(57)【要約】本発明の固体撮像装置は、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされた画素と、第１色ないし第３色のカラーフィルタが行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされて各行に第１色ないし第３色の順で配列されたカラーフィルタアレイと、垂直方向の同一直線に対してジグザグに配列された画素毎に設けられた垂直信号転送部と、第１ないし第３の出力部と、隣接する２つの垂直信号転送部を特定の１つの出力部に切り替えて接続して第１色のカラーフィルタに対する画素の信号、第２色のカラーフィルタに対する画素の信号、第３色のカラーフィルタに対する画素の信号を第１ないし第３の出力部へ個別に供給する垂直信号転送切替部とから構成される。そのため、１行ずつの読み出しで、高い解像度を維持しつつ、色別に独立した３線出力を行うことによって画像信号を高速に出力することができる。
2002085035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされることによって垂直方向に対してジグザグに配列され、入射光に応じた信号を生成する複数の画素と、
第１色、第２色、第３色の３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対しては第１色、第２色、第３色の順で配列されたカラーフィルタアレイと、
前記複数の画素のうち垂直方向の同一直線に対してジグザグに配列された画素毎に設けられ、当該画素によって生成される信号を垂直転送する複数の垂直信号転送部と、
前記垂直信号転送部によって垂直転送される信号を水平転送し、画像信号として出力する第１ないし第３の出力部と、
前記複数の垂直信号転送部のうち隣接する２つの垂直信号転送部毎に、各々の画素に対応付けられている同色のカラーフィルタが如何なる色であるかに基づいて決められる特定の１つの出力部に、当該２つの垂直信号転送部を切り替えて接続することによって、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第１の出力部へ供給し、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第２の出力部へ供給し、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第３の出力部へ供給する垂直信号転送切替部と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされることによって垂直方向に対してジグザグに配列され、入射光に応じた信号を生成する複数の画素と、
第１色、第２色、第３色の３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対しては第１色、第２色、第３色の順で配列されたカラーフィルタアレイと、
前記複数の画素のうち垂直方向の同一直線に対してジグザグに配列された画素毎に設けられ、異なる２色のカラーフィルタが交互に対応付けられた画素によって生成される信号を垂直転送する複数の垂直信号転送部と、
前記垂直信号転送部によって垂直転送された信号を水平転送し、画像信号として出力する第１ないし第３の出力部と、
各垂直信号転送部毎に、各々の画素に対応付けられたカラーフィルタの色に基づいて決められる特定の２つの出力部に、当該垂直信号転送部を切り替えて接続することによって、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第１の出力部へ供給し、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第２の出力部へ供給し、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第３の出力部へ供給する垂直信号転送切替部と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求の範囲１または請求の範囲２に記載の固体撮像装置において、
前記垂直信号転送切替部は、
垂直信号転送部と出力部との接続の切り替えを行毎に行う
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求の範囲１ないし請求の範囲３の何れか１つに記載の固体撮像装置において、
前記第１ないし第３の出力部は、
前記垂直信号転送切替部を介して供給される信号を同一のタイミングで水平転送して出力する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求の範囲１ないし請求の範囲４の何れか１つに記載の固体撮像装置において、
前記画素は、
入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部と、該光電変換部によって生成されて蓄積された電荷を増幅する増幅部とを有する増幅型画素である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求の範囲５に記載の固体撮像装置において、
前記増幅部は、
接合型電解効果トランジスタである
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求の範囲５または請求の範囲６に記載の固体撮像装置において、
前記垂直信号転送切替部と前記第１ないし第３の出力部との間に、相関２重サンプリングを行うサンプリング回路
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
請求の範囲１ないし請求の範囲７の何れか１つに記載の固体撮像装置において、
前記垂直信号転送切替部と前記第１ないし第３の出力部との間にバッファ回路
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
請求の範囲１ないし請求の範囲８の何れか１つに記載の固体撮像装置において、
前記第１ないし第３の出力部から個別に出力される信号を前記複数の画素の配列に対応付けて取り込み、各々の画素に欠落する２色の信号を当該画素の周辺に位置する画素に対応付けられた信号を用いて補間する補間処理部を
備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
請求の範囲１ないし請求の範囲９の何れか１つに記載の固体撮像装置において、
前記複数の画素の配列に準拠した画像に相当する信号を、行毎の水平方向に対する１／２画素ピッチずつのオフセットがなされない正方画素配列に準拠した画像に相当する信号に変換する配列変換部を
備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、３色のカラーフィルタが配列されたカラーフィルタアレイを有する固体撮像装置に関する。
背景技術
従来から、３色のカラーフィルタが配列されたカラーフィルタアレイを有する単板式の固体撮像装置では、色別の多線出力が行われている。
図８は、従来の代表的な固体撮像装置の概略を示す図である。
