CN102986228B - 固体摄像元件、具备该固体摄像元件的摄像装置、以及摄像控制方法 - Google Patents

固体摄像元件、具备该固体摄像元件的摄像装置、以及摄像控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式涉及的固体摄像元件具备排列成行及列状的多个像素(R、Gr、Gb、B、…)、与在行方向上排列的多个像素连接的读出信号线(301、302)、以及与在列方向上排列的多个像素连接的输出信号线(303、304)。读出信号线(301、302)被分为与入射R、B光的像素群连接的第1读出信号线(301)、以及与入射G光的像素群连接的第2读出信号线(302)。与第1读出信号线(301)连接的像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素(R、B)相对于第1读出信号线(301)而分别配置在相反侧。与第2读出信号线(302)连接的像素(Gr、Gb、Gr、Gb、…)之中的、分别属于相邻的2列的2个像素(Gr、Gb)相对于第2读出信号线(302)而分别配置在相反侧。

Description

固体摄像元件、具备该固体摄像元件的摄像装置、以及摄像控制方法
技术领域
本发明涉及固体摄像元件、具备该固体摄像元件的摄像装置、以及摄像控制方法和摄像控制程序。更为具体而言，涉及对于入射光中包含的特定颜色成分能够以不同于其他颜色成分的帧频进行摄像的固体摄像元件及摄像装置。
背景技术
公知的固体摄像元件具备：光电二极管等光电转换元件被二维排列的半导体层、和在半导体层的光入射侧配置的滤色器阵列。滤色器将入射至各个光电转换元件的光的波长限制在R(红)、G(绿)、B(蓝)等特定波段。在固体摄像元件的各像素中，光电转换元件接收透过了分配给该像素的颜色的滤色器之后的光(R光、G光、或者B光)。光电转换元件生成与入射至该像素的光之中的、透过了该像素的滤色器的颜色成分的光量(入射光量)相应的量的电荷。
像素在固体摄像元件的摄像面按行(row)及列(column)状进行排列。为了对各个像素进行地址化，以读出与所关注的像素中蓄积的电荷量相应的信号(像素信号)，需要与各个像素连接的多个信号线、与这些信号线连接的外围电路。
在CMOS图像传感器中，在与摄像面的1个像素相当的区域，配置了光电转换元件、用于读出与该光电转换元件所生成的蓄积电荷量相应大小的信号的多个晶体管。这样，CMOS图像传感器中的1个“像素”通常由1个光电转换元件及多个晶体管构成。
在本说明书中，为了简单起见，有时将透过R光的滤波器(R滤波器)被配置在光入射侧的像素称为“R像素”、将透过G光的滤波器(G滤波器) 被配置在光入射侧的像素称为“G像素”、将透过B光的滤波器(B滤波器)被配置在光入射侧的像素称为“B像素”。此外，有时将由在摄像元件上排列的多个R像素所得到的图像称为“R图像”、将由多个G像素所得到的图像称为“G图像”、将由多个B像素所得到的图像称为“B图像”。通过从排列在摄像面的多个像素读出像素信号能够获取这些图像。图像的数据以帧为单位被读出。每一秒读出图像数据的次数被称为“帧频”。
为了使用这种固体摄像元件获得高分辨率且高帧频的动态图像，需要减小各像素的面积(高分辨率化)、并且缩短各个像素的电荷蓄积期间(曝光时间)(高帧频化)。像素的面积缩小及曝光时间的缩短使得各个像素的入射光量下降。由于入射光量的下降会降低像素信号的输出电平，因此引起动态图像的S/N(Signal/Noise)比下降的这一问题。
为了解决这种问题，提出了分别以不同的分辨率及不同的曝光时间来拍摄R、G、B的颜色成分的方式。专利文献1及专利文献2中公开了将入射光分为例如R及B成分与G成分，并按这2个颜色成分用单独的摄像元件来进行摄像的技术。例如对于R及B的颜色成分，如果能以低分辨率且高帧频进行摄像，则对于R及B的颜色成分，能够获得在时间上分辨率高的图像。另一方面，对于G颜色成分，如果能以高分辨率且低帧频进行摄像，则对于G颜色成分能够确保所需的曝光时间和空间分辨率，因此可获得充分的光量从而能够以高的空间分辨率获得S/N比高的G图像。并且，如果根据以低分辨率且高帧频拍摄的颜色成分图像、以高分辨率且低帧频拍摄的颜色成分图像，通过图像处理来复原高分辨率且高帧频的动态图像，则能够获得高分辨率且高帧频的彩色动态图像。
在按照每种上述这种的颜色成分而曝光时间及帧频不同的摄像中，由摄像元件输出像素的输出信号的定时会按每个颜色成分而不同。因此，为了通过单板彩色摄像元件进行上述的摄像，需要实现构成为：对与各颜色成分对应的像素按与各个帧频对应的定时而独立地提供读出信号，以独立地输出各颜色成分的像素信号。
在单板彩色摄像元件中，例如为了使得获得G图像的帧频低于用来获得R图像及B图像的帧频，需要使读出G像素中所蓄积的电荷信号的时间间隔比读出R像素及B像素中所蓄积的电荷信号的时间间隔要长。非专 利文献1中公开了一种能够对R像素、G像素、B像素的各个像素独立地提供用于像素输出的读出信号、且从在列方向(垂直方向)上相邻的2个像素并行地读出信号的摄像元件。
图25表示非专利文献1中记载的单板摄像元件的结构。在图25中，符号R表示检测入射光的R成分的强度的像素，符号B表示检测入射光的B成分的强度的像素，符号Gr及Gb表示检测入射光的G成分的强度的像素。在该摄像元件中，R像素及G像素在水平方向上交替配置的行(RG行)、和B像素及G像素在水平方向上交替配置的行(BG行)，被交替配置在垂直方向上。
以下，将RG行的G像素称为Gr像素，将BG行的G像素称为Gb像素。在非专利文献1中，假定G像素的曝光时间比R及B像素的曝光时间要长，并以低帧频输出。如图25所示，按R、B像素及G像素单独配置向各像素传送读出信号的读出信号线、以及将像素输出信号传送至AD转换等的后级处理的输出信号线。其结果，如该图右侧所示，沿着各像素行，由与R像素或者B像素连接的读出信号线、与G像素连接的读出信号线构成的2根信号线在水平方向上延伸。另一方面，沿着各像素列，由与R像素或者B像素连接的输出信号线、与G像素连接的输出信号线构成的2根信号线在垂直方向上延伸。通过采用这种结构，能够对R、B像素及G像素独立地提供读出信号，并且能够从各色像素并行地获得输出(进行读出)。
【在先技术文献】
【专利文献】 
【专利文献1】国际公开第2009/019823号
【专利文献2】国际公开第2009/019824号
【非专利文献】
【非专利文献1】Takeo Azuma，Taro Imagawa，Sanzo Ugawa，YusukeOkada，Hiroyoshi Komobuchi，Motonori Ishii，Shigetaka Kasuga，YoshihisaKato，“A 2.2/3-inch 4K2K CMOS Image Sensor Based on Dual ResolutionAnd Exposure Technique，”Proceedings in IEEE International Solid-StateCircuit Confernce 2010，pp.408-410，2010.
