JP2004007471A - 固体撮像素子及びこれを用いた固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】行駆動回路R1〜Rnは、複数種の画素を走査線毎に駆動する。また、列読出回路C1〜Cmは、複数種の画素から列毎に読み出しを行う。GR用列選択回路15は、偶数列の列読出回路の出力を選択し、GB用列選択回路16は、奇数列の列読出回路の出力を選択する。これにより、所定ラインにおいて、GR用列選択回路15からはG信号のみが出力され、GB用列選択回路16からはB信号のみが出力される。同様に、次のラインでは、選択回路15,16からは夫々R信号又はG信号のみが出力される。列選択回路15,16の出力を独立した増幅度で増幅することにより、画素の色に応じた増幅が可能である。増幅度の切換えはライン毎でよく、低速の装置により、分解能を向上させ、良好なS/Nの出力を得ることができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、分解能及びS/Nを向上させたカラーイメージセンサ等の固体撮像素子及びこれを用いた固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、イメージセンサ等の固体撮像素子を用いて動画あるいは静止画を得る固体撮像装置が種々開発されている。カラーイメージセンサは、例えばフォトダイオードとトランジスタによって画素を構成し、画素を2次元にアレイ状に配列することで、2次元イメージを得る。
【0003】
各画素のフォトダイオードによって得られた画素信号はトランジスタを介して取り出される。この場合には、例えば、1ラインの全ての画素が同時に選択されて、電圧又は電流の形で列読出し回路に供給される。更に、各画素信号は列読出し回路から列選択回路に与えられて、1画素ずつ選択されて出力される。
【0004】
ところで、カラーイメージセンサにおいては、異なる波長(色)に反応する画素同士を交互に配置し、隣接した異なる色の複数の画素によって色の成分を検出するようになっている。例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)色のフィルタを画素毎に適宜配置することで、カラー化を実現している。
【0005】
撮像系として、例えば、単板式のものを用いた場合には、画素配列としてベイヤー配列のものを採用することが多い。ベイヤー配列は、緑を市松格子状に配置し、赤と青とは夫々線順次に配置するようになっている。つまり、緑は各ラインに1画素おきに存在するが、赤は奇数ラインにのみ1画素おきに存在し、青は偶数ラインにのみ1画素おきに存在する。
【0006】
従って、この場合には、所定のラインでは、緑、赤、緑、赤、…の画素配列となり、次のラインでは、青、緑、青、緑、…の画素配列となる。なお、各色画素の配置の順番と色の選択方法としては種々の方法があるが、各色画素が交互に配置されることは同様である。
【0007】
図5はこのようなイメージセンサを採用した従来の固体撮像装置を示すブロック図である。
【0008】
イメージセンサ1からは、アナログの各画素信号が順次出力される。増幅回路2は、オプティカルブラックに応じたクランプレベルの調整を行うと共に、出力レベルが所定の範囲内になるように、入力された画素信号を増幅する。増幅回路2の出力はADC(アナログ/デジタルコンバータ)3によってディジタル信号に変換された後、図示しない信号処理回路に供給される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように、イメージセンサからは、各ラインの画素が1画素ずつ出力される。従って、例えば、ベイヤー配列を採用すると、所定のラインにおいて、緑の画素と赤の画素とが交互に出力され、次のラインにおいて緑の画素と青の画素とが交互に出力される。
【0010】
ところが、緑色のフィルタの透過率と赤色及び青色フィルタの透過率とは相違し、固体撮像素子の出力レベルは緑色画素の方が赤色及び青色画素よりも高い。増幅回路のゲインを緑色画素に応じて設定すると、赤色画素及び青色画素については増幅回路の出力レベルは比較的小さくなり、ADCのダイナミックレンジが十分に活用されずに、分解能が低下する。
【0011】
なお、増幅回路の増幅率を各色毎に変更することが考えられるが、この場合には、1画素毎に増幅率を変更する必要があり、極めて高速の制御が必要であり、現実的ではない。