図８に示した固体撮像装置では、２次元マトリクス状に複数の画素が配列され、これらの画素上には、各々の画素に対応付けて、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタがストライプ状に配列されたカラーフィルタアレイが設けられている。また、同一の列に配列され、かつ、同色のカラーフィルタが対応付けられている画素は、同一の垂直信号線に接続され、各々の垂直信号線は、カラーフィルタの色の違いに応じて、列選択用のトランジスタを介して３つの出力線ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３の何れかに接続される。
したがって、図８に示した固体撮像装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの色別に３線出力が行え、高速動作が可能である。
図９は、特開２０００−１２８１９号公報に開示されている固体撮像装置の概略を示す図である。
図９に示した固体撮像装置では、２次元マトリクス状に複数の画素が配列され、これらの画素上には、各々の画素に対応付けて、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタがベイア配列されたカラーフィルタアレイが設けられている。また、隣り合う２つの列に配列された画素は、行毎に交互に同一の垂直信号線に接続され、各々の垂直信号線は、列選択用のトランジスタを介して２つの出力線ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に交互に接続されている。そのため、ＯＵＴ１からＧの色信号（以下、単にＧ信号と称する。）を出力することができ、ＯＵＴ２からＲおよびＢの色信号（以下、単にＲＢ信号と称する。）を出力することができる。
すなわち、図９に示した固体撮像装置では、Ｇ信号とＲＢ信号とを独立して同時に出力できるので、高速動作が可能である。
また、図８および図９に示した固体撮像装置では、同色の色信号は異なる線に分かれることなく、同一の出力線から出力される。したがって、後段の信号処理において、同色の色信号に対して、異なる出力線間のオフセット補正やゲイン補正が不要であり、これらの補正の誤差による画質の劣化が生じることがない。
図１０は、特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置の概略を示す図である。
図１０に示した固体撮像装置では、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされた状態で複数の画素が配列されている。また、Ｗ（ホワイト），Ｃ（シアン），Ｙ（黄色）の３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対してはＷ、Ｃ、Ｙの順で配列されたカラーフィルタアレイが設けられている。さらに、垂直方向の同一直線上に配列され、かつ、同色のカラーフィルタが対応付けられた画素は、同一の垂直信号線に接続される。また、各々の垂直信号線は、列選択用のトランジスタを介して２つの出力線ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に交互に接続されている。
特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている技術では、図１０に示した固体撮像装置を不図示のインターレース走査部によってインターレース用に駆動し、垂直走査回路を介して隣接する２つの行が同時に選択される。
すなわち、任意のフィールドに対して、１行目と２行目とのペア、３行目と４行目とのペアで同時に２線出力が行われると、次のフィールドに対しては、２行目と３行目とのペア、４行目と５行目とのペアで同時に２線出力が行われる。
そして、このように２線出力された信号は、後段の信号処理回路（図示省略）に供給されてマトリックス混合され、輝度信号とＲ信号とＢ信号とに変換される。
すなわち、特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている技術では、図１０に示した固体撮像装置によって、同色のカラーフィルタが対応付けられた画素からの信号が異なる出力線に分かれて出力されるが、後段の信号処理回路における信号処理によって、異なる出力線間のオフセット補正やゲイン補正を行うことなく、画像信号を得ることができる。
しかし、図１０に示した固体撮像装置では２つの行が平均化されて２線出力が行われるため、２線出力された信号から得られる画像信号は、垂直方向の解像度が低下してしまう。また、図１０に示した固体撮像装置では、Ｗ，Ｃ，Ｙの補色のカラーフィルタが用いられているが、一般に、補色のカラーフィルタを用いた固体撮像装置は、原色のカラーフィルタを用いた固体撮像装置よりも色再現性が低くなることが知られている。
そこで、補色のカラーフィルタをＲ，Ｇ，Ｂの原色のカラーフィルタに変更し、隣接する２つの行を別々に選択することによって、色再現性や垂直方向の解像度の向上を図ることが考えられる。
しかし、図１０に示した固体撮像装置において、カラーフィルタの色を以下のように変更し、
Ｗ→Ｇ
Ｙ→Ｒ
Ｃ→Ｂ
垂直走査回路を介して、隣接する２つの行を単に別々に選択させるだけでは、同色の色信号が異なる線に分かれて出力されてしまう。そのため、後段の信号処理回路において、異なる出力線間のオフセット補正、ゲイン補正が必要になり、これらの補正による誤差が縦筋などとなって画質に悪影響を与えるという問題が発生する。
図１１は、特許第２６５４０８１号公報に開示されている固体撮像装置の概略を示す図である。
図１１に示した固体撮像装置では、図１０に示した固体撮像装置と同様な構成により、隣接する２つの行が同時に選択されるが、色別に３線出力が行われるので、後段の信号処理において、オフセットの補正などによる誤差が発生することはない。
しかし、図１０や図１１に示した固体撮像装置では、オフセットされた２行の画素からの信号を同時に出力するために、垂直信号線と水平走査スイッチとが１行当たりの画素数の２倍必要である。そのため、垂直信号線はオフセットされた画素の間を２本ずつ通さなければならない。このような垂直信号線の配線は、２層配線や、２本の信号線を近接に並べる配線によって実現されるが、断線やショートなどの不良が発生し易い。
また、図９に示した固体撮像装置では、一層の高速化を狙って、多線出力の各線の信号帯域を同等にしつつ、より多くの多線出力を実現しようとすると、カラーフィルタの配列の制限により、Ｇ信号とＲＢ信号とをそれぞれ２線以上に分けて出力しなければならない。
そのため、例えば、Ｇ信号を異なる線に分けて同時に出力する場合、後段の信号処理として、異なる出力線間のオフセット補正やゲイン補正が必要になり、上述したように画質に悪影響を与えるという問題が発生する。また、ＲＢ信号をＲ信号とＢ信号とに分けて同時に出力する場合には特に問題は無いが、Ｒ信号とＢ信号とをそれぞれ異なる出力線に分けて同時に出力する場合には、同様の問題が発生する。
また、図８に示した固体撮像装置では、緑色のカラーフィルタが対応付けられた画素数は、水平方向に配列される全ての画素数の１／３である。そのため、図８に示した固体撮像装置における水平方向の解像度は、図９に示した固体撮像装置に比べて、２／３に低下してしまう。
