(57)【要約】【課題】高速度撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制を可能とする固体撮像装置を提供すること。【解決手段】実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ１２、走査回路、信号線、処理回路２４および接続部１５を備える。画素アレイ１２の画素列１つ当たりに、１つの処理回路２４と、複数の信号線とが設けられている。複数の信号線は、第１信号線および第２信号線である垂直信号線２１−１，２２−１を含む。各画素列は、第１画素および第２画素を含む。第１画素は、第１信号線へ画素信号を出力する。第２画素は、第２信号線へ画素信号を出力する。走査回路が第１画素行と第２画素行とを同時に選択するとき、接続部１５は、画素列ごとの第１信号線と第２信号線とを、互いに異なる処理回路２４に接続する。第１画素行は、第１画素を含む。第２画素行は、第２画素を含む。【選択図】図４
2016131326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む画素が行列状に配列された画素アレイと、
画素に蓄積された信号電荷に基づく画素信号を読み出すための駆動信号を、前記画素アレイのうち選択された画素行の画素へ供給する走査回路と、
前記駆動信号に応じて読み出された画素信号を伝送する信号線と、
前記信号線を伝送した画素信号を処理する処理回路と、
前記信号線と前記処理回路とを接続する接続部と、を備え、
前記画素アレイの画素列１つ当たりに、１つの前記処理回路と、第１信号線および第２信号線を含む複数の前記信号線と、が設けられ、
各画素列は、前記第１信号線へ画素信号を出力する第１画素と、前記第２信号線へ画素信号を出力する第２画素とを含み、
前記走査回路が、前記第１画素を含む第１画素行と、前記第２画素を含む第２画素行とを同時に選択するとき、前記接続部は、画素列ごとの前記第１信号線と前記第２信号線とを、互いに異なる処理回路に接続することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記走査回路が前記第１画素行と前記第２画素行とを同時に選択するとき、前記接続部は、第１画素列に設けられている第１信号線と、第２画素列に設けられている第１信号線とを第１処理回路に接続し、前記第１画素列に設けられている第２信号線と、前記第２画素列に設けられている第２信号線とを第２処理回路に接続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３】
前記画素アレイは、列方向に配列された複数の第１画素を備える第１画素セルと、列方向に配列された複数の第２画素を備える第２画素セルと、を備え、
前記走査回路は、前記第１画素セル内の第１画素が含まれる複数の第１画素行と、前記第２画素セル内の第２画素が含まれる複数の第２画素行とを同時に選択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】
前記処理回路から読み出された画素信号を成分とする画像信号を処理する信号処理回路を備え、
前記信号処理回路は、前記画素アレイにおける画素の配列に応じて、前記画像信号における成分の配列順序を変換する配列変換部を備え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】
前記走査回路は、撮像モードが第１のモードであるとき、前記第１画素行と前記第２画素行とを同時に選択し、撮像モードが第２のモードであるとき、各画素行を１つずつ選択し、
前記接続部は、前記第１のモードでは、画素列ごとの前記第１信号線と前記第２信号線とを、互いに異なる処理回路に接続する第１の接続状態となり、前記第２のモードでは、前記第１の接続状態とは異なる第２の接続状態とな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６】
前記走査回路は、前記第１画素行と前記第２画素行とを同時に選択するとき、選択された画素行および画素列の画素以外の画素への前記駆動信号の供給を停止させ、かつ複数のフレーム期間を周期として、前記複数のフレーム期間のそれぞれにて、画素行の選択および画素列の選択の少なくとも一方を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置は、高速度撮像のための技術が提案されている。固体撮像装置は、高速度撮像において、良好な感度での撮像が可能であるとともに、良好な画質の画像を得られることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２３３８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一つの実施形態は、高速度撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制を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】
【０００５】
一つの実施形態によれば、固体撮像装置は、画素アレイ、走査回路、信号線、処理回路および接続部を備える。画素アレイは、行列状に配列された画素を備える。画素は、光電変換素子を含む。走査回路は、画素アレイのうち選択された画素行の画素へ駆動信号を供給する。駆動信号は、画素に蓄積された信号電荷に基づく画素信号を読み出すための信号である。信号線は、駆動信号に応じて読み出された画素信号を伝送する。処理回路は、信号線を伝送した画素信号を処理する。接続部は、信号線と処理回路とを接続する。画素アレイの画素列１つ当たりに、１つの処理回路と複数の信号線とが設けられている。複数の信号線は、第１信号線および第２信号線を含む。各画素列は、第１画素および第２画素を含む。第１画素は、第１信号線へ画素信号を出力する。第２画素は、第２信号線へ画素信号を出力する。走査回路が第１画素行と第２画素行とを同時に選択するとき、接続部は、画素列ごとの第１信号線と第２信号線とを、互いに異なる処理回路に接続する。第１画素行は、第１画素を含む。第２画素行は、第２画素を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示す画素アレイの模式構成図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の第１のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の第２のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図６】図６は、第２の実施形態の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。
【図７】図７は、第２の実施形態の第１のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図８】図８は、第２の実施形態の第１のモードにおいてイメージセンサから画素信号が読み出されるタイミングについて説明する図である。
【図９】図９は、図８に示す水平読み出し期間ごとにおいてイメージセンサから画素信号が読み出される経過を説明する図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態の第２のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の第２のモードにおいてイメージセンサから画素信号が読み出されるタイミングについて説明する図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す水平読み出し期間ごとにおいてイメージセンサから画素信号が読み出される経過を説明する図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態の変形例を説明する図である。
【図１４】図１４は、第３の実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、第３の実施形態の第３のモードにおける間引き処理について説明する図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す第１のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図１７】図１７は、図１５に示す第２のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図１８】図１８は、図１５に示す第３のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図１９】図１９は、図１５に示す第４のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図２０】図２０は、第４の実施形態の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。
【図２１】図２１は、第４の実施形態の第１のモードにおける間引き処理について説明する図である。
【図２２】図２２は、図２１に示す第１のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図２３】図２３は、図２１に示す第２のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図２４】図２４は、図２１に示す第３のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図２５】図２５は、図２１に示す第４のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図２６】図２６は、第４の実施形態の第２のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。
【図２７】図２７は、第５の実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２８】図２８は、第５の実施形態の第３のモードのうち、第１のフレーム期間における固体撮像装置の動作について説明する図である。
【図２９】図２９は、第５の実施形態の第３のモードのうち、第２のフレーム期間における固体撮像装置の動作について説明する図である。
【図３０】図３０は、図２８および図２９に示す第３のモードにおける固体撮像装置の動作により得られる画像データについて説明する図である。
【図３１】図３１は、図２７に示す再構成処理部による再構成処理の第１から第４の方法について説明する図である。
【図３２】図３２は、図２７に示す再構成処理部による再構成処理の第５の方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す固体撮像装置を備えるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【０００９】
カメラシステム１は、カメラモジュール２を備える電子機器である。カメラシステム１は、例えばデジタルビデオカメラである。カメラシステム１は、デジタルスチルカメラあるいはカメラ付き携帯端末等の電子機器であっても良い。
【００１０】
カメラシステム１は、カメラモジュール２および後段処理部３を備える。カメラモジュール２は、撮像光学系４および固体撮像装置５を備える。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および表示部８を備える。
【００１１】
撮像光学系４は、被写体からの光を取り込む。撮像光学系４は、被写体像を結像させるレンズを備える。固体撮像装置５は、被写体像を撮像する。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。
【００１２】
表示部８は、ＩＳＰ６あるいは記憶部７から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部８は、例えば、液晶ディスプレイである。カメラシステム１は、ＩＳＰ６での信号処理を経たデータに基づき、カメラモジュール２のフィードバック制御を実施する。
【００１３】
固体撮像装置５は、イメージセンサ１０および信号処理回路１１を備える。イメージセンサ１０は、被写体像を撮像する。イメージセンサ１０は、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、制御回路１３、行走査回路１４、接続部１５、カラム処理部１６および列走査回路１７を備える。画素アレイ１２、制御回路１３、行走査回路１４、接続部１５、カラム処理部１６および列走査回路１７は、１つのチップ上に実装されている。
【００１４】
画素アレイ１２は、行列状に配列された画素を備える。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。画素は、入射光量に応じて生成された信号電荷を蓄積する。画素アレイ１２の入射側には、カラーフィルタが設けられている。画素アレイ１２には、互いに異なる色の光を検出する複数の色画素が、規則的な配列をなして配置されている。本実施形態において、複数の色画素は、ベイヤー配列をなして配置されている。
【００１５】
制御回路１３は、各種のタイミングを制御するためのパルス信号を生成する。制御回路１３は、垂直同期信号に応じたパルス信号を、行走査回路１４へ供給する。制御回路１３は、水平同期信号に応じたパルス信号を、列走査回路１７へ供給する。制御回路１３は、接続部１５およびカラム処理部１６へ、駆動タイミングを指示するパルス信号をそれぞれ供給する。
【００１６】
第１の走査回路である行走査回路１４は、画素信号が読み出される画素行を、制御回路１３からのパルス信号に応じて選択する。画素行は、行方向（水平方向）へ配列された画素からなる。行走査回路１４は、入射光量に応じて生成された画素信号を読み出すための駆動信号を、選択された画素行の画素へ供給する。行走査回路１４は、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を備える。駆動信号に応じて読み出された画素信号は、垂直信号線を通じて接続部１５へ伝送される。接続部１５は、垂直信号線とカラム処理部１６とを接続する。接続部１５の詳細については後述する。
【００１７】
カラム処理部１６は、複数の処理回路を備える。処理回路は、画素列ごとに設けられている。処理回路は、垂直信号線を伝送した画素信号を処理する。カラム処理部１６は、垂直信号線を伝送した画素信号に対する信号処理を、各処理回路にて実施する。処理回路は、画素信号へ、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（ＣＤＳ）を施す。処理回路は、画素信号のＡＤ変換を実施する。処理回路は、ＣＤＳおよびＡＤ変換以外の信号処理を実施しても良い。カラム処理部１６は、信号処理を経た画素信号を、処理回路ごとに保持する。
【００１８】
第２の走査回路である列走査回路１７は、カラム処理部１６の各処理回路を、制御回路１３からのパルス信号に応じて順次選択する。カラム処理部１６は、列走査回路１７による選択走査に応じて、各処理回路が保持している画素信号を順次出力する。イメージセンサ１０は、カラム処理部１６からの画素信号を成分とする画像信号を出力する。
【００１９】
信号処理回路１１は、イメージセンサ１０から入力される画像信号に対し、各種の信号処理を実施する。信号処理回路１１は、イメージセンサ１０と共通のチップ上に実装されている。信号処理回路１１は、配列変換部２０を備える。
【００２０】
配列変換部２０は、イメージセンサ１０からの画像信号のうち、画素ごとの信号成分の配列を所定の規則で変換する。配列変換部２０は、画素アレイ１２における画素の配列に応じて、画像信号における成分の配列順序を変換する。配列変換部２０は、１つの画素行からの画像信号を保持可能なラインメモリ、例えばＳＲＡＭを備える。
【００２１】
信号処理回路１１は、配列変換部２０での配列変換以外に、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。図１には、信号処理回路１１の構成のうち、配列変換部２０以外の構成について、図示を省略している。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。配列変換部２０の機能は、信号処理回路１１に代えて、ＩＳＰ６が備えていても良い。