发明内容
【发明要解决的课题】
但是，在现有的结构中，例如图25所示那样在各像素行配置2根的读出信号线，此外在各像素列排列2根的输出信号线。因此，在摄像区域上所述信号线所占的面积变大从而导致像素的开口面积减少。这会引起像素的灵敏度下降的这一问题，若像素自身进行微细化，则该问题变得更加显著。
本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种减少了信号线根数的摄像元件及具备该摄像元件的摄像装置。此外，本发明的另一目的在于提供一种使用这种摄像元件进行的摄像控制方法及摄像控制程序。
【用于解决课题的技术方案】
本发明的固体摄像元件具备：像素阵列，其具有排列成行及列状的多个像素；多个读出信号线，各自与在行方向上排列的多个像素连接；多个输出信号线，各自与在列方向上排列的多个像素连接；和滤色器阵列，其规定分别入射至所述多个像素的光的颜色成分，其中，所述多个读出信号线被分为与入射第1颜色成分的光的像素群连接的多个第1读出信号线、和与入射所述第1颜色成分以外的第2颜色成分的光的像素群连接的多个第2读出信号线，与各第1读出信号线连接且入射所述第1颜色成分的光的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素相对于所述第1读出信号线分别配置在相反侧，与各第2读出信号线连接且入射所述第2颜色成分的光的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素相对于所述第2读出信号线分别配置在相反侧。
在优选的实施方式中，所述多个第1读出信号线和所述多个第2读出信号线交替排列。
在某个实施方式中，入射所述第1颜色成分的光的像素不与各第2读出信号线连接。
在某个实施方式中，入射所述第2颜色成分的光的像素不与各第1读出信号线连接。
在某个实施方式中，入射所述第1颜色成分的光的像素以及入射所述第2颜色成分的光的像素与各第1读出信号线连接。
在某个实施方式中，所述第1颜色成分是红色及蓝色，所述第2颜色成分是绿色。
在某个实施方式中，所述第1颜色成分是黄色及蓝绿色，所述第2颜色成分是绿色及洋红色。
在某个实施方式中，在相邻的2个像素行之间、或者相邻的2个像素列之间，像素的排列偏移了像素间距的一半。
在某个实施方式中，该固体摄像元件还具备：外围电路，其通过驱动所述多个第1读出信号线，从入射所述第1颜色成分的光的像素以第1帧频读出像素信号，并且通过驱动所述多个第2读出信号线，从入射所述第2颜色成分的光的像素以低于第1帧频的第2帧频读出像素信号。
在某个实施方式中，由所述外围电路从入射所述第2颜色成分的光的像素以所述第2帧频读出像素信号的定时，相对于在同一帧内从入射所述第1颜色成分的光的像素读出像素信号的定时在时间上错开。
在某个实施方式中，所述外围电路包括：第1读出电路，其通过驱动所述多个第1读出信号线从入射所述第1颜色成分的光的像素以第1帧频读出图像信号，并输出第1颜色成分信号；和第2读出电路，其通过驱动所述多个第2读出信号线从入射所述第2颜色成分的光的像素以低于第1帧频的第2帧频读出图像信号，并输出第2颜色成分信号。
在某个实施方式中，所述第1读出电路具有针对从所述像素阵列输出的像素信号进行合并处理的合并电路。
在某个实施方式中，所述多个读出信号线、所述多个输出信号线及所述滤色器阵列配置在形成有所述像素阵列的半导体基板的表面，使光从所述半导体层的表面侧入射至所述像素阵列。
在某个实施方式中，所述多个读出信号线及所述多个输出信号线配置在形成有所述像素阵列的半导体层的表面，所述滤色器阵列配置在所述半导体层的背面，使光从所述半导体层的背面侧入射至前期像素阵列。
本发明的其他的固体摄像元件具备：像素阵列，其具有排列成行及列状的多个像素；多个读出信号线，各自与在行方向上排列的多个像素连接； 多个输出信号线，各自与在列方向上排列的多个像素连接；和滤色器阵列，其规定分别入射至所述多个像素的光的颜色成分，其中，所述多个读出信号线被分为与入射第1颜色成分的光的像素群连接的多个第1读出信号线、和与入射所述第1颜色成分以外的第2颜色成分的光的像素群连接的多个第2读出信号线，与各第1读出信号线连接且入射所述第1颜色成分的光的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素彼此属于不同的行，与各第2读出信号线连接且入射所述第2颜色成分的光的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素彼此属于不同的行。
本发明的摄像装置具备：上述的固体摄像元件；光学系统，其在所述固体摄像元件的所述像素阵列上进行成像；和信号处理部，其对从所述固体摄像元件输出的信号进行处理。
在某个实施方式中，所述信号处理部具有：图像处理部，其基于从入射所述第1颜色成分的光的像素所读出的信号、和从入射所述第2颜色成分的光的像素所读出的信号来合成彩色动态图像。
本发明的摄像元件的驱动方法对上述任意的固体摄像元件进行驱动，所述摄像元件的驱动方法包括：通过以第1帧频对所述多个第1读出信号线提供读出信号，来经由所述输出信号线获取所述第1颜色成分的图像数据的步骤；和通过以低于所述第1帧频的第2帧频对所述多个第2读出信号线提供读出信号，来经由所述输出信号线获取所述第2颜色成分的图像数据的步骤。
本发明的计算机程序用于具备上述任意的固体摄像元件及处理器的装置，该计算机程序使所述处理器执行如下步骤：通过以第1帧频对所述多个第1读出信号线提供读出信号，使其经由所述输出信号线输出所述第1颜色成分的图像数据的步骤；和通过以低于所述第1帧频的第2帧频对所述多个第2读出信号线提供读出信号，来经由所述输出信号线获取所述第2颜色成分的图像数据的步骤。
本发明的记录介质是记录有上述计算机程序的记录介质。
【发明的效果】
根据本发明，在能够使得特定颜色成分的图像的帧频高于其他的颜色成分的图像的帧频的摄像元件中，较之非专利文献1记载的摄像元件可进 一步减少布线数。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像装置的整体结构的框图。
图2是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的像素排列的图。
图3是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的结构例的一部分剖面图。
图4是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的其他结构例的一部分剖面图。
图5是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的结构例的框图。
