CN105282458A - 固体摄像装置及摄像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够一边切换垂直信号线的读取朝向一边读取像素信号、并且实施像素信号的加权相加的固体摄像装置及摄像方法。根据实施方式，固体摄像装置具有像素阵列、加权相加电路、电路选择部及读取切换部。电路选择部针对从多个垂直信号线读取到的像素信号，选择在加权中使用的加权电路。读取切换部切换来自垂直信号线的像素信号的读取朝向。电路选择部能够根据由读取切换部进行的读取朝向的切换来切换加权电路的选择。

Description

固体摄像装置及摄像方法
相关申请的参照
本申请享受2014年5月30日提出的日本国专利申请第2014－112526号的优先权利益，在本申请中援引该日本专利申请的全部内容。
技术领域
本实施方式一般涉及固体摄像装置及摄像方法。
背景技术
以往，作为由CMOS图像传感器实施的处理之一，已知有所谓的加权相加。CMOS图像传感器作为加权相加，将在像素阵列中向水平方向相互并列的同色像素的信号电平以某个一定的比例相加。
此外，在相对于像素阵列在垂直方向上侧和下侧配置有AD变换器的CMOS图像传感器中，已知有一边将垂直信号线的读取朝向常时切换一边读取像素信号的方法。在绿色像素中，有在水平方向上与红色(R)像素相邻的绿色像素(Gr像素)和在水平方向上与蓝色(B)像素相邻的绿色像素(Gb像素)。在来自Gr像素的信号和来自Gb像素的信号分别向不同的AD变换器输入的情况下，有时在Gr像素和Gb像素间发生因AD变换器的基准电压的偏差带来的输出差的情况。通过按照每个水平读取期间(1H)切换垂直信号线的读取朝向，能够将来自Gr像素的信号和来自Gb像素的信号向相同侧的AD变换器输入。由此，能够抑制Gr像素与Gb像素的、AD变换后的输出差，由此，固体摄像装置能够得到高品质的图像。
在对这样的读取方法组合上述加权相加的情况下，按照每1H切换向用来实施加权的加权电路输入的像素信号。因此，在某个读取期间能够进行希望的比例下的加权相加，另一方面，由于在下个读取期间向加权电路输入的信号的图案变化，所以不能维持希望的加权相加。
发明内容
本发明要解决的课题是提供一种能够一边切换垂直信号线的读取朝向一边读取像素信号、并且实施像素信号的加权相加的固体摄像装置及摄像方法。
一个实施方式的固体摄像装置，具有：像素阵列；加权相加电路，包括对从上述像素阵列经过垂直信号线读取到的像素信号实施加权的加权电路，该加权相加电路输出将实施了上述加权后的像素信号合成而得到的合成像素信号；电路选择部，针对从多个上述垂直信号线读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的上述加权电路；以及读取切换部，切换来自上述垂直信号线的像素信号的读取朝向；
上述电路选择部能够根据由上述读取切换部进行的读取朝向的切换来切换上述加权电路的选择。
另一个实施方式的摄像方法，包括：对从像素阵列经过垂直信号线读取到的像素信号实施加权；实施加权相加，上述加权相加包括利用实施了上述加权后的像素信号的合成来生成合成像素信号；针对从多个上述垂直信号线读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的加权电路；切换来自上述垂直信号线的像素信号的读取朝向；
能够根据上述读取朝向的切换来切换上述加权电路的选择。
根据上述结构的固体摄像装置及摄像方法，能够一边切换垂直信号线的读取朝向一边读取像素信号，并且实施像素信号的加权相加。
附图说明
图1是表示有关实施方式的固体摄像装置的概略结构的块图。
图2是表示具备图1所示的固体摄像装置的数字摄像机的概略结构的块图。
图3是表示设在图2所示的数字摄像机中的光学系统的概略结构的图。
图4是对图1所示的垂直信号线的读取朝向的切换进行说明的图。
图5是对图1所示的读取切换部的动作和由加权相加电路进行的比例2∶1的加权相加进行说明的图。
图6是对图1所示的读取切换部的动作和由加权相加电路进行的比例1∶2∶1的加权相加进行说明的图。
图7是表示图1所示的固体摄像装置的第一动作例的图。
图8是表示图7所示的选择开关的内部结构的图。
图9是表示图1所示的固体摄像装置的第二动作例的图。
图10是表示图1所示的固体摄像装置的第三动作例的图。
图11是表示图1所示的固体摄像装置的第四动作例的图。
图12是表示图1所示的固体摄像装置的第五动作例的图。
图13是表示图1所示的固体摄像装置的第六动作例的图。
具体实施方式
根据本实施方式，固体摄像装置具有像素阵列、加权相加电路、电路选择部及读取切换部。加权相加电路包括加权电路。加权电路对从像素阵列经过垂直信号线读取到的像素信号实施加权。加权相加电路输出将实施了加权后的像素信号合成而得到的合成像素信号。电路选择部针对从多个垂直信号线读取到的像素信号，选择在加权中使用的加权电路。读取切换部切换来自垂直信号线的像素信号的读取朝向。电路选择部能够根据由读取切换部进行的读取朝向的切换来切换加权电路的选择。
以下，参照附图详细地说明有关实施方式的固体摄像装置及摄像方法。另外，并不通过该实施方式限定本发明。
(实施方式)
图1是表示有关实施方式的固体摄像装置的概略结构的块图。图2是具备图1所示的固体摄像装置的摄像机系统的概略结构的块图。图3是表示设在图2所示的摄像机系统中的光学系统的概略结构的图。
摄像机系统40是具备摄像机模组41的电子设备，例如是数字摄像机。数字摄像机是数字静像摄像机及数字视频摄像机中的哪种都可以。摄像机系统40也可以是作为数字摄像机以外的电子设备的、带有摄像机的便携终端等。
摄像机系统40具有摄像机模组41及后段处理部42。摄像机模组41具有摄像光学系统43及固体摄像装置1。后段处理部42具有图像信号处理器(ISP)44、存储部45及显示部46。
摄像光学系统43将来自被摄体的光取入，使被摄体像成像。固体摄像装置1对被摄体像进行摄像。ISP44实施通过固体摄像装置1的摄像而得到的图像信号的信号处理。存储部45保存经过ISP44的信号处理后的图像。存储部45根据用户的操作等向显示部46输出图像信号。
