CN1447591A - 固体摄像装置以及摄像机 - Google Patents

Abstract

一种固体摄像装置，该固体摄像装置(100)包括配置成2维行列式的多个单位象素(101)、根据各单位象素(101)的颜色以及邻接颜色配置分别读出各单位象素(101)的象素信号的多条输出信号线(106a～106d)、与各输出信号线(106a～106d)连接并且将在各输出信号线(106a～106d)上读出的象素信号输出多个输出部(107a～107d)。从而可以实现不受到外部电路的颜色选择开关的动作的限制、使信号输出高速化、并且可以防止输出信号之间的混色。

Description

固体摄像装置以及摄像机

技术领域

本发明涉及一种在数码静态摄像机或者动画摄像机等中使用的固体摄像装置。

背景技术

图9表示搭载在摄像机等中的现有技术的MOS型固体摄像装置以及其外部电路的一例的概略构成图。

如图9所示，固体摄像装置10包括配置成2维行列式的多个单位象素11、在列方向(上下方向)上选择单位象素的垂直移位寄存器12、在每个象素列上与单位象素11连接并且沿列方向延伸的多个垂直信号线13、与各垂直信号线13连接的由多个存储器构成并且在每个象素行上积蓄象素信号的行存储器部14。

另外，多个单位象素11具有将通过图中未画出的镜头等光学系统射入的光进行光电变换的功能。即，多个单位象素11构成摄像部。另外，各单位象素11具有红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的任一种颜色的彩色滤光片。另外，使各单位象素11的彩色滤光片的颜色(以下称为象素颜色)构成？1配置那样配置各单位象素11。另外，在图9中，表示从第N行到N+3行的象素行(N为大于1的整数)以及从第1列到第6列的象素列。进一步，在图9中，表示在行存储器部14上积蓄第N行的象素行的象素信号时的样子。

另外，固体摄像装置10包括选择积蓄在行存储器部14上的象素信号的水平移位寄存器15、通过晶体管与行存储器部14的各存储器连接并且按每象素行读出积蓄在行存储器部14上的象素信号的输出信号线16、与输出信号线16连接并且将在输出信号线16上读出的象素信号输出给外部电路20的输出放大器(输出部)17。即，根据水平寄存器15的各个输出S1～S6的ON/OFF，从行存储器部14依次将象素信号传送到输出信号线16上，并从输出放大器17输出。

另外，外部电路20，对于固体摄像装置10所输出的信号，根据与该信号对应的象素颜色(正确讲是输出该信号的单位象素11的象素颜色)，分别进行积蓄。具体讲，外部电路20包括按照每个象素颜色(R、G、B)积蓄固体摄像装置10所输出的信号的多个外部存储器21、进行外部存储器21的选择的颜色选择开关22。另外，外部存储器21上积蓄的信号，用于图中未画出的电子电路等进行的图象处理中。

图10(a)以及(b)分别表示现有技术的MOS型固体摄像装置的输出放大器，具体讲，表示图9所示的MOS型固体摄像装置10的输出放大器17的输出波形，图10(a)表示读出第N行的象素行的象素信号时的输出波形，图10(b)表示读出第N+1行的象素行的象素信号时的输出波形。

如图10(a)所示，在读出第N行的象素行的象素信号时，使水平寄存器15的输出S1、S2、S3、S4、S5和S6依次变成ON，则从输出放大器17依次输出绿色信号G2(n)、蓝色信号B(n)、绿色信号G2(n)、蓝色信号B(n)、绿色信号G2(n)以及蓝色信号B(n)。

如图10(b)所示，在读出第N+1行的象素行的象素信号时，使水平寄存器15的输出S1、S2、S3、S4、S5和S6依次变成ON，则从输出放大器17依次输出红色信号R(n+1)、绿色信号G1(n+1)、红色信号R(n+1)、绿色信号G1(n+1)、红色信号R(n+1)以及绿色信号G1(n+1)。

在现有技术的固体摄像装置中，如图10(a)以及(b)所示，在从输出放大器17输出的信号中，在时间轴上与每个相邻信号对应的象素颜色不同。因此，在外部电路20中，采用颜色选择开关22，对从输出放大器17输出的信号按照象素颜色进行选择时，需要将所选出的输出信号传送给对应的外部存储器21中。具体讲，对于图9所示的MOS型固体摄像装置10以及外部电路10，为了向外部存储器21传送1象素行的象素信号，需要进行6次切换颜色选择开关22。即，从现有技术的固体摄像装置的信号输出要想高速化时，存在将受到外部电路的颜色选择开关的动作的限制的问题。

另外，在从输出放大器17输出的信号中，由于对应于不同象素颜色的信号之间在时间轴上相邻，该信号之间容易受到相互之间的影响。有可能产生混色现象。当产生混色时，将使得由固体摄像装置获得的图象质量劣化。

进一步，在对从固体摄像装置输出的信号进行图象处理时，与红(R)、绿(G)以及蓝(B)的象素颜色对应的数据的各个平均输出电平将在白平衡中使用。这时，对与各象素颜色对应的数据要进行加法运算，随着固体摄像装置的多象素化，存在该运算处理电路规模大的问题。

发明内容

本发明正是针对以上问题点的发明，其主要目的在于提供一种不受到外部电路的颜色选择开关的动作的限制、可以使信号输出高速化、并且可以防止输出信号之间的混色的固体摄像装置以及搭载了该固体摄像装置的摄像机。

为了达到目的，有关本发明的第1固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素被配置成2维行列式状的摄像部、根据多个单位象素每一个的颜色以及邻接颜色配置分别读出多个单位象素每一个的象素信号的多个输出信号线、分别与多个输出信号线的每一个连接、输出在多个输出信号线的每一个上读出的象素信号的多个输出部。