图6是本发明的第1实施方式涉及的像素阵列中的读出信号线及输出信号线的连线图。
图7是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件20中的1像素的电路的一例的图。
图8A是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件20中的AD转换部的结构例的图。
图8B是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件20中的AD转换部的动作的图。
图9是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的其他结构例的框图。
图10是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的又一其他结构例的框图。
图11是表示从本发明的第1实施方式涉及的摄像控制部输出的读出信号的信号波形的图。
图12是在本发明的第1实施方式中R、B成分的读出信号有效的时间点的像素阵列的动作图。
图13是在本发明的第1实施方式中G成分的读出信号有效的时间点的像素阵列的动作图。
图14是表示从本发明的第1实施方式涉及的摄像控制部输出的读出 信号的、提供给多个水平像素排列的信号波形的图。
图15是表示本发明涉及的合并部的结构的一例的电路图。
图16是表示本发明的第1实施方式涉及的摄像元件的又一其他结构例的框图。
图17A是表示现有例中布线所占的区域的图。
图17B是表示本发明的第1实施方式中布线所占的区域的图。
图18是表示本发明中能够采用的像素排列的另一其他结构例的图。
图19是表示本发明的第2实施方式涉及的摄像元件的示意结构的立体图。
图20是本发明的第2实施方式涉及的摄像元件的像素阵列中的读出信号线及输出信号线的连线图。
图21A是表示本发明中能够采用的像素排列的其他结构例的图。
图21B是表示本发明中能够采用的像素排列的又一其他结构例的图。
图21C是表示本发明中能够采用的像素排列的另一其他结构例的图。
图21D是表示本发明中能够采用的像素排列的另一其他结构例的图。
图22是表示本发明中能够采用的像素排列的又一其他结构例的图。
图23是表示本发明中能够采用的像素排列的又一其他结构例的图。
图24是表示本发明中能够采用的像素排列的又一其他结构例的图。
图25是现有技术的单板摄像元件中的读出信号线及输出信号线的连线图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1是表示本实施方式中的摄像装置的结构例的框图。
如图1中例示的那样，本实施方式的摄像装置具备：摄像部120、进行各种信号处理的信号处理部130、显示通过摄像所获取的图像的显示部140、记录图像的数据的记录介质150、和对各部进行控制的系统控制器160。
本实施方式中的摄像部120具有摄影镜头15、和接收透过了摄影镜头 15的光的固体摄像元件(以下，简称为“摄像元件”)20。本实施方式中的摄像元件20是单板式的彩色摄像元件。该摄像元件20的结构及动作在后面详细说明。
摄影镜头15具有公知的结构，现实中也可以是由多个透镜构成的透镜单元。摄影镜头15由未图示的机构进行驱动，执行光学变焦、自动聚焦(AF：Auto Focus)所需的动作。
从摄像元件20输出的信号被输入至信号处理部130。本实施方式中的信号处理部130具备图像处理部32、存储器34及接口(IF)部36。信号处理部130与显示部140及记录介质150连接。
图像处理部32接收帧频按每个颜色成分而不同的像素信号，执行专利文献1、专利文献2、及非专利文献1中公开的图像处理(时间上、空间上的高分辨率化处理)。图像处理部32通过公知的数字信号处理器(DSP)等硬件和用于执行图像处理的软件的组合可适当实现。存储器34由DRAM等构成。该存储器34记录从摄像部120得到的图像数据，并且暂时记录由图像处理部32进行了各种图像处理的图像数据、图像处理过程中的图像数据。图像数据被显示部140进行显示、或者经由接口部36被记录在记录介质150中。图像数据经由未图示的通信装置以无线或者有线方式被发送至其他的装置(未图示)。
上述的结构要素由包括未图示的中央运算处理单元(CPU)及闪存在内的系统控制器160进行控制。再者，本实施方式的摄像装置亦可具备光学取景器、电源(电池)、闪光灯等公知结构要素，但由于对于本发明的理解不是特别必要，因此省略其说明。
在本实施方式的摄像装置中，最具有特征性结构的元件是摄像元件20。以下，对摄像元件20的结构及动作进行详细说明。
接下来，参照图2。图2是表示本实施方式涉及的摄像装置中的摄像元件20的像素排列的一例的图。在图2中，符号R是检测入射光的R(红)成分的强度的像素，符号B是检测入射光的B(蓝)成分的强度的像素，符号Gr及Gb是检测入射光的G(绿)成分的强度的像素。再者，现实的像素的平面形状未必是正方形，也可以是长方形、其他的多边形、圆形、或者椭圆形。在摄像元件20中，将R像素及G像素在水平方向上交替配置的 行(RG行)、和将G像素及B像素在水平方向上交替配置的行(BG行)，被交替配置在垂直方向上。以下，将RG行中的G像素称为Gr像素，将BG行中的G像素称为Gb像素。在现实的摄像元件20中，多个像素被排列成行及列状，但在本实施方式中，2行×2列的相邻的4像素构成了基本单元。该基本单元在垂直方向及水平方向上被周期性排列。图2仅记载了摄像面的一部分。再者，在本说明书中所谓“垂直方向”是与图2的Y方向平行的方向，“水平方向”是与图2所示的“X方向”平行的方向。
图3是示意地表示图2的C-C’线剖面的例子的图。在该例中，在形成有光电转换元件24的半导体层25的光入射侧面配置了布线层27及滤色器阵列26。图3的例子中的半导体层25具有作为独立基板而发挥功能的足够的厚度，因此通常称为“半导体基板”。针对半导体基板的被选择的区域，从表面侧掺杂杂质离子，由此形成光电转换元件24。
再者，本发明也可如后述那样适用于“背面照射型”的固体摄像元件。图4是示意地表示适用于背面照射型时的图2的C-C’线剖面的例子的图。在图4的例子中，在形成有光电转换元件24的半导体层25的背面配置滤色器阵列26，从半导体层25的背面侧入射光。在半导体层25的表面配置布线层27，设置用于支撑半导体层25的基材28。对于背面照射型而言，针对半导体基板的所选择的区域，从表面侧掺杂杂质离子从而形成了光电转换元件24之后，从半导体基板的背面对半导体基板的一部分进行蚀刻。这样，从半导体基板的表面侧部分形成半导体层25。从半导体层25的背面所照射的光可入射至在半导体层25所形成的光电转换元件24。如图4所示那样，在背面照射型的固体摄像元件中，布线层27不遮挡入射光。
图5是表示本实施方式涉及的摄像元件20的结构例的框图。
