(57)【要約】【課題】固体撮像装置の色フィルタアレイに斜めＡ市松配列を採用した場合でも、信号の間引き加算を行なって取り出した画素信号と、全画素読み出しを行なって取り出した画素信号を、共通の信号処理回路を用いて処理できるようにする。【解決手段】複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを用いた斜めＡ市松構造の色フィルタアレイとを備える固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接する３個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。【選択図】図４
2008099072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向で同じ列に配列された画素を信号の加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なう
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、
前記Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向において、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段と
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、
前記Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと
を備える固体撮像装置を駆動する際に、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと
を備える固体撮像装置を駆動する際に、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
固体撮像装置と、
被写体からの光を前記固体撮像装置に導く光学系とを含み、
前記固体撮像装置は、
複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
固体撮像装置と、
被写体からの光を前記固体撮像装置に導く光学系とを含み、
前記固体撮像装置は、
複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、
前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと、
前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像デバイスとして用いられる固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像装置は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）イメージセンサに代表される電荷転送型の固体撮像装置と、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor ）イメージセンサに代表されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に大別される。この種の固体撮像装置は、主に動画撮影用のビデオカメラや静止画撮影用のデジタルスチルカメラ等、各種の撮像装置の撮像デバイスとして用いられている。
【０００３】
固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された画素アレイを有し、この画素アレイに画素ごとに設けられた光電変換素子にて、入射光に応じた信号電荷を生成・蓄積し、そこに蓄積された信号電荷を画素信号として読み出す仕組みになっている。また、カラー対応の固体撮像装置では、特定の波長域の光を透過させる分光透過特性をもつ色フィルタを画素ごとに設け、その分光特性に応じた入射光により光電変換した電気信号を用いて、所望の色信号処理を行なうことによりカラー画像を得ている。
【０００４】
従来においては、色フィルタの配列として、図１６に示すように、光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色フィルタを用いた固体撮像装置が多く用いられている。図示した色フィルタの配列は、原色ベイヤー配列（Ｇ市松ＲＢ色差線順次方式）と呼ばれるもので、ある行の色フィルタ配列をＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇ，…の配列とすると、次の行の色フィルタ配列をＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ，…の配列とすることで、Ｇの色フィルタを互い違いの市松状に配列している。ここでは、Ｒの色フィルタを通して入射する光を検出（受光）する画素を「Ｒ画素」とする。同様に、Ｇの色フィルタを通して入射する光を検出する画素を「Ｇ画素」、Ｂの色フィルタを通して入射する光を検出する画素を「Ｂ画素」とする。
【０００５】
原色ベイヤー配列は、Ｒ画素やＢ画素に比べて感度が高いＧ画素を、Ｒ画素やＢ画素の２倍の密度で配置し、またＧ画素を市松状に配列することで、水平方向と垂直方向の双方向でＧ画素の配置が対称になっていることが特徴である。これは、人間の視覚がＧの光に対して感度が高いためで、このことにより原色ベイヤー配列は一般的に解像度が高く、色再現性が良いと言われている。ただし、分光特性によりシアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、イエロー(Ye)、グリーン(G)の色フィルタを用いた補色フィルタの方が、原色ベイヤー配列よりも分光透過率が高く、特にカムコーダーではこの補色フィルタを使用していることが多いと言われている。
【０００６】
近年、デジタルスチルカメラやカムコーダーなどの固体撮像装置を用いた画像入力装置で、低照度下における撮像画像の品質を向上する要求がでている。低照度下における撮像では、シャッタースピードを遅くしたり、絞り値の明るいレンズを使用したり、フラッシュなどの外部光源を利用したりするのが一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、シャッタースピードを遅くする場合は、手ぶれや被写体ぶれが生じ、画像の解像度が低下するなど、撮像画像の品質が低下してしまう。また、絞り値の明るいレンズを使用する場合は、レンズの大きさが大きくなる、もしくはズームレンズのような構造上絞り値に限度があり、あまり明るくできないなどの欠点がある。また、フラッシュなどの外部光源を使用する場合は、フラッシュを携帯しなければならない、もしくはフラッシュを使用することによる消費電力の増大などの欠点があり、また、そもそも美術館やコンサート会場など、演出上や被写体の保護のために使用できない場合も多い。
【０００８】
一般に、低照度条件下では、色温度が低く、赤外光の放射量の多い光源が使われることが多い。そこで、出願人は、赤外光などの不可視光を入射光として取り込むことにより、実効的な撮影感度を上げる技術を提案している。この技術で採用している色フィルタの配列を図１７に示す。図示した色フィルタの配列では、正方格子状の色フィルタを４５°回転して傾けた形態で、各々の色フィルタを斜め格子状に配列している。また、色フィルタの種類としては、上述したＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタに加えて、Ａの色フィルタを用いている。Ａの色フィルタは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタに比べて、光を透過する波長域が広い色フィルタである。ここでは、Ａの色フィルタを通して入射する光を検出する画素を「Ａ画素」とする。
【０００９】
具体的な画素配列やフィルタ配列の規則性を記述すると、第１に、ある行の画素中心に対して、次の行の画素中心が１／２画素分ずれた、いわゆる互い違いの画素配列を有し、以下この互い違いの画素配列の繰り返しで２次元の画素アレイを構成している。第２に、画素ごとにＲ，Ｇ，Ｂ及びＡのうちいずれか１つの色フィルタが配置されている。第３に、ある行の色フィルタはＧ，Ｒの交互に配列され、その次の行の色フィルタはすべてＡが配列され、さらにその次の行の色フィルタはＢ，Ｇの交互に配列され、かつＧ，Ｒで構成された行のＧと、Ｂ，Ｇで構成された行のＧが斜め市松状に配列され、以下この色フィルタ配列の繰り返しで、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを配列している。こうした色フィルタの配列（以下、「斜めＡ市松配列」と記す）を採用することにより、固体撮像装置で撮像した画像を使用して解像度を高める画像処理を行ない、結果として品質の高い撮像画像を得ることができる。
【００１０】
ところで、昨今固体撮像装置の多画素化が進み、例えばメガピクセル(100万画素)を超えるような高解像度の固体撮像装置が手軽に使用されるようになっている。この場合、通常の撮像では固体撮像装置の全部又は大部分の画素の出力信号を用いて、高解像度の撮像画像を得ることが求められるが、一方で低解像度の撮像が求められる場合もある。具体的には、例えば、モニタリングモードなど高解像度を使用しない場合や、すべての画素の信号を読み出さないことによる低消費電力化によりバッテリーなどの寿命を延ばしたい場合、低解像度の撮像により撮像画像の記憶容量を節約したい場合、同じ読み出し速度で解像度を低下させることによる高フレームレートでの動画の撮像を行ないたい場合などである。そのため、通常の解像度（高解像度）での撮像以外に、低解像度の撮像を行なう必要がある。
【００１１】
