CN1265622C - 固体摄像装置及其读出方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有多个输出信道并可以并行输出图像数据的高速读出像素的固体摄像装置及其读出方法。本发明是具有输出信道CH1、CH2的固体摄像装置，具有读出相同摄像区域内的像素的像素信号的第1、第2驱动模式，上述第1驱动模式及第2驱动模式中使用的输出信道数不同，而且，在两模式的至少其中之一中，使水平方向上相邻的像素的像素信号的读出定时的相位相差指定量。

Description

固体摄像装置及其读出方法
技术领域
本发明涉及将像素2维排列的固体摄像装置等，尤其涉及具有多个输出信道的固体摄像装置及其读出方法。
背景技术
专利文献1：特开平8-182005号公报
专利文献2：特开平9-4680号公报
专利文献3：特开平2000-12819号公报
专利文献4：特开平2000-32344号公报
专利文献5：美国专利第6,512,546号
非专利文献1：ATMEL AT71200M：
“8M color imager with two output registers and fouroutputs”
以前，使用固体摄像元件的摄像装置，随着像素数的增大，必须相应地提高从摄像元件读出图像数据的速度。但是，由于固体摄像装置的驱动频率因半导体制造工艺及设计规则等原因而存在上限值(例如，20～30MHz)，所以，不能随便提高驱动频率。
为了克服上述限制，出现了增加摄像元件的信号输出线的数量，并行读出图像信号的各种技术。
作为这样的技术，有如下技术：将同色像素信号在输出线上相加，通过多个输出端子输出多个像素的相加信号(参照专利文献1)。
还有如下技术：通过在与滤色器对应的像素的读出中，将第2行或第4行的像素错开1列进行列读出，可以不改变滤色器的排列，在4个输出端总是进行同色的输出(参照专利文献2)。
此外，有如下技术：采用并行输出结构，将配置为矩阵状的特定像素的信号通过2个水平信号线之一进行输出(参照专利文献3)；通过设置与所分割的像素阵列的各区域对应的多个输出电路等，将多个像素同时作为地址读出(参照专利文献4)。
除了上述技术以外，关于并行输出结构的图像传感器，提出了各种方案(参照专利文献5、非专利文献1)。
但是，对于包含动态图像摄像及AE(自动曝光量调整)、AWB(自动白平衡调整)、AF(自动焦点调整)的各种情况，很难说上述列举的现有技术涉及的发明一定最适合。
发明内容
本发明是鉴于这样的技术课题而提出的，其目的在于提供一种具有多个输出信道并可以并行输出图像数据的高速读出像素的固体摄像装置及其读出方法。
为了达到上述目的，本发明的第1形式提供了一种固体摄像装置，其具有：光电转换部，其由多个像素二维排列而成；垂直扫描电路，其选择所述光电转换部的像素；以及分别设置在从上述各像素延伸出来的输出信号线的一端及另一端的下列部件：传输开关，其由每隔一列共同输入的传输信号进行驱动控制；行存储器，其存储通过该传输开关从像素传输来的像素信号；水平扫描电路，其输出水平选择信号；水平选择开关，其由该水平选择信号进行驱动控制；输出信道，其通过该水平选择开关，读出像素信号，该固体摄像装置的特征在于：可自由设定为对相同摄像区域内的像素的像素信号进行读出的第1、第2驱动模式，并控制成在该第1驱动模式及第2驱动模式中使用的输出信道的数量不同。
该第1形式的特征也可以在于：在所述第1驱动模式和第2驱动模式的至少其中一种模式中，使水平方向上相邻的像素的像素信号的读出定时的相位相差指定量。这种情况下，在以后将由多个输出信道输出的像素信号进行混合时，可以可靠地进行处理。进而，该第1形式的特征也可以在于：在所述第1驱动模式中，从2个输出信道并行输出水平方向上相邻的2个像素的信号，在所述第2驱动模式中，从4个输出信道分别并行输出水平方向及垂直方向上相邻的2×2个像素的信号。这种情况下，可以从多个输出信道高速地并行输出图像数据，可以缩短把图像数据输出到输出信道的水平有效期间，能实现高的帧速率。
该第1形式的特征也可以在于：具有指定排列的滤色器，在变更输出信道数的同时，将属于由所述滤色器规定的色相位编码之中的相同色相位的像素的像素信号，分别从相同输出信道并行输出。这种情况下，因为按颜色分输出信道，所以，后处理容易进行。进而，也能实现高的帧速率。
该第1形式的特征也可以在于：具有指定排列的滤色器、X地址寄存器和Y地址寄存器，根据控制信号，控制所述X地址寄存器及Y地址寄存器，使得对于摄像区域整体或块区域内的像素，在变更输出信道数的同时，分别从相同输出信道连续地或离散地并行读出属于由所述滤色器规定的色相位编码之中的相同色相位关系的像素的像素信号。这种情况下，因为按颜色分输出信道，所以，后处理容易进行。