像素阵列201具有针对同一场景的彩色图像的R成分、G成分、B成分而将入射光的强度转换为电信号的光电转换功能。在本实施方式中，将第1颜色成分设定为R成分及B成分，将第2颜色成分设定为G成分。
第1颜色成分AD转换部203针对像素阵列201的输出进行模拟-数字转换。第1颜色成分HSR(水平移位寄存器)205经由锁存部204来接收AD转换部203的输出，对接收到的输出进行水平输送，将第1颜色成分的像素信号输出至摄像元件外。
第2颜色成分AD转换部206对由摄像控制部209以长时间的像素蓄积时间和低帧频所拍摄的颜色成分的像素输出信号进行模拟-数字转换。在此，所述以长时间的像素蓄积时间和低帧频拍摄的颜色成分是所述第1颜色成分以外的颜色成分。第2颜色成分HSR(水平移位寄存器)208经由锁存部207来接收第2颜色成分AD转换部206的输出，对所接收的输出进行水平输送，将第2颜色成分的像素信号输出至摄像元件外。
锁存部204、207使得将第1颜色成分AD转换部203及第2颜色成分AD转换部206所输出的数字输出信号分别输入至第1颜色成分HSR205及第2颜色成分HSR208的定时一致。摄像控制部209对像素阵列201的动作进行控制。
以下详细说明上述结构的动作。
像素阵列201具备如图2所示那样排列的R像素、B像素、Gr像素、Gb像素。本实施方式中的像素阵列中各像素与信号线的连接方式是新规则。对于这一点在后面详细叙述。像素阵列201能够将2行×2列的相邻的4像素(R像素、B像素、Gr像素、Gb像素)的输出信号通过水平移位寄存器205及208以4信道并行地输出至摄像元件20外。
第1颜色成分图像是按照短时间露光、高帧频的摄像条件被拍摄的。本实施方式中的高帧频是在例如30fps(帧每秒)至60fps左右的范围内。此外，本实施方式中的“短时间露光”即便最长也是由帧频决定的1帧的上限(本实施方式的情况下，为30分之1秒至60分之1秒左右)以下的时间的露光。
第2颜色成分图像是按照长时间露光、低帧频的摄像条件被拍摄的。本实施方式中的“低帧频”是有关第1颜色成分的帧频的几分之一至20分之1左右。此外，本实施方式中的“长时间露光”是将由该帧频的值所决定的1帧的时间作为上限、且比上述的“短时间露光”的时间要长的露光。
再者，以上叙述的短时间露光、长时间露光、高帧频、低帧频这种词汇的意义是相对的。即、只要彩色图像的有关第1颜色成分的露光时间比有关第2颜色成分的露光时间短、且第1颜色成分的帧频高于第2颜色成分即可，并不限定于上述例示的数值范围。
AD转换部203针对第1颜色成分的像素输出信号，从模拟信号转换 为数字信号。
锁存部204为了使将第1颜色成分的输出数字信号从水平移位寄存器205输出至摄像元件外的定时、与将第2颜色成分的输出数字信号从水平移位寄存器208输出至摄像元件外的定时一致，而暂时保存AD转换部203的输出。
水平移位寄存器205将由AD转换部203转换为数字信号的第1颜色成分的像素信号，通过水平输送输出至摄像元件外。
AD转换部206将第2颜色成分的像素输出信号从模拟信号转换为数字信号。
锁存部207为了使将第2颜色成分的输出数字信号从水平移位寄存器208输出至摄像元件外的定时、与将第1颜色成分的输出数字信号从水平移位寄存器205输出至摄像元件外的定时一致，而暂时保存AD转换部206的输出。
水平移位寄存器208将通过AD转换部205转换为数字信号的第2颜色成分的像素信号，通过水平输送输出至摄像元件外。
摄像控制部209对像素阵列201输出控制信号，以便实现输出读出信号的功能、以及进行输入至AD转换部203、206的输入信号的选择。
图6表示像素阵列201的详细结构。
如图6所示，本实施方式的固体摄像元件具备被排列成行及列状的多个像素(R、Gr、Gb、B、…)、各自与在行方向上排列的多个像素连接的多个读出信号线301、302、和各自与在列方向上排列的多个像素连接的多个输出信号线303、304。多个像素(R、Gr、Gb、B、…)中分别入射的光的颜色成分由滤色器阵列(图3、图4中由参照符号“26”表示)进行调节。
读出信号线301、302被分为与入射第1颜色成分(R、B)的光的像素群连接的多个第1读出信号线301、和与入射第1颜色成分以外的颜色成分(G)的光的像素群连接的多个第2读出信号线302。在图6所示的例子中，与第1读出信号线301连接、且入射第1颜色成分(R、B)的光的多个像素(R、B、R、B、…)之中的分别属于相邻的2列的2个像素(R、B)，相对于第1读出信号线301分别被配置在相反一侧。换言之，上述的2个像素(R、B)彼此属于不同的行。此外，与第2读出信号线302连接、且入射第 2颜色成分(G)的光的多个像素(Gr、Gb、Gr、Gb、…)之中的分别属于相邻的2列的2个像素(Gr、Gb)，相对于第2读出信号线302而分别被配置在相反一侧。在该情况下，相邻的2个像素(Gr、Gb)彼此也属于不同的行。
如该图所示，读出信号线301被R像素及B像素共用，读出信号线302被Gr像素及Gb像素共用。此外，输出信号线303被R像素和Gb像素共用。输出信号线304被B像素和Gr像素共用。读出信号线301传输R及B像素的读出信号。读出信号线302传输Gr及Gb像素的读出信号。
此外，输出信号线303传输R及Gb像素的像素输出信号。输出信号线304传输B及Gr像素的像素输出信号。更为详细而言，R像素的输出信号通过输出信号线303在该图中被向上输出。同样，B像素的输出信号通过输出信号线304在该图中被向上输出。Gr像素的输出信号通过输出信号线304在该图中被向下输出，输入至AD转换部206。同样，Gb像素的输出通过输出信号线303在该图中被向下输出，输入至AD转换部206。AD转换部206由Gr像素的AD转换部和Gb像素的AD转换部构成。
参照图7说明读出信号及像素输出信号。图7表示像素的电路图的一例。光电二极管401将入射光的强度转换为电信号。开关402将通过光电二极管401的光电转换而获得的电信号输出至输出信号线。开关403进行像素的复位。模拟缓冲器404接收像素输出信号。输入端子405是所述读出信号的输入端子。406是所述输出信号的输出端子。在该图中，像素偏置信号被输入至开关403及模拟缓冲器404的漏极，像素复位信号被输入至开关403的栅极。所述读出信号成为开关402的栅极的输入，所述像素输出信号成为模拟缓冲器404的输出。也就是说、所述读出信号是规定将通过光电二极管401的光电转换而得到的电信号输出至输出信号线的定时的信号。所述像素输出信号是通过光电二极管401中的光电转换而得到的电信号。
AD转换部203及206例如采用图8A所示的由倾斜波生成器501、比较器502及计数器503构成的结构。如图8B所示，对由倾斜波生成器501所生成的倾斜波和像素输出信号进行比较，在倾斜波小于像素输出信号的期间，驱动计数器503。在倾斜波超过像素输出信号的时间点使计数器停止，获得像素输出信号的数字值作为该计数器的输出。