【0012】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、センサからの出力に対して色に応じた最適の増幅度を設定可能とすることにより、分解能及びS/Nを向上させることができる固体撮像素子及びこれを用いた固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像素子は、複数本の走査線と複数本のデータ線との交点に2次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子によって構成されて複数の色に夫々反応する複数種の画素と、前記複数本の走査線に接続されて前記複数種の画素を前記走査線毎に駆動する行駆動手段と、前記複数本のデータ線に接続されて前記複数種の画素から列毎に画素信号の読み出しを行う列読出手段と、前記列読出手段の出力から前記画素の種類に応じた画素信号を選択して順次出力する第1の選択手段と、前記列読出手段の出力から前記第1の選択手段が選択していない画素信号を選択して順次出力する第2の選択手段とを具備したことを特徴とする。
【0014】
このような構成によれば、複数本の走査線と複数本のデータ線との交点に、複数の色に夫々反応する複数種の画素が2次元アレイ状に配列される。行駆動手段は、複数種の画素を走査線毎に駆動する。また、列読出手段は、複数種の画素から列毎に読み出しを行う。第1の選択手段は、列読出手段の出力から画素の種類に応じた画素信号を選択して順次出力し、第2の選択手段は、列読出手段の出力から第1の選択手段が選択していない画素信号を選択して順次出力する。これにより、走査線に接続された各ラインの画素から列読出手段によって読出された画素信号は、その種類に応じて、2系統の選択手段によって出力されることになり、種類毎に異なる夫々最適な設定での読み出しが可能である。また、読出し時の処理速度を、各系統毎に例えば1/2にすることができ、低速の装置により、良好なS/Nの出力を得ることができる。
【0015】
前記複数種の画素は、第1乃至第3の画素を有し、所定ラインには前記第1及び第2の画素が交互に配列され、次のラインには前記第1及び第3の画素が交互に配列されて、前記第1の選択手段は、奇数列の画素信号を選択し、前記第2の選択手段は、偶数列の画素信号を選択することを特徴とする。
【0016】
このような構成によれば、所定ラインには第1及び第2の画素が交互に配列されているので、第1の選択手段が選択する奇数列の画素が例えば第1の画素であるものとすると、第2の選択手段が選択する偶数列の画素は第2の画素となる。また、所定ラインの次のラインには第1及び第3の画素が交互に配列されているので、第1の選択手段が選択する奇数列の画素が例えば第3の画素であるものとすると、第2の選択手段が選択する偶数列の画素は第1の画素となる。この場合には、所定ラインの出力時において、第1の選択手段は第1の画素信号を出力し、第2の選択手段は第2の画素信号を出力する。これにより、第1の選択手段からの第1の画素と第2の選択手段からの第2の画素とに対して夫々異なる最適な設定での読み出しが可能である。また、次のラインの出力時には、第1の選択手段は第3の画素信号を出力し、第2の選択手段は第1の画素信号を出力する。この場合にも、第1の選択手段からの第3の画素と第2の選択手段からの第1の画素とに対して夫々異なる最適な設定での読み出しが可能である。
【0017】
前記第1乃至第3の画素は、夫々、緑色、赤色、青色に反応し、前記第1乃至第3の画素がデルタ状に配列されることを特徴とする。
【0018】
このような構成によれば、例えば、所定ラインでは、第1の選択手段と第2の選択手段によって、夫々緑色と赤色の画素からの読み出しが行われ、所定ラインの次のラインでは、第1の選択手段と第2の選択手段によって、夫々青色と緑色の画素からの読み出しが行われる。所定ラインでは、緑色と赤色の画素からの読み出しを夫々最適な設定で行うことができ、所定ラインの次のラインでは、青色と緑色の画素からの読み出しを夫々最適な設定で行うことができる。第1の選択手段の出力と第2の選択手段の出力との設定の切換えは、ライン毎に行えばよく、時間的に十分な余裕がある。
【0019】
本発明に係る固体撮像装置は、上記固体撮像素子と、前記第1の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第1の増幅手段と、前記第2の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第2の増幅手段と、前記第1及び第2の増幅手段の出力を切換え選択して画素順に出力する第1の切換え手段とを具備したことを特徴とする。