有关本发明的第2固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素象使颜色配置不同的多个象素行构成至少1个以上的组那样被配置成2维行列式状的摄像部、输出摄像部的象素信号的多个输出部，多个输出部包括连续输出包含在组中的一象素行中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部、连续输出包含在一象素行中、具有与一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部、连续输出包含在组中与一象素行具有不同颜色配置的另一象素行中、具有一种颜色并且与多个第1单位象素具有不同邻接颜色配置的多个第3单位象素的象素信号的第3输出部。

有关本发明的第3固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素象使颜色配置不同的多个象素行构成至少1个以上的组那样被配置成2维行列式状的摄像部、对构成组中的各象素行并且具有多个颜色的所有单位象素的象素信号进行积蓄的行存储器部、至少分别多个单位象素每一个的颜色、输出在行存储器部中的象素信号的多个输出部，当包含在组中的一象素行中并且具有一种颜色的一单位象素的邻接颜色配置、和包含在组中与一象素行具有不同颜色配置的另一象素行中并且具有一种颜色的另一单位象素的邻接颜色配置不相同时，多个输出部分别具有输出一单位象素的象素信号的一输出部、和输出另一单位象素的象素信号的另一输出部。

有关本发明的第4固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素象使颜色配置不同的多个象素列构成至少1个以上的组那样被配置成2维行列式状的摄像部、输出摄像部的象素信号的多个输出部，多个输出部包括连续输出包含在组中的一象素列中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部、连续输出包含在一象素列中、具有与一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部、连续输出包含在组中与一象素列具有不同颜色配置的另一象素列中、具有一种颜色并且与多个第1单位象素具有不同邻接颜色配置的多个第3单位象素的象素信号的第3输出部。

有关本发明的第5固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素象使颜色配置不同的多个象素列构成至少1个以上的组那样被配置成2维行列式状的摄像部、对构成组中的各象素列并且具有多个颜色的所有单位象素的象素信号进行积蓄的列存储器部、至少分别多个单位象素每一个的颜色、输出在列存储器部中的象素信号的多个输出部，当包含在组中的一象素列中并且具有一种颜色的一单位象素的邻接颜色配置、和包含在组中与一象素列具有不同颜色配置的另一象素列中并且具有一种颜色的另一单位象素的邻接颜色配置不相同时，多个输出部分别具有输出一单位象素的象素信号的一输出部、和输出另一单位象素的象素信号的另一输出部。

依据第1～第5的固体摄像装置，根据象素颜色以及邻接颜色配置从多个输出部并列输出象素信号。更详细讲，在以颜色配置不同的多个象素行或者象素列构成的组作为重复单位的构成中，具有不同颜色的象素信号的每一个、以及包含在不同象素行或者象素列中具有相同颜色并且邻接颜色配置不同的象素信号的每一个，从不同输出部并列输出。因此，可以对信号输出高速化。另外，采用外部电路，通过将从多个输出部并列输出的信号的每一个积蓄在不同的存储器中，没有必要设置根据象素颜色选择信号的颜色选择开关。即，可以不受外部电路的颜色选择开关的动作速度的限制，使包含固体摄像装置的摄像机或者摄像机系统整体高速化。

另外，在本说明书中，象素颜色是指在单位象素上设置的彩色滤光片的颜色，邻接颜色配置是指在行方向(左右方向)以及列方向(上下方向)中与一单位象素相邻的4个单位象素的象素颜色的配置，邻接颜色配置不同是指邻接颜色配置中的4个象素颜色中至少有1个不同。

另外，依据第1～第5的固体摄像装置，由于从各输出部只是连续输出与相应的一种象素颜色所对应的信号，在时间轴上相邻信号的象素颜色是相同的。因此，由于可以防止该相邻信号之间因受到对方的影响而产生混色现象的情况发生，可以实现高图象质量。

另外，依据第1～第5的固体摄像装置，即使是具有相同种类的象素颜色，在各自的邻接颜色配置不同时，通过不同的输出信号线从不同的输出部输出。更详细讲，属于不同的象素行或者象素列、具有相同颜色避过你且邻接颜色配置不同的象素信号的每一个，从不同输出部输出。即，具有相同种类的象素颜色并且由于邻接颜色配置的差异引起灵敏度多少有一些差异的信号分别通过不同的输出信号线从不同的输出部输出。因此，分别独立读出这些信号后，可以通过调整外部电路等方式使各信号的灵敏度值相同，这样，可以减少具有相同种类的象素颜色的信号之间在灵敏度上的差异，可以实现高图象质量化。

在第2～第5的固体摄像装置中，在组中具有不同颜色的单位象素每一个的象素信号，以及在组中属于不同象素行或者象素列、具有相同颜色避过你且邻接颜色配置不同的单位象素每一个的象素信号在从不同的多个输出信号线上一个一个同时读出后，优选从与该不同的多个输出信号线的每一个分别连接的不同的多个输出部进行输出。

这样，可以使固体摄像装置进一步高速化。

在第1～第5的固体摄像装置中，优选从多个输出部的每一个在经过低通滤波器之后输出象素信号。

这样，通过低通滤波器后的输出，由于具有与各象素颜色对应的信号中没有高频成分的平均输出电平，如果将该输出用于白平衡以及曝光的检测中，可以实现高图象质量化。另外，这时，如果低通滤波器由电阻和电容构成，可以在抑制构成部件的数量的情况下检测直流成分。

有关本发明的第6固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素构成为颜色配置不同的多个象素行、被配置成2维行列式状的摄像部、积蓄摄像部的象素信号的多个行存储器、输出积蓄在多个行存储器上的象素信号的多个输出部，多个行存储器的个数在多个输出部的个数以上并且在多个象素列的个数以下。

有关本发明的第7固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素构成为颜色配置不同的多个象素列、被配置成2维行列式状的摄像部、积蓄摄像部的象素信号的多个列存储器、输出积蓄在多个列存储器上的象素信号的多个输出部，多个列存储器的个数在多个输出部的个数以上并且在多个象素行的个数以下。

