(57)【要約】【課題】読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御を必要とすることなく、かつ、ＡＤ変換におけるＳ／Ｎを劣化させることなく、色毎のゲインを最適化することができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】行列状に配置された複数の画素１０と、行列の列ごとに少なくとも１つ設けられ、対応する列を構成する画素１０から出力される信号を増幅する、複数のカラムアンプ２０及び５０と、対応するカラムアンプ２０及び５０から出力される信号をＡＤ変換する、複数のカラムＡＤ変換器３０及び６０とを備え、複数のカラムアンプ２０及び５０のそれぞれは、複数の色のいずれかに対応して設けられ、対応する列を構成する画素１０のうち、複数の色のいずれかに対応する全ての画素１０からの出力信号を増幅する。【選択図】図１
2009303088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の画素と、
前記行列の列ごとに少なくとも１つ設けられ、対応する列を構成する画素から出力される信号を増幅する、複数のカラムアンプと、
前記カラムアンプごとに設けられ、対応するカラムアンプから出力される信号をＡＤ変換する、複数のカラムＡＤ変換器とを備え、
前記複数の画素のそれぞれは、複数の色のうち、いずれかの色の光の強度に対応する信号を出力し、
前記複数のカラムアンプのそれぞれは、前記複数の色のいずれかに対応して設けられ、対応する列を構成する画素のうち、前記複数の色のいずれかに対応する全ての画素からの出力信号を増幅する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記複数の画素は、少なくとも１つの列について少なくとも２つ以上の複数の色に対応する画素が含まれるように配置され、
前記カラムアンプは、前記行列の列ごとに少なくとも２つ以上複数設けられ、
前記行列の列ごとに設けられた複数のカラムアンプの一方は、対応する列に含まれる複数の色に対応する画素のうち、一方の色に対応する画素からの出力信号を増幅し、
前記行列の列ごとに設けられた複数のカラムアンプの他方は、対応する列に含まれる複数の色に対応する画素のうち、前記一方の色と異なる他方の色に対応する画素からの出力信号を増幅する
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】
前記行列の列を構成する画素からの出力信号は、少なくとも１つの列について少なくとも２つ以上の複数の列信号線のいずれかを介して、当該列に対応して設けられた少なくとも２つ以上の複数のカラムアンプの入力端子に接続され、
前記行列の列を構成する少なくとも２つ以上の複数の色に対応する画素のうち、一方の色に対応する画素は、前記複数の列信号線の一方の列信号線を介して、対応するカラムアンプに信号を出力し、
前記行列の列を構成する複数の色に対応する画素のうち、他方の色に対応する画素は、前記複数の列信号線の他方の列信号線を介して、対応するカラムアンプに信号を出力する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記行列の列を構成する画素からの出力信号は、共通の列信号線を介して、少なくとも１つの列について当該列に対応して設けられた少なくとも２つ以上の複数カラムアンプの入力端子に接続され、
前記行列の列を構成する複数の色に対応する画素のうち、一方の色に対応する画素と他方の色に対応する画素とは、時分割で、前記列信号線を介して、対応するカラムアンプに信号を出力する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像装置は、１つの半導体基板上に形成され、
前記行列の列ごとに設けられた複数のカラムアンプは、それぞれ、前記半導体基板上の回路が形成された面において、前記複数の画素が形成された領域を挟むように設けられた異なる領域に配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記複数のカラムアンプのそれぞれは、外部からの指示に基づいて複数のゲインから１つを選択し、選択したゲインで、前記信号を増幅する
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像装置はさらに、
前記複数のカラムアンプのうち、同一の前記色に対応するカラムアンプに対して共通してゲインを指示するための複数の制御線を有する
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置はさらに、時間的に単調に変化するランプ波形を生成する参照信号生成部を備え、
前記複数のカラムＡＤ変換器のそれぞれは、
前記画素アレイの各列に対応して配設され、対応する列の画素から出力された画素信号と前記参照信号生成部により生成された参照信号とを比較するコンパレータと、
前記参照信号生成部が参照信号の変化を開始させてから対応する列のコンパレータが画素信号と参照信号との一致を示すまで入力されたクロックをカウントするカウンタ部とを備え、
前記参照信号生成部は、外部からの指示に基づいて、発生させる参照信号のランプ波形における傾斜を変化させる
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記固体撮像装置は、前記複数の色のそれぞれに対応する複数のランプ波形を生成する複数の参照信号生成部を備え、
前記コンパレータは、前記複数の参照信号生成部により生成された前記複数の色のそれぞれに対応する複数の参照信号の一つと前記複数の色に対応する画素信号とを比較し、
前記固体撮像装置はさらに、前記複数の参照信号生成部のそれぞれに対して前記ランプ波形の傾斜を指示するための制御部を備える
ことを特徴とする請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数のカラムアンプに対してゲインを指示することで、前記画素からの出力信号に対する粗調の増幅度の制御をするとともに、前記複数の参照信号生成部に対してランプ波形の傾斜を指示することで、前記画素からの出力信号に対する微調の増幅度の制御をする
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１記載の固体撮像装置を備えるカメラ。
【請求項１２】
固体撮像装置の駆動方法であって、
請求項８記載の固体撮像装置において、
前記複数のカラムアンプに対してゲインを指示することで、前記画素からの出力信号に対する粗調の増幅度の制御をするとともに、前記参照信号生成部に対してランプ波形の傾斜を指示することで、前記画素からの出力信号に対する微調の増幅度の制御をする
