JP2003259227A

JP2003259227A - 撮像装置

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Publication number: JP2003259227A
Application number: JP2002056420A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ogura; 正徳小倉; Fumihiro Inui; 文洋乾; Tetsuya Itano; 哲也板野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-12
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: US20070052831A1; US7719587B2; US20030193585A1; JP3833125B2; US7148927B2

Abstract

(57)【要約】【課題】出力ピン数を最小限に押さえつつ、比較的簡
易な構成で、カラー固体撮像装置から各色毎の信号を高
速に出力すること。【解決手段】複数色からなるカラーフィルタに覆われ
た複数の画素（１）を有する光電変換手段と、それぞれ
が、複数の画素からの信号を順次出力するための複数の
信号線（１０１〜１０４、１５〜１８）と、前記複数の
信号線からの信号を時分割多重して出力するマルチプレ
クサ（１９，２０）と、前記マルチプレクサにおいて、
同一色のカラーフィルタに覆われた画素からの信号が連
続的に多重されるように、複数の画素からの信号を前記
信号線へ読み出す水平走査回路（１１〜１４）とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に関し、特
に撮像装置の信号読み出し部の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルスチルカメラ、デジタル
ビデオカメラなどの画像入力機器において、撮影画像の
高画質化のためセンサの多画素化が進んでおり、そのた
め、読み出し時間の高速化が求められている。これらの
要求に対してこれまでには画素信号を複数の読み出しチ
ャンネルに分割して読み出す方式が開発されてきた。こ
の従来方式の概要について図１１及び図１２を用いて説
明する。

【０００３】図１１は、従来の固体撮像装置の内部構成
図である。図１１に示す固体撮像装置は、２次元に配列
され遮光膜などによって遮光されたオプティカルブラッ
ク画素と遮光膜の無い有効画素とを有する複数の画素３
１０１と、垂直走査回路３１０２からの制御信号に基づ
いて選択された複数の画素３１０１の各々から画素信号
などを読み出す読み出しチャンネル３０７１，３０７２
と、読み出しチャンネル３０７１，３０７２によって読
み出されタイミングが調整された後にバッファ回路３１
１９を通して、波形整形または、駆動力を増加させてか
ら信号を出力する出力端子３１２０とを備えている。

【０００４】また、読み出しチャンネル３０７１，３０
７２は、複数の画素３１０１の各々から読み出した画素
信号などを記憶するラインメモリ回路３１０４，３１０
９と、入力端子３１２２，３１２３から入力した水平シ
フトパルスに応じて記憶されている画素信号などを転送
する水平走査回路３１０５，３１１０とを具備する読み
出し回路３１０６，３１１１と、読み出された信号を増
幅する増幅器３１０７，３１１２と、増幅された信号を
所定の電位にクランプするクランプ手段３１２４，３１
２５とを備えている。

【０００５】次に、図１１に示す固体撮像装置の動作に
ついて説明する。まず、複数の画素３１０１の各々に光
が入射されると、複数の画素３１０１各々は、入射光の
光量に基づいたレベルの画素信号を生成する。次に、垂
直走査回路１０２により選択された行の奇数列の画素３
１０１から読み出された画素信号がラインメモリ回路３
１０４に格納されると共に、同じ行の偶数列の画素３１
０１から読み出された画素信号がラインメモリ回路３１
０９に格納される。

【０００６】続いて、水平走査回路３１０５は、チップ
外部もしくは内部からの水平シフトパルスを入力端子３
１２２から入力する。そして、入力した水平シフトパル
スに基づいて、ラインメモリ回路３１０４に読み出され
た画素信号を順次選択して、増幅器３１０７へ出力す
る。増幅器３１０７では、入力された画素信号を増幅し
て、出力端子３１０８より図示しない処理回路へ出力す
る。

