向へ配列された画素からなる行を垂直方向において順次選択する従来の手法によって信号を読み出したとする。図４は、比較例にかかるイメージセンサが信号を読み出すタイミングについて説明する図である。
【００３０】
図４では、各画素における信号電荷のリセットから読み出しまでの時間を、横方向への棒グラフとして表している。棒グラフの右端のハッチングを付した部分は、画素から信号を読み出している時間を表している。
【００３１】
図４に示す比較例において、イメージセンサ１０は、信号電荷のリセット及び読み出しを、行ごとの順次走査とする、いわゆるローリングシャッター方式を採用する。比較例では、イメージセンサ１０は、垂直方向を上から下、水平方向を左から右へ画素を選択するという順序規則に従って信号を読み出す。この順序規則に従い、イメージセンサ１０は、セル２０内の４つの画素においては、１行目のＧｒ画素、Ｒ画素、２行目のＢ画素、Ｇｂ画素の順に信号を読み出す。また、イメージセンサ１０は、垂直方向において互いに隣り合う第１セル及び第２セルにて、信号の読み出しを同時に開始させる。
【００３２】
例えば、イメージセンサ１０は、セル２０−１のＧｒ画素の信号と、セル２０−２のＧｒ画素とを同時に読み出す。次に、イメージセンサ１０は、時間１Ｈを置いて、セル２０−１のＲ画素の信号と、セル２０−２のＲ画素とを同時に読み出す。これと同様に、イメージセンサ１０は、セル２０−１及び２０−２のＢ画素の信号とＧｂ画素の信号とを読み出す。
【００３３】
１Ｈは、水平方向の行あたりの読み出し時間とする。例えば、イメージセンサ１０は、Ｇｒ画素を含む一行のうち各Ｇｒ画素の信号の読み出しに１Ｈを要する。イメージセンサ１０は、セル２０−１及び２０−２の信号の読み出しを終えると、続いてセル２０−３及び２０−４についても同様に信号を読み出していく。イメージセンサ１０は、このようにして、各セル２０の画素からの信号の読み出しを繰り返す。
【００３４】
イメージセンサ１０は、垂直方向へ走査を進行させるにしたがって、各行における読み出しタイミングにずれを生じさせる。イメージセンサ１０は、高速に移動している移動体を撮影した場合、かかるずれに起因して、移動体の像に歪みを生じさせることがある。
【００３５】
この比較例では、イメージセンサ１０は、時間の経過に伴って各行に生じる読み出しタイミングのずれとは逆行するようなずれを、Ｇ画素同士の間において生じさせる。例えば、セル２０−１からセル２０−２へ、垂直方向への走査の進行に対し、セル２０−２のＧｒ画素の信号は、セル２０−１のＧｂ画素より時間３Ｈを遡って読み出される。３Ｈは、水平方向の行あたりの読み出し時間の３倍分とする。
【００３６】
各行に生じる読み出しタイミングのずれに対して、行ごとにおける信号の読み出しタイミングが前後することによって、イメージセンサ１０は、移動体の像の輪郭部分に、パターン状のノイズ（ジャギー）を生じさせることがある。さらに、イメージセンサ１０は、読み出しタイミングのずれが色ごとに異なることによって、デモザイク後の像に色ずれ（偽色）を生じさせることがある。
【００３７】
各色画素をベイヤー配列とするイメージセンサ１０は、Ｒ画素及びＢ画素よりもＧ画素にて、被写体の輝度情報を多く検出している。イメージセンサ１０は、Ｇ画素同士の間で生じた読み出しタイミングのずれが、画質へ大きな影響を及ぼすこととなる。
【００３８】
図５は、第１の実施形態にかかる固体撮像装置による、信号を読み出すタイミングについて説明する図である。図６は、画素アレイの各画素から信号が読み出される経過を説明する図である。第１の実施形態では、イメージセンサ１０は、ローリングシャッター方式による行ごとの順次走査に対し、各画素からの信号の読み出し順序を変化させている。
【００３９】
タイミング制御部１４は、Ｇ画素について、信号を読み出すタイミングを垂直方向において連続させるように、Ｒ画素及びＢ画素に対して順序付けを優先させたタイミング信号を生成する。
【００４０】
Ｇ画素は、セル２０内の複数の画素であるＲ，Ｇ及びＢ画素のうち、画像の輝度に及ぼす影響の強さが最大である画素として選択された画素である。タイミング制御部１４は、垂直方向を上から下、水平方向を左から右へ画素を選択するという順序規則には従わず、Ｇ画素についての順序付けを優先させる。
【００４１】
例えば、タイミング制御部１４は、セル２０内の４つの画素における信号の読み出し順序を、１行目のＲ画素、２行目のＢ画素、１行目のＧｒ画素、２行目のＧｂ画素の順とする。タイミング制御部１４は、セル２０の複数の画素のうちＧ画素同士からの信号を連続して読み出すタイミング信号を生成する。
【００４２】
互いに隣り合う第１セルと第２セルとにおいて、タイミング制御部１４は、第１セルの複数の画素から信号を読み出すタイミングに対して、第２セルの複数の画素から信号を読み出すタイミングをずらす。タイミング制御部１４は、互いに隣り合う第１セルと第２セルとで、画素から信号を読み出す期間を所定時間、例えば２Ｈずらす。２Ｈは、水平方向の行あたりの読み出し時間の２倍分とする。