再者，图5中将AD转换部203及206配置在摄像元件20的内部，但也可以构成为将AD转换部203及206配置在摄像元件20的外部，从摄像元件20输出模拟的像素信号。图9是表示第1颜色成分AD转换部203及第2颜色成分AD转换部206存在于摄像元件20的外部的构成例的框图。从该例的摄像元件输出模拟信号。
在图5及图9所示的例子中，能够使得从像素阵列201读出R图像及B图像的速率高于从像素阵列201读出G图像的速率。根据本实施方式，通过以低帧频进行摄像来获得充分的光量，从而能够获取S/N高的G图像。此外，通过合并(binning)处理，以高帧频拍摄的R图像及B图像的光量也能够增加。具体而言，通过对相邻的R像素彼此、及B像素彼此进行相加，从而能够在不降低R图像及B图像的帧频的情况下增加该颜色成分图像的光量。其结果，作为例如专利文献1及2中记载的图像处理方式的输入，而能够使用R、G、B的全颜色成分的S/N高的图像。由这些输入图像重构的高分辨率且高帧频的彩色动态图像能够进一步形成确保了光量的、S/N更高的动态图像。
再者，如图6所示，由于本实施方式中的像素排列是拜尔型，因此摄像面内的G像素的空间密度是R像素或者B像素的空间密度的2倍。在本实施方式中，由于能够获取空间分辨率充分高的G图像，因此对于R图像及B图像的空间分辨率，也可以进一步小于G图像的空间分辨率的一半。因此，为了增加光量，可以通过对从各个R像素读出的像素信号进行相加(合并处理)，来进一步降低R图像的空间分辨率。同样，也可以对从各个B像素读出的像素信号进行相加，来进一步降低B图像的空间分辨率。
图10是表示具备用于进行这种合并的第1颜色成分合并部202的固体摄像元件的结构例的框图。在图10所示的例子中，第1颜色成分合并部202被设置在像素阵列201与第1颜色成分AD转换部203之间。第1颜色成分合并部202对从像素阵列201读出的第1颜色成分的像素输出信号进行合并。在该情况下，第1颜色成分AD转换部203对第1颜色成分合并部202的输出进行模拟-数字转换。为了减少图像数据的总量，优选将R图像及B图像的空间分辨率设定为G图像的空间分辨率的1/4以下。在 优选的实施方式中，采用图10所示的结构，通过进行合并可进一步降低R图像及B图像的空间分辨率。
接下来，说明摄像控制部209的动作。
图11是表示从摄像控制部209输出至像素阵列201的读出信号的波形。TRANRB是提供给读出信号线301的R像素以及/或者B像素输出的读出信号，TRANG是提供给读出信号线302的Gr像素及Gb像素输出的读出信号。图11中表示提供给某1个像素的读出信号的波形。R成分及B成分的帧频及露光时间分别是G成分的4倍及1/4。换言之，TRANRB每出现4次H电平，G成分的读出信号TRANG出现1次H电平。帧频及露光时间并不限定于该值。再者，在帧频与露光时间之间存在大致倒数的关系。即、如果帧频为30fps(帧每秒)，则由于1帧的时间是1/30秒，因此露光时间是1/30秒左右。
在图11所示的例中，在TRANRB及TRANG都为H电平的帧中，TRANG比TRANRB延迟6μs而成为H电平。TRANG成为H电平的定时与TRANRB成为H电平的定时之间的时间差并不限定于该值。该时间差可被设定为如下的时间，该时间相当于例如TRANRB变为H电平由此R像素及B像素的输出被输出至输出信号线303及304、并到达图5的第1颜色成分AD转换部203或者图10的合并部202为止所需的时间。TRANRB及TRANG成为H电平的定时的时间差可以在将所述R像素及B像素的输出到达图5的第1颜色成分AD转换部203或者图10的合并部202为止所需的时间作为下限、而将R成分及B成分的1帧的曝光时间作为上限的范围内设定为任意值。此外，在图11的例子中，读出信号的TRANRB比TRANG先成为H电平，但是TRANG也可以比TRANRB先成为H电平。
参照图12及图13说明读出信号TRANRB及TRANG都成为H电平的帧中的像素阵列201的动作。再者，在以下的说明中，以具备图10所示的结构的固体摄像元件为例。
图12表示TRANRB为H电平时的摄像控制部209及像素阵列201。当TRANRB为H电平时，在该图中实线所示的读出信号线301中所传输的信号为H电平。此时，输出信号线303中传输R像素的像素输出信号， 输出信号线304中传输B像素的像素输出信号。进而，此时由摄像控制部209使通向合并部202的开关703及704处于接通状态。其结果，R像素及B像素的像素输出信号分别被传输至合并部202内的R像素合并部701及B像素合并部702。
然后，例如在成为对象的所有R像素及B像素中基于之前的TRANRB的读出完成之后(在图11的例子中为6μs之后)，TRANG变为H电平。图13表示此时的像素阵列201。此时，在输出信号线303中传输Gb像素的像素输出信号，在输出信号线304中传输Gr像素的像素输出信号。进而，由摄像控制部209使通向Gr及Gb像素的AD转换部206的开关707及708处于接通状态。其结果，Gr像素及Gb像素的像素输出信号被传输至AD转换部206内的Gr像素AD转换部705及Gb像素AD转换部706。
通过采用这种的结构，在多个像素共用所述输出信号线的情况下，也能够获取各像素的像素输出信号，而不会在像素彼此之间发生输出信号混合。更为具体而言，较之现有例子减少了信号线根数相对于像素数的比例，同时能够并行地读出横跨多行而配置的Gb像素及Gr像素的输出信号。此外，同样也能够并行地读出横跨多行而配置的R像素及B像素的输出信号。
再者，在图12及图13所示的例子中，包含B像素合并部701及R像素合并部702在内的合并部701被配置在像素阵列201的上侧，包含Gr像素AD转换部705及Gb像素AD转换部706在内的AD转换部206被配置在像素阵列201的下侧，但本发明的摄像元件并不限定于该配置例。例如，也可以将合并部202配置在像素阵列201的下侧，而将AD转换部206配置在像素阵列201的上侧。此外，还可以将合并部202及AD转换部206配置在像素阵列的左右。
在本实施方式中，由各自的电路部分从像素阵列201读出第1颜色成分(R、B)的像素信号和第2颜色成分(G)的像素信号。因此，将从1个像素阵列201读出第1颜色成分的像素信号的电路部分称为“第1读出部”，将从该像素阵列201读出第2颜色成分的像素信号的电路部分称为“第2读出部”。在图10所示的例子中，“第1读出部”的最小构成要素是第1颜色成分合并部202及第1颜色成分AD转换部203。另一方面，“第2读出部”的最小构成要素是第2颜色成分AD转换部206。再者，“第1读出部” 中也可以包含锁存部204、第1颜色成分HSR(水平移位寄存器)205、及其他的附加结构要素。同样，“第2读出部”中也可以包含锁存部204、第2颜色成分HSR(水平移位寄存器)208、及其他的附加结构要素。