ところで、図１０や図１１に示した固体撮像装置には、固定パターンノイズ抑圧回路は実装されていないが、一般的に、これらの固体撮像装置のようにＭＯＳ型または増幅型の固体撮像撮像装置に実装される固定パターンノイズ抑圧回路では、少なくとも、垂直信号線（または、水平走査スイッチ）と同数の一時蓄積部が必要である。そのため、この種の固定パターンノイズ抑圧回路を、図１０や図１１に記載の固体撮像装置に導入する場合、一時蓄積部が１行当たりの画素数の２倍必要となり、微細化が難しい。
発明の開示
本発明は、１行ずつの読み出しで、高い解像度を維持しつつ、色別に独立した３線出力を行うことによって画像信号を高速に出力することができる固体撮像装置を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、効率良く固定パターンノイズを抑圧することができる固体撮像装置を提供することにある。
本発明の固体撮像装置は、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされることによって垂直方向に対してジグザグに配列され、入射光に応じた信号を生成する複数の画素と、第１色、第２色、第３色の３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対しては第１色、第２色、第３色の順で配列されたカラーフィルタアレイと、前記複数の画素のうち垂直方向の同一直線に対してジグザグに配列された画素毎に設けられ、当該画素によって生成される信号を垂直転送する複数の垂直信号転送部と、前記垂直信号転送部によって垂直転送される信号を水平転送し、画像信号として出力する第１ないし第３の出力部と、前記複数の垂直信号転送部のうち隣接する２つの垂直信号転送部毎に、各々の画素に対応付けられている同色のカラーフィルタが如何なる色であるかに基づいて決められる特定の１つの出力部に、当該２つの垂直信号転送部を切り替えて接続することによって、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第１の出力部へ供給し、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第２の出力部へ供給し、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第３の出力部へ供給する垂直信号転送切替部とを備えている。
なお、本発明の固体撮像装置において、隣接する２つの垂直信号転送部に接続される特定の１つの出力部は、以下の通りである。
隣接する２つの垂直信号転送部に接続される画素に対応付けられる同色のカラーフィルタの色が第１色である場合、特定の１つの出力部は、第１の出力部である。また、隣接する２つの垂直信号転送部に接続される画素に対応付けられる同色のカラーフィルタの色が第２色である場合、特定の１つの出力部は、第２の出力部である。さらに、隣接する２つの垂直信号転送部に接続される画素に対応付けられる同色のカラーフィルタの色が第３色である場合、特定の１つの出力部は、第３の出力部である。
ここで、隣接する２つの垂直信号転送部を特定の出力部に切り替えて接続することによって、第１色のカラーフィルタを対応付けた画素によって生成された信号が第１の出力部へ供給され、第２色のカラーフィルタを対応付けた画素によって生成された信号が第２の出力部へ供給され、第３色のカラーフィルタを対応付けた画素によって生成された信号が第３の出力部へ供給される動作を説明する。
本発明の固体撮像装置では、任意のｉ行目のｊ番目の画素に第１色のカラーフィルタが対応付けられている場合、ｉ行目の（ｊ＋１）番目の画素には第２色のカラーフィルタが対応付けられ、ｉ行目の（ｊ＋２）番目の画素には第３色のカラーフィルタが対応付けらることになる。また、（ｉ＋１）行目のｊ番目の画素には第３色のカラーフィルタが対応付けられ、（ｉ＋１）行目の（ｊ＋１）番目の画素には第１色のカラーフィルタが対応付けら、（ｉ＋１）行目の（ｊ＋２）番目の画素には第２色のカラーフィルタが対応付けらることになる。
したがって、ｉ行目のｊ番目の画素に第１色のカラーフィルタが対応付けられている場合、ｊ番目の垂直信号転送部には、第１色のカラーフィルタと第３色のカラーフィルタとが交互に対応付けられた画素が接続されることになる。また、（ｊ＋１）番目の垂直信号転送部には、第２色のカラーフィルタと第１色のカラーフィルタとが交互に対応付けられた画素が接続されることになり、（ｊ＋２）番目の垂直信号転送部には、第３色のカラーフィルタと第２色のカラーフィルタとが交互に対応付けられた画素が接続されることになる。
このような３つの垂直信号転送部のうち、（ｊ＋１）番目の垂直信号転送部では、垂直信号転送切替部を介して、ｊ番目の垂直信号転送部との間で第１の出力部との接続が切り替えて行われるため、第１の出力部には、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が供給される。また、（ｊ＋１）番目の垂直信号転送部では、（ｊ＋２）番目の垂直信号転送部との間で第２の出力部との接続が切り替えて行われるため、第２の出力部には、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が供給される。
同様に、（ｊ＋２）番目の垂直信号転送部では、垂直信号転送切替部を介して、（ｊ＋３）番目の垂直信号転送部との間で第３の出力部との接続が切り替えて行われるため、第３の出力部には、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が供給される。
したがって、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が第１の出力部へ供給され、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が第２の出力部へ供給され、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が第３の出力部へ供給されることになる。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされることによって垂直方向に対してジグザグに配列され、入射光に応じた信号を生成する複数の画素と、第１色、第２色、第３色の３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対しては第１色、第２色、第３色の順で配列されたカラーフィルタアレイと、前記複数の画素のうち垂直方向の同一直線に対してジグザグに配列された画素毎に設けられ、異なる２色のカラーフィルタが交互に対応付けられた画素によって生成される信号を垂直転送する複数の垂直信号転送部と、前記垂直信号転送部によって垂直転送された信号を水平転送し、画像信号として出力する第１ないし第３の出力部と、各垂直信号転送部毎に、各々の画素に対応付けられたカラーフィルタの色に基づいて決められる特定の２つの出力部に、当該垂直信号転送部を切り替えて接続することによって、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第１の出力部へ供給し、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第２の出力部へ供給し、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号を第３の出力部へ供給する垂直信号転送切替部とを備えるようにしても良い。
