(57)【要約】【課題】外部回路の色選択スイッチの高速化を不要とするとともに、時間的に隣り合う色の異なる画素信号による混色の少ない固体撮像装置を提供する。【解決手段】入射光を光電変換する複数の単位画素が一次元または二次元状に配列された撮像部と、前記撮像部の画素信号が読み出される出力信号線と、前記出力信号線の信号が出力される出力部とを備え、第１の色の隣接しない複数の画素の画素信号を連続して前記出力部から読み出した後、第２の色の隣接しない画素の画素信号を前記出力部から読み出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換する複数の単位画素が一次元または二次元状に配列された撮像部と、前記撮像部の画素信号が読み出される出力信号線と、前記出力信号線の信号が出力される出力部とを備えた固体撮像装置において、
第１の色の隣接しない複数の画素の画素信号を連続して前記出力部から読み出した後、第２の色の隣接しない画素の画素信号を前記出力部から読み出すことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
同一行における前記第１の色の隣接しない複数の画素の画素信号を連続して前記出力部から読み出した後、前記同一行における前記第２の色の隣接しない画素の画素信号を前記出力部から読み出す請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
同一行内にｎ種類の色の画素が含まれる場合に、前記同一行における各色毎に同一色の全ての画素の信号を、順次同一の前記出力部から読み出す請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
ｎ行目の最後に出力する画素信号の色と、ｎ＋１行目の最初に出力する画素信号の色が、同じ種類の場合を含むように構成された請求項２または３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
同一列における前記第１の色の隣接しない複数の画素の画素信号を連続して前記出力部から読み出した後、前記同一列における前記第２の色の隣接しない画素の画素信号を前記出力部から読み出す請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項６】
同一列内にｎ種類の色の画素が含まれる場合に、前記同一列における各色毎に同一色の全ての画素の信号を、順次同一の前記出力部から読み出す請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
ｎ列目の最後に出力する画素信号の色と、ｎ＋１列目の最初に出力する画素信号の色が、同じ種類の場合を含むように構成された請求項５または６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
同一の前記出力部から出力される一連の画素信号における色が切り替わる場合に、前方の色の最後の画素信号と後方の色の最初の画素信号を画像データから除外する請求項１から７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の固体撮像装置を搭載したカメラまたはカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光を光電変換するための単位画素が二次元状に配列された固体撮像装置、およびそれを用いた、デジタルスチルカメラ、動画カメラ等のカメラあるいはカメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置においては、光電変換用の各画素から得られる画素信号を、例えば行毎に蓄積部に転送して蓄積し、次に水平シフトレジスタから出力される読み出しパルスに同期して、行毎の画素信号を順次出力する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、従来例のＭＯＳ型固体撮像装置８（一部のみを図示）及び外部回路９の構成を示す。固体撮像装置８は、二次元状に配列された画素１と、列方向に画素を選択する垂直シフトレジスタ２と、列方向の垂直信号線３と、各行の信号を蓄積する行メモリー部４と、行メモリー部４を選択するための水平シフトレジスタ５と、水平シフトレジスタ５の出力により駆動される読み出しスイッチ１４と、各行毎に画素信号を出力するための出力信号線６と、出力アンプ７により構成されている。外部回路９は、固体撮像装置８から出力される画素信号を色毎に蓄積する外部メモリー１０、および色選択スイッチ１１により構成されている。
【０００４】
この固体撮像装置８においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の画素１が、ベイヤー配列されている。各行の画素１の信号は、垂直シフトレジスタ２により、行毎に垂直信号線３に読み出された後、行メモリー部４に転送される。行メモリー部４内にある画素信号は、読み出しスイッチ１４を介して、水平シフトレジスタ５から出力される読み出しパルスＳ１〜Ｓ６の順に、順次出力信号線６に転送され、出力アンプ７から出力される。出力アンプ７からの出力信号は、外部回路９に入力され、色選択スイッチ１１により色別に切り替えられて外部メモリー１０に蓄積された後、画像処理が行なわれる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４５３７８号公報（図１３、図１４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４は、上記ＭＯＳ型固体撮像装置１の出力アンプ７からの出力波形を示す。ｎ行目の画素信号は図４（ａ）に示されるように、水平信号伝送回路５からの読み出しパルスＳ１〜Ｓ６が順次オンすることにより、Ｇ１（ｎ）、Ｂ１（ｎ）、Ｇ２（ｎ）、Ｂ２（ｎ）、Ｇ３（ｎ）、Ｂ３（ｎ）  の順序でアンプ７から出力される。ｎ＋１行目の画素信号は図４（ｂ）に示されるように、Ｒ１（ｎ＋１）、Ｇ１  （ｎ＋１）、Ｒ２（ｎ＋１）、Ｇ２（ｎ＋１）  、Ｒ３（ｎ＋１）、Ｇ３（ｎ＋１）  の順序でアンプ７から出力される。その際、出力アンプ７の出力信号中では、異なる色の画素信号が隣接する。従って、外部回路９においては、色選択スイッチ１１により出力信号を色毎に高速で選別し、外部メモリー１０に各色別に転送する必要がある。図３の構成の場合、１行の画素信号を外部メモリー１０に転送するためには、１行の画素信号を外部メモリー１０に転送するためには、色選択スイッチ１１を、６回切り換える必要がある。