【００２４】
図３は、図１に示す画素アレイの模式構成図である。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、行方向において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、行方向においてＢ画素と隣り合うＧ画素を、Ｇｂ画素と称する。
【００２５】
画素アレイ１２において、列方向（垂直方向）へ配列された画素からなる画素列ごとに、２本の垂直信号線２１，２２が配置されている。画素アレイ１２の画素列１つ当たりに、後述する１つの処理回路と、第１および第２信号線とが設けられている。画素アレイ１２は、画素セル２３ごとに、垂直信号線２１，２２のいずれかへ画素信号を出力する。画素セル２３は、複数の画素を備える。第１の実施形態では、画素セル２３は、列方向へ配列された４個の画素を備える。
【００２６】
画素セル２３を構成する４個の画素は、画素の構成要素であるＭＯＳトランジスタを共有している。第１の実施形態における画素共有構造を、以下の説明では４Ｖ１Ｈの画素共有構造と称する。画素セル２３を構成する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、フローティングディフュージョン（ＦＤ）、リセットトランジスタ、増幅トランジスタおよび行選択トランジスタを共有している。
【００２７】
画素セル２３は、光電変換素子である４つのフォトダイオード（ＰＤ）を備える。ＰＤは、入射光量に応じた信号電荷を生成する。転送トランジスタは、行走査回路１４からの駆動信号である読み出し信号に応じて、ＰＤからＦＤへ信号電荷を転送する。ＦＤは、転送トランジスタによって転送された信号電荷を、電位へ変換する。増幅トランジスタは、ＦＤの電位変化を増幅し、画素信号とする。リセットトランジスタは、行走査回路１４からの駆動信号であるリセット信号に応じて、ＦＤの電荷を排出するとともに、ＦＤの電位を一定レベルに初期化する。
【００２８】
イメージセンサ１０は、画素共有構造を備えることで、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。
【００２９】
列方向へ配列された画素セル２３のうち第１画素セルは、第１信号線である垂直信号線２１に接続されている。第１画素セルの各画素は、垂直信号線２１へ画素信号を出力する第１画素である。列方向へ配列された画素セル２３のうち第２画素セルは、第２信号線である垂直信号線２２に接続されている。第２画素セルの各画素は、垂直信号線２２へ画素信号を出力する第２画素である。各列の第１画素セルおよび第２画素セルは、列方向において交互に配置されている。各画素列は、第１画素と第２画素とを含む。
【００３０】
画素アレイ１２は、ＢＧｒ画素セルおよびＲＧｂ画素セルを含む。ＢＧｒ画素セルは、２個のＧｒ画素と２個のＢ画素とを備える画素セル２３である。ＲＧｂ画素セルは、２個のＲ画素と２個のＧｂ画素とを備える画素セル２３である。画素アレイ１２には、ＢＧｒ画素セルからなる列と、ＲＧｂ画素セルからなる列とが、行方向において交互に配置されている。
【００３１】
固体撮像装置５は、複数の撮像モードでの撮像が可能であるものとする。ＩＳＰ６は、例えばカメラシステム１へのユーザの操作に応じて、モード選択信号を生成する。固体撮像装置５は、ＩＳＰ６から入力されたモード選択信号に応じて、撮像モードを切り換える。制御回路１３は、モード選択信号に応じて、イメージセンサ１０の各部の制御を切り換える。
【００３２】
第１の実施形態では、固体撮像装置５は、第１のモードと第２のモードとに、撮像モードを切り換え可能であるものとする。固体撮像装置５は、第１のモードにて、複数の画素からの画素信号を同時に読み出すビニング処理を実施する。第１のモードにおけるビニング処理では、画素アレイ１２の有効画素数に対し、行方向のデータ量と列方向のデータ量とをそれぞれ半分にする。固体撮像装置５は、第２のモードではビニング処理を停止させる。固体撮像装置５は、第２のモードにて、画素アレイ１２の各行および各列の画素から画素信号を順次読み出す。
【００３３】
図４は、第１の実施形態の第１のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。固体撮像装置５は、行方向の２つの画素と、列方向の２つの画素とについて、画素信号を同時に読み出す２×２ビニングを実施する。
【００３４】
カラム処理部１６は、画素列ごとに設けられた処理回路２４（２４−１，２４−２・・・）を備える。カラム処理部１６は、画素アレイ１２の画素列の数と同じ数の処理回路２４を備える。処理回路２４−１〜２４−４は、それぞれ画素列Ｃ１〜Ｃ４に対応して設けられている。画素列Ｃ１およびＣ３は、Ｇｒ画素およびＢ画素からなる画素列である。画素列Ｃ２およびＣ４は、Ｒ画素およびＧｂ画素からなる画素列である。
【００３５】
垂直信号線２１−１は、画素列Ｃ１の各第１画素セルに接続されている。垂直信号線２１−２は、画素列Ｃ２の各第１画素セルに接続されている。垂直信号線２１−３は、画素列Ｃ３の各第１画素セルに接続されている。垂直信号線２１−４は、画素列Ｃ４の各第１画素セルに接続されている。
【００３６】
垂直信号線２２−１は、画素列Ｃ１の各第２画素セルに接続されている。垂直信号線２２−２は、画素列Ｃ２の各第２画素セルに接続されている。垂直信号線２２−３は、画素列Ｃ３の各第２画素セルに接続されている。垂直信号線２２−４は、画素列Ｃ４の各第２画素セルに接続されている。
【００３７】
接続部１５は、垂直信号線２１（２１−１，２１−２・・・），２２（２２−１，２２−２・・・）と処理回路２４とを接続する。第１のモードでは、接続部１５は、第１の接続状態となる。第１の接続状態は、第１信号線である２つの垂直信号線同士（２１−１と２１−３、２１−２と２１−４・・・）の短絡と、第２信号線である２つの垂直信号線同士（２２−１と２２−３、２２−２と２２−４・・・）の短絡とを含む。
【００３８】
撮像モードを第１のモードとするモード選択信号が制御回路１３へ入力されると、制御回路１３は、第１のモードに応じた制御信号を接続部１５へ出力する。接続部１５は、制御回路１３からの制御信号に応じて、図４に示す第１の接続状態となる。
【００３９】
接続部１５は、画素列Ｃ１についての垂直信号線２１−１，２２−１を、それぞれ処理回路２４−１，２４−３に接続する。第１のモードでは、接続部１５は、各画素列について、第１信号線と第２信号線とを、互いに異なる処理回路２４に接続する。
【００４０】
接続部１５は、画素列Ｃ１〜Ｃ４以外の画素列についても、４つの画素列ごとに、画素列Ｃ１〜Ｃ４の場合と同様の接続状態となる。撮像モードが第１のモードである間、接続部１５は、垂直信号線２１，２２および処理回路２４の接続状態を維持する。
【００４１】
第１のモードにて、制御回路１３は、４つの画素行を同時に選択させるパルス信号を、行走査回路１４へ供給する。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、４つの画素行を同時に選択する。選択される４つの画素行は、それぞれ１つの画素行を跨いで位置する。
【００４２】
行走査回路１４は、選択された４つの画素行の画素へ駆動信号を供給する。行走査回路１４は、選択対象とする４つの画素行を行方向において順次遷移させる選択走査を行う。第１のモードでは、行走査回路１４は、２つの第１画素行と２つの第２画素行とを同時に選択する。第１画素行は、第１画素を含む画素行である。第２画素行は、第２画素を含む画素行である。
【００４３】
行走査回路１４は、フレーム期間のうちのあるタイミングにて、画素行Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７へ駆動信号を供給する。行走査回路１４は、画素行Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５およびＬ７への駆動信号の供給を終えた次に、画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８へ駆動信号を供給する。行走査回路１４は、それ以降の画素行についても同様に、４つの画素行ごとの選択および駆動信号の供給を順次行う。
【００４４】
なお、図中上から奇数番目の画素行Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７・・・は、Ｇｒ画素およびＲ画素からなる画素列である。図中上から偶数番目の画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８・・・は、Ｂ画素およびＧｂ画素からなる画素列である。画素行Ｌ１〜Ｌ４は、第１画素行である。画素行Ｌ５〜Ｌ８は、第２画素行である。
【００４５】
接続部１５は、第１画素列である画素列Ｃ１に設けられている垂直信号線２１−１と、第２画素列である画素列Ｃ３に設けられている垂直信号線２１−３を、第１処理回路である処理回路２４−１に接続する。接続部１５は、画素列Ｃ１に設けられている垂直信号線２２−１と、画素列Ｃ３に設けられている垂直信号線２２−３を、第２処理回路である処理回路２４−３に接続する。
【００４６】
画素行Ｌ１，Ｌ３へ同時に駆動信号が供給されることで、画素列Ｃ１の画素セル２３−１１では、２つのＧｒ画素から同時に信号が読み出される。画素セル２３−１１は、２つのＧｒ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２１−１へ出力する。画素列Ｃ３の画素セル２３−１３は、２つのＧｒ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２１−３へ出力する。
【００４７】
画素セル２３−１１から垂直信号線２１−１へ出力された画素信号と、画素セル２３−１３から垂直信号線２１−３へ出力された画素信号とは、処理回路２４−１へ入力される。処理回路２４−１へ入力された画素信号の電圧は互いに平均化される。これにより、処理回路２４−１は、２つの画素セル２３−１１，２３−１３に含まれる４つのＧｒ画素に由来する画素信号を得る。
【００４８】
接続部１５は、第１画素列である画素列Ｃ２に設けられている垂直信号線２１−２と、第２画素列である画素列Ｃ４に設けられている垂直信号線２１−４を、第１処理回路である処理回路２４−２に接続する。接続部１５は、画素列Ｃ２に設けられている垂直信号線２２−２と、画素列Ｃ４に設けられている垂直信号線２２−４を、第２処理回路である処理回路２４−４に接続する。
【００４９】
画素列Ｃ２の画素セル２３−１２は、２つのＲ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２１−２へ出力する。画素列Ｃ４の画素セル２３−１４は、２つのＲ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２１−４へ出力する。垂直信号線２１−２，２１−４からの各画素信号の電圧は、処理回路２４−２にて互いに平均化される。これにより、処理回路２４−２は、２つの画素セル２３−１２，２３−１４に含まれる４つのＲ画素に由来する画素信号を得る。
【００５０】
さらに、画素行Ｌ５，Ｌ７へ同時に駆動信号が供給されることで、画素セル２３−２１は、２つのＧｒ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２２−１へ出力する。画素セル２３−２３は、２つのＧｒ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２２−３へ出力する。処理回路２４−３は、２つの画素セル２３−２１，２３−２３に含まれる４つのＧｒ画素に由来する画素信号を得る。
【００５１】
画素セル２３−２２は、２つのＲ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２２−２へ出力する。画素セル２３−２４は、２つのＲ画素からの電荷が加算されてなる画素信号を、垂直信号線２２−４へ出力する。処理回路２４−４は、２つの画素セル２３−２２，２３−２４に含まれる４つのＲ画素に由来する画素信号を得る。
【００５２】
処理回路２４−１〜２４−４は、接続部１５から入力された画素信号をそれぞれ処理する。処理回路２４−１〜２４−４は、処理を経た画素信号を、水平読み出し期間Ｔ１における列走査回路１７の選択走査に応じて順次出力する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１において、図中「１」と示した各画素にて検出された情報を持つ画像信号を出力する。
【００５３】
水平読み出し期間Ｔ１においてイメージセンサ１０から読み出される画像信号のうち、処理回路２４−１での処理を経た信号成分Ｇｒ１３は、画素行Ｌ１，Ｌ３に位置する４つのＧｒ画素「１」により検出された画素信号である。処理回路２４−２での処理を経た信号成分Ｒ１３は、画素行Ｌ１，Ｌ３に位置する４つのＲ画素「１」により検出された画素信号である。信号成分Ｇｒ１３，Ｒ１３は、第１画素の信号成分である。
【００５４】
処理回路２４−３での処理を経た信号成分Ｇｒ５７は、画素行Ｌ５，Ｌ７に位置する４つのＧｒ画素「１」により検出された画素信号である。処理回路２４−４での処理を経た信号成分Ｒ５７は、画素行Ｌ５，Ｌ７に位置する４つのＲ画素「１」により検出された画素信号である。信号成分Ｇｒ５７，Ｒ５７は、第２画素の信号成分である。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号を保持する。
【００５５】
次の水平読み出し期間Ｔ２では、画素アレイ１２は、画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８へ同時に駆動信号が供給される。処理回路２４−１は、２つの画素セル２３−１１，２３−１３に含まれる４つのＢ画素に由来する画素信号を得る。処理回路２４−２は、２つの画素セル２３−１２，２３−１４に含まれる４つのＧｂ画素に由来する画素信号を得る。
【００５６】
処理回路２４−３は、２つの画素セル２３−２１，２３−２３に含まれる４つのＢ画素に由来する画素信号を得る。処理回路２４−４は、２つの画素セル２３−２２，２３−２４に含まれる４つのＧｂ画素に由来する画素信号を得る。
【００５７】
処理回路２４−１〜２４−４は、処理を経た画素信号を、水平読み出し期間Ｔ２における列走査回路１７の選択走査に応じて順次出力する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２において、図中「２」と示した各画素にて検出された情報を持つ画像信号を出力する。
【００５８】
水平読み出し期間Ｔ２においてイメージセンサ１０から読み出される画像信号のうち、処理回路２４−１での処理を経た信号成分Ｂ２４は、画素行Ｌ２，Ｌ４に位置する４つのＢ画素「２」により検出された画素信号である。処理回路２４−２での処理を経た信号成分Ｇｂ２４は、画素行Ｌ２，Ｌ４に位置する４つのＧｂ画素「２」により検出された画素信号である。信号成分Ｂ２４，Ｇｂ２４は、第１画素の信号成分である。
【００５９】
処理回路２４−３での処理を経た信号成分Ｂ６８は、画素行Ｌ６，Ｌ８に位置する４つのＢ画素「２」により検出された画素信号である。処理回路２４−４での処理を経た信号成分Ｇｂ６８は、画素行Ｌ６，Ｌ８に位置する４つのＧｂ画素「２」により検出された画素信号である。信号成分Ｂ６８，Ｇｂ６８は、第２画素の信号成分である。水平読み出し期間Ｔ２においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号は、配列変換部２０へ入力される。
【００６０】
固体撮像装置５は、図示する画素アレイ１２において、行方向では左から右へ、列方向では上から下への順序規則に従い、画素信号を読み出す。配列変換部２０は、画素ごとの信号成分の配列が、画素アレイ１２における画素の配列順序に適合するように、画像信号の信号成分の配列を変換する。
【００６１】
水平読み出し期間Ｔ１，Ｔ２内において、第１画素の信号成分Ｂ２４，Ｇｂ２４は、第２画素の信号成分Ｇｒ５７，Ｒ５７より後に読み出されている。配列変換部２０は、信号成分Ｂ２４，Ｇｂ２４と、信号成分Ｇｒ５７，Ｒ５７とを入れ換える。配列変換部２０は、２つの水平読み出し期間内に読み出された第１画素の信号成分と第２画素の信号成分とを入れ換える。配列変換部２０は、かかる入れ換えによって、信号成分の配列を、画素アレイ１２における画素の配列順序に適合させる。
【００６２】