该第1形式的特征也可以在于：设定为使用所述输出信道之中的2个输出信道的双色2系统的并行输出或者使用4个输出信道的单色4系统的并行输出，同时，进行如下控制：使在变更输出信道数的同时，分别连续地或在指定的一个方向上离散地读出全部摄像范围内的任意区域的像素的像素信号。可以从多个输出信道高速地并行输出图像数据，可以缩短把图像数据输出到输出信道的水平有效期间。
上述三种情况的特征也可以在于：对于不同的颜色信号，至少对于其中的一对颜色信号来说，从所述多个输出信道并行输出的像素信号的读出定时的相位相互不同。这种情况下，后处理容易进行。上述三种情况的特征也可以在于：还具有拜耳(bayer)排列的滤色器。其适合于按颜色分配输出信道。
该第一形式的特征也可以在于：还具有拜耳排列的滤色器；并且其中一个输出信道通过第奇数个水平选择开关读出像素信号；其中另一个输出信号通过第偶数个水平选择开关读出像素信号；将属于由所述滤色器规定的色相位编码之中的相同色相位的像素的像素信号，分别从相同输出信道并行输出。这种情况下，可以从多个输出信道高速地并行输出图像数据，可以缩短把图像数据输出到输出信道的水平有效期间。
上述情况的特征也可以在于：设定为使用所述输出信道中的2个输出通道的双色2系统的并行输出或者使用4个输出信道的单色4系统的并行输出，同时，控制成分别连续地或在指定的一个方向上离散地读出全部摄像范围内的任意区域的像素的像素信号。这种情况下，可以从多个输出信道高速地并行输出图像数据，可以缩短把图像数据输出到输出信道的水平有效期间。
本发明的第2形式是提供了一种固体摄像装置的读出方法，其从多个输出信道并行读出固体摄像装置的图像数据，该固体摄像装置具有二维阵列状的光电转换部及多个输出信道，该读出方法具有以下步骤：根据外部输入的控制信号，分配多个输出信道；顺序地对所述各个光电转换部进行寻址；将由所述寻址的光电转换部输出的图像信号分别传输到所述分配的多个输出信道；按给定指定相位差的时序，从所述分配的多个输出信道并行输出各图像信号，该方法的特征在于：可设定为使用不同数量的输出信道的不同驱动模式。根据该第2形式，可以从多个输出信道高速地并行输出图像数据，可以缩短把图像数据输出到输出信道的水平有效期间。进而，由多个输出信道输出的像素信号在以后进行混合时可以可靠地进行处理。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式涉及的固体摄像装置的结构图。
图2是表示本发明的第1实施方式涉及的固体摄像元件在第1驱动模式时的动作的时序图。
图3是表示本发明的第1实施方式涉及的固体摄像元件在第2驱动模式时的动作的时序图。
图4是表示对来自本发明的第1实施方式涉及的固体摄像装置的输出信号进行处理的处理电路的结构示例图。
图5是表示第1驱动模式中的处理电路500内的信号OUT1、OUT2及处理电路500的输出信号OUT之间关系的图。
图6是表示第2驱动模式中的处理电路500内的信号OUT1、OUT2及处理电路500的输出信号OUT之间关系的图。
图7是表示本发明的第2实施方式涉及的固体摄像装置的结构的图。
图8是表示本发明的第2实施方式涉及的固体摄像元件在第1驱动模式时的动作的时序图。
图9是表示本发明的第2实施方式涉及的固体摄像元件在第2驱动模式(A)时的动作的时序图。
图10是表示本发明的第2实施方式涉及的固体摄像元件在第2驱动模式(B)时的动作的时序图。
符号说明
1：固体摄像元件；P11～Pmn：像素；10：水平扫描电路；11-1～11-m：水平选择开关；12-1～12-m：行存储器；13-1～13-m：传输开关；20：水平扫描电路；21-1～21-m：水平选择开关；22-1～22-m：行存储器；23-1～23-m：传输开关；30：垂直扫描电路。
具体实施方式
以下，参照附图，就本发明的实施方式进行说明。
第1实施方式
首先，在图1中示出本发明的第1实施方式涉及的固体摄像装置的结构，进行具体说明。在该图1中，符号P11～Pmn(m、n是整数)表示将行列配置为2维状(矩阵配置)的m×n个像素。符号1表示由这些多个像素形成的固体摄像元件(区域传感器)。
符号30表示垂直扫描电路。该垂直扫描电路30顺序扫描行40-1～40-n，由与各行40-1～40-n对应的多个单元30-1～30-n构成。
符号10、20都表示水平扫描电路。该水平扫描电路10、20在水平方向按像素顺序读出从各像素P11～Pmn导出到输出信号线50-1～50-m的电气信号。
该水平扫描电路10由与各输出信号线50-1～50-m对应的多个单元10-1～10-m构成，同样，水平扫描电路20由与各输出信号线50-1～50-m对应的多个单元20-1～20-m构成。
各像素P11～Pmn除了连接行40-1～40-n、输出信号线50-1～50-m以外，也连接其他的行，但是省略其图示。