【0020】
このような構成によれば、走査線に接続された各ラインの画素から列読出手段によって読出された画素信号は、その種類に応じて、2系統の第1及び第2の選択手段によって出力される。第1の選択手段の出力は、第1の増幅手段によって、出力される画素信号の種類に応じた増幅度で増幅される。また、第2の選択手段の出力は、第2の増幅手段によって、出力される画素信号の種類に応じた増幅度で増幅される。これにより、画素の種類に拘わらず、略均一なレベルで画素信号を出力させることができる。第1及び第2の増幅手段の出力は第1の切換え手段によって、画素順に出力される。また、第1の切換え手段の出力をデジタル信号に変換する場合には、レベルが略均一であるので、画素の種類に拘わらず同様のダイナミックレンジでの処理が可能であり、高い分解能を得ることができる。
【0021】
前記第1及び第2の増幅手段は、行毎に増幅度を切換えることを特徴とする。
【0022】
このような構成によれば、第1及び第2の選択手段の出力が行毎に異なる種類の画素信号であっても、第1及び第2の増幅手段によって、画素の種類に適した増幅度による増幅が可能である。
【0023】
本発明に係る固体撮像装置は、上記固体撮像素子と、前記第1の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第1の増幅手段と、前記第2の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第2の増幅手段と、前記第1の増幅手段の出力をディジタル信号に変換する第1のアナログ/デジタル変換手段と、前記第2の増幅手段の出力をディジタル信号に変換する第2のアナログ/デジタル変換手段とを具備したことを特徴とする。
【0024】
このような構成によれば、第1及び第2の増幅手段の出力は、夫々第1及び第2のアナログ/デジタル変換手段によってデジタル信号に変換される。2系統に分けてアナログ/デジタル変換しており、第1及び第2のアナログ/デジタル変換手段として、低速のものを利用可能であり、また、S/Nを向上させることができる。
【0025】
また、本発明に係る固体撮像装置は、前記第1の選択手段の出力を画素の種類に応じて前記第1の増幅手段と前記第2の増幅手段とに切換えて与える第2の切換え手段と、前記第2の選択手段の出力を画素の種類に応じて前記第1の増幅手段と前記第2の増幅手段とに切換えて与える第3の切換え手段とを更に具備したことを特徴とする。
【0026】
このような構成によれば、第2及び第3の切換え手段によって、第1及び第2の選択手段の出力は、画素の種類に応じて、第1及び第2の増幅手段に供給される。これにより、例えば、第1又は第2の増幅手段に、同一種類の画素信号のみを供給することも可能であり、ばらつきのない安定した増幅が可能となる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像装置を示す回路図である。
【0028】
本実施の形態はイメージセンサの1ライン分の画素出力を2系統の出力回路によって取り出し、2系統の増幅回路によって増幅することにより、色毎に増幅度を設定可能にするようにしたものである。
【0029】
図1において、イメージセンサ11は、マトリクス状に配置された複数の画素によって構成される画素領域12を有している。画素領域12は、複数本の走査線T1〜Tn(以下、代表して走査線T)と複数本のデータ線D1〜Dm(以下、代表してデータ線D)とが交差して配置される。フォトダイオード13とMOSトランジスタ14によって構成された各画素は、複数本の走査線Tと複数本のデータ線Dとの各交点に配置される。
【0030】
各走査線Tに同一ラインに配置された複数のトランジスタ14のゲートが共通接続され、各データ線Dに同一列に配置された複数のトランジスタ14のソースが共通接続されている。各走査線T1〜Tnは夫々行駆動回路R1〜Rn(以下、代表して行駆動回路R)に接続され、各データ線D1〜Dmは夫々列読出回路C1〜Cm(以下、代表して列読出回路C)に接続されている。
【0031】
行駆動回路Rは、各走査線Tに順次オン信号を供給する。これにより、同一の走査線Tに接続された全トランジスタ14は同時にオンとなると共に、オンとなるラインは所定の周期で順次切換えられる。また、列読出回路Cは、オンとなったトランジスタ14を介してフォトダイオード13による光電変換出力(画素信号)を取り出す。
