JP2011024149A - Solid-state imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device.
近年、半導体技術の発展により、高画素の固体撮像装置が実現されている。つまり、固体撮像装置の光電変換素子アレイに実装される光電変換素子の数(画素数)が飛躍的に増加してきている。固体撮像装置を用いた静止画撮影には、一般的に、全画素読み出しモードが採用されている。全画素読み出しモードは、全画素の画素信号を読み出すモードである。全画素読み出しモードを採用することにより、固体撮像装置の画素数が増加するにつれて、より高精細な静止画撮影が可能となる。 In recent years, with the development of semiconductor technology, high-pixel solid-state imaging devices have been realized. That is, the number of photoelectric conversion elements (number of pixels) mounted on the photoelectric conversion element array of the solid-state imaging device has been dramatically increased. For still image shooting using a solid-state imaging device, an all-pixel readout mode is generally employed. The all pixel readout mode is a mode for reading out pixel signals of all pixels. By adopting the all-pixel readout mode, higher-definition still image shooting becomes possible as the number of pixels of the solid-state imaging device increases.
一方、静止画撮影と動画記録の両モードが切り替え可能に構成された固体撮像装置もある。現状では、DSP(Digital Signal Processor)などのデジタル信号処理回路の動作速度に一定の限界があり、画素数が多くなる程、また消費電力の面からも、動画記録においては、静止画撮影と同様の全画素読み出しモードでの撮影が困難になってきている。 On the other hand, there is also a solid-state imaging device configured to be able to switch between both a still image shooting mode and a moving image recording mode. At present, there is a certain limit to the operation speed of digital signal processing circuits such as DSP (Digital Signal Processor), and as the number of pixels increases and power consumption, moving image recording is similar to still image shooting. It has become difficult to shoot in the all-pixel readout mode.
そのため、動画記録には、一般的に、読み出す画素信号が間引かれる画素混合読み出しモードが採用されている。すなわち、画素混合読み出しモードでは、複数の画素信号が目的に合わせて混合されて、読み出す画素信号が間引かれる。画素混合読み出しモードでは、光電変換素子アレイの少なくとも垂直方向に隣接する複数画素分の画素信号が混合される。画素混合読み出しモードを採用することにより、読み出す画素信号の数が減り、単位時間当たりのフレーム枚数が増え、高画素の固体撮像装置においても、滑らかで高速な動画像撮影が可能となる。 For this reason, a moving image recording generally employs a pixel mixture reading mode in which pixel signals to be read are thinned out. That is, in the pixel mixture readout mode, a plurality of pixel signals are mixed according to the purpose, and the readout pixel signals are thinned out. In the pixel mixed readout mode, pixel signals for a plurality of pixels adjacent in at least the vertical direction of the photoelectric conversion element array are mixed. By adopting the pixel mixture readout mode, the number of pixel signals to be read is reduced, the number of frames per unit time is increased, and smooth and high-speed moving image shooting is possible even in a high-pixel solid-state imaging device.
また、動画記録にインターレース読み出しモードを採用した固体撮像装置もある(例えば、特許文献1参照。)。インターレース読み出しモードは、全画素の画素信号を異なるフィールド毎に数回に分けて読み出すモードである。DSPなどのデジタル信号処理回路は、読み出されたフィールド画素から全画素読出しモードと同等のサイズの画像を構成する。インターレース読み出しモードによれば、全画素の画素信号が数回に分けて読み出されるため、単位時間当たりのフレーム枚数を増やすことができる。 There is also a solid-state imaging device that employs an interlaced readout mode for moving image recording (see, for example, Patent Document 1). The interlaced readout mode is a mode in which the pixel signals of all the pixels are read out several times for each different field. A digital signal processing circuit such as a DSP forms an image having a size equivalent to that in the all-pixel reading mode from the read field pixels. According to the interlaced readout mode, the pixel signals of all the pixels are read out several times, so that the number of frames per unit time can be increased.
しかしながら、従来の画素混合読み出しモードは、全画素を混合対象としており、このことが画素信号の読み出し速度の高速化の阻害要因となって、動画記録のさらなる高品質化の妨げとなっていた。一方、インターレース読み出しモードには、画素混合読み出しモードに比べて垂直解像度が劣化するという問題があった。 However, in the conventional pixel mixture readout mode, all the pixels are to be mixed, which is an impediment to increasing the readout speed of the pixel signal and hinders further improvement in the quality of moving image recording. On the other hand, the interlaced readout mode has a problem that the vertical resolution is deteriorated as compared with the pixel mixed readout mode.