単板カラー方式の固体撮像装置を用いた撮像装置において、低解像度で撮像する手法としては、画素アレイに設けられた画素の信号を間引き加算する手法が知られている。こうした間引き加算によって低解像度の撮像を実施する場合は、間引き加算を行なわない全画素読み出しによって得られた画素の信号を処理する場合の色配列と、間引き加算を行なって得られた画素の信号を処理する場合の色配列が、同じ配列となることが望ましい。その理由は、画素アレイの画素から読み出した信号を後段の信号処理回路(DSP:Digital signal processor)で処理する場合に、あるカラーコーディングの規則に対応した演算処理を行なってカラー画像を生成するため、間引き加算を行なった場合と行なわない場合で画素の色配列が変わると、色信号処理で同じカラーコーディングの規則を適用できず、信号処理回路の共有化が図れなくなるためである。
【００１２】
そこで本発明は、斜めＡ市松配列の色フィルタアレイを採用した固体撮像装置において、信号の間引き加算を行なって取り出した画素信号と、全画素読み出しを行なって取り出した画素信号を、共通の信号処理回路を用いて処理できる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】
【００１３】
本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備えるものである。
【００１４】
また、本発明に固体撮像装置の駆動方法は、複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向と列方向に１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイとを備える固体撮像装置を駆動する際に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００１５】
上記の固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことにより、斜めＡ市松構造の色フィルタアレイの中で、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行や、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行で、間引き加算後の画素の色配列が、もともとの色フィルタの色配列と同じ配列になる。
【００１６】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向で同じ列に配列された画素を信号の加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なうことにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素全体にわたって、間引き加算後の画素の色配列が、もともとの色フィルタの色配列と同じ配列になる。さらに、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置するものとすれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタが配列された画素全体にわたって、間引き加算後の画素の色配列が、もともとの色フィルタの色配列と同じ配列になる。
【００１７】
また、本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイと、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう駆動手段とを備えるものである。
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、複数の画素が行列状に２次元配置されるとともに、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列を有する画素アレイと、前記画素アレイの画素ごとに色フィルタを配列するとともに、可視光領域内で所定帯域の光を透過するＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタと少なくとも可視光領域の全域の光を透過するＡの色フィルタとを含むＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタを有し、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列して斜めＡ市松構造とした色フィルタアレイとを備える固体撮像装置を駆動する際に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、当該単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００１９】
上記の固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことにより、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列が、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列と同じ配列になる。
【００２０】
また、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、行方向と列方向に隣り合う単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行ない、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置するものとすれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの色フィルタが配列された画素全体にわたって、間引き加算後の画素の色配列が、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素の色配列が、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素の色配列と同じ配列になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、固体撮像装置に斜めＡ市松配列の色フィルタアレイを採用した場合でも、信号の間引き加算を行なって取り出した画素信号と、全画素読み出しを行なって取り出した画素信号を、共通の信号処理回路を用いて処理することができる。また、画素信号の間引き加算により、低解像度での撮像要求に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態においては、ＣＣＤイメージセンサからなる電荷転送型の固体撮像装置（以下、「ＣＣＤ固体撮像装置」と記す）を例に挙げて説明するが、本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサに代表されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置にも適用可能である。
【００２３】
図１は本発明が適用されるＣＣＤ固体撮像装置の構成例を示す概略図である。図示のように、画素アレイ１には、複数（多数）の画素２が行列状に２次元配置されている。各々の画素２は、受光部に入射する光をその光量に応じた電気信号（電荷量）に変換して蓄積する光電変換素子（フォトダイオード等）を含むものである。画素アレイ１に設けられた画素２は、それぞれに対応する色フィルタを通して入射した光を光電変換するものである。
【００２４】
画素アレイ１の画素配列は、ある行の画素中心に対して次の行の画素中心が行方向（水平方向）と列方向（垂直方向）に１／２画素分ずれた斜め格子状の画素配列となっている。この斜め格子状の画素配列を採用した場合は、任意の画素行において、各々の画素２が行方向に１行おきに配列されるとともに、任意の画素列において、各々の画素２が列方向に１列おきに配列される。
【００２５】
また、ＣＣＤ固体撮像装置は、上記図１７に示した斜めＡ市松構造の色フィルタアレイを備えている。この斜めＡ市松構造の色フィルタアレイにおいては、画素アレイ１の画素２ごとに異なる色フィルタを１：１の対応関係で形成するため、色フィルタの空間的な色配列は、画素アレイ１における画素２の配列と同様に斜め格子状となる。
【００２６】
また、色フィルタアレイで採用している斜めＡ市松配列の色フィルタは、光の３原色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタに、Ａの色フィルタを加えた、４種類の色フィルタを組み合わせた構成となっている。このうち、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタは、主に色再現のために、可視光領域内で所定帯域の光を透過する原色フィルタである。すなわち、Ｒの色フィルタは、可視長領域の中で赤色成分の光を透過する原色フィルタであり、Ｇの色フィルタは、可視光領域の中で緑色成分の光を透過する原色フィルタであり、Ｂの色フィルタは、可視光領域の中で青色成分の光を透過する原色フィルタである。
【００２７】
これに対して、Ａの色フィルタは、主に低照度条件下での高感度化のために、少なくとも可視光領域の全域の光を透過する全域透過フィルタである。こうした透過特性を有するＡの色フィルタは、色フィルタアレイにおいて斜め市松状に配列されている。また、Ａの色フィルタは、上述した色再現のための原色フィルタに比較して、光を透過する波長域が広い（換言すると、光量のロスが少ない）フィルタである。具体的には、例えば、可視光領域〜赤外光領域までの全域の光を透過するフィルタ、又は紫外光領域〜可視光領域までの全域の光を透過するフィルタ、あるいは紫外光領域〜可視光領域〜赤外光領域の全域の光を透過するフィルタである。
【００２８】
このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィルタは、それぞれ光を透過する波長域に適した色素を混ぜた材料で形成（成膜）されるが、Ａの色フィルタは、そうした色素を混ぜていない透明な材料や、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタよりも色素の量が少ない材料、あるいはグレーがかった材料や、透明よりも少し白みがかった材料、酸化シリコン膜などの層間絶縁膜などで形成される。また、Ａの色フィルタは、Ｒ，Ｇ，Ｂの光の波長域のうち、特定の色範囲に偏った波長域の光を透過するもの（例えば、Ｇの色フィルタよりも薄いエメラルド系の色）ではなく、可視光領域における広い波長域の光を透過する特性を有するものである。こうした特性を有するＡの色フィルタを通して入射光を検出するＡ画素の分光感度特性は、例えば図２に示すように、可視光領域ではＲ，Ｇ，Ｂの画素よりも高い感度を有し、しかも可視光領域以外の広い波長域の光に感度を有するものとなる。