【0032】
各画素は、例えば図示しないカラーフィルタを積層することにより、異なる波長(色)の光に反応する。例えば、画素領域12にベイヤー配列を採用する。図1のR,G,Bは各画素が反応する色を示している。図1の例では、G(緑)の画素を市松格子状に配置し、R(赤)とB(青)の画素は夫々線順次に配置する。上下左右隣接する4画素には、2つのG画素と各1つずつのR画素及びB画素が含まれる。即ち、R画素、G画素及びB画素は、デルタ状に配列される。
【0033】
本実施の形態においては、列読出回路Cの出力は2系統の列選択回路15,16に供給されるようになっている。即ち、奇数列のデータ線D1,D3,…に接続された各列読出回路C1,C3,…は、GB用列選択回路16に画素信号を出力し、偶数列のデータ線D2,D4,…に接続された各列読出回路C2,C4,…は、GR用列選択回路15に画素信号を出力する。
【0034】
GR用列選択回路15は、列読出回路C2,C4,…からの画素信号を画素順に順次増幅回路17に出力する。また、同様に、GB用列選択回路16は、列読出回路C1,C3,…からの画素信号を画素順に順次増幅回路18に出力する。即ち、GR用列選択回路15は、奇数行の画素信号としてR信号のみを出力し、偶数行の画素信号としてG信号のみを出力する。また、GB用列選択回路16は、奇数行の画素信号としてG信号のみを出力し、偶数行の画素信号としてB信号のみを出力する。
【0035】
増幅回路17はGR用列選択回路15からの画素信号について、オプティカルブラックに応じたクランプレベルの調整を行うと共に、出力レベルを調整するための増幅を行ってスイッチ19の端子aに出力する。また、増幅回路18はGB用列選択回路16からの画素信号について、オプティカルブラックに応じたクランプレベルの調整を行うと共に、出力レベルを調整するための増幅を行ってスイッチ19の端子bに出力する。増幅回路17,18の増幅度は、図示しない制御回路によって制御されるようになっている。増幅回路17,18は、出力レベルが画面単位で略一定となるように増幅度が制御される。
【0036】
更に、本実施の形態においては、増幅回路17,18は、制御回路に制御されて、行毎に、即ち、入力される画素信号がG信号か又はR,B信号かに応じて、異なる増幅度を設定するようになっている。例えば、図1の画素配列では、増幅回路17は、GR用列選択回路15が奇数行の画素信号(R信号)を出力している期間には、R信号のレベルに応じた比較的高い増幅度を設定し、偶数行の画素信号(G信号)を出力している期間には、G信号のレベルに応じた比較的低い増幅度を設定する。同様に、増幅回路18は、GB用列選択回路16が奇数行の画素信号(G信号)を出力している期間には、G信号のレベルに応じた比較的低い増幅度を設定し、偶数行の画素信号(B信号)を出力している期間には、B信号のレベルに応じた比較的高い増幅度を設定する。
【0037】
スイッチ19は、所定の周期で端子a,bを切換え選択して、増幅回路17,18からの画素信号を画素順に取り出してADC20に出力する。ADC20は、入力された画素信号を所定のビット数のデジタル信号に変換して、信号処理等を行う図示しない制御回路に出力するようになっている。
【0038】
次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。
【0039】
図示しない被写体からの光学像が画素領域12の各画素に入射すると、入射光量に応じた電気信号がフォトダイオード13に生じる。行駆動回路R1〜Rnは、第1ラインから順に各走査線T1〜Tnにオン信号を供給する。これにより、各ラインに接続されたトランジスタ14は、各ライン毎に順次オンとなる。
【0040】
いま、第1ラインの全トランジスタ14がオンになるものとする。そうすると、第1ラインの画素からの画素信号が列読出回路C1〜Cmによって読出される。即ち、奇数列の列読出回路C1,C3,…は、第1ラインの奇数列のG信号を読み出し、偶数列の列読出回路C2,C4,…は、第1ラインの偶数列のR信号を読み出す。
【0041】
GB用列選択回路16は、奇数列の列読出回路C1,C3,…からのG信号が与えられ、画素順に順次増幅回路18に出力する。また、GR用列選択回路15は、偶数列の列読出回路C2,C4,…からのR信号が与えられ、画素順に順次増幅回路17に出力する。GR用列選択回路15及びGB用列選択回路16は、1列おきの画素信号を出力しており、1系統の出力回路を用いる場合の半分の伝送レートで動作する。