なお、本発明の固体撮像装置の別の態様において、垂直信号転送切替部によって垂直信号転送部に接続される特定の２つの出力部は、以下の通りである。
例えば、垂直信号転送部に第１色のカラーフィルタと第２色のカラーフィルタとが対応付けられた画素が接続される場合、特定の２つの出力部は、第１の出力部と第２の出力部との２つの出力部である。また、垂直信号転送部に第２色のカラーフィルタと第３色のカラーフィルタとが対応付けられた画素が接続される場合、特定の２つの出力部は、第２の出力部と第３の出力部との２つの出力部である。さらに、垂直信号転送部に第３色のカラーフィルタと第１色のカラーフィルタとが対応付けられた画素が接続される場合、特定の２つの出力部は、第３の出力部と第１の出力部との２つの出力部である。
すなわち、垂直信号転送切替部では、第１色のカラーフィルタと第２色のカラーフィルタとが対応付けられた画素に接続される垂直信号転送部は、第１の出力部と第２の出力部との２つの出力部に切り替えて接続され、第２色のカラーフィルタと第３色のカラーフィルタとが対応付けられた画素に接続される垂直信号転送部は、第２の出力部と第３の出力部との２つの出力部に切り替えて接続され、第３色のカラーフィルタと第１色のカラーフィルタとが対応付けられた画素に接続される垂直信号転送部は、第３の出力部と第１の出力部との２つの出力部に切り替えて接続されることになる。
その結果、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が第１の出力部へ供給され、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が第２の出力部へ供給され、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された信号が第３の出力部へ供給されることになる。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記垂直信号転送切替部は、垂直信号転送部と出力部との接続の切り替えを行毎に行えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記第１ないし第３の出力部は、前記垂直信号転送切替部を介して供給される信号を同一のタイミングで水平転送して出力できるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記画素は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部と、該光電変換部によって生成されて蓄積された電荷を増幅する増幅部とを有する増幅型画素であっても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記増幅部は、接合型電解効果トランジスタであっても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記垂直信号転送切替部と前記第１ないし第３の出力部との間に、相関２重サンプリングを行うサンプリング回路を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記垂直信号転送切替部と前記第１ないし第３の出力部との間にバッファ回路を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記第１ないし第３の出力部から個別に出力される信号を前記複数の画素の配列に対応付けて取り込み、各々の画素に欠落する２色の信号を当該画素の周辺に位置する画素に対応付けられた信号を用いて補間する補間処理部を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の画素の配列に準拠した画像に相当する信号を、行毎の水平方向に対する１／２画素ピッチずつのオフセットがなされない正方画素配列に準拠した画像に相当する信号に変換する配列変換部を備えるようにしても良い。
なお、本発明の更なる目的および特徴については、添付された図と以下の説明に記載される通りである。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
《第１の実施形態の説明》
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置の概略を示す図である。
図１に示した固体撮像装置は、増幅型固体撮像装置であり、画素部１には、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされた状態で複数の画素が配列されている。すなわち、これらの画素は、垂直方向に対して、１／２画素ピッチずつジグザグに配列されることになる。
また、図１に示した固体撮像装置では、このようにジグザグに配列された画素は、同一の垂直信号線２に接続される。そのため、任意のｉ行目に配列された画素と、（ｉ＋１）行目に配列される画素とは、水平方向に１／２画素ピッチ分ずれているが、ｉ行目のｊ番目の画素と（ｉ＋１）行目のｊ番目の画素とは、同一の垂直信号線２に接続されることになる。
すなわち、第１の実施形態の固体撮像装置では、画素の配列は、図１０に示す固体撮像装置（特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置）に類似するが、画素と垂直信号線との接続関係については、図１０に示す固体撮像装置と異なる。
また、図１に示した固体撮像装置は、画素部１や垂直信号線２の他に、垂直走査回路３、垂直信号線切り替えスイッチアレイ４、出力バッファアレイ５、水平スイッチアレイ６、水平出力線７ａ，７ｂ，７ｃ、出力アンプ８ａ，８ｂ，８ｃ、リセットスイッチ９ａ，９ｂ，９ｃ、水平走査回路１０から構成される。
垂直走査回路３は、画素部１内の各画素に行毎に接続されている。出力バッファアレイ５は、複数のクランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃ（固体パターンノイズ抑圧回路の一形態に相当する）から成り、各クランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃでは、後述するクランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）が行われる。また、各クランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃには、垂直信号線切り替えスイッチアレイ４を介して垂直信号線２が接続される。水平スイッチアレイ６は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色別に設けられた水平走査スイッチ６ａ，６ｂ，６ｃから成り、水平走査回路１０から供給される駆動パルスに応じて、出力バッファアレイ５内の各クランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃからの出力を色別に水平走査して水平出力線７ａ，７ｂ，７ｃに出力する。出力アンプ８ａ，８ｂ，８ｃは、水平出力線７ａ，７ｂ，７ｃ上の各々の色信号を外部に出力し、リセットスイッチ９ａ，９ｂ，９ｃは、水平出力線７ａ，７ｂ，７ｃ上の信号を所定の水平リセットパルスに応じてリセットする。