【００２９】
また、斜めＡ市松配列の色フィルタは、ある行の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の行の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の行の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列し、以下この色フィルタ配列の繰り返しでフィルタアレイを構成している。さらに、斜めＡ市松配列の色フィルタは、ある列の画素にはＧ，Ｒの色フィルタを交互に配列し、次の列の画素にはＡの色フィルタを配列し、さらに次の列の画素にはＧ，Ｂの色フィルタを交互に配列し、以下この色フィルタ配列の繰り返しでフィルタアレイを構成している。また、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に属するＧの色フィルタと、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に属するＧの色フィルタは、色フィルタアレイ内で１画素おきに斜め市松状に配列されている。
【００３０】
また、画素アレイ１には、各々の画素２に対して、複数の垂直転送レジスタ３が垂直方向に沿って設けられている。垂直転送レジスタ３は、画素列ごとに、画素２に隣接して設けられている。この垂直転送レジスタ３は、各行の画素２から読み出された信号電荷を垂直方向に転送するもので、垂直ＣＣＤによって構成されている。ちなみに、画素アレイ１においては、垂直方向が列方向、水平方向が行方向となる。
【００３１】
各々の垂直転送レジスタ３の終端部には、水平方向に沿って水平転送レジスタ４が設けられている。水平転送レジスタ４は、各々の垂直転送レジスタ３によって垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送するもので、水平ＣＣＤによって構成されている。水平転送レジスタ４による信号電荷の転送先には出力アンプ５が設けられている。
【００３２】
出力アンプ５は、水平転送レジスタ４によって水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力するものである。出力アンプ５から出力された信号は信号処理回路６に入力される。信号処理回路６は、出力アンプ５から出力された信号を取り込んで、あるカラーコーディングの規則に対応した色信号処理（演算処理）を行なうことにより、カラー画像信号を生成するものである。駆動回路７は、信号電荷を転送するための駆動パルス（以下、「転送パルス」）を発生するとともに、この転送パルスにしたがって垂直転送レジスタ３と水平転送レジスタ４を駆動するものである。
【００３３】
上記構成からなるＣＣＤ固体撮像装置は、画素アレイ１に２次元配置された各々の画素２の信号を間引き加算するモード（以下、「間引き加算モード」）と、間引き加算せずにすべての画素の信号を読み出して処理するモード（以下、「全画素読み出しモード」）とを備える。間引き加算モードや全画素読み出しモードに基づいてＣＣＤ固体撮像装置を駆動する駆動回路７は、垂直転送レジスタ３に対して垂直転送パルスを、水平転送レジスタ４に水平転送パルスを、それぞれ供給する。いずれのモードで駆動する場合も、Ａの色フィルタをもつ画素を用いて読み出された画素信号は、信号処理上、輝度信号として用いられる。
【００３４】
ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合は、画素信号の間引きと画素信号の加算を行なうことになる。画素信号の間引き方法や加算方法は、どのような方法を用いてもかまわない。例えば、画素信号の間引きは、信号の間引き対象となる画素から信号の読み出しを行なわないか、信号の読み出しを行なっても当該信号を色信号処理に用いないことで実現可能である。より具体的に記述すると、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれかの色フィルタをもつ画素に関しては、信号の読み出しを行なわないか、信号の読み出しを行なってもその信号を信号処理回路で色再現のための信号処理に用いないことで、画素信号の間引きを行なうことが可能である。また、Ａの色フィルタをもつ画素に関しては、信号の読み出しを行なわないか、信号の読み出しを行なってもその信号を信号処理回路で高感度化のための信号処理に用いないことで、画素信号の間引きを行なうことが可能である。
【００３５】
一方、画素信号の加算については、ＣＣＤ固体撮像装置であれば、信号の加算対象となる複数の画素から読み出した信号電荷を、垂直転送レジスタ３と水平転送レジスタ４で転送するときに、駆動回路７から各々の転送レジスタ３，４に供給する転送パルスを用いた電位分布の制御により、垂直方向の複数画素の信号電荷、又は水平方向の複数画素の信号電荷を、それぞれ電位の井戸で混ぜ合わせることにより実現可能である。
【００３６】
また、ＣＭＯＳ固体撮像装置であれば、画素列ごとに設けられたキャパシタ（画素から読み出した信号を保持するキャパシタ）をスイッチングの制御によって複数列同時に水平信号線に接続することで、複数の列の画素信号を加算して出力することが可能である。また、信号の加算対象となる複数の行の画素を垂直レジスタで同時に選択して駆動することにより、当該複数の行の画素の信号を共通の列信号線に加算して出力することが可能である。また、こうしたアナログ演算による加算方法の他にも、信号の加算対象となる画素から読み出された信号をアナログ−デジタル変換し、変換後の信号をデジタル演算で加算するなどの方法でも実現可能である。
【００３７】
また、ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合は、後述するように同一の色フィルタをもつ複数の画素の信号を加算することになる。このため、加算によって得られる画素信号（加算信号）の色成分は、加算対象とした画素の色フィルタと同一の色成分として取り扱う。また、ＣＣＤ固体撮像装置を全画素読み出しモードで駆動する場合は、基本的に、画素アレイ１に設けられたすべての画素２の信号を垂直転送レジスタ３に同時に読み出す。このため、全画素読み出しモードで駆動する場合の画素の色配列は、色フィルタアレイで採用している斜めＡ市松配列と同じ配列になる。
【００３８】
［第１の実施形態］
図３はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、斜めＡ市松構造の色フィルタアレイにおいて、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行又はＧ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行など、異なる２色の色フィルタが交互に配列された画素行に適用されるものである。図中の太線は、信号の加算対象となる画素を相互に結ぶ線であって、信号の加算を意味している。
【００３９】
かかる間引き加算モードにおいては、行方向に２色ある色フィルタ（図例ではＸとＹで表示）のうち、一方の色フィルタＸと同一の色フィルタＸを用いた連続した２つの画素の信号を加算し、さらに信号を加算した画素の行方向に隣り合う他方の色フィルタＹと同一色フィルタＹの連続した２つの画素の信号を加算し、それぞれ信号を加算した画素の間にある、信号を加算した画素とは異なる色フィルタの画素の信号は間引き、この間引き加算を繰り返すことにより、行方向の間引き加算動作を行なう。
【００４０】
具体的には、色フィルタが行方向にＸ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，…の順序で配列されているものとすると、色フィルタＹを挟んで行方向に連続する２つの色フィルタＸの画素の信号を加算し、当該２つの画素の間に挟まれた色フィルタＹの画素の信号は間引く。また、行方向で信号の加算を行なった色フィルタＸの画素に隣接する別の色フィルタＹの画素についても同様に、色フィルタＸを挟んで行方向に連続する２つの色フィルタＹの画素の信号を加算し、当該２つの画素の間に挟まれた色フィルタＸの画素の信号は間引く。つまり、Ｘ，Ｙの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接（連続）するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝３）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引きと加算を行なう。
【００４１】
この場合、単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。このため、本形態例のようにｍ＝３とすると、行方向には、色フィルタがＸ，Ｙ，Ｘの順序で配列された３つの画素からなる単位画素ブロックと、色フィルタがＹ，Ｘ，Ｙの順序で配列された３つの画素からなる単位画素ブロックが、交互に並ぶことになる。また、各々の単位画素ブロックを構成する３つの画素のうち、両側２つの画素を信号の加算対象、中央の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００４２】
また、間引き加算を行なう１つの単位画素ブロックからは、加算対象とした複数（本形態例では２つ）の画素の信号を加算することで、その加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り出す。このため、加算によって取り出す画素信号の画素位置については、間引き加算後の画素の重心位置で特定する。単位画素ブロック内で加算対象とした複数の画素の信号を加算する場合、間引き加算後の画素重心は、常に信号の加算を行なう複数の画素間の中心にくる。このため、本形態例においては、信号の加算対象とした２つの画素間の中心（重心）を、単位画素ブロックでの間引き加算によって取り出した画素信号（加算信号）の画素位置として特定する。