配列変換部２０は、画素列Ｃ１，Ｃ４以外の画素列についても、画素列Ｃ１，Ｃ４の場合と同様に、画像信号の信号成分の配列を変換する。固体撮像装置５は、配列変換部２０にてかかる入れ換えを実施することで、画素アレイ１２における画素の配列に、画素ごとの情報の順序を適合させた画像信号を得ることができる。
【００６３】
固体撮像装置５は、画素行Ｌ１〜Ｌ８以降の画素行についても、画素行Ｌ１〜Ｌ８の場合と同様の動作を行う。固体撮像装置５は、２×２ビニングを実施することで、列方向および行方向のそれぞれについて画像信号のデータ量を２分の１に削減する。固体撮像装置５は、イメージセンサ１０から読み出される画像信号のデータ量を削減することで、高速な撮像が可能となる。
【００６４】
固体撮像装置５は、画素列に対し処理回路２４を倍増させた構成としなくても、画素信号の高速な読み出しを実現できる。固体撮像装置５は、処理回路２４を倍増させた構成とする場合に対し、回路規模を抑制できる。
【００６５】
図５は、第１の実施形態の第２のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。固体撮像装置５は、第２のモードでは、複数の画素からの信号成分の電荷加算および電圧平均を行わず、画素アレイ１２の各画素からの信号成分を順次読み出す。第２のモードでは、接続部１５は、処理回路２４ごとのスイッチ２５を含めた接続状態となる。
【００６６】
撮像モードを第２のモードとするモード選択信号が制御回路１３へ入力されると、制御回路１３は、第２のモードに応じた制御信号を接続部１５へ出力する。接続部１５は、制御回路１３からの制御信号に応じて、第２の接続状態となる。図５には、第２の接続状態のうちの１つの態様における接続部１５を示している。
【００６７】
図５に示すように、接続部１５は、スイッチ２５を介して、処理回路２４と垂直信号線２１，２２とを接続する。スイッチ２５の可動接点は、処理回路２４に接続されている。スイッチ２５の固定接点は、処理回路２４に対応する垂直信号線２１，２２にそれぞれ接続されている。スイッチ２５は、画素列ごとに、垂直信号線２１，２２のうち選択された一方と、処理回路２４とを接続する。スイッチ２５は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線２１，２２の選択を切り換える。
【００６８】
接続部１５は、図４に示す第１の接続状態と、図５に示す第２の接続状態との間の切り換えを可能とするいずれの構成であっても良い。接続部１５は、第１の接続状態では、図５に示すスイッチ２５を停止させるとともに、図４に示すように垂直信号線２１，２２および処理回路２４を接続する。接続部１５は、第２の接続状態では、図４に示す垂直信号線２１，２２および処理回路２４の接続を解除するとともに、図５に示す各スイッチ２５を駆動する。
【００６９】
接続部１５は、図５に示すスイッチ２５以外のスイッチ機構（図示省略）を備えていても良い。スイッチ機構は、配線同士の接続と、接続の解除とを切り換え可能な機構である。接続部１５は、スイッチ機構を駆動することにより、第１の接続状態と第２の接続状態との間の切り換えを行う。
【００７０】
第２のモードでは、制御回路１３は、１つずつの画素行を順次選択させるパルス信号を、行走査回路１４へ供給する。行走査回路１４は、制御回路１３からのパルス信号に応じて、順次選択された１つずつの画素行の画素へ駆動信号を供給する。行走査回路１４は、選択対象とする１つの画素行を行方向において順次遷移させる選択走査を行う。
【００７１】
行走査回路１４は、画素行Ｌ１，Ｌ２・・・の順序で駆動信号を供給する。画素行Ｌ１へ駆動信号が供給されることで、画素セル２３−１１は、画素行Ｌ１のＧｒ画素からの画素信号を垂直信号線２１−１へ出力する。
【００７２】
行走査回路１４が第１画素行を選択するとき、接続部１５のスイッチ２５は、垂直信号線２１と処理回路２４を接続する。垂直信号線２１−１を伝送した画素信号は、処理回路２４−１へ入力される。画素セル２３−１１と同様に、画素セル２３−１２，２３−１３，２３−１４でも、画素行Ｌ１の画素から画素信号を、それぞれ垂直信号線２１−２，２１−３，２１−４へ出力する。垂直信号線２１−２，２１−３，２１−４を伝送した画素信号は、それぞれ処理回路２４−２，２４−３，２４−４へ入力される。
【００７３】
処理回路２４−１〜２４−４は、接続部１５から入力された画素信号をそれぞれ処理する。処理回路２４−１〜２４−４は、処理を経た画素信号を、水平読み出し期間Ｔ１における列走査回路１７の選択走査に応じて順次出力する。
【００７４】
水平読み出し期間Ｔ１においてイメージセンサ１０から読み出される画像信号は、いずれも画素行Ｌ１に位置するＧｒ画素「１」およびＲ画素「１」からの信号成分からなる。例えば、処理回路２４−１での処理を経た信号成分Ｇｒ１は、画素行Ｌ１に位置する１つのＧｒ画素「１」からの画素信号である。
【００７５】
水平読み出し期間Ｔ２においてイメージセンサ１０から読み出される画像信号は、いずれも画素行Ｌ２に位置するＧｒ画素「２」およびＲ画素「２」からの信号成分からなる。例えば、処理回路２４−１での処理を経た信号成分Ｂ２は、画素行Ｌ２に位置する１つのＢ画素「２」からの画素信号である。
【００７６】
第２のモードでは、イメージセンサ１０から読み出される画像信号において、画素ごとの信号成分の配列が、画素アレイ１２における画素の配列に適合している。このため、第２のモードでは、配列変換部２０は、信号成分の配列の変換を行わない。水平読み出し期間Ｔ１，Ｔ２においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号は、いずれも配列変換部２０での保持を経ず、固体撮像装置５から出力される。
【００７７】
固体撮像装置５は、画素行Ｌ３，Ｌ４についても、画素行Ｌ１，Ｌ２の場合と同様の動作を行う。第１画素行である画素行Ｌ１〜Ｌ４の画素からの画素信号の読み出しを終えると、接続部１５は、垂直信号線２２と処理回路２４を接続する。行走査回路１４が第２画素行を選択するとき、接続部１５のスイッチ２５は、垂直信号線２２と処理回路２４を接続する。
【００７８】
第２画素行である画素行Ｌ５〜Ｌ８の画素からの画素信号は、垂直信号線２２を介して処理回路２４へ入力される。固体撮像装置５は、画素行Ｌ１〜Ｌ８以降の画素行についても、画素行Ｌ１〜Ｌ８の場合と同様の動作を繰り返す。
【００７９】
固体撮像装置５は、画素アレイ１２で得た情報から、ビニング処理による信号成分の電荷加算および電圧平均をせずに、画像信号を生成する。固体撮像装置５は、第２のモードでは、高精細な画像を得ることができる。
【００８０】
固体撮像装置５は、第２のモードにおけるフレームレートに対し、第１のモードにおけるフレームレートを理論上４倍とすることができる。第１のモードでの撮像は、高速動画の撮像、およびスローモーション動画の撮像に適している。
【００８１】
固体撮像装置５は、接続部１５を第２の接続状態として、画素セル２３内の２個の画素から同時に信号を読み出すビニング処理を行うこととしても良い。行走査回路１４は、２つの画素行を同時に選択する。この場合、固体撮像装置５は、上述の第２のモードにおけるフレームレートに対し、２倍のフレームレートでの撮像が可能となる。
【００８２】
固体撮像装置５は、行方向のビニングを実施する場合に、処理回路２４の駆動周波数を向上させても良い。固体撮像装置５は、第１のモードにおける処理回路２４の駆動周波数を、第２のモードにおける処理回路２４の駆動周波数より増加させても良い。これにより、固体撮像装置５は、第１のモードにおけるフレームレートを向上させることができる。
【００８３】
固体撮像装置５は、４Ｖ１Ｈの画素共有構造の画素セル２３に代えて、２Ｖ１Ｈの画素共有構造の画素セルを備えるものとしても良い。２Ｖ１Ｈの画素共有構造の画素セルは、列方向へ配列された２個の画素を備える。第１信号線に接続された２つの第１画素セルと、第２信号線に接続された２つの第２画素セルとが、列方向において交互に配置される。２つの第１画素セルから第１信号線へ同時に出力された画素信号の電圧は互いに平均化される。２つの第２画素セルから第２信号線へ同時に出力された画素信号の電圧は互いに平均化される。この場合も、固体撮像装置５は、４Ｖ１Ｈの場合と同様に、第１のモードにおいて画素信号を高速に読み出すことができる。
【００８４】
第１の実施形態によると、固体撮像装置５は、第１のモードにて、画素列ごとの第１信号線と第２信号線とを、互いに異なる処理回路に接続する。同じ画素列の第１画素からの画素信号と、第２画素からの画素信号とは、互いに異なる処理回路２４にて同時に処理される。固体撮像装置５は、画素列に対応して設けられた処理回路のうち、第１画素セルからの画素信号の処理に使用される処理回路以外の処理回路を、第２画素セルからの画素信号の処理に活用する。
【００８５】
固体撮像装置５は、第１画素セルから第１信号線を介する画素信号の読み出しと、第２画素セルから第２信号線を介する画素信号の読み出しとを同時に実施する。固体撮像装置５は、同じ画素列の第１画素セルと第２画素セルから同時に画素信号を読み出すことで、行方向における画素信号の読み出しを高速化させる。固体撮像装置５は、画像信号を高速に読み出すことができる。固体撮像装置５は、画素列の数に対して処理回路を増加させなくても、画素信号の高速な読み出しを実現できる。固体撮像装置５は、行方向および列方向におけるビニング処理を可能とする。固体撮像装置５は、ビニング処理を実施することで、画質劣化の抑制と、感度低下の抑制とを実現できる。
【００８６】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の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。上記の第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。第２の実施形態の固体撮像装置５は、第１の実施形態の固体撮像装置５の画素アレイ１２に代えて、画素アレイ３０が設けられている。
【００８７】
画素アレイ３０は、行列状に配列された画素セル３５を備える。画素セル３５は、４個の画素を備える。４個の画素は、行方向へ２個、列方向へ２個の行列をなす。４個の画素は、画素の構成要素であるＭＯＳトランジスタを共有している。第２の実施形態における画素共有構造を、以下の説明では２Ｖ２Ｈの画素共有構造と称する。画素セル３５内の４個の画素は、ベイヤー配列の単位とする画素ブロックと共通している。
【００８８】
画素アレイ３０において、列方向へ配列された画素セル３５の列ごとに、４本の垂直信号線３１〜３４が配置されている。画素アレイ３０の画素列１つ当たりに、１つの処理回路２４と、第１および第２信号線とが設けられている。画素アレイ３０は、画素セル３５ごとに、垂直信号線３１〜３４のいずれかへ画素信号を出力する。
【００８９】
垂直信号線３１，３２は、第１信号線である。垂直信号線３３，３４は、第２信号線である。第１画素セルである画素セル３５−１，３５−２は、それぞれ共通の垂直信号線３１に接続されている。第１画素セルである画素セル３５−３，３５−４は、それぞれ共通の垂直信号線３２に接続されている。
【００９０】
第２画素セルである画素セル３５−５，３５−６は、それぞれ共通の垂直信号線３３に接続されている。第２画素セルである画素セル３５−７，３５−８は、それぞれ共通の垂直信号線３４に接続されている。画素セル３５の各列にて、４個の第１画素セルのグループと４個の第２画素セルのグループとが、列方向において交互に配置されている。
【００９１】
第２の実施形態では、固体撮像装置５は、第１のモードと第２のモードとに、撮像モードを切り換え可能であるものとする。固体撮像装置５は、第１のモードにて、第１の実施形態における第１のモードの場合と同様のビニング処理を実施する。固体撮像装置５は、第２のモードにて、第１の実施形態における第２のモードの場合と同様に、ビニング処理を停止させる。
【００９２】
図７は、第２の実施形態の第１のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。固体撮像装置５は、行方向の２つの画素と、列方向の２つの画素とについて、画素信号を同時に読み出す２×２ビニングを実施する。
【００９３】
接続部１５は、垂直信号線３１−１，３１−２，３２−１，３２−２，３３−１，３３−２，３４−１，３４−２と処理回路２４とを接続する。第１のモードでは、接続部１５は、２つの垂直信号線同士の短絡を含めた第１の接続状態となる。第１の接続状態は、第１信号線である２つの垂直信号線同士（３１−１と３１−２、３２−１と３２−２・・・）の短絡と、第２信号線である２つの垂直信号線同士（３３−１と３３−２、３４−１と３４−２・・・）の短絡とを含む。
【００９４】
撮像モードを第１のモードとするモード選択信号が制御回路１３へ入力されると、制御回路１３は、第１のモードに応じた制御信号を接続部１５へ出力する。接続部１５は、制御回路１３からの制御信号に応じて、図７に示す第１の接続状態となる。
【００９５】
接続部１５は、各画素セルの列について、第１信号線と第２信号線とを、互いに異なる処理回路２４に接続する。接続部１５は、画素列Ｃ１〜Ｃ４以外の画素セル３５の列についても、画素列Ｃ１〜Ｃ４の画素セル３５の列の場合と同様の接続状態となる。撮像モードが第１のモードである間、接続部１５は、垂直信号線３１〜３４および処理回路２４の接続状態を維持する。
【００９６】
第２の実施形態では、固体撮像装置５は、画素セル３５にて行方向へ配列された２個の画素からの信号をそれぞれ異なるタイミングで読み出し可能とされている。固体撮像装置５は、例えば、画素行ごとに２つの画素駆動線が配置されている。固体撮像装置５は、２つの画素駆動線を用いることで、行方向に配列された２個の画素から異なるタイミングで信号を読み出す。
【００９７】
接続部１５は、第１画素列である画素列Ｃ１，Ｃ２に設けられている垂直信号線３１−１と、第２画素列である画素列Ｃ３，Ｃ４に設けられている垂直信号線３１−２を、第１処理回路である処理回路２４−１に接続する。接続部１５は、画素列Ｃ１，Ｃ２に設けられている垂直信号線３２−１と、画素列Ｃ３，Ｃ４に設けられている垂直信号線３２−２を、第１処理回路である処理回路２４−２に接続する。
【００９８】
行走査回路１４は、フレーム期間のうちの最初のタイミングにて、第１画素行である２つの画素行Ｌ１，Ｌ３を同時に選択する。行走査回路１４は、画素行Ｌ１，Ｌ３のＲ画素へ駆動信号を供給する。画素列Ｃ１，Ｃ２の２つの画素セル３５は、Ｒ画素の信号を同時に読み出す。２つの画素セル３５から垂直信号線３１−１へ同時に出力された画素信号の電圧は互いに平均化される。これと同様に、画素列Ｃ３およびＣ４の画素セル３５から垂直信号線３１−２へ同時に出力された画素信号の電圧は互いに平均化される。
【００９９】
垂直信号線３１−１を伝送した画素信号と、垂直信号線３１−２を伝送した画素信号とは、処理回路２４−１へ入力される。処理回路２４−１へ入力された画素信号の電圧は互いに平均化される。これにより、処理回路２４−１は、４つの画素セル３５に含まれる４つのＲ画素に由来する画素信号を得る。処理回路２４−１は、接続部１５から入力された画素信号を処理する。
【０１００】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１において、処理回路２４−１での処理を経た信号成分Ｒ１３を含む画像信号を出力する。信号成分Ｒ１３は、画素行Ｌ１，Ｌ３に位置する４つのＲ画素「１」により検出された画素信号である。
【０１０１】
次に、行走査回路１４は、第１画素行である４つの画素行Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７を同時に選択する。行走査回路１４は、画素行Ｌ１，Ｌ３のＧｒ画素と、画素行Ｌ５，Ｌ７のＲ画素へ駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２において、信号成分Ｇｒ１３，Ｒ５７を含む画像信号を出力する。
【０１０２】
信号成分Ｇｒ１３は、処理回路２４−１での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ１，Ｌ３に位置する４つのＧｒ画素「２」により検出された画素信号である。信号成分Ｒ５７は、処理回路２４−２での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ５，Ｌ７に位置する４つのＲ画素「２」により検出された画素信号である。
【０１０３】