【００４３】
例えば、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＲ画素からの信号の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、図６に示すように、１行目のＲ画素から信号を読み出す。
【００４４】
タイミング制御部１４は、セル２０−１の画素から信号を読み出すタイミングに対し、セル２０−２の画素から信号を読み出すタイミングを、時間２Ｈ遅らせる。セル２０−１のＲ画素から信号を読み出すとき、イメージセンサ１０は、セル２０−２の画素からの信号の読み出しを行わない。
【００４５】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＢ画素からの信号の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、２行目のＢ画素から信号を読み出す。セル２０−１のＢ画素から信号を読み出すとき、イメージセンサ１０は、セル２０−２の画素からの信号の読み出しを行わない。
【００４６】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＧｒ画素からの信号と、セル２０−２のＲ画素からの信号との読み出しを指示する。タイミング制御部１４は、セル２０−１から信号の読み出しを開始するタイミングより２Ｈ遅れて、セル２０−２からの信号の読み出しを開始させる。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、１行目のＧｒ画素と、３行目のＲ画素とから信号を読み出す。
【００４７】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＧｂ画素からの信号と、セル２０−２のＢ画素からの信号との読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、２行目のＧｂ画素と、４行目のＢ画素とから信号を読み出す。
【００４８】
タイミング制御部１４は、次以降も、第１セルと第２セルとで信号の読み出し開始を２Ｈずらしながら、セル２０−２及び２０−３以降へ信号の読み出しを指示していく。イメージセンサ１０は、このようにして、各セル２０の画素からの信号の読み出しを繰り返す。
【００４９】
イメージセンサ１０は、各セル２０のＧｒ画素からの信号とＧｂ画素からの信号とを連続して読み出す。また、イメージセンサ１０は、第１セルと第２セルとで、複数の画素から信号を読み出す期間をずらすことで、垂直方向への走査に合わせた順序で、Ｇｒ画素からの信号とＧｂ画素からの信号を読み出す。
【００５０】
このように、タイミング制御部１４は、垂直方向への走査に対し、Ｇｒ画素から信号を読み出すタイミングとＧｂ画素から信号を読み出すタイミングとが連続するように、順序付けを優先させる。
【００５１】
上記の比較例の場合と比べて、第１の実施形態では、イメージセンサ１０は、時間の経過に伴って各行に生じる読み出しタイミングのずれとは逆行するような、Ｇ画素同士の間のずれを解消できる。固体撮像装置５は、被写体の輝度情報を多く検出しているＧ画素について、読み出しタイミングのずれを低減することで、ジャギー及び偽色の発生を低減できる。これにより、固体撮像装置５は、信号の読み出しタイミングのずれによる画質の悪化を軽減できるという効果を奏する。
【００５２】
タイミング制御部１４は、セル２０における各画素の読み出し順序を適宜変更しても良い。タイミング制御部１４は、Ｇｒ画素の読み出しタイミングとＧｂ画素の読み出しタイミングとを適宜入れ換えても良い。タイミング制御部１４は、Ｒ画素の読み出しタイミングとＢ画素の読み出しタイミングとを適宜入れ換えても良い。
【００５３】
タイミング制御部１４は、Ｇ画素以外の画素について、順序付けを優先させることとしても良い。例えば、白色光を取り込むＷ画素が画素アレイ１２に含まれる場合、タイミング制御部１４は、順序付けを優先させる画素としてＷ画素を選択しても良い。
【００５４】
Ｗ画素は、他の色画素に比べて広い波長域の光を取り込むことで、画像の輝度に及ぼす影響の強さが他の色画素に比べて大きい。固体撮像装置５は、被写体の輝度情報を多く検出しているＷ画素について、読み出しタイミングのずれを低減することで、画質の悪化を軽減できる。
【００５５】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態にかかる固体撮像装置による、信号を読み出すタイミングについて説明する図である。図８は、画素アレイの各画素から信号が読み出される経過を説明する図である。第２の実施形態にかかる固体撮像装置は、第１の実施形態にかかる固体撮像装置と同様の構成を備える。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００５６】