本発明は、上記した従来の問題に鑑み、画素信号の読み出し速度の高速化を図り、動画記録の品質を向上させることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of increasing the readout speed of pixel signals and improving the quality of moving image recording.
本発明の請求項1記載の固体撮像装置は、入射光を画素信号に変換する複数個の光電変換素子が行列状に配置された光電変換素子アレイと、行列状に配置された前記光電変換素子の列ごとに設けられ、前記光電変換素子アレイから垂直転送される前記画素信号を複数行分保持可能に構成されたデータ保持機構と、前記光電変換素子アレイから前記画素信号が1行単位で垂直転送されるのに合わせて、前記データ保持機構にそれぞれ保持させる複数行分の前記画素信号を、前記画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組ごとに選択する保持データ選択機構と、前記データ保持機構にそれぞれ保持されている複数行分の前記画素信号のうちから、垂直方向に混合させる前記画素信号の行を、前記画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組ごとに選択する垂直混合画素選択機構と、前記画素信号を同時に水平方向に混合させる組み合わせ列の組ごとに、前記垂直混合画素選択機構により選択されて垂直方向に混合される前記画素信号を水平方向に混合させる水平混合機構と、を備え、垂直方向に混合させる前記画素信号の行が、前記画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組もしくは前記画素信号を同時に水平方向に混合させる組み合わせ列の組ごとに異なることを特徴とする。
The solid-state imaging device according to
また、本発明の請求項2記載の固体撮像装置は、請求項1記載の固体撮像装置であって、垂直方向および水平方向に混合された前記画素信号を基に生成されるフレームごとに、同時に垂直方向に混合させる前記画素信号の行をずらして、インターレース走査を行うことを特徴とする。
A solid-state image pickup device according to
本発明の好ましい形態によれば、高画素の固体撮像装置においても、画素信号の読み出し速度の高速化を図り、ハイビジョンまたはそれに匹敵するような高品質の動画記録を実現することができる。 According to the preferred embodiment of the present invention, even in a high-pixel solid-state imaging device, it is possible to increase the readout speed of pixel signals, and to realize high-definition or comparable high-quality moving image recording.
以下、本発明の固体撮像装置の各実施の形態について、図面を交えて説明する。なお、先行して説明した部材に対応する部材には同一符号を付して、説明を適宜省略する。まず、各実施の形態に共通する構成について説明する。 Embodiments of the solid-state imaging device of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member corresponding to the member demonstrated previously, and description is abbreviate | omitted suitably. First, a configuration common to the embodiments will be described.
図1は本発明の各実施の形態に係る固体撮像装置の要部構成の概略を示す図である。なお、以下の各実施の形態では、MOS固体撮像装置を例に説明するが、本発明はCCD固体撮像装置にも適用することができる。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of a main part configuration of a solid-state imaging device according to each embodiment of the present invention. In the following embodiments, a MOS solid-state imaging device will be described as an example, but the present invention can also be applied to a CCD solid-state imaging device.
図1に示すように、各実施の形態に係る固体撮像装置は、光電変換素子アレイ1と、垂直信号線2と、垂直走査回路3と、定電流源4と、列CDS回路5と、水平転送回路6と、水平走査回路7と、出力回路8と、読み出しデータ選択回路9とを備える。
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device according to each embodiment includes a photoelectric
光電変換素子アレイ1には、入射光を画素信号に変換する複数個の光電変換素子10が行列状に配置されている。光電変換素子10は、画素信号として、入射光の強度に応じた信号レベルの電気信号を生成する。これら各光電変換素子10が各画素を構成する。
In the photoelectric
垂直信号線2は、行列状に配置された光電変換素子10の列ごとに設けられ、各列の光電変換素子10に共通に接続する。垂直走査回路3は、光電変換素子10を行単位で選択し、その選択した行の各光電変換素子10から各垂直信号線2へ信号を読み出すための行選択信号を生成する。各定電流源4は、各垂直信号線2の光電変換素子アレイ1の上側の端部に接続する。垂直走査回路3は、垂直ブランキング期間に、光電変換素子アレイ1から垂直方向に1行単位で画素信号が転送されるように行選択信号を生成する。以下、垂直ブランキング期間を垂直BLK期間と称す。
The
列CDS回路5は、行列状に配置された光電変換素子10の列ごとに設けられている。列CDS回路5は、光電変換素子アレイ1から垂直転送されてくる画素信号の雑音を除去する。
The
読み出しデータ選択回路9は、行列状に配置された光電変換素子10の列ごとに設けられたデータ保持機構11を備える。データ保持機構11は、列CDS回路5によって雑音が除去された画素信号を画素単位で複数行分保持可能に構成されている。
The read
また読み出しデータ選択回路9は、図示しないが、光電変換素子アレイ1から画素信号が1行単位で垂直転送されるのに合わせて、データ保持機構11にそれぞれ保持させる複数行分の画素信号を、画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組ごとに選択する保持データ選択機構を備える。以下、画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組を垂直混合列の組と称す。
Although not shown, the read