次に、行走査回路１４は、６つの画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１１を同時に選択する。画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７は、第１画素行である。画素行Ｌ９，Ｌ１１は、第２画素行である。
【０１０４】
接続部１５は、第１画素列である画素列Ｃ１，Ｃ２に設けられている垂直信号線３３−１と、第２画素列である画素列Ｃ３，Ｃ４に設けられている垂直信号線３３−２を、第２処理回路である処理回路２４−３に接続する。接続部１５は、画素列Ｃ１，Ｃ２に設けられている垂直信号線３４−１と、画素列Ｃ３，Ｃ４に設けられている垂直信号線３４−２を、第２処理回路である処理回路２４−４に接続する。
【０１０５】
行走査回路１４は、画素行Ｌ２，Ｌ４のＧｂ画素、画素行Ｌ５，Ｌ７のＧｒ画素、画素行Ｌ９，Ｌ１１のＲ画素へ駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ３において、信号成分Ｇｂ２４，Ｇｒ５７，Ｒ９１１を含む画像信号を出力する。
【０１０６】
信号成分Ｇｂ２４は、処理回路２４−１での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ２，Ｌ４に位置する４つのＧｂ画素「３」により検出された画素信号である。信号成分Ｇｒ５７は、処理回路２４−２での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ５，Ｌ７に位置する４つのＧｒ画素「３」により検出された信号成分である。信号成分Ｒ９１１は、処理回路２４−３での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ９，Ｌ１１に位置する４つのＲ画素「３」により検出された信号成分である。
【０１０７】
次に、行走査回路１４は、８つの画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７，Ｌ９，Ｌ１１，Ｌ１３，Ｌ１５を同時に選択する。画素行Ｌ２，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ７は、第１画素行である。画素行Ｌ９，Ｌ１１，Ｌ１３，Ｌ１５は、第２画素行である。行走査回路１４は、画素行Ｌ２，Ｌ４のＢ画素、画素行Ｌ５，Ｌ７のＧｂ画素、画素行Ｌ９，Ｌ１１のＧｒ画素、画素行Ｌ１３，Ｌ１５のＲ画素へ駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ４において、信号成分Ｂ２４，Ｇｂ６８，Ｇｒ９１１，Ｒ１３１５を含む画像信号を出力する。
【０１０８】
信号成分Ｂ２４は、処理回路２４−１での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ２，Ｌ４に位置する４つのＢ画素「４」により検出された画素信号である。信号成分Ｇｂ６８は、処理回路２４−２での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ６，Ｌ８に位置する４つのＧｂ画素「４」により検出された信号成分である。
【０１０９】
信号成分Ｇｒ９１１は、処理回路２４−３での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ９，Ｌ１１に位置する４つのＧｒ画素「４」により検出された信号成分である。信号成分Ｒ１３１５は、処理回路２４−４での処理を経た信号成分であって、画素行Ｌ１３，Ｌ１５に位置する４つのＲ画素「４」により検出された信号成分である。
【０１１０】
行走査回路１４は、水平読み出し期間Ｔ１〜Ｔ４の場合と同様の規則に従い、８つの画素列からの画素信号の読み出しを繰り返す。行走査回路１４は、４つの第１画素行と、４つの第２画素行とを同時に選択する。配列変換部２０は、画素ごとの信号成分の配列が、画素アレイ３０における画素の配列順序に適合するように、画像信号の信号成分の配列を変換する。
【０１１１】
固体撮像装置５は、画素行Ｌ１〜Ｌ１６以降の画素行についても、画素行Ｌ１〜Ｌ１６の場合と同様の動作を行う。固体撮像装置５は、２×２ビニングを実施することで、列方向および行方向のそれぞれについて画像信号のデータ量を２分の１に削減する。固体撮像装置５は、イメージセンサ１０から読み出される画像信号のデータ量を削減することで、高速な撮像が可能となる。
【０１１２】
図８は、第２の実施形態の第１のモードにおいてイメージセンサから画素信号が読み出されるタイミングについて説明する図である。図８では、左右方向を時間軸として、画素信号が同時に読み出される画素行ごとにおける露光時間と画像信号が読み出される期間とを示している。図中白抜きの部分は露光時間、ハッチングを付した部分は画素信号が読み出される期間である水平読み出し期間を示している。図９は、図８に示す水平読み出し期間ごとにおいてイメージセンサから画素信号が読み出される経過を説明する図である。
【０１１３】
信号成分Ｒ１３，Ｇｒ１３，Ｇｂ２４，Ｂ２４は、画素アレイ１２のうち、画素行Ｌ１〜Ｌ４および画素列Ｃ１〜Ｃ４の画素ブロック内の画素から生成された画素信号である。制御回路１３は、かかる４×４の画素ブロックからの各色の信号成分の読み出し順序が、Ｒ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂとなるように、行走査回路１４を制御する。
【０１１４】
イメージセンサ１０は、４×４の画素ブロックごとに、ＧｒおよびＧｂの信号成分の読み出し順序を連続させる。Ｇ画素は、Ｒ画素およびＢ画素に比べて、画像の輝度に及ぼす影響が大きい画素である。ＧｒおよびＧｂの信号成分には、ＲおよびＢの信号成分に比べて、被写体の輝度情報が多く含まれる。固体撮像装置５は、ＧｒおよびＧｂの信号成分について、読み出しタイミングのずれを低減することで、画質の悪化を低減できる。固体撮像装置５は、高速に移動している移動体を撮影した場合のノイズを、効果的に低減できる。
【０１１５】
図１０は、第２の実施形態の第２のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。固体撮像装置５は、第２のモードでは、複数の画素からの信号成分の電圧平均を行わず、画素アレイ３０の各画素からの信号成分を順次読み出す。第２のモードでは、接続部１５は、処理回路２４ごとのスイッチ２５を含めた接続状態となる。図１０には、第２の接続状態のうちの１つの態様における接続部１５を示している。接続部１５は、第１の実施形態と同様に、スイッチ機構（図示省略）を備えていても良い。
【０１１６】
撮像モードを第２のモードとするモード選択信号が制御回路１３へ入力されると、制御回路１３は、第２のモードに応じた制御信号を接続部１５へ出力する。接続部１５は、制御回路１３からの制御信号に応じて、スイッチ２５を含めた接続状態となる。
【０１１７】
図１０に示すように、接続部１５は、スイッチ２５を介して、処理回路２４と垂直信号線３１〜３４とを接続する。接続部１５は、列方向へ配列された画素セル３５の列に、２つのスイッチ２５−１，２５−２を対応させている。スイッチ２５−１，２５−２の可動接点は、処理回路２４に接続されている。スイッチ２５−１，２５−２の固定接点は、２つの処理回路２４に対応する垂直信号線３１〜３４にそれぞれ接続されている。
【０１１８】
スイッチ２５−１は、垂直信号線３１，３３のうち選択された一方と、処理回路２４−１とを接続する。スイッチ２５−１は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線３１，３３の選択を切り換える。スイッチ２５−２は、垂直信号線３２，３４のうち選択された一方と、処理回路２４−２とを接続する。スイッチ２５−２は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線３２，３４の選択を切り換える。
【０１１９】
行走査回路１４が画素行Ｌ１〜Ｌ６へ駆動信号を供給するとき、スイッチ２５−１は、垂直信号線３１を選択する。スイッチ２５−２は、垂直信号線３２を選択する。
【０１２０】
行走査回路１４は、フレーム期間の最初にて、画素行Ｌ１，Ｌ２に位置する画素セル３５−１の各画素へ順次駆動信号を供給する。画素セル３５−１の各画素からの画素信号は、順次処理回路２４−１へ入力される。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１〜Ｔ４において、処理回路２４−１からの信号成分Ｒ１，Ｇｒ１，Ｇｂ２，Ｂ２を含む画像信号を出力する。
【０１２１】
次に、行選択回路１４は、２つの画素行Ｌ３，Ｌ５を同時に選択する。行走査回路１４は、画素行Ｌ３のＲ画素、および画素行Ｌ５のＲ画素へ駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ５において、信号成分Ｒ３，Ｒ５を含む画像信号を出力する。行選択回路１４は、画素行Ｌ３〜Ｌ６に位置する画素セル３５−２，３５−３の画素に対し、Ｒ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂの順に駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ５〜Ｔ８において、処理回路２４−１からの信号成分Ｒ３，Ｇｒ３，Ｇｂ４，Ｂ４と、処理回路２４−２からの信号成分Ｒ５，Ｇｒ５，Ｇｂ６，Ｂ６を含む画像信号を出力する。
【０１２２】
行選択回路１４は、画素行Ｌ３〜Ｌ６以降の画素行についても、２つの画素行を同時に選択する。行走査回路１４が画素行Ｌ７〜Ｌ１０へ駆動信号を供給するとき、スイッチ２５−１は、垂直信号線３３を選択する。スイッチ２５−２は、垂直信号線３２を選択する。行走査回路１４が画素行Ｌ１１〜Ｌ１４へ駆動信号を供給するとき、スイッチ２５−１は、垂直信号線３３を選択する。スイッチ２５−２は、垂直信号線３４を選択する。
【０１２３】
行走査回路１４が画素行Ｌ１５〜Ｌ１８へ駆動信号を供給するとき、スイッチ２５−１は、垂直信号線３１を選択する。スイッチ２５−２は、垂直信号線３４を選択する。行走査回路１４は、水平読み出し期間Ｔ５〜Ｔ８の場合と同様の規則に従い、２つの画素行からの画素信号の読み出しを繰り返す。配列変換部２０は、画素ごとの信号成分の配列が、行方向における画素の配列に適合するように、画像信号の信号成分の配列を変換する。
【０１２４】
固体撮像装置５は、画素アレイ１２で得た情報から、ビニング処理による画素信号の加算をせずに、画像信号を生成する。固体撮像装置５は、高精細な画像を得ることができる。
【０１２５】
固体撮像装置５は、第２のモードにおけるフレームレートに対し、第１のモードにおけるフレームレートを理論上４倍とすることができる。第１のモードでの撮像は、高速動画の撮像、およびスローモーション動画の撮像に適している。
【０１２６】
図１１は、第２の実施形態の第２のモードにおいてイメージセンサから画素信号が読み出されるタイミングについて説明する図である。図１２は、図１１に示す水平読み出し期間ごとにおいてイメージセンサから画素信号が読み出される経過を説明する図である。制御回路１３は、画素セル３５からの各色の信号成分の読み出し順序が、Ｒ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂとなるように、行走査回路１４を制御する。
【０１２７】
イメージセンサ１０は、画素セル３５ごとに、ＧｒおよびＧｂの信号成分の読み出し順序を連続させる。固体撮像装置５は、第１のモードの場合と同様に、ＧｒおよびＧｂの信号成分の読み出しタイミングのずれを低減することで、画質の悪化を低減できる。
【０１２８】
第２の実施形態において、行走査回路１４は、第１および第２のモード以外の第３のモードにおいて、画素行を１つずつ選択することとしても良い。固体撮像装置５は、第３のモードでは、画素行Ｌ１，Ｌ２・・・の順序で画素信号を順次読み出す。
【０１２９】
図１３は、第２の実施形態の変形例を説明する図である。変形例にかかる固体撮像装置５は、４Ｖ２Ｈの画素供給構造の画素セル３６を備える。画素セル３６は、８個の画素を備える。８個の画素は、行方向へ２個、列方向へ４個の行列をなす。
【０１３０】
画素セル３６は、列方向において４つの画素行Ｌ１〜Ｌ４，Ｌ５〜Ｌ８・・・ごとに配置されている。固体撮像装置５は、画素セル３６を備える本変形例においても、画素セル３５を備える上述の構成の場合と同様に、第１および第２のモードによる画像信号の読み出しを実施する。本変形例の場合も、固体撮像装置５は、高速動画の撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制が可能となる。
【０１３１】
第２の実施形態によると、固体撮像装置５は、第１画素セルから第１信号線を介する画素信号の読み出しと、第２画素セルから第２信号線を介する画素信号の読み出しとを同時に実施する。固体撮像装置５は、高速動画の撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制を実現できる。
【０１３２】
（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。上記の第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。
【０１３３】
第３の実施形態の固体撮像装置４０は、第１の実施形態の固体撮像装置５と同様の第１および第２のモードによる画像信号の読み出しと、さらに第３のモードによる画像信号の読み出しを実施する。
【０１３４】
固体撮像装置４０は、イメージセンサ１０および信号処理回路４１を備える。信号処理回路４１は、配列変換部２０および色位相変換部４２を備える。色位相変換部４２は、イメージセンサ１０からの画像信号に対し、フレームごとの色位相変換を実施する。色位相変換部４２は、色位相変換を実施することで、互いに異なる色の光を検出する画素に由来する成分が所定の配列順とされた画像信号を得る。
【０１３５】
カメラシステム１は、本実施形態において信号処理回路４１が実施するものとした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。色位相変換部４２の機能は、信号処理回路４１に代えて、ＩＳＰ６が備えていても良い。
【０１３６】
固体撮像装置４０は、第１の実施形態と同様に、第１のモードにて、複数の画素からの画素信号を同時に読み出すビニング処理を実施する。固体撮像装置４０は、第１の実施形態と同様に、第２のモードにて、画素アレイ１２の各行および各列の画素から画素信号を順次読み出す。さらに、固体撮像装置４０は、第３のモードにて、画素信号が読み出される画素を間引くための間引き処理を実施する。
【０１３７】
図１５は、第３の実施形態の第３のモードにおける間引き処理について説明する図である。固体撮像装置４０は、各フレームにおいて、画素アレイ１２の有効画素の総数に対して４分の１の数の画素から画素信号を読み出す。固体撮像装置４０は、４つの連続するフレームにおいて、それぞれ異なる画素から画素信号を読み出す。固体撮像装置４０は、４つのフレーム期間を周期として、画素信号を読み出す対象とする画素を順次変化させる。
【０１３８】
イメージセンサ１０は、連続する４つのフレーム期間Ｆ１〜Ｆ４のうちの第１のフレーム期間Ｆ１では、Ｂ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする４行４列の画素ブロックの四隅に位置する。イメージセンサ１０は、第１のフレーム期間Ｆ１の次の第２のフレーム期間Ｆ２では、Ｇｂ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする４行２列の画素ブロックの四隅に位置する。
【０１３９】
イメージセンサ１０は、第２のフレーム期間Ｆ２の次の第３のフレーム期間Ｆ３では、Ｒ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする２行４列の画素ブロックの四隅に位置する。イメージセンサ１０は、第３のフレーム期間Ｆ３の次の第４のフレーム期間Ｆ４では、Ｇｒ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする２行２列の画素ブロックを構成する。
【０１４０】
図１５に示す間引き処理を実施することで、いずれのフレーム期間においても、ベイヤー配列の単位となる４つの画素の重心が、当該４つの画素を含む画素ブロックの中心と一致する。
【０１４１】
