(57)【要約】【課題】画像信号の解像感の低下を防ぎ、かつ、ノイズが低減された画像信号を得ることができる固体撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】固体撮像装置は、輝度の主成分となる色の光を透過する色フィルタを含み、前記透過した光に応じた信号を出力する複数の第１の画素（Ｇ）と、前記第１の画素とは異なる色の光を透過する色フィルタを含み、前記透過した光に応じた信号を出力する複数の第２の画素（Ｒ，Ｂ）と、複数の前記第２の画素の信号を混合した信号を読み出し、前記第１の画素の信号を混合せずに読み出し、又は、前記第２の画素の信号を混合する画素数より少ない画素数の前記第１の画素の信号を混合した信号を読み出す読み出し回路（１３１，ＭＶＡＤＤ）とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度の主成分となる色の光を透過する色フィルタを含み、前記透過した光に応じた信号を出力する複数の第１の画素と、
前記第１の画素とは異なる色の光を透過する色フィルタを含み、前記透過した光に応じた信号を出力する複数の第２の画素と、
複数の前記第２の画素の信号を混合した信号を読み出し、前記第１の画素の信号を混合せずに読み出し、又は、前記第２の画素の信号を混合する画素数より少ない画素数の前記第１の画素の信号を混合した信号を読み出す読み出し回路と
を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２の画素は、
光を電荷に変換する光電変換部と、
電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部の電荷を前記蓄積部に転送する転送トランジスタとを有し、
さらに、複数の前記第２の画素内の蓄積部を相互に接続することにより、複数の前記第２の画素の信号を混合する接続部を有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】
複数の前記第２の画素は、同一の出力線に同時に信号を出力することにより、信号を混合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４】
さらに、複数の前記第２の画素の出力ノードにそれぞれ接続される複数の出力線と、
前記複数の出力線の信号をそれぞれ保持する複数のメモリと、
複数の前記第２の画素の出力信号を保持する複数の前記メモリを相互に接続することにより、複数の前記第２の画素の信号を混合する接続部を有することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラなどにおいて、高精細画像を得るために、固体撮像装置の多画素化が進んでいる。一方で、固体撮像装置の高機能化のため、同一素子を使用して、静止画撮影と動画撮影との両方の機能を実現することが重要視されている。動画撮影では、多画素化された固体撮像装置から、画像信号を所定のフレームレート内で読み出すことが求められている。多画素の固体撮像装置において、所定のフレームレートを達成するための技術として、画素を間引いて、画素信号を出力することで、読み出す画素数を削減する読み出し動作（以下、間引き動作と呼ぶ）が知られている。また、複数の画素の信号を加算処理や平均処理によって混合して出力することで、読み出す画素数を削減する読み出し動作（以下、混合動作と呼ぶ）が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、読み出し回路内で、複数列の画素信号を平均化することで、読み出す画素数を削減する固体撮像装置が開示されている。また、特許文献２では、複数の画素の光電荷を、画素の出力回路において加算することで、読み出す画素数を削減する固体撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６６３７９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４４９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の間引き動作では、画素信号の混合は行わないため、ノイズ成分のばらつきの平均化が行われない。一方、前述の混合動作は、複数の画素の信号を混合する際、個々の画素毎に発生するノイズ成分もまた混合されるため、画素信号毎のノイズ成分のばらつきが平均化され、画質を向上させる効果が得られる点が、前述の間引き動作に対して優れている。しかしながら、混合動作を行うと、着目画素に対して周辺画素の信号が混合されることにより、間引き動作と比較すると画像の解像感が低下してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、画像信号の解像感の低下を防ぎ、かつ、ノイズが低減された画像信号を得ることができる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像装置は、輝度の主成分となる色の光を透過する色フィルタを含み、前記透過した光に応じた信号を出力する複数の第１の画素と、前記第１の画素とは異なる色の光を透過する色フィルタを含み、前記透過した光に応じた信号を出力する複数の第２の画素と、複数の前記第２の画素の信号を混合した信号を読み出し、前記第１の画素の信号を混合せずに読み出し、又は、前記第２の画素の信号を混合する画素数より少ない画素数の前記第１の画素の信号を混合した信号を読み出す読み出し回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像信号の解像感の低下を防ぎ、かつ、ノイズが低減された画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図４】固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図６】固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図８】撮像システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図８は、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの構成例を示す図である。撮像レンズ２００は、被写体からの光を固体撮像装置１００上に結像させる。固体撮像装置１００は、撮像レンズ２００により結像された被写体像を光電変換し、アナログ画像信号として出力する。固体撮像装置１００は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサである。ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）３００は、固体撮像装置１００から出力されるアナログ画像信号をデジタル信号に変換する。ＤＳＰ（Ｄｉｓｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）４００は、ＡＦＥ３００から出力されるデジタル画像信号に対して所定の各種画像処理や圧縮・伸張処理などを行う信号処理部である。記録媒体５００には、ＤＳＰ４００により各種処理を施された画像データが記録される。表示部６００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などであり、撮影した画像や各種メニュー画面などを表示する。タイミングジェネレータ（ＴＧ）７００は、固体撮像装置１００に駆動信号を供給する。ＣＰＵ８００は、ＡＦＥ３００、ＤＳＰ４００及びＴＧ７００の制御を行う。ＲＡＭ９００は、ＤＳＰ１０４に接続され、画像データなどを一時記憶する。