锁存部204及207使得将由第1读出部获得的颜色成分的像素输出数字信号从水平移位寄存器205输出至摄像元件外的定时、与将由第2读出部获得的颜色成分的像素输出数字信号从水平移位寄存器208输出至摄像元件外的定时一致。如上述，读出信号的定时在R、B成分和G成分的不同的结构中，R及B成分的像素输出信号从像素阵列201到达合并部202的时刻、与G成分的像素输出信号(Gr及Gb)从像素阵列201到达AD转换部206的时刻发生偏移。但是，只要每个颜色成分的像素信号输出的定时在从水平移位寄存器205及208被输出至摄像元件20外的时间点相一致即可，摄像元件内部流动像素输出信号的定时是任意的。通过采用由锁存部204及207在向摄像元件20外输出各颜色成分的像素输出信号之前使该像素输出信号的定时一致的结构，被输出至摄像元件20外的像素输出信号不会在每个颜色成分中发生偏移。
再者，在图5、图9、图10所示的例子中，将锁存部204及207分别配置在AD转换部203及206的后级，在像素输出信号被转换为数字信号的时间点进行了定时调整。但是，配置锁存部204及207的场所并不限定于此。例如也可以构成为配置在AD转换部203及206的紧跟前，由锁存部204及207保存模拟信号。在该情况下，例如构成为在AD转换部203及206的输入端配置电容器，在由第1读出部获得的颜色成分的像素输出信号的合并输出、和由第2读出部获得的颜色成分的像素输出信号双方被该电容器保存的时间点，输入至所述AD转换部即可。
接下来，参照图14来说明合并部202的动作。图14表示在进行相邻2×2像素的相加时从摄像控制部209输出的读出信号的波形的一例。现在，假定以R像素为例，在垂直方向上对第n行和第n+2行中的R像素进行相加，对第n+4行和第n+6行中的R像素进行相加，进行以下相邻2行的R像素的相加。在本实施方式的像素阵列201中，如图6所示，由于R像素每隔1行进行配置，因此与第n行的R像素相邻的R像素被配置在第n+2行。图14表示R像素的读出信号。该图中的TRANRBn是提供给第n 行的R像素的读出信号，TRANRBn+2是提供给第n+2行的R像素的读出信号，TRANRBn+4是提供给第n+4行的读出信号，TRANRBn+6是提供给第n+6行的R像素的读出信号。此外，该图中的记为1H的期间相当于1水平扫描期间。如该图所示，TRANRBn和TRANRBn+2同时成为H电平，TRANRBn+4和TRANRBn+6同时成为H电平。这样通过将相邻2行的读出信号同时施加在2根的读出信号线301(图6)，从而在输出信号线303(图6)上进行垂直方向的像素相加。再者，由于G像素配置在所有行，因此，如图14的下侧所示那样，在所有的行中以1水平扫描期间H的间隔提供读出信号。
图15表示进行属于同一行(RB行)的第m列和第m+2列的R像素的相加、进行第m+4列和第m+6列的R像素的相加的结构。图15中没有图示，但该合并部202针对属于同一行(RB行)的其他R像素之中的相邻的2个R像素也具有同样的结构。
与所述垂直方向的像素相加同样，由于R像素在水平方向上每隔1像素进行配置，因此在像素合并部202中对第m列和第m+2列的R像素的信号进行相加，对第m+4列和第m+6列的R像素的信号进行相加。在图15中，Rm是第m列的R像素的像素输出信号，Rm+2是第m+2列的R像素的像素输出信号，Rm+4是第m+4列的R像素的像素输出信号，Rm+6是第m+6列的R像素的像素输出信号。对于Rm及Rm+2，将其双方充电至电容器1001，对于Rm+4及Rm+6将其双方充电至电容器1002，来进行水平方向的相邻像素的相加。对于B像素，也同样地进行相加。
再者，合并部202也可以如图10所示那样配置在AD转换部203的前级，还可以配置在AD转换部203的后级。在将合并部202配置在AD转换部203的前级时，在进行合并之后进行AD转换。另一方面，在将合并部202配置在AD转换部203的后级时，通过对AD转换后的数字信号进行相加来执行合并。此外，合并部202也可以如图10所示那样配置在摄像元件20之中，在摄像元件20的内部进行合并动作，还可以配置在摄像元件20之外，而在外部进行合并动作。
再者，摄像控制部209也可以如图5～2C所示构成为设置在摄像元件20内，在摄像元件20的内部产生所述读出信号及所述开关的控制信号， 还可以如图16所示那样配置在摄像元件20之外。在摄像控制部209被配置在摄像元件之外时，摄像控制部209由摄像元件20的外部提供所述读出信号及所述开关的控制信号。
再者，在本实施方式涉及的结构中，也可以构成为在像素上配置片上微透镜，来进一步提高聚光能力。
参照图17A及图17B说明根据本实施方式所得到的效果。
图17A是表示现有的结构的图，图17B是表示本实施方式的结构的图。该图中的由粗虚线表示的是像素的开口部。与现有的结构相比，根据本实施方式的结构，能够增大开口部的面积。例如，现有技術中的开口部的尺寸为2.5μm×2.5μm，读出信号线宽度为0.23μm，输出信号线宽度为0.26μm的情况下，通过采用图17B的结构，能够将像素的开口面积提高约21％。
图18是表示本实施方式中的其他的像素排列的图。在该像素排列中，能够针对蓝绿色(C)、洋红(M)、黄色(Y)及G的颜色成分进行摄像。在该情况下，例如可在图6中的R像素的位置配置Y像素，在B像素的位置配置C像素，在Gr像素的位置配置M像素，在Gb像素的位置配置G像素。通过采用这种的配置例，能够以相对高的帧频(短的曝光时间)获取Y成分及C成分的图像，能够以相对低的帧频(长的曝光时间)拍摄M成分及G成分的图像。在该例中，第1颜色成分是Y及C，第2颜色成分是M及G。
再者，在本实施方式中，将由第1读出部获取像素输出信号的颜色成分设定为R成分及B成分，将由第2读出部获取像素输出信号的颜色成分设定为G成分，但是本发明涉及的摄像装置并不限定于这种的分配方式。此外，将像素阵列201中的像素排列构成为在水平方向上交替配置R像素和G像素、及B像素和G像素，但是并不限定于该配置。通过采用本实施方式涉及的结构，在具有帧频在每个颜色成分中不同、且并行地读出横跨多行或者列的多个像素的输出信号的摄像方式的彩色单板摄像元件的摄像装置中，即便像素进行了微细化，也能够确保像素的开口面积，并提高摄影灵敏度。
(实施方式2)
接下来，说明本发明的摄像元件的第2实施方式。 
本发明涉及的摄像元件也可以适用于布线层被配置在受光面的相反侧的背面照射型摄像元件(例如图4所示的元件)。本实施方式是将上述的像素和信号线的连接适用于背面照射型摄像元件的实施方式。
图19是示意地表示本实施方式的摄像元件中的像素的基本构成和信号线的关系的立体图。图20是表示该实施方式中的像素和信号线的连接关系的图。