从被摄体向摄像机系统40的摄像光学系统43入射的光经过主镜51、副镜52及机械快门56向图像传感器2行进。摄像机系统40在图像传感器2中对被摄体像进行摄像。
由副镜52反射的光向自动对焦(AF)传感器53行进。摄像机系统40进行使用AF传感器53的检测结果的焦点调整。由主镜51反射的光经过透镜54及棱镜55向取景器57行进。
固体摄像装置1具备图像传感器2及信号处理电路3。作为摄像元件的图像传感器2对被摄体像进行摄像。图像传感器2例如是CMOS图像传感器。图像传感器2具备像素阵列4、定时生成器5、垂直移位寄存器6、水平移位寄存器7、8、逻辑电路9、读取切换部11、21、电路选择部12、22、加权相加电路13、23及模拟数字变换器(ADC)14、24。
像素阵列4设在图像传感器2的摄像区域中。像素阵列4具备向水平方向及垂直方向排列为阵列状的像素。各像素具备作为光电变换元件的光电二极管。光电变换元件生成与入射光量对应的信号电荷。各像素积蓄与入射光量对应的信号电荷。垂直信号线10输出来自在像素阵列4中向垂直方向排列的像素的像素信号。
在各像素的入射侧，设有与颜色排列对应的颜色过滤器(图示省略)。各像素检测透过了颜色过滤器的颜色光。分担检测各颜色成分的光的各色像素构成拜耳排列。
定时生成器5生成用来控制各种定时的时钟。定时生成器5生成与垂直同步信号对应的垂直扫描时钟，并向垂直移位寄存器6输出。定时生成器5生成与水平同步信号对应的水平扫描时钟，并向水平移位寄存器7、8输出。
垂直移位寄存器6根据来自定时生成器5的垂直扫描时钟，选择信号被读取的像素的行。垂直移位寄存器6向所选择的行的各像素输出读取信号。从垂直移位寄存器6被输入了读取信号的像素将所积蓄的信号电荷输出到垂直信号线10。水平移位寄存器7向ADC24供给来自定时生成器5的水平扫描时钟。水平移位寄存器8向ADC14供给来自定时生成器5的水平扫描时钟。
定时生成器5生成切换指示，并供给到读取切换部11、21，上述切换指示用来指示按照每个水平读取期间(1H)的垂直信号线10的读取朝向的切换。1H是作为数字信号而从图像传感器2输出来自1行像素的像素信号的期间。定时生成器5生成切换脉冲信号32，并输出到逻辑电路9，上述切换脉冲信号32表示垂直信号线10的读取朝向的切换定时。
逻辑电路9是根据模式设定信号31和来自定时生成器5的切换脉冲信号32生成开关控制信号33的切换控制部。开关控制信号33是控制电路选择部12中的第一加权电路的选择的切换和电路选择部22中的第二加权电路的选择的切换的控制信号。逻辑电路9向电路选择部12、22输出所生成的开关控制信号33。摄像机模组41例如能够根据用户的操作切换摄影模式。固体摄像装置1中被输入与摄影模式对应的模式设定信号31。
读取切换部11、21将垂直信号线10的读取朝向向第一朝向和第二朝向进行切换。第一朝向为垂直方向朝上的朝向。第二朝向是与第一朝向相反的朝向，为垂直方向朝下的朝向。
作为第一电路选择部的电路选择部12针对从多个垂直信号线10向作为第一朝向的垂直方向朝上的朝向被读取的像素信号，选择在加权中使用的第一加权电路。
作为第一加权相加电路的加权相加电路13包括向像素信号实施加权的第一加权电路。在加权相加电路13中，从多个垂直信号线10向垂直方向朝上的朝向被读取的像素信号在被实施加权后相互相加。加权相加电路13将实施了加权后的像素信号合成，来生成合成像素信号。加权相加电路13输出所生成的合成像素信号。
作为第一AD变换器的ADC14实施来自加权相加电路13的合成像素信号的AD变换。ADC14将作为模拟方式的信号的合成像素信号变换为数字方式的信号。
作为第二电路选择部的电路选择部22针对从多个垂直信号线10向作为第二朝向的垂直方向朝下的朝向被读取的像素信号，选择在加权中使用的第二加权电路。
作为第二加权相加电路的加权相加电路23包括向像素信号实施加权的第二加权电路。在加权相加电路23中，从多个垂直信号线10向垂直方向朝下的朝向被读取的像素信号被实施加权后相互相加。加权相加电路23将实施了加权后的像素信号合成，来生成合成像素信号。加权相加电路23输出所生成的合成像素信号。
作为第二AD变换器的ADC24实施来自加权相加电路23的合成像素信号的AD变换。ADC24将作为模拟方式的信号的合成像素信号变换为数字方式的信号。图像传感器2输出来自ADC14、24的信号作为图像信号。
后段的信号处理电路3对来自图像传感器2的图像信号实施各种信号处理。固体摄像装置1将经过了信号处理电路3的信号处理后的图像信号输出到芯片外部。固体摄像装置1基于经过了信号处理电路3的信号处理后的数据，实施图像传感器2的反馈控制。
图4是对图1所示的垂直信号线的读取朝向的切换进行说明的图。在图4中，表示按照每个水平读取期间(1H)的行选择和读取朝向的转换。读取切换部11、21每1H切换连接与切断。
像素阵列4的红色(R)像素、蓝色(B)像素、以及作为绿色(G)像素的Gr像素与Gb像素按照拜耳排列配置。R像素检测R光的信号电平。B像素检测B光的信号电平。Gr像素与Gb像素检测G光的信号电平。Gr像素在水平方向上与R像素相邻。Gb像素在水平方向上与B像素相邻。
拜耳排列以2×2的像素块为单位。R像素及B像素配置在该像素块的对角处。在像素块的其余对角上配置有Gr像素及Gb像素。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择R像素及Gr像素的行。在该1H中，例如读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14侧连接。对ADC14输入来自Gr像素的像素信号。
此外，读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24侧连接，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。对ADC24输入来自R像素的像素信号。
在其下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。在该1H中，读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14侧连接，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断。对ADC14输入来自Gb像素的像素信号。