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を電気信号に変換する固体撮像装置に関し、特に、行列状に配置された複数の画素の列ごとにアンプとＡＤ変換器とが設けられた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー対応の固体撮像装置（カラーイメージセンサ）では、被写体の色温度等の変化に対してホワイトバランスをとる必要がある。たとえば、光の種類（太陽光や蛍光灯など）により、被写体の色が変化するので、その場の色温度に対応して、被写体の白色が画像信号においても白色となるように、固体撮像装置内での処理が必要となる。
【０００３】
従来、ホワイトバランスをとるために、ＡＤ変換器のビット数（分解能）を増やして、１〜２ビット分をホワイトバランス調整用のデジタルゲインとして使用したり、色毎に異なるアナログゲインを用いて画素信号を増幅したり（例えば、特許文献１参照）、カラムＡＤ変換器における参照電圧となるランプ波形の傾きを変えることで、色毎にカラムＡＤ変換器でのゲインを調整したりしている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図１４は、上記特許文献１に開示された従来の固体撮像装置の回路ブロック図である。この固体撮像装置は、光電変換素子へ入射された光を各画素に応じて各色ごとに検出し、各色に対応した光電流をセンサ信号として出力する複数の画素Ｄ１１〜Ｄ４４と、画素の出力側に設けられ、かつ、バイアス電源に接続された可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲ４と、複数の画素のうちセンサ信号を読み出す画素を選択するスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、読み出される画素の担う色に対応して可変抵抗の抵抗値を変え、読出し負荷を変化させる制御部とを備え、このような構成によって、各画素の色別のゲインを個別に調整している。
【特許文献１】特開２００５−３１８２９２号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ホワイトバランスのためにＡＤ変換器のビット数を増やす従来のやり方では、上記特許文献２に記載のような、ランプ波形を参照信号に用い、参照信号の変化を開始させてから対応する列のコンパレータが画素信号と参照信号との一致を示すまで、クロックをカウントすることでＡＤ変換を行うような方式においては、カウントにかかる時間が増大するという問題がある。たとえば、１ビット増やすためにはＡＤ変換時間が２倍必要となり、フレームレートの高速化が妨げられる。また多ビット化に対し上記コンパレータ回路等を複数備え並列処理を行うことが考えられるが、その場合は回路規模の増大によって、チップ面積が増大したり、消費電力が増大したりする等の問題が生じる。なお、ＡＤ変換器のビット数を増やすために、変換用クロックの周波数を増大させることが考えられるが、既にクロック速度の限界に達していたり、高速駆動によって消費電力が増大したりする等の問題が生じる。
【０００６】
また、上記特許文献１の技術では、読み出す画素が担う色に対応して適切に可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲ４の抵抗値を変えたり、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を切り替えたりするという複雑な制御が必要となる。
【０００７】
また、上記特許文献２の技術では、ランプ波形の傾きを変えることで色毎のゲインを調整しているが、大きなゲインが必要とされる場合には、ランプ波形の傾きが極めて小さくなり、これによって画素信号と参照信号の比較を行うための１ビットの比較電圧となる重み付け電圧が小さくなり、ＡＤ変換時の誤差が増大し、Ｓ／Ｎが劣化するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御を必要とすることなく、かつ、ＡＤ変換におけるＳ／Ｎを劣化させることなく、色毎のゲインを最適化することができる固体撮像装置等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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置された複数の画素と、前記行列の列ごとに少なくとも１つ設けられ、対応する列を構成する画素から出力される信号を増幅する、複数のカラムアンプと、前記カラムアンプごとに設けられ、対応するカラムアンプから出力される信号をＡＤ変換する、複数のカラムＡＤ変換器とを備え、前記複数の画素のそれぞれは、複数の色のうち、いずれかの色の光の強度に対応する信号を出力し、前記複数のカラムアンプのそれぞれは、前記複数の色のいずれかに対応して設けられ、対応する列を構成する画素のうち、前記複数の色のいずれかに対応する全ての画素からの出力信号を増幅することを特徴とする。これにより、色ごとに独立したカラムアンプが設けられているので、ＡＤ変換器だけでホワイトバランスの調整を行うことによる速度低下やＳ／Ｎ劣化が回避されるとともに、読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御が不必要となる。
【００１０】
ここで、前記複数の画素は、少なくとも１つの列について少なくとも２つ以上の複数の色に対応する画素が含まれるように配置され、前記カラムアンプは、前記行列の列ごとに少なくとも２つ以上複数設けられ、前記行列の列ごとに設けられた複数のカラムアンプの一方は、対応する列に含まれる複数の色に対応する画素のうち、一方の色に対応する画素からの出力信号を増幅し、前記行列の列ごとに設けられた複数のカラムアンプの他方は、対応する列に含まれる複数の色に対応する画素のうち、前記一方の色と異なる他方の色に対応する画素からの出力信号を増幅する構成とするのが好ましい。これにより、ベイヤー配列のカラーフィルタ等においては、１列の画素について、２種類の色が含まれるので、撮像面の上下２箇所にカラムアンプを設けることで、ベイヤー配列のカラーフィルタ等に好適な構成となる。
【００１１】