如图19所示，在像素1201的光入射面(摄像元件的背面)不设置信号线，以提高各像素的开口率。在光入射面的相反侧的面(布线面)排列用于向R像素及B像素提供读出信号的读出信号线1202、用于向Gr像素及Gb像素提供读出信号的读出信号线1203。同样，在布线面排列用于传输R像素及Gb像素的像素输出信号的输出信号线1204、用于传输B像素及Gr像素的像素输出信号的输出信号线1205。
如图20所示，本实施方式中的各像素和信号线之间的连接、与参照图6所说明的上述实施方式中的各像素和信号线之间的连接相同。此外，在本实施方式中，对各像素的读出信号的提供方法、及来自该像素的输出信号的获取方法能够与实施方式1完全同样地进行。即、读出信号线1202由都是通过第1读出部进行摄像的R像素及B像素共用，读出信号线1203由都是通过第2读出部进行摄像的Gr像素及Gb像素共用。此外，输出信号线1204由通过第1读出部进行摄像的R像素和通过第2读出部进行摄像的Gb像素共用，输出信号线1205由通过第1读出部进行摄像的B像素和通过第2读出部进行摄像的Gr像素共用。
对于提供给读出信号线1202的读出信号和提供给读出信号线1203的读出信号，在从通过所述第1及第2读出部获取输出的像素双方来获取像素输出信号的帧中，例如图11的例子那样，使上述读出信号的定时错开6μs。同时，与各个读出信号相匹配地，对通向由第1读出部获取输出信号的像素的合并部、及由第2读出部获取输出信号的像素的输出信号的AD转换部的开关进行切换。
根据本实施方式，读出信号线1202、1203针对各像素行设置1根读出信号线1202或者1203，此外针对各像素列设置1根像素输出信号线1204 或者1205。因此，较之现有技术能够使得各信号线1201～1205的线宽变大，由此能够降低各信号线1201～1205的布线电阻。
(实施方式3)
接下来，参照图21A至图21D说明本发明的摄像元件的第3实施方式。 
本实施方式与上述各实施方式的不同点在于像素阵列201的像素排列。对于其他部分，本实施方式也具有与上述实施方式同样的结构。
在图14A的例子中，在实施方式1的像素阵列201的滤色器排列(图6)的B像素的位置配置GS像素，在R像素的位置交替配置R像素及B像素。此外，在Gr像素及Gb像素的位置配置GL像素。
在此，GS像素是G像素之中的用于以第1颜色成分的帧频来获取像素信号的G像素。另一方面，GL像素是以比第1颜色成分的帧频还低的帧频来获取像素输出信号的G像素。在图6的结构中，由第2读出部、即曝光时间长的摄像方式来拍摄所有的G像素，但是在图14A所示的结构中，由第1读出部、即曝光时间短的摄像方式来拍摄一部分的G像素。
图21B、图21C、图21D表示将GL像素及GS像素配置在像素阵列上的其他结构的例子。在该图中，1401及1402是读出信号线，1403及1404是输出信号线。在图21A至图21D的所有情况下，与实施方式1同样，读出信号线被彼此以同一帧频进行读出的像素之间共用，输出信号线被彼此以不同的帧频进行读出的像素之间共用。
即使在像素阵列上混合存在有曝光时间长的G像素及曝光时间短的G像素来进行摄像的情况下，也能够与所述实施方式1同样地扩大各像素的开口面积，并提高摄影灵敏度。再者，通过使曝光时间长的G像素和曝光时间短的G像素混合存在，对于彩色动态图像的高分辨率·高帧频化处理涉及的长时间曝光的G成分图像的去抖动处理，除了利用短时间曝光的R成分、B成分以外，还能够利用同色的G成分图像的信息，能够提高高分辨率·高帧频化处理的性能。
在上述各实施方式中，像素行及像素列都是以直线状延伸，但是像素行及像素列的一方也可以蜿蜒状蛇形延伸。
图22及图23分别表示像素行及像素列蜿蜒状蛇形延伸的像素阵列的 配置例。在图22的例子中，在相邻的像素列中像素的位置在垂直方向上偏移像素间距的一半。另一方面，在图23的例子中，在相邻的像素行中像素的位置在水平方向上偏移像素间距的一半。这样，像素的行及列的一方以蜿蜒状蛇形延伸的情况下，像素也被排列成行及列状。
在图22及图23所示的例子中，各像素与信号线之间的连接与参照图6所说明的实施方式1中的连接同样。因此，能够获得与上述实施方式同样的效果。
图24表示第1读出信号线301及第2读出信号线302弯曲的像素阵列的其他配置例。在该例中，与第1读出信号线301连接的像素(R、B)相对于第1读出信号线301而配置在相同侧(在图24的例子中为图的上侧)。同样，与第2读出信号线302连接的像素(Gr、Gb)也相对于第2读出信号线302而配置在相同侧(在图24的例子中为图的上侧)。尽管这种布线图案与图6所示的布线图案不同，但与各读出信号线301、302连接的2个相邻像素分别属于不同的行这一点与实施方式1同样。
具备上述各实施方式中的固体摄像元件的装置(例如摄像装置)的优选例子可以如图1所示那样在系统控制器160的内部或者外部内置微计算机，按照计算机程序按每个颜色成分以不同的帧频来执行读出动作。即、执行如下步骤：例如对图3所示的多个第1读出信号线301以第1帧频提供读出信号，经由输出信号线303、304输出第1颜色成分(例如R、B)的图像数据的步骤；和对多个第2读出信号线302以低于第1帧频的第2帧频提供读出信号，经由输出信号线303、304输出第2颜色成分(例如G)的图像数据的步骤。这种的计算机程序可记录在由半导体存储装置等构成的记录介质中。
【产业上的可利用性】
本发明能够用作拍摄彩色动态图像的摄像装置、组装了这种装置的影像设备或系统、影像合成装置、影像编辑装置、图像复原装置等。此外，也能够作为描述所述摄像装置中的摄像控制动作的计算机程序来实现。
【符号的说明】
15…摄影镜头 
20…单板摄像元件
24…光电转换元件
25…半导体层 
26…滤色器阵列 
27…布线层
28…支撑基板 
32…图像处理部 
34…存储器
33…接口部
120…摄像部
130…信号处理部 
140…显示部
150…记录介质 
160…系统控制器 
201…像素阵列 
202…第1颜色成分合并部
204…锁存部
206…第2颜色成分AD转换部
207…锁存部
209…摄像控制部 
301…R、B像素的读出信号线
302…Gr、Gb像素的读出信号线
303…R、Gb像素的输出信号线
304…B、Gr像素的输出信号线
703…通向R像素合并部的开关
704…通向B像素合并部的开关
707…通向Gb像素AD转换部的开关 
708…通向Gr像素AD转换部的开关 

Claims (18)

1.一种固体摄像元件，具备：
像素阵列，其具有排列成行及列状的多个像素；
多个读出信号线，各自与在行方向上排列的多个像素连接；
多个输出信号线，各自与在列方向上排列的多个像素连接；
滤色器阵列，其规定分别入射至所述多个像素的光的红色、蓝色及绿色的颜色成分；和
外围电路，其具有从所述像素阵列以第1帧频和低于所述第1帧频的第2帧频读出像素信号的功能，
其中，