また読み出しデータ選択回路9は、図示しないが、データ保持機構11にそれぞれ保持されている複数行分の画素信号のうちから、垂直方向に混合させる画素信号の行を、垂直混合列の組ごとに選択する垂直混合画素選択機構を備える。
Although not shown, the read
また読み出しデータ選択回路9は、図示しないが、画素信号を同時に水平方向に混合させる組み合わせ列の組ごとに、前記垂直混合画素選択機構により選択されて垂直方向に混合される画素信号を水平方向に混合させる水平混合機構を備える。以下、画素信号を同時に水平方向に混合させる組み合わせ列を水平混合組み合わせ列と称す。
Further, although not shown, the read
水平転送回路6は、各垂直信号線2の光電変換素子アレイ1の下側の端部に共通に接続し、出力回路8は水平転送回路6の一方の端部に接続している。水平走査回路7は、垂直方向および水平方向に混合された画素信号を読み出しデータ選択回路9から水平転送回路6へ順次読み出すための列選択信号を生成する。以下、垂直方向および水平方向に混合された画素信号を混合画素信号と称す。水平転送回路6に読み出された混合画素信号は出力回路8へ水平転送される。出力回路8は、水平転送された混合画素信号を増幅して撮像画像信号を生成する。撮像画像信号は、図示しないDSPなどのデジタル信号処理回路へ送信される。デジタル信号処理回路は撮像画像信号を基にフレームを生成する。
The
また、この固体撮像装置は、垂直方向に混合させる画素信号の行が、垂直混合列の組もしくは水平混合組み合わせ列の組ごとに異なるように構成されている。この構成により、従来の画素混合読み出しモードに比べて、垂直解像度を劣化させることなく、読み出す混合画素信号の数を減少させることができるので、混合画素信号の読み出し速度の高速化を図り、ハイビジョンまたはそれに匹敵するような高品質の動画記録を実現することができる。 Further, this solid-state imaging device is configured such that the rows of pixel signals to be mixed in the vertical direction are different for each set of vertical mixing columns or horizontal mixing combination columns. With this configuration, the number of mixed pixel signals to be read can be reduced without degrading the vertical resolution as compared with the conventional pixel mixed read mode. High-quality video recording comparable to that can be realized.
(実施の形態1)
図2は本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の要部構成の詳細を示す図であり、上記した読み出しデータ選択回路9および水平転送回路6の詳細な構成を示している。この実施の形態1に係る固体撮像装置は、垂直方向および水平方向に連続して隣接する2×2の4画素の画素信号を混合した混合画素信号を生成するように構成されている。この構成は、光電変換素子アレイにカラーフィルタを実装しない白黒の固体撮像装置に好適である。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram showing details of the main configuration of the solid-state imaging device according to
この固体撮像装置の読み出しデータ選択回路9は、データ保持機構11として、垂直方向に並置された3個のデータ保持回路12を備える。したがって、この読み出しデータ選択回路9は、各列ごとに、3行分の画素信号を画素単位で保持可能である。
The read
以下、水平方向に並置されたデータ保持回路12からなるメモリをラインメモリと称し、各行のラインメモリを1行目から順にラインメモリA等と称す。また、各行のラインメモリを構成するデータ保持回路12を1行目から順にデータ保持回路12_A等と称す。
Hereinafter, a memory composed of the
続いて、この固体撮像装置の読み出しデータ選択回路9が備える保持データ選択機構と垂直混合画素選択機構について説明する。ここでは、保持データ選択機構および垂直混合画素選択機構として、データ保持回路12ごとにデータ選択スイッチ13が設けられている。以下、各行のデータ保持回路12_A等に対して設けられたデータ選択スイッチ13を1行目から順にデータ選択スイッチ13_A等と称す。
Subsequently, a retained data selection mechanism and a vertical mixed pixel selection mechanism included in the read
光電変換素子アレイ1から画素信号が1行単位で垂直転送されるのに合わせて、各データ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作することで、データ保持機構11にそれぞれ保持させる複数行分の画素信号を、垂直混合列の組ごとに選択することができる。具体的には、オン状態のデータ選択スイッチ13に接続するデータ保持回路12に画素信号が保持される。
As the pixel signals are vertically transferred from the photoelectric
また、各データ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作することで、データ保持機構11にそれぞれ保持されている複数行分の画素信号のうちから、垂直方向に混合させる画素信号の行を、垂直混合列の組ごとに選択することができる。具体的には、同一の垂直信号線2に設けられたデータ保持回路12に保持されている画素信号のうち、オン状態のデータ選択スイッチ13に接続するデータ保持回路12に保持されている画素信号が混合される。
In addition, by operating each
この実施の形態1では、垂直混合列の組は、連続して隣接する2列を2列飛ばしで組み合わせたものである。具体的には、1列目、2列目、5列目、6列目等からなる第1の垂直混合列の組と、3列目、4列目、7列目、8列目等からなる第2の垂直混合列の組がある。 In the first embodiment, the set of vertical mixing columns is a combination of two adjacent rows that are skipped by two rows. Specifically, from the first vertical mixed column set consisting of the first column, the second column, the fifth column, the sixth column, etc., the third column, the fourth column, the seventh column, the eighth column, etc. There is a second set of vertical mixing columns.