【０００７】一方、水平走査回路３１１０においても同
様に、入力端子３１２３から入力した水平シフトパルス
に基づいて、ラインメモリ回路３１０９に読み出された
画素信号を順次選択して、増幅器３１１２へ出力する。
増幅器３１１２では、入力された画素信号を増幅して、
出力端子３１１３より図示しない処理回路へ出力する。

【０００８】また、複数の画素３１０１の内オプティカ
ルブラック画素から出力されるダークレベル信号を、ク
ランプ手段３１２４，３１２５を用いて所望の電位にク
ランプする。更に、出力端子３１０８，３１１３の各々
に、並列に接続されたスイッチ３１１６，３１１７のオ
ン／オフを交互に切り換えることによって、奇数列の画
素と偶数列の画素からの各画素信号を出力バッファ回路
３１１９を介して出力端子３１２０から出力する。

【０００９】図１２は図１１の入力端子３１２２，３１
２３に入力する各水平シフトパルス１，２，出力端子３
１０８，３１１３に出力されるダークレベル信号及び画
素信号、スイッチ３１１６，３１１７のオン／オフの状
態、出力端子３１２０に出力されるダークレベル信号及
び画素信号並びにクランプ動作を行うクランプパルスを
示す図である。図１２は入力端子３１２２，３１２３に
例えば６クロック分ずつのパルス波を入力した様子を示
している。

【００１０】なお、図１２において、出力端子３１２０
から出力される信号の内、１〜１２列目の任意の行の画
素から読み出される画素信号又はダークレベル信号に
（１）〜（１２）の番号を付している。また、出力端子
３１０８，３１１３の画素信号には、出力端子３１２０
に対応する番号を付している。なお、（１）〜（６）は
オプティカルブラック画素から得られるダークレベル信
号を示し、（７）〜（１２）までは有効画素から得られ
る画像信号を示している。

【００１１】図１２によれば、水平シフトパルス１に同
期したダークレベル信号（１）、（３）、（５）及び画
素信号（７）、（９）、（１１）が出力端子１０８に順
次出力され、水平シフトパルス２に同期したダークレベ
ル信号（２）、（４）、（６）及び画素信号（８）、
（１０）、（１２）が出力端子３１１３に順次出力され
ている。出力端子３１０８，３１１３よりダークレベル
信号（１）（２）が出力される時点においてクランプ手
段３１２４，３１２５を動作させることによってダーク
レベル信号を所望の電位にクランプする。

【００１２】続いて、スイッチ３１１６，３１１７のオ
ン／オフを交互に切り換えることによってダークレベル
信号（１）〜（６）及び画素信号（７）〜（１２）が順
に出力端子３１２０に出力される。このように、出力端
子１２０のクロックレートに対して、出力端子３１０
８，３１１３は１／２周期の動作であるにも関わらず、
読み出し時間の高速化を比較的容易に行うことができ
る。

【００１３】更に、上記のような複数チャンネルによる
読み出しを行う場合に、各チャンネルから常に同色の信
号を読み出す構成が特開平９−４６４８０に、また、各
チャンネル毎のオフセット誤差を補正する方法が特開２
００１−２４５２２１に開示されている。

【００１４】更に、特開平５−３２８２２４では、複数
チャンネルを用いて水平方向に複数画素ずつ読み出し、
複数チャンネルに読み出された信号をスイッチを用いて
順次時分割多重して出力する構成を開示している。この
構成によれば、各チャンネル毎の読み出し速度が遅くて
も、読み出された電荷信号を時分割多重することで高速
に電荷読み出しを可能にすると共に、出力端子の数を削
減することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９−４６４８０又は特開２００１−２４５２２１では各
出力端子に対応して４つまたは５つの出力ピンが必要で
あり、出力ピン数が増えてしまうという欠点があった。
また、特開平５−３２８２２４に示す構成では、次に示
すような問題がある。