【００４３】
これにより、例えば、色フィルタがＸ，Ｙ，Ｘの順序で配列された３つの画素を含む単位画素ブロックにおいて、両側２つの画素（色フィルタＸの画素）の信号を加算し、その間に挟まれた画素（色フィルタＹの画素）の信号を間引く場合、間引き加算後の画素重心は、両側２つの画素間の中心にくる。したがって、前述したように色フィルタが行方向にＸ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，…の順序で配列されている場合、間引き加算後の画素の色配列は、行方向にＸ，Ｙ，Ｘ，…の配列となり、この配列は、もともとの色フィルタの配列、すなわち全画素読み出しモードで画素の信号を読み出した場合の色配列と同じ配列になる。また、Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，…の順序で色フィルタが配列された画素行においては、行方向に隣接する３個の画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの２つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／３倍となり、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して２／３倍となる。
【００４４】
［第２の実施形態］
図４はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第２の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、斜めＡ市松構造の色フィルタアレイにおいて、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行とＧ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に、それぞれ上記第１の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行とＧ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行で互いに同じ列に配列された画素を加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００４５】
つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝３）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。「画素ブロックの端に配列された画素」とは、単位画素ブロックを構成するｍ個の画素のうち、行方向の端に配列された画素をいう。
【００４６】
具体的には、画素アレイ部１の各画素列に対して、例えば図の左端から右端に向かって１列目、２列目、３列目、４列目、５列目、６列目、…と順番に仮想的な列番号（通し番号）を付与すると、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する１列目〜５列目の間では、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、１列目に配列されたＧ画素の信号と５列目に配列されたＧ画素の信号を加算するとともに、その間の３列目に配列されたＢ画素の信号を間引く。また、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、１列目に配列されたＲ画素の信号と５列目に配列されたＲ画素の信号を加算するとともに、その間の３列目に配列されたＧ画素の信号を間引く。
【００４７】
また、行方向で次の単位画素ブロックを構成する７列目〜１１列目の間では、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、７列目に配列されたＢ画素の信号と１１列目に配列されたＢ画素の信号を加算するとともに、その間の９列目に配列されたＧ画素の信号を間引く。また、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、７列目に配列されたＧ画素の信号と１１列目に配列されたＧ画素の信号を加算するとともに、その間の９列目に配列されたＲ画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を１３列目以降のＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素についても同様に繰り返す。
【００４８】
これにより、画素アレイ１全体に対して行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数（本形態では２つ）の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後の画素の色配列は、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ，…の繰り返しとなり、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇ，…の繰り返しとなる。したがって、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００４９】
また、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行では、それぞれ行方向で隣接する３つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの２つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／３倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して２／３倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した複数（本形態では２つ）の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。
【００５０】
［第３の実施形態］
図５はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第３の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に、上記第２の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、Ａの色フィルタが配列された画素行についても、画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００５１】
すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝３）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配置された画素から１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、行方向に隣接する３つの画素（Ａ画素）で１つの単位画素ブロックを構成しているため、当該３つの画素のうち、両側２つの画素を信号の加算対象、中央の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。
【００５２】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数（本形態例では２つ）の画素間の中心は、行方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック内で信号の加算対象とする２画素間の中心（重心）を通る直線を列方向に延長した仮想中心線は、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行で、それぞれ行方向に隣り合う単位画素ブロックの境界部に位置する。
【００５３】
具体的には、画素アレイ１の各画素列に対して、例えば上記同様に図の左端から１列目、２列目、３列目、４列目、５列目、６列目、…と順番に仮想的な列番号（通し番号）を付与すると、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行で、それぞれ上記第２の実施形態と同様に間引き加算を行なう場合、Ａの色フィルタが配列された画素行では、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する４列目〜８列目の間で、４列目に配列されたＡ画素の信号と８列目に配列されたＡ画素の信号を加算するとともに、その間の６列目に配列されたＡ画素の信号を間引く。また、行方向で次の単位画素ブロックを構成する１０列目〜１４列目の間では、１０列目に配列されたＡ画素の信号と１４列目に配列されたＡ画素の信号を加算するとともに、その間の１２列目に配列されたＡ画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を１６列目以降のＡ画素についても同様に繰り返す。
【００５４】
これにより、画素アレイ１全体に対して、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Ａの色フィルタが配列された画素行についても、行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００５５】
また、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Ａの色フィルタが配列された画素行でも、行方向で隣接する３つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ２つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／３倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して２／３倍となる。