如图所示，在输出信号线50-1～50-m的水平扫描电路10一侧的一端上，分别配置有一组晶体管13-1～13-m、行存储器12-1～12-m、晶体管11-1～11-m。
另一方面，如图所示，在输出信号线50-1～50-m的水平扫描电路20一侧的另一端上，分别配置有一组晶体管23-1～23-m、行存储器22-1～22-m、晶体管21-1～21-m。
晶体管13-1～13-m、23-1～23-m起到传输开关的作用，该传输开关用于将由垂直扫描电路30选择的像素行的信号传输到行存储器12-1～12-m、22-1～22-m中，如图所示，由每隔一列共同输入的控制信号CKT1-1、CKT1-2、CKT2-1、CKT2-2进行接通/断开控制(以下，将该晶体管13-1～13-m、23-1～23-m称为“传输开关”)。
此外，行存储器12-1～12-m、22-1～22-m由电容元件构成，该电容元件用于临时存储通过传输开关13-1～13-m、23-1～23-m从像素P11～Pmn传输来的像素信号。
晶体管11-1～11-m、21-1～21-m起到水平选择开关的作用，该水平选择开关用于选择行存储器12-1～12-m、22-1～22-m中存储的像素信号。晶体管11-1～11-m、21-1～21-m由水平扫描电路10、20的输出信号进行接通/断开控制(以下，将该晶体管11-1～11-m、21-1～21-m称为“水平选择开关”)。
除此之外，还具有输出信道CH1和输出信道CH2，输出信道CH1用于通过水平选择开关11-1～11-m读出像素信号；输出信道CH2用于通过水平选择开关21-1～21-m读出像素信号。
以下，参照图2及图3的时序图，就上述结构的第1实施方式涉及的固体摄像装置的特征性动作，进行具体的说明。
另外，图2的时序图示出了第1驱动模式时的动作，图3的时序图示出了第2驱动模式时的动作。
首先，在说明动作之前，定义图2、图3中使用的各符号的含义内容。
在图2、3中，VD表示垂直同步信号，HD表示水平同步信号。CKT1-1表示对奇数列的传输开关13-1、13-3、…、13-(m-1)的接通/断开进行控制的传输信号，CKT1-2表示对偶数列的传输开关13-2、13-4、…、13-m的接通/断开进行控制的传输信号。而CKT2-1表示对奇数列的传输开关23-1、23-3、…、23-(m-1)的接通/断开进行控制的传输信号，CKT2-2表示对偶数列的传输开关23-2、23-4、…、23-m的接通/断开进行控制的传输信号。
V-1～V-n表示由垂直扫描电路30输出的行选择信号。H1-1～H1-m表示由水平扫描电路10的各单元10-1～10-m输出的、对水平选择开关11-1～11-m进行控制的水平选择信号。H2-1～H2-m表示由水平扫描电路20的各单元20-1～20-m输出的、对水平选择开关21-1～21-m进行控制的水平选择信号。除此之外，CH1、CH2同时也表示从各输出信道输出的像素信号。
以下，参照图2，具体描述第1驱动模式时的动作。
在设定为第1驱动模式时，在水平消隐期间T1内，行选择信号V-1成为“H”电平时，第1行的像素P11～Pm1被选择。在此期间，由于传输信号CKT1-1、CKT1-2是“H”电平，传输信号CKT2-1、CKT2-2是“L”电平，所以，选择的像素P11～Pm1的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m。
此后，在水平有效期间T2内只使水平扫描电路10进行动作，在从各单元10-1～10-m顺序输出水平选择信号H1-1～H1-m时，与该输出同步，从输出信道CH1顺序输出行存储器12-1～12-m中存储的第1行的像素P11～Pm1的各像素信号。
然后，在下一个水平消隐期间T3内，行选择信号V-2成为“H”电平时，第2行的像素P12-Pm2被选择。在此期间，由于传输信号CKT1-1、CKT1-2是“H”电平，传输信号CKT2-1、CKT2-2是“L”电平，所以，选择的像素P12～Pm2的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m中。此后，在水平有效期间T4内，只使水平扫描电路10进行动作，在从水平扫描电路10的各单元10-1～10-m顺序输出水平选择信号H1-1～H1-m时，从输出信道CH1顺序输出行存储器12-1～12-m中存储的第2行的像素P12～Pm2的各像素信号。此后，与上述相同，在水平消隐期间，选择第3行～第n行的像素，在水平有效期间，从输出信道CH1输出各行的像素的各像素信号。
按照这样的方式，在设定为第1驱动模式时，由于传输信号CKT2-1、CKT2-2总是“L”电平，使水平扫描电路20不进行动作，所以，不从输出信道CH2输出像素信号，从输出信道CH1读出全部像素信号。