【００１１】
図７は、図１の固体撮像装置１００の構成例を示す図である。画素部１１０は、行列状に配置された複数の画素１１１を有する。各画素１１１は、各々がベイヤ配列のカラーフィルタ（不図示）を備え、光電変換により画素信号を出力する。各画素１１１のＲ（＊，＊）、Ｇ（＊，＊）、Ｂ（＊，＊）は、それぞれ、各画素１１１が、赤色光を透過させる赤色フィルタＲ、緑色光を透過させる緑色フィルタＧ、青色光を透過させる青色フィルタＢのカラーフィルタを備えていることを示している。以下、赤色フィルタＲが設けられた画素１１１をＲ画素、緑色フィルタＧが設けられた画素１１１をＧ画素、青色フィルタＢが設けられた画素１１１をＢ画素と呼ぶ。画素部１１０及び画素１１１の構成の詳細は後述する。
【００１２】
垂直走査回路（ＶＳＲ）１３１は、画素部１１０の駆動を制御する。画素部１１０内の各画素１１１は、垂直走査回路１３１により生成された各種の制御信号によって制御される。列回路部１２０は、画素１１１から出力された信号を保持する。列回路部１２０は、各画素１１１の列に対応した信号保持回路１２１を有する。各列の垂直出力線ＶＬは、各列の画素１１１の出力ノードそれぞれ共通に接続され、各列の画素１１１から出力された信号を列回路部１２０へ伝達する。画素１１１から出力された信号は、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０へ伝達される。水平走査回路（ＨＳＲ）１３２は、列回路部１２０の駆動を制御する。列回路部１２０に保持された信号は、水平走査回路１３２から供給される制御信号に従って、出力回路１３０を介して外部に順次出力される。列回路部１２０は、水平出力線５０１及び５０２を介して、出力回路１３０に出力する。トランジスタ１３３及び１３４は、水平出力線５０１及び５０２の電位をリセットすることができる。
【００１３】
本実施形態では、人間の眼は輝度に敏感であるため、固体撮像装置１００を、輝度の主成分であるＧ信号の解像感を低下させない様に駆動させる。一方、一般的に、固体撮像装置１００は、Ｇ画素の感度が高く、Ｒ画素及びＢ画素の感度が低く、Ｇ画素の信号と比較して、Ｒ画素及びＢ画素の信号のＳ／Ｎ比が低くなる。すなわち、Ｒ画素及びＢ画素のノイズは、Ｇ画素のノイズと比較して目立ちやすく、Ｇ画素と同量のノイズが発生した場合には、色ノイズがより目立ちやすい。したがって、本実施形態においては、Ｒ画素及びＢ画素のＳ／Ｎ比を高める様に、固体撮像装置１００を駆動する。
【００１４】
本実施形態では、画素１１１に蓄積された信号を読み出す際、輝度の主成分であるＧ画素の信号を混合せずに読み出すことにより、画像信号の解像感の低下を防ぐ。また、それ以外のＲ画素及びＢ画素の信号については、混合処理によって読み出すことにより、Ｒ画素及びＢ画素に生じるノイズを平均化し、色ノイズが低減された画像信号を得る。なお、本実施形態では、各画素１１１に設けられた信号蓄積部同士を接続することで、複数の画素１１１の信号を画素１１１内で混合する。以下、図１及び図２を参照して、本実施形態による、固体撮像装置の構成とその駆動方法について説明する。
【００１５】
図１は、図７の画素部１１０の構成例を示す回路図である。画素部１１０には、行列状に配置された複数の画素１１１を有する。フォトダイオードＰＤは、入射光を電荷に変換する光電変換部である。浮遊拡散部ＦＤは、フォトダイオードＰＤで生成された電荷を蓄積する蓄積部である。転送トランジスタＭＴＸは、フォトダイオードＰＤ及び浮遊拡散部ＦＤ間に設けられ、フォトダイオードＰＤの電荷を浮遊拡散部ＦＤに転送する。リセットトランジスタＭＲＥＳは、浮遊拡散部ＦＤをリセットする。増幅トランジスタＭＳＦは、浮遊拡散部ＦＤの電荷を電圧に変換して出力する。選択トランジスタＭＳＥＬは、信号を読み出す画素１１１を選択する。増幅トランジスタＭＳＦの出力ノードは、選択トランジスタＭＳＥＬを介して、垂直出力線ＶＬに接続される。
【００１６】
画素加算トランジスタＭＶＡＤＤは、複数の画素１１１同士の接続を制御し、接続された画素１１１同士の信号を混合する。画素加算トランジスタＭＶＡＤＤをアクティブにすることで、同列の画素１１１において近傍に設けられた同色画素１１１の浮遊拡散部ＦＤ同士が接続され、各画素１１１の浮遊拡散部ＦＤに蓄積された電荷を加算することができる。
【００１７】
ここでは、Ｒ画素１１１の浮遊拡散部ＦＤが、その同列の画素１１１において近傍に設けられた同色画素（Ｒ画素）１１１の浮遊拡散部ＦＤと、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤを介して接続されている。また、同様に、Ｂ画素１１１の浮遊拡散部ＦＤが、その同列の画素１１１において近傍に設けられた同色画素（Ｂ画素）１１１の浮遊拡散部ＦＤと、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤを介して接続されている。例として、ここでは、Ｒ画素及びＢ画素において、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤにより、同色３画素１１１の浮遊拡散部ＦＤ同士が接続される構成となっているが、実際には、接続される画素数はこの限りではない。なお、本実施形態においては、Ｇ画素の信号の混合は行わないため、Ｇ画素については画素加算トランジスタＭＶＡＤＤを設けなくてよい。
【００１８】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、制御信号がハイレベルのとき、制御信号によって制御されるトランジスタがオン状態となり、制御信号がローレベルのとき、制御信号によって制御されるトランジスタがオフ状態となる。
【００１９】
図２（Ａ）は、全画素１１１の信号を読み出す場合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。この読み出し動作は、例えば、静止画用の信号を読み出す場合などに用いられる。なお、このタイミングチャートでは、ｙ行目の画素１１１から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作を示す。
【００２０】
時刻ｔ１０１では、制御信号ＰＳＥＬ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の選択トランジスタＭＳＥＬがオン状態となり、ｙ行目の画素１１１が選択され、ｙ行目の増幅トランジスタＭＳＦが垂直出力線ＶＬに接続される。
【００２１】