【００１６】図１３は、特開平５−３２８２２４で開示
される構成をカラー読み出しに適用した場合について説
明する図である。説明を簡略にするために、ここでは２
つの水平走査回路を用いて２画素ずつ電荷を読み出すも
のする。図１３では、複数の画素１がベイヤー配列のフ
ィルタに覆われており、第１水平走査回路３によりＧ及
びＢの画素列を読み出し、第２水平走査回路４によりＲ
及びＧの画素列を順次読み出す。

【００１７】ここで、垂直走査回路２によりＮ行目を選
択して読み出す場合、差動アンプ５からは１画素おきの
Ｇ信号が、差動アンプ６からは１画素おきのＲ信号が続
けて出力される。これをマルチプレクサ７により時分割
多重すると、出力端子（ＯＵＴ）からはＲ信号とＧ信号
が交互に出力されることになる。このように、異なる色
の信号をマルチプレックスをして１つの出力端子から出
力すると、異なる２色間で混色が発生してしまったり、
半導体固体撮像装置外での信号の分離等の後段の信号処
理回路の構成が複雑になってしまう問題があった。

【００１８】そのメカニズムを以下にのべる。撮像装置
内の配線等には、寄生抵抗Ｒおよび寄生容量Ｃが付く。
それらの寄生素子の付いた配線等の電位変化は過渡現象
で次のように説明できる。寄生素子のついた配線の電位
電位変化は寄生抵抗Ｒと寄生容量Ｃで決まり、時定数を
ＣＲとすると、次式（１）のＶ（ｔ）で表される。Ｖ（ｔ）＝Ｖoε−（１／ＲＣ）ｔ・・・（１）

【００１９】但し、Ｖoは、配線の定常状態での電位、
εは、自然定数である。式（１）から分かるように、Ｖ
（ｔ）は、時間に対して指数関数的な変化をしながら、
定常状態Ｖ（ｔ）＝Ｖｏに近づくことになる。

【００２０】このように、図１１の出力端子３１２０か
ら出力される波形（図１２の出力端子３１２０）は、
（７）と（８）では、出力レベルが異なるため、（７）
から（８）に電位が下がるまでに時間を要する。また
（６）から（７）の出力レベルに遷移する場合も同様で
ある。出力端子３１２０の連続した出力レベルが大きく
異なる理由の一つとして、端子３１１３，３１０８から
の出力が透過率の異なるカラー・フィルタの画素からの
出力であることが挙げられる。

【００２１】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、出力ピン数を最小限に押さえつつ、比較的簡易
な構成で、カラー固体撮像装置から各色毎の信号を高速
に出力することができ、且つ、高速で複数の出力系統の
マルチプレックスを行っても、混色を回避して良質な画
像を形成することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の撮像装置は、複数色からなるカラーフィル
タに覆われた複数の画素を有する光電変換手段と、それ
ぞれが、複数の画素からの信号を順次出力するための複
数の共通読み出し手段と、前記複数の共通読み出し手段
からの信号を時分割多重して出力する時分割多重手段
と、前記時分割多重手段において、同一色のカラーフィ
ルタに覆われた画素からの信号が連続的に多重されるよ
うに、複数の画素からの信号を前記時分割多重手段へ読
み出す制御手段とを有する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００２４】＜第１の実施形態＞図１は、本発明の第１
の実施形態における撮像装置の構成を示す図、また、図
２はその駆動タイミング及び出力信号を示すタイミング
チャートである。以下、図１及び図２を参照して、本第
１の実施形態を説明する。

【００２５】図１において、１はベイヤー配列のカラー
フィルタを有する画素であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）の横の（）内の数字は、各画素の座標を表す。
なお、ここでは説明の簡略化のため、６×６に画素が配
列されている場合を示しているが、実際には非常に多数
の画素がアレイ状に配列される。