【０００７】
また、出力信号は、時間的に隣の信号の影響を受けやすいため、混色する可能性があり画質劣化が発生する。特に、信号出力を高速化した時には、外部回路のスイッチの高速化や混色の防止が必要となってくる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、信号出力を高速化した時でも、外部回路の色選択スイッチの高速化を不要とし、混色の少ない固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、入射光を光電変換する複数の単位画素が一次元または二次元状に配列された撮像部と、前記撮像部の画素信号が読み出される出力信号線と、前記出力信号線の信号が出力される出力部とを備える。
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の色の隣接しない複数の画素の画素信号を連続して前記出力部から読み出した後、第２の色の隣接しない画素の画素信号を前記出力部から読み出す構成を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記構成の本発明の固体撮像装置によれば、同一色の画素信号を連続して出力することができるため、色の切り換えを行なう外部回路の色選択スイッチを低速化することができ、信号出力の高速化を行なった時でも容易に対応できる。また、隣り合う信号の混色を少なくすることができる。
【００１２】
上記の構成において、同一行における前記第１の色の隣接しない複数の画素の画素信号を連続して前記出力部から読み出した後、前記同一行における前記第２の色の隣接しない画素の画素信号を前記出力部から読み出す構成とすることができる。列毎に画素信号を処理する場合も同様である。それにより、同一行または同一列において同一色の画素信号を連続して出力することができるため、色の切り換えを行なう外部回路の色選択スイッチを低速化することができ、信号出力の高速化を行なった時でも容易に対応できる。また、隣り合う信号の混色を少なくすることができる。
【００１３】
また、同一行内にｎ種類の色の画素が含まれる場合に、前記同一行における各色毎に同一色の全ての画素の信号を、順次同一の前記出力部から読み出す構成とすることが好ましい。列毎に画素信号を処理する場合も同様である。それにより、色選択スイッチを更に低速化することができ、また、隣り合う信号の混色を更に少なくすることができ高画質化を実現することができる。
【００１４】
また、ｎ行目の最後に出力する画素信号の色と、ｎ＋１行目の最初に出力する画素信号の色が、同じ種類の場合を含むように構成されることが好ましい。列毎に画素信号を処理する場合も同様である。それにより、隣り合う信号の混色を更に少なくすることができ高画質化を実現することができる。
【００１５】
また、同一の前記出力部から出力される一連の画素信号における色が切り替わる場合に、前方の色の最後の画素信号と後方の色の最初の画素信号を画像データから除外することが好ましい。それにより、画素信号の色が切り替わる場合に、切り替わりの境界部における前後の画素信号が、相互に異なる色の影響を受けることを排除し、より高画質化を実現することができる。
【００１６】
以上のいずれかの構成の固体撮像装置を搭載して、カメラまたはカメラシステムを構成することができる。
【００１７】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態におけるＭＯＳ型固体撮像装置１２および外部回路９の構成を示す。図３に示した従来例の装置と同様の要素には同一の参照符号を付して、説明の重複を避ける。
【００１９】
この固体撮像装置１２における図３の従来例装置と異なる構成は、水平シフトレジスタ１３であり、それ以外は図３の従来例と同様である。外部回路９の構成も、図３の従来例と同様である。固体撮像装置１２における画素１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色をベイヤー配列したものであり、従来と同様の構成である。水平シフトレジスタ１３の従来例との相違点は、本実施の形態において、各行の画素１の画素信号が出力信号線６に読み出される際の、以下の動作に示される。
【００２０】
本実施の形態において、各行の画素１の信号が出力信号線６に読み出される動作は次のとおりである。各行の画素１の画素信号は、垂直シフトレジスタ２により垂直信号線３に読み出され、行メモリー部４に移される。その後、水平シフトレジスタ１３から読み出しパルスＳ１，Ｓ２，Ｓ３が順次、読み出しスイッチ１４に供給される。但し、図１に示されるように、読み出しパルスＳ２、Ｓ３は１つ置きの読み出しスイッチ１４に対して供給される。それにより、同一の色（たとえばｎ行であれば緑（Ｇ））が全て出力信号線６に読み出される。続いて同様にして、読み出しパルスＳ４，Ｓ５，Ｓ６により別の色（たとえばｎ行であれば青（Ｂ））が出力信号線６に読み出される。読み出された画素信号は全て、出力アンプ７から出力される。
【００２１】