以下，参照图3，具体描述第2驱动模式时的动作。
在设定为第2驱动模式时，在水平消隐期间T1内，行选择信号V-1成为“H”电平时，第1行的像素P11～Pm1被选择。
在此期间，传输信号CKT1-1及CKT2-2是“H”电平，传输信号CKT1-2、CKT2-1是“L”电平。因此，选择的像素P11～Pm1之中，奇数列的像素P11、P31…P(m-1)1的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中。偶数列的像素P21、P41…Pm1的像素信号被分别存储到行存储器22-1～22-m之中的第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中。
此后，在水平有效期间T2内，使水平扫描电路10、20进行动作。
在该水平扫描电路10中，只从第奇数个水平扫描电路单元10-1、10-3、…、10-(m-1)顺序输出水平选择信号H1-1、H1-3、…、H1-(m-1)，与该输出同步，从输出信道CH1顺序输出第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中存储的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号。另一方面，在水平扫描电路20中，只从第偶数个水平扫描电路单元20-2、20-4、…、20-m顺序输出水平选择信号H2-2、H2-4、…、H2-m，与该输出同步，从输出信道CH2顺序输出第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中存储的像素P21、P41、…、Pm1的像素信号。
接着，在下一个水平消隐期间T3内，行选择信号V-2成为“H”电平时，第2行的像素P12-Pm2被选择。
在此期间，传输信号CKT1-1及CKT2-2是“H”电平，传输信号CKT1-2、CKT2-1是“L”电平。因此，选择的像素P12～Pm2之中，奇数列的像素P12、P32…P(m-1)2的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中，偶数列的像素P22、P42…Pm2的像素信号被存储到行存储器22-1～22-m之中的第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中。
此后，在水平有效期间T4内，使水平扫描电路10、20进行动作。
在该水平扫描电路10中，只从第奇数个水平扫描电路单元10-1、10-3、…、10-(m-1)顺序输出水平选择信号H1-1、H1-3、…、H1-(m-1)，与该输出同步，从输出信道CH1顺序输出第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中存储的像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信号。
在水平扫描电路20中，只从第偶数个水平扫描电路单元20-2、20-4、…、20-m顺序输出水平选择信号H2-2、H2-4、…、H2-m，与该输出同步，从输出信道CH2顺序输出第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中存储的像素P22、P42、…、Pm2的像素信号。
此后，与上述相同，在水平消隐期间，选择第3行到第n行的像素，在水平有效期间，该像素信号之中的奇数列的像素信号从输出信道CH1输出，偶数列的像素信号从输出信道CH2输出。
另外，上述水平扫描电路20的动作定时相对于水平扫描电路10的动作定时，相位相差180度。因此，在以后对从输出信道CH1和CH2输出的像素信号进行混合时，可以可靠地进行处理。此外，例如，采用解码器电路可以容易地实现对水平扫描电路进行每隔1个单元的扫描。此外，作为在水平扫描电路中使用移位寄存器的技术，有本申请人在先申请的特开平6-350933号公报中公开的“間引き走查方法(间隔扫描方法)”。
按照这样的方式，在设定为第2驱动模式时，因为从输出信道CH1输出奇数列的像素信号，从输出信道CH2输出偶数列的像素信号，所以，可以使用2个输出信道CH1、CH2读出全部像素信号。因此，在设定为该第2驱动模式时，像素信号输出到输出信道的水平有效期间相对于第1驱动模式，只要一半的时间就可以，与第1驱动模式相比，帧速率高。
在此，对来自第1实施方式涉及的固体摄像装置(图1)的输出信号进行处理的处理电路的结构例如图4所示。
如图4所示，该处理电路500是对输出信道CH1和输出信道CH2的信号进行混合的电路，由A/D转换及锁存电路501、502及选择器503构成。
