(57)【要約】【課題】信号出力の高速化および後段の信号処理の高速化に適した固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、行を選択する駆動信号を出力する走査回路６と、列を選択する駆動信号を出力するタイミング発生回路７と、画素信号を一時的に保持するための２行分のメモリ素子を内部に有し、撮像部から画素信号を出力する列信号線とメモリ素子との接続を切り替えることにより、前記画素群内の各画素信号をそれぞれメモリ素子に保持させる画素切り換え部８と、メモリ素子に保持された画素信号を前記画素群を単位として出力する出力部９とを備える。【選択図】  図１
2005039742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に設けられ光電変換を行う複数色の画素部を有する撮像部を備える固体撮像装置であって、
画像における１画素に相当する複数色の画素部からなる画素群を単位として、当該画素群を構成する画素信号を出力する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素群は隣接する２行２列にまたがる４つの画素部に相当する
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】
前記固体撮像装置は、
行及び列を選択する駆動信号を出力する駆動手段と、
画素信号を一時的に保持するための２行分のメモリ素子と、
撮像部から画素信号を出力する列信号線とメモリ素子との接続を切り替えることにより、前記画素群内の各画素信号をそれぞれメモリ素子に保持させる切り替え手段と、
メモリ素子に保持された画素信号を前記画素群を単位として出力する出力手段と
を備え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】
前記駆動手段は、２列を単位として列選択信号を順次出力し、
前記切り替え手段は、列選択信号に対応する２列のそれぞれから２行に位置する２つの画素をメモリ素子に保持させるよう順次接続を切り替える
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記出力手段は、列選択信号に同期して、前記画素群を構成する４つの画素信号を同時に出力する
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】
前記出力手段は、列選択信号に同期して前記画素群を構成する画素信号を２つずつ出力する
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像装置は、さらに、
出力手段から出力された画素信号のそれぞれを保持するサンプルホールド回路と、
サンプルホールド回路に保持された画素信号を多重化するマルチプレクサと
を備え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８】
行列状に設けられ光電変換を行う複数色の画素部と、行及び列を選択する駆動信号を出力する駆動部と、画素信号を一時的に保持するための２行分のメモリ素子と、撮像部から画素信号を出力する列信号線とメモリ素子との接続を切り替える切り換え部とを有する撮像部を備える固体撮像装置の駆動方法であって、
２行２列の４画素について、駆動部の駆動により２列中の１行から読み出された２つの画素信号を２つのメモリ素子に保持するステップと
切り替え部において当該２列と他の２つのメモリ素子とを接続するよう切り換えるステップと、
駆動部の駆動により前記２列中の他の１行から読み出された２つの画素信号を、前記他の２つのメモリ素子に保持するステップと、
４つのメモリ素子に保持された４画素分の画素信号を出力するステップと
を有することを特徴とする駆動方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかに記載の固体撮像装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等に使用される固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の固体撮像装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。
【０００３】
図１４は、特許文献１に記載された従来の固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。同図の固体撮像装置は、二次元状に配列された複数色の画素を有する画素部１０４と、垂直走査回路１０２と、水平走査回路１０３と、画素部１０４から読み出された色信号を保持する一時メモリ１０５と、画素部１０４から一時メモリ１０５を介して出力される複数色の色信号を同時化するアンプ・同時化処理回路１０６とを有している。