此外，读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24侧连接。对ADC24输入来自B像素的像素信号。在其下个1H中，通过垂直移位寄存器6选择R像素及Gr像素的行并且读取切换部11、21进一步进行切换，成为与图示的最初的1H相同的状态。
图像传感器2这样地切换垂直信号线10的读取朝向。由此，来自Gr像素的像素信号和来自Gb像素的像素信号总是被向上侧的ADC14输入，来自R像素的像素信号和来自B像素的像素信号总是被向下侧的ADC24输入。
在来自Gr像素的像素信号和来自Gb像素的像素信号被向ADC14、24这样的相互不同的方向输入的情况下，图像传感器2中，当在ADC14与ADC24中基准电压(VREF)发生了偏差时，在AD变换后的相互的像素信号中发生输出差。由于这样的输出差，有时固体摄像装置1使图像中产生在被摄体中不存在的格子状的图案。
图像传感器2通过使来自Gr像素的像素信号和来自Gb像素的像素信号总是向相同侧的ADC14输入，来抑制AD变换后的输出差。由此，固体摄像装置1能够抑制格子状的图案，能够得到高品质的图像。另外，图像传感器2也可以使来自Gr像素的像素信号和来自Gb像素的像素信号向下侧的ADC24输入。
图5及图6是对图1所示的读取切换部的动作和由加权相加电路进行的加权相加进行说明的图。图5及图6表示从本实施方式的结构去除了电路选择部12、22和逻辑电路9后的结构。
像素阵列4中的带圆表示的像素表示是加权相加中相对于其他像素较大地赋予权重的像素，换言之表示是加权相加的重心。
图5是表示图像传感器的一部分的结构的详细情况的图。在图5中表示实施比例2∶1的加权相加和每1H的读取朝向的切换的情况。在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择R像素及Gr像素的行。读取切换部11将B像素及Gr像素的列的垂直信号线10连接到加权相加电路13上。读取切换部21将Gb像素及R像素的列的垂直信号线10连接到加权相加电路23上。
对于读取切换部11，输入从4条垂直信号线10被向垂直方向朝上的朝向读取的像素信号。读取切换部11根据来自定时生成器5的切换指示，对于4条垂直信号线10分别切换连接及切断。读取切换部11输出来自4条垂直信号线10中的、成为连接状态的两条垂直信号线10的像素信号。
在加权相加电路13中，针对来自读取切换部11的各输入，分别连接有加权电路16。可编程增益放大器电路(PGA)15连接在各加权电路16的输出侧。PGA15对来自加权相加电路13的合成像素信号乘以增益。ADC14分别连接在各PGA15的输出侧。
来自加权相加电路13的合成像素信号输入到连接在加权相加电路13上的两列PGA15及ADC14的组中的一方。另一列没有被输入合成像素信号的PGA15及ADC14的电源被切断。
在读取切换部21中，被输入从4条垂直信号线10向垂直方向朝下的朝向读取的像素信号。读取切换部21与读取切换部11同样地构成。
在加权相加电路23中，针对来自读取切换部21的各输入分别连接有加权电路26。可编程增益放大器电路(PGA)25连接在各加权电路26的输出侧。PGA25对来自加权相加电路23的合成像素信号乘以增益。ADC24分别连接在各PGA25的输出侧。
来自加权相加电路23的合成像素信号被输入到连接在加权相加电路23上的两列PGA25及ADC24的组的一方。另一列没有被输入合成像素信号的PGA25及ADC24的电源被切断。这样，通过每隔1列将ADC14、24的电源切断，固体摄像装置1能够削减耗电。
在图5所示的结构中，在加权相加电路13中，作为重心以外的Gr像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路16，作为重心的Gr像素的像素信号的路径上连接有加权“2”的加权电路16。在加权相加电路23中，作为重心的R像素的像素信号的路径上连接有加权“2”的加权电路26，作为重心以外的R像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路26。在该1H中，图像传感器2能够得到以希望的比例2∶1赋予了加权的合成像素信号。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。读取切换部11将Gb像素及R像素的列的垂直信号线10连接到加权相加电路13上。读取切换部21将B像素及Gr像素的列的垂直信号线10连接到加权相加电路23。
在图5所示的结构中，在加权相加电路13中，作为重心的Gb像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路16，作为重心以外的Gb像素的像素信号上连接有加权“2”的加权电路16。在加权相加电路23中，作为重心以外的B像素的像素信号的路径上连接有加权“2”的加权电路26，作为重心的B像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路26。
在该1H中，对于应该将加权设为“2”的像素信号进行“1”的加权，对于应该将加权设为“1”的像素信号进行“2”的加权。因此，形成了要进行重心与所希望的加权相反的加权，所以图像传感器2不能得到被赋予了所希望的加权的像素信号。
在图6中，表示实施比例1∶2∶1的加权相加和每1H的读取朝向的切换的情况。如果与图5的情况同样地讨论，则在图6所示的最初的1H中，在加权相加电路13中，作为重心的Gr像素的像素信号的路径上连接有加权“2”的加权电路16，作为重心以外的Gr像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路16。
在加权相加电路23中，作为重心的R像素的像素信号的路径上连接有加权“2”的加权电路26，作为重心以外的R像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路26。在该1H中，图像传感器2能够得到以希望的比例1∶2∶1被赋予了加权的像素信号。