【0042】
第1ラインの画素の読出し期間には、増幅回路17にはGR用列選択回路15からR信号のみが入力され、増幅回路18にはGB用列選択回路16からG信号のみが入力される。この場合には、増幅回路17は、R信号のレベルに応じた比較的高い増幅度に設定され、増幅回路18は、G信号のレベルに応じた比較的低い増幅度に設定される。
【0043】
増幅回路17は、順次入力されるR信号を増幅してスイッチ19の端子aに出力し、増幅回路18は、順次入力されるG信号を増幅してスイッチ19の端子bに出力する。スイッチ19は、画素単位で切換り、増幅回路18の出力(G信号)と増幅回路17の出力(R信号)とを交互に出力する。こうして、スイッチ19からは、第1ラインの画素信号が順次ADC20に出力される。
【0044】
ADC20は、入力された画素信号をデジタル信号に変換する。この場合には、増幅回路17,18の増幅度が異なり、増幅回路17,18の出力レベルはG信号,R信号に拘わらず略同様のレベルとなっていることから、ADC20はアナログ/デジタル変換に際して、ダイナミックレンジの略全域を用いた変換が可能である。
【0045】
次に、第2ラインの走査線T2がオンとなるものとする。これにより、第2ラインの全トランジスタ14がオンとなり、第2ラインの画素からの画素信号が列読出回路C1〜Cmによって読出される。即ち、奇数列の列読出回路C1,C3,…は、第2ラインの奇数列のB信号を読み出し、偶数列の列読出回路C2,C4,…は、第2ラインの偶数列のG信号を読み出す。
【0046】
GB用列選択回路16は、奇数列の列読出回路C1,C3,…からのB信号が与えられ、画素順に順次増幅回路18に出力する。また、GR用列選択回路15は、偶数列の列読出回路C2,C4,…からのG信号が与えられ、画素順に順次増幅回路17に出力する。この場合においても、GR用列選択回路15及びGB用列選択回路16は、1系統の出力回路を用いる場合の半分の伝送レートで動作する。
【0047】
第2ラインの画素の読出し期間には、増幅回路17にはGR用列選択回路15からG信号のみが入力され、増幅回路18にはGB用列選択回路16からB信号のみが入力される。この場合には、増幅回路17は、G信号のレベルに応じた比較的低い増幅度に設定され、増幅回路18は、B信号のレベルに応じた比較的高い増幅度に設定される。
【0048】
増幅回路17,18の増幅度の切換えは、1ライン毎に行われる。即ち、増幅回路17,18は、増幅度の切換えに十分な時間的余裕を有する。
【0049】
増幅回路17は、順次入力されるG信号を増幅してスイッチ19の端子aに出力し、増幅回路18は、順次入力されるB信号を増幅してスイッチ19の端子bに出力する。スイッチ19は、画素単位で切換り、増幅回路17の出力(G信号)と増幅回路18の出力(B信号)とを交互に出力する。こうして、スイッチ19からは、第2ラインの画素信号が順次ADC20に出力される。
【0050】
ADC20は、入力された画素信号をデジタル信号に変換する。この場合には、増幅回路17,18の増幅度が異なり、増幅回路17,18の出力レベルはG信号,B信号に拘わらず略同様のレベルとなっていることから、ADC20はアナログ/デジタル変換に際して、ダイナミックレンジの略全域を用いた変換が可能である。
【0051】
以後、同様の動作が繰返されて、画素領域12の全ての画素の読出しが行われる。
【0052】
このように、本実施の形態においては、イメージセンサの出力回路を2系統に分け、1ライン期間中は、各系統の出力が同一色の画素信号となるようにしている。そして、2系統の増幅回路によってG信号とR,B信号とで増幅度を切換えており、R,G,B信号の出力レベルを略均一にして、ADC20におけるダイナミックレンジを有効に活用している。これにより、R,G,B信号の全ての分解能を向上させることができる。また、R,B信号についても、十分なレベルに増幅することができることから、良好なS/Nを得ることができる。更に、2系統の列選択回路及び増幅回路を用いていることから、各列選択回路及び各増幅回路における処理速度を1/2にすることができ、処理に余裕が生じ、S/Nを向上させることが可能である。
【0053】
図2は本発明の第2の実施の形態を示す回路図である。図2において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【0054】