時刻ｔ１０２では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳがオン状態からオフ状態となり、浮遊拡散部ＦＤのリセット状態が解除される。
【００２２】
時刻ｔ１０３では、ｙ行目の画素１１１において、リセット解除後の浮遊拡散部ＦＤに応じた信号レベルが、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０内のＮメモリＣＴＮ（図５）に、Ｎ信号として保持される。
【００２３】
時刻ｔ１０４では、制御信号ＰＴＸ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオン状態となり、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が、浮遊拡散部ＦＤへ転送される。
【００２４】
時刻ｔ１０５では、制御信号ＰＴＸ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオフ状態となり、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤへの電荷転送が終了する。
【００２５】
時刻ｔ１０６では、ｙ行目の画素１１１において、フォトダイオードＰＤから電荷が転送された状態の浮遊拡散部ＦＤに応じた信号レベルが、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０内のＳメモリＣＴＳ（図５）に、Ｓ信号として保持される。
【００２６】
時刻ｔ１０７では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳが再度オン状態となり、浮遊拡散部ＦＤの電荷がリセットされる。
【００２７】
時刻ｔ１０８では、制御信号ＰＳＥＬ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の選択トランジスタＭＳＥＬがオフ状態となり、ｙ行目の画素１１１の選択が解除され、ｙ行目の画素１１１は垂直出力線ＶＬから切り離される。
【００２８】
時刻ｔ１０９から時刻ｔ１１０の間では、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳ（図５）に保持された信号が、出力回路１３０を介して固体撮像装置１００から出力される。ＮメモリＣＴＮの信号は、水平出力線５０２に出力され、ＳメモリＣＴＳの信号は、水平出力線５０１に出力される。出力回路１３０は、水平出力線５０１のＳ信号と水平出力線５０２のＮ信号との差分を出力する。
【００２９】
以上が、ｙ行目の画素１１１から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作である。全画素１１１の信号を読み出す際には、以上の動作を、読み出す画素１１１の行をシフトしながら、順次行う。
【００３０】
図２（Ｂ）は、信号を読み出す画素１１１の数を削減する場合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。輝度信号の主成分となるＧ画素の信号は混合せずに読み出し、それ以外のＲ画素及びＢ画素の信号は浮遊拡散部ＦＤにおいて混合して読み出す。この読み出し動作は、例えば、動画用の信号読み出しなどの高速な読み出しが求められる場合に用いられる。
【００３１】
なお、このタイミングチャートには、ｙ行目のＲ画素及びＧ画素から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作、及び、ｙ＋３行目のＧ画素及びＢ画素から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作を示す。
【００３２】
時刻ｔ２０１では、制御信号ＰＶＡＤＤがハイレベルとなり、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤがオン状態となり、画素Ｒ（ｘ，ｙ−２）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｒ（ｘ，ｙ＋２）の浮遊拡散部ＦＤ同士が接続される。また、制御信号ＰＳＥＬ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオン状態となり、ｙ行目の画素１１１が選択され、ｙ行目の画素１１１が垂直出力線ＶＬに接続される。
【００３３】
時刻ｔ２０２では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙ−２、ＰＲＥＳ＿ｙ、ＰＲＥＳ＿ｙ＋２がローレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳがオン状態からオフ状態となり、浮遊拡散部ＦＤのリセット状態が解除される。
【００３４】
時刻ｔ２０３では、画素Ｒ（ｘ，ｙ−２）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｒ（ｘ，ｙ＋２）の浮遊拡散部ＦＤの信号が平均化された状態で、制御信号ＰＶＡＤＤがローレベルとなる。これにより、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤがオフ状態となり、平均化された信号が画素Ｒ（ｘ，ｙ）の浮遊拡散部ＦＤに保持される。
【００３５】
時刻ｔ２０４では、ｙ行目の画素１１１において、浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じた信号が、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０内のＮメモリＣＴＮ（図５）に、Ｎ信号として保持される。
【００３６】
時刻ｔ２０５では、制御信号ＰＶＡＤＤが再びハイレベルとなり、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤがオン状態となり、画素Ｒ（ｘ，ｙ−２）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｒ（ｘ，ｙ＋２）の浮遊拡散部ＦＤ同士が接続される。
【００３７】
時刻ｔ２０６では、制御信号ＰＴＸ＿ｙ−２、ＰＴＸ＿ｙ、ＰＴＸ＿ｙ＋２がハイレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオン状態となり、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が、浮遊拡散部ＦＤへ転送される。
【００３８】
時刻ｔ２０７では、制御信号ＰＴＸ＿ｙ−２、ＰＴＸ＿ｙ、ＰＴＸ＿ｙ＋２がローレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオフ状態となり、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤへの電荷転送が終了する。
【００３９】