依据第6和第7的固体摄像装置，由于包括在输出部的个数以上的行存储器或者列存储器，从各存储器可以同时在信号线上读出和输出部同数的信号，所读出的信号可以从各输出部同时取出，可以实现固体摄像装置的高速化。

有关本发明的第8固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素构成为颜色配置不同的多个象素行、被配置成2维行列式状的摄像部、连续输出包含在多个象素行的一象素行中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部、连续输出包含在一象素行中、具有与一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部。

有关本发明的第9固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素行、被配置成2维行列式状的摄像部、包含在多个象素行的一象素行中并且具有相互不同的颜色的单位象素每一个的象素信号根据各单位象素的颜色分别并且连续被输出的多个输出部。

有关本发明的第10固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素列、被配置成2维行列式状的摄像部、连续输出包含在多个象素列的一象素列中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部、连续输出包含在一象素列中、具有与一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部。

有关本发明的第11固体摄像装置，包括对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素列、被配置成2维行列式状的摄像部、包含在多个象素列的一象素列中并且具有相互不同的颜色的单位象素每一个的象素信号根据各单位象素的颜色分别并且连续被输出的多个输出部。

依据第8～第11的固体摄像装置，根据象素颜色从多个输出部并列输出象素信号。更详细讲，属于同一象素行或者象素列并且具有不同颜色的象素信号的每一个，从不同输出部并列输出。因此，可以对信号输出高速化。另外，从各输出部连续输出与相同种类的象素颜色对应的信号。因此，即使信号输出被高速化后，根据象素颜色选择信号的颜色选择开关的动作，只是限定在伴随读出对象的象素行或者象素列的切换而需要对设置在外部电路等中按每个象素颜色设置的存储器和输出部之间进行切换的时候。即，没有必要使外部电路的颜色选择开关的动作高速化，可以不受该开关的动作速度的限制，使包含固体摄像装置的摄像机或者摄像机系统整体高速化。

另外，依据第8～第11的固体摄像装置，由于从各输出部只是连续输出与相同种类的象素颜色对应的信号，在时间轴上相邻信号的象素颜色是相同的。因此，由于可以防止该相邻信号之间因受到对方的影响而产生混色现象的情况发生，可以实现高图象质量。

另外，在第8～第11的固体摄像装置中，属于颜色配置不同的多个象素行的每一个或者属于颜色配置不同的多个象素列的每一个，并且具有相同颜色的单位象素的象素信号的每一个也可以不一定从同一输出部输出。即，另外，第8～第11的固体摄像装置的主要特征是属于某一象素行或者象素列并且具有相同颜色的单位象素的象素信号均从同一输出部输出。

另外，依据第8～第11的固体摄像装置，由于属于同一象素行或者象素列并且具有相同颜色的象素信号均从相同输出部连续输出，可以使外部电路的颜色选择开关的动作进一步低速化，同时可以可靠防止在时间轴上相邻信号之间的混色。因此，可以进一步实现固体摄像装置的信号输出的高速化。

在第8～第11的固体摄像装置中，由于属于同一象素行或者象素列并且具有不同颜色的单位象素每一个的象素信号，在从不同的多个输出信号线一个一个同时被读出后，优选从与该不同的多个输出信号线的每一个连接的不同的多个输出部输出。

这样，可以使固体摄像装置进一步高速化。

有关本发明的摄像机，搭载有第1～第11固体摄像装置中的任一个。如上所述，第1～第11固体摄像装置可以实现其载体的摄像机或者摄像机系统等所要求的高速化和高图象质量化，在产业上极为有用。

附图说明

图1表示有关本发明第1实施例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。

图2(a)～(d)表示有关本发明第1实施例的MOS型固体摄像装置中读出第N行和第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形。

图3表示有关本发明第1实施例的变形例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。

图4(a)～(d)表示有关本发明第1实施例的变形例的MOS型固体摄像装置中读出第N行和第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形(通过低通滤波器之后)。

图5表示有关本发明第2实施例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。

图6(a)以及(b)表示有关本发明第2实施例的MOS型固体摄像装置中读出第N行和第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形。

图7表示有关比较例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。

图8(a)表示有关比较例的MOS型固体摄像装置中读出第N行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形，(b)表示有关比较例的MOS型固体摄像装置中读出第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形。

图9表示现有技术的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。

图10(a)表示现有技术的MOS型固体摄像装置中读出第N行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形，(b)表示现有技术的MOS型固体摄像装置中读出第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器的输出波形。图中：100—固体摄像装置、101—单位象素、102—垂直移位寄存器、103—垂直信号线、104—行存储器部、105—水平寄存器、106a、106b、106c、106d—输出信号线、107a、107b、107c、107d—输出放大器、110—外部电路、111a、111b、111c、111d—外部存储器、112a、112b、112c、112d—端子、200—固体摄像装置、201—单位象素、202—垂直移位寄存器、203—垂直信号线、204—行存储器部、205—水平寄存器、206a、206b—输出信号线、207a、207b—输出放大器、210—外部电路、211—外部存储器、Ra、Rb、Rc、Rd—电阻、Ca、Cb、Cc、Cd—电容。

具体实施方式

(第1实施例)

以下参照附图说明有关本发明第1实施例的固体摄像装置。

图1表示有关本发明第1实施例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。这些固体摄像装置以及外部电路被搭载在摄像机或者摄像机系统等上。

如图1所示，固体摄像装置100包括配置成2维行列式的多个单位象素101、在列方向(上下方向)上选择单位象素的垂直移位寄存器102、在每个象素列上与单位象素101连接并且沿列方向延伸的多个垂直信号线103、与各垂直信号线103连接的由多个存储器构成并且积蓄象素信号的行存储器部104。