【００２６】各画素１は、行毎に行選択線Ｌ１〜Ｌ６に
それぞれ接続され、行選択線Ｌ１〜Ｌ６が垂直走査回路
２から供給される行選択信号により順次Ｈｉｇｈ（以
下、「Ｈ」）となることで、電荷を読み出す行が選択さ
れる。図２に示す例では、行選択線Ｌ１に供給される行
選択信号ΦＬ１がＨとなり、１行目が選択されている場
合を示している（ｔ１）。読み出し行が選択されるのと
ほぼ同じタイミングで電荷の読み出しに先立って、信号
ΦＰＴＮ１及びΦＰＴＮ２をＨとし、ＭＯＳ２１，２２
をＯＮにして、選択された行のノイズ成分を容量ＣＴＮ
に読み出す。次に信号ΦＰＴＳ１及びΦＰＴＳ２をＨと
してＭＯＳ２３，２４をＯＮにし（ｔ２）、選択された
行の各画素１に蓄積された光電荷を上記ノイズ成分に重
畳して容量ＣＴＳに読み出す。これにより、各画素１の
ノイズ成分とノイズ成分に重畳された画像信号成分が容
量ＣＴＮ及びＣＴＳにそれぞれ揃うことになる。

【００２７】次に、シフトレジスタなどにより構成され
る、第１〜第４水平走査回路１１〜１４から供給される
列選択信号により、容量ＣＴＮ、ＣＴＳの各組に保持さ
れている電荷を差動アンプ１５〜１８に転送する。差動
アンプ１５〜１８はノイズ成分をノイズ成分に重畳され
た画像信号成分から差し引くことで、ノイズ成分を除去
した画像信号を出力する。

【００２８】まず、第１及び第２水平走査回路１１、１
２がΦＨ１及びΦＨ２をＨにすると、対応するＭＯＳ２
５〜２８がＯＮとなり、Ｇ（１，１）及びＲ（１，２）
から容量ＣＴＮ、ＣＴＳに読み出した電荷が、信号線１
０１，１０２を介してそれぞれ差動アンプ１５及び１６
に転送される（ｔ３）。差動アンプ１５はノイズ成分に
重畳された光電荷からノイズ成分を除去して、画像信号
（画素と同じ参照記号により示す。Ｇ（１，１））を出
力する（ＯＵＴ１）。差動アンプ１６も同様にして、画
像信号Ｒ（１，２）を出力する（ＯＵＴ２）。マルチプ
レクサ１９及び２０は、差動アンプ１５及び１６を選択
して画像信号Ｇ（１，１）及びＲ（１，２）をそれぞれ
出力する。

【００２９】そして、ｔ４のタイミングで、第３及び第
４水平走査回路１３，１４はΦＨ３及びΦＨ４をＨに
し、Ｇ（１，３）及びＲ（１，４）から容量ＣＴＮ、Ｃ
ＴＳに読み出した電荷を、信号線１０３，１０４を介し
てそれぞれ差動アンプ１７及び１８に転送する。

【００３０】そして、差動アンプ１７はノイズ成分に重
畳された光電荷からノイズ成分を除去して、画像信号Ｇ
（１，３）を出力する（ＯＵＴ３）。差動アンプ１８も
同様にして、画像信号Ｒ（１，４）を出力する（ＯＵＴ
４）。マルチプレクサ１９及び２０は、今度は差動アン
プ１７及び１８を選択することで画像信号Ｇ（１，３）
及びＲ（１，４）をそれぞれ出力する。

【００３１】上記の動作を１水平ライン分繰り返すこと
で、マルチプレクサ１９の出力端子ＯＵＴＡからはＧ
（１，１）、Ｇ（１，３）、Ｇ（１，５）というように
１画素おきのＧ信号が、マルチプレクサ２０の出力端子
ＯＵＴＢからは、Ｒ（１，２）、Ｒ（１，４）、Ｒ
（１，６）というように１画素おきのＲ信号が、出力さ
れることになる。