時刻ｔ２０８では、画素Ｒ（ｘ，ｙ−２）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｒ（ｘ，ｙ＋２）の浮遊拡散部ＦＤの信号が平均化された状態で、制御信号ＰＶＡＤＤが再びローレベルとなる。これにより、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤがオフ状態となり、平均化された信号が画素Ｒ（ｘ，ｙ）の浮遊拡散部ＦＤに保持される。
【００４０】
時刻ｔ２０９では、ｙ行目の画素１１１の浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じた信号が、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０内のＳメモリＣＴＳ（図５）に、Ｓ信号として保持される。
【００４１】
時刻ｔ２１０では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙ−２、ＰＲＥＳ＿ｙ、ＰＲＥＳ＿ｙ＋２がハイレベルとなり、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳが再度オン状態となり、浮遊拡散部ＦＤの電荷がリセットされる。
【００４２】
時刻ｔ２１１では、制御信号ＰＳＥＬ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオフ状態となり、ｙ行目の画素１１１の選択が解除され、ｙ行目の画素１１１が垂直出力線ＶＬから切り離される。
【００４３】
時刻ｔ２１２から時刻ｔ２１３の間では、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳ（図５）に保持された信号が、出力回路１３０を介して固体撮像装置１００から出力される。ＮメモリＣＴＮの信号は、水平出力線５０２に出力され、ＳメモリＣＴＳの信号は、水平出力線５０１に出力される。出力回路１３０は、水平出力線５０１のＳ信号と水平出力線５０２のＮ信号との差分を出力する。
【００４４】
以上が、ｙ行目の画素１１１から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作である。以上の読み出し動作によって、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素の信号が平均化された信号、及び、ｙ行目のＧ画素の信号が読み出される。
【００４５】
ｙ＋３行目の画素１１１から信号を読み出す際は、時刻ｔ２１３から時刻ｔ２１７に示すように、上記と同様の動作を、ｙ＋１行目、ｙ＋３行目、ｙ＋５行目について繰り返す。このときは、ｙ＋３行目のＧ画素の信号、及び、ｙ＋１行目、ｙ＋３行目、ｙ＋５行目のＢ画素の信号が平均化された信号が読み出される。
【００４６】
全画素１１１の信号を読み出す際には、以上の動作を、読み出す画素１１１の行をシフトしながら、順次行う。
【００４７】
本実施形態によれば、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤが設けられたＲ画素及びＢ画素の信号が浮遊拡散部ＦＤ上で混合されて読み出されるため、個々のＲ画素及びＢ画素に生じたノイズ成分が平均化され、画素１１１毎のノイズ成分のばらつきが低減される。
【００４８】
また、Ｇ画素には画素加算トランジスタＭＶＡＤＤが設けられていないため、Ｇ画素の信号は、周辺の画素１１１の信号と混合されることなく読み出される。したがって、Ｇ画素については、解像感の低下を伴わずに信号の読み出しが行われる。
【００４９】
以上に述べたように、画素１１１に蓄積された信号を読み出す際、輝度の主成分であるＧ画素の信号を混合せずに読み出すことにより、画像信号の解像感の低下を防ぐことができる。また、それ以外のＲ画素及びＢ画素の信号については、混合処理によって読み出すことにより、Ｒ画素及びＢ画素に生じるノイズが平均化され、色ノイズが低減された画像信号を得ることができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図３及び図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成と、その駆動方法について説明する。第１の実施形態では、複数の画素１１１の浮遊拡散部ＦＤ同士を接続することで、電荷の加算を行った。これに対し、本実施形態では、複数の画素１１１を同時に選択し、選択された画素１１１の増幅トランジスタＭＳＦの出力ノードを同時に垂直出力線ＶＬに接続することで、垂直出力線ＶＬ上で信号の混合を行う。
【００５１】
図３は、第２の実施形態に係る画素部１１０の構成例を示す回路図である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。本実施形態（図３）の画素部１１０は、第１の実施形態（図１）の画素部１１０と異なり、Ｇ画素の選択トランジスタＭＳＥＬと、Ｒ画素及びＢ画素の選択トランジスタＭＳＥＬとが、別々の制御信号によって制御される。ここでは、Ｒ画素及びＢ画素の選択トランジスタＭＳＥＬは、制御信号ＰＳＥＬｒｂにより制御され、Ｇ画素の選択トランジスタＭＳＥＬは、制御信号ＰＳＥＬｇにより制御される。なお、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、浮遊拡散部ＦＤでは画素信号の混合を行わないため、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤを備えていない。その他の構成については、第１の実施形態で述べたものと同様である。
【００５２】
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、制御信号がハイレベルのとき、制御信号によって制御されるトランジスタがオン状態となり、制御信号がローレベルのとき、制御信号によって制御されるトランジスタがオフ状態となる。
【００５３】
図４（Ａ）は、全画素１１１の信号を読み出す場合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。この読み出し動作は、例えば、静止画用の信号を読み出す場合などに用いられる。なお、このタイミングチャートでは、ｙ行目の画素１１１から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作を示す。
【００５４】
時刻ｔ３０１では、制御信号ＰＳＥＬｇ＿ｙ、ＰＳＥＬｒｂ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオン状態となり、ｙ行目の画素１１１が選択され、ｙ行目の画素１１１が垂直出力線ＶＬに接続される。
【００５５】
時刻ｔ３０２では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳがオン状態からオフ状態となり、浮遊拡散部ＦＤのリセット状態が解除される。
【００５６】
時刻ｔ３０３では、リセット解除後の浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じた信号が、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０内のＮメモリＣＴＮ（図５）に、Ｎ信号として保持される。