また、図１に示した固体撮像装置には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対してはＲ、Ｇ、Ｂの順で配列されたカラーフィルタアレイが設けられている。
例えば、ｉ行目のｊ番目の画素（図１において、（ｊ，ｉ）を付与した画素に相当する）が、Ｒのカラーフィルタを透過した光に応じた信号を出力する画素（以下、Ｒ信号画素と称する）であると仮定すると、ｉ行目の（ｊ＋１）番目の画素は、Ｇのカラーフィルタを透過した光に応じた信号を出力する画素（以下、Ｇ信号画素と称する）となり、ｉ行目の（ｊ＋２）番目の画素は、Ｂのカラーフィルタを透過した光に応じた信号を出力する画素（以下、Ｂ信号画素と称する）となる。また、（ｉ＋１）行目のｊ番目の画素は、Ｂ信号画素となり、（ｉ＋１）行目の（ｊ＋１）番目の画素はＲ信号画素となり、（ｉ＋１）行目の（ｊ＋２）番目の画素はＧ信号画素となる。
図２は、第１の実施形態の固体撮像装置の回路図である。
ただし、図２では、便宜上、ｉ行目のｊ番目の任意の画素（図１において、（ｊ，ｉ）を付与した画素に相当する）に関わる部分のみを示している。
図２に示した画素は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積するフォトダイオード１１と、ソースフォロワ動作により上記電荷に応じた信号をソースから出力する接合型電界効果トランジスタ（以下、ＪＦＥＴという）から成る増幅部１２と、上記電荷をフォトダイオード１１から増幅部１２のゲートへ転送する転送部（ＰｃｈＭＯＳトランジスタ）１３と、増幅部１２のゲートをリセットするリセット部（ＰｃｈＭＯＳトランジスタ）１４とから構成されている。
転送部１３のゲートには、転送部ゲート線１５が接続され、転送パルスが供給される。リセット部１４のゲートには、リセット部ゲート線１６が接続され、リセットパルスが供給される。リセット部１４のドレインには、リセットバイアス電圧を供給するリセットバイアス線１７が接続される。
また、図２では、図１の垂直信号線切り替えスイッチアレイ４を構成する信号切り替えスイッチ１８ａ，１８ｂが設けられており、図１の出力バッファアレイ５を構成するクランプ付きバッファ５ａに相当する垂直信号線出力バッファアンプ１９、クランプ容量２０（一時蓄積部の一形態に相当する）、クランプスイッチ２１が設けられている。
さらに、図２では、図１の水平走査スイッチ６ａ、水平出力線７ａ、出力アンプ８ａ、水平リセットスイッチ９ａに相当する水平走査スイッチ２２、水平出力線２３、出力アンプ２４、水平リセットスイッチ２５が設けられている。
以下、図１を参照して、第１の実施形態の固体撮像装置の大まかな動作を説明し、その後、図２を参照して、クランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）を含む詳細な動作を説明する。
まず、固体撮像装置の大まかな動作を説明する。ただし、以下では、説明を簡単にするため、図１において、（ｊ，ｉ）を付与したＲ信号画素を「Ｒ信号画素（ｊ，ｉ）」と表現し、Ｒ信号画素（ｊ，ｉ）に接続された垂直信号線２を「ｊ番目の垂直信号線２」と表現する。また、他の画素や他の垂直信号線２についても同様に表現する。
図１に示した固体撮像装置では、垂直走査回路３によって選択された行に配列された画素が駆動され、その画素からの出力が垂直信号線２に供給される。
例えば、垂直走査回路３によってｉ行目が選択された場合、ｊ番目の垂直信号線２には、Ｒ信号画素（ｊ，ｉ）からの出力が供給される。また、垂直走査回路３によって（ｉ＋１）行目が選択された場合、（ｊ＋１）番目の垂直信号線２には、Ｒ信号画素（ｊ＋１，ｉ＋１）からの出力が供給されることになる。
そのため、ｊ番目の垂直信号線２と（ｊ＋１）番目の垂直信号線２とには、垂直走査回路３によって選択される行に応じて、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素からの出力が交互に供給されることになる。同様に、（ｊ＋１）番目の垂直信号線２と（ｊ＋２）番目の垂直信号線２とには、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素からの出力が交互に供給され、（ｊ＋２）番目の垂直信号線２と（ｊ＋３）番目の垂直信号線２とには、Ｂのカラーフィルタが対応付けられた画素からの出力が交互に供給されることになる。
垂直信号線切り替えスイッチアレイ４では、出力バッファアレイ５内の各クランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃに、同色のカラーフィルタが対応付けられた画素からの出力を供給できるように、各信号線切り替えスイッチが切り替えられる。
例えば、クランプ付きバッファ５ａに着目すると、垂直走査回路３によってｉ行目が選択された場合、クランプ付きバッファ５ａにはｊ番目の垂直信号線２が接続され、垂直走査回路３によって（ｉ＋１）行目が選択された場合、クランプ付きバッファ５ａには（ｊ＋１）番目の垂直信号線２が接続される。したがって、クランプ付きバッファ５ａに対しては、ｊ番目の垂直信号線２に接続されたＲ信号画素の出力と、（ｊ＋１）番目の垂直信号線２に接続されたＲ信号画素の出力とが順次供給されることになる。
また、同様にして、クランプ付きバッファ５ｂに対しては、（ｊ＋１）番目の垂直信号線２に接続されたＧ信号画素の出力と、（ｊ＋２）番目の垂直信号線２に接続されたＧ信号画素の出力とが順次供給されることになる。さらに、クランプ付きバッファ５ｃに対しては、（ｊ＋２）番目の垂直信号線２に接続されたＢ信号画素の出力と、（ｊ＋３）番目の垂直信号線２に接続されたＢ信号画素の出力とが順次供給されることになる。
なお、各クランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃからは、後述するクランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）によって、有効な信号（感光信号Ｖｐ−暗信号Ｖｄに相当する）が出力される。
水平スイッチアレイ６内の各水平走査スイッチ６ａ，６ｂ，６ｃは、水平走査回路１０から供給される水平読み出しパルスに応じて、同時にオンされる。そのため、各クランプ付きバッファ５ａ，５ｂ，５ｃから出力される有効な信号は、色別の水平出力線７ａ、７ｂ、７ｃに同時に供給される。
例えば、垂直走査回路３によってｉ行目が選択されると、クランプ付きバッファ５ａからはＲ信号画素（ｊ，ｉ）に対する有効な信号が水平出力線７ａに供給され、クランプ付きバッファ５ｂからはＧ信号画素（ｊ＋１，ｉ）に対する有効な信号が水平出力線７ｂに供給され、クランプ付きバッファ５ｃからはＢ信号画素（ｊ＋２，ｉ）に対する有効な信号が水平出力線７ｃに供給される。
そして、リセットスイッチ９ａ、９ｂ、９ｃによって、水平出力線７ａ、７ｂ、７ｃ上の信号がリセットされ、垂直走査回路３によって（ｉ＋１）行目が選択されると、水平出力線７ａにはＲ信号画素（ｊ＋１，ｉ＋１）に対する有効な信号が供給され、水平出力線７ｂにはＧ信号画素（ｊ＋２，ｉ＋１）に対する有効な信号が供給され、水平出力線７ｃにはＢ信号画素（ｊ＋３，ｉ＋１）に対する有効な信号が供給される。