另外，多个单位象素101具有将通过图中未画出的镜头等光学系统射入的光进行光电变换的功能，分别设置在图中未画出的半导体基板等上。即，多个单位象素101构成摄像部。另外，各单位象素101具有红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的任一种颜色的彩色滤光片。另外，使各单位象素101的彩色滤光片的颜色(以下称为象素颜色)构成？1配置那样配置各单位象素101。另外，在图1中，表示从第N-1行到N+2行的象素行(N为大于2的整数)以及从第1列到第6列的象素列。在此，如图1所示，多个单位象素101颜色配置不同的2行的象素行所构成的组作为重复的单位配置。

另外，固体摄像装置100包括选择在行存储器部104上积蓄的象素信号的水平移位寄存器105、通过晶体管与行存储器部104的各存储器连接并且读出积蓄在行存储器部104上的象素信号的第1～第4输出信号线106a～106d、与各输出信号线106a～106d连接并且将在各输出信号线106a～106d上读出的象素信号输出给外部电路110的第1～第4输出放大器(输出部)107a～107d。

另外，外部电路110，对于固体摄像装置100所输出的信号，根据与该信号对应的象素颜色(正确讲是输出该信号的单位象素101的象素颜色)，分别进行积蓄。具体讲，外部电路110包括按照每个象素颜色(R、G2、G1、B)设置的第1～第4外部存储器111a～111d，即与各输出放大器107a～107d连接的各外部存储器111a～111d。又在外部存储器111a～111d上积蓄的信号用于图中未画出的电子电路等进行的图象处理中。

本实施例的固体摄像装置100的特征是，构成上述组的2行的象素行的象素信号被传送给行存储器部104之后，根据水平移位寄存器105的输出S1～S3的各自的ON/OFF状态，从行存储器部104将具有各象素颜色的象素信号分别同时在输出信号线106a～106d上读出。

在此，图1表示行存储器部104积蓄了第N行以及第N+1行的象素行的象素信号时的情况。这时，例如，当水平移位寄存器105的输出S1为ON时，在第1输出信号线106a上读出积蓄在行存储器部104中的红(R)的象素信号，在第2输出信号线106b上读出积蓄在行存储器部104中的绿(G2)的象素信号，在第3输出信号线106c上读出积蓄在行存储器部104中的绿(G1)的象素信号，在第4输出信号线106d上读出积蓄在行存储器部104中的蓝(B)的象素信号。因此，由于在各输出信号线106a～106d上具有分别对应的一种颜色的信号从行存储器部104中读出，因此从与各输出信号线106a～106d连接的各输出放大器107a～107d，也同时输出具有分别对应的一种颜色的信号。即，由于可以从各输出放大器107a～107d同时输出与4种颜色对应的象素信号，可以使固体摄像装置100的信号输出高速化。

在此，如上所述，从第2以及第3输出放大器107b以及107c，分别输出具有相同颜色、具体讲绿(G2)以及绿(G1)的单位象素。在此，具有绿(G2)的单位象素的邻接颜色配置(行方向(左右方向)以及列方向(上下方向)种与该单位象素相邻的4个单位象素的象素颜色配置：以下相同)、和具有绿(G1)的单位象素的邻接颜色配置不同。因此，由于邻接颜色配置不同，有时会出现在具有绿(G2)的单位象素的象素信号的色灵敏度和具有绿(G1)的单位象素的象素信号的色灵敏度之间多少有一些差异的情况。当时，由于分别与绿(G2)以及绿(G1)对应的象素信号分别通过第2以及第3输出放大器107b以及107c向外部电路110传送，例如在外部电路110中，可以将分别与绿(G2)以及绿(G1)对应的象素信号的灵敏度值调整成相同。这样，在分别属于不同象素行并且具有相同绿色的象素颜色的信号之间，可以减少色灵敏度的差异，可以实现高图象质量。

另外，如前所述，由于外部电路110的各外部存储器111a～111d按照每个象素颜色(R、G2、G1、B)设置，在外部电路110中，没有必要设置根据象素颜色选择固体摄像装置100输出的信号的颜色选择开关。对此，例如在图9所示的现有技术的MOS型固体摄像装置10以及外部电路20中，为了将1象素行的象素信号传送给外部存储器21，需要进行6次颜色选择开关22的切换。即，在本实施例中，不会受到颜色选择开关的动作的限制，可以实现外部电路110的高速化，从而可以实现包含固体摄像装置100的摄像机或者摄像机系统整体的高速化。

图2(a)～(d)表示在本实施例的固体摄像装置100中读出第N行和第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器107a～107d的输出波形。如图2(a)所示，从输出放大器107a依次输出第N行象素行中的红色信号R(n)、R(n)、R(n)。如图2(b)所示，从输出放大器107b依次输出第N+1行象素行中的绿色信号G2(n+1)、G2(n+1)、G2(n+1)。如图2(c)所示，从输出放大器107c依次输出第N行象素行中的绿色信号G1(n)、G1(n)、G1(n)。如图2(d)所示，从输出放大器107d依次输出第N+1行象素行中的蓝色信号B(n+1)、B(n+1)、B(n+1)。

即，在本实施例中，从每个输出放大器107a～107d只连续输出与相应1种象素颜色对应的信号。因此，这样并列输出的信号分别积蓄在外部电路110中的不同的存储器111a～111d中，因此没有必要设置为选择与象素颜色对应的信号的颜色选择开关。另外，由于从每个输出放大器107a～107d连续输出具有相同象素颜色的信号，在时间轴上相邻信号的象素颜色相同。因此，可以防止该相邻信号之间受到对方的影响而出现混色现象的情况，可以实现高图象质量。

另外，在本实施例中，是以在将由2行象素行构成的组的象素信号传送给行存储器部104之后，从行存储器部104将具有各象素颜色的象素信号分别通过不同的输出信号线106a～106d读出时的情况作为对象。但是，构成组的象素行的数量并没有特别限制。另外，以颜色配置不同的多个象素列构成组，在将该组的象素信号传送给列存储器部之后，将具有各象素颜色的象素信号分别通过不同的输出信号线读出，也可以获得和本实施例相同的效果。