【０００４】
図１５は、アンプ・同時化処理回路１０６から最終的に出力される画素信号を示す。
まず、垂直走査回路１０２の走査信号ΦＨ１のタイミングでは、画素部１０４からＧ１１信号とＢ２１信号とが一時メモリ１０５に順次読み出され、アンプ・同時化処理回路１０６を介して同時に出力される。その際、Ｂ２１信号は、さらに水平走査信号の１クロック期間遅延させるためにＳ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路に保持される。
【０００５】
次に、走査信号ΦＨ２のタイミングでは、画素部１０４からＧ２２信号とＲ１２信号とが一時メモリ１０５に順次読み出され、遅延されたＢ２１信号と共にＧ２２信号とＲ１２信号とが、アンプ・同時化処理回路１０６から同時に出力される。その際、Ｒ１２信号は、さらに水平走査信号の１クロック期間遅延させるためにＳ／Ｈ回路に保持される。以下、同様に繰り返される。
【０００６】
このようにして、従来の固体撮像装置は、一時メモリ１０５に読み出された２つの信号と、１クロック前に読み出された１つの信号とを同時に出力するよう構成されている。その際、一時メモリ１０５では、垂直２画素分の画素バラツキ補正を可能にしている。
【特許文献１】特開２０００−１３３５９６号公報（図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えばＧ１１、Ｂ２１、Ｒ１２、Ｇ２２は４つの画素信号により画像における１画素を構成するが、上記従来技術における固体撮像装置によれば、同時化された３つの画素信号の１回分の出力では画像における１画素を構成できない。画像における１画素を構成するためには、固体撮像装置の後段の信号処理において、同時化された３つの画素信号の２回分から画像における１画素を構成する必要がある。それゆえ、固体撮像装置をカメラに実装した場合に、信号処理の高速化ひいてはカメラの高速動作が困難であるという問題がある。
【０００８】
さらに、３画素分の信号を同時化しているものの、そのうち１画素は遅延信号であり１クロック前と同じ信号であるので、実質的には２画素の同時化に過ぎない。この点でも出力動作を高速化するのに適していないという問題がある。
【０００９】
本発明は、信号出力の高速化および後段の信号処理の高速化に適した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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、行列状に設けられ光電変換を行う複数色の画素部を有する撮像部を備える固体撮像装置であって、画像における１画素に相当する複数色の画素部からなる画素群を単位として、当該画素群を構成する画素信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記画素群は隣接する２行２列にまたがる４つの画素部に相当する構成としてもよい。
この構成によれば、画像における１画素を構成する画素群を単位として出力するので、信号出力の高速化を図ることができる。また、後段の信号処理において、ばらばらに入力された画素信号から画素群を構成する処理が不要になるので、信号処理の高速化を図ることができる。
【００１２】
ここで、前記固体撮像装置は、行及び列を選択する駆動信号を出力する駆動手段と、画素信号を一時的に保持するための２行分のメモリ素子と、撮像部から画素信号を出力する列信号線とメモリ素子との接続を切り替えることにより、前記画素群内の各画素信号をそれぞれメモリ素子に保持させる切り替え手段と、メモリ素子に保持された画素信号を前記画素群を単位として出力する出力手段とを備える構成としてもよい。
【００１３】
ここで、前記駆動手段は、２列を単位として列選択信号を順次出力し、前記切り替え手段は、列選択信号に対応する２列のそれぞれから２行に位置する２つの画素をメモリ素子に保持させるよう順次接続を切り替える構成としてもよい。
【００１４】
ここで、前記出力手段は、列選択信号に同期して、前記画素群を構成する４つの画素信号を同時に出力する構成としてもよい。
ここで、前記出力手段は、列選択信号に同期して前記画素群を構成する画素信号を２つずつ出力する構成としてもよい。
【００１５】
ここで、前記固体撮像装置は、さらに、出力手段から出力された画素信号のそれぞれを保持するサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路に保持された画素信号を多重化するマルチプレクサとを備える構成としてもよい。
この構成によれば、後段の信号処理において、Ａ／Ｄコンバータを複数個備える必要がないので、従来と同様の信号処理回路を用いることができる。
【００１６】