なお、列信号線の配置については、前記行列の列を構成する画素からの出力信号は、少なくとも１つの列について少なくとも２つ以上の複数の列信号線のいずれかを介して、当該列に対応して設けられた少なくとも２つ以上の複数のカラムアンプの入力端子に接続され、前記行列の列を構成する少なくとも２つ以上の複数の色に対応する画素のうち、一方の色に対応する画素は、前記複数の列信号線の一方の列信号線を介して、対応するカラムアンプに信号を出力し、前記行列の列を構成する複数の色に対応する画素のうち、他方の色に対応する画素は、前記複数の列信号線の他方の列信号線を介して、対応するカラムアンプに信号を出力する構成としてもよいし、前記行列の列を構成する画素からの出力信号は、共通の列信号線を介して、少なくとも１つの列について当該列に対応して設けられた少なくとも２つ以上の複数カラムアンプの入力端子に接続され、前記行列の列を構成する複数の色に対応する画素のうち、一方の色に対応する画素と他方の色に対応する画素とは、時分割で、前記列信号線を介して、対応するカラムアンプに信号を出力する構成としてもよい。
【００１２】
また、平面的な配置としては、前記固体撮像装置は、１つの半導体基板上に形成され、前記行列の列ごとに設けられた複数のカラムアンプは、それぞれ、前記半導体基板上の回路が形成された面において、前記複数の画素が形成された領域を挟むように設けられた異なる領域に配置されているのが好ましい。
【００１３】
また、前記複数のカラムアンプのそれぞれは、外部からの指示に基づいて複数のゲインから１つを選択し、選択したゲインで、前記信号を増幅する構成とするのが望ましい。たとえば、前記固体撮像装置はさらに、前記複数のカラムアンプのうち、同一の前記色に対応するカラムアンプに対して共通してゲインを指示するための複数の制御線を有する構成とするのが望ましい。これにより、各色に対応するカラムアンプごとに独立したゲインを設定し、ホワイトバランスの調整を行うことができる。
【００１４】
さらに、前記固体撮像装置は、時間的に単調に変化するランプ波形を生成する参照信号生成部を備え、前記複数のカラムＡＤ変換器のそれぞれは、前記画素アレイの各列に対応して配設され、対応する列の画素から出力された画素信号と前記参照信号生成部により生成された参照信号とを比較するコンパレータと、前記参照信号生成部が参照信号の変化を開始させてから対応する列のコンパレータが画素信号と参照信号との一致を示すまで入力されたクロックをカウントするカウンタ部とを備え、前記参照信号生成部は、外部からの指示に基づいて、発生させる参照信号のランプ波形における傾斜を変化させる構成としてもよい。このとき、前記固体撮像装置は、前記複数の色のそれぞれに対応する複数のランプ波形を生成する複数の参照信号生成部を備え、前記コンパレータは、前記複数の参照信号生成部により生成された前記複数の色のそれぞれに対応する複数の参照信号の一つと前記複数の色に対応する画素信号とを比較し、前記固体撮像装置はさらに、前記複数の参照信号生成部のそれぞれに対して前記ランプ波形の傾斜を指示するための制御部を備える構成とするのが好ましい。これにより、カラムアンプのゲインだけでなく、ＡＤ変換のゲインについても調整することで、より精度の高いホワイトバランス調整が可能となる。
【００１５】
ここで、前記制御部は、前記複数のカラムアンプに対してゲインを指示することで、前記画素からの出力信号に対する粗調の増幅度の制御をするとともに、前記複数の参照信号生成部に対してランプ波形の傾斜を指示することで、前記画素からの出力信号に対する微調の増幅度の制御をするのが好ましい。これにより、粗調と微調との連携によって、よりきめ細かいホワイトバランス調整を行うとともに、２つの調整の補完によって、ゲインの変更に伴う画像の乱れを回避することができる。
【００１６】
なお、本発明は、固体撮像装置として実現できるだけでなく、固体撮像装置を内蔵したカメラとして実現したり、固体撮像装置の駆動方法として実現したりすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る固体撮像装置によれば、読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御を必要とすることなく、かつ、ＡＤ変換におけるＳ／Ｎを劣化させることなく、色毎のゲインを最適化することができる。
【００１８】
よって、処理速度を低下させることなく、かつ、Ｓ／Ｎを劣化させることなく、被写体の色温度に応じた適切なホワイトバランスの調整が行われ、高画素、高Ｓ／Ｎ、低消費電力、かつ高速撮像が要求されるデジタルカメラやカメラ付き携帯電話機が普及してきた今日における実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置１の回路ブロック図である。この固体撮像装置１は、１つの半導体基板上に形成された、光を電気信号に変換する複数の画素１０を備えたカラーイメージセンサであり、例えばＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｂｌｕｅ、Ｇｒｅｅｎ）等の色ごとに独立した複数のカラムアンプ２０（２０ａ〜２０ｅ）及び５０（５０ａ〜５０ｅ）と、信号の比較を行うコンパレータ部３１（３１ａ〜３１ｅ）及び６１（６１ａ〜６１ｅ）とコンパレータ３１及び６１での画素信号とランプ波との比較によって定まる時間までのクロックをカウントするカウンタ部３２（３２ａ〜３２ｅ）及び６２（６２ａ〜６２ｅ）からなる色ごとに独立した複数のカラムＡＤ変換器３０（３２ａ〜３２ｅ）及び６０（６１ａ〜６１ｅ、６２ａ〜６２ｅ）を有する点に特徴を有し、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂと、水平走査回路４０及び７０と、垂直走査回路８０と、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂとを備える。
【００２２】
画素１０は、ＲＧＢのいずれかの光を電気信号に変換するＭＯＳ型イメージセンサ等であり、行列状に配置されて撮像面（撮像部）を構成している。個々の画素１０は、図２に示されるように、入射した光を光電変換し電荷を発生するフォトダイオード（ＰＤ）１０ａと、ＰＤ１０ａで発生した電荷を蓄積し、蓄積した電荷を電圧信号として出力するための信号変換部（フローティングディフュージョン；ＦＤ）１０ｄと、ＦＤ１０ｄの示す電圧が初期電圧（ここでは、ＶＤＤ）となるようにリセットするリセットＴｒ１０ｃと、ＰＤ１０ａで発生した電荷をＦＤ１０ｄに転送する転送Ｔｒ１０ｂと、ＦＤ１０ｄの示す電圧に追従して変化する電圧を出力する増幅Ｔｒ１０ｅと、行選択線１０ｇから行選択信号を受けたときに増幅Ｔｒ１０ｅの出力を列信号線１１及び１２に出力する選択Ｔｒ１０ｆと、カラーフィルタ等から構成され、カラーフィルタを通過した光の強さに対応する電気信号を列信号線１１及び１２に出力する。カラーフィルタは、図１に示されるように、例えばベイヤー配列で配置されており、１つの赤色フィルタ（Ｒ）と、２つ（第１及び第２）の緑色フィルタ（Ｇｒ、Ｇｂ）と、１つの青色フィルタ（Ｂ）とが１セットとなり、そのセットが２次元状に配置されている。