以下、第1の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等を1行目から順にデータ保持回路12_Aodd等と称す。また、第1の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ選択スイッチ13_Aodd等と称す。同様に、第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等を1行目から順にデータ保持回路12_Aeven等と称し、第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ選択スイッチ13_Aeven等と称す。 Hereinafter, the data holding circuits 12_A and the like in each row provided in the first set of vertical mixed columns are referred to as the data holding circuits 12_Aodd and the like in order from the first row. In addition, the data selection switches 13_A and the like of each row provided in the set of the first vertical mixed columns are referred to as data selection switches 13_Aodd and the like in order from the first row. Similarly, the data holding circuits 12_A and the like of each row provided in the second set of vertical mixed columns are referred to as data holding circuits 12_Aeven and the like in order from the first row, and The data selection switch 13_A and the like are sequentially referred to as a data selection switch 13_Aeven and the like from the first row.
各行のデータ選択スイッチ13には、垂直混合列の組単位で異なる制御信号線SWが接続しており、それらの制御信号線SWを伝送する信号によってオンおよびオフが操作される。 The data selection switches 13 in each row are connected to different control signal lines SW in units of vertical mixed columns, and are turned on and off by signals transmitted through the control signal lines SW.
以下、第1の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_Aodd等に接続する制御信号線SWを1行目から順に制御信号線SW_Aodd等と称す。同様に、第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_Aeven等に接続する制御信号線SWを1行目から順に制御信号線SW_Aeven等と称す。 Hereinafter, the control signal lines SW connected to the data selection switches 13_Aodd and the like of each row provided in the first vertical mixed column group are referred to as control signal lines SW_Aodd and the like in order from the first row. Similarly, the control signal lines SW connected to the data selection switches 13_Aeven and the like of each row provided in the second set of vertical mixed columns are referred to as control signal lines SW_Aeven and so on in order from the first row.
続いて、この固体撮像装置の読み出しデータ選択回路9が備える水平混合機構について説明する。ここでは、水平混合機構として、各水平混合組み合わせ列を構成する垂直信号線2間に接続する水平短絡スイッチ14が設けられている。各水平短絡スイッチ14のオンおよびオフを操作することで、水平混合組み合わせ列の組ごとに、データ選択スイッチ13により選択されて垂直方向に混合される画素信号を水平方向に混合させることができる。具体的には、オン状態の水平短絡スイッチ14が接続する各垂直信号線2に設けられたデータ保持回路12に保持されている画素信号のうち、データ選択スイッチ13により選択されて垂直方向に混合される画素信号が水平方向にも混合される。
Next, the horizontal mixing mechanism provided in the read
この実施の形態1では、水平混合組み合わせ列は、連続して隣接する2列からなり、水平混合組み合わせ列間で同じ列を含まないように組み合わされている。具体的には、水平混合組み合わせ列は、1列目と2列目の組、3列目と4列目の組等である。一方、水平混合組み合わせ列の組は、連続して隣接する2列を2列飛ばしで組み合わせたものであり、上記した垂直混合列の組と同じ組み合わせとなる。具体的には、第1の水平混合組み合わせ列の組は、1列目、2列目、5列目、6列目等からなり、第2の水平混合組み合わせ列の組は、3列目、4列目、7列目、8列目等からなる。 In the first embodiment, the horizontal mixed combination column is composed of two columns that are adjacent to each other, and the horizontal mixed combination columns are combined so as not to include the same column. Specifically, the horizontal mixed combination column is a group of the first column and the second column, a group of the third column and the fourth column, and the like. On the other hand, the set of horizontal mixed combination rows is a combination of two adjacent rows skipped by two rows, and is the same combination as the set of vertical mixed rows described above. Specifically, the first horizontal mixed combination column set includes the first column, the second column, the fifth column, the sixth column, and the like, and the second horizontal mixed combination column set includes the third column, It consists of the fourth column, the seventh column, the eighth column, and the like.