また、本発明の固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置を備えるカメラについても、上記と同様の構成、作用、効果を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の固体撮像装置によれば、画像における１画素を構成する画素群を単位として出力するので、信号出力の高速化を図ることができる。
また、後段の信号処理において、ばらばらに入力された画素信号から画素群を構成する処理が不要になるので、信号処理の高速化を図ることができる。
【００１８】
さらに、画素信号を多重化する信号保持回路を備えることにより、後段の信号処理において、Ａ／Ｄコンバータを複数個備える必要がなく、従来と同様の信号処理回路を用いることができる。
また、動作速度の遅いタイミング発生部でも高速な信号が得られる。
さらに本発明の固体撮像装置を備えるカメラによれば、高速動作可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１） 
図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。この固体撮像装置は、光電変換する複数の単位画素１を行列状に備える撮像部２と、行選択信号を複数の行選択信号線５に順次出力する行走査回路６と、列選択信号を複数の列選択信号線４に順次出力するタイミング発生回路７と、単位画素群を構成する画素信号を一時保持する行メモリと画素信号の格納先メモリを切り替えるスイッチとを有する画素信号切り替え部８と、画素信号切り替え部８において色単位に行メモリに保持された画素信号を出力信号線Ａｏｕｔ、Ｂｏｕｔ、Ｃｏｕｔ、Ｄｏｕｔに出力する出力部９とを有している。また、図中の破線で示した単位画素群３は、２列２行に並ぶ４つの単位画素１からなる。単位画素群は、Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１、Ｄ１１からなる単位画素群３のように、画像における１画素を構成する４つの単位画素からなる。図中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、例えばベイヤー配列におけるＧ（緑）、Ｒ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）の各色に対応する。
【００２０】
タイミング発生回路７は、撮像部２の２列毎に列選択信号Ｓ１、Ｓ２、・・・をシフトレジスタとして出力すると共に、単位画素群内の単位画素から画素信号を順次読み出すように画素信号切り替え部８および出力部９に各種タイミング信号を発生する。このタイミング発生回路７は、撮像部２の１列毎に列選択信号を出力するのでなく２列毎に列選択信号を出力する点で、従来の列走査回路とは異なっている。
【００２１】
画素信号切り替え部８は、単位切り替え回路８１、８２、・・・を有する。単位切り替え回路８１は、単位画素群３を構成する４つの単位画素（例えばＡ１１、Ｂ１１、Ｃ１１、Ｄ１１）から順次読み出される４つの画素信号を一時保持する。同様に単位切り替え回路８２は、単位画素群を構成する４つの単位画素（例えばＡ１２、Ｂ１２、Ｃ１２、Ｄ１２）から得られる４つの画素信号を一時保持する。
【００２２】
出力部９は、単位出力回路９１、９２、・・・を有し、列選択信号に対応する単位画素群を構成する４つの画素信号を、タイミング発生回路７からの列選択信号に同期して出力する。
【００２３】
図２は、固体撮像装置の出力信号のタイミングを示す図である。同図において、Ｓ１は、タイミング発生回路７から出力される列選択信号であり、撮像部２の第１列及び第２列に対応する。同様にＳ２は撮像部２の第３列及び第４列に対応し、Ｓ３は撮像部２の第５列及び第６列に対応する。Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔは、出力部９の出力信号線を示す。
【００２４】
期間Ｔ１では、出力信号線Ａｏｕｔには単位画素Ａ１１の信号が、出力信号線Ｂｏｕｔには単位画素Ｂ１１の信号が、出力信号線Ｃｏｕｔには単位画素Ｃ１１の信号が、出力信号線Ｄｏｕｔには単位画素Ｄ１１の信号が、タイミング発生回路７の列選択信号Ｓ１に同期して出力される。以下同様に、期間Ｔ２では４つのＡ１２，Ｂ１２，Ｃ１２，Ｄ１２、期間Ｔ３ではＡ１３，Ｂ１３，Ｃ１３，Ｄ１３の各画素信号が出力される。
【００２５】
図３は、画素信号切り替え部８内の単位切り替え回路８１と出力部９内の単位出力回路９１の構成例を示すブロック図である。
【００２６】