【００２３】
ここで、各画素１０と列信号線１１との接続は、次のようになっている。つまり、図１に示されるように、行列状に配置された画素１０において、列ごとに、ＲＧＢの色毎に対応した２本の列信号線１１及び１２が設けられている。つまり、この２本の列信号線１１及び１２は、それぞれ、その列を構成する２色を担う画素１０のうち、同一色の全ての画素１０に接続されている。たとえば、図１に示されるように、最左列である第１列では、第１列を構成する全ての第１緑色（図中の「Ｇｒ」）の画素１０は、列信号線１１に接続され、第１列を構成する全ての青色（図中の「Ｂ」）の画素１０は、列信号線１２に接続されている。これは、色ごとに異なるカラムアンプとカラムＡＤ変換器を用いて独立したカラムアンプゲイン及びカラムＡＤ変換器ゲインで信号を増幅・処理するためである。
【００２４】
カラムアンプ２０及び５０は、外部からの指示に基づいて複数のゲインから１つを選択し、選択したゲインで、画素１０からの出力信号を増幅する可変ゲインアンプであり、ＲＧＢの色毎に対応して画素１０の列ごとに、２個ずつ設けられている。
【００２５】
このカラムアンプ２０及び５０は、それぞれ、半導体基板上の回路が形成された面において、画素１０が形成された領域を挟むように設けられた異なる領域（画素の上部領域及び下部領域）に配置されている。つまり、画素１０の上部領域に位置するカラムアンプ２０は、対応する列に含まれる２つの色に対応する画素１０のうち、一方の色（Ｇｒ及びＲ）に対応する画素１０から列信号線１１を介して出力される信号を増幅し、一方、画素１０の下部領域に位置するカラムアンプ５０は、対応する列に含まれる２つの色に対応する画素１０のうち、他方の色（Ｂ及びＧｂ）に対応する画素１０から列信号線１２を介して出力される信号を増幅する。
【００２６】
なお、この固体撮像装置１には、複数のカラムアンプ２０及び５０のうち、同一の色に対応するカラムアンプ２０及び５０に対して共通のカラムアンプゲインを指示するための複数の制御線（ゲイン制御線１〜４）が設けられている。つまり、ゲイン制御線１は、全ての第１緑色（Ｇｒ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ２０ａ、２０ｃ及び２０ｅに対して共通のカラムアンプゲインを指示する制御線であり、ゲイン制御線２は、全ての赤色（Ｒ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ２０ｂ及び２０ｄに対して共通のカラムアンプゲインを指示する制御線であり、ゲイン制御線３は、全ての青色（Ｂ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ５０ａ、５０ｃ及び５０ｅに対して共通のカラムアンプゲインを指示する制御線であり、ゲイン制御線４は、全ての第２緑色（Ｇｂ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ５０ｂ及び５０ｅに対して共通のカラムアンプゲインを指示する制御線である。
【００２７】
ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂは、ＡＤ変換のための、時間的に単調に変化するランプ波形の参照信号を発生する参照信号生成部であり、外部（後述する制御部１００）からの指示に基づいて、それぞれ、カラムＡＤ変換器３０及び６０でのカラムＡＤ変換器ゲインを変更するために、ランプ波形の傾斜を変化させることができる。たとえば、このランプ波発生部９０ａ及び９０ｂは、一定の周波数でインクリメントするデジタル値を発生させ、その各デジタル値をＤＡ変換してローパスフィルタに通過させて得られるアナログ電圧を出力することでランプ波を発生するものであり、外部からの指示によって上記周波数を変更することで、ランプ波の傾斜を変更する。
【００２８】
なお、本実施の形態では、２つのランプ波発生部９０ａ及び９０ｂが設けられているが、本発明に係る固体撮像装置は、１つのランプ波発生部で構成されていてもよい。つまり、１つの共通のランプ波発生部からのランプ波が全てのカラムＡＤ変換器３０及び６０に共通に入力されてもよい。これらの構成上の選択は、カラムＡＤ変換器ゲイン制御の柔軟性と回路規模というトレードオフの関係にある観点から決定すればよい。
【００２９】
カラムＡＤ変換器３０及び６０は、それぞれ、ＲＧＢの色毎に対応して配置されたカラムアンプ２０及び５０ごとに設けられ、対応するカラムアンプ２０及び５０から出力された信号をＡＤ変換する回路である。カラムＡＤ変換器３０及び６０のそれぞれは、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂからの参照信号と対応するカラムアンプ２０及び５０からの出力信号とを比較するコンパレータ３１（３１ａ〜３１ｅ）及び６１（６１ａ〜６１ｅ）と、コンパレータ３１及び６１での画素信号とランプ波との比較によって定まる時間までのクロックをカウントするカウンタ３２（３２ａ〜３２ｅ）及び６２（６２ａ〜６２ｅ）とを有する。なおクロックをカウントする期間とは、例えばランプ波の変化を開始させてから対応する列のコンパレータが画素信号と参照信号との一致を示すまでの時間をいう。
【００３０】
水平走査回路４０及び７０は、それぞれ、カウンタ３２及び６２にラッチされたデジタル値を向かって水平方向に、順次スキャンして出力させるための制御信号をカウンタ３２及び６２に出力する読み出し制御回路である。これにより、カウンタ３２にラッチされたデジタル値は、水平走査回路４０から出力される制御信号に同期して、デジタル出力＿Ａとして、順次出力され、一方、カウンタ６２にラッチされたデジタル値は、水平走査回路７０から出力される制御信号に同期して、デジタル出力＿Ｂとして、順次出力される。
【００３１】
垂直走査回路８０は、行列状に配置された画素１０に対して、行ごとに、垂直方向に、順次、画素１０で得られた信号をカラムアンプ２０及び５０に出力させるための制御信号（行選択信号）を各画素１０に出力する読み出し制御回路である。なお、本実施の形態では、画素１０は、１行おきに、異なる列信号線１１及び１２に接続されているので、２行単位（奇数行及び偶数行を同時に選択する方式）で、垂直走査をしてもよい。
【００３２】