所述多个读出信号线被分为与以所述第1帧频读出像素信号的像素群连接的多个第1读出信号线、和与以所述第2帧频读出像素信号的像素群连接的多个第2读出信号线，
与各第1读出信号线连接的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素相对于所述第1读出信号线分别配置在相反侧，
与各第2读出信号线连接的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素相对于所述第2读出信号线分别配置在相反侧，
入射红色及蓝色的颜色成分的光的多个像素与所述第1读出信号线连接，入射绿色的颜色成分的光的多个像素与所述第1读出信号线以及所述第2读出信号线连接。
2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，
所述多个第1读出信号线和所述多个第2读出信号线交替排列。
3.根据权利要求1或2所述的固体摄像元件，其中，
入射所述红色及蓝色的颜色成分的光的像素不与各第2读出信号线连接。
4.根据权利要求1或2所述的固体摄像元件，其中，
入射所述红色、蓝色及绿色的颜色成分的光的像素与各第1读出信号线连接。
5.根据权利要求1或2所述的固体摄像元件，其中，
在相邻的2个像素行之间、或者相邻的2个像素列之间，像素的排列偏移了像素间距的一半。
6.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，
由所述外围电路以所述第2帧频读出像素信号的定时，相对于在同一帧内以所述第1帧频读出像素信号的定时在时间上错开。
7.根据权利要求6所述的固体摄像元件，其中，
所述外围电路包括：
第1读出电路，其通过驱动所述多个第1读出信号线以所述第1帧频读出图像信号，并输出第1颜色成分信号；和
第2读出电路，其通过驱动所述多个第2读出信号线以所述第2帧频读出图像信号，并输出第2颜色成分信号。
8.根据权利要求7所述的固体摄像元件，其中，
所述第1读出电路具有针对从所述像素阵列输出的像素信号进行合并处理的合并电路。
9.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，
所述多个读出信号线、所述多个输出信号线及所述滤色器阵列配置在形成有所述像素阵列的半导体基板的表面，使光从所述半导体层的表面侧入射至所述像素阵列。
10.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，
所述多个读出信号线及所述多个输出信号线配置在形成有所述像素阵列的半导体层的表面，
所述滤色器阵列配置在所述半导体层的背面，
使光从所述半导体层的背面侧入射至所述像素阵列。
11.一种固体摄像元件，具备：
像素阵列，其具有排列成行及列状的多个像素；
多个读出信号线，各自与在行方向上排列的多个像素连接；
多个输出信号线，各自与在列方向上排列的多个像素连接；
滤色器阵列，其规定分别入射至所述多个像素的光的黄色、蓝绿色、绿色及洋红色的颜色成分；和
外围电路，其具有从所述像素阵列以第1帧频和低于所述第1帧频的第2帧频读出像素信号的功能，
其中，
所述多个读出信号线被分为与以所述第1帧频读出像素信号的像素群连接的多个第1读出信号线、和与以所述第2帧频读出像素信号的像素群连接的多个第2读出信号线，
与各第1读出信号线连接的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素相对于所述第1读出信号线分别配置在相反侧，
与各第2读出信号线连接的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素相对于所述第2读出信号线分别配置在相反侧，
入射黄色及蓝绿色的颜色成分的光的多个像素与所述第1读出信号线连接，入射绿色及洋红色的颜色成分的光的多个像素与所述第1读出信号线以及所述第2读出信号线连接。
12.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其中，
在相邻的2个像素行之间、或者相邻的2个像素列之间，像素的排列偏移了像素间距的一半。
13.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其中，
所述多个读出信号线、所述多个输出信号线及所述滤色器阵列配置在形成有所述像素阵列的半导体基板的表面，使光从所述半导体层的表面侧入射至所述像素阵列。
14.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其中，
所述多个读出信号线及所述多个输出信号线配置在形成有所述像素阵列的半导体层的表面，
所述滤色器阵列配置在所述半导体层的背面，
使光从所述半导体层的背面侧入射至所述像素阵列。
15.一种固体摄像元件，具备：
像素阵列，其具有排列成行及列状的多个像素；
多个读出信号线，各自与在行方向上排列的多个像素连接；
多个输出信号线，各自与在列方向上排列的多个像素连接；
滤色器阵列，其规定分别入射至所述多个像素的光的红色、蓝色及绿色的颜色成分；和
外围电路，其具有从所述像素阵列以第1帧频和低于所述第1帧频的第2帧频读出像素信号的功能，
其中，
所述多个读出信号线被分为以所述第1帧频读出像素信号的像素群连接的多个第1读出信号线、和与以所述第2帧频读出像素信号的像素群连接的多个第2读出信号线，
与各第1读出信号线连接的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素彼此属于不同的行，
与各第2读出信号线连接的多个像素之中的、分别属于相邻的2列的2个像素彼此属于不同的行，
入射红色及蓝色的颜色成分的光的多个像素与所述第1读出信号线连接，入射绿色的颜色成分的光的多个像素与所述第1读出信号线以及所述第2读出信号线连接。
16.一种摄像装置，具备：
权利要求1至15任一项所述的固体摄像元件；
光学系统，其在所述固体摄像元件的所述像素阵列上进行成像；和
信号处理部，其对从所述固体摄像元件输出的信号进行处理。
17.根据权利要求16所述的摄像装置，其中，
所述信号处理部具有：
图像处理部，其基于从所述第1读出信号线读出的信号、和从所述第2读出信号线读出的信号来合成彩色动态图像。
18.一种摄像元件的驱动方法，对权利要求1至15任一项所述的固体摄像元件进行驱动，所述摄像元件的驱动方法包括：
通过以第1帧频对所述多个第1读出信号线提供读出信号，来经由所述输出信号线获取所述红色及蓝色的颜色成分的图像数据的步骤；和
通过以低于所述第1帧频的第2帧频对所述多个第2读出信号线提供读出信号，来经由所述输出信号线获取所述绿色的颜色成分的图像数据的步骤。
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