同図のように単位切り替え回路８１は、２列に対応する２つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、メモリ素子として画素信号を保持するキャパシタＣａ〜Ｃｄとを備える。列選択信号Ｓ１がアクティブになる直前のクロック周期（図２の周期Ｔ１の直前のクロック周期）において、まず、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、対応する列の画素信号線をキャパシタＣａ、Ｃｂ側にそれぞれ接続する。この状態で撮像部２から単位画素Ａ１１、単位画素Ｂ１１から画素信号が読み出され、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して、キャパシタＣａ、Ｃｂに保持される。続いて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、対応する列の画素信号線をキャパシタＣｃ、Ｃｄ側にそれぞれ接続する。この状態で撮像部２から単位画素Ｃ１１、単位画素Ｄ１１から画素信号が読み出され、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して、キャパシタＣｃ、Ｃｄに保持される。
【００２７】
単位出力回路９１は、スイッチトランジスタＴｒＡ〜ＴｒＤを有し、列選択信号Ｓ１によってオンし、単位切り替え回路８１内のキャパシタＣａ〜Ｃｄに保持された単位画素Ａ１１、Ｂ１１、Ｃ１１、Ｄ１１の各画素信号を出力信号線Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔから出力する。
【００２８】
このように、２行２列にまたがる単位画素群を構成する複数色の画素信号を４つ同時に出力するために、複数の単位切り替え回路のうち１つの単位切り替え回路が、まず、２列中の１行から同時に又は順次に読み出された２つの画素信号を、単位切り替え回路内の４つのメモリ素子（キャパシタ）のうち２つに保持する。次に、その単位切り替え回路は、当該２列とメモリ素子とを接続する２つのスイッチを、他の２つのメモリ素子に接続するように切り替える。さらに、その単位切り替え回路は、２列中の他の１行から同時に又は順次に読み出された２つの画素信号を、単位切り替え回路内の４つのメモリ素子のうち他の２つのメモリ素子に保持する。
【００２９】
こうしてメモリ素子に保持された４つの画素信号を単位出力回路９１は、列選択信号に同期して４つの出力信号線Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔ上に出力する
以上のように、本発明の固体撮像装置よれば、例えば１枚の画像を構成する全ての画素信号を出力するには、画素信号を１つずつ出力する場合と比較して、出力信号の周期を１／４とすることができる。言い換えれば、同じ数の画素信号を出力するのに、１／４の周期でよいので、周期を短縮して高速化することが容易である。また、２つの画素信号を同時化する特許文献１の固体撮像装置と比較して、出力周期を１／２とすることができ、高速化を容易にすることができる。
【００３０】
また、画像中の１画素を構成する複数色の単位画素からなる単位画素群を同時に出力するので、固体撮像装置の後段における信号処理（通常ＤＳＰが使われる）において、ばらばらに出力された画素信号から単位画素群を構成する処理を不要にするので、当該信号処理量を低減し高速化を容易にすることができる。
【００３１】
次に、固体撮像装置の後段の信号処理について説明する。
図１に示した固体撮像装置では単位画素群中の４つの画素信号を同時に出力するので、後段の信号処理では、出力信号Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔに対応させて４つのＡ／Ｄコンバータを備えておけばよい。
【００３２】
また、４つのＡ／Ｄコンバータを備えていない従来の信号処理回路によって、図１に示した固体撮像装置の画素信号群毎の出力信号を処理するためには、図４に示す構成を備えればよい。
【００３３】
図４は、図１に示した固体撮像装置の後段に備えられ、信号処理回路の入力部分に相当する信号保持回路の構成を示すブロック図である。同図のように、この信号保持回路は、サンプル・ホールド回路（以下Ｓ／Ｈ回路と略す）１３ａ〜１３ｄと、マルチプレクサ１４と、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１５とを有する。Ｓ／Ｈ回路１３ａは、出力信号線Ａｏｕｔからの画素信号を保持する。Ｓ／Ｈ回路１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、出力信号線Ｂｏｕｔ、Ｃｏｕｔ、Ｄｏｕｔについて同様である。マルチプレクサ１４は、Ｓ／Ｈ回路１４ａ〜１４ｄに保持された画素信号を順に選択することにより多重化し、画素信号列として出力信号線Ｍｏｕｔに出力する。Ａ／Ｄコンバータ１５は、出力信号線Ｍｏｕｔから画素信号列を入力し、当該画素信号を１つずつデジタル値に変換する。
【００３４】