図３は、図１における１対のカラムアンプ２０（５０）とカラムＡＤ変換器（ここでは、入力段のコンパレータ３１（６１）のみ）を抜き出して示した回路図である。この固体撮像装置１では、１列分の画素１０ごと、かつ、色（Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂ）ごとに、本図に示されるような、１個のカラムアンプ２０（５０）と１個のカラムＡＤ変換器（ここでは、入力段のコンパレータ３１（６１）のみが示されている）が設けられている。カラムアンプ２０（５０）は、アンプ２１と、ゲイン切り替え部２２とからなる。ゲイン切り替え部２２は、ゲイン制御線１（２〜４）からの指示に基づいて、カラムアンプ２０のゲインを、例えば、電圧増幅度で、０〜１２ｄＢの範囲（１．５ｄＢステップ）で、ゲインを切り替える。なお、１２ｄＢは、ＡＤ変換における２ビット（分解能）に相当し、ホワイトバランスのため、及び、カラムアンプ２０（５０）の出力信号をカラムＡＤ変換器３０（６０）の入力レンジのフルスケールに近い電圧に最適化するのに必要なゲインである。
【００３３】
図４（ａ）は、カラムアンプ２０（５０）の詳細な回路ブロック図である。ここでは、図３に示されるゲイン切り替え部２２の詳細な回路図が示されている。ゲイン切り替え部２２は、ゲイン制御線１（２〜４）からの指示に従ってＯＮとなる４個のトランジスタ２２ａ〜２２ｄと、ゲインを決定する４個のキャパシタ２２ｅ〜２２ｈとから構成される。３個のトランジスタ２２ａ〜２２ｃは、それぞれ、対応するキャパシタ２２ｅ〜２２ｇをアンプ２１のフィードバックキャパシタとして接続するスイッチトランジスタである。３個のトランジスタ２２ａ〜２２ｃのうちＯＮとなったトランジスタの組み合わせ（８通り）に応じて、アンプ２１の総フィードバック容量Ｃｆｂが決定され、その結果、カラムアンプ２０（５０）のゲインＧａｉｎは、以下の式のように、入力用のキャパシタ２２ｈの容量Ｃｉｎと、総フィードバック容量Ｃｆｂとの比となる。
【００３４】
Ｇａｉｎ＝Ｃｉｎ／Ｃｆｂ
【００３５】
このようにして、例えば、０〜１２ｄＢの範囲（１．５ｄＢステップで８段階）のゲインが決定される。なお、トランジスタ２２ｄは、カラムアンプ２０（５０）の増幅動作を開始させる前等においてアンプ２１の入出力端子を短絡させることでカラムアンプ２０（５０）をリセットするためのスイッチトランジスタである。
【００３６】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示されるアンプ２１をトランジスタで構成した場合のカラムアンプ２０及び５０の詳細な回路例を示す図である。ここでは、図４（ａ）に示されたアンプ２１が、１対のＣＭＯＳトランジスタ（ＰＭＯＳトランジスタ２１ａとＮＭＯＳトランジスタ２１ｂ）で構成された例が示されている。ＮＭＯＳトランジスタ２１ｂは、増幅用トランジスタであり、ＰＭＯＳトランジスタ２１ａは、その負荷（定電流源）である。
【００３７】
図５（ａ）は、本実施の形態における固体撮像装置１が備える制御部１００の構成を示す回路ブロック図である。この制御部１００は、ホワイトバランスのためのゲイン調整をするために、カラムアンプ２０及び５０に対してゲインを指示することで、画素１０からの出力信号に対する粗調の増幅度（カラムアンプゲイン）の制御をするとともに、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂに対してランプ波形の傾斜を指示することで、画素１０からの出力信号に対する微調の増幅度（カラムＡＤ変換器ゲイン）の制御をする内部制御ブロック、またはＤＳＰ等であり、機能的に、ブロック平均値算出部１０１と、データ処理部１０２とから構成される。
【００３８】
ブロック平均値算出部１０１は、カウンタ３２及び６２から出力されたデジタル値を監視することで、撮像面を複数の領域（ブロック）に分割した場合の各ブロック（図５（ｂ）参照）について、色（Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂ）ごとのデジタル値の平均（Ｂｍｎ＿Ｒ、Ｂｍｎ＿Ｇｒ、Ｂｍｎ＿Ｇｂ、Ｂｍｎ＿Ｂ）を算出する。
【００３９】
データ処理部１０２は、ブロック平均値算出部１０１で得られた色ごとの平均値を用いて、Ｒ／Ｇ比及びＢ／Ｇ比を算出し、算出したＲ／Ｇ比及びＢ／Ｇ比から、最も白に近いブロックを抽出し、抽出したブロックでのホワイトバランス係数Ｗｂを算出し、前フレームにおけるホワイトバランス係数Ｗｂと比較することで、ホワイトバランスの制御を行うか否かを判断し、ホワイトバランスの制御を行う場合には、上述した粗調と微調のゲイン制御をする（つまり、ゲイン制御線１〜４等を介して、カラムアンプ２０及び５０及びランプ波発生部９０ａ及び９０ｂに対して、ゲインの指示ｗｂ＿Ｒ、ｗｂ＿Ｇｒ、ｗｂ＿Ｇｂ、ｗｂ＿Ｂを出力する）。詳細な動作は、フローチャートを用いて後述する。
【００４０】
次に、以上のように構成された本実施の形態における固体撮像装置１の動作について説明する。
【００４１】
まず、画素１０から信号が読み出される前に、制御部１００からの指示によって、カラムアンプ２０及び５０のゲインと、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂから発生されるランプ波の傾斜が決定される。
【００４２】
つまり、ゲイン制御線１からの指示によって、全ての第１緑色（Ｇｒ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ２０ａ、２０ｃ及び２０ｅのゲインが決定され、ゲイン制御線２からの指示によって、全ての赤色（Ｒ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ２０ｂ及び２０ｄのゲインが決定され、ゲイン制御線３からの指示によって、全ての青色（Ｂ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ５０ａ、５０ｃ及び５０ｅのゲインが決定され、ゲイン制御線４からの指示によって、全ての第２緑色（Ｇｂ）に対応する画素１０からの出力信号を増幅するカラムアンプ５０ｂ及び５０ｅのゲインが決定される。
【００４３】
また、制御部１００からランプ波発生部９０ａ及び９０ｂへの制御線（図示されていない制御線）を介した指示によって、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂが発生するランプ波の傾斜が決定される。
【００４４】