来自固体摄像装置400的输出信道CH1的像素信号在A/D转换及锁存电路501中被转换为数字图像数据并被锁存后，输出到选择器503(信号OUT1)。另一方面，来自输出信道CH2的像素信号在A/D转换及锁存电路502中被转换为数字图像数据并被锁存后，输出到选择器503(信号OUT2)。选择器503将二者混合后输出(输出信号OUT)。
该处理电路500内的信号OUT1、OUT2及处理电路500的输出信号OUT的关系例如如图5及图6所示。另外，图5对应第1驱动模式，图6对应第2驱动模式。
如图5所示，在第1驱动模式中，因为只使用输出信道CH1，所以，从处理电路500输出来自输出信道CH1的信号。另一方面，如图6所示，在第2驱动模式中，将输出信道CH1、CH2的信号混合后，从处理电路500输出。
如前面在图3中说明的那样，因为输出信道CH1、CH2的相位相差180度，所以，通过采用如下的结构：用A/D转换及锁存电路501、502对各输出信号进行A/D转换、锁存后，用选择器503进行选择，可以可靠地进行混合。
如上说明，在本发明的第1实施方式中，通过按图2、3所示的时序使图1结构的固体摄像装置进行动作，可以切换选择输出信道CH1、CH2。并且，从不同的输出信道CH1、CH2输出奇数列及偶数列的像素的像素信号时，因为使双方的相位不同，所以，可以可靠地进行其后的混合处理。
另外，当然，图1所示的电路结构不限于此，也可以使读出电路具有取消像素的FPN(Fixed Pattern Noise：固定模式噪音)的功能等。此外，当然，关于前面图4所示的混合电路也不限于该结构，也可以将该混合电路与固体摄像装置构成在相同电路板上。
第2实施方式
首先，在图7中示出本发明的第2实施方式涉及的固体摄像装置的结构，进行具体说明。在此，为了避免重复说明，对与第1实施方式(图1)相同的结构要素，附加相同符号，以不同部分为中心进行说明。
在图7中，与第1实施方式相同，在各输出信号线50-1～50-m上，配置有水平选择开关11-1～11-m、21-1～21-m，该水平选择开关用于选择行存储器12-1～12-m、22-1～22-m中存储的像素信号。但是，在第2实施方式中，水平选择开关11-1～11-m按照11-1和11-2、11-3和11-4、…、11-(m-1)和11-m这样的每2个由相同水平选择信号进行接通/断开控制的方式构成，水平选择开关21-1～21-m也同样按照21-1和21-2、21-3和21-4、…、21-(m-1)和21-m这样的每2个由相同水平选择信号进行接通/断开控制的方式构成。
还具有输出信道CH1、输出信道CH2、输出信道CH3、输出信道CH4，其中输出信道CH1用于通过水平选择开关11-1～11-m之中的第奇数个选择开关11-1、11-3、…、11-(m-1)读出像素信号；输出信道CH2用于通过水平选择开关11-1～11-m之中的第偶数个选择开关11-2、11-4、…、11-m读出像素信号；输出信道CH3用于通过水平选择开关21-1～21-m之中的第奇数个选择开关21-1、21-3、…、21-(m-1)读出像素信号；输出信道CH4用于通过水平选择开关21-1～21-m之中的第偶数个选择开关21-2、21-4、…、21-m读出像素信号。
而且，水平扫描电路10、20为了如上所述对水平选择开关11-1～11-m、21-1～21-m的每2个进行控制，分别由数量为水平像素数的1/2的单元10-1～10-(m/2)、20-1～20-(m/2)构成。
以下，参照图8至图10的时序图，就上述结构的第2实施方式涉及的固体摄像装置的特征性动作，进行具体的说明。另外，图8的时序图示出了第1驱动模式时的动作，图9、10的时序图示出了第2驱动模式(A)(B)时的动作。
首先，在说明动作之前，定义图8到图10中使用的各符号的含义内容。
H1-1～H1-(m/2)表示由水平扫描电路10的单元10-1～10-(m/2)输出的、对水平选择开关11-1～11-m进行控制的水平选择信号。H2-1～H2-(m/2)表示由水平扫描电路20的单元20-1～20-(m/2)输出的、对水平选择开关21-1～21-m进行控制的水平选择信号。CH1～CH4同时也表示从各输出信道输出的像素信号。其他符号的含义内容与第1实施方式中说明的相同，省略重复说明。
以下，参照图8，具体描述第1驱动模式时的动作。
在设定为第1驱动模式时，在水平消隐期间T1内，行选择信号V-1成为“H”电平时，第1行的像素P11～Pml被选择。在此期间，由于传输信号CKT1-1及CKT2-2是“H”电平，传输信号CKT1-2及CKT2-1是“L”电平，所以，选择的像素P11～Pm1之中，奇数列的像素P11、P31…P(m-1)1的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中，偶数列的像素P21、P41…Pm1的像素信号被存储到行存储器22-1～22-m之中的第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中。