このうち、Ｓ／Ｈ回路１４ａ〜１４ｄ、マルチプレクサ１４は、図１に示した固体撮像装置と同じチップ内に形成してもよい。その場合、当該チップは、出力信号線Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔ及びＭｏｕｔに対応する出力端子を備え、出力信号線Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔと出力信号線Ｍｏｕｔとを選択出力可能な構成としてもよい。
【００３５】
図５は、図４に示した信号保持回路の動作を説明するタイムチャート図である。同図において、Ｓ１、Ｓ２はタイミング発生回路７から出力される列選択信号を示す。Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔは図中まとめて記しているが出力部９から出力される４つの画素信号を示す。ｈａ〜ｈｄは図中まとめて記しているがＳ／Ｈ回路１３ａ〜１３ｄから出力される４つの出力信号を示す。この出力信号ｈａ〜ｈｄは、保持された画素信号を、列選択信号の期間Ｔの２倍の期間にわたって出力する。Ｓｅｌｅｃｔはマルチプレクサ１４に入力される選択信号であり、同図の４つの矢線で示したタイミングで、出力信号ｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄの順に選択することをマルチプレクサ１４に指示する。出力信号線Ｍｏｕｔは、マルチプレクサ１４から出力信号ｈａ、ｈｂ、ｈｃ、ｈｄの順に画素信号が出力される様子を示している。
【００３６】
このように図５のタイムチャートによれば、マルチプレクサ１４は、列選択信号Ｓ１の立ち上がりから、次のＳ２の立ち上がりまでの期間内、つまり列選択信号の期間Ｔの２倍の期間内に４つの画素信号を１つずつ順に出力する。
【００３７】
これによれば、従来の信号処理回路に備えられたＡ／Ｄコンバータが１つだけの場合に、図１に示した固体撮像装置の出力信号Ａｏｕｔ〜Ｄｏｕｔを効率よく、後段の信号処理回路に伝送することができる。
【００３８】
このように、信号保持回路は、固体撮像装置と同一チップ内又はチップ外に備えるとにより、１つのＡ／Ｄコンバータしか備えていない従来の信号処理回路を使用することができる。この場合でも、マルチプレクサ１４により多重化された画素信号列は、単位画素群を構成する画素信号が連続しているので、信号処理回路は、並び替え処理をしなくてよい。その結果、信号処理量を低減し、高速化に適している。
なお、図３に示したスイッチＳＷ１、ＳＷ２は、スイッチトランジスタで構成してもよい。スイッチトランジスタＴｒＡ〜ＴｒＤは、それぞれアンプ機能を持たせてもよい。
【００３９】
（実施の形態２） 
図６は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。この固体撮像装置は、図１に示した固体撮像装置と比較して、
タイミング発生回路７の代わりにタイミング発生回路１７およびタイミング発生回路２２を備える点と、画素信号切り替え部８の代わりに画素信号切り替え部１８および画素信号切り替え部２０を備える点と、出力部９の代わりに出力部１９および出力部２１を備える点とが異なっている。以下、同じ構成については説明を省略して異なる点を中心に説明する。
【００４０】
タイミング発生回路１７は、図１に示したタイミング発生回路７と同様の列選択信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３・・・（図７参照）を出力するとともに、画素信号切り替え部１８及び出力部１９に対する各種タイミング信号を生成する。
【００４１】
タイミング発生回路２２は、タイミング発生回路１７と異なるタイミング（クロック信号の半周期ずれたタイミング）で列選択信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３、・・・（図７参照）を出力するとともに、画素信号切り替え部２０及び出力部２１に対する各種タイミング信号を生成する。
【００４２】
画素信号切り替え部１８は、単位切り換え回路１８１、１８２、１８３・・・を有し、図１に示した画素信号切り替え部８における機能のうち、単位画素群中の単位画素Ａ、Ｂの２つの画素信号に対応する部分の機能を有する。すなわち、上記２つの画素信号を一時保持するための行メモリと画素信号の格納先メモリを切り替えるスイッチとを有する。
【００４３】
画素信号切り替え部２０は、単位切り換え回路２０１、２０２、２０３・・・を有し、単位画素群中の単位画素Ｃ、Ｄに対応する２つの画素信号について、画素信号切り替え部１８と同様である。
【００４４】
出力部１９は、単位出力回路１９１、１９２、１９３・・・を有し、単位切り替え回路１８１、１８２・・・内に保持された２つの画素信号を、タイミング発生回路１７からの列選択信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３・・・に同期して出力する。
【００４５】