水平短絡スイッチ14には、水平混合組み合わせ列の組単位で異なる制御信号線Mixが接続しており、それらの制御信号線Mixを伝送する信号によってオンおよびオフが操作される。
Different control signal lines Mix are connected to the horizontal short-
以下、第1の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッチ14_odd、第2の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッ14_evenと称し、水平短絡スイッチ14_oddに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_odd、水平短絡スイッチ14_evenに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_evenと称す。
Hereinafter, the horizontal short-
続いて、この固体撮像装置の水平転送回路6について説明する。ここでは、水平転送回路6は、列選択スイッチ15と、水平共通信号線16からなる。各列選択スイッチ15は、各垂直信号線2の光電変換素子アレイ1の下側の端部近傍に設けられている。水平共通信号線16は、各垂直信号線2の光電変換素子アレイ1の下側の端部に共通に接続している。
Subsequently, the
水平走査回路7が生成する列選択信号は、列選択スイッチ15のオンおよびオフを操作する信号である。オン状態の列選択スイッチ15から混合画素信号が水平共通信号線16へ読み出されて、出力回路8へ転送される。
The column selection signal generated by the
以上説明したように読み出しデータ選択回路9が構成された固体撮像装置において、データ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングを制御することにより、垂直方向に混合させる画素信号の行を、垂直混合列の組ごとに異なったものにすることができる。具体的には、この実施の形態1では、第1および第2の垂直混合列の組の間で1行ずれた画素信号を垂直方向に混合させる。
As described above, in the solid-state imaging device in which the read
続いて、この実施の形態1におけるデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングについて、図3および図4を用いて説明する。図3および図4に示すように、データ保持回路12_Coddに、光電変換素子アレイ1のn−1行目の画素信号が保持されている場合、次の垂直BLK期間に、データ選択スイッチ13_Aとデータ選択スイッチ13_Bを順次オン状態にして、データ保持回路12_Aとデータ保持回路12_Bに順次n行目の画素信号とn+1行目の画素信号を保持させる。
Next, drive timings of the
そして、次の水平読み出し期間に、図3に示すように、データ選択スイッチ13_Aodd、データ選択スイッチ13_Codd、および水平短絡スイッチ14_oddをオン状態にして、第1の垂直混合列の組に、n−1行目の画素信号とn行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、図4に示すように、データ選択スイッチ13_Aeven、データ選択スイッチ13_Beven、および水平短絡スイッチ14_evenをオン状態にして、第2の垂直混合列の組に、n行目の画素信号とn+1行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。 Then, in the next horizontal readout period, as shown in FIG. 3, the data selection switch 13_Aodd, the data selection switch 13_Codd, and the horizontal short-circuit switch 14_odd are turned on, and n−1 is added to the first vertical mixed column set. FIG. 4 shows a mixed pixel signal obtained by mixing the pixel signal of the row and the pixel signal of the n-th row in the horizontal and mixed column units in the vertical direction and the horizontal direction, and horizontally transferring these mixed pixel signals. As described above, the data selection switch 13_Aeven, the data selection switch 13_Beven, and the horizontal short-circuit switch 14_even are turned on, and the pixel signal of the nth row and the pixel signal of the (n + 1) th row are horizontally mixed in the second vertical mixed column set. Generates mixed pixel signals mixed in the vertical and horizontal directions in units of combination columns, and those mixed pixel signals To the horizontal transfer.
同様にして、次の垂直BLK期間において、データ保持回路12_Cにn+2行目の画素信号を保持させ、データ保持回路12_Aにn+3行目の画素信号を保持させた後、次の水平読み出し期間において、図3に示すように、第1の垂直混合列の組には、n+1行目の画素信号とn+2行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、図4に示すように、第2の垂直混合列の組には、n+2行目の画素信号とn+3行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させる。以降も、同様にして、第1および第2の垂直混合列の組の間で1行ずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させる。 Similarly, after the data holding circuit 12_C holds the pixel signal of the (n + 2) th row in the next vertical BLK period and the data holding circuit 12_A holds the pixel signal of the (n + 3) th row, in the next horizontal readout period, As shown in FIG. 3, the first vertical mixed column set includes a mixed pixel signal obtained by mixing the pixel signal of the (n + 1) th row and the pixel signal of the (n + 2) th row in the horizontal and mixed combination units in the vertical direction and the horizontal direction. As shown in FIG. 4, the second vertical mixing column set is a mixture in which the pixel signal of the (n + 2) th row and the pixel signal of the (n + 3) th row are mixed in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixing combination columns. A pixel signal is generated. Thereafter, similarly, pixel signals shifted by one row between the first and second sets of vertical mixing columns are mixed in the vertical direction and the horizontal direction.