【００５６】
［第４の実施形態］
図６はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第４の実施形態を説明する図である。なお、図６においては、説明の便宜上、Ａの色フィルタが形成されたＡ画素の表示を省略している。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記図３を用いて説明した間引き加算の手法を、画素アレイ１の行方向と列方向の両方に展開することにより、行方向及び列方向に対称の間引き加算動作を行なうものである。
【００５７】
すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝３）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数で、本形態例ではｎ＝３）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。「画素ブロックの隅の配列された画素」とは、単位画素ブロックを構成するｍ×ｎ個の画素のうち、単位画素ブロック内で行方向の端に配列されかつ列方向の端に配列された画素をいう。
【００５８】
この場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向と列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本第４の実施形態においては、３×３の画素ブロックで１つの単位画素ブロックを構成し、画素ブロックの隅に配列された画素から１画素おきの画素が全部で４つ存在するため、１つの単位画素ブロックを構成する合計９個の画素のうち、４つの画素を信号の加算対象、それ以外の５つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００５９】
以上の間引き加算モードを適用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数（本形態例では４つ）の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂの画素（画素重心）の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００６０】
また、画素アレイ１全体にわたり、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に関して、行方向及び列方向に間引き加算を実現することができる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する３×３の画素ブロック（合計９個の画素）からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの４つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／９倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して４／９倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した複数（本形態では４つ）の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して９／４倍相当に高速になる。
【００６１】
［第５の実施形態］
図７はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第５の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、上記第４の実施形態と同様の規則を適用することにより、行方向及び列方向に間引き加算を行なうとともに、Ａの色フィルタが配列された画素に関しても、行方向及び列方向に間引き加算を行なうものである。
【００６２】
すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝３）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数で、本形態例ではｎ＝３）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【００６３】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向及び列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、３×３の画素ブロックで１つの単位画素ブロックを構成し、画素ブロックの隅に配列された画素から１画素おきの画素が全部で４つ存在するため、１つの単位画素ブロックを構成する合計９個の画素のうち、４つの画素を信号の加算対象、それ以外の５つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００６４】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックにおいて、信号の加算対象とする４つの画素間の中心（重心）を通る直線を行方向及び列方向に延長した仮想中心線は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックの境界部に位置する。
【００６５】
これにより、画素アレイ１全体にわたって、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素だけでなく、Ａ画素に関しても、行方向及び列方向の間引き加算を実現することができる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する３×３の画素ブロック（合計９個の画素）からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの４つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／９倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して４／９倍となり、実効的な画素の信号出力は、複数（本形態では４つ）の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して９／４倍相当に高速になる。
【００６６】
［第６の実施形態］
図８はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第６の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記第１の実施形態と同様に、斜めＡ市松構造におけるＧ，Ｂの色フィルタが交互に配列された行、又はＧ，Ｒの色フィルタが交互に配列された行など、異なる２色の色フィルタが交互に配列された行に適用されるものである。また、上記第１の実施形態においては、ｍ＝３として１つの単位画素ブロックを構成しているのに対して、本第６の実施形態においては、ｍ＝５として１つの単位画素ブロックを構成するものである。
【００６７】
かかる間引き加算モードにおいては、行方向に２色ある色フィルタ（図例ではＸとＹで表示）のうち、一方の色フィルタＸと同一の色フィルタＸを用いた連続した３つの画素の信号を加算し、さらに信号を加算した画素の行方向に隣り合う他方の色フィルタＹと同一色フィルタＹの連続した３つの画素の信号を加算し、それぞれ信号を加算した画素の間にある、信号を加算した画素とは異なる色フィルタの画素の信号は間引き、この間引き加算を繰り返すことにより、行方向の間引き加算動作を行なう。
【００６８】
具体的には、色フィルタが行方向にＸ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，…の順序で配列されているものとすると、色フィルタＹを挟んで行方向に連続する３つの色フィルタＸの画素の信号を加算し、当該３つの画素の間に挟まれた色フィルタＹの画素の信号は間引く。また、行方向で信号の加算を行なった色フィルタＸの画素に隣接する別の色フィルタＹの画素についても同様に、色フィルタＸを挟んで行方向に連続する３つの色フィルタＹの画素の信号を加算し、当該３つの画素の間に挟まれた色フィルタＸの画素の信号は間引く。つまり、Ｘ，Ｙの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接（連続）する５つの画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引きと加算を行なう。
【００６９】
この場合も、単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。このため、本形態例のようにｍ＝５とすると、行方向には、色フィルタがＸ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘの順序で配列された５つの画素からなる単位画素ブロックと、色フィルタがＹ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙの順序で配列された５つの画素からなる単位画素ブロックが、交互に並ぶことになる。また、各々の単位画素ブロックを構成する５つの画素のうち、両端２つの画素と中央（真ん中）の画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００７０】
以上の間引き加算モードを採用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数（本形態例では３つ）の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後の画素の色配列は、行方向にＸ，Ｙ，Ｘ，…の配列となり、この配列は、もともとの色フィルタの配列、すなわち全画素読み出しモードで画素の信号を読み出した場合の色配列と同じ配列になる。また、Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，Ｙ，Ｘ，…の順序で色フィルタが配列された画素行においては、行方向で隣接する５つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの３つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／５倍となり、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して３／５倍となる。