そして、各画素１０で光が電気信号に変換されると、各画素１０で得られた電気信号は、列信号線１１及び１２を介して読み出され、カラムアンプ２０及び５０に入力される。この読み出しにおいては、垂直走査回路８０からの制御信号によって、行列状に配置された画素１０において、行（あるいは、２行）ごとに、例えば上の行から下の行に向けて（垂直方向に）、順次、画素１０で得られた信号がカラムアンプ２０及び５０に出力される。このとき、１行の画素１０の読み出しにおいては、全ての第１緑色（Ｇｒ）に対応する画素１０からの信号は、カラムアンプ２０ａ、２０ｃ及び２０ｅに入力され、全ての赤色（Ｒ）に対応する画素１０からの信号は、カラムアンプ２０ｂ及び２０ｄに入力され、全ての青色（Ｂ）に対応する画素１０からの信号は、カラムアンプ５０ａ、５０ｃ及び５０ｅに入力され、全ての第２緑色（Ｇｂ）に対応する画素１０からの信号は、カラムアンプ５０ｂ及び５０ｅに入力される。このようにして、各画素１０から読み出された信号は、その画素が位置する列に対応する専用のカラムアンプ２０及び５０に、入力される。
【００４５】
続いて、カラムアンプ２０及び５０から出力された信号は、カラムアンプ２０及び５０ごとに設けられカラムＡＤ変換器３０及び６０に入力され、図６に示されるように、ＡＤ変換される。なお、図６では、カラムアンプ２０及び５０から出力された画素信号（ここでは、４種類の電圧値Ｇ１〜Ｇ４の例が示されている）とランプ波（ＲＡＭＰ）とが比較され、その間（ランプ波の立ち上がりから、ランプ波と画素信号とが一致するまでの間）のクロック数が計数される様子が示されている。
【００４６】
具体的には、カラムアンプ２０及び５０から出力された信号がコンパレータ３１及び６１に入力されると、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂがランプ波を発生させ、コンパレータ３１及び６１がそれら２つの信号（カラムアンプからの出力信号とランプ波）を比較する。それと並行して、カウンタ３２及び６２は、一定周波数のクロックの計数（時間計測）を、ランプ波の発生と同期して開始し、コンパレータ３１及び６１で両入力信号の一致が検出されると停止し、そのときのカウント値を保持する。これによって、カラムアンプからの出力信号に電圧に対応するデジタル値がカウンタ３２及び６２に保持される。
【００４７】
そして、各カウンタ３２及び６２に保持されたデジタル値は、水平走査回路４０及び７０からの制御信号によって、デジタル出力＿Ａ及びデジタル出力＿Ｂとして、順次スキャンして出力される。
【００４８】
図７は、制御部１００によるホワイトバランスのためのゲイン調整の制御手順を示すフローチャートである。ここでは、フレームごとに行われる制御部１００の処理が示されている。
【００４９】
まず、ブロック平均値算出部１０１は、カウンタ３２及び６２から出力されたデジタル値を監視することで、撮像面の各ブロックについて、色（Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂ）ごとのデジタル値の平均（Ｂｍｎ＿Ｒ、Ｂｍｎ＿Ｇｒ、Ｂｍｎ＿Ｇｂ、Ｂｍｎ＿Ｂ）を算出する（Ｓ１０）。
【００５０】
次に、データ処理部１０２は、ブロック平均値算出部１０１で得られた色ごとの平均値を用いて、図示された式に従ってＲ／Ｇ比及びＢ／Ｇ比を算出し（Ｓ１１）、算出したＲ／Ｇ比及びＢ／Ｇ比から、最も白に近いブロックを抽出する（Ｓ１２）。たとえば、Ｒ／Ｇ比及びＢ／Ｇ比がいずれも１に近いブロックを最も白に近いブロックとして抽出する。
【００５１】
続いて、データ処理部１０２は、抽出したブロックについて、色（Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂ）ごとのデジタル値の平均（Ｂａｖｅ＿Ｒ、Ｂａｖｅ＿Ｇｒ、Ｂａｖｅ＿Ｇｂ、Ｂａｖｅ＿Ｂ）を用いて、図示される式に従って、各色のホワイトバランス係数（ｗｂ＿Ｒ、ｗｂ＿Ｇｒ、ｗｂ＿Ｇｂ、ｗｂ＿Ｂ）を算出する（Ｓ１３）。そして、データ処理部１０２は、前フレームにおけるホワイトバランス係数と比較することで、ホワイトバランスの制御を行うか否かを判断する（Ｓ１４）。たとえば、現フレームと前フレームにおけるホワイトバランス係数の比が１．５ｄＢを超える色が１つでもあった場合にだけ、ホワイトバランスの制御を行うと判断する。
【００５２】
その結果、ホワイトバランスの制御を行うと判断した場合にだけ（Ｓ１４でＹｅｓ）、データ処理部１０２は、制御が必要な色に対応するカラムアンプ２０及び５０に対してゲインを指示することで、画素１０からの出力信号に対する粗調の増幅度の制御をするとともに、制御が必要な色に対応するカラムＡＤ変換器３０及び６０のランプ波発生部９０ａ及び９０ｂに対してランプ波形の傾斜を指示することで、画素１０からの出力信号に対する微調の増幅度の制御をする（Ｓ１５）。このとき、カラムアンプ２０及び５０の出力信号がカラムＡＤ変換器３０及び６０の入力レンジのフルスケールに近い電圧となるように、粗調及び微調を行う。ここで、急激なゲインの変化は、画像の乱れとなるため、例えば、粗調でゲインアップ（例えば、＋３ｄＢ）した場合には、まず、そのゲインアップ分に相当するマイナスゲインだけ、微調のゲイン制御において、設定し、徐々にそのマイナスゲインを＋側に戻す形で、ゲインを変化させる。このような粗調及び微調の繰り返しによって、制御が必要な色に対応するカラムアンプ２０及び５０とカラムＡＤ変換器３０及び６０に対するゲイン制御を行う。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、ランプ波発生部９０ａ及び９０ｂは、２つの色ごとに、１個の割合で設けられているので、カラムＡＤ変換器３０及び６０のゲインは色ごとに完全に独立しているわけではない。よって、微調については、カラムＡＤ変換器に対応する２つの色に対するゲインの平均を設定する等の調整が行われる。
【００５４】
ここで、色温度に対するホワイトバランスの具体的なゲイン設定例は、図８に示される通りである。本図では、横軸は、色温度を示し、縦軸は、緑色の信号を０ｄＢとしたときの赤色（Ｗｈ＿Ｒｅｄ）及び青色（Ｗｈ＿Ｂｌｕｅ）の信号の強度（ゲイン）を示す。本図における２つの色のカーブにおけるゲイン差から分かるように、低い色温度から高い色温度まで、ホワイトバランスのために、１２ｄＢ程度のゲイン設定範囲があればよいことが分かる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態における固体撮像装置１によれば、色ごとに、独立したカラムアンプとカラムＡＤ変換器が設けられ、それらのカラムアンプとカラムＡＤ変換器のゲイン設定によって、色ごとに独立したホワイトバランスの調整が行われる。よって、従来のように、読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御を必要とすることなく、かつ、ＡＤ変換におけるＳ／Ｎを劣化させることなく、色毎のゲインが最適化される。
【００５６】