図5に、この実施の形態1に係る固体撮像装置を用いて生成されるフレームの一例を示す。図5(b)は、図5(a)に示すように光電変換素子アレイ1が8×6画素アレイの場合に、この実施の形態1に係る固体撮像装置を用いて生成されるフレームを示している。また比較のために、図5(c)に従来の固体撮像装置を用いて生成されるフレームを示す。図5(c)に示すように、従来の固体撮像装置が全画素について2×2の画素混合を行っていたのに対し、この実施の形態1に係る固体撮像装置は、図5(b)に示すように、第1および第2の垂直混合列の組の間で1行ずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させるので、垂直解像度を劣化させることなく、読み出す混合画素信号の数を減少させることができ、画素信号の読み出し速度の高速化を図ることができる。
FIG. 5 shows an example of a frame generated using the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 5B shows a frame generated by using the solid-state imaging device according to the first embodiment when the photoelectric
なお、ここでは、垂直混合列の組単位でデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する構成として、各行のラインメモリに対して垂直混合列の組ごとに制御信号線SWを設ける場合について説明したが、制御信号線SWに変えて、水平混合組み合わせ列の組ごとに設けた制御信号線Mixを利用してデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する論理回路を設けることで、各行のラインメモリに対して設ける制御信号線SWの数を減らし、固体撮像装置の構成を簡略化してもよい。
Here, the case where the control signal line SW is provided for each set of vertical mixing columns in the line memory of each row has been described as a configuration for operating the
例えば図6に示すように、第1の水平混合組み合わせ列の組に対して設けられた制御信号線Mix_oddに一方の入力端子が接続するAND回路17_oddと、第2の水平混合組み合わせ列の組に対して設けられた制御信号線Mix_evenに一方の入力端子が接続するAND回路17_evenとを各行のラインメモリに対して設けて、AND回路17_oddが第1の垂直混合列の組に設けられたデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作し、AND回路17_evenが第2の垂直混合列の組に設けられたデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する構成とすれば、各行のラインメモリに対して1本の制御信号線SWを設けるだけで済むので、固体撮像装置の構成を簡略化することができる。
For example, as shown in FIG. 6, an AND circuit 17_odd having one input terminal connected to a control signal line Mix_odd provided for the first horizontal mixed combination column set and a second horizontal mixed combination column set An AND circuit 17_even having one input terminal connected to the control signal line Mix_even provided for the line memory of each row is provided, and the AND circuit 17_odd is provided in the first vertical mixed column set. If the
図7および図8は、図6に示す構成の固体撮像装置におけるデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングの一例を示す図である。図7および図8に示すようにデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14を駆動すれば、図2に示す構成の固体撮像装置と同様に、第1および第2の垂直混合列の組の間で1行ずれた画素信号を垂直方向に混合させることができる。
7 and 8 are diagrams illustrating an example of drive timings of the
(実施の形態2)
図9は本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置の要部構成の詳細を示す図であり、上記した読み出しデータ選択回路9および水平転送回路6の詳細な構成を示している。この実施の形態2に係る固体撮像装置は、垂直方向および水平方向に1画素飛ばしで隣接する2×2の4画素の画素信号を混合した混合画素信号を生成するように構成されている。この構成は、光電変換素子アレイにベイヤー配列のカラーフィルタを実装した固体撮像装置に好適である。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a diagram showing details of the main configuration of the solid-state imaging device according to
図10にベイヤー配列のカラーフィルタを実装した光電変換素子アレイ1の一例を示す。ベイヤー配列では、Rフィルタ、Grフィルタ、Gbフィルタ、Bフィルタがそれぞれ垂直方向および水平方向に1画素飛ばしで配置される。したがって、この実施の形態2に係る固体撮像装置を、光電変換素子アレイにベイヤー配列のカラーフィルタを実装した固体撮像装置に適用すれば、隣接する同色の4画素の画素信号を混合した混合画素信号を生成することができる。なお、Rフィルタ、Grフィルタ、Gbフィルタ、Bフィルタの光電変換素子アレイ1に対する位置取りは、図10に示すものに限定されるものではない。
FIG. 10 shows an example of a photoelectric
この固体撮像装置の読み出しデータ選択回路9は、データ保持機構11として、垂直方向に並置された5個のデータ保持回路12を備える。したがって、この読み出しデータ選択回路9は、各列ごとに、5行分の画素信号を画素単位で保持可能である。
The read
この実施の形態2においても、前述した実施の形態1と同様に、各行のラインメモリを1行目から順にラインメモリA等と称し、各行のラインメモリを構成するデータ保持回路12を1行目から順にデータ保持回路12_A等と称し、各行のデータ保持回路12_A等に対して設けられたデータ選択スイッチ13を1行目から順にデータ選択スイッチ13_A等と称す。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment described above, the line memory of each row is referred to as a line memory A or the like in order from the first row, and the