図１６は、図１５に示す第１のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。第３のモードでは、接続部１５は、処理回路２４ごとのスイッチ２５を含めた接続状態となる。
【０１４２】
撮像モードを第３のモードとするモード選択信号が制御回路１３へ入力されると、制御回路１３は、第３のモードに応じた制御信号を接続部１５へ出力する。接続部１５は、制御回路１３から制御信号に応じて、スイッチ２５を含めた第３の接続状態となる。
【０１４３】
図１６に示すように、接続部１５は、スイッチ２５を介して、処理回路２４と垂直信号線２１，２２を接続する。接続部１５において、スイッチ２５は、画素列ごとに設けられている。スイッチ２５の可動接点は、処理回路２４に接続されている。スイッチ２５の固定接点は、第１信号線である２つの垂直信号線２１，２１、あるいは第２信号線である２つの垂直信号線２２，２２にそれぞれ接続されている。
【０１４４】
スイッチ２５−１は、２つの画素列Ｃ１，Ｃ２において、垂直信号線２１−１，２１−２のうち選択された一方と、第１処理回路である処理回路２４−１とを接続する。スイッチ２５−１は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線２１−１，２１−２の選択を切り換える。スイッチ２５−２は、２つの画素列Ｃ１，Ｃ２において、垂直信号線２２−１，２２−２のうち選択された一方と、第２処理回路である処理回路２４−２とを接続する。スイッチ２５−２は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線２２−１，２２−２の選択を切り換える。
【０１４５】
スイッチ２５−３は、２つの画素列Ｃ３，Ｃ４において、垂直信号線２１−３，２１−４のうち選択された一方と、第１処理回路である処理回路２４−３とを接続する。スイッチ２５−３は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線２１−３，２１−４の選択を切り換える。スイッチ２５−４は、２つの画素列Ｃ３，Ｃ４において、垂直信号線２２−３，２２−４のうち選択された一方と、第２処理回路である処理回路２４−４とを接続する。スイッチ２５−４は、制御回路１３からの制御信号に応じて、垂直信号線２２−３，２２−４の選択を切り換える。
【０１４６】
行走査回路１４は、第１のフレーム期間Ｆ１の最初に、２つの画素行Ｌ４，Ｌ７へ同時に駆動信号を供給する。画素行Ｌ４は、第１画素行である。画素行Ｌ７は、第２画素行である。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ５，Ｌ６へは駆動信号を供給しない。
【０１４７】
行走査回路１４は、画素行Ｌ４，Ｌ７のうち、画素列Ｃ１の画素と、画素列Ｃ４の画素から、それぞれ画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４は、第１のフレーム期間Ｆ１の間、画素列Ｃ２，Ｃ３の画素からの画素信号の読み出しは行わない。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ１，Ｃ４以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０１４８】
行走査回路１４は、２つの画素列Ｃ１，Ｃ２のうち、第１画素列である画素列Ｃ１を選択する。スイッチ２５−１は、垂直信号線２１−１，２１−２のうち、画素列Ｃ１に設けられている垂直信号線２１−１と、第１処理回路である処理回路２４−１を接続する。スイッチ２５−２は、垂直信号線２２−１，２２−２のうち、画素列Ｃ１に設けられている垂直信号線２２−１と、第２処理回路である処理回路２４−２を接続する。
【０１４９】
行走査回路１４は、２つの画素列Ｃ３，Ｃ４のうち、第２画素列である画素列Ｃ４を選択する。スイッチ２５−３は、垂直信号線２１−３，２１−４のうち、画素列Ｃ４に設けられている垂直信号線２１−４と、第１処理回路である処理回路２５−３を接続する。スイッチ２５−４は、垂直信号線２２−３，２２−４のうち、画素列Ｃ４に設けられている垂直信号線２２−４と、第２処理回路である処理回路２５−４を接続する。
【０１５０】
このように、第１のフレーム期間Ｆ１において、スイッチ２５−１〜２５−４は、それぞれ垂直信号線２１−１，２２−１，２１−４，２２−４を選択する。
【０１５１】
画素列Ｃ１の画素セル２３−１１は、画素行Ｌ４のＢ画素から読み出された画素信号を垂直信号線２１−１へ出力する。画素列Ｃ４の画素セル２３−１４は、画素行Ｌ４のＧｂ画素から読み出された画素信号を垂直信号線２１−４へ出力する。画素列Ｃ１の画素セル２３−２１は、画素行Ｌ７のＧｒ画素から読み出された画素信号を垂直信号線２２−１へ出力する。画素列Ｃ４の画素セル２３−２４は、画素列Ｌ７のＲ画素から読み出された画素信号を垂直信号線２２−４へ出力する。
【０１５２】
垂直信号線２１−１，２２−１，２１−４，２２−４を伝送した画素信号は、それぞれ処理回路２４−１，２４−２，２４−３，２４−４へ入力される。処理回路２４−１〜２４−４は、処理を経た画素信号を、水平読み出し期間Ｔ１における列走査回路１７の選択走査に応じて順次出力する。水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｂ４，Ｇｒ７，Ｇｂ４，Ｒ７は、それぞれ図中「１」と示したＢ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｒの各画素にて検出された画素信号である。
【０１５３】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ８，Ｌ１１へ同時に駆動信号を供給する。画素行Ｌ８は、第２画素行である。画素行Ｌ１１は、第１画素行である。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ９，Ｌ１０へは駆動信号を供給しない。
【０１５４】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｇｒ１１，Ｂ８，Ｒ１１，Ｇｂ８を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル２３−２１，２３−２４，２３−３１，２３−３４のうち「２」と示したＧｒ，Ｂ，Ｒ，Ｇｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０１５５】
配列変換部２０は、画素ごとの信号成分の配列が、画素アレイ１２における画素の配列順序に適合するように、画像信号の信号成分の配列を変換する。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｂ４，Ｇｒ７，Ｇｂ４，Ｒ７を、順序規則に従い、Ｂ４，Ｇｂ４，Ｇｒ７，Ｒ７の順序へ並べ替える。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２に読み出される信号成分Ｇｒ１１，Ｂ８，Ｒ１１，Ｇｂ８を、順序規則に従い、Ｂ８，Ｇｂ８，Ｇｒ１１，Ｒ１１の順序へ並べ替える。
【０１５６】
固体撮像装置４０は、ベイヤー配列の単位となる４個の画素の信号成分を、標準とする配列順、例えばＧｒ，Ｒ，Ｂ，Ｇｂの順序として、画像信号を出力する。色位相変換部４２は、各色画素に由来する信号成分が当該標準の配列順とされた画像信号を得るための色位相変換を実施する。
【０１５７】
色位相変換部４２は、色位相変換として、フィルタリングによる補間処理を実施する。色位相変換部４２は、例えば、Ｂの信号成分が得られた領域におけるＧの信号成分を得るために、当該領域の周辺の領域にて得られたＧの信号成分に基づく補間処理を実施する。
【０１５８】
水平読み出し期間Ｔ１に読み出される４個の信号成分Ｂ４，Ｇｂ４，Ｇｒ７，Ｒ７は、ベイヤー配列の単位を構成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｂ４が得られた領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ４’）を生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｇｂ４が得られた領域について、Ｒの信号成分（Ｒ４’）を生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｇｒ７が得られた領域について、Ｂの信号成分（Ｂ７’）を生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｒ７が得られた領域について、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ７’）を生成する。
【０１５９】
水平読み出し期間Ｔ２に読み出される４個の信号成分Ｂ８，Ｇｂ８，Ｇｒ１１，Ｒ１１は、ベイヤー配列の単位を構成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｂ８，Ｇｂ８，Ｇｒ１１，Ｒ１１が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ８’）、Ｒの信号成分（Ｒ８’）、Ｂの信号成分（Ｂ１１’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ１１’）をそれぞれ生成する。
【０１６０】
色位相変換部４２は、画素列Ｃ１，Ｃ４以降の画素列について、画素列Ｃ１，Ｃ４の場合と同様の色位相変換を行う。固体撮像装置４０は、色位相変換部４２にて色位相変換を実施することで、各色画素に由来する信号成分が標準の配列順で配列された画像信号を得ることができる。これにより、カメラシステム１は、固体撮像装置４０の後段の処理手段、例えばＩＳＰ６にて、一定の配列順の信号成分に対するデモザイク処理を行うことができる。
【０１６１】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ１１以降の画素行についても、画素行Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ１１の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０１６２】
図１７は、図１５に示す第２のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。行走査回路１４は、第２のフレーム期間Ｆ２の最初に、２つの画素行Ｌ４，Ｌ７へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ５，Ｌ６へは駆動信号を供給しない。
【０１６３】
行走査回路１４は、画素行Ｌ４，Ｌ７のうち、画素列Ｃ２の画素と、画素列Ｃ３の画素から画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ２，Ｃ３以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０１６４】
行走査回路１４は、２つの画素列Ｃ１，Ｃ２のうち、第２画素列である画素列Ｃ２を選択する。スイッチ２５−１は、垂直信号線２１−１，２１−２のうち、画素列Ｃ２に設けられている垂直信号線２１−２と、第１処理回路である処理回路２４−１を接続する。スイッチ２５−２は、垂直信号線２２−１，２２−２のうち、画素列Ｃ２に設けられている垂直信号線２２−２と、第２処理回路である処理回路２４−２を接続する。
【０１６５】
行走査回路１４は、２つの画素列Ｃ３，Ｃ４のうち、第１画素列である画素列Ｃ３を選択する。スイッチ２５−３は、垂直信号線２１−３，２１−４のうち、画素列Ｃ３に設けられている垂直信号線２１−３と、第１処理回路である処理回路２５−３を接続する。スイッチ２５−４は、垂直信号線２２−３，２２−４のうち、画素列Ｃ３に設けられている垂直信号線２２−３と、第２処理回路である処理回路２５−４を接続する。
【０１６６】
このように、第２のフレーム期間Ｆ２において、スイッチ２５−１〜２５−４は、それぞれ垂直信号線２１−２，２２−２，２１−３，２２−３を選択する。
【０１６７】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１にて、信号成分Ｇｂ４，Ｒ７，Ｂ４，Ｇｒ７を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル２３−１２，２３−１３，２３−２２，２３−２３のうち「１」と示したＧｂ，Ｒ，Ｂ，Ｇｒの各画素にて検出された画素信号である。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号を保持する。
【０１６８】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ８，Ｌ１１へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ９，Ｌ１０へは駆動信号を供給しない。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｒ１１，Ｇｂ８，Ｇｒ１１，Ｂ８を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル２３−１２，２３−１３，２３−２２，２３−２３のうち「２」と示したＲ，Ｇｂ，Ｇｒ，Ｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０１６９】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｇｂ４，Ｒ７，Ｂ４，Ｇｒ７を、順序規則に従い、Ｇｂ４，Ｂ４，Ｒ７，Ｇｒ７の順序へ並べ替える。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２に読み出される信号成分Ｒ１１，Ｇｂ８，Ｇｒ１１，Ｂ８を、順序規則に従い、Ｇｂ８，Ｂ８，Ｒ１１，Ｇｒ１１の順序へ並べ替える。
【０１７０】
色位相変換部４２は、信号成分Ｇｂ４，Ｂ４，Ｒ７，Ｇｒ７が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ４’）、Ｒの信号成分（Ｒ４’）、Ｂの信号成分（Ｂ７’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ７’）をそれぞれ生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｇｂ８，Ｂ８，Ｒ１１，Ｇｒ１１が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ８’）、Ｒの信号成分（Ｒ８’）、Ｂの信号成分（Ｂ１１’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ１１’）をそれぞれ生成する。
【０１７１】
色位相変換部４２は、画素列Ｃ２，Ｃ３以降の画素列について、画素列Ｃ２，Ｃ３の場合と同様の色位相変換を行う。固体撮像装置４０は、画素行Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ１１以降の画素行についても、画素行Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ１１の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０１７２】
図１８は、図１５に示す第３のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。スイッチ２５−１〜２５−４は、第３のフレーム期間Ｆ３において、第１のフレーム期間Ｆ１のときと同様に、それぞれ垂直信号線２１−１，２２−１，２１−４，２２−４を選択する。
【０１７３】
行走査回路１４は、第３のフレーム期間Ｆ３の最初に、２つの画素行Ｌ５，Ｌ９へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ７，Ｌ８へは駆動信号を供給しない。
【０１７４】