此后，在水平有效期间T2内，使水平扫描电路10、20进行动作。
从水平扫描电路10的各单元10-1～10-(m/2)顺序输出水平选择信号H1-1～H1-(m/2)时，从输出信道CH1顺序输出第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中存储的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号。
另一方面，从水平扫描电路20的各单元20-1～20-(m/2)顺序输出水平选择信号H2-1～H2-(m/2)时，从输出信道CH4顺序输出第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中存储的像素P21、P41、…、Pm1的像素信号。
此后，与上述相同，在水平消隐期间，第2行到第n行的像素被选择，在水平有效期间，从输出信道CH1输出该像素信号之中的奇数列的像素信号，从输出信道CH4输出偶数列的像素信号。即，在第1驱动模式时，从2个输出信道并行读出水平相邻的2个像素的信号。
在此，水平扫描电路20的动作定时相对于水平扫描电路10的动作定时，相位相差180度。因此，与上述第1实施方式相同，在以后对输出信道CH1和CH4输出的信号进行混合时，可以可靠地进行处理。
以下，参照图9，具体描述第2驱动模式(A)时的动作。
在设定为第2驱动模式(A)时，在水平消隐期间T1内的前半期T1-1中，行选择信号V-1成为“H”电平时，第1行的像素P11～Pm1被选择。
在此期间，由于传输信号CKT1-1及CKT2-2是“H”电平，传输信号CKT1-2及CKT2-1是“L”电平，所以，选择的像素P11～Pm1之中，奇数列的像素P11、P31…P(m-1)1的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中，偶数列的像素P21、P41…Pm1的像素信号被存储到行存储器22-1～22-m之中的第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中。
然后，接着在后半期T1-2中，行选择信号V-2成为“H”电平时，第2行的像素P12～Pm2被选择。
在此期间，由于传输信号CKT1-2及CKT2-1是“H”电平，传输信号CKT1-1及CKT2-2是“L”电平，所以，选择的像素P12～Pm2之中，奇数列的像素P12、P32…P(m-1)2的像素信号被存储到行存储器22-1～22-m之中的第奇数个行存储器22-1、22-3、…、22-(m-1)中，偶数列的像素P22、P42…Pm2的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第偶数个行存储器12-2、12-4、…、12-m中。
此后，在水平有效期间T2内，使水平扫描电路10、20进行动作。
从水平扫描电路单元10-1～10-(m/2)顺序输出水平选择信号H1-1～H1-(m/2)时，从输出信道CH1顺序输出行存储器12-1～12-m之中的第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中存储的像素P11、P31、…、P(m-1)1的像素信号，从输出信道CH2顺序输出第偶数个行存储器12-2、12-4、…、12-m中存储的像素P22、P42、…、Pm2的像素信号。另一方面，从水平扫描电路单元20-1～20-(m/2)顺序输出水平选择信号H2-1～H2-(m/2)时，从输出信道CH3顺序输出行存储器22-1～22-m之中的第奇数个行存储器22-1、22-3、…、22-(m-1)中存储的像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信号，从输出信道CH4顺序输出第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中存储的像素P21、P41、…、Pm1的像素信号。
此后，与上述相同，在水平消隐期间，第3行到第n行的每2行的像素被选择，在水平有效期间，从输出信道CH1输出该像素信号之中的奇数行奇数列的像素信号，从输出信道CH4输出奇数行偶数列的像素信号，从输出信道CH3输出偶数行奇数列的像素信号，从输出信道CH2输出偶数行偶数列的像素信号。即，在图9所示的第2驱动模式(A)中，从4个输出信道并行读出水平垂直相邻的2×2个像素的信号。