その結果、出力アンプ８ａからはＲ信号、出力アンプ８ｂからはＧ信号、出力アンプ８ｃからはＢ信号が同時に出力される。
すなわち、第１の実施形態の固体撮像装置は、色別に独立した３線出力を行うことができるため、３色の色信号に相当する画像信号を高速に出力することができる。なお、第１の実施形態の固体撮像装置では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタが配列されたカラーフィルタアレイが設けられているが、例えば、Ｙ（黄色），Ｗ（ホワイト），Ｍ（マゼンダ）のカラーフィルタやＹ（黄色），Ｗ（ホワイト），Ｃ（シアン）のカラーフィルタを配列されたカラーフィルタアレイを設けた場合であっても、色別に独立した３線出力を行うことができる。
また、第１の実施形態の固体撮像装置は、特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置と異なり、原色のカラーフィルタを用いて各行毎に電荷の読み出しが行える。そのため、特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置と比べて、色再現性や垂直方向の解像度を高く維持することができる。
さらに、第１の実施形態の固体撮像装置の後段の信号処理では、特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置で必要であったマトリックス混合が不要であり、３つの出力線間のオフセット補正、ゲイン補正も通常のＲＧＢ信号の補正と同様に行える。そのため、これらの補正による誤差が画質に悪影響を与えることがない。
以下、図２を参照して、クランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）を中心に第１の実施形態の固体撮像装置の詳細な動作を説明する。
まず、ｉ行目が非選択状態のとき、図２に示す画素では、フォトダイオード１１によって入射光に応じた電荷の生成および蓄積が行われる。また、転送部１３のゲートには、転送部ゲート線１５を介してオフを示すローレベルの転送パルスが供給され、フォトダイオード１１は増幅部１２から切り離されている。さらに、リセット部１４のゲートには、リセット部ゲート線１６を介してオンを示すローレベルのリセットパルスが供給され、増幅部１２のゲートは、リセットバイアス線１７によってリセットバイアス電圧に固定される。すなわち、増幅部１２は非選択状態を保持し、画素から垂直信号線２への信号の出力はない。
次に、ｉ行目が選択され、信号切り替えスイッチ１８ａがオンされて信号切り替えスイッチ１８ｂがオフされると、フォトダイオード１１からの電荷の読み出しは、以下のようにして行われる。
まず、リセット部ゲート線１６を介してリセット部１４のゲートに供給されるリセットパルスがローレベル（オンを示す）からハイレベル（オフを示す）に変化され、リセット部１４がオフされると、増幅部１２のゲートは、リセットゲート線１６とのカップリング容量を通じて読み出し電圧にバイアスされる。そのため、垂直信号線２には、暗信号Ｖｄが出力されることになる。なお、この暗信号Ｖｄは、増幅部１２をリセットした際のノイズや、固体パターンノイズなどを含んだ信号である。
この時、水平クランプスイッチ２１はオンされており、クランプ容量２０の水平スイッチ２２側は基準電圧Ｖｒｅｆに固定され、クランプ容量２０には暗信号Ｖｄが蓄積されることになる。
次に、水平クランプスイッチ２１がオフされると、クランプ容量２０の水平スイッチ２２側がフローティング状態となる。この時、転送部ゲート線１５を介して転送部１２のゲートに供給される転送パルスがハイレベル（オンを示す）からローレベル（オフを示す）に変化されると、フォトダイオード１１に蓄積された電荷が増幅部１２のゲートへ転送される。そのため、垂直信号線出力バッファアンプ１９には、このような電荷に応じた感光信号Ｖｐ（有効な信号に暗信号Ｖｄが重畳された信号に相当する）が出力され、クランプ容量２０には、感光信号Ｖｐが入力されることになる。この時、クランプ容量２０には、既に上述した暗信号Ｖｄが保持されている。
したがって、クランプ容量２０の水平走査スイッチ２２側からは、感光信号Ｖｐから暗信号Ｖｄが除去された有効な信号が出力されることになる。すなわち、クランプ容量２０を介してクランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）が実現されたことになる。
このような状態で、水平リセットスイッチ２５がオン、オフされて水平出力線２３がリセットされた後に、水平走査スイッチ２２がオンされると、有効な信号が出力アンプ２４から出力されることになる。
以上説明したように、第１の実施形態の固体撮像装置によれば、クランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）によって、増幅部１２をリセットした際のノイズや、固体パターンノイズなどが取り除かれた画像信号を得ることができる。
また、第１の実施形態の固体撮像装置では、クランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）を行う際に一時蓄積部として機能するクランプ容量２０を、１行当たりの画素数だけ設ければ良い。そのため、固定パターンノイズの抑圧を回路規模を抑えつつ行うことができ、図１０に示す固体撮像装置（特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置）や図１１に示す固体撮像装置（特許第２６５４０８１号公報に開示されている固体撮像装置）では難しかった微細化が容易に実現される。
さらに、第１の実施形態の固体撮像装置は、ＪＦＥＴから成る増幅部１２を備えた増幅型固体撮像装置であり、このような増幅部１２は、垂直信号線２を低インピーダンスで電圧駆動できるので、切り替えスイッチ１８ａ，１８ｂを切り替える際に発生するノイズによる垂直信号線２の電圧変動を抑制することができる。
また、第１の実施形態の固体撮像装置では、信号切り替えスイッチ１８ａ，１８ｂとクランプ容量２０との間に垂直信号線出力バッファアンプ１９を設けているため、クランプ容量２０に対しても、信号切り替えスイッチ１８ａ，１８ｂを切り替える際に発生するノイズの影響を低減することができる。
なお、第１の実施形態では、ＪＦＥＴから成る増幅部１２を備えた固体撮像装置を例として説明を行ったが、本発明はこのような構成の固体撮像装置に限定されず、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタから成る増幅部を備えた固体撮像装置にも適用できる。
また、第１の実施形態では、暗信号の発生などを低減するために、フォトダイオード１１として埋込型のフォトダイオードを適用しても良い。
ここで、第１の実施形態の固体撮像装置を有する撮像装置（例えば、電子カメラなど）によって得られる画像の解像度について検討してみる。
図３は、第１の実施形態の固体撮像装置に対する空間周波数応答を示す図である。
図３において、ｆｓｖは垂直方向のサンプリングピッチから決まる空間周波数であり、ｆｓｈは各行の水平方向の画素ピッチから決定される空間周波数である。ただし、図３では、基本ピッチが水平方向と垂直方向とで同じであるとし、位相は無視している。また、簡単のために、第１象限のみを示している。