【００５７】
時刻ｔ３０４では、制御信号ＰＴＸ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオン状態となり、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が、浮遊拡散部ＦＤへ転送される。
【００５８】
時刻ｔ３０５では、制御信号ＰＴＸ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオフ状態となり、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤへの電荷転送が終了する。
【００５９】
時刻ｔ３０６では、フォトダイオードＰＤから電荷が転送された状態の浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じた信号が、垂直出力線ＶＬを介して、列回路部１２０内のＳメモリＣＴＳ（図５）に、Ｓ信号として保持される。
【００６０】
時刻ｔ３０７では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳが再度オン状態となり、浮遊拡散部ＦＤの電荷がリセットされる。
【００６１】
時刻ｔ３０８では、制御信号ＰＳＥＬｇ＿ｙ、ＰＳＥＬｒｂ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目の選択トランジスタＭＳＥＬがオフ状態となり、ｙ行目の画素１１１の選択が解除され、ｙ行目の画素１１１が垂直出力線ＶＬから切り離される。
【００６２】
時刻ｔ３０９から時刻ｔ３１０の間では、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳ（図５）に保持された信号が、出力回路１３０を介して固体撮像装置１００から出力される。ＮメモリＣＴＮの信号は、水平出力線５０２に出力され、ＳメモリＣＴＳの信号は、水平出力線５０１に出力される。出力回路１３０は、水平出力線５０１のＳ信号と水平出力線５０２のＮ信号との差分を出力する。
【００６３】
以上が、ｙ行目の画素１１１から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作である。全画素１１１の信号を読み出す際には、以上の動作を、読み出す画素１１１の行をシフトしながら、順次行う。
【００６４】
図４（Ｂ）は、信号を読み出す画素１１１の数を削減する場合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。輝度信号の主成分となるＧ画素の信号は混合せずに読み出し、それ以外のＲ画素及びＢ画素の信号は垂直出力線ＶＬにおいて混合して読み出す。この読み出し動作は、例えば、動画用の信号読み出しなどの高速な読み出しが求められる場合に用いられる。
【００６５】
なお、このタイミングチャートでは、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素とｙ行目のＧ画素から信号を読み出す１Ｈ期間、及び、ｙ＋３行目のＧ画素とｙ＋１行目、ｙ＋３行目、ｙ＋５行目のＢ画素から信号を読み出す１Ｈ期間の読み出し動作を示す。
【００６６】
時刻ｔ４０１では、制御信号ＰＳＥＬｇ＿ｙがハイレベルとなり、ｙ行目のＧ画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオン状態となり、ｙ行目のＧ画素１１１が選択され、ｙ行目のＧ画素１１１が垂直出力線ＶＬに接続される。また、制御信号ＰＳＥＬｒｂ＿ｙ−２、ＰＳＥＬｒｂ＿ｙ、ＰＳＥＬｒｂ＿ｙ＋２がハイレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオン状態となり、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素１１１が選択され、垂直出力線ＶＬに同時に接続される。
【００６７】
時刻ｔ４０２では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙ−２、ＰＲＥＳ＿ｙ、ＰＲＥＳ＿ｙ＋２がローレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳがオン状態からオフ状態となり、浮遊拡散部ＦＤのリセット状態が解除される。
【００６８】
時刻ｔ４０３では、各々の垂直出力線ＶＬの信号に応じた信号が、列回路部１２０内のＮメモリＣＴＮ（図５）に、Ｎ信号として保持される。このとき、３個のＲ画素１１１が接続された垂直出力線ＶＬは、接続された３画素１１１の平均レベルとなっており、対応する列回路部１２０のＮメモリＣＴＮには、画素Ｒ（ｘ，ｙ−２）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｒ（ｘ，ｙ＋２）のＮ信号の平均レベルが保持される。一方、Ｇ画素１１１が接続された垂直出力線ＶＬに対応する列回路部１２０内のＮメモリＣＴＮには、画素Ｇ（ｘ＋１，ｙ）のＮ信号レベルが保持される。
【００６９】
時刻ｔ４０４では、制御信号ＰＴＸ＿ｙ−２、ＰＴＸ＿ｙ、ＰＴＸ＿ｙ＋２がハイレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオン状態となり、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が、浮遊拡散部ＦＤへ転送される。
【００７０】
時刻ｔ４０５では、制御信号ＰＴＸ＿ｙ−２、ＰＴＸ＿ｙ、ＰＴＸ＿ｙ＋２がローレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオフ状態となり、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散部ＦＤへの電荷転送が終了する。
【００７１】
時刻ｔ４０６では、各々の垂直出力線ＶＬの信号に応じた信号が、列回路部１２０内のＳメモリＣＴＳに、Ｓ信号として保持される。このとき、３個のＲ画素１１１が接続された垂直出力線ＶＬは、接続された３画素１１１の信号の平均レベルとなっている。その垂直出力線ＶＬに対応する列回路部１２０内のＳメモリＣＴＳには、画素Ｒ（ｘ，ｙ−２）、Ｒ（ｘ，ｙ）、Ｒ（ｘ，ｙ＋２）のＳ信号の平均レベルが保持される。一方、Ｇ画素１１１が接続された垂直出力線ＶＬに対応する列回路部１２０内のＳメモリＣＴＳには、画素Ｇ（ｘ＋１，ｙ）のＳ信号レベルが保持される。
【００７２】
時刻ｔ４０７では、制御信号ＰＲＥＳ＿ｙ−２、ＰＲＥＳ＿ｙ、ＰＲＥＳ＿ｙ＋２がハイレベルとなり、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目の画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳが再度オン状態となり、浮遊拡散部ＦＤの電荷がリセットされる。
【００７３】