出力部２１は、単位出力回路２１１、２１２、２１３・・・を有し、単位切り替え回路２０１、２０２、２０３・・・内に保持された２つの画素信号を、タイミング発生回路１７からの列選択信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３・・・に同期して出力する。
【００４６】
図７は、図６に示した固体撮像装置の画素信号の出力タイミングを示す図である。同図では２つの単位画素群Ａ１１〜Ｄ１１、Ａ１２〜Ｄ１２の出力タイミングのみを示している。図中のＳ１１、Ｓ１２はタイミング発生回路２２から出力される列選択信号を、Ｓ２１、Ｓ２２はタイミング発生回路７から出力される列選択信号を示す。Ａｏｕｔ、Ｂｏｕｔは出力部１９の出力信号線に出力される画素信号を、Ｃｏｕｔ、Ｄｏｕｔは出力部２１の出力信号線に出力される画素信号を示す。期間Ｔ１では、出力信号線Ａｏｕｔには単位画素Ａ１１の画素信号が、出力信号線Ｂｏｕｔには単位画素Ｂ１１の画素信号が列選択信号Ｓ１１に同期して出力される。同様に、期間Ｔ２では単位画素Ａ１２，Ｂ１２の画素信号が列選択信号Ｓ１２に同期して出力される。期間Ｔ３では、出力信号線Ｃｏｕｔには単位画素Ｃ１１の画素信号が、出力信号線Ｄｏｕｔには単位画素Ｄ１１の画素信号が列選択信号Ｓ２１に同期して出力される。同様に、期間Ｔ４では単位画素Ｃ１２，Ｄ１２の画素信号が列選択信号Ｓ２２に同期して出力される。
このように、図６に示した固体撮像装置は、単位画素群を構成する複数色の単位画素の画素信号を２つずつ出力する。
【００４７】
図８は、単位切り替え回路２０１および単位出力回路２１１の構成を示すブロック図である。単位切り替え回路２０１は、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２と、メモリ素子（キャパシタ）Ｃｃ、Ｃｄとを有し、図３に示した単位切り換え回路８１のサブセットになっているので説明を省略する。また、単位出力回路２１１は、スイッチトランジスタＴｒＣ、ＴｒＤを有し、図３に示した単位出力回路９１のサブセットになっているので説明を省略する。
【００４８】
図９は、単位切り替え回路１８１および単位出力回路１９１の構成を示すブロック図である。同図の構成は、図８と同様であるので説明を省略する。ただし、図８における列選択信号Ｓ１１は、図３に示した列選択信号Ｓ１と同じタイミングであるが、図９における列選択信号Ｓ２１は、図３に示した列選択信号Ｓ１と期間Ｔだけずれたタイミングである点が異なっている（図７参照）。
【００４９】
図１０は、タイミング発生回路１７及び２２によって出力される各種タイミング信号を示すタイムチャートである。図中のＳＴはタイミング発生回路１７及び２２に共通のスタートパルスを示す。同図のように、タイミング発生回路１７は、逆位相の２つのクロックパルスＨ１０１、Ｈ１０２によって列選択信号Ｓ１１、Ｓ１２・・・を生成する。また、タイミング発生回路２２は、逆位相の２つのクロックパルスＨ２０１、Ｈ２０２によって列選択信号Ｓ１１、Ｓ１２・・・を生成する。
【００５０】
図１１は、列選択信号を生成するタイミング発生回路１７の具体例を示す回路図である。同図の回路は、ＣＭＯＳトランジスタによって構成される一例であり、逆位相のクロックパルスＨ１、Ｈ２を動作クロックとして、列選択信号を順次シフト出力するシフトレジスタを構成している。タイミング発生回路２２も同じ回路構成とすることができる。すなわち、図１２（ａ）に示すタイムチャートのように、タイミング発生回路２２では、クロックパルスＨ１、Ｈ２としてＨ２０１、Ｈ２０２に示す位相で使用している。これに対し、図１２（ｂ）に示すタイムチャートのように、タイミング発生回路１７では、クロックパルスＨ１、Ｈ２としてＨ１０１、Ｈ１０２に示す位相で使用している。
このように、タイミング発生回路１７及び２２は、スタートパルスＳＴと２つのクロックパルスＨ１、Ｈ２を入れ替えたクロック信号により動作する。
【００５１】
本実施の形態における固体撮像装置は、実施の形態１に示した固体撮像装置と比べて、画素信号の出力の点で、４出力の代わり２出力になっている点が異なるが、画像を構成する全ての画素信号を出力するのに要する時間は同じである。なぜなら、実施の形態１に示した固体撮像装置では、列選択信号Ｓ１、Ｓ２は、クロック信号（Ｈ１、Ｈ２）の１周期のうち１回出力されるのに対して、本実施形態における固体撮像装置では、クロック信号（Ｈ１、Ｈ２）の１周期に２回出力されるからである。このように、本実施の形態における固体撮像装置も、実施の形態１に示した固体撮像装置と、クロックパルス（上記Ｈ１、Ｈ２）が同じ速度であれば、実質的に同じ能力である。
【００５２】
以上説明してきたように、実施の形態２における固体撮像装置によれば、実施の形態１と同様に高速化に適している。加えて、画素信号が２つずつ出力されるので、後段の処理信号回路では２つのＡ／Ｄコンバータを備えていればよく、４つのＡ／Ｄコンバータを備える場合と比べて、回路規模の小型化とコスト低減を図ることができる。