在接着的1H中，在加权相加电路13中，作为重心的Gb像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路16。此外，作为重心以外的Gb像素的像素信号的两个路径的1个上连接有加权“1”的加权电路16，另1个上连接有加权“2”的加权电路16。
在加权相加电路23中，作为重心的B像素的像素信号的路径上连接有加权“1”的加权电路26。此外，作为重心以外的B像素的像素信号的两个路径的1个上连接有加权“1”的加权电路26，另1个上连接有加权“2”的加权电路26。在该1H中，图像传感器2不能得到以希望的比例1∶2∶1被赋予了加权的像素信号。
在读取切换部11、21上直接连接有加权相加电路13、23的情况下，固体摄像装置1按照每个1H切换向加权电路16、26输入的像素信号。加权相加电路13、23在某个读取期间使希望的比例下的加权相加成为可能，另一方面，在下个读取期间，向加权电路16、26输入的像素信号的图案变化，因此实施与所希望的加权相加不同的处理。因此，固体摄像装置1难以进行所希望的信号处理。
接着，参照图7到图13，对由包括电路选择部12、22和逻辑电路9在内的结构进行的读取朝向的切换和加权相加进行说明。设固体摄像装置1能够将加权相加电路13、23中的处理例如分别切换为无加权相加、2像素的加权相加的实施、3像素的加权相加的实施。所谓2像素的加权相加，是使用在水平方向上并列的两个同色像素的加权相加，例如为2∶1的加权相加。所谓3像素的加权相加，是使用在水平方向上并列的3个同色像素的加权相加，例如为1∶2∶1的加权相加。
此外，固体摄像装置1例如能够变更垂直信号线10的读取朝向的切换的有无。固体摄像装置1例如根据摄影模式的切换，进行加权相加的切换、和读取朝向的切换有无的变更。
在电路选择部12中，输入来自读取切换部11所连接的两条垂直信号线10的像素信号。在加权相加电路13中，对于来自电路选择部12的各输入，分别连接有作为第一加权电路的加权电路16。在电路选择部22中，输入来自读取切换部21所连接的两条垂直信号线10的像素信号。在加权相加电路23中，对于来自电路选择部22的各输入，分别连接有作为第二加权电路的加权电路26。在电路选择部12、22的内部，设有能够切换连接(ON)及切断(OFF)的5个开关(SW1～SW5)。
图7是表示图1所示的固体摄像装置的第一动作例的图。第一动作例为设为无加权相加及无读取朝向的切换时的固体摄像装置1的动作。在固体摄像装置1中，输入设为无加权相加及无读取朝向的切换的模式设定信号31。逻辑电路9从寄存器读取与该模式设定信号31的内容对应的开关控制信息。
在第一动作例中读取的开关控制信息的内容为，对于电路选择部12及电路选择部22两者，不论水平读取期间如何，都将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。逻辑电路9输出包含所读取的开关控制信息的开关控制信号33。在电路选择部12、22中，输入来自逻辑电路9的开关控制信号33。定时生成器5使向读取切换部11、21的切换指示的供给和向逻辑电路9的切换脉冲信号32的输出停止。
读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧。读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择了R像素及Gr像素的行。此时，来自Gr像素的像素信号经由电路选择部12的SW1及SW4被输入到ADC14。来自R像素的像素信号经由电路选择部22的SW1及SW4被输入到ADC24。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。此时，来自B像素的像素信号经由电路选择部12的SW1及SW4被输入到ADC14。来自Gb像素的像素信号经由电路选择部22的SW1及SW4被输入到ADC24。
固体摄像装置1在第一动作例中重复这样的动作。在第一动作例中，固体摄像装置1不实施加权相加，并且使ADC14对来自Gr像素的像素信号进行AD变换，使ADC24对来自Gb像素的像素信号进行AD变换。
图8是表示图7所示的选择开关的内部结构的图。电路选择部12具备两个输入端子和两个输出端子。另外，图7所示的电路选择部22具备与图8所示的电路选择部12同样的结构。
SW1、SW2的输入侧都连接在电路选择部12的一个输入端子上。SW3、SW4、SW5的输入侧都连接在电路选择部12的另一个输入端子上。SW1、SW3都与电路选择部12的一个输出端子连接。SW2、SW4都与电路选择部12的另一个输出端子连接。SW5与位于具备该SW5的电路选择部12的旁边的电路选择部12的1个输出端子连接。
电路选择部12根据来自逻辑电路9的开关控制信号33切换SW1～SW5各自的ON/OFF。逻辑电路9将与模式设定信号31的内容对应的开关控制信息例如保持在寄存器中。开关控制信息为表示SW1～SW5各自的ON/OFF的信息。
开关控制信息是与垂直信号线10中的读取朝向的切换的有无和加权相加电路13、23中的处理的内容相对应地设定的。逻辑电路9生成与读取朝向的切换的有无和加权相加的处理的内容对应的开关控制信号33。
图9是表示图1所示的固体摄像装置的第二动作例的图。第二动作例为设为无加权相加及有读取朝向的切换时的固体摄像装置1的动作。在固体摄像装置1中，输入无加权相加及有读取朝向的切换的模式设定信号31。逻辑电路9从寄存器读取与该模式设定信号31的内容对应的开关控制信号。
在第二动作例中被读取的开关控制信息的内容为，对于电路选择部12及电路选择部22两者，不论水平读取期间如何，都将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。逻辑电路9输出包含所读取的开关控制信息的开关控制信号33。在电路选择部12、22中，输入来自逻辑电路9的开关控制信号33。