因为在“拜耳排列”的彩色元件中，按颜色分输出信道，所以，后处理容易进行。该“拜耳排列”为：在水平方向及垂直方向上每隔1个像素配置一个绿色(G)滤色器并配置成两色相间的方格花纹，同时，在剩余的像素位置上，以把水平方向作为行的行为单位，按线顺序交替配置红色(R)滤色器及蓝色(B)滤色器。
进而，在第2驱动模式(A)中，因为每次输出2行像素的像素信号，所以，与第1驱动模式相比，帧速率高。
另外，在此，水平扫描电路20的动作定时相对于水平扫描电路10的动作定时，相位相差180度。因此，在以后对输出第1行像素的像素信号的输出信道CH1及CH4的信号、及输出第2行像素的像素信号的输出信道CH3及CH2的信号进行混合时，可以可靠地进行处理，这一点与第1实施方式相同。
以下，参照图10，具体描述第2驱动模式(B)时的动作。
在设定为第2驱动模式(B)时，在水平消隐期间T1内，行选择信号V-1成为“H”电平时，第1行的像素P11～Pm1被选择。在此期间，由于传输信号CKT1-1及CKT2-2是“H”电平，传输信号CKT1-2及CKT2-1是“L”电平，所以，选择的像素P11～Pm1之中，奇数列的像素P11、P31…P(m-1)1的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中，偶数列的像素P21、P41…Pm1的像素信号被存储到行存储器22-1～22-m之中的第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中。
此后，在水平有效期间T2内，使水平扫描电路10、20进行动作。
从水平扫描电路单元10-1～10-(m/2)顺序输出水平选择信号H1-1～H1-(m/2)时，从输出信道CH1顺序输出第奇数个行存储器12-1、12-3、…、12-(m-1)中存储的像素P11、P31、…、P(m-1)1的信号。
另一方面，从水平扫描电路单元20-1～20-(m/2)顺序输出水平选择信号H2-1～H2-(m/2)时，从输出信道CH4顺序输出第偶数个行存储器22-2、22-4、…、22-m中存储的像素P21、P41、…、Pm1的信号。在此，水平扫描电路20的动作定时相对于水平扫描电路10的动作定时，相位相差180度。因此，在以后对输出信道CH1及CH4的信号进行混合时，可以可靠地进行处理，这一点与第1实施方式相同。
在下一个水平消隐期间T3内，行选择信号V-2成为“H”电平时，第2行的像素P12～Pm2被选择。
在此期间，由于传输信号CKT1-2及CKT2-1是“H”电平，传输信号CKT1-1及CKT2-2是“L”电平，所以，选择的像素P12～Pm2之中，奇数列的像素P12、P32…P(m-1)2的像素信号被存储到行存储器22-1～22-m之中的第奇数个行存储器22-1、22-3、…、22-(m-1)中，偶数列的像素P22、P42…Pm2的像素信号被存储到行存储器12-1～12-m之中的第偶数个行存储器12-2、12-4、…、12-m中。
此后，在水平有效期间T4内，使水平扫描电路10、20进行动作。
从水平扫描电路单元10-1～10-(m/2)顺序输出水平选择信号H1-1～H1-(m/2)时，从输出信道CH2顺序输出第偶数个行存储器12-2、12-4、…、12-m中存储的像素P22、P42、…、Pm2的像素信号。另一方面，从水平扫描电路单元20-1～20-(m/2)顺序输出水平选择信号H2-1～H2-(m/2)时，从输出信道CH3顺序输出第奇数个行存储器22-1、22-3、…、22-(m-1)中存储的像素P12、P32、…、P(m-1)2的像素信号。在此，水平扫描电路20的动作定时相对于水平扫描电路10的动作定时，也是相位相差180度。
此后，与上述相同，在水平消隐期间，第3行到第n行的像素被选择，在水平有效期间，从输出信道CH1输出该像素信号之中的奇数行奇数列的像素信号，从输出信道CH4输出奇数行偶数列的像素信号，从输出信道CH3输出偶数行奇数列的像素信号，从输出信道CH2输出偶数行偶数列的像素信号。
即，在第2驱动模式(B)中，与第2驱动模式(A)相同，从4个输出信道CH1～CH4并行读出水平垂直相邻的2×2个像素的信号。第2驱动模式(B)的帧速率与第1驱动模式相同，但与第2驱动模式(A)相比，帧速率降低，但是，在“拜耳排列”的彩色元件中，按颜色分输出信道，使得后处理容易进行，这一点与第2驱动模式(A)相同。
如上说明，在本发明的第2实施方式中，通过按图8至10所示的时序使图7的结构的固体摄像装置进行动作，可以切换选择输出信道CH1、CH2。此外，从不同的输出信道CH1～CH4输出奇数列及偶数列的像素的像素信号时，因为使双方的相位不同，所以，可以可靠地进行其后的混合处理。另外，图7所示的电路结构不限于此，也可以使读出电路具有取消像素的FPN的功能。