【００５３】
なお、２つのＡ／Ｄコンバータを備えていない従来の信号処理回路によって、図６に示した固体撮像装置の出力信号を処理するためには、図４に示した構成を備えればよい。ただし、画素信号が４つずつではなく２つずつ出力されるので、動作タイミングが図５とは異なる。
【００５４】
図１３は、図４に示した信号保持回路を図６の固体撮像装置の後段に備えた場合の動作を説明するタイムチャート図である。
【００５５】
信号保持回路で単位画素群内の単位画素Ａ１１，Ｂ１１，Ｃ１１，Ｄ１１を例にして説明する。
出力信号Ａｏｕｔ、Ｂｏｕｔ（図中重ねて表示している）はそれぞれ期間Ｔ１の開始時にＳ／Ｈ回路１３ａ、１３ｂによってサンプルされ、期間Ｔ２の開始までその信号電圧値が保持される。また、出力信号Ｃｏｕｔ、Ｄｏｕｔ（図７中重ねて表示している）はそれぞれ期間Ｔ３の開始時にＳ／Ｈ回路１３ｃ、１３ｄによってサンプルされ、期間Ｔ４の開始までその信号電圧値が保持される。
【００５６】
Ｓ／Ｈ回路１３ａ、１３ｂの出力信号ｈａ、ｈｂ（図７中重ねて表示している）は、期間Ｔ１の２倍の期間マルチプレクサ１４に出力される。また、Ｓ／Ｈ回路１３ｃ、１３ｋの出力信号ｈｃ、ｈｄ（図７中重ねて表示している）も、期間Ｔ３の２倍の期間マルチプレクサ１４に出力される。
【００５７】
マルチプレクサ１４の出力信号Ｍｏｕｔは、選択信号を３４，３５（点線楕円内矢線）のタイミングで印加することにより、２並列の出力信号ｈａ、ｈｂ１を１つずつ連続的に出力し、２並列の出力信号ｈｃ、ｈｄを１つずつ連続的に出力する。
【００５８】
このように、固体撮像装置の後段にＡ／Ｄコンバータを１つしか備えていない信号処理回路を利用することができる。
また、実施の形態１または２における固体撮像装置をカメラに実装することにより高速動作可能なカメラが実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、デジタルカメラ等に使用されるＭＯＳ型の固体撮像装置に適しており、具体的には、携帯電話機の内蔵カメラ、デジタルスチルカメラ、情報処理機器に接続されるカメラユニット等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】固体撮像装置の出力信号のタイミングを示す図である。
【図３】画素信号切り替え部内の単位切り替え回路と出力部内の単位出力回路の構成例を示すブロック図である。
【図４】固体撮像装置の後段に備えられ、信号処理回路の入力部分に相当する信号保持回路の構成を示すブロック図である。
【図５】信号保持回路の動作を説明するタイムチャート図である。
【図６】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図７】固体撮像装置の画素信号の出力タイミングを示す図である。
【図８】単位切り替え回路および単位出力回路の構成を示すブロック図である。
【図９】単位切り替え回路および単位出力回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】タイミング発生回路によって出力される各種タイミング信号を示すタイムチャートである。
【図１１】列選択信号を生成するタイミング発生回路の具体例を示す回路図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）タイミング発生回路２２の動作タイミングを示す図である。
【図１３】信号保持回路を動作を説明するタイムチャート図である
【図１４】従来の固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のアンプ・同時化処理回路から最終的に出力される画素信号を示す。
【符号の説明】
【００６１】
１  単位画素
２  撮像部
３  単位画素群
４  列選択信号線
５  行選択信号線
６  行走査回路
７  タイミング発生回路
８  画素信号切り替え部
９  出力部
ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ
１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｄ  Ｓ／Ｈ回路
１４  マルチプレクサ
１５  Ａ／Ｄコンバータ
１７  タイミング発生回路
１８  画素信号切り替え部
１９  出力部
２０  画素信号切り替え部
２１  出力部
２２  タイミング発生回路
８１、８２、１８１、１８２、２０１  単位切り替え回路
９１、１９１、２１１  単位出力回路
【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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