なお、本実施の形態では、画素１０の１列ごとに２つの列信号線１１及び１２が設けられていたが、本発明は、このような列信号線の配置に限定されるものではない。たとえば、図９に示されるように、画素１０の１列ごとに１つの列信号線１３だけが設けられていてもよい。このような固体撮像装置１ａでは、行列の列を構成する画素１０からの出力信号は、共通の列信号線１３を介して、当該列に対応して設けられた２つのカラムアンプ２０及び５０の入力端子に接続され、カラムアンプ２０及び５０の出力には行の信号を選択するための行選択ＳＷ２５（２５ａ〜２５ｅ）及び５５（５５ａ〜５５ｅ）と、それら行選択ＳＷとコンパレータ３１及び６１に接続された信号保持容量２７（２７ａ〜２７ｅ）及び５７（５７ａ〜５７ｅ）と、行選択ＳＷ２５及び５５を制御する行選択制御線Ａ（２６）及びＢ（５６）とを備え、行列の列を構成する２つの色に対応する画素１０のうち、一方の色に対応する画素１０と他方の色に対応する画素１０とは、時分割で、列信号線１３を介して、それぞれ、対応するカラムアンプ２０及び５０に信号が出力され、それぞれ、信号保持容量２７及び５７に保持される。
【００５７】
具体的には、最左列である第１列では、第１緑色（図中の「Ｇｒ」）の画素１０からの出力信号は、カラムアンプ２０及びカラムＡＤ変換器３０で処理され、一方、青色（図中の「Ｂ」）の画素１０からの出力信号は、カラムアンプ５０及びカラムＡＤ変換器６０で処理される。
【００５８】
このような図９に示される列信号線の配線では、ある行の画素１０からの出力信号をカラムアンプ２０に送り、次の行の画素１０からの出力信号をカラムアンプ５０に送りという動作が交互に繰り返され、それぞれ信号保持容量２７及び５７に保持された信号に対し、カラムＡＤ変換器３０及び６０で時系列に処理される。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００６０】
図１０は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置２の回路ブロック図である。この固体撮像装置２は、ＲＧＢの色ごとに異なるカラムＡＤ変換器ゲインを設定できる点に特徴を有し、複数の画素１０と、複数のカラムアンプ２０及び５０と、複数のカラムＡＤ変換器３０及び６０と、水平走査回路４０及び７０と、垂直走査回路８０と、ランプ波発生部９１〜９４とを備える。
【００６１】
この固体撮像装置１は、実施の形態１における２個のランプ波発生部９０ａ及び９０ｂに代えて、４個のランプ波発生部９１〜９４を備える点で、実施の形態１と異なり、他の点において、実施の形態１と共通する。以下、実施の形態１と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
ランプ波発生部９１〜９４は、ＡＤ変換のための４つのランプ波形の参照信号ＲＡＭＰ＿１〜ＲＡＭＰ＿４を発生する信号発生部であり、制御部１００からの指示に基づいて、それぞれ、カラムＡＤ変換器３０及び６０でのカラムＡＤ変換器ゲインを変更するために、ランプ波形の傾斜を変化させることができる。
【００６３】
ここで、特徴的なことは、４個のランプ波発生部９１〜９４は、それぞれ、４つの色（Ｇｒ、Ｒ、Ｂ、Ｇｂ）の個々に対応して設けられている点である。つまり、ランプ波発生部９１は、第１緑色（図中の「Ｇｒ」）の画素１０に対応するカラムＡＤ変換器３０ａ、３０ｃ及び３０ｅのコンパレータ３１ａ、３１ｃ及び３１ｅへのランプ波ＲＡＭＰ＿１を発生する回路であり、ランプ波発生部９２は、赤色（図中の「Ｒ」）の画素１０に対応するカラムＡＤ変換器３０ｂ及び３０ｄのコンパレータ３１ｂ及び３１ｄへのランプ波ＲＡＭＰ＿２を発生する回路であり、ランプ波発生部９３は、青色（図中の「Ｂ」）の画素１０に対応するカラムＡＤ変換器６０ａ、６０ｃ及び６０ｅのコンパレータ６１ａ、６１ｃ及び６１ｅへのランプ波ＲＡＭＰ＿３を発生する回路であり、ランプ波発生部９４は、第２緑色（図中の「Ｇｒ」）の画素１０に対応するカラムＡＤ変換器６０ｂ及び６０ｄのコンパレータ６１ｂ及び６１ｄへのランプ波ＲＡＭＰ＿４を発生する回路である。
【００６４】
以上のように構成された本実施の形態における固体撮像装置２の動作は、基本的には、実施の形態１と同じである。ただし、実施の形態１では、カラムアンプのゲインは色ごとに独立して設定され、カラムＡＤ変換器のゲインは２つの色に対して共通に設定されたのに対し、本実施の形態では、カラムアンプ及びカラムＡＤ変換器ともに、４つの色（Ｇｒ、Ｒ、Ｂ、Ｇｂ）ごとに独立して、ゲインが設定される。
【００６５】
つまり、制御部１００は、ホワイトバランスの調整において（図７のステップＳ１５）、直前のステップＳ１４で得られた色ごとのホワイトバランス係数を実現するように、４つの色（Ｇｒ、Ｒ、Ｂ、Ｇｂ）ごとに独立して、カラムアンプ及びカラムＡＤ変換器のゲイン（粗調及び微調のゲイン）を設定する。
【００６６】
以上のように、本実施の形態における固体撮像装置２によれば、色ごとに、独立したカラムアンプとＡＤ変換器が設けられ、それらのカラムアンプとＡＤ変換器のゲインは色ごとに独立して設定され、これによって、色ごとに独立したホワイトバランスの調整が行われる。よって、従来のように、読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御を必要とすることなく、かつ、ＡＤ変換におけるＳ／Ｎを劣化させることなく、色毎のゲインが最適化される。
【００６７】
なお、本実施の形態においても、実施の形態１で説明したように、画素１０の１列ごとに設ける列信号線は１本であってもよいし、２本であってもよい。つまり、本実施の形態では、画素１０の１列ごとに２つの列信号線１１及び１２が設けられていたが、図１１に示されるように、画素１０の１列ごとに１つの列信号線１３だけが設けられていてもよい。このような固体撮像装置２ａでは、行列の列を構成する画素１０からの出力信号は、共通の列信号線１３を介して、当該列に対応して設けられた２つのカラムアンプ２０及び５０の入力端子に接続され、カラムアンプ２０及び５０の出力には行の信号を選択するための行選択ＳＷ２５（２５ａ〜２５ｅ）及び５５（５５ａ〜５５ｅ）と、それら行選択ＳＷとコンパレータ３１及び６１に接続された信号保持容量２７（２７ａ〜２７ｅ）及び５７（５７ａ〜５７ｅ）と、行選択ＳＷ２５及び５５を制御する行選択制御線Ａ（２６）及びＢ（５６）とを備え、行列の列を構成する２つの色に対応する画素１０のうち、一方の色に対応する画素１０と他方の色に対応する画素１０とは、時分割で、列信号線１３を介して、それぞれ、対応するカラムアンプ２０及び５０に信号が出力される。
【００６８】