以上就本发明的实施方式进行了说明，但是，当然，本发明不限于此，在不脱离该主旨的范围内，可以进行各种改良和变更。例如，也可以将实施方式涉及的固体摄像装置及其读出方法应用于在3原色滤色器(R、G、B)排列的特定的像素中配置灰色滤色器而形成的装置，这种情况下，也是由于按颜色分输出信道，所以，后处理容易进行。
如上所述，依据本发明，可以提供一种具有多个输出信道并可以并行输出图像数据的高速读出像素的固体摄像装置及其读出方法。

Claims (11)

1.一种固体摄像装置，具有：
光电转换部，其由多个像素二维排列而成；
垂直扫描电路，其选择所述光电转换部的像素；以及
分别设置在从上述各像素延伸出来的输出信号线的一端及另一端的下列部件：传输开关，其由每隔一列共同输入的传输信号进行驱动控制；行存储器，其存储通过该传输开关从像素传输来的像素信号；水平扫描电路，其输出水平选择信号；水平选择开关，其由该水平选择信号进行驱动控制；输出信道，其通过该水平选择开关，读出像素信号，
该固体摄像装置的特征在于：
可自由设定为对相同摄像区域内的像素的像素信号进行读出的第1、第2驱动模式，并控制成在该第1驱动模式及第2驱动模式中使用的输出信道的数量不同。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
在所述第1驱动模式和第2驱动模式的至少其中一种模式中，使水平方向上相邻的像素的像素信号的读出定时的相位相差指定量。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
在所述第1驱动模式中，从2个输出信道并行输出水平方向上相邻的2个像素的信号，在所述第2驱动模式中，从4个输出信道分别并行输出水平方向及垂直方向上相邻的2×2个像素的信号。
4.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
具有指定排列的滤色器，在变更输出信道数的同时，将属于由所述滤色器规定的色相位编码之中的相同色相位的像素的像素信号，分别从相同输出信道并行输出。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
具有指定排列的滤色器、X地址寄存器和Y地址寄存器，根据控制信号，控制所述X地址寄存器及Y地址寄存器，使得对于摄像区域整体或块区域内的像素，在变更输出信道数的同时，分别从相同输出信道连续地或离散地并行读出属于由所述滤色器规定的色相位编码之中的相同色相位关系的像素的像素信号。
6.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
具有4个输出信道，设定为使用所述输出信道之中的2个输出信道的双色2系统的并行输出或者使用4个输出信道的单色4系统的并行输出，同时，进行如下控制：使在变更输出信道数的同时，分别连续地或在指定的一个方向上离散地读出全部摄像范围内的任意区域的像素的像素信号。
7.如权利要求4至6中任何一项所述的固体摄像装置，其特征在于：
对于不同的颜色信号，至少对于其中的一对颜色信号来说，从所述多个输出信道并行输出的像素信号的读出定时的相位相互不同。
8.如权利要求4至6中任何一项所述的固体摄像装置，其特征在于：
还具有拜耳排列的滤色器。
9.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于：
还具有拜耳排列的滤色器；并且
其中一个输出信道通过第奇数个水平选择开关读出像素信号；
其中另一个输出信号通过第偶数个水平选择开关读出像素信号；
将属于由所述滤色器规定的色相位编码之中的相同色相位的像素的像素信号，分别从相同输出信道并行输出。
10.如权利要求9所述的固体摄像装置，其特征在于：
设定为使用所述输出信道中的2个输出通道的双色2系统的并行输出或者使用4个输出信道的单色4系统的并行输出，同时，控制成分别连续地或在指定的一个方向上离散地读出全部摄像范围内的任意区域的像素的像素信号。
11.一种固体摄像装置的读出方法，从多个输出信道并行读出固体摄像装置的图像数据，该固体摄像装置具有二维阵列状的光电转换部及多个输出信道，该读出方法具有以下步骤：
根据外部输入的控制信号，分配多个输出信道；
顺序地对所述各个光电转换部进行寻址；
将由所述寻址的光电转换部输出的图像信号分别传输到所述分配的多个输出信道；
按给定指定相位差的时序，从所述分配的多个输出信道并行输出各图像信号，
该读出方法的特征在于：
可设定为使用不同数量的输出信道的不同驱动模式。
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