時刻ｔ４０８では、制御信号ＰＳＥＬｇ＿ｙがローレベルとなり、ｙ行目のＧ画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオフ状態となり、ｙ行目のＧ画素１１１の選択が解除され、ｙ行目のＧ画素１１１が垂直出力線ＶＬから切り離される。また、制御信号ＰＳＥＬｒｂ＿ｙ−２、ＰＳＥＬｒｂ＿ｙ、ＰＳＥＬｒｂ＿ｙ＋２がローレベルとなる。これにより、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素１１１の選択トランジスタＭＳＥＬがオフ状態となり、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素１１１の選択が解除され、垂直出力線ＶＬから切り離される。
【００７４】
時刻ｔ４０９から時刻ｔ４１０の間では、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳに保持された信号が、出力回路１３０を介して固体撮像装置１００から出力される。ＮメモリＣＴＮの信号は、水平出力線５０２に出力され、ＳメモリＣＴＳの信号は、水平出力線５０１に出力される。出力回路１３０は、水平出力線５０１のＳ信号と水平出力線５０２のＮ信号との差分を出力する。
【００７５】
以上が、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素とｙ行目のＧ画素から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作である。以上の読み出し動作によって、ｙ−２行目、ｙ行目、ｙ＋２行目のＲ画素の信号が混合された信号、及び、ｙ行目のＧ画素の信号が読み出される。
【００７６】
ｙ行目のＧ画素とｙ＋１行目、ｙ＋３行目、ｙ＋５行目のＢ画素から信号を読み出す際は、時刻ｔ４１０から時刻ｔ４１４に示すように、上記と同様の動作を、ｙ＋１行目、ｙ＋３行目、ｙ＋５行目について繰り返す。このときは、ｙ＋３行目のＧ画素の信号、及び、ｙ＋１行目、ｙ＋３行目、ｙ＋５行目のＢ画素の信号が混合された信号が読み出される。
【００７７】
全画素１１１の信号を読み出す際には、以上の動作を、読み出す画素１１１の行をシフトしながら、順次行う。
【００７８】
以上の駆動タイミングによれば、Ｒ画素及びＢ画素については、垂直出力線ＶＬに、複数の画素１１１が同時に接続されるため、Ｒ画素及びＢ画素の信号が垂直出力線ＶＬ上で混合されて読み出される。したがって、個々のＲ画素及びＢ画素に生じたノイズ成分が平均化され、画素１１１毎のノイズ成分のばらつきが低減される。
【００７９】
また、Ｇ画素は、垂直出力線ＶＬに１画素ずつ接続されるため、Ｇ画素の信号は周辺の画素の信号と混合されることなく読み出される。したがって、Ｇ画素については、解像感の低下を伴わずに信号の読み出しが行われる。
【００８０】
以上に述べたように、画素１１１に蓄積された信号を読み出す際、輝度の主成分であるＧ画素の信号を混合せずに読み出すことにより、画像信号の解像感の低下を防ぐことができる。また、それ以外のＲ画素及びＢ画素の信号については、加算処理によって読み出すことにより、Ｒ画素及びＢ画素に生じるノイズが平均化され、色ノイズが低減された画像信号を得ることができる。
【００８１】
（第３の実施形態）
図５及び図６を参照して、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成と、その駆動方法について説明する。以下、本実施形態が第１及び第２の実施形態と異なる点を説明する。
【００８２】
図５は、本実施形態に係る固体撮像装置の列回路部１２０の構成例を示す回路図である。各列の信号保持回路１２１は、各画素１１１の列に対応して設けられる。ＮメモリＣＴＮは、各画素１１１の画素信号に対する基準レベルを表すＮ信号を保持する。Ｎメモリ制御トランジスタＭＴＮは、ＮメモリＣＴＮへの信号の書き込みを制御する。Ｎ読み出し制御トランジスタＭＨＮは、ＮメモリＣＴＮからの信号の読み出しを制御する。ＮメモリＣＴＮは、Ｎメモリ制御トランジスタＭＴＮを介して垂直出力線ＶＬに接続され、Ｎ信号読み出しトランジスタＭＨＮを介して後段の出力回路１３０に接続される。
【００８３】
ＳメモリＣＴＳは、各画素１１１の画素信号を表すＳ信号を保持する。Ｓメモリ制御トランジスタＭＴＳは、ＳメモリＣＴＳへの信号の書き込みを制御する。Ｓ読み出し制御トランジスタＭＨＳは、ＳメモリＣＴＳからの信号の読み出しを制御する。ＳメモリＣＴＳは、Ｓメモリ制御トランジスタＭＴＳを介して垂直出力線ＶＬに接続され、Ｓ信号読み出しトランジスタＭＨＳを介して後段の出力回路１３０に接続される。
【００８４】
水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｒは、Ｒ画素１１１の列に対応する近傍の信号保持回路１２１同士のＮメモリＣＴＮ間に設けられ、Ｎ信号の加算平均処理を制御する。水平加算トランジスタＭＡＤＤｓ＿Ｒは、Ｒ画素１１１の列に対応する近傍の信号保持回路１２１同士のＳメモリＣＴＳ間に設けられ、Ｓ信号の加算平均処理を制御する。
【００８５】
水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｂは、Ｂ画素１１１の列に対応する近傍の信号保持回路１２１同士のＮメモリＣＴＮ間に設けられ、Ｎ信号の加算平均処理を制御する。水平加算トランジスタＭＡＤＤｓ＿Ｂは、Ｂ画素１１１の列に対応する近傍の信号保持回路１２１同士のＳメモリＣＴＳ間に設けられ、Ｓ信号の加算平均処理を制御する。
【００８６】
水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｒ、ＭＡＤＤｓ＿Ｒ、ＭＡＤＤｎ＿Ｂ、ＭＡＤＤｓ＿Ｂをオンにする。これにより、接続された複数のＮメモリＣＴＮにそれぞれ保持されたＮ信号同士を混合し、接続された複数のＳメモリＣＴＳにそれぞれ保持されたＳ信号同士を混合することができる。
【００８７】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、制御信号がハイレベルのとき、制御信号によって制御されるトランジスタがオン状態となり、制御信号がローレベルのとき、制御信号によって制御されるトランジスタがオフ状態となる。
【００８８】
図６（Ａ）は、全画素１１１の信号を読み出す場合の読み出し動作を示すタイミングチャートである。この読み出し動作は、例えば、静止画用の信号を読み出す場合などに用いられる。なお、このタイミングチャートでは、Ｒ画素及びＧ画素が配された画素行から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作と、Ｇ画素及びＢ画素が配された画素行から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作を示す。
【００８９】
時刻ｔ５００では、画素部１１０においてＲ画素及びＧ画素が配された画素行が選択され、垂直出力線ＶＬに接続される。
【００９０】
時刻ｔ５０１では、垂直出力線ＶＬに接続された画素１１１において、浮遊拡散部ＦＤにおけるリセット状態が解除され、リセット解除後の浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じたＮ信号が、垂直出力線ＶＬに出力される。