また、この実施の形態2では、垂直混合列の組は、連続して隣接する4列を4列飛ばしで組み合わせたものである。具体的には、1列目ないし4列目、9列目ないし12列目等からなる第1の垂直混合列の組と、5列目ないし8列目、13列目ないし16列目等からなる第2の垂直混合列の組がある。 In the second embodiment, the set of vertically mixed rows is a combination of four rows that are adjacent to each other by skipping four rows. Specifically, from the first vertical mixed column set consisting of the first column to the fourth column, the ninth column to the twelfth column, the fifth column to the eighth column, the thirteenth column to the sixteenth column, etc. There is a second set of vertical mixing columns.
この実施の形態2においても、前述した実施の形態1と同様に、第1の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_Aodd等およびデータ選択スイッチ13_Aodd等と称し、第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_Aeven等およびデータ選択スイッチ13_Aeven等と称す。また、第1および第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_Aodd等およびデータ選択スイッチ13_Aeven等に接続する制御信号線SWを1行目から順に制御信号線SW_Aodd等および制御信号線SW_Aeven等と称す。 Also in the second embodiment, as in the first embodiment described above, the data holding circuit 12_A and the like and the data selection switch 13_A and the like of each row provided in the first vertical mixed column set are sequentially transmitted from the first row. The holding circuit 12_Aod, etc. and the data selection switch 13_Aodd, etc., the data holding circuit 12_A, etc. and the data selection switch 13_A, etc. of each row provided in the second vertical mixed column set are sequentially arranged from the first row to the data holding circuit 12_Aeven, etc. This is referred to as a data selection switch 13_Aeven or the like. In addition, the control signal lines SW_Aodd and the like which are connected to the data selection switch 13_Aodd and the data selection switch 13_Aeven and the like of each row provided in the set of the first and second vertical mixed columns are sequentially controlled from the first row and the control signal line SW_Aodd and the like. This is referred to as a signal line SW_Aeven.
また、この実施の形態2では、水平混合組み合わせ列は、1列飛ばしの2列からなり、水平混合組み合わせ列間で同じ列を含まないように組み合わされている。具体的には、水平混合組み合わせ列は、1列目と3列目の組、2列目と4列目の組、5列目と7列目の組、6列目と8列目の組等である。一方、水平混合組み合わせ列の組は、連続して隣接する4列を4列飛ばしで組み合わせたものであり、上記した垂直混合列の組と同じ組み合わせとなる。具体的には、第1の水平混合組み合わせ列の組は、1列目ないし4列目、9列目ないし12列目等からなり、第2の水平混合組み合わせ列の組は、5列目ないし8列目、13列目ないし16列目等からなる。 Further, in the second embodiment, the horizontal mixed combination column is composed of two columns skipped by one column, and the horizontal mixed combination columns are combined so as not to include the same column. Specifically, the horizontal mixed combination column is a combination of the first column and the third column, a group of the second column and the fourth column, a group of the fifth column and the seventh column, a group of the sixth column and the eighth column. Etc. On the other hand, the set of horizontal mixed combination columns is a combination of four consecutive columns skipped by four columns, and is the same combination as the above-described set of vertical mixed columns. Specifically, the first horizontal combination combination column set includes the first to fourth columns, the ninth column to the twelfth column, etc., and the second horizontal mixing combination column set includes the fifth to sixth columns. It consists of the 8th, 13th to 16th columns.