行走査回路１４は、画素行Ｌ５，Ｌ９のうち、画素列Ｃ１の画素と、画素列Ｃ４の画素から画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ１，Ｃ４以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０１７５】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１にて、信号成分Ｇｒ９，Ｇｒ５，Ｒ９，Ｒ５を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル２３−２１，２３−２４，２３−３１，２３−３４のうち「１」と示したＧｒ，Ｇｒ，Ｒ，Ｒの各画素にて検出された画素信号である。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号を保持する。
【０１７６】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ６，Ｌ１０へ同時に駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｂ１０，Ｂ６，Ｇｂ１０，Ｇｂ６を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、「２」と示したＢ，Ｂ，Ｇｂ，Ｇｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０１７７】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号を保持する。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１，Ｔ２にて読み出された上記８個の信号成分を、Ｇｒ５，Ｒ５，Ｂ６，Ｇｂ６，Ｇｒ９，Ｒ９，Ｂ１０，Ｇｂ１０の順序へと並べ替える。
【０１７８】
配列変換部２０からの画像信号に含まれる４個の信号成分Ｇｒ５，Ｒ５，Ｂ６，Ｇｂ６は、ベイヤー配列の単位を構成する。かかる４個の信号成分は、上述する標準の配列順をなしている。４個の信号成分Ｇｒ９，Ｒ９，Ｂ１０，Ｇｂ１０も、標準の配列順をなしている。第３のフレーム期間Ｆ３では、ベイヤー配列の信号成分が標準の配列順をなすことから、色位相変換部４２は、色位相変換を行わない。
【０１７９】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ５，Ｌ６，Ｌ９，Ｌ１０以降の画素行についても、画素行Ｌ５，Ｌ６，Ｌ９，Ｌ１０の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０１８０】
図１９は、図１５に示す第４のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。スイッチ２５−１〜２５−４は、第４のフレーム期間Ｆ４において、第２のフレーム期間Ｆ２のときと同様に、それぞれ垂直信号線２１−２，２２−２，２１−３，２２−３を選択する。
【０１８１】
行走査回路１４は、第４のフレーム期間Ｆ４の最初に、２つの画素行Ｌ５，Ｌ９へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ７，Ｌ８へは駆動信号を供給しない。
【０１８２】
行走査回路１４は、画素行Ｌ５，Ｌ９のうち、画素列Ｃ２の画素と、画素列Ｃ３の画素から、それぞれ画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ２，Ｃ３以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０１８３】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１にて、信号成分Ｒ９，Ｒ５，Ｇｒ９，Ｇｒ５を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル２３−２２，２３−２３，２３−３２，２３−３３のうち「１」と示したＲ，Ｒ，Ｇｒ，Ｇｒの各画素にて検出された画素信号である。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号を保持する。
【０１８４】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ６，Ｌ１０へ同時に駆動信号を供給する。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｇｂ１０，Ｇｂ６，Ｂ１０，Ｂ６を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル２３−２２，２３−２３，２３−３２，２３−３３のうち「２」と示したＧｂ，Ｇｂ，Ｂ，Ｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０１８５】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２においてイメージセンサ１０から読み出された画像信号を保持する。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１，Ｔ２にて読み出された上記８個の信号成分を、Ｒ５，Ｇｒ５，Ｇｂ６，Ｂ６，Ｒ９，Ｇｒ９，Ｇｂ１０，Ｂ１０の順序へと並べ替える。
【０１８６】
色位相変換部４２は、信号成分Ｒ５，Ｇｒ５，Ｇｂ６，Ｂ６が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ５’）、Ｒの信号成分（Ｒ５’）、Ｂの信号成分（Ｂ６’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ６’）をそれぞれ生成する。色位相変換部４２は、Ｒ９，Ｇｒ９，Ｇｂ１０，Ｂ１０が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ９’）、Ｒの信号成分（Ｒ９’）、Ｂの信号成分（Ｂ１０’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ１０’）をそれぞれ生成する。
【０１８７】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ５，Ｌ６，Ｌ９，Ｌ１０以降の画素行についても、画素行Ｌ５，Ｌ６，Ｌ９，Ｌ１０の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０１８８】
固体撮像装置４０は、第１の実施形態の固体撮像装置５と同様に、画素列ごとに第１信号線および第２信号線が備えられた構成を備える。固体撮像装置４０は、第１の実施形態と同様の構成において、画素信号が読み出される画素をフレームごとに異ならせる間引き処理を実現できる。
【０１８９】
固体撮像装置４０は、行方向において４つの画素列のうちの２つと、列方向において４つの画素行のうちの２つとを間引いて画像信号を読み出す。固体撮像装置４０は、かかる間引き処理を実施することで、列方向および行方向のそれぞれについて画像信号のデータ量を２分の１に削減する。
【０１９０】
固体撮像装置４０は、イメージセンサ１０から読み出される画像信号のデータ量を削減することで、高速な撮像が可能となる。固体撮像装置４０は、画素行ごとの間引きのみによって本実施形態と同等のデータ量低減を試みた場合に比べて、解像感の低下を抑制できる。固体撮像装置４０は、動画の撮像において、被写体像の輪郭部分に生じる階段状のノイズ、いわゆるジャギーを抑制できる。固体撮像装置４０は、画質の劣化を抑制できる。
【０１９１】
固体撮像装置４０は、画素アレイ１２の各行および各列の画素から画素信号を読み出す場合の露光時間に対し、間引き処理を行う場合の露光時間を長くしても良い。制御回路１３は、各画素における電荷のリセットから転送までの電荷蓄積時間が、第２のモードのときより、第３のモードのときに長くなるように、リセットおよび転送のタイミングを制御する。制御回路１３による制御に応じて、第３のモードの各フレームにおける露光時間が、第２のモードにおける露光時間より長くなる。
【０１９２】
これにより、固体撮像装置４０は、低照度環境においても明るい画像を得ることができる。固体撮像装置４０は、第３のモードにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間の４倍までとすると、第３のモードにおけるフレームレートを、第２のモードにおけるフレームレートと同等以上にできる。
【０１９３】
固体撮像装置４０は、連続する４つのフレーム期間に、互いに露光時間を異ならせたフレーム期間を含めることとしても良い。固体撮像装置４０は、長い露光時間としたフレームと、短い露光時間としたフレームとによるハイダイナミックレンジ合成を実現できる。これにより、固体撮像装置４０は、広い照度範囲において鮮明な画像を得ることができる。固体撮像装置４０は、第３のモードにおける複数のフレーム期間のうちの少なくともいずれか１つにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間より長くすることで、明るく鮮明な画像を得ることができる。
【０１９４】
カメラシステム１は、後段のデモザイク処理手段（図示省略）にて、画像信号の各信号成分が、いずれの色画素からの信号成分であるかを把握できるようにしても良い。デモザイク処理手段は、各色の信号成分の配列に応じた処理を実施することで、信号成分の順序に関わらず、正確なデモザイク処理を実施できる。この場合、固体撮像装置４０は、色位相変換部４２を省略しても良い。
【０１９５】
固体撮像装置４０は、接続部１５を第３の接続状態として、画素セル２３内の２個の画素から同時に信号を読み出すビニング処理を行うこととしても良い。行走査回路１４は、４つの画素行を同時に選択する。この場合、固体撮像装置４０は、上述の第３のモードの場合に対し、２倍の画素数の画素からの情報を含む画像信号を読み出すことができる。
【０１９６】
固体撮像装置４０は、上記の第２の実施形態の画素アレイ３０を備える構成において、第３の実施形態と同様の間引き処理を行うこととしても良い。この場合も、固体撮像装置４０は、高速動画の撮像を行うことができる。
【０１９７】
第３の実施形態によると、固体撮像装置４０は、第１画素セルから第１信号線を介する画素信号の読み出しと、第２画素セルから第２信号線を介する画素信号の読み出しとを同時に実施する。固体撮像装置４０は、画素信号の同時読み出しと、間引き処理とにより、高速な撮像を行うことができる。固体撮像装置４０は、高速動画の撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制が可能となる。
【０１９８】
（第４の実施形態）
図２０は、第４の実施形態の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。上記の第１および第２の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。第４の実施形態の固体撮像装置４０は、第３の実施形態の固体撮像装置４０の画素アレイ１２に代えて、画素アレイ５０が設けられている。
【０１９９】
画素アレイ５０は、第２の実施形態の画素アレイ３０と同様に、２Ｖ２Ｈの画素共有構造を含む画素セル３５を備える。画素アレイ５０において、列方向へ配列された画素セル３５の列ごとに、２本の垂直信号線５１，５２が配置されている。画素アレイ５０は、画素セル３５ごとに、垂直信号線５１，５２のいずれかへ画素信号を出力する。
【０２００】
第１画素セルである画素セル３５−１は、第１信号線である垂直信号線５１に接続されている。第２画素セルである画素セル３５−２は、第２信号線である垂直信号線５２に接続されている。画素セル３５の各列にて、第１画素セルと第２画素セルとが、列方向において交互に配置されている。
【０２０１】
第４の実施形態では、固体撮像装置４０は、第１のモードと第２のモードとに、撮像モードを切り換え可能であるものとする。固体撮像装置４０は、第１のモードにて、第３の実施形態における第３のモードの場合と同様の間引き処理を実施する。固体撮像装置４０は、第２のモードでは、間引き処理を停止させる。固体撮像装置４０は、第２のモードにて、画素アレイ５０の各行および各列の画素から画素信号を順次読み出す。
【０２０２】
図２１は、第４の実施形態の第１のモードにおける間引き処理について説明する図である。固体撮像装置４０は、各フレームにおいて、画素アレイ１２の有効画素の総数に対して４分の１の数の画素から画素信号を読み出す。固体撮像装置４０は、４つの連続するフレームにおいて、それぞれ異なる画素から画素信号を読み出す。固体撮像装置４０は、４つのフレーム期間を周期として、画素信号を読み出す対象とする画素を順次変化させる。
【０２０３】
イメージセンサ１０は、連続する４つのフレーム期間Ｆ１〜Ｆ４のうちの第１のフレーム期間Ｆ１では、Ｂ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする２行４列の画素ブロックの四隅に位置する。イメージセンサ１０は、第１のフレーム期間Ｆ１の次の第２のフレーム期間Ｆ２では、Ｇｂ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、２行２列の画素ブロックを構成する。
【０２０４】
イメージセンサ１０は、第２のフレーム期間Ｆ２の次の第３のフレーム期間Ｆ３では、Ｇｒ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする４行４列の画素ブロックの四隅に位置する。イメージセンサ１０は、第３のフレーム期間Ｆ３の次の第４のフレーム期間Ｆ４では、Ｒ画素の画素信号を最初に読み出す。ベイヤー配列の単位となる４個の画素は、位置Ｘを中心とする４行２列の画素ブロックの四隅に位置する。
【０２０５】
図２１に示す間引き処理を実施することで、いずれのフレーム期間においても、ベイヤー配列の単位となる４つの画素の重心が、当該４つの画素を含む画素ブロックの中心と一致する。
【０２０６】
図２２は、図２１に示す第１のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。第４の実施形態では、画素セル３５の列ごとに、第１および第２処理回路である２つの処理回路２４と、第１および第２信号線である垂直信号線５１，５２が設けられている。
【０２０７】
２つの処理回路２４−１，２４−２は、画素列Ｃ１，Ｃ２の画素セル３５−１１，３５−２１・・・の列に対して設けられている。接続部１５は、第１処理回路である処理回路２４−１と垂直信号線５１−１を接続し、第２処理回路である処理回路２４−２と垂直信号線５２−１を接続する。
【０２０８】
２つの処理回路２４−３，２４−４は、画素列Ｃ３，Ｃ４の画素セル３５−１２，３５−２２・・・の列に対して設けられている。接続部１５は、第１処理回路である処理回路２４−３と垂直信号線５１−２を接続し、第２処理回路である処理回路２４−４と垂直信号線５２−２を接続する。接続部１５は、第４の実施形態では、撮像モードに関わらず、かかる接続状態を維持する。
【０２０９】
行選択回路１４は、第１のフレーム期間Ｆ１の最初に、２つの画素行Ｌ２，Ｌ３へ同時に駆動信号を供給する。画素行Ｌ２は、第１画素行である。画素行Ｌ３は、第２画素行である。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ１，Ｌ４へは駆動信号を供給しない。
【０２１０】
行走査回路１４は、画素行Ｌ２，Ｌ３のうち、画素列Ｃ１の画素と、画素列Ｃ４の画素から画素信号を読み出す行走査を行う。行走査回路１４は、第１のフレーム期間Ｆ１の間、画素列Ｃ２，Ｃ３の画素からの画素信号の読み出しは行わない。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ１，Ｃ４以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０２１１】
画素列Ｃ１，Ｃ２の画素セル３５−１１は、画素行Ｌ２のＢ画素から読み出された画素信号を垂直信号線５１−１へ出力する。画素列Ｃ３，Ｃ４の画素セル３５−１２は、画素列Ｌ２のＧｂ画素から読み出された画素信号を垂直信号線５１−２へ出力する。
【０２１２】
画素列Ｃ１，Ｃ２の画素セル３５−２１は、画素行Ｌ３のＧｒ画素から読み出された画素信号を垂直信号線５２−１へ出力する。画素列Ｃ３，Ｃ４の画素セル３５−２２は、画素列Ｌ３のＲ画素から読み出された画素信号を垂直信号線５２−２へ出力する。
【０２１３】