第1の実施の形態においては、2系統の増幅回路の増幅度を行毎に変更することで、R,G,B信号の出力レベルを略均一にした。これに対し、本実施の形態は、全期間において一方の出力系統からはG信号のみを出力させることを可能にしたものである。また、略同一の増幅度によってR,B信号の出力レベルを均一にすることができることを利用して、2系統の増幅回路の増幅度を略一定にすることを可能にしたものである。
【0055】
本実施の形態はスイッチ21,22を付加した点が図1に示す第1の実施の形態と異なる。GR用列選択回路15の出力端はスイッチ21の端子a及びスイッチ22の端子bに接続されている。また、GB用列選択回路16の出力端は、スイッチ21の端子b及びスイッチ22の端子aに接続されている。スイッチ21,22は、連動して行単位で端子a,bを切換え選択する。
【0056】
即ち、スイッチ21は、奇数ラインの読出し時には端子aを介して入力された画素信号を増幅回路17に出力し、偶数ラインの読出し時には端子bを介して入力された画素信号を増幅回路17に出力する。また、スイッチ22は、奇数ラインの読出し時には端子aを介して入力された画素信号を増幅回路18に出力し、偶数ラインの読出し時には端子bを介して入力された画素信号を増幅回路18に出力するようになっている。
【0057】
次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。
【0058】
GR用列選択回路15の出力及びGB用列選択回路16の出力は第1の実施の形態と同様である。いま、第1ラインの画素の読み出しを行うものとする。この場合には、GB用列選択回路16は、奇数列の列読出回路C1,C3,…からのG信号が与えられて、画素順に順次出力する。また、GR用列選択回路15は、偶数列の列読出回路C2,C4,…からのR信号が与えられて、画素順に順次出力する。本実施の形態においても、GR用列選択回路15及びGB用列選択回路16は、1列おきの画素信号を出力しており、1系統の出力回路を用いる場合の半分の伝送レートで動作する。
【0059】
第1ラインの読出し時には、GB用列選択回路16からは奇数列のG信号のみが出力され、GR用列選択回路15からは偶数列のR信号のみが出力される。
【0060】
第1ラインの読出し時には、スイッチ21,22は、端子aを選択する。即ち、この場合には、GR用列選択回路15からR信号はスイッチ21を介して増幅回路17に供給され、GB用列選択回路16からG信号はスイッチ22を介して増幅回路18に供給される。増幅回路17は、R信号のレベルに応じた比較的高い増幅度に設定され、増幅回路18は、G信号のレベルに応じた比較的低い増幅度に設定される。
【0061】
増幅回路17は、順次入力されるR信号を増幅してスイッチ19の端子aに出力し、増幅回路18は、順次入力されるG信号を増幅してスイッチ19の端子bに出力する。スイッチ19は、画素単位で切換り、増幅回路18の出力(G信号)と増幅回路17の出力(R信号)とを交互に出力する。こうして、スイッチ19からは、第1ラインの画素信号が順次ADC20に出力される。
【0062】
次に、第2ラインの読み出しが行われるものとする。この場合には、GB用列選択回路16は、奇数列のB信号が与えられて、画素順に順次出力する。また、GR用列選択回路15は、偶数列のG信号が与えられて、画素順に順次に出力する。
【0063】
第2ラインの画素の読出し期間には、スイッチ21,22は端子bを選択する。即ち、この場合には、GB用列選択回路16からB信号はスイッチ21を介して増幅回路17に供給され、GR用列選択回路15からG信号はスイッチ22を介して増幅回路18に供給される。増幅回路17は、B信号のレベルに応じた比較的高い増幅度に設定され、増幅回路18は、G信号のレベルに応じた比較的低い増幅度に設定される。
【0064】
増幅回路17は、順次入力されるB信号を増幅してスイッチ19の端子aに出力し、増幅回路18は、順次入力されるG信号を増幅してスイッチ19の端子bに出力する。スイッチ19は、画素単位で切換り、増幅回路17の出力(B信号)と増幅回路18の出力(G信号)とを交互に出力する。こうして、スイッチ19からは、第2ラインの画素信号が順次ADC20に出力される。
【0065】
他の作用は第1の実施の形態と同様である。
【0066】