第１の実施形態と同様に、タイミング制御部１４は、Ｇ画素について、信号を読み出すタイミングを垂直方向において連続させるように、Ｒ画素及びＢ画素に対して順序付けを優先させたタイミング信号を生成する。
【００５７】
例えば、タイミング制御部１４は、セル２０内の４つの画素における信号の読み出し順序を、１行目のＲ画素、１行目のＧｒ画素、２行目のＧｂ画素、２行目のＢ画素の順とする。タイミング制御部１４は、セル２０の複数の画素のうちＧ画素同士からの信号を連続して読み出すタイミング信号を生成する。
【００５８】
互いに隣り合う第１セルと第２セルとにおいて、タイミング制御部１４は、第１セルの複数の画素から信号を読み出すタイミングに対して、第２セルの複数の画素から信号を読み出すタイミングをずらす。タイミング制御部１４は、互いに隣り合う第１セルと第２セルとで、画素から信号を読み出す期間を所定時間、例えば２Ｈずらす。２Ｈは、水平方向の行あたりの読み出し時間の２倍分とする。
【００５９】
例えば、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＲ画素からの信号の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、図８に示すように、１行目のＲ画素から信号を読み出す。
【００６０】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＧｒ画素からの信号の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、１行目のＧｒ画素から信号を読み出す。
【００６１】
タイミング制御部１４は、セル２０−１の画素から信号を読み出すタイミングに対し、セル２０−２の画素から信号を読み出すタイミングを、時間２Ｈ遅らせる。セル２０−１のＲ画素及びＧｒ画素から信号を読み出すとき、イメージセンサ１０は、セル２０−２の画素からの信号の読み出しを行わない。
【００６２】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＧｂ画素からの信号と、セル２０−２のＲ画素からの信号との読み出しを指示する。タイミング制御部１４は、セル２０−１から信号の読み出しを開始するタイミングより２Ｈ遅れて、セル２０−２からの信号の読み出しを開始させる。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、２行目のＧｂ画素と、３行目のＲ画素とから信号を読み出す。
【００６３】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−１のＢ画素からの信号と、セル２０−２のＧｒ画素からの信号との読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、２行目のＢ画素と、３行目のＧｒ画素とから信号を読み出す。
【００６４】
タイミング制御部１４は、次以降も、第１セルと第２セルとで信号の読み出し開始を２Ｈずらしながら、セル２０−２及び２０−３以降へ信号の読み出しを指示していく。イメージセンサ１０は、このようにして、各セル２０の画素からの信号の読み出しを繰り返す。
【００６５】
第２の実施形態の場合も、イメージセンサ１０は、各セル２０のＧｒ画素からの信号とＧｂ画素からの信号とを連続して読み出す。また、イメージセンサ１０は、第１セルと第２セルとで、複数の画素から信号を読み出す期間をずらすことで、垂直方向への走査に合わせた順序で、Ｇｒ画素からの信号とＧｂ画素からの信号を読み出す。
【００６６】
このように、タイミング制御部１４は、垂直方向への走査に対し、Ｇｒ画素から信号を読み出すタイミングとＧｂ画素から信号を読み出すタイミングとが連続するように、順序付けを優先させる。第２の実施形態でも、イメージセンサ１０は、時間の経過に伴って各行に生じる読み出しタイミングのずれとは逆行するような、Ｇ画素同士の間のずれを解消できる。
【００６７】
第２の実施形態でも、固体撮像装置５は、被写体の輝度情報を多く検出しているＧ画素について、読み出しタイミングのずれを低減することで、ジャギー及び偽色の発生を低減できる。これにより、固体撮像装置５は、信号の読み出しタイミングのずれによる画質の悪化を軽減できるという効果を奏する。
【００６８】
タイミング制御部１４は、セル２０における各画素の読み出し順序を適宜変更しても良い。タイミング制御部１４は、Ｇｒ画素の読み出しタイミングとＧｂ画素の読み出しタイミングとを適宜入れ換えても良い。タイミング制御部１４は、Ｒ画素の読み出しタイミングとＢ画素の読み出しタイミングとを適宜入れ換えても良い。
【００６９】