出力アンプ７からの信号は外部回路９に入力され、色選択スイッチ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにより、色別に外部メモリー１０に蓄積される。例えば図１のｎ行の画素信号が読み出された場合、まず緑（Ｇ）の色選択スイッチ１１ａがオンし、読み出しパルスＳ１、Ｓ２、Ｓ３による緑（Ｇ）の出力信号が全て外部メモリー１０の緑（Ｇ）の位置に読み込まれた後、緑（Ｇ）の色選択スイッチ１１ａがオフする。その後、青（Ｂ）の色選択スイッチ１１ｂがオンし、読み出しパルスＳ４、Ｓ５、Ｓ６による青（Ｂ）の出力信号が全て外部メモリー１０の青（Ｂ）の位置に読み込まれる。このように、色選択スイッチ１１ａ、１１ｂの動作は、色の種類変更時の２回のみであり、従来例では、各行において画素毎の６回の変更が必要であったのに比べて、大幅に動作回数を減らすことができる。
【００２２】
図２は、本実施の形態におけるＭＯＳ型固体撮像装置１２の出力アンプ７における出力波形を示す。図１に示す画素１の配列から得られる画素信号を処理する場合、ｎ行目の画素信号としてアンプ７から、図２（ａ）に示すように、Ｇ１（ｎ）、Ｇ２（ｎ）  、Ｇ３（ｎ）  、Ｂ１（ｎ）、Ｂ２（ｎ）、Ｂ３（ｎ）の順に出力される。またｎ＋１行目の画素信号として出力アンプ７から、図２（ｂ）に示すように、Ｒ１（ｎ＋１）、Ｒ２（ｎ＋１）、Ｒ３（ｎ＋１）、Ｇ１  （ｎ＋１）、Ｇ２（ｎ＋１）  、Ｇ３（ｎ＋１）の順に出力される。その際、出力アンプ７からの信号としては、隣り合わない画素からの同一の色信号が連続して出力される。そのため、外部回路９の外部メモリー１０に蓄積する場合に、色を振り分けて選別する色選択スイッチ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを高速で連続動作させる必要がなく、色の切り替わり時のみ、たとえば、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の切り替わり時のみの低速スイッチ動作でよい。
【００２３】
また、出力アンプ７からの出力信号中では同一の色が連続し、隣の色信号の影響を受けないため、混色を防ぎ高画質化を実現することができる。特に、信号出力を高速化した時には、色選択スイッチ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの低速化や、混色防止による高画質化の効果が大きい。
【００２４】
また上記実施の形態では、ｎ＋１行目の最後の色が緑（Ｇ）で、ｎ＋２行目の最初の色である緑（Ｇ）と同じに設定されている。そのため、それらの行の境界部において緑色の色選択スイッチ１１ａを切り換える必要がなく、高速化に更に有利である。
【００２５】
上記実施の形態では、各行において各色は全て連続して読み出されており、この場合が最も効果が大きいが、少なくとも２つの同一の信号を連続して出力する場合であれば、信号出力の高速化、色選択スイッチの低速化および高画質化の効果が得られる。
【００２６】
また上記実施の形態のように、各行の信号を行メモリ部に入力して出力信号線に読み出す場合に限らず、各列の信号を列メモリ部に入力して出力信号線で読み出す場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【００２７】
また、ある色の連続した画素信号から異なる色の画素信号に切り替わる場合、先の色の最後の画素信号と、異なる色の最初の画素信号は、互いに異なる色の影響を受けるため、画像として利用しないほうが、高画質を維持するために望ましい。
【００２８】
また上記実施の形態のように、外部回路として各色毎の外部メモリーを具備する場合に限らず、固体撮像装置の中に外部回路を内蔵する場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【００２９】
また上記実施の形態のように、Ｒ、Ｇ、Ｂの原色カラーフィルターを有する場合に限らず、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）、グリーン（Ｇ）などの補色カラーフィルターを有する場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【００３０】
また上記実施の形態では、光学的に黒の画素（オプチカル、ブラック）を有することが示されていないが、撮像部の周辺や撮像部内に光学的に黒の画素の領域が配置され、水平の出力信号線内に、色信号以外に光学的に黒の画素の信号が読み出される場合でも、本発明を同様に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の固体撮像装置によれば、同一色の隣り合わない複数の画素信号を連続して出力部から出力できる。したがって、色を振り分けて選別するスイッチを、出力信号の各画素信号毎に高速で動作させる必要がなく、色の切り替わり時のみに低速スイッチ動作させることが可能になる。これにより、高速出力が可能になり、混色を防ぎ高画質化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態におけるＭＯＳ型固体撮像装置および外部回路の構成を示す図
【図２】図１のＭＯＳ型固体撮像装置における出力アンプの出力波形図
【図３】従来例のＭＯＳ型固体撮像装置および外部回路の構成を示す図
【図４】図３のＭＯＳ型固体撮像装置における出力アンプの出力波形図
【符号の説明】
１    画素
２    垂直シフトレジスタ
３    垂直信号線
４    行メモリー部
５、１３    水平シフトレジスタ
６    出力信号線
７    出力アンプ
８、１２    固体撮像装置
９    外部回路
１０  外部メモリー
１１  色選択スイッチ
１４  読み出しスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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