以上、本発明に係る固体撮像装置について、実施の形態１及び２、並びに、それらの変形例１ａ及び２ａに基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。これらの実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく変形を施して得られる別の形態や、これらの実施の形態及び変形例における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
【００６９】
例えば、実施の形態１及び２、並びに、それらの変形例１ａ及び２ａでは、ＲＧＢのベイヤー配列を例にとって説明を行っているが、カラーフィルタ配列には、ベイヤー配列以外にも、補色フィルタ、Ｇｒｅｅｎストライプフィルタ、クリアビッドフィルタ等さまざまな配列が一般に知られており、それぞれのカラーフィルタ配列についてもそれぞれの色毎に対応して本実施例と同様の構成をとることで実現できることはいうまでもない。
【００７０】
また実施の形態１及び２、並びに、それらの変形例１ａ及び２ａでは、個別の色毎に対応して（Ｒ、Ｂ、Ｇｒ、Ｇｂ）個別のカラムアンプ、カラムＡＤ変換器を設け、個別のゲイン調整を行う方法について説明を行っているが、例えばＧｒ，Ｇｂ等類似の色の画素に対しては、共通のカラムアンプ、カラムＡＤ変換器を設け、共通のゲイン調整を行っても良く、これらの構成上の選択は、ゲイン制御等の柔軟性と回路規模というトレードオフの関係にある観点から決定すればよい。
【００７１】
また実施の形態１及び２、並びに、それらの変形例１ａ及び２ａでは、カラムアンプ、カラムＡＤ変換器は、画素１０が形成された領域を挟むように設けられた画素の上部領域及び下部領域に配置されたことを例にとって説明しているが、この配置を画素領域の片側に、例えば各列の倍密度で配列したり、２段重ね等多段で配置したりしても実現できることはいうまででもない。
【００７２】
また、本発明に係る固体撮像装置が内蔵された各種電子機器も本発明に含まれるのは言うまでもない。たとえば、図１２に示される機能ブロック図のように、本発明に係る固体撮像装置２０１（上記実施の形態及び変形例に係る固体撮像装置における撮像面、カラムアンプ、カラムＡＤ変換器等）が内蔵されたカメラも本発明に含まれる。このカメラは、図１２に示されるように、レンズ２００と、固体撮像装置２０１と、駆動回路２０２（上記実施の形態における水平走査回路、垂直走査回路等）と、信号処理部２０３（上記実施の形態における制御部等）と、外部インターフェイス部２０４とを備える。
【００７３】
このように構成されたカメラにおいて、レンズ２００を通過した光は、固体撮像装置２０１に入射する。信号処理部２０３は、駆動回路２０２を介して固体撮像装置２０１を駆動し、固体撮像装置２０１からの出力信号を取り込む。その出力信号は、信号処理部２０３で各種信号処理が施され、外部インターフェイス部２０４を介して外部に出力される。このようなカメラは、読み出す画素に応じて可変抵抗の抵抗値を変えたりスイッチを切り替えたりするという複雑な制御を必要とすることなく、かつ、ＡＤ変換におけるＳ／Ｎを劣化させることなく、色毎のゲインを最適化することができる固体撮像装置を備えるので、処理速度を低下させることなく、かつ、Ｓ／Ｎを劣化させることなく、被写体の色温度に応じた適切なホワイトバランスの調整が行われる。このようなカメラは、例えば、図１３（ａ）に示されるデジタルスチルカメラや図１３（ｂ）に示されるビデオカメラ等として実現される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、カラーイメージセンサ等の固体撮像装置として、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ付き携帯電話機等の撮像素子として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の回路ブロック図
【図２】画素の詳細な回路図
【図３】図１における１対のカラムアンプとカラムＡＤ変換器の詳細な回路図
【図４】（ａ）は、カラムアンプの詳細な回路ブロック図。（ｂ）は、（ａ）に示されるアンプをトランジスタで構成した場合のカラムアンプの詳細な回路図
【図５】（ａ）は、本実施の形態における固体撮像装置の制御部の構成を示す回路ブロック図。（ｂ）は、撮像面のブロック分割を示す図
【図６】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の動作を説明する図
【図７】制御部によるホワイトバランスのためのゲイン調整の制御手順を示すフローチャート
【図８】色温度に対するホワイトバランスのゲイン設定例を示す図
【図９】実施の形態１の変形例に係る固体撮像装置の回路ブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の回路ブロック図
【図１１】実施の形態２の変形例に係る固体撮像装置の回路ブロック図
【図１２】本発明に係る固体撮像装置が内蔵されたカメラの機能ブロック図
【図１３】同カメラの例を示す外観図
【図１４】従来の固体撮像装置の回路ブロック図
【符号の説明】
【００７６】
１、１ａ、２、２ａ    固体撮像装置
１０    画素
１１〜１３    列信号線
２０、２０ａ〜２０ｅ、５０、５０ａ〜５０ｅ    カラムアンプ
２１    アンプ
２２    ゲイン切り替え部
３０、３０ａ〜３０ｅ、６０、６０ａ〜６０ｅ    カラムＡＤ変換器
３１、３１ａ〜３１ｅ、６１、６１ａ〜６１ｅ    コンパレータ
３２、３２ａ〜３２ｅ、６２、６２ａ〜６２ｅ    カウンタ
４０    水平走査回路
８０    垂直走査回路
９０ａ、９０ｂ、９１〜９４  ランプ波発生部
１００    制御部
１０１    ブロック平均値算出部
１０２    データ処理部
【図１】
2009303088.tif 000003
【図２】
2009303088.tif 000004
【図３】
2009303088.tif 000005
【図４】
2009303088.tif 000006
【図５】
2009303088.tif 000007
【図６】
2009303088.tif 000008
【図７】
2009303088.tif 000009
【図８】
2009303088.tif 000010
【図９】
2009303088.tif 000011
【図１０】
2009303088.tif 000012
【図１１】
2009303088.tif 000013
【図１２】
2009303088.tif 000014
【図１３】
2009303088.tif 000015
【図１４】
2009303088.tif 000016