タイミング制御部１４は、Ｇ画素以外の画素について、順序付けを優先させることとしても良い。例えば、白色光を取り込むＷ画素が画素アレイ１２に含まれる場合、タイミング制御部１４は、順序付けを優先させる画素としてＷ画素を選択しても良い。
【００７０】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態にかかる固体撮像装置に備えられた画素アレイの模式構成図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００７１】
セル２０には、水平方向へ２個、及び垂直方向へ２個の画素が配列されている。イメージセンサ１０には、垂直方向へ配列されたセル２０の列のそれぞれに、２本の垂直信号線２１，２２が配置されている。
【００７２】
画素アレイ３０は、互いに隣り合う２つのセル２０同士が、同じ垂直信号線２１，２２に接続されている。例えば、あるセル２０の列において垂直方向へ配列されたセル２０−１〜２０−８のうち、セル２０−１，２０−２，２０−５，２０−６は、垂直信号線２１に接続されている。
【００７３】
例えば、互いに隣り合うセル２０−１及び２０−２の組合せは、水平方向へ２個、及び垂直方向へ４個の画素が配列されてなる１つのセルと見なせる。セル２０−１及び２０−２の組合せは、４Ｖ２Ｈの画素共有構造と等価の構成を備える。セル２０−１及び２０−２の組合せと、セル２０−５及び２０−６の組合せとは、それぞれ第１セルとする。
【００７４】
セル２０−３，２０−４，２０−７，２０−８は、垂直信号線２２に接続されている。セル２０−３及び２０−４の組合せと、セル２０−７及び２０−８の組合せとは、それぞれ第２セルとする。第１セル及び第２セルは、垂直方向において交互に配置されている。
【００７５】
図１０は、第３の実施形態にかかる固体撮像装置による、信号を読み出すタイミングについて説明する図である。図１１は、画素アレイの各画素から信号が読み出される経過を説明する図である。
【００７６】
タイミング制御部１４は、Ｇ画素について、信号を読み出すタイミングを垂直方向において連続させるように、Ｒ画素及びＢ画素に対して順序付けを優先させたタイミング信号を生成する。
【００７７】
例えば、タイミング制御部１４は、第１セルのうち先に信号が読み出されるセル２０−１，２０−５では、それぞれ１行目のＲ画素、２行目のＢ画素、１行目のＧｒ画素、２行目のＧｂ画素の順に信号を読み出す。タイミング制御部１４は、第１セルのうち後に信号が読み出されるセル２０−２，２０−６では、それぞれ１行目のＧｒ画素、２行目のＧｂ画素、１行目のＲ画素、２行目のＢ画素の順に信号を読み出す。
【００７８】
タイミング制御部１４は、第２セルのうち先に信号が読み出されるセル２０−３，２０−７では、それぞれ１行目のＲ画素、２行目のＢ画素、１行目のＧｒ画素、２行目のＧｂ画素の順に信号を読み出す。タイミング制御部１４は、第２セルのうち後に信号が読み出されるセル２０−４，２０−８では、それぞれ１行目のＧｒ画素、２行目のＧｂ画素、１行目のＲ画素、２行目のＢ画素の順に信号を読み出す。タイミング制御部１４は、セル２０の複数の画素のうちＧ画素同士からの信号を連続して読み出すタイミング信号を生成する。
【００７９】
互いに隣り合う第１セルと第２セルとにおいて、タイミング制御部１４は、第１セルの複数の画素から信号を読み出すタイミングに対して、第２セルの複数の画素から信号を読み出すタイミングをずらす。タイミング制御部１４は、互いに隣り合う第１セルと第２セルとで、画素から信号を読み出す期間を所定時間、例えば４Ｈずらす。４Ｈは、水平方向の行あたりの読み出し時間の４倍分とする。
【００８０】
タイミング制御部１４は、第１セルの画素から信号を読み出すタイミングに対し、セルの画素から信号を読み出すタイミングを、時間４Ｈ遅らせる。例えば、イメージセンサ１０は、第１セルであるセル２０−１の各画素から信号を読み出す間、第２セルの各画素からの信号の読み出しを行わない。
【００８１】
次に、タイミング制御部１４は、第１セルであるセル２０−２のＧｒ画素からの信号と、第２セルであるセル２０−３のＲ画素の読み出しを指示する。タイミング制御部１４は、第１セルであるセル２０−１から信号の読み出しを開始するタイミングより４Ｈ遅れて、第２セルであるセル２０−３からの信号の読み出しを開始させる。
【００８２】
図１０は、セル２０−２のＧｒ画素からの信号と、セル２０−３のＲ画素からの信号とを同時に読み出したときからの各タイミングを説明するものである。図１１は、セル２０−２のＧｒ画素からの信号と、セル２０−３のＲ画素からの信号とを同時に読み出したときからの経過を説明するものである。タイミング信号による指示に応じて、イメージセンサ１０は、１行目のＧｒ画素と、３行目のＲ画素とから信号を読み出す。