このように本実施の形態においては、ADCにはR,G,B信号のいずれについても略同様のレベルの出力を入力させることができ、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施の形態においては、いずれのラインの読出し時においても、増幅回路17にはR信号又はB信号のみが与えられ、増幅回路18にはG信号のみが与えられる。増幅回路18は、常に一定の増幅度で増幅を行えばよく、特性がばらつくことを防止することができる。また、増幅回路17についても、R信号用の増幅度とB信号用の増幅度とは略同一の増幅度を用いることができ、特性のばらつきを抑制することができる。
【0067】
図3は本発明の第3の実施の形態を示す回路図である。図3において図2と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【0068】
第2の実施の形態は2系統の増幅回路の増幅度を略一定にすることを可能にしたものである。更に本実施の形態においては、2系統のADCを設けることにより、ADCの動作速度を低減可能にしている。
【0069】
本実施の形態はスイッチ19によって2系統の画素信号を1系統に変換してADCに与えるのではなく、2系統の画素信号をそのまま2系統のADC25,26に与えるようになっている。ADC25,26は、夫々入力された画素信号をアナログ/デジタル変換してデジタル出力を出力するようになっている。
【0070】
このように構成された実施の形態においては、第2の実施の形態と同様に、増幅回路17からはR信号又はB信号が出力され、増幅回路18からはG信号のみが出力される。増幅回路17,18の出力は夫々ADC25,26に供給される。ADC25は、増幅回路17からのR信号及びB信号をデジタル信号に変換して出力する。また、ADC26は、増幅回路18からのG信号をデジタル信号に変換して出力する。
【0071】
増幅回路17からは1ラインにつきm/2個のR信号が出力される。また、R信号についても、1ラインにつきm/2個のアナログ出力が得られる。また、増幅回路18からは1ラインにつきm/2個のG信号が出力される。従って、ADC25,26は、1ラインに処理すべき画素信号の数は、ADC20の1/2である。従って、ADC25,26としては、動作速度が比較的低速のものを採用することができる。また、動作速度が遅くてよいので、ADC25,26からはノイズが比較的少なく良好なS/Nの出力が得られる。
【0072】
このように、本実施の形態においては、GR用列選択回路15、GB用列選択回路16及び増幅回路17,18だけでなく、ADC25,26についても動作速度を低減させることができ、第2の実施の形態と同様の効果が得られると共に、ノイズに強く高いS/Nの出力を得ることができる。
【0073】
なお、本実施の形態は図2に示す第2の実施の形態に適用した例を説明したが、第1の実施の形態にも適用可能であることは明らかである。
【0074】
図4は本発明の第4の実施の形態を示す回路図である。図4において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【0075】
本実施の形態はイメージセンサとして出力画素信号に含まれるノイズをキャンセルするために、ノイズ成分Nを出力するものを採用した例である。本実施の形態においては、イメージセンサ11に代えてイメージセンサ31を採用すると共に、ノイズキャンセル用の増幅回路32,33を付加した点が第1の実施の形態と異なる。
【0076】
イメージセンサ31は、図1と同様に図示しない2系統の出力回路を備えている。一方の出力回路は、G信号及びR信号を含む信号S1を出力し、他方の出力回路は、B信号及びG信号を含む信号S2を出力する。また、各信号S1,S2に含まれるノイズをキャンセルするためのノイズ成分Nも出力するようになっている。
【0077】
増幅回路32は、信号S1とノイズ成分Nとの差分を増幅回路17に出力する。また、増幅回路33は、信号S2とノイズ成分Nとの差分を増幅回路18に出力する。
【0078】
他の作用及び構成は第1の実施の形態と同様である。
【0079】
本実施の形態においては、増幅回路32,33からはノイズ成分がキャンセルされた信号S1,S2が出力される。信号S1は、G信号及びR信号を含み、信号S2はB信号及びG信号を含む。これらの信号S1,S2が増幅回路17,18に供給される。
【0080】
このように、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0081】