【００３２】同様にして、垂直走査回路２によりΦＬ２
をＨにして２行目を選択し、上記動作を１ライン分繰り
返すと、マルチプレクサ１９の出力端子ＯＵＴＡからは
Ｂ（２，１）、Ｂ（２，３）、Ｂ（２，５）というよう
に１画素おきのＢ信号が、マルチプレクサ２０の出力端
子ＯＵＴＢからは、Ｇ（２，２）、Ｇ（２，４）、Ｇ
（２，６）というように１画素おきのＧ信号が出力され
る。

【００３３】上記の通り本発明の第１の実施形態によれ
ば、複数の読み出し信号線を介して読み出し、時分割多
重して出力することにより、読み出し速度を向上するこ
とができると共に、各読み出し信号線からそのまま出力
する場合に比べて、出力ピンの数を削減することがで
き、同色信号同士をマルチプレックスすることで、ＯＵ
ＴＡ又はＢからの出力をそれぞれ、ほぼ一定の信号レベ
ルとすることで、混色を回避する構成で、カラー固体撮
像装置から各色毎の信号を高速に出力できるようにする
ことが可能となる。また、本第１の実施形態のように、
色列の出力系統を図１のように読み出し手段を割り当て
ることで、それぞれ上側の２系統の読み出し手段でマル
チプレックス、下側の２系統の読み出し手段をマルチプ
レックスすることが可能になり、上側ＯＵＴ１とＯＵＴ
３および下側ＯＵＴ２とＯＵＴ４の出力端子が隣接して
いるので、マルチプレックスするときに、遅延の問題，
駆動力等のを無視できるのでタイミングの調整が容易に
なる。

【００３４】更に、各出力ピンから同色の信号が出力さ
れるため、後段の信号処理回路で色分離を行う必要が無
くなり、信号処理回路の構成及び処理を簡素化すること
が可能となる。

【００３５】＜第２の実施形態＞次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。

【００３６】なお、本実施形態以降では、説明を簡略に
するため駆動方法及びノイズ除去方式の説明を一部省略
する。

【００３７】図３は、本発明の第２の実施形態における
撮像装置の構成を示す図、また、図４はその駆動タイミ
ング及び出力信号を示すタイミングチャートである。本
第２の実施形態では、図１で示す第１及び第３水平走査
回路１１，１３と、第２及び第４水平走査回路１２，１
４とをそれぞれ１つの水平走査回路に置き換えた場合に
ついて説明する。なお、図３において、図１と同様の構
成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。

【００３８】図３において、３１は第１水平走査回路、
３２は第２水平走査回路である。図４に示すように、第
１及び第２水平走査回路３１，３２に供給されるクロッ
ク信号の周期を、第１の実施形態における第１〜第４水
平走査回路１１〜１４の駆動周波数の２倍にする。

【００３９】供給されるクロックの周期に基づいて、第
１水平走査回路３１はΦＨ１，ΦＨ３，ΦＨ５を順次Ｈ
とし、第２水平走査回路３２はΦＨ２，ΦＨ４，ΦＨ６
を順次Ｈとすることで、上記第１の実施形態と同様のタ
イミングで読み出しを行うことができる。

【００４０】＜第３の実施形態＞次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。

【００４１】図９は、本発明の第３の実施形態における
撮像装置の概略構成を示す図である。図５は、図１又は
図３で示す信号線１０１〜１０４をそれぞれ中央から左
右方向に出力する構成に分割した場合を示す。なお、図
９において、図１及び図３と同様の構成には同じ参照番
号を、また図１及び図３と同等な構成であって、左右に
分離された構成には参照番号の後ろにＲ（右）、Ｌ
（左）付し、説明を省略する。また、なお、図５に示す
構成を図１に示す第１の実施形態の撮像装置に容易に適
用可能あることは言うまでもない。