【００７１】
［第７の実施形態］
図９はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第７の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、斜めＡ市松構造の色フィルタアレイにおいて、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行とＧ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に、それぞれ上記第６の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行とＧ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行で互いに同じ列に配列された画素を加算対象及び間引き対象として、画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００７２】
つまり、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝５）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配列された画素から行方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【００７３】
具体的には、画素アレイ１の各画素列に対して、上記同様に図の左端から１列目、２列目、３列目、４列目、５列目、６列目、…と順番に仮想的な列番号（通し番号）を付与すると、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する１列目〜９列目の間では、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、１列目に配列されたＧ画素の信号と５列目に配列されたＧ画素の信号と９列目に配列されたＧ画素の信号を加算するとともに、３列目に配列されたＢ画素の信号と７列目に配列されたＢ画素の信号を間引く。また、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、１列目に配列されたＲ画素の信号と５列目に配列されたＲ画素の信号と９列目に配列されたＲ画素の信号を加算するとともに、３列目に配列されたＧ画素の信号と７列目に配列されたＧ画素の信号を間引く。
【００７４】
また、行方向で次の単位画素ブロックを構成する１１列目〜１９列目の間では、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行に関して、１１列目に配列されたＢ画素の信号と１５列目に配列されたＢ画素の信号と１９列目に配列されたＢ画素の信号を加算するとともに、１３列目に配列されたＧ画素の信号と１７列目に配列されたＧ画素の信号を間引く。また、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に関しては、１１列目に配列されたＧ画素の信号と１５列目に配列されたＧ画素の信号と１９列目に配列されたＧ画素の信号を加算するとともに、１３列目に配列されたＲ画素の信号と１７列目に配列されたＲ画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を２１列目以降のＲ画素、Ｇ画素及びＢ画素についても同様に繰り返す。
【００７５】
これにより、画素アレイ１全体に対して行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数（本形態では３つ）の画素の重心位置で特定することにより、間引き加算後の画素の色配列は、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ，…の繰り返しとなり、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行では、行方向にＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇ，…の繰り返しとなる。したがって、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂの画素（画素重心）の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００７６】
また、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行では、それぞれ行方向で隣接する５つの画素からなる単位画素ブロックプから、それぞれ同色フィルタの３つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／５倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して３／５倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した３つの画素信号の加算により増加するため、上記第２の実施形態と比較して、さらに対雑音性能が向上することになる。
【００７７】
［第８の実施形態］
図１０はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第８の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に、上記第７の実施形態と同様の規則を適用して画素信号の間引き加算を行なうとともに、Ａの色フィルタが配列された画素行についても、画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００７８】
すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝５）個の画素を単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの端に配置された画素から１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、行方向に隣接する５つの画素（Ａ画素）で１つの単位画素ブロックを構成しているため、当該５つの画素のうち、両端２つの画素と中央（真ん中）の画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。
【００７９】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数（本形態例では３つ）の画素間の中心は、行方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック内で信号の加算対象とする２画素間の中心（重心）を通る直線を列方向に延長した仮想中心線は、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行で、それぞれ行方向に隣り合う単位画素ブロックの境界部に位置する。
【００８０】
具体的には、画素アレイ１の各画素列に対して、例えば上記同様に図の左端から１列目、２列目、３列目、４列目、５列目、６列目、…と順番に仮想的な列番号（通し番号）を付与すると、Ａの色フィルタが配列された画素行では、行方向で最初の単位画素ブロックを構成する６列目〜１４列目の間で、６列目に配列されたＡ画素の信号と１０列目に配列されたＡ画素の信号と１４列目に配列されたＡ画素の信号を加算するとともに、８列目に配列されたＡ画素の信号と１２列目に配列されたＡ画素の信号を間引く。そして、この間引き加算を１６列目以降のＡ画素についても同様に繰り返す。
【００８１】
これにより、画素アレイ１全体に対して、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Ａの色フィルタが配列された画素行についても、行方向の間引き加算を実現することができる。また、上述のように間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００８２】
また、Ｇ，Ｂの色フィルタが交互に配列された画素行と、Ｇ，Ｒの色フィルタが交互に配列された画素行に加えて、Ａの色フィルタが配列された画素行でも、行方向で隣接する５つの画素からなる単位画素ブロックから、それぞれ３つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数が、全画素読み出しモードに比較して１／５倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して３／５倍となる。
【００８３】
［第９の実施形態］
図１１はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第９の実施形態を説明する図である。なお、図１１においては、説明の便宜上、Ａの色フィルタが形成されたＡ画素の表示を省略している。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、上記第４の実施形態で採用している３×３の画素ブロックよりも大きい５×３の画素ブロックを単位画素ブロックとして画素信号の間引き加算を行なうものである。
【００８４】
すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝５）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数で、本形態例ではｎ＝３）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【００８５】