定时生成器5按照每个1H向读取切换部11、21供给切换指示。此外，定时生成器5使切换脉冲信号32向逻辑电路9的输出停止。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择R像素及Gr像素的行。在该1H中，例如读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧。此时，来自Gr像素的像素信号经由电路选择部12的SW1及SW4被输入ADC14。
此外，读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。来自R像素的像素信号经由电路选择部22的SW1及SW4被输入ADC24。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。读取切换部11、21根据来自定时生成器5的切换指示切换连接及切断。在该1H中，读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断。来自Gb像素的像素信号经由电路选择部12的SW1及SW4被输入ADC14。
此外，读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧。来自B像素的像素信号经由电路选择部22的SW1及SW4被输入ADC24。
固体摄像装置1在第二动作例中重复这样的动作。在第二动作例中，固体摄像装置1不实施加权相加，并且使ADC14对来自Gr像素的像素信号及来自Gb像素的像素信号都进行AD变换。
图10是表示图1所示的固体摄像装置的第三动作例的图。第三动作例为设为实施2像素的加权相加及无读取朝向的切换时的固体摄像装置1的动作。在固体摄像装置1中，输入设为2像素的加权相加及无读取朝向的切换的模式设定信号31。逻辑电路9从寄存器读取与该模式设定信号31的内容对应的开关控制信息。
在第三动作例中读取的开关控制信息的内容为，对于电路选择部12，不论水平读取期间如何，都将SW1～SW5分别设为OFF、ON、ON、OFF、OFF。此外，内容为，对于电路选择部22，不论水平读取期间如何，都将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。
逻辑电路9输出包含所读取的开关控制信息的开关控制信号33。在电路选择部12、22中，输入来自逻辑电路9的开关控制信号33。定时生成器5使向读取切换部11、21的切换指示的供给和向逻辑电路9的切换脉冲信号32的输出停止。
读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧。读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择了R像素及Gr像素的行。此时，电路选择部12使作为重心以外的Gr像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的Gr像素的像素信号经由SW3向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对两个Gr像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
此外，电路选择部22使作为重心的R像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心以外的R像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对两个R像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。此时，电路选择部12使作为重心以外的B像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的B像素的像素信号经由SW3向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对两个B像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
此外，电路选择部22使作为重心的Gb像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心以外的Gb像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对两个Gb像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
固体摄像装置1在第三动作例中重复这样的动作。在第三动作例中，固体摄像装置1实施2像素的加权相加。此外，固体摄像装置1使ADC14对来自Gr像素的像素信号进行AD变换，使ADC24对来自Gb像素的像素信号进行AD变换。
图11是表示图1所示的固体摄像装置的第四动作例的图。第四动作例为实施2像素的加权相加及有读取朝向的切换时的固体摄像装置1的动作。在固体摄像装置1中，输入设为2像素的加权相加及有读取朝向的切换的模式设定信号31。逻辑电路9从寄存器读取与该模式设定信号31的内容对应的开关控制信息。
在第四动作例中读取的开关控制信息的内容为，对于电路选择部12，在R像素及Gr像素的行被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为OFF、ON、ON、OFF、OFF，在Gb像素及B像素被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。
此外，开关控制信息的内容为，对于电路选择部22，在R像素及Gr像素的行被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF，在Gb像素及B像素被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为OFF、ON、ON、OFF、OFF。