【００４２】＜第４の実施形態＞次に、図１０を参照し
て、上記第１〜第３実施形態で説明した撮像装置を用い
た撮像システムについて説明する。

【００４３】図１０において、４０１はレンズのプロテ
クトとメインスイッチを兼ねるバリア、４０２は被写体
の光学像を撮像装置４０４に結像させるレンズ、４０３
はレンズ４０２を通った光量を可変制御するための絞
り、４０４はレンズ４０２により結像された被写体光学
像を画像信号として取り込むための固体撮像素子（上記
第１〜第３実施形態で説明した撮像装置に対応する）、
４０５は、撮像装置４０４から出力される画像信号を増
幅するゲイン可変アンプ部及びゲイン値を補正するため
のゲイン補正回路部等を含む撮像信号処理回路、４０６
は撮像装置４０４より出力される画像信号のアナログー
ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器、４０７はＡ／Ｄ変
換器４０６より出力された画像データに各種の補正を行
ったりデータを圧縮する信号処理部、４０８は撮像装置
４０４、撮像信号処理回路４０５、Ａ／Ｄ変換器４０
６、信号処理部４０７に、各種タイミング信号を出力す
るタイミング発生部、４０９は各種演算とスチルビデオ
カメラ全体を制御する全体制御・演算部、４１０は画像
データを一時的に記憶する為のメモリ部、４１１は記録
媒体に記録または読み出しを行うための記録媒体制御イ
ンターフェース部、４１２は画像データの記録または読
み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒
体、４１３は外部コンピュータ等と通信する為のインタ
ーフェース部である。

【００４４】次に、前述の構成における撮影時のスチル
ビデオカメラの動作について説明する。

【００４５】バリア４０１がオープンされるとメイン電
源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更
にＡ／Ｄ変換器４０６などの撮像系回路の電源がオンさ
れる。

【００４６】その後、露光量を制御する為に、全体制御
・演算部４０９は絞り４０３を開放にし、固体撮像素子
４０４から出力された信号はＡ／Ｄ変換器４０６で変換
された後、信号処理部４０７に入力される。全体制御・
演算部４０９は、信号処理部４０７により所定の信号処
理がされたデータを基に測光を行い、その結果により明
るさを判断し、露出の演算を行う。そして得られた露出
に応じて絞り４０３を制御する。

【００４７】次に、撮像装置４０４から出力された信号
を基に、全体制御・演算部４０９は高周波成分を取り出
し被写体までの距離の演算を行う。その後、レンズを駆
動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した
時は、再びレンズを駆動し測距を行う。そして、合焦が
確認された後に本露光を始める。

【００４８】露光が終了すると、撮像装置４０４から出
力された画像信号はＡ／Ｄ変換器４０６でＡ／Ｄ変換さ
れ、信号処理部４０７を通り全体制御・演算部４０９に
よりメモリ部４１０に書き込まれる。

【００４９】その後、メモリ部４１０に蓄積されたデー
タは、全体制御・演算部４０９の制御により記録媒体制
御Ｉ／Ｆ部４１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記
録媒体４１２に記録される。

【００５０】また、外部Ｉ／Ｆ部４１３を通り直接コン
ピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。

【００５１】＜他の実施形態＞なお、上記第１および第
３の実施形態においては、ベイヤー配列のカラーフィル
タを用いた場合について説明し、信号読み出し部（容量
ＣＴＮ、ＣＴＳと各差動アンプとを接続する信号線１０
１〜１０４と、各差動アンプ１５〜１８）を４系統、マ
ルチプレクサ１９，２０を２つ用いて２出力としたが、
本発明はこれに限るものではない。図６〜図９に簡略に
示すが、例えば、信号読み出し部を６系統（図６）や８
系統（図７）にすることができる。その場合、１系統で
行う場合に比べて、各信号読み出し部による読み出し速
度は変わらなくても、センサ信号の出力レートを、それ
ぞれ３倍，４倍に上げることができる。また、各信号読
み出し部毎に水平走査回路を設けた場合、１つの水平走
査回路で複数の信号読み出し部を駆動する場合に比べ
て、水平走査回路で使用するクロック周波数を１／３及
び１／４に下げることができる。