この場合も、上記第４の実施形態と同様に、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向と列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本第９の実施形態においては、５×３の画素ブロックで１つの単位画素ブロックを構成し、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から１画素おきの画素が全部で６つ存在するため、１つの単位画素ブロックを構成する合計１５個の画素のうち、６つの画素を信号の加算対象、それ以外の９つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００８６】
以上の間引き加算モードを適用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数（本形態では６つ）の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂの画素（画素重心）の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００８７】
また、画素アレイ１全体にわたり、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に関して、行方向及び列方向に間引き加算を実現することができる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する５×３の画素ブロック（合計１５個の画素）からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの６つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／１５倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して６／１５倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した６つの画素信号の加算により増加するため、上記第４の実施形態と比較して、さらに対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して１５／６倍相当に高速になる。
【００８８】
［第１０の実施形態］
図１２はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１０の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素について、上記第９の実施形態と同様の規則を適用することにより、行方向及び列方向に間引き加算を行なうとともに、Ａの色フィルタが配列された画素に関しても、行方向及び列方向に間引き加算を行なうものである。
【００８９】
すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝５）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数で、本形態例ではｎ＝３）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【００９０】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向及び列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本実施形態においては、５×３の画素ブロックで１つの単位画素ブロックを構成し、画素ブロックの隅に配列された画素から１画素おきの画素が全部で６つ存在するため、１つの単位画素ブロックを構成する合計１５個の画素のうち、６つの画素を信号の加算対象、それ以外の９つの画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００９１】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックにおいて、信号の加算対象とする６つの画素間の中心（重心）を通る直線を行方向及び列方向に延長した仮想中心線は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックの境界部に位置する。
【００９２】
これにより、画素アレイ１全体にわたって、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素だけでなく、Ａ画素に関しても、行方向及び列方向の間引き加算を実現することができる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する５×３の画素ブロック（合計１５個の画素）からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの６つの画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／１５倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して６／１５倍となり、実効的な画素の信号出力は、同色の色フィルタを用いて検出した６つの画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して１５／６倍相当に高速になる。
【００９３】
［第１１の実施形態］
図１３はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１１の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記第９の実施形態と比較して、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素の信号を間引き加算する場合に適用する単位画素ブロックの構成が異なっている。具体的には、上記第９の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する５×３の画素ブロックを１つの単位画素ブロックとしているが、本第１１の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する５×５の画素ブロックを１つの単位画素ブロックとしている。
【００９４】
すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関して、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数、本形態例ではｍ＝５）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数、本形態例ではｎ＝５）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【００９５】
この場合も、上記第９の実施形態と同様に、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックは、行方向と列方向で互いに重なり合わずに隣り合うように区分される。本第１１の実施形態においては、５×５の画素ブロックで１つの単位画素ブロックを構成し、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から１画素おきの画素が全部で８つ存在するため、１つの単位画素ブロックを構成する合計２５個の画素のうち、８つの画素を信号の加算対象、それ以外の１７個の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なうことになる。
【００９６】
ちなみに、５×５の画素ブロックによって単位画素ブロックを構成した場合は、信号の加算対象とする８つの画素間の中心（重心）に、当該８つの画素と同一の色フィルタをもつ画素が配置されるため、この画素を信号の加算対象に含めてもよい。その場合は、１つの単位画素ブロック内で信号の加算対象とする画素の個数が１個増えることになる。この点は、５×５の画素ブロックだけでなく、ｍ，ｎの値が、いずれも５，９，１３，１７，２１，…の値をとる画素ブロック、例えば、９×５の画素ブロックや、９×９の画素ブロックなど、ｍ＝５＋４ｊ（ｊは０以上の整数）、ｎ＝５＋４ｋ（ｋは０以上の整数）の条件を満たす画素ブロックで単位画素ブロックを構成した場合も同様である。
【００９７】
以上の間引き加算モードを適用した場合は、上記同様に間引き加算後の画素位置を、単位画素ブロック内で信号の加算対象とした複数の画素間の中心（重心）で特定することにより、間引き加算後のＲ，Ｇ，Ｂの画素（画素重心）の色配列は、斜めＡ市松配列におけるＲ，Ｇ，Ｂの画素の色配列と同じ配列になる。したがって、間引き加算モードで駆動する場合に、全画素読み出しモードの場合と同様のカラーコーディングを適用して色信号処理を行なうことができる。
【００９８】
また、画素アレイ１全体にわたり、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に関して、行方向及び列方向に間引き加算を実現することができる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する５×５の画素ブロック（合計２５個の画素）からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの８つ（又は９つ）の画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／２５倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して８／２５倍（又は９／２５倍）となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した８つ（又は９つ）の画素信号の加算により増加するため、上記第４の実施形態と比較して、さらに対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して２５／８倍（又は２５／９倍）相当に高速になる。