另外，在本实施例中，在组中具有不同颜色的各单位象素101的象素信号、以及在组中属于不同象素行或者象素列、具有相同颜色并且相邻的颜色配置不同的各单位象素101的象素信号，优选通过不同的输出信号线106a～106d一个一个读出之后，从与输出信号线106a～106d连接的不同输出放大器107a～107d输出。这样，可以使固体摄像装置100进一步高速化。

另外，在本实施例中，针对每个象素颜色虽然是在固体摄像装置100的外部设置具有外部存储器111a～111d的外部电路110，也可以在固体摄像装置100的内部设置和外部电路110相同的电路。

另外，在本实施例中，多个单位象素101具有红(R)、绿(G)、蓝(B)的原色彩色滤光片，也可以采用蓝绿(Cy)、品红(Mg)、黄(Ye)或者绿(G)等辅色彩色滤光片。另外，作为多个单位象素101的颜色配置虽然采用了？1配置，也可以采用在各象素行或者象素列中具有相同种类的颜色的单位象素101之间不相邻接的其它颜色配置。

另外，在本实施例中，是以光学上不存在黑象素(光学黑体)的情况作为对象。但是，即使在摄像部的周边或者内部存在光学上的黑象素区域、并且由水平信号线等读出光学上黑象素信号时，不用讲也可以适用本发明。

另外，在本实施例中，各象素行或者各象素列的象素信号直接从输出信号线读出时，没有必要设置行存储器部或者列存储器部。另一方面，设置行存储器部时，构成行存储器部的存储器(行存储器)的个数优选在输出部的个数以上并且在象素列的个数以下。同样，设置列存储器部时，构成列存储器部的存储器(列行存储器)的个数优选在输出部的个数以上并且在象素行的个数以下。这样，从各存储器可以同时在输出信号线上读出与输出部相同数量的信号，同时从各输出部取出所读出的信号，可以可靠实现固体摄像装置的高速化。

(第1实施例的变形例)

图3表示有关本发明第1实施例的变形例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。另外，在图3中，和图1所示的第1实施例相同的构成采用相同的符号，并省略其说明。

如图3所示，本变形例和第1实施例的不同点在于，从固体摄像装置100的各输出放大器107a～107d输出的信号，分别经过低通滤波器后，输出给设置在外部电路101中的第1～第4端子112a～112d。即，在输出放大器107a和端子112a之间设置了由电阻Ra和电容Ca构成的低通滤波器。另外，在输出放大器107b和端子112b之间设置了由电阻Rb和电容Cb构成的低通滤波器。另外，在输出放大器107c和端子112c之间设置了由电阻Rc和电容Cc构成的低通滤波器。另外，在输出放大器107d和端子112d之间设置了由电阻Rd和电容Cd构成的低通滤波器。

依据本变形例，由于在外部电路101的端子112a～112d上获得除去了高频成分的各象素颜色的信号，可以获得各象素颜色的信号的平均输出电平。因此，通过将该输出用户白平衡和曝光检测中，可以实现高图象质量。另外，这时，由于低通滤波器由电阻和电容构成，在抑制构成部件的数量的情况下可以检测直流成分。

图4(a)～(d)表示在本变形例的固体摄像装置100中读出第N行和第N+1行的象素行的象素信号时从输出放大器107a～107d输出到端子112a～112d上信号的输出波形。如图4(a)所示，从输出放大器107a向端子112a依次输出没有高频成分并且具有平坦输出波形的平均的第N行象素行中的红色信号R(n)、R(n)、R(n)。如图4(b)所示，从输出放大器107b向端子112b依次输出没有高频成分并且具有平坦输出波形的平均的第N+1行象素行中的绿色信号G2(n+1)、G2(n+1)、G2(n+1)。如图4(c)所示，从输出放大器107c向端子112c依次输出没有高频成分并且具有平坦输出波形的平均的第N行象素行中的绿色信号G1(n)、G1(n)、G1(n)。如图4(d)所示，从输出放大器107d向端子112d依次输出没有高频成分并且具有平坦输出波形的平均的第N+1行象素行中的蓝色信号B(n+1)、B(n+1)、B(n+1)。

(第2实施例)

以下参照附图说明有关本发明第2实施例的固体摄像装置。

图5表示有关本发明第2实施例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。这些固体摄像装置以及外部电路被搭载在摄像机或者摄像机系统等上。

如图5所示，固体摄像装置200包括配置成2维行列式的多个单位象素201、在列方向(上下方向)上选择单位象素的垂直移位寄存器202、在每个象素列上与单位象素201连接并且沿列方向延伸的多个垂直信号线203、与各垂直信号线203连接的由多个存储器构成并且积蓄象素信号的行存储器部204。

另外，多个单位象素201具有将通过图中未画出的镜头等光学系统射入的光进行光电变换的功能，分别设置在图中未画出的半导体基板等上。即，多个单位象素201构成摄像部。另外，各单位象素201具有红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的任一种颜色的彩色滤光片。另外，使各单位象素201的彩色滤光片的颜色(以下称为象素颜色)构成？1配置那样配置各单位象素201。另外，在图5中，表示从第N行到N+3行的象素行(N为大于1的整数)以及从第1列到第6列的象素列。在此，如图5所示，多个单位象素201颜色配置不同的2行的象素行所构成的组作为重复的单位配置。

另外，固体摄像装置200包括选择在行存储器部204上积蓄的象素信号的水平移位寄存器205、通过晶体管与行存储器部204的各存储器连接并且读出积蓄在行存储器部204上的象素信号的第1以及第2输出信号线206a以及206b、与各输出信号线206a以及206b连接并且将在各输出信号线206a以及206b上读出的象素信号输出给外部电路210的第1以及第2输出放大器(输出部)207a以及207b。