図中の○（丸）印は、無彩色で変調キャリアが発生する位置を示している。第１の実施形態では、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされた状態で複数の画素が配列されているので、水平０度方向のキャリアは（２ｆｓｈ，０）で発生し、最近接のキャリアは（０，ｆｓｖ）で発生し、次に近いキャリアは（ｆｓｈ，１／２・ｆｓｖ）で発生する。その結果、ホワイトバランスを行った状態での無彩色信号の再現域（２次元ナイキスト範囲）は、図中のＡ、Ｂの領域となる。
図中の□（四角）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のキャリアが発生する位置である。最近接のキャリアは（１／３・ｆｓｈ，１／２・ｆｓｖ）で発生し、次に近いキャリアは（２／３・ｆｓｈ，０）で発生し、これら２つのキャリアの近傍の解像度の画像には色モアレが発生する。有彩色信号のモアレ無しの再現域（色信号の２次元ナイキスト範囲）は図中のＡの領域である。
通常、単板式の固体撮像装置を有する撮像装置では、色モアレを抑制するためにＯＬＰＦ（光学的低域通過フィルタ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）が固体撮像装置の前に配置される。第１の実施形態の固体撮像装置の前に配置すべきＯＬＰＦは、図のＣ線、Ｄ線の位置にノッチが入るような複屈折板を組み合わせて構成することが可能である。
このような構成のＯＬＰＦが第１の実施形態の固体撮像装置の前に配置された撮像装置による撮影では、無彩色に近い輝度信号は、ほぼ、理論通りにＡ、Ｂの領域を再現できる。このような領域は、同じ基本画素ピッチで同じ画素数の正方画素配列の固体撮像装置における２次元ナイキスト範囲、つまり、（１／２・ｆｓｈ，ｙ）線と（ｘ，１／２・ｆｓｖ）線で囲まれる領域とほぼ同等である。
すなわち、第１の実施形態の固体撮像装置は、単板式の固体撮像装置でありながら、無彩色に近い被写体の撮影に際しては、同じ画素数の正方画素配列の白黒の固体撮像装置に匹敵する高解像度を実現することができる。
ところで、単板式の固体撮像装置の各画素には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のうち、１色のカラーフィルタしか対応付けられていないので、他の２色の色信号が欠落している。そのため、単板式の固体撮像装置を有する撮像装置では、各画素に欠落する２色の色信号を補間するための補間処理が行われている。しかし、第１の実施形態の固体撮像装置によって得られる画像信号には、既存の撮像装置（正方画素配列の単板式の固体撮像装置を有する撮像装置）で行われている補間処理を、そのまま適用することはできない。
そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態の固体撮像装置から出力される画像信号に対して補間処理を行って記録する撮像装置の説明を行う。
《第２の実施形態の説明》
図４は、第２の実施形態の撮像装置の構成を示す図である。
図４において、固体撮像装置４１は、第１の実施形態の固体撮像装置である。
図４に示した撮像装置は、このような固体撮像装置４１の他に、タイミングジェネレータ回路４２、アナログフロントエンド回路４３ａ，４３ｂ，４３ｃ、ＡＤ変換回路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ、画素補間回路４５、メモリ４６、正方画素配列変換回路４７、記録装置４８から構成される。また、固体撮像装置４１の前には不図示の撮影光学系および上述したＯＬＰＦが設けられているものとする。
タイミングジェネレータ回路４２は、不図示のシーケンス制御部から供給されるシーケンス制御信号に応じて、固体撮像装置４１を駆動するための駆動パルス４９や、撮像装置内の他の回路を制御するための制御信号５０を発生する。
アナログフロントエンド回路４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、固体撮像装置４１から画像信号として供給されるＲ，Ｇ，Ｂの各色の色信号に対して、ＤＣ再生（クランプ）、感度調整（ゲイン）、オフセット調整などの処理を行う。
このような処理が行われた各色の色信号は、ＡＤ変換回路４４ａ，４４ｂ，４４ｃによってＡＤ変換され、画素補間回路４５に供給される。
画素補間回路４５は、このようにして供給された各色の色信号に対して後述する補間処理を行って、正方画素配列変換回路４７に供給する。
正方画素配列変換回路４７は、画素補間回路４５から供給された各色の色信号に対して後述する配列変換処理を行って、記録装置４８に供給する。
記録装置４８は、正方画素配列変換回路４７から供給された各色の色信号を所定の記録媒体に記録するが、場合によっては、ガンマ変換、色空間変換、サブサンプリング、画像圧縮などの信号処理を行っても良い。
以下、画素補間回路４５によって行われる補間処理の説明を行い、その後、正方画素配列変換回路４７によって行われる配列変換処理の説明を行う。
画素補間回路４５は、ＡＤ変換回路４４ａ，４４ｂ，４４ｃによってディジタル化された各色の色信号に相当するデータを固体撮像装置４１内の画素の配列に対応付けてメモリ４６に格納する。そして、所定の補間式に基づいて各画素に欠落する色信号を補間する。
例えば、Ｇ信号画素にＲ信号を補間する場合には、近接するＲ信号画素から得られるＲ信号を、画素間の距離の逆数に応じた重みで平均化する補間式を適用すれば良い。
図５は、このようにして行われる補間処理を説明する図である。
図５では、Ｇ信号画素にＲ信号を補間する場合には、そのＧ信号画素に近接する３つのＲ信号画素（左方向に近接するＲ信号画素、右斜め上方向に近接するＲ信号画素、右斜め下方向に近接するＲ信号画素）から得られるＲ信号が参照されることを示している。また、Ｇ信号画素にＢ信号を補間する場合には、そのＧ信号画素に近接する３つのＢ信号画素（右方向に近接するＢ信号画素、左斜め上方向に近接するＢ信号画素、左斜め下方向に近接するＢ信号画素）から得られるＢ信号が参照されることを示している。さらに、Ｂ信号画素やＲ信号画素に対する補間の場合にも、同様に、近傍の画素から得られる色信号が参照されることを示している。
すなわち、任意の画素に欠落する２つの色信号を補間する場合、補間の対象となる画素に対して、左方向に近接する画素、右斜め上方向に近接する画素、右斜め下方向に近接する画素から得られる色信号を参照して、１つ目の色信号を補間し、補間の対象となる画素に対して、右方向に近接する画素、左斜め上方向に近接する画素、左斜め下方向に近接する画素から得られる色信号を参照して、２つ目の色信号を補間すれば良いことになる。
ところで、固体撮像装置４１内の画素は、行毎に１／２画素ピッチ分オフセットされているので、ＡＤ変換回路４４ａ，４４ｂ，４４ｃから供給される各色の色信号に相当するデータを実際の画素の配列に忠実に対応付けてメモリ４６に格納するには、画素が存在しない位置に擬似的に空のデータを挿入しなければならない。そのため、有効なデータのみを格納する場合に比べて２倍の容量が必要である。
そこで、実際の補間処理では、固体撮像装置４１内の１／２画素ピッチ分のオフセットを無視し、正方画素配列のように格納すると良い。
図６は、オフセットを無視したメモリ４６内のデータの配列を示す図である。