【００９９】
［第１２の実施形態］
図１４はＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１２の実施形態を説明する図である。図示した間引き加算モードに基づく駆動方法は、上記第１０の実施形態と比較して、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素の信号を間引き加算する場合に適用する単位画素ブロックの構成と、Ａの色フィルタが配列された画素の信号を間引き加算する場合に適用する単位画素ブロックの構成が異なっている。具体的には、上記第１０の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する５×３の画素ブロックを１つの単位画素ブロックとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素と、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、それぞれ画素信号の間引き加算を行なっているが、本第１２の実施形態においては、行方向と列方向に隣接する５×５の画素ブロックを１つの単位画素ブロックとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素と、Ａの色フィルタが配列された画素に関して、それぞれ画素信号の間引き加算を行なう。
【０１００】
すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素に関しては、上記第１１の実施形態と同様に、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数、本形態例ではｍ＝５）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数、本形態例ではｎ＝５）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素、すなわち同一の色フィルタをもつ画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの隅に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【０１０１】
一方、Ａの色フィルタが配列された画素に関しては、行方向に隣接するｍ（ｍは３以上の奇数で、本形態例ではｍ＝５）個の画素と列方向に隣接するｎ（ｎは３以上の奇数で、本形態例ではｎ＝５）個の画素を含むｍ×ｎの画素ブロックを単位画素ブロックとし、この単位画素ブロック内で画素ブロックの隅に配列された画素から行方向と列方向に１画素おきの画素を信号の加算対象、それ以外の画素を信号の間引き対象として、単位画素ブロックごとに画素信号の間引き加算を行なう。その際、画素ブロックの端に配列された画素も、信号の加算対象に含める。
【０１０２】
また、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックで加算対象とする複数の画素間の中心（重心）は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロック間の境界部に位置する。すなわち、Ａの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックにおいて、信号の加算対象とする８つ（又は９つ）の画素間の中心（重心）を通る直線を行方向及び列方向に延長した仮想中心線は、行方向と列方向において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色フィルタが配列された画素を含む単位画素ブロックの境界部に位置する。
【０１０３】
これにより、画素アレイ１全体にわたって、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素だけでなく、Ａ画素に関しても、行方向及び列方向の間引き加算を実現することができる。このため、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａの画素に関しては、行方向及び列方向に隣接する５×５の画素ブロック（合計２５個の画素）からなる単位画素ブロックから、それぞれ同色フィルタの８つ（又は９つ）の画素の信号を加算した加算信号を擬似的に１画素分の画素信号として取り扱う。このため、間引き加算後の画素信号数は、全画素読み出しモードに比較して１／２５倍となるのに対して、信号の読み出しを行なう画素数は、全画素読み出しモードに比較して８／２５倍（又は９／２５倍）となり、実効的な画素の信号出力は、同色のフィルタを用いて検出した８つ（又は９つ）の画素信号の加算により増加するため、対雑音性能が向上することになる。また、読み出しのフレームレートは、全画素読み出しモードに比較して２５／８倍（又は２５／９倍）相当に高速になる。
【０１０４】
［適用例］
先述した各々の実施形態に係る固体撮像装置は、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置において、その撮像デバイス（画像入力デバイス）として用いて好適なものである。
【０１０５】
ここに、撮像装置とは、撮像デバイスとしての固体撮像装置と、この固体撮像装置の撮像面（受光面）上に被写体の像光を結像させるレンズ群等の光学系を含み、携帯電話等の電子機器に搭載されて用いられるカメラモジュールや、当該カメラモジュールを搭載したデジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムをいう。
【０１０６】
図１５は本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。本例に係る撮像装置１０は、撮像デバイスとなる固体撮像装置１１と、この固体撮像装置１１に被写体からの光を導く光学系（レンズ群等）１２と、固体撮像装置１１から出力される画素信号を処理する信号処理部１３とを含む。この撮像装置１０において、固体撮像装置１１は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、固体撮像装置１１と、信号処理部１３又は光学系１２とがまとめてパッケージングされた、撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０１０７】
上記構成の撮像装置１０においては、上述した間引き加算モードにしたがって固体撮像装置１１を駆動することにより、斜めＡ市松構造の色フィルタアレイを用いた場合でも、画素信号の間引き加算によって、低解像度の撮像を行なうことができる。さらに、固体撮像装置１１を間引き加算モードで駆動した場合（画素信号の間引き加算を行なった場合）と、全画素読み出しモードで駆動した場合（画素信号の間引き加算を行なわない場合）で、画素の色配列が空間的に変わらない。このため、間引き加算モードで取り出した画素信号と全画素読み出しモードで取り出した画素信号を、それぞれ共通のカラーコーディングを適用して同様に信号処理することができる。この結果、信号処理部１３に適用する信号処理回路(DSP)の共通化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明が適用されるＣＣＤ固体撮像装置の構成例を示す概略図である。
【図２】色フィルタの異なる画素ごとの分光感度特性を示す図である。
【図３】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１の実施形態を説明する図である。
【図４】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第２の実施形態を説明する図である。
【図５】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第３の実施形態を説明する図である。
【図６】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第４の実施形態を説明する図である。
【図７】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第５の実施形態を説明する図である。
【図８】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第６の実施形態を説明する図である。
【図９】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第７の実施形態を説明する図である。
【図１０】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第８の実施形態を説明する図である。
【図１１】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第９の実施形態を説明する図である。
【図１２】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１０の実施形態を説明する図である。
【図１３】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１１の実施形態を説明する図である。
【図１４】ＣＣＤ固体撮像装置を間引き加算モードで駆動する場合に適用される第１２の実施形態を説明する図である。
【図１５】本発明に係る撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】原色ベイヤー配列を示す図である。
【図１７】斜めＡ市松配列を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…画素アレイ、２…画素、３…垂直転送レジスタ、４…水平転送レジスタ、５…出力アンプ、６…信号処理回路、７…駆動回路（駆動手段）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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