另外，外部电路210，对于固体摄像装置200所输出的信号，根据与该信号对应的象素颜色(正确讲是输出该信号的单位象素201的象素颜色)，分别进行积蓄。具体讲，外部电路210包括按照每个象素颜色(R、G、B)设置的多个外部存储器211、和进行外部存储器211的选择(即切换各输出放大器207a以及207b与外部存储器211之间的连接)的颜色选择开关212。另外，在各外部存储器211上积蓄的信号用于图中未画出的电子电路等进行的图象处理中。

本实施例的固体摄像装置200的特征是，构成上述组的2行的各象素行的象素信号按每行传送给行存储器部204之后，根据水平移位寄存器105的输出S1～S3的各自的ON/OFF状态，从行存储器部204根据象素颜色同时将同一象素行的象素信号在第1以及第2输出信号线206a以及206b上读出。

在此，图5表示行存储器部204积蓄了第N行象素行的象素信号时的情况。这时，例如，在第1输出信号线206a上读出积蓄在行存储器部204中的绿(G1、G2、G2)的象素信号，在第2输出信号线206b上读出积蓄在行存储器部204中的蓝(B1、B2、B3)的象素信号。因此，由于在各输出信号线206a以及206b上只将分别具有相同颜色的信号从行存储器部204中读出，因此从与各输出信号线206a以及206b连接的各输出放大器207a以及207b，也同时输出具有分别不同颜色的2种信号。即，由于可以从各输出放大器207a以及207b同时输出与2种颜色对应的象素信号，可以使固体摄像装置200的信号输出高速化。

在此，从固体摄像装置200(输出放大器207a以及207b)输出的信号，在被输入给外部电路210之后，通过颜色选择开关212，积蓄在与象素颜色对应的外部存储器211中。例如，对于图5所示的情况，操作颜色选择开关212使第1输出放大器207a与绿(G)的外部存储器211连接，这样，来自第1输出放大器207a的绿(G)的输出信号全部被保存在绿(G)的外部存储器211中。同时，操作颜色选择开关212使第2输出放大器207b与蓝(B)的外部存储器211连接，这样，来自第2输出放大器207b的蓝(B)的输出信号全部被保存在蓝(B)的外部存储器211中。如上所述，在本实施例中，为将1象素行的象素信号保存在外部存储器211中只需进行1次颜色选择开关212的切换。换言之，在本实施例中，即使使信号输出高速化，颜色选择开关212的动作只是限于伴随读出对象的象素行的切换需要对各外部存储器211与各输出放大器207a以及207b的连接进行切换的时候。对此，例如在图9所示的现有技术的MOS型固体摄像装置10以及外部电路20中，为了将1象素行的象素信号传送给外部存储器21，需要进行6次颜色选择开关22的切换。即，在本实施例中，由于不需要使颜色选择开关212的动作高速化，不会受到该开关的动作速度的限制，可以实现包含固体摄像装置200的摄像机或者摄像机系统整体的高速化。

图6(a)以及(b)表示在本实施例的固体摄像装置200中读出第N行和第N+1行的象素行的象素信号时各输出放大器207a以及207b的输出波形。如图6(a)以及(b)所示，在读出第N行象素行的象素信号时，从输出放大器207a依次输出绿色信号G1(n)、G2(n)、G3(n)，同时从输出放大器207b依次输出蓝色信号B1(n)、B2(n)、B(n)。另外，在读出第N+1行象素行的象素信号时，从输出放大器207a依次输出红色信号R1(n+1)、R2(n+1)、R2(n+1)，同时从输出放大器207b依次输出绿色信号G1(n+1)、G2(n+1)、G3(n+1)。

即，在本实施例中，从每个输出放大器207a以及207b连续输出包含在同一象素行中的具有相同种类的颜色并且不相邻接的单位象素的象素信号。因此，在将象素信号积蓄在外部电路210的外部存储器211中时，颜色选择开关212的动作只限定在读出对象的象素行切换时(即对于1象素行只进行1次)，因此没有必要使颜色选择开关212高速动作。具体讲，只有在读出第N行象素行的象素信号时和在读出第N+1行象素行的象素信号时，从各输出放大器207a以及207b输出的象素信号的颜色才不相同。因此，只是在将读出对象的象素行从第N行切换到第N+1行时才需要使颜色选择开关212动作，可以低速化颜色选择开关212的动作。

另外，依据本实施例，由于从每个输出放大器207a以及207b连续输出具有相同象素颜色的信号，在时间轴上相邻信号的象素颜色相同。因此，可以防止该相邻信号之间受到对方的影响而出现混色现象的情况，可以实现高图象质量。

特别是，在本实施例中，在对固体摄像装置200输出信号高速化的情况下，通过使颜色选择开关212低速化以及防止混色，可以增大高图象质量化的效果。

另外，在本实施例中，是以将包含在同一象素行中并且具有相同颜色的单位象素201的象素信号连续读出时的情况作为对象。这时，依据上述本实施例，可以使效果最大。在包含在同一象素行中并且具有相同颜色的至少2个单位象素201的象素信号连续读出时，如上所述，也可以获得颜色选择开关212低速化以及高图象质量化的效果。

另外，在本实施例中，是以在对1象素行的象素信号传送给行存储器部204之后，从行存储器部204将具有各象素颜色的象素信号分别通过不同的输出信号线206a以及206b读出时的情况作为对象。但是，在对1象素列的象素信号传送给列存储器部之后，将具有各象素颜色的象素信号分别通过不同的输出信号线读出时，也可以获得和本实施例相同的效果。

另外，在本实施例中，在同一象素行或者象素列中具有不同颜色的各单位象素201的象素信号、优选通过不同的输出信号线206a以及206b一个一个读出之后，从与输出信号线206a以及206b连接的不同输出放大器207a以及207b输出。这样，可以使固体摄像装置200进一步高速化。

另外，在本实施例中，针对每个象素颜色虽然是在固体摄像装置200的外部设置具有外部存储器211的外部电路210，也可以在固体摄像装置200的内部设置和外部电路210相同的电路。