逻辑电路9输出包含所读取的开关控制信息的开关控制信号33。在电路选择部12、22中，输入来自逻辑电路9的开关控制信号33。定时生成器5按照每个1H向读取切换部11、21供给切换指示。此外，定时生成器5按照每个1H向逻辑电路9输出切换脉冲信号32。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择R像素及Gr像素的行。在该1H中，例如读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧。
此时，电路选择部12将SW1～SW5分别设为OFF、ON、ON、OFF、OFF。电路选择部12使作为重心以外的Gr像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的Gr像素的像素信号经由SW3向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对两个Gr像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。
此时，电路选择部22将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。电路选择部22使作为重心的R像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心以外的R像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对两个R像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。读取切换部11、21根据来自定时生成器5的切换指示来切换连接及切断。
在该1H中，读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断。此外，读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧。
逻辑电路9根据来自定时生成器5的切换脉冲信号32，生成用于进行SW1～SW5的ON/OFF的切换的开关控制信号33，并输出到电路选择部12、22。电路选择部12、22根据来自逻辑电路9的开关控制信号33，切换SW1～SW5的ON/OFF。
电路选择部12根据开关控制信号33，将SW1～SW5分别切换为ON、OFF、OFF、ON、OFF。电路选择部12使作为重心的Gb像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心以外的Gb像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对两个Gb像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
电路选择部22根据开关控制信号33，将SW1～SW5分别切换为OFF、ON、ON、OFF、OFF。电路选择部22使作为重心以外的B像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心的B像素的像素信号经由SW3向加权“2”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对两个B像素实施了2∶1的加权相加后的合成像素信号。
固体摄像装置1在第四动作例中重复这样的动作。在第四动作例中，固体摄像装置1实施2像素的加权相加。此外，固体摄像装置1使ADC14对来自Gr像素的像素信号及来自Gb像素的像素信号都进行AD变换。
图12是表示图1所示的固体摄像装置的第五动作例的图。第五动作例为实施3像素的加权相加及无读取朝向的切换时的固体摄像装置1的动作。在固体摄像装置1中，输入设为3像素的加权相加及无读取朝向的切换的模式设定信号31。逻辑电路9从寄存器读取与该模式设定信号31的内容对应的开关控制信息。
在第五动作例中读取的开关控制信息的内容为，对于电路选择部12，不论水平读取期间如何，都将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。此外，内容为，对于电路选择部22，不论水平读取期间如何，都将SW1～SW5分别设为OFF、ON、OFF、OFF、ON。
逻辑电路9输出包含所读取的开关控制信息的开关控制信号33。在电路选择部12、22中，输入来自逻辑电路9的开关控制信号33。定时生成器5使向读取切换部11、21的切换指示的供给和向逻辑电路9的切换脉冲信号32的输出停止。
读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧。读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择R像素及Gr像素的行。此时，电路选择部12使作为重心以外的Gr像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的Gr像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对3个Gr像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
此外，电路选择部22使作为重心以外的R像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心的R像素的像素信号经由SW5向加权“2”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对3个R像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。此时，电路选择部12使作为重心以外的B像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的B像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对3个B像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