【００９１】
時刻ｔ５０２では、制御信号ＰＴＮがハイレベルとなり、Ｎメモリ制御トランジスタＭＴＮがオン状態となり、垂直出力線ＶＬの信号が、ＮメモリＣＴＮにＮ信号として書き込まれる。
【００９２】
時刻ｔ５０３では、制御信号ＰＴＮがローレベルとなり、Ｎメモリ制御トランジスタＭＴＮがオフ状態となり、Ｎ信号がＮメモリＣＴＮに保持される。
【００９３】
時刻ｔ５０４では、垂直出力線ＶＬに接続された画素１１１において、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が浮遊拡散部ＦＤへ転送され、垂直出力線ＶＬの信号が、浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じたＳ信号レベルへと変動する。また、制御信号ＰＴＳがハイレベルとなり、Ｓメモリ制御トランジスタＭＴＮがオン状態となり、垂直出力線ＶＬの信号が、ＳメモリＣＴＳにＳ信号として書き込まれる。
【００９４】
時刻ｔ５０５では、制御信号ＰＴＳがローレベルとなり、Ｓメモリ制御トランジスタＭＴＮがオフ状態となり、Ｓ信号がＳメモリＣＴＳに保持される。
【００９５】
時刻ｔ５０６では、直出力線ＶＬに接続された画素１１１において、浮遊拡散部ＦＤが、再度リセット状態となる。
【００９６】
時刻ｔ５０７から時刻ｔ５０８の間では、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳに保持された信号が、出力回路１３０を介して固体撮像装置１００から出力される。ここでは、水平走査回路１３２からの制御信号ＰＨが、１列ずつ順々に出力されることで、Ｎ信号読み出しトランジスタＭＨＮ及びＳ信号読み出しトランジスタＭＨＳが１列ずつオン状態となる。これにより、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳに保持されたＮ信号及びＳ信号が、水平出力線５０２及び５０１に出力される。出力回路１３０は、水平出力線５０１のＳ信号と水平出力線５０２のＮ信号との差分を出力する。
【００９７】
なお、Ｎ信号及びＳ信号が出力回路１３０へ出力されていない間は、制御信号ＰＣＨＲをハイレベルとし、トランジスタ１３３及び１３４がオンし、水平出力線５０１及び５０２がリセットされる。Ｎ信号及びＳ信号が出力回路１３０へ出力されている間は、制御信号ＰＣＨＲをローレベルとし、トランジスタ１３３及び１３４がオフし、水平出力線５０１及び５０２のリセットを解除する。
【００９８】
以上が、Ｒ画素及びＧ画素が配された画素行から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作である。Ｇ画素及びＢ画素が配された画素行から信号を読み出す際にも、時刻ｔ５０８からｔ５１５に示すように、上記のＲ画素及びＧ画素の読み出し動作と同様の動作を行う。また、全画素の信号を読み出す際には、以上の動作を、読み出す画素１１１の行をシフトしながら、順次行う。
【００９９】
図６（Ｂ）は、信号を読み出す画素１１１の数を削減する場合の読み出し動作を示すタイミングチャートであり、Ｒ画素及びＢ画素の信号をＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳにおいて混合して読み出し、Ｇ画素の信号は混合せずに読み出す。この読み出し動作は、例えば、動画用の信号読み出しなどの高速な読み出しが求められる場合に用いられる。
【０１００】
なお、このタイミングチャートでは、Ｒ画素及びＧ画素が配された画素行から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作と、Ｇ画素及びＢ画素が配された画素行から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作を示す。
【０１０１】
時刻ｔ６００では、画素部１１０においてＲ画素及びＧ画素が配された画素１１１の行が選択され、垂直出力線ＶＬに接続される。
【０１０２】
時刻ｔ６０１では、垂直出力線ＶＬに接続された画素１１１において、浮遊拡散部ＦＤのリセット状態が解除され、リセット解除後の浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じたＮ信号が、垂直出力線ＶＬに出力される。
【０１０３】
時刻ｔ６０２では、制御信号ＰＴＮがハイレベルとなり、Ｎメモリ制御トランジスタＭＴＮがオン状態となり、垂直出力線ＶＬの信号が、ＮメモリＣＴＮにＮ信号として書き込まれる。
【０１０４】
時刻ｔ６０３では、制御信号ＰＴＮがローレベルとなり、Ｎメモリ制御トランジスタＭＴＮがオフ状態となり、Ｎ信号がＮメモリＣＴＮに保持される。
【０１０５】
時刻ｔ６０４では、垂直出力線ＶＬに接続された画素１１１において、転送トランジスタＭＴＸがオンし、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が浮遊拡散部ＦＤに転送される。垂直出力線ＶＬの信号は、電荷転送後の浮遊拡散部ＦＤの電荷に応じたＳ信号へと変動する。また、制御信号ＰＴＳがハイレベルとなり、Ｓメモリ制御トランジスタＭＴＮがオン状態となり、垂直出力線ＶＬの信号が、ＳメモリＣＴＳにＳ信号として書き込まれる。
【０１０６】
時刻ｔ６０５では、制御信号ＰＴＳがローレベルとなり、Ｓメモリ制御トランジスタＭＴＮがオフ状態となり、Ｓ信号がＳメモリＣＴＳに保持される。
【０１０７】
時刻ｔ６０６では、垂直出力線ＶＬに接続された画素１１１において、リセットトランジスタＭＲＥＳがオンし、浮遊拡散部ＦＤが再度リセット状態となる。
【０１０８】
時刻ｔ６０７では、制御信号ＰＨＡＤＤ＿Ｒがハイレベルとなり、水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｒがオン状態となり、同色画素に対応する近傍のＮメモリＣＴＮ同士が接続される。ここでは、Ｒ画素に対応するｘ−２列目、ｘ列目、ｘ＋２列目のＮメモリＣＴＮ同士が接続され、接続されたＮメモリＣＴＮ同士の間で、それぞれに保持されていたＮ信号が混合される。同様に、水平加算トランジスタＭＡＤＤｓ＿Ｒがオン状態となり、同色画素に対応する近傍のＳメモリＣＴＳ同士が接続される。ここでは、Ｒ画素に対応するｘ−２列目、ｘ列目、ｘ＋２列目のＳメモリＣＴＳ同士が接続され、接続されたＳメモリＣＴＳ同士の間で、それぞれに保持されていたＳ信号が混合される。
【０１０９】
時刻ｔ６０８では、制御信号ＰＨＡＤＤ＿Ｒがローレベルとなり、水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｒ、ＭＡＤＤｓ＿Ｒがオフ状態となり、同色画素に対応する近傍のＮメモリＣＴＮ同士及びＳメモリＣＴＳ同士の接続が解除される。各々のＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳには、近傍の同色信号が混合されたＮ信号及びＳ信号が保持される。
【０１１０】