另外，在本实施例中，多个单位象素201具有红(R)、绿(G)、蓝(B)的原色彩色滤光片，也可以采用蓝绿(Cy)、品红(Mg)、黄(Ye)或者绿(G)等辅色彩色滤光片。另外，作为多个单位象素201的颜色配置虽然采用了？1配置，也可以采用在各象素行或者象素列中具有相同种类的颜色的单位象素201之间不相邻接的其它颜色配置。

另外，在本实施例中，是以光学上不存在黑象素(光学黑体)的情况作为对象。但是，即使在摄像部的周边或者内部存在光学上的黑象素区域、并且由水平信号线等读出光学上黑象素信号时，不用讲也可以适用本发明。

另外，在本实施例中，各象素行或者各象素列的象素信号直接从输出信号线读出时，没有必要设置行存储器部或者列存储器部。

(比较例)

以下参照附图说明与第2实施例进行比较的比较例的固体摄像装置。

图7表示有关比较例的MOS型固体摄像装置以及外部电路的一例的概略构成图。另外，在图7中，和图9所示的现有技术的MOS型固体摄像装置以及外部电路相同的构成采用相同的符号，并省略其说明。

比较例和图9所示的现有例的不同点在于，如图7所示，各象素行的颜色配置和图5所示的第2实施例相同。

图8(a)以及(b)分别表示图7所示固体摄像装置10的输出放大器17韵输出波形。图8(a)表示读出第N行象素行的象素信号时的输出波形，图8(b)表示读出第N+1行象素行的象素信号时的输出波形。

如图8(a)所示，读出第N行象素行的象素信号时，使水平寄存器15的输出S1、S2、S3、S4、S5和S6依次变成ON，则从输出放大器17依次输出绿色信号G1(n)、蓝色信号B1(n)、绿色信号G2(n)、蓝色信号B2(n)、绿色信号G3(n)以及蓝色信号B3(n)。

如图8(b)所示，在读出第N+1行的象素行的象素信号时，使水平寄存器15的输出S1、S2、S3、S4、S5和S6依次变成ON，则从输出放大器17依次输出红色信号R1(n+1)、绿色信号G1(n+1)、红色信号R2(n+1)、绿色信号G2(n+1)、红色信号R3(n+1)以及绿色信号G3(n+1)。

如图8(a)以及(b)所示，在从输出放大器17的信号输出中，在时间轴上每个相邻信号所对应的象素颜色不同。因此，在外部电路20中，采用颜色选择开关22，需要按照象素颜色对输出放大器17输出的信号高速进行选择，将所选择的输出信号传送给相应的外部存储器21。具体讲，对于图7所示的固体摄像装置10以及外部电路20，为了将1象素行的象素信号传送给外部存储器21，需要进行6次颜色选择开关22的切换。即，在比较例中，即使想要使固体摄像装置10的信号输出高速化，将会受到外部电路20的颜色选择开关22的动作的限制。另外，在比较例中，由于与不同象素颜色对应的信号(输出放大器17输出的信号)之间在时间轴上相邻，该信号之间容易受到对方的影响，出现混色现象，使得图象质量劣化。

依据本发明，由于至少从多个输出部按照象素颜色并列输出象素信号，没有必要设置按照象素颜色选择信号的颜色选择开关、或者没有必要使该开关高速动作，可以使包含固体摄像装置的摄像机或者摄像机系统整体高速化。另外，在固体摄像装置的信号输出中，由于在时间轴上相邻信号之间的象素颜色相同，可以防止该相邻信号之间受到对方的影响而产生混色的情况发生，可以实现高图象质量。

Claims (22)

1.一种固体摄像装置，其特征是包括：对入射光进行光电变换的多个单位象素被配置成2维行列式状的摄像部；

根据所述多个单位象素每一个的颜色以及邻接颜色配置，分别读出所述多个单位象素每一个的象素信号的多个输出信号线；以及

分别与所述多个输出信号线的每一个连接、输出被读到所述多个输出信号线的每一个上的象素信号的多个输出部。

2.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素，构成由颜色配置不同的多个象素行组成的、至少1个以上的组，且配置成2维行列式状的摄像部；和

输出所述摄像部的象素信号的多个输出部，

所述多个输出部包括：

连续输出包含在所述组中的一象素行中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部；

连续输出包含在所述一象素行中、具有与所述一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部；以及

连续输出包含在所述组中的与所述一象素行具有不同颜色配置的另一象素行中、具有所述一种颜色并且与所述多个第1单位象素具有不同邻接颜色配置的多个第3单位象素的象素信号的第3输出部。

3.根据权利要求2所述的固体摄像装置，其特征是所述多个第1单位象素的象素信号、所述多个第2单位象素的象素信号、以及所述多个第3单位象素的象素信号，在分别逐个地被同时读到第1输出信号线、第2输出信号线以及第3输出信号线上后，分别从与所述第1输出信号线连接的所述第1输出部、与所述第2输出信号线连接的所述第2输出部以及与所述第3输出信号线连接的所述第3输出部输出。

4.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素，构成由颜色配置不同的多个象素行组成的、至少1个以上的组，且配置成2维行列式状的摄像部；

对构成所述组中的各象素行并且具有多个颜色的所有单位象素的象素信号进行积蓄的行存储器部；以及

至少根据所述多个单位象素的每一个的颜色、分别输出积蓄在所述行存储器部中的象素信号的多个输出部，

当包含在所述组中的一象素行中并且具有一种颜色的一单位象素的邻接颜色配置、与包含在所述组中与所述一象素行具有不同颜色配置的另一象素行中并且具有所述一种颜色的另一单位象素的邻接颜色配置不相同时，所述多个输出部分别具有：输出所述一单位象素的象素信号的一输出部、和输出所述另一单位象素的象素信号的另一输出部。