垂直信号線５１−１，５２−１，５１−２，５２−２を伝送した画素信号は、それぞれ処理回路２４−１，２４−２，２４−３，２４−４へ入力される。処理回路２４−１〜２４−４は、処理を経た画素信号を、水平読み出し期間Ｔ１における列走査回路１７の選択走査に応じて順次出力する。水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｂ２，Ｇｒ３，Ｇｂ２，Ｒ３は、それぞれ図中「１」と示したＢ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｒの各画素にて検出された画素信号である。
【０２１４】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ６，Ｌ７へ同時に駆動信号を供給する。画素行Ｌ６は、第１画素行である。画素行Ｌ７は、第２画素行である。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ５，Ｌ８へは駆動信号を供給しない。
【０２１５】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｂ６，Ｇｒ７，Ｇｂ６，Ｒ７を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−３１，３５−４１，３５−３２，３５−４２のうち「２」と示したＢ，Ｇｂ，Ｇｒ，Ｒの各画素にて検出された画素信号である。
【０２１６】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｂ２，Ｇｒ３，Ｇｂ２，Ｒ３を、順序規則に従い、Ｂ２，Ｇｂ２，Ｇｒ３，Ｒ３の順序へ並べ替える。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２に読み出される信号成分Ｂ６，Ｇｒ７，Ｇｂ６，Ｒ７を、順序規則に従い、Ｂ６，Ｇｂ６，Ｇｒ７，Ｒ７の順序へ並べ替える。
【０２１７】
色位相変換部４２は、信号成分Ｂ２，Ｇｂ２，Ｇｒ３，Ｒ３が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ２’）、Ｒの信号成分（Ｒ２’）、Ｂの信号成分（Ｂ３’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ３’）をそれぞれ生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｂ６，Ｇｂ６，Ｇｒ７，Ｒ７が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ６’）、Ｒの信号成分（Ｒ６’）、Ｂの信号成分（Ｂ７’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ７’）をそれぞれ生成する。
【０２１８】
色位相変換部４２は、色位相変換を実施することで、互いに異なる色の光を検出する画素に由来する成分が所定の配列順で配列された画像信号を得る。これにより、カメラシステム１は、固体撮像装置４０の後段の処理手段、例えばＩＳＰ６にて、一定の配列順の信号成分に対するデモザイク処理を行うことができる。
【０２１９】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６，Ｌ７以降の画素行についても、画素行Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６，Ｌ７の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０２２０】
図２３は、図２１に示す第２のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。行走査回路１４は、第２のフレーム期間Ｆ２の最初に、２つの画素行Ｌ２，Ｌ３へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ１，Ｌ４へは駆動信号を供給しない。
【０２２１】
行走査回路１４は、画素行Ｌ２，Ｌ３のうち、画素列Ｃ２の画素と、画素列Ｃ３の画素から画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ２，Ｃ３以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０２２２】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１にて、信号成分Ｇｂ２，Ｒ３，Ｂ２，Ｇｒ３を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−１１，３５−２１，３５−１２，３５−２２のうち「１」と示したＧｂ，Ｒ，Ｂ，Ｇｒの各画素にて検出された画素信号である。
【０２２３】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ６，Ｌ７へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ５，Ｌ８へは駆動信号を供給しない。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｇｂ６，Ｒ７，Ｂ６，Ｇｒ７を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−３１，３５−４１，３５−３２，３５−４２のうち「２」と示したＧｂ，Ｒ，Ｂ，Ｇｒの各画素にて検出された画素信号である。
【０２２４】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｇｂ２，Ｒ３，Ｂ２，Ｇｒ３を、順序規則に従い、Ｇｂ２，Ｂ２，Ｒ３，Ｇｒ３の順序へ並べ替える。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２に読み出される信号成分Ｇｂ６，Ｒ７，Ｂ６，Ｇｒ７を、順序規則に従い、Ｇｂ６，Ｂ６，Ｒ７，Ｇｒ７の順序へ並べ替える。
【０２２５】
色位相変換部４２は、信号成分Ｇｂ２，Ｂ２，Ｒ３，Ｇｒ３が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ２’）、Ｒの信号成分（Ｒ２’）、Ｂの信号成分（Ｂ３’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ３’）をそれぞれ生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｇｂ６，Ｂ６，Ｒ７，Ｇｒ７が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ６’）、Ｒの信号成分（Ｒ６’）、Ｂの信号成分（Ｂ７’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ７’）をそれぞれ生成する。
【０２２６】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６，Ｌ７以降の画素行についても、画素行Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６，Ｌ７の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０２２７】
図２４は、図２１に示す第３のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。行走査回路１４は、第３のフレーム期間Ｆ３の最初に、２つの画素行Ｌ１，Ｌ４へ同時に駆動信号を供給する。画素行Ｌ１は、第１画素行である。画素行Ｌ４は、第２画素行である。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ２，Ｌ３へは駆動信号を供給しない。
【０２２８】
行走査回路１４は、画素行Ｌ１，Ｌ４のうち、画素列Ｃ１の画素と、画素列Ｃ４の画素から画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ１，Ｃ４以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０２２９】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１にて、信号成分Ｇｒ１，Ｂ４，Ｒ１，Ｇｂ４を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−１１，３５−２１，３５−１２，３５−２２のうち「１」と示したＧｒ，Ｂ，Ｒ，Ｇｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０２３０】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ５，Ｌ８へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ６，Ｌ７へは駆動信号を供給しない。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｇｒ５，Ｂ８，Ｒ５，Ｇｂ８を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−３１，３５−４１，３５−３２，３５−４２のうち「２」と示したＧｒ，Ｂ，Ｒ，Ｇｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０２３１】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｇｒ１，Ｂ４，Ｒ１，Ｇｂ４を、順序規則に従い、Ｇｒ１，Ｒ１，Ｂ４，Ｇｂ４の順序へ並べ替える。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２に読み出される信号成分Ｇｒ５，Ｂ８，Ｒ５，Ｇｂ８を、順序規則に従い、Ｇｒ５，Ｒ５，Ｂ８，Ｇｂ８の順序へ並べ替える。
【０２３２】
配列変換部２０からの画像信号に含まれる４個の信号成分Ｇｒ１，Ｒ１，Ｂ４，Ｇｂ４は、ベイヤー配列の単位を構成する。かかる４個の信号成分は、上述する標準の配列順をなしている。４個の信号成分Ｇｒ５，Ｒ５，Ｂ８，Ｇｂ８も、標準の配列順をなしている。第３のフレーム期間Ｆ３では、ベイヤー配列の信号成分が標準の配列順をなすことから、色位相変換部４２は、色位相変換を行わない。
【０２３３】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８以降の画素行についても、画素行Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０２３４】
図２５は、図２１に示す第４のフレーム期間における固体撮像装置の動作を説明する図である。行走査回路１４は、第４のフレーム期間Ｆ４の最初に、２つの画素行Ｌ１，Ｌ４へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ２，Ｌ３へは駆動信号を供給しない。
【０２３５】
行走査回路１４は、画素行Ｌ１，Ｌ４のうち、画素列Ｃ２の画素と、画素列Ｃ３の画素から画素信号を読み出すための行走査を行う。行走査回路１４の行走査により、画素列Ｃ２，Ｃ３以降も、２つの画素列おきに画素信号が読み出される。
【０２３６】
イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ１にて、信号成分Ｒ１，Ｇｂ４，Ｇｒ１，Ｂ４を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−１１，３５−２１，３５−１２，３５−２２のうち「１」と示したＲ，Ｇｂ，Ｇｒ，Ｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０２３７】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ５，Ｌ８へ同時に駆動信号を供給する。行走査回路１４は、間引きの対象とする画素行Ｌ６，Ｌ７へは駆動信号を供給しない。イメージセンサ１０は、水平読み出し期間Ｔ２にて、信号成分Ｒ５，Ｇｂ８，Ｇｒ５，Ｂ８を含む画像信号を出力する。かかる信号成分は、図中、画素セル３５−３１，３５−４１，３５−３２，３５−４２のうち「２」と示したＲ，Ｇｂ，Ｇｒ，Ｂの各画素にて検出された画素信号である。
【０２３８】
配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ１に読み出される信号成分Ｒ１，Ｇｂ４，Ｇｒ１，Ｂ４を、順序規則に従い、Ｒ１，Ｇｒ１，Ｇｂ４，Ｂ４の順序へ並べ替える。配列変換部２０は、水平読み出し期間Ｔ２に読み出される信号成分Ｒ５，Ｇｂ８，Ｇｒ５，Ｂ８を、順序規則に従い、Ｒ５，Ｇｒ５，Ｇｂ８，Ｂ８の順序へ並べ替える。
【０２３９】
色位相変換部４２は、信号成分Ｒ１，Ｇｒ１，Ｇｂ４，Ｂ４が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ１’）、Ｒの信号成分（Ｒ１’）、Ｂの信号成分（Ｂ４’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ４’）をそれぞれ生成する。色位相変換部４２は、信号成分Ｒ５，Ｇｒ５，Ｇｂ８，Ｂ８が得られた各領域について、Ｇｒの信号成分（Ｇｒ５’）、Ｒの信号成分（Ｒ５’）、Ｂの信号成分（Ｂ８’）、Ｇｂの信号成分（Ｇｂ８’）をそれぞれ生成する。
【０２４０】
固体撮像装置４０は、画素行Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８以降の画素行についても、画素行Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ８の場合と同様の動作を行う。行走査回路１４は、１つの第１画素行と、１つの第２画素行とを同時に選択する。
【０２４１】
固体撮像装置４０は、行方向において４つの画素列のうちの２つと、列方向において４つの画素行のうちの２つとを間引いて画像信号を読み出す。固体撮像装置４０は、かかる間引き処理を実施することで、列方向および行方向のそれぞれについて画像信号のデータ量を２分の１に削減する。
【０２４２】
固体撮像装置４０は、イメージセンサ１０から読み出される画像信号のデータ量を削減することで、高速な撮像が可能となる。固体撮像装置４０は、画素行ごとの間引きのみによって本実施形態と同等のデータ量低減を試みた場合に比べて、解像感の低下を抑制できる。固体撮像装置４０は、動画の撮像においてジャギーを抑制できる。固体撮像装置４０は、画質の劣化を抑制できる。
【０２４３】
図２６は、第４の実施形態の第２のモードにおける固体撮像装置の動作を説明する図である。固体撮像装置４０は、第２のモードでは間引き処理を行わず、画素アレイ５０の各画素からの信号成分を順次読み出す。
【０２４４】
第４の実施形態では、固体撮像装置４０は、画素セル３５にて行方向へ配列された２個の画素からの信号をそれぞれ異なるタイミングで読み出し可能とされている。固体撮像装置４０は、例えば、画素行ごとに２つの画素駆動線が配置されている。固体撮像装置４０は、２つの画素駆動線を用いることで、行方向に配列された２個の画素から異なるタイミングで信号を読み出す。
【０２４５】
行走査回路１４は、フレーム期間の最初に、２つの画素行Ｌ１，Ｌ３を同時に選択する。画素列Ｃ１，Ｃ２に位置する画素セル３５−１１は、Ｒ画素からの画素信号と、Ｇｒ画素からの画素信号とを、垂直信号線５１−１へ順次出力する。画素セル３５−２１は、Ｒ画素からの画素信号と、Ｇｒ画素からの画素信号とを、垂直信号線５２−１へ順次出力する。画素列Ｃ１，Ｃ２以降の画素セル３５も、画素セル３５−１１，３５−２１と同様に画素信号を出力する。
【０２４６】
次に、行走査回路１４は、２つの画素行Ｌ２，Ｌ４を同時に選択する。画素セル３５−１１は、Ｇｂ画素からの画素信号と、Ｂ画素からの画素信号とを、垂直信号線５１−１へ順次出力する。画素セル３５−２１は、Ｇｂ画素からの画素信号と、Ｂ画素からの画素信号とを、垂直信号線５２−１へ順次出力する。画素列Ｃ１，Ｃ２以降の画素セル３５も、画素セル３５−１１，３５−２１と同様に画素信号を出力する。固体撮像装置４０は、画素行Ｌ１〜Ｌ４以降の画素行についても、画素行Ｌ１〜Ｌ４の場合と同様の動作を行う。
【０２４７】
第４の実施形態において、行走査回路１４は、第１および第２のモード以外の第３のモードにおいて、画素行を１つずつ選択することとしても良い。固体撮像装置４０は、第３のモードでは、画素行Ｌ１，Ｌ２・・・の順序で画素信号を順次読み出す。
【０２４８】