此外，电路选择部22使作为重心以外的Gb像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心的Gb像素的像素信号经由SW5向加权“2”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对3个Gb像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
固体摄像装置1在第五动作例中重复这样的动作。在第五动作例中，固体摄像装置1实施3像素的加权相加。此外，固体摄像装置1使ADC14对来自Gr像素的像素信号进行AD变换，使ADC24对来自Gb像素的像素信号进行AD变换。
图13是表示图1所示的固体摄像装置的第六动作例的图。第六动作例为实施3像素的加权相加及有读取朝向的切换时的固体摄像装置1的动作。在固体摄像装置1中，输入设为3像素的加权相加及有读取朝向的切换的模式设定信号31。逻辑电路9从寄存器读取与该模式设定信号31的内容对应的开关控制信息。
在第六动作例中读取的开关控制信息的内容为，对于电路选择部12，在R像素及Gr像素的行被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF，在Gb像素及B像素被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为OFF、ON、OFF、OFF、ON。
此外，开关控制信息的内容为，对于电路选择部22，在R像素及Gr像素的行被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为OFF、ON、OFF、OFF、ON，在Gb像素及B像素被选择的水平读取期间，将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。
逻辑电路9输出包含所读取的开关控制信息的开关控制信号33。在电路选择部12、22中，输入来自逻辑电路9的开关控制信号33。定时生成器5按照每个1H向读取切换部11、21供给切换指示。此外，定时生成器5按照每个1H向逻辑电路9输出切换脉冲信号32。
在图示的最初的1H中，垂直移位寄存器6选择了R像素及Gr像素的行。在该1H中，例如读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧。
此时，电路选择部12将SW1～SW5分别设为ON、OFF、OFF、ON、OFF。电路选择部12使作为重心以外的Gr像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的Gr像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对3个Gr像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断。
此时，电路选择部22将SW1～SW5分别设为OFF、ON、OFF、OFF、ON。电路选择部22使作为重心以外的R像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心的R像素的像素信号经由SW5向加权“2”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对3个R像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
在下个1H中，垂直移位寄存器6选择Gb像素及B像素的行。读取切换部11、21根据来自定时生成器5的切换指示来切换连接及切断。
在该1H中，读取切换部11使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC14侧，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10与ADC14之间切断。此外，读取切换部21使输出Gb像素及R像素的像素信号的垂直信号线10与ADC24之间切断，使输出B像素及Gr像素的像素信号的垂直信号线10连接到ADC24侧。
逻辑电路9根据来自定时生成器5的切换脉冲信号32，生成用于进行SW1～SW5的ON/OFF的切换的开关控制信号33，并输出电路选择部12、22。电路选择部12、22根据来自逻辑电路9的开关控制信号33，来切换SW1～SW5的ON/OFF。
电路选择部12根据开关控制信号33，将SW1～SW5分别切换为OFF、ON、OFF、OFF、ON。电路选择部12使作为重心以外的Gb像素的像素信号经由SW2向加权“1”的加权电路16输入。并且，电路选择部12使作为重心的Gb像素的像素信号经由SW5向加权“2”的加权电路16输入。在ADC14中，输入对3个Gb像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
电路选择部22根据开关控制信号33，将SW1～SW5分别切换为ON、OFF、OFF、ON、OFF。电路选择部22使作为重心以外的B像素的像素信号经由SW4向加权“1”的加权电路26输入。并且，电路选择部22使作为重心的B像素的像素信号经由SW1向加权“2”的加权电路26输入。在ADC24中，输入对3个B像素实施了1∶2∶1的加权相加后的合成像素信号。
固体摄像装置1在第六动作例中重复这样的动作。在第六动作例中，固体摄像装置1实施3像素的加权相加。此外，固体摄像装置1使ADC14对来自Gr像素的像素信号及来自Gb像素的像素信号都进行AD变换。
根据实施方式，固体摄像装置1能够根据垂直信号线10的读取朝向的切换而在电路选择部12、22中切换向加权电路16、26输入的像素信号。固体摄像装置1能够使来自Gr像素的像素信号和来自Gb像素的像素信号总是向相同侧的ADC14输入并实施希望的比例下的加权相加。由此，获得如下效果：固体摄像装置1能够一边切换垂直信号线10的读取朝向一边读取像素信号，并实施像素信号的加权相加。固体摄像装置1能够实现希望的信号处理。