【００８３】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−２のＧｂ画素からの信号と、セル２０−３のＢ画素の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、２行目のＧｂ画素と、４行目のＢ画素とから信号を読み出す。
【００８４】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−２のＲ画素からの信号と、セル２０−３のＧｒ画素の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、１行目のＲ画素と、３行目のＧｒ画素とから信号を読み出す。
【００８５】
次に、タイミング制御部１４は、セル２０−２のＢ画素からの信号と、セル２０−３のＧｂ画素の読み出しを指示する。タイミング信号によるかかる指示に応じて、イメージセンサ１０は、２行目のＢ画素と、４行目のＧｂ画素とから信号を読み出す。
【００８６】
タイミング制御部１４は、それ以降、第１セルと第２セルとで信号の読み出し開始を４Ｈずらしながら、セル２０−２及び２０−３以降へ信号の読み出しを指示していく。イメージセンサ１０は、このようにして、各セル２０の画素からの信号の読み出しを繰り返す。
【００８７】
第３の実施形態の場合も、イメージセンサ１０は、各セル２０のＧｒ画素からの信号とＧｂ画素からの信号とを連続して読み出す。また、イメージセンサ１０は、第１セルと第２セルとで、複数の画素から信号を読み出す期間をずらすことで、垂直方向への走査に合わせた順序で、Ｇｒ画素からの信号とＧｂ画素からの信号を読み出す。
【００８８】
このように、タイミング制御部１４は、垂直方向への走査に対し、Ｇｒ画素から信号を読み出すタイミングとＧｂ画素から信号を読み出すタイミングとが連続するように、順序付けを優先させる。第３の実施形態でも、イメージセンサ１０は、時間の経過に伴って各行に生じる読み出しタイミングのずれとは逆行するような、Ｇ画素同士の間のずれを解消できる。
【００８９】
第３の実施形態でも、固体撮像装置５は、被写体の輝度情報を多く検出しているＧ画素について、読み出しタイミングのずれを低減することで、ジャギー及び偽色の発生を低減できる。これにより、固体撮像装置５は、信号の読み出しタイミングのずれによる画質の悪化を軽減できるという効果を奏する。
【００９０】
第３の実施形態にて、固体撮像装置５は、垂直方向におけるデータ量を減少させるビニング処理を実施することとしても良い。例えば、タイミング制御部１４は、垂直方向について同色の２つの画素を同時に選択するタイミング信号を生成する。固体撮像装置５は、２つのセル２０から同時に読み出された電荷を、垂直信号線２１，２２にて平均化させる。これにより、固体撮像装置５は、垂直方向についてデータ量を半分にする。
【００９１】
固体撮像装置５は、フレームごとに読み出されるデータ量を減少させることで、画像を高速に読み出すことができる。固体撮像装置５は、フレームごとのデータ量を減少させることで、画像処理を高速に行うことができる。
【００９２】
タイミング制御部１４は、セル２０における各画素の読み出し順序を適宜変更しても良い。タイミング制御部１４は、Ｇｒ画素の読み出しタイミングとＧｂ画素の読み出しタイミングとを適宜入れ換えても良い。タイミング制御部１４は、Ｒ画素の読み出しタイミングとＢ画素の読み出しタイミングとを適宜入れ換えても良い。
【００９３】
タイミング制御部１４は、Ｇ画素以外の画素について、順序付けを優先させることとしても良い。例えば、白色光を取り込むＷ画素が画素アレイ３０に含まれる場合、タイミング制御部１４は、順序付けを優先させる画素としてＷ画素を選択しても良い。
【００９４】
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、例として提示したものであり、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ともに、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】
【００９５】
５  固体撮像装置、１２  画素アレイ、１４  タイミング制御部、２０  セル、２１，２２  垂直信号線、３０  画素アレイ。
【図１】
2015156556.tif 000003
【図２】
2015156556.tif 000004
【図３】
2015156556.tif 000005
【図４】
2015156556.tif 000006
【図５】
2015156556.tif 000007
【図６】
2015156556.tif 000008
【図７】
2015156556.tif 000009
【図８】
2015156556.tif 000010
【図９】
2015156556.tif 000011
【図１０】
2015156556.tif 000012
【図１１】
2015156556.tif 000013