【００５２】また、カラーフィルタの色配列によって、
適宜変更することができる。すなわち、信号読みだし部
の数を、各行に含まれる画素を覆うカラーフィルタの最
大色数の２倍以上にすればよい。例えば、カラーフィル
タが各行毎にＲ、Ｇ、Ｂを順に繰り返すレイアウトであ
る場合には、少なくとも６系統の信号読み出し部を用い
る（図８）。

【００５３】また、カラーフィルタも原色のものに限る
ものではなく、補色カラーフィルタを用いることも可能
である（図９）。

【００５４】なお、上記実施形態を適宜組み合わせて実
施可能であることは言うまでもない。

【００５５】

【発明の効果】上記の通り本発明によれば、出力ピン数
を最小限に押さえつつ、比較的簡易な構成で、カラー固
体撮像装置から各色毎の信号を高速に出力することがで
き、高速で複数の出力系統のマルチプレックスを行って
も、同色信号の比較的近い出力レベルをマルチプレック
スするので、混色を回避することができ、良質な画像を
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における撮像装置の構
成を示す図である。

【図２】図１に示す撮像装置の駆動タイミング及び出力
信号を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の第２の実施形態における撮像装置の構
成を示す図である。

【図４】図３に示す撮像装置の駆動タイミング及び出力
信号を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の第３の実施形態における撮像装置の概
略構成を示す図である。