図６では、偶数行が右方向に１／２画素ピッチ分オフセットされている場合を示している。また、固体撮像装置４１内の実際の画素の配列に対応する位置を「実空間位置」と称し、オフセットを無視した画素の配列を「メモリ内配列」と称している。
ただし、このようにオフセットを無視したメモリ内配列では、偶数行に配列された画素に対する補間と、奇数行に配列された画素に対する補間とで、補間方法を切り替える必要がある。
例えば、偶数行に配列されたＧ信号画素に対しては、左方向、右斜め上方向、右斜め下方向に配列されたＲ信号画素のデータを参照してＲ信号を補間し、右方向、上方向、下方向に配列されたＢ信号画素のデータを参照してＢ信号を補間する。一方、奇数行に配列されたＧ信号画素に対しては、左方向、上方向、下方向に配列されたＲ信号画素のデータを参照してＲ信号を補間し、右方向、左斜め上方向、左斜め下方向に配列されたＢ信号画素のデータを参照してＢ信号を補間する。
ところで、このようにして補間処理が行われた状態の各色の色信号は、固体撮像装置４１内の画素の配列（各画素が行毎に１／２画素ピッチ分オフセットされた配列）に準拠した画像に相当する。
したがって、例えば、正方画素配列変換回路４７に供給された時点でのＧ信号のデータは、図７の「Ｇ」のように、行毎に１／２画素ピッチ分ずれた位置に配列されることになる。ただし、図７では、正方画素配列における各画素の位置を□（四角）で示しており、偶数行が右方向に１／２画素ピッチ分オフセットされている場合を示している。また、Ｒ信号やＢ信号のデータについても同様の位置に配列される。
正方画素配列変換回路４７では、このような各色の色信号を、正方画素配列に準拠した画像に相当する信号に変換する配列変換処理が行われる。
正方画素配列変換回路４７は、例えば、Ｇ信号に対する配列変換処理を、図７の「ｇ」が記載された位置にＧ信号を補間することによって実現する。なお、このような補間は、図７の補間方法１のように、偶数行に対して、上下左右の４方向に近接するＧ信号のデータを平均化したり、図７の補間方法２のように、左右の２方向に近接するＧ信号のデータを平均化することによって行える。
また、正方画素配列変換回路４７は、Ｒ信号やＢ信号に対しても、Ｇ信号と同様に配列変換処理を行う。そして、このようにして配列変換処理が完了した各色の色信号は記録装置４８に供給される。
以上説明したように、第２の実施形態の撮像装置では、各画素の配列が行毎に１／２画素ピッチ分オフセットされている固体撮像装置（第１の実施形態の固体撮像装置に相当する）から出力される画像信号に対して、補間処理を確実に行うことができる。
また、第２の実施形態の撮像装置では、補間処理が行われた画像信号を正方画素配列に準拠した画像信号に変換することができる。したがって、第２の実施形態の撮像装置によって得られる画像信号には、従来から行われている様々な信号処理を容易に適用することができる。
なお、第２の実施形態の撮像装置では、画素数を４倍にする補間処理を適用することによって、より滑らかな画像を得ることができる。
産業上の利用の可能性
本発明の固体撮像装置では、垂直方向に対してジグザグに配列されて異なる２色のカラーフィルタが交互に対応付けられた画素毎に垂直信号転送部が設けられ、垂直信号転送切替部によって、第１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成される信号を第１の出力部から出力することができ、第２色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成される信号を第２の出力部から出力することができ、第３色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成される信号を第３の出力部から出力することができる。
すなわち、行毎に水平方向に１／２画素ピッチずつオフセットされた状態で複数の画素が配列され、第１色、第２色、第３色の３色のカラーフィルタが、行毎に水平方向に３／２画素ピッチずつオフセットされ、かつ、各行に対しては第１色、第２色、第３色の順で配列されたカラーフィルタアレイを有する固体撮像装置において、色別に独立した３線出力を実現することができる。また、垂直信号線は１行当たりの画素数と同数で良く、画素間に２本の垂直信号線を通す必要が無く、垂直信号線の不要な増加を抑えることができる。
特に、垂直信号転送切替部によって、垂直信号転送部と出力部との接続の切り替えを行毎に行う場合には、垂直方向の解像度を確実に高く維持することができる。また、第１ないし第３の出力部によって、垂直信号転送切替部を介して供給される信号を同一のタイミングで水平転送して出力する場合には、画像信号を確実に高速に出力することができる。
さらに、本発明の固体撮像装置を増幅型画素を備えた増幅型固体撮像装置とする場合には、垂直信号転送部を低インピーダンスで電圧駆動できるので、垂直信号転送部を切り替えて出力部に接続する際に発生するノイズによる垂直信号転送部の電圧変動を抑制することができる。また、垂直信号転送切替部と第１ないし第３の出力部との間に、相関２重サンプリングを行うサンプリング回路を備える場合には、相関２重サンプリングにより増幅部をリセットした際のノイズや、固体パターンノイズなどによる影響を低減することができる。さらに、垂直信号転送切替部と第１ないし第３の出力部との間にバッファ回路を備える場合には、垂直信号転送部を切り替えて出力部に接続する際に発生するノイズの影響を低減することができる。したがって、精度の高い画像信号を得ることができる。
また、第１ないし第３の出力部から個別に出力される信号を前記複数の画素の配列に対応付けて取り込み、各々の画素に欠落する２色の信号を当該画素の周辺に位置する画素に対応付けられた信号を用いて補間する補間処理部を備える場合には、各々の画素に欠落する２色の信号を周辺に位置する画素に対応付けられた信号を用いて補間し、全ての画素に３色の信号を対応付けることができる。さらに、複数の画素の配列に準拠した画像に相当する信号を、行毎の水平方向に対する１／２画素ピッチずつのオフセットがなされない正方画素配列に準拠した画像に相当する信号に変換する配列変換部を備える場合には、正方画素配列の単板式の固体撮像装置によって得られた画素信号と同様に取り扱うことができる画像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、第１の実施形態の固体撮像装置の概略を示す図である。
図２は、第１の実施形態の固体撮像装置の回路図である。
図３は、第１の実施形態の固体撮像装置に対する空間周波数応答を示す図である。
図４は、第２の実施形態の撮像装置の構成を示す図である。
図５は、補間処理を説明する図である。
図６は、オフセットを無視したメモリ内のデータの配列を示す図である。
図７は、配列変換処理を説明する図である。
図８は、従来の代表的な固体撮像装置の概略を示す図である。
図９は、特開２０００−１２８１９号公報に開示されている固体撮像装置の概略を示す図である。
図１０は、特開昭５８−３１６８８号公報に開示されている固体撮像装置の概略を示す図である。
図１１は、特許第２６５４０８１号公報に開示されている固体撮像装置の概略を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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