另外，作为加权相加，固体摄像装置1并不限于能够进行2∶1，1∶2∶1这两者的加权相加的情况。固体摄像装置1只要能够实施它们的至少一方的加权相加就可以。固体摄像装置1除了在实施方式中说明的内容以外，也可以实施预先设定的某个比例的加权相加。电路选择部12、22的结构也可以根据实施加权相加的形态而适当变更。
说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式是作为例子提示的，并不是要限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (17)

1.一种固体摄像装置，
具有：
像素阵列；
加权相加电路，包括对从上述像素阵列经过垂直信号线读取到的像素信号实施加权的加权电路，输出将实施了上述加权后的像素信号合成而得到的合成像素信号；
电路选择部，针对从多个上述垂直信号线读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的上述加权电路；以及
读取切换部，切换来自上述垂直信号线的像素信号的读取朝向；
上述电路选择部能够根据由上述读取切换部进行的读取朝向的切换来切换上述加权电路的选择。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，
上述读取切换部将上述读取朝向切换为第一朝向和与上述第一朝向相反的第二朝向；
上述加权相加电路具备：
第一加权相加电路，包括作为上述加权电路的第一加权电路，输出基于向上述第一朝向读取到的像素信号而得到的合成像素信号；以及
第二加权相加电路，包括作为上述加权电路的第二加权电路，输出基于向上述第二朝向读取到的像素信号而得到的合成像素信号。
3.如权利要求2所述的固体摄像装置，
上述电路选择部具备：
第一电路选择部，针对从多个上述垂直信号线向上述第一朝向读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的上述第一加权电路；以及
第二电路选择部，针对从多个上述垂直信号线向上述第二朝向读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的上述第二加权电路。
4.如权利要求2所述的固体摄像装置，具有：
第一AD变换器，实施来自上述第一加权相加电路的上述合成像素信号的AD变换；以及
第二AD变换器，实施来自上述第二加权相加电路的上述合成像素信号的AD变换。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，
具有切换控制部，该切换控制部生成用于控制上述电路选择部中的上述选择的切换的控制信号，将上述控制信号输出到上述电路选择部；
上述切换控制部生成与上述读取朝向的切换相应的上述控制信号。
6.如权利要求5所述的固体摄像装置，
上述切换控制部生成与上述加权相加电路中的加权相加的内容相应的上述控制信号。
7.如权利要求1所述的固体摄像装置，
具有：
可编程增益放大器电路，连接在各加权电路的输出侧，对上述合成像素信号乘以增益；以及
AD变换器，与上述可编程增益放大器电路连接，实施上述合成像素信号的AD变换；
上述固体摄像装置使针对没有被输入上述合成像素信号的列的上述可编程增益放大器电路及上述AD变换器的电源切断。
8.如权利要求1所述的固体摄像装置，
上述加权相加电路能够将处理分别切换为无加权相加、2像素的加权相加的实施及3像素的加权相加的实施。
9.如权利要求6所述的固体摄像装置，
上述切换控制部在被输入包括上述读取朝向的切换的有无和上述加权相加电路中的加权相加的内容的指示在内的模式设定信号时，读取与上述模式设定信号的内容对应的控制信息，生成包含所读取的控制信息的上述控制信号。
10.一种摄像方法，
包括：
对从像素阵列经过垂直信号线读取到的像素信号实施加权；
实施加权相加，上述加权相加包括利用实施了上述加权后的像素信号的合成来生成合成像素信号；
针对从多个上述垂直信号线读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的加权电路；以及
切换来自上述垂直信号线的像素信号的读取朝向；
该摄像方法中，能够根据上述读取朝向的切换来切换上述加权电路的选择。
11.如权利要求10所述的摄像方法，
将上述读取朝向切换为第一朝向和与上述第一朝向相反的第二朝向；
输出基于向上述第一朝向读取到的像素信号而得到的上述合成像素信号；
输出基于向上述第二朝向读取到的像素信号而得到的上述合成像素信号。
12.如权利要求11所述的摄像方法，
针对从多个上述垂直信号线向上述第一朝向读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的作为上述加权电路的第一加权电路；
针对从多个上述垂直信号线向上述第二朝向读取到的像素信号，选择在上述加权中使用的作为上述加权电路的第二加权电路。
13.如权利要求12所述的摄像方法，
在第一AD变换器中实施来自上述第一加权相加电路的上述合成像素信号的AD变换；
在第二AD变换器中实施来自上述第二加权相加电路的上述合成像素信号的AD变换。
14.如权利要求10所述的摄像方法，
生成与上述加权电路的选择的切换和上述读取朝向的切换相应的控制信号。
15.如权利要求10所述的摄像方法，
还包括：
在可编程增益放大器电路中对从上述加权电路输出的上述合成像素信号乘以增益；以及
在AD变换器中实施乘以上述增益后的上述合成像素信号的AD变换；
该摄像方法中，使针对没有被输入上述合成像素信号的列的上述可编程增益放大器电路及上述AD变换器的电源切断。
16.如权利要求10所述的摄像方法，
能够将加权相加的处理分别切换为无加权相加、2像素的加权相加的实施及3像素的加权相加的实施。
17.如权利要求14所述的摄像方法，
在被输入包括上述读取朝向的切换的有无和上述加权相加的内容的指示在内的模式设定信号时，读取与上述模式设定信号的内容对应的控制信息，生成包含所读取的控制信息的上述控制信号。
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