【図６】、

【図７】、

【図８】、

【図９】本発明における撮像装置の他の構成例を示す図
である。

【図１０】本発明の第４の実施形態における撮像システ
ムの構成を示すブロック図である。

【図１１】従来の撮像装置の構成を示す図である。

【図１２】従来の撮像装置の駆動タイミング及び出力信
号を示すタイミングチャートである。

【図１３】従来の撮像装置の別の構成を示す図である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年４月３０日（２００３．４．３
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】図１２によれば、水平シフトパルス１に同
期したダークレベル信号（１）、（３）、（５）及び画
素信号（７）、（９）、（１１）が出力端子３１０８に
順次出力され、水平シフトパルス２に同期したダークレ
ベル信号（２）、（４）、（６）及び画素信号（８）、
（１０）、（１２）が出力端子３１１３に順次出力され
ている。出力端子３１０８，３１１３よりダークレベル
信号（１）（２）が出力される時点においてクランプ手
段３１２４，３１２５を動作させることによってダーク
レベル信号を所望の電位にクランプする。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】続いて、スイッチ３１１６，３１１７のオ
ン／オフを交互に切り換えることによってダークレベル
信号（１）〜（６）及び画素信号（７）〜（１２）が順
に出力端子３１２０に出力される。このように、出力端
子３１２０のクロックレートに対して、出力端子３１０
８，３１１３は１／２周期の動作であるにも関わらず、
読み出し時間の高速化を比較的容易に行うことができ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】上記の通り本発明の第１の実施形態によれ
ば、複数の読み出し信号線を介して読み出し、時分割多
重して出力することにより、読み出し速度を向上するこ
とができると共に、各読み出し信号線からそのまま出力
する場合に比べて、出力ピンの数を削減することがで
き、同色信号同士をマルチプレックスすることで、ＯＵ
ＴＡ又はＢからの出力をそれぞれ、ほぼ一定の信号レベ
ルとすることで、混色を回避する構成で、カラー固体撮
像装置から各色毎の信号を高速に出力できるようにする
ことが可能となる。また、本第１の実施形態のように、
色列の出力系統を図１のように読み出し手段を割り当て
ることで、それぞれ上側の２系統の読み出し手段でマル
チプレックス、下側の２系統の読み出し手段をマルチプ
レックスすることが可能になり、上側ＯＵＴ１とＯＵＴ
３および下側ＯＵＴ２とＯＵＴ４の出力端子が隣接して
いるので、マルチプレックスするときに、遅延の問題，
駆動力等の問題を無視できるのでタイミングの調整が容
易になる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】図５は、本発明の第３の実施形態における
撮像装置の概略構成を示す図である。図５は、図１又は
図３で示す信号線１０１〜１０４をそれぞれ中央から左
右方向に出力する構成に分割した場合を示す。なお、図
５において、図１及び図３と同様の構成には同じ参照番
号を、また図１及び図３と同等な構成であって、左右に
分離された構成には参照番号の後ろにＲ（右）、Ｌ
（左）付し、説明を省略する。また、なお、図５に示す
構成を図１に示す第１の実施形態の撮像装置に容易に適
用可能あることは言うまでもない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者板野哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 4M118 AB01 BA14 CA02 FA06 GC07 5C024 CX04 EX52 GZ22 GZ42 HX15 HX17 HX23 HX29 HX51 JX26 5C065 BB22 BB34 CC01 DD09 EE06 EE07 GG18 GG22 GG43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数色からなるカラーフィルタに覆われ
た複数の画素を有する光電変換手段と、それぞれが、複数の画素からの信号を順次出力するため
の複数の共通読み出し手段と、前記複数の共通読み出し手段からの信号を時分割多重し
て出力する時分割多重手段と、前記時分割多重手段において、同一色のカラーフィルタ
に覆われた画素からの信号が連続的に多重されるよう
に、複数の画素からの信号を前記共通読み出し手段へ読
み出す制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記複数の共通読み出し手段は、選択さ
れた１行の複数画素からの信号を順次出力することを特
徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】前記共通読み出し手段の数は、前記複数
の画素の内、１行の画素を覆うカラーフィルタの最大色
数の複数倍であることを特徴とする請求項１又は２に記
載の撮像装置。
【請求項４】前記複数倍は、２倍であることを特徴と
する請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】前記複数の共通読み出し手段は、少なく
とも第１から第４の共通読み出し手段を有し、前記時分
割多重手段は、少なくとも第１及び第２の時分割多重手
段を有し、前記光電変換手段の各々の辺のうち一方の辺
に前記第１及び第２の共通読み出し手段と前記第１の時
分割多重手段を設けるとともに、光電変換手段を挟んで
対向する他の辺に前記第３及び第４の共通読み出し手段
と前記第２の時分割多重手段設け、前記第１の時分割多
重手段は、前記第１及び第２の共通読み出し手段からの
信号を時分割多重し、前記第２の時分割多重手段は、前
記第３及び第４の共通読み出し手段からの信号を時分割
多重することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載の撮像装置。
【請求項６】前記カラーフィルタは、原色カラーフィ
ルタであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
１項に記載の撮像装置。
【請求項７】前記カラーフィルタは、ベイヤー配列の
カラーフィルタであることを特徴とする請求項６に記載
の撮像装置。
【請求項８】前記カラーフィルタは、補色カラーフィ
ルタであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
１項に記載の撮像装置。
【請求項９】前記各画素では、光電変換により得られ
た光電荷を蓄積し、前記共通読み出し手段は、前記各画素のノイズ成分を読み出すノイズ読み出し手段
と、前記各画素のノイズ成分に光電荷を重畳した光電荷を読
み出す電荷読み出し手段と、前記電荷読み出し手段により読み出された光電荷から、
前記ノイズ読み出し手段により読み出されたノイズ成分
を除去して画像信号を出力するノイズ除去手段とを有す
ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記
載の撮像装置。
【請求項１０】前記複数の共通読み出し手段それぞれ
に対応して設けられた、前記共通読み出し手段を駆動す
る駆動手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至
９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】前記各時分割多重手段に接続される複
数の読み出し手段毎に設けられた、前記複数の共通読み
出し手段を駆動する駆動手段を更に有することを特徴と
する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装
置。
【請求項１２】前記複数の共通読み出し手段からの信
号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変
換回路と、前記アナログ・ディジタル変換回路からの信
号を信号処理する信号処理回路とを有する請求項１乃至
１１のいずれか１項に記載の撮像装置。