なお、本実施の形態は第2及び第3の実施の形態にも適用可能であることは明らかである。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、センサからの出力に対して色に応じた最適の増幅度を設定可能とすることにより、分解能及びS/Nを向上させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像装置を示す回路図。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す回路図。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す回路図。
【図4】本発明の第4の実施の形態を示す回路図。
【図5】従来の固体撮像装置を示すブロック図。
【符号の説明】
11…イメージセンサ
12…画素領域
13…フォトダイオード
14…トランジスタ
15…GR用列選択回路
16…GB用列選択回路
17,18…増幅回路
19…スイッチ
20…ADC
T1〜Tn…走査線
D1〜Dm…データ線
R1〜Rn…行駆動回路
C1〜Cm…列駆動回路
Claims (7)
- 複数本の走査線と複数本のデータ線との交点に2次元アレイ状に配列された複数の光電変換素子によって構成されて複数の色に夫々反応する複数種の画素と、
前記複数本の走査線に接続されて前記複数種の画素を前記走査線毎に駆動する行駆動手段と、
前記複数本のデータ線に接続されて前記複数種の画素から列毎に画素信号の読み出しを行う列読出手段と、
前記列読出手段の出力から前記画素の種類に応じた画素信号を選択して順次出力する第1の選択手段と、
前記列読出手段の出力から前記第1の選択手段が選択していない画素信号を選択して順次出力する第2の選択手段とを具備したことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記複数種の画素は、第1乃至第3の画素を有し、
所定ラインには前記第1及び第2の画素が交互に配列され、次のラインには前記第1及び第3の画素が交互に配列されて、
前記第1の選択手段は、奇数列の画素信号を選択し、
前記第2の選択手段は、偶数列の画素信号を選択することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記第1乃至第3の画素は、夫々、緑色、赤色、青色に反応し、
前記第1乃至第3の画素がデルタ状に配列されることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。 - 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の固体撮像素子と、
前記第1の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第1の増幅手段と、
前記第2の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第2の増幅手段と、
前記第1及び第2の増幅手段の出力を切換え選択して画素順に出力する第1の切換え手段とを具備したことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1及び第2の増幅手段は、行毎に増幅度を切換えることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の固体撮像素子と、
前記第1の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第1の増幅手段と、
前記第2の選択手段の出力を画素の種類に応じた増幅度で増幅する第2の増幅手段と、
前記第1の増幅手段の出力をディジタル信号に変換する第1のアナログ/デジタル変換手段と、
前記第2の増幅手段の出力をディジタル信号に変換する第2のアナログ/デジタル変換手段とを具備したことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1の選択手段の出力を画素の種類に応じて前記第1の増幅手段と前記第2の増幅手段とに切換えて与える第2の切換え手段と、
前記第2の選択手段の出力を画素の種類に応じて前記第1の増幅手段と前記第2の増幅手段とに切換えて与える第3の切換え手段とを更に具備したことを特徴とする請求項4又は6のいずれか一方に記載の固体撮像装置。
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