固体撮像装置４０は、第３の実施形態と同様に、第１のモードの各フレームにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間より長くしても良い。これにより、固体撮像装置４０は、低照度環境において明るい画像を得ることができる。固体撮像装置４０は、第１のモードにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間の４倍までとすると、第１のモードにおけるフレームレートを、第２のモードにおけるフレームレートと同等以上にできる。
【０２４９】
固体撮像装置４０は、第３の実施形態と同様に、連続する４つのフレーム期間に、互いに露光時間を異ならせたフレーム期間を含めることとしても良い。固体撮像装置４０は、長い露光時間としたフレームと、短い露光時間としたフレームとによるハイダイナミックレンジ合成を実現できる。これにより、固体撮像装置４０は、広い照度範囲において鮮明な画像を得ることができる。固体撮像装置４０は、第１のモードにおける複数のフレーム期間のうちの少なくともいずれか１つにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間より長くすることで、明るく鮮明な画像を得ることができる。
【０２５０】
カメラシステム１は、後段のデモザイク処理手段（図示省略）にて、画像信号の各信号成分が、いずれの色画素からの信号成分であるかを把握できるようにしても良い。デモザイク処理手段は、各色の信号成分の配列に応じた処理を実施することで、信号成分の順序に関わらず、正確なデモザイク処理を実施できる。この場合、固体撮像装置４０は、色位相変換部４２を省略しても良い。
【０２５１】
第４の実施形態によると、固体撮像装置４０は、第１画素セルから第１信号線を介する画素信号の読み出しと、第２画素セルから第２信号線を介する画素信号の読み出しとを同時に実施する。固体撮像装置４０は、画素信号の同時読み出しと、間引き処理とにより、高速な撮像を行うことができる。固体撮像装置４０は、高速動画の撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制が可能となる。
【０２５２】
（第５の実施形態）
図２７は、第５の実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。上記の第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。
【０２５３】
第５の実施形態の固体撮像装置６０は、第１の実施形態の固体撮像装置５と同様の第１および第２のモードによる画像信号の読み出しと、さらに第３のモードによる画像信号の読み出しを実施する。
【０２５４】
固体撮像装置６０は、第３のモードにて、第１の実施形態における第１のモードと同様のビニング処理を実施する。さらに、固体撮像装置６０は、第３のモードにて、画素信号が読み出される画素行を間引くための間引き処理を実施する。固体撮像装置６０は、複数のフレームの間で、間引きの対象とされる画素行を互いに異ならせる。
【０２５５】
固体撮像装置６０は、イメージセンサ１０および信号処理回路６１を備える。信号処理回路６１は、配列変換部２０および再構成処理部６２を備える。補間部である再構成処理部６２は、第３のモードにおいて間引きの対象とされた部分の画像データを補間するための再構成処理を実施する。
【０２５６】
図２８は、第５の実施形態の第３のモードのうち、第１のフレーム期間における固体撮像装置の動作について説明する図である。固体撮像装置６０は、第１のモードと同様の２×２ビニングを実施する。
【０２５７】
撮像モードを第３のモードとするモード選択信号が制御回路１３へ入力されると、制御回路１３は、第３のモードに応じた制御信号を接続部１５へ出力する。接続部１５は、制御回路１３からの制御信号に応じて、第１の接続状態と同じである第３の接続状態となる。
【０２５８】
固体撮像装置６０は、画素行Ｌ１〜Ｌ８については、第１のモードと同様の動作を行う。固体撮像装置６０は、画素行Ｌ１〜Ｌ８に続く８個の画素行Ｌ９〜Ｌ１６を、間引き対象とする。固体撮像装置６０は、画素行Ｌ９〜Ｌ１６をスキップして、画素行Ｌ１７以降の８個の画素行について、第１のモードと同様の動作を行う。固体撮像装置６０は、８個の画素行おきに、画素信号の読み出しとスキップとを行う。
【０２５９】
図２９は、第５の実施形態の第３のモードのうち、第２のフレーム期間における固体撮像装置の動作について説明する図である。第２のフレーム期間は、第１のフレーム期間の次の期間とする。
【０２６０】
固体撮像装置６０は、８個の画素行Ｌ１〜Ｌ８を間引き対象とする。固体撮像装置６０は、画素行Ｌ１〜Ｌ８をスキップして、画素行Ｌ９〜Ｌ１６について、第１のモードと同様の動作を行う。固体撮像装置６０は、画素行Ｌ１７以降の８個の画素行Ｌ１７〜Ｌ２４について、間引き対象としてスキップする。固体撮像装置６０は、８個の画素行おきに、画素信号の読み出しとスキップとを行う。
【０２６１】
第５の実施形態にて、固体撮像装置６０は、第１のフレーム期間における動作と、第２のフレーム期間における動作とを、フレーム期間ごとに交互に行う。固体撮像装置６０は、第１および第２のフレーム期間において、間引きの対象とされる画素行を互いに異ならせている。
【０２６２】
固体撮像装置６０は、間引き処理を実施することで、列方向について画像信号のデータ量を２分の１に削減する。固体撮像装置６０は、第１のモードにおける画像信号の読み出しに対して、第３のモードでは、理論上２倍の速度で画像信号を読み出すことができる。固体撮像装置６０は、イメージセンサ１０から読み出される画像信号のデータ量を削減することで、高速な撮像が可能となる。
【０２６３】
図３０は、図２８および図２９に示す第３のモードにおける固体撮像装置の動作により得られる画像データについて説明する図である。フレームＦ１は、第１のフレーム期間にて得られたフレームとする。フレームＦ２は、第２のフレーム期間にて得られたフレームとする。Ｄ１〜Ｄ４は、それぞれ８個の画素行ごとに得られる画像データを表す。
【０２６４】
フレームＦ１は、画素行Ｌ１〜Ｌ８の画素信号からなるＤ１を含む。フレームＦ１のうち、第１のフレーム期間の動作において間引き対象とされた画素行Ｌ９〜Ｌ１６に対応する部分は、データ空白部分となる。Ｄ３以降も、画像データ部分とデータ空白部分とが交互に並列している。
【０２６５】
フレームＦ２は、画素行Ｌ９〜Ｌ１６の画素信号からなるＤ２を含む。フレームＦ２のうち、第２のフレーム期間の動作において間引き対象とされた画素行Ｌ１〜Ｌ８，Ｌ１７〜Ｌ２４に対応する部分は、データ空白部分となる。Ｄ４以降も、画像データ部分とデータ空白部分とが交互に並列している。固体撮像装置６０は、第１および第２のフレーム期間以降、フレームＦ１と同様のデータ空白部分を持つフレームと、フレームＦ２と同様のデータ空白部分を持つフレームとを交互に取得する。
【０２６６】
図３１は、図２７に示す再構成処理部による再構成処理の第１から第４の方法について説明する図である。３個のフレームＦｉ−１，Ｆｉ，Ｆｉ＋１は、連続するフレームであるものとする。Ｄｎ〜Ｄｎ＋３は、それぞれ８個の画素行ごとに得られる画像データを表す。フレームＦｉ−１，Ｆｉ＋１は、Ｄｎ，Ｄｎ＋２を含む。フレームＦｉは、Ｄｎ＋１，Ｄｎ＋３を含む。再構成処理部６２は、以下に説明するいずれの方法によって再構成処理を実施しても良い。
【０２６７】
第１の方法では、再構成処理部６２は、１つのフレームの画像データを使用して、当該フレームの画像データを再構成する。例えば、再構成処理部６２は、フレームＦｉの画像データＤｎ＋１，Ｄｎ＋３を使用して、フレームＦｉにおけるデータ空白部分の画像データＤｎ，Ｄｎ＋２を補間する。
【０２６８】
再構成処理部６２は、Ｄｎ＋１，Ｄｎ＋３の部分の間のデータ空白部分を、Ｄｎ＋１，Ｄｎ＋３に含まれる情報を使用して補間する。再構成処理部６２は、データ空白部分に隣接する部分の画像データを使用するいかなる手法により、データ空白部分を補間することとしても良い。
【０２６９】
第２の方法では、再構成処理部６２は、２つのフレームの画像データを使用して、１つのフレームを再構成する。例えば、再構成処理部６２は、フレームＦｉ＋１の画像データと、フレームＦｉの画像データとを、行走査順となるように、交互につなぎ合わせる。再構成処理部６２は、フレームＦｉ＋１のＤｎ，Ｄｎ＋２と、フレームＦｉのＤｎ＋１，Ｄｎ＋３を、Ｄｎ，Ｄｎ＋１，Ｄｎ＋２，Ｄｎ＋３の順に繋ぎ合わせる。
【０２７０】
これにより、再構成処理部６２は、２つのフレームＦｉ，Ｆｉ＋１から１つのフレームを再構成する。また、再構成処理部６２は、２つのフレームＦｉ−１，Ｆｉから１つのフレームを再構成する。
【０２７１】
第３の方法では、再構成処理部６２は、２つのフレームの一方に含まれる信号値と、他方に含まれる信号値との演算により、１つのフレームの画像データを再構成する。ここで、フレームＦｉのうちのある単位領域６３についてＧｒ成分の信号値を求める例を説明する。単位領域６３は、Ｄｎ＋１およびＤｎ＋３の部分の間のデータ空白部分に含まれる。
【０２７２】
フレームＦｉ−１の単位領域６４は、フレームＦｉの単位領域６３と同じ位置にある。単位領域６５は、フレームＦｉの画像データ部分のうち、Ｇｒ成分の情報を持ち、かつ単位領域６３に最も近い単位領域である。再構成処理部６２は、単位領域６４，６５の信号値の平均を求める。再構成処理部６２は、平均を求めた結果を、単位領域６３について補間する。
【０２７３】
再構成処理部６２は、データ空白部分の各単位領域についても、単位領域６３についてと同様に、平均を求めた結果を補間する。再構成処理部６２は、重み付け平均を求めた結果を、データ空白部分の各単位領域について補間しても良い。
【０２７４】
再構成処理部６２は、データ空白部分の補間と併せて、画像データ部分のデータ変換を実施する。例えば、再構成処理部６２は、単位領域６５の信号値を、単位領域６４との重み付け平均を求めた結果に置き換える。このようにして、再構成処理部６２は、２つのフレームＦｉ−１，Ｆｉから１つのフレームＦｉを再構成する。
【０２７５】
第４の方法では、再構成処理部６２は、再構成の対象とするフレームの前および後のフレームから、当該対象とするフレームを再構成する。ここでも、単位領域６３について信号値を補間する例を説明する。
【０２７６】
フレームＦｉ＋１の単位領域６６は、フレームＦｉの単位領域６３と同じ位置にある。再構成処理部６２は、単位領域６４，６６の信号値の平均を求める。再構成処理部６２は、平均を求めた結果により、単位領域６３を補間する。再構成処理部６２は、データ空白部分の各単位領域についても、単位領域６３についてと同様に、平均を求めた結果を補間する。再構成処理部６２は、単位領域６３，６４，６５の重み付け平均を求めた結果により、単位領域６３を補間しても良い。
【０２７７】
第１および第３の方法による再構成処理では、被写体の動きが大きく被写体のぶれ（モーションブラー）が生じ易い状況において、アーティファクト（画像の乱れ）を低減させることができる。モーションブラーが発生することで、信号値の平均を採用することによる解像感の低下を目立たせにくくすることができる。第１および第３の方法は、被写体の動きが大きい場合に適している。
【０２７８】
第２および第４の方法による再構成処理では、被写体の動きが小さくモーションブラーが少ない状況において、高い解像感を得ることができる。第２および第４の方法は、被写体の動きが少ない場合に適している。
【０２７９】
図３２は、図２７に示す再構成処理部による再構成処理の第５の方法について説明する図である。フレームＳＦ（ｉ−１），ＳＦ（ｉ）は、それぞれ第１から第４の方法のいずれかによりフレームＦｉ−１，Ｆｉを再構成した結果とする。フレームＳＦ（ｉ−１），ＳＦ（ｉ）は、例えば、第３の方法によりフレームＦｉ−１，Ｆｉを再構成した結果とする。
【０２８０】
再構成処理部６２は、フレームＳＦ（ｉ−１）のうち、ある領域Ｒｉ−１の画像データを抽出する。再構成処理部６２は、フレームＳＦ（ｉ）のうち、領域Ｒｉの画像データを抽出する。フレームＳＦ（ｉ）における領域Ｒｉは、フレームＳＦ（ｉ−１）における領域Ｒｉ−１と同じ位置にある。領域Ｒｉ−１，Ｒｉは、例えば３行３列の単位領域からなる領域とする。
【０２８１】
再構成処理部６２は、領域Ｒｉ−１，Ｒｉのうち同じ位置の単位領域同士について、信号値の差を求める。再構成処理部６２は、求めた差の絶対値の合計（Sum  of  Absolute  Difference；ＳＡＤ）を求める。
【０２８２】
ＳＡＤの値が大きいほど、２つのフレームＳＦ（ｉ−１），ＳＦ（ｉ）の間における被写体の動きが大きかったことを示す。ＳＡＤの値が小さいほど、２つのフレームＳＦ（ｉ−１），ＳＦ（ｉ）の間における被写体の動きが小さかったことを示す。再構成処理部６２は、ＳＡＤを求めることで、被写体の動きの程度を推定する。
【０２８３】
再構成処理部６２は、ＳＡＤが第１の閾値より大きい場合に、被写体の動きが大きかったものと判断する。この場合に、再構成処理部６２は、第１または第３の方法により、フレームＦｉの再構成処理を再度実施する。
【０２８４】
再構成処理部６２は、ＳＡＤが第２の閾値より小さい場合に、被写体の動きが小さかったものと判断する。この場合に、再構成処理部６２は、第２または第４の方法により、フレームＦｉの再構成処理を再度実施する。
【０２８５】
再構成処理部６２は、ＳＡＤが第１の閾値以下かつ第２の閾値以上である場合に、第１または第３の方法による第１の再構成処理の結果と、第２または第４の方法による第２の再構成処理の結果とを求める。再構成処理部６２は、第１および第２の再構成処理の結果を混合させた第３の再構成処理の結果を求める。
【０２８６】
再構成処理部６２は、ＳＡＤの算出結果に応じて、第１の再構成結果を混合させる割合と、第２の再構成結果を混合させる割合とを調整する。再構成処理部６２は、ＳＡＤの値が大きいほど、第１の再構成結果を混合させる割合を大きくする。これにより、被写体の動きが少ないほど解像感を重視する一方、被写体の動きが大きくなるにしたがいアーティファクトの低減を重視するように、フレームを再構成することができる。
【０２８７】
このようにして、再構成処理部６２は、第５の方法では、ＳＡＤの値に応じて、第１から第３の再構成結果のいずれか１つを出力する。
【０２８８】
固体撮像装置６０は、第３の実施形態と同様に、第３のモードの各フレームにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間より長くしても良い。これにより、固体撮像装置６０は、低照度環境において明るい画像を得ることができる。固体撮像装置６０は、第３のモードにおける露光時間を、第２のモードにおける露光時間の２倍までとすると、第３のモードにおけるフレームレートを、第２のモードにおけるフレームレートと同等以上にできる。
【０２８９】
固体撮像装置６０は、連続する２つのフレーム期間において、互いに露光時間を異ならせることとしても良い。固体撮像装置６０は、長い露光時間としたフレームと、短い露光時間としたフレームとによるハイダイナミックレンジ合成を実現できる。これにより、固体撮像装置６０は、広い照度範囲において鮮明な画像を得ることができる。固体撮像装置６０は、２つのフレーム期間のうち少なくともいずれか１つにおける露光時間を長くすることで、明るく鮮明な画像を得ることができる。
【０２９０】
第５の実施形態によると、固体撮像装置６０は、第１画素セルから第１信号線を介する画素信号の読み出しと、第２画素セルから第２信号線を介する画素信号の読み出しとを同時に実施する。固体撮像装置６０は、画素信号の同時読み出しと、間引き処理とにより、高速な撮像を行うことができる。固体撮像装置６０は、高速動画の撮像を可能とし、かつ感度低下の抑制および画質劣化の抑制が可能となる。
【０２９１】
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】
【０２９２】
５，４０，６０  固体撮像装置、１１，４１，６１  信号処理回路、１２，３０，５０  画素アレイ、１４  行走査回路、１５  接続部、２０  配列変換部、２１，２２，３１〜３４，５１，５２  垂直信号線、２３，３５，３６  画素セル、２４  処理回路、４２  色位相変換部、６２  再構成処理部。
【図１】
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【図２】
2016131326.tif 000004
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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