時刻ｔ６０９から時刻ｔ６１０の間では、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳに保持された信号が、出力回路１３０を介して固体撮像装置１００から出力される。ここでは、水平走査回路１３２からの制御信号ＰＨが、３列おきに１列ずつ順々に出力されることで、Ｎ信号読み出しトランジスタＭＨＮ及びＳ信号読み出しトランジスタＭＨＳが３列おきに１列ずつオン状態となる。これにより、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳに保持されたＮ信号及びＳ信号は、水平出力線５０２及び５０１に出力される。出力回路１３０は、水平出力線５０１のＳ信号と水平出力線５０２のＮ信号との差分を出力する。
【０１１１】
なお、Ｎ信号及びＳ信号が出力回路１３０へ出力されていない間は、制御信号ＰＣＨＲをハイレベルとし、トランジスタ１３３及び１３４がオンし、水平出力線５０１及び５０２がリセットされる。Ｎ信号及びＳ信号が出力回路１３０へ出力されている間は、制御信号ＰＣＨＲをローレベルとし、トランジスタ１３３及び１３４がオフし、水平出力線５０１及び５０２のリセットを解除する。
【０１１２】
以上が、Ｒ画素及びＧ画素が配された画素行から信号を読み出すときの１行分（１Ｈ期間）の読み出し動作である。以上の読み出し動作によって、近傍列（例えばｘ−２列目、ｘ列目、ｘ＋２列目の３列分）のＲ画素の信号が混合された信号、及び、ｘ＋３列目のＧ画素の信号が読み出される。
【０１１３】
Ｇ画素及びＢ画素が配された画素行から信号を読み出す際にも、時刻ｔ６１０からｔ６１９に示すように、上記のＲ画素及びＧ画素が配された画素行の読み出し動作と同様の動作を行う。ただし、時刻ｔ６１６からｔ６１７に示すように、制御信号ＰＨＡＤＤ＿Ｒはローレベルのまま固定し、Ｇ信号の混合は行わないように駆動する。一方、制御信号ＰＨＡＤＤ＿Ｂをハイレベルとし、水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｂ、ＭＡＤＤｓ＿Ｂがオン状態となり、Ｂ信号が混合される。以上の読み出し動作によって、ｘ列目のＧ画素の信号、及び、近傍列（例えばｘ＋１列目、ｘ＋３列目、ｘ＋５列目の３列分）のＢ画素の信号が混合された信号が読み出される。
【０１１４】
全画素１１１の信号を読み出す際には、以上のＲ画素及びＧ画素が配された画素行の読み出し動作、及び、Ｇ画素及びＢ画素が配された画素行の読み出し動作を、読み出す画素１１１の行をシフトしながら、順次行う。
【０１１５】
本実施形態によれば、Ｒ画素及びＢ画素の信号を保持するＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳについては、近傍の同色画素の信号が保持されたＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳと接続される。そのため、Ｒ画素及びＢ画素の信号は、ＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳ上で混合されて読み出される。したがって、個々のＲ画素及びＢ画素に生じたノイズ成分が平均化され、画素１１１毎のノイズ成分のばらつきが低減される。
【０１１６】
また、Ｇ画素のＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳは、近傍のＧ画素のＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳと接続されないため、Ｇ画素の信号は周辺のＧ画素の信号と混合されることなく読み出される。したがって、Ｇ画素については、解像感の低下を伴わずに信号の読み出しが行われる。
【０１１７】
以上に述べたように、画素１１１に蓄積された信号を読み出す際、輝度の主成分であるＧ画素の信号を混合せずに読み出すことにより、画像信号の解像感の低下を防ぐことができる。また、それ以外のＲ画素及びＢ画素の信号については、加算処理によって読み出すことにより、Ｒ画素及びＢ画素に生じるノイズが平均化され、色ノイズが低減された画像信号を得ることができる。
【０１１８】
なお、以上に述べた駆動タイミングでは、Ｒ画素及びＢ画素の信号を混合して読み出し、Ｇ画素の信号は混合せずに間引いて読み出すようにしたが、これに限定されない。読み出し時間に余裕のある場合には、Ｇ信号の解像度をより高めるために、Ｇ画素の信号を間引かずに、全画素読み出すようにしてもよい。例えば、時刻ｔ６０９からｔ６１０までの間と、時刻ｔ６１８からｔ６１９までの間に、Ｇ画素の信号が保持された信号保持回路１２１に対しては、制御信号ＰＨを、３列おきではなく、すべての列に対して順々に出力するようにすればよい。
【０１１９】
第１〜第３の実施形態では、Ｒ画素、Ｇ画素及びＢ画素の場合を例に説明したが、他の色フィルタを用いてもよい。複数の第１の画素（例えばＧ画素）は、輝度の主成分となる色（例えば緑色）の光を透過する色フィルタを含み、その透過した光に応じた信号を出力する。複数の第２の画素（例えばＲ画素又はＢ画素）は、第１の画素とは異なる色（例えば赤色又は青色）の光を透過する色フィルタを含み、その透過した光に応じた信号を出力する。列回路部１２０、垂直走査回路１３１及び水平走査回路１３２は、読み出し回路であり、複数の第２の画素の信号を混合した信号を読み出し、第１の画素の信号を混合せずに読み出す。
【０１２０】
なお、画素数を減らしたい場合には、Ｒ画素及びＢ画素の他、Ｇ信号も混合してもよい。その場合、列回路部１２０、垂直走査回路１３１及び水平走査回路１３２は、複数の第２の画素の信号を混合した信号を読み出し、第２の画素の信号を混合する画素数より少ない画素数の第１の画素の信号を混合した信号を読み出す。
【０１２１】
第１の実施形態（図１）では、画素加算トランジスタＭＶＡＤＤは、複数の第２の画素内の浮遊拡散部ＦＤを相互に接続することにより、複数の第２の画素の信号を混合する接続部である。
【０１２２】
第２の実施形態（図３）では、複数の第２の画素は、選択トランジスタＭＳＥＬにより、同一の垂直出力線ＶＬに同時に信号を出力することにより、信号を混合する。
【０１２３】
第３の実施形態（図５）では、水平加算トランジスタＭＡＤＤｎ＿Ｒ，ＭＡＤＤｓ＿Ｒは、複数の第２の画素の出力信号を保持する複数のＮメモリＣＴＮ及びＳメモリＣＴＳを相互に接続することにより、複数の第２の画素の信号を混合する接続部である。
【０１２４】
第１〜第３の実施形態によれば、画像信号の解像感の低下を防ぎ、かつ、ノイズが低減された画像信号を得ることができる。
【０１２５】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１２６】
１００  固体撮像装置、１１０  画素部、１１１  画素、１２０  列回路部、１３１  垂直走査回路、１３２  水平走査回路
【図１】
2016015637.tif 000003
【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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