5.根据权利要求4所述的固体摄像装置，其特征是所述组中具有不同颜色的单位象素每一个的象素信号、以及包含在所述组中不同象素行中具有相同颜色并且邻接颜色配置不同的单位象素每一个的象素信号，被从所述行存储器部一个一个同时地读到不同的多个输出线上后，由与所述多个输出线的每一个连接的、所述多个输出部中相应的输出部输出。

6.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素，构成由颜色配置不同的多个象素行组成的、至少1个以上的组，且配置成2维行列式状的摄像部；和

输出所述摄像部的象素信号的多个输出部，

所述多个输出部包括：

连续输出包含在所述组中的一象素列中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部；

连续输出包含在所述一象素列中、具有与所述一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部；以及

连续输出包含在所述组中与所述一象素列具有不同颜色配置的另一象素列中、具有所述一种颜色并且与所述多个第1单位象素具有不同邻接颜色配置的多个第3单位象素的象素信号的第3输出部。

7.根据权利要求6所述的固体摄像装置，其特征是所述多个第1单位象素的象素信号、所述多个第2单位象素的象素信号、以及所述多个第3单位象素的象素信号，在分别逐个地被同时读到第1输出信号线、第2输出信号线以及第3输出信号线上后，分别从与所述第1输出信号线连接的所述第1输出部、与所述第2输出信号线连接的所述第2输出部以及与所述第3输出信号线连接的所述第3输出部输出。

8.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素，构成由颜色配置不同的多个象素行组成的、至少1个以上的组，且配置成2维行列式状的摄像部；

对构成所述组中的各象素列并且具有多个颜色的所有单位象素的象素信号进行积蓄的列存储器部；以及

至少分别所述多个单位象素每一个的颜色、输出积蓄在所述列存储器部中的象素信号的多个输出部，

当包含在所述组中的一象素列中并且具有一种颜色的一单位象素的邻接颜色配置、和包含在所述组中与所述一象素列具有不同颜色配置的另一象素列中并且具有所述一种颜色的另一单位象素的邻接颜色配置不相同时，所述多个输出部分别具有输出所述一单位象素的象素信号的一输出部、和输出所述另一单位象素的象素信号的另一输出部。

9.根据权利要求8所述的固体摄像装置，其特征是所述组中具有不同颜色的单位象素每一个的象素信号、以及包含在所述组中不同象素列中具有相同颜色并且邻接颜色配置不同的单位象素每一个的象素信号，被从所述行存储器部一个一个同时地读到不同的多个输出线上后，由与所述多个输出线的每一个连接的、所述多个输出部中相应的输出部输出。

10.根据权利要求1、2、4、6和8中任一项所述的固体摄像装置，其特征是从所述多个输出部的每一个在经过低通滤波器之后输出象素信号。

11.根据权利要求10所述的固体摄像装置，其特征是所述低通滤波器由电阻和电容构成。

12.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素行地配置成2维行列式状的摄像部；

积蓄所述摄像部的象素信号的多个行存储器；以及

输出积蓄在所述多个行存储器上的象素信号的多个输出部，

所述多个行存储器的个数，在所述多个输出部的个数以上并且在多个象素列的个数以下。

13.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素列地配置成2维行列式状的摄像部；

积蓄所述摄像部的象素信号的多个列存储器；以及

输出积蓄在所述多个列存储器上的象素信号的多个输出部，

所述多个列存储器的个数，在所述多个输出部的个数以上并且在多个象素行的个数以下。

14.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素行地配置成2维行列式状的摄像部；

连续输出包含在多个象素行的一象素行中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部；以及

连续输出包含在所述一象素行中、具有与所述一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部。

15.根据权利要求14所述的固体摄像装置，其特征是所述多个第1单位象素的象素信号、以及所述多个第2单位象素的象素信号，在分别逐个地被同时读到第1输出信号线及第2输出信号线上后，分别从与所述第1输出信号线连接的所述第1输出部、以及与所述第2输出信号线连接的所述第2输出部输出。

16.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素行地配置成2维行列式状的摄像部；和

包含在多个象素行的一象素行中并且具有相互不同的颜色的单位象素每一个的象素信号根据各单位象素的颜色分别并且连续被输出的多个输出部。

17.根据权利要求16所述的固体摄像装置，其特征是具有所述不同颜色的所述各单位象素的象素信号，被一个一个同时地读到不同的多个输出线上后，由与所述多个输出线的每一个连接的、所述多个输出部中相应的输出部输出。

18.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素列地配置成2维行列式状的摄像部；

连续输出包含在多个象素列的一象素列中、具有一种颜色并且相互不相邻接的多个第1单位象素的象素信号的第1输出部；以及

连续输出包含在所述一象素列中、具有与所述一种颜色不同的另一种颜色并且相互不相邻接的多个第2单位象素的象素信号的第2输出部。

19.根据权利要求18所述的固体摄像装置，其特征是所述多个第1单位象素的象素信号、以及所述多个第2单位象素的象素信号，在分别逐个地被同时读到第1输出信号线及第2输出信号线上后，分别从与所述第1输出信号线连接的所述第1输出部、以及与所述第2输出信号线连接的所述第2输出部输出。

20.一种固体摄像装置，其特征是包括：使对入射光进行光电变换的多个单位象素、构成为颜色配置不同的多个象素列地配置成2维行列式状的摄像部；和

包含在多个象素列的一象素列中并且具有相互不同的颜色的单位象素每一个的象素信号根据各单位象素的颜色分别并且连续被输出的多个输出部。

21.根据权利要求20所述的固体摄像装置，其特征是具有所述不同颜色的所述各单位象素的象素信号，被一个一个同时地读到不同的多个输出线上后，由与所述多个输出线的每一个连接的、所述多个输出部中相应的输出部输出。

22.一种摄像机，其特征是搭载有权利要求1、2、4、6、8、14、16、18和20中任一项所述的的固体摄像装置。

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