この実施の形態2においても、前述した実施の形態1と同様に、第1の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッチ14_odd、第2の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッ14_evenと称し、水平短絡スイッチ14_oddに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_odd、水平短絡スイッチ14_evenに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_evenと称す。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the horizontal short-
以上説明したように読み出しデータ選択回路9が構成された固体撮像装置において、データ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングを制御することにより、垂直方向に混合させる画素信号の行を、垂直混合列の組ごとに異なったものにすることができる。具体的には、この実施の形態2では、第1および第2の垂直混合列の組の間で2行ずれた画素信号を垂直方向に混合させる。
As described above, in the solid-state imaging device in which the read
続いて、この実施の形態2におけるデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングについて、図11および図12を用いて説明する。図11および図12に示すように、データ保持回路12_Aoddに、光電変換素子アレイ1のn行目の画素信号が保持され、データ保持回路12_Boddに、光電変換素子アレイ1のn+1行目の画素信号が保持され、データ保持回路12_Coddおよびデータ保持回路12_Cevenに、光電変換素子アレイ1のn+2行目の画素信号が保持されている場合、次の垂直BLK期間に、データ選択スイッチ13_Dとデータ選択スイッチ13_Eを順次オン状態にして、データ保持回路12_Dとデータ保持回路12_Eに順次n+3行目の画素信号とn+4行目の画素信号を保持させる。
Next, drive timings of the
そして、次の水平読み出し期間に、図11に示すように、データ選択スイッチ13_Aodd、データ選択スイッチ13_Codd、および水平短絡スイッチ14_oddをオン状態にして、第1の垂直混合列の組に、n行目の画素信号とn+2行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、図12に示すように、データ選択スイッチ13_Ceven、データ選択スイッチ13_Eeven、および水平短絡スイッチ14_evenをオン状態にして、第2の垂直混合列の組に、n+2行目の画素信号とn+4行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。 Then, in the next horizontal readout period, as shown in FIG. 11, the data selection switch 13_Aodd, the data selection switch 13_Codd, and the horizontal short-circuit switch 14_odd are turned on, and the first row of vertical mixed columns is set to the nth row. 12 and the pixel signal of the (n + 2) -th row are mixed in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixing combination columns, and the mixed pixel signals are horizontally transferred, and as shown in FIG. , The data selection switch 13_Ceven, the data selection switch 13_Even, and the horizontal short-circuit switch 14_even are turned on, and the pixel signal of the (n + 2) th row and the pixel signal of the (n + 4) th row are combined into the horizontal mixed combination column in the second vertical mixing column set. Generates mixed pixel signals mixed vertically and horizontally in units and mixes them The element signals to the horizontal transfer.
同様にして、次の垂直BLK期間において、データ保持回路12_Aoddおよびデータ保持回路12_Cevenにn+5行目の画素信号を保持させ、データ保持回路12_Coddおよびデータ保持回路12_Eevenにn+6行目の画素信号を保持させた後、次の水平読み出し期間において、図11に示すように、第1の垂直混合列の組には、n+1行目の画素信号とn+3行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、図12に示すように、第2の垂直混合列の組には、n+3行目の画素信号とn+5行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させる。以降も、同様にして、第1および第2の垂直混合列の組の間で2行ずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させる。 Similarly, in the next vertical BLK period, the pixel signal in the n + 5th row is held in the data holding circuit 12_Aodd and the data holding circuit 12_Ceven, and the pixel signal in the n + 6th row is held in the data holding circuit 12_Codd and the data holding circuit 12_Even. After that, in the next horizontal readout period, as shown in FIG. 11, in the first vertical mixed column set, the pixel signal of the (n + 1) th row and the pixel signal of the (n + 3) th row are arranged in the vertical direction in units of horizontal mixed combination columns Then, a mixed pixel signal mixed in the horizontal direction is generated. As shown in FIG. 12, in the second vertical mixed column set, the pixel signal of the (n + 3) th row and the pixel signal of the (n + 5) th row are horizontally mixed combination column unit. To generate a mixed pixel signal mixed in the vertical and horizontal directions. Thereafter, similarly, pixel signals shifted by two rows between the first and second vertical mixed column groups are mixed in the vertical direction and the horizontal direction.
図13(a)に、この実施の形態2に係る固体撮像装置を用いて生成されるフレームの一例を示す。また比較のために、図13(b)に従来の固体撮像装置を用いて生成されるフレームを示す。図13(b)に示すように、従来の固体撮像装置が全画素について、垂直方向および水平方向に1画素飛ばしで隣接する2×2の画素混合を行っていたのに対し、この実施の形態2に係る固体撮像装置は、図13(a)に示すように、第1および第2の垂直混合列の組の間で2行ずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させるので、垂直解像度を劣化させることなく、読み出す混合画素信号の数を減少させることができ、画素信号の読み出し速度の高速化を図ることができる。 FIG. 13A shows an example of a frame generated using the solid-state imaging device according to the second embodiment. For comparison, FIG. 13B shows a frame generated using a conventional solid-state imaging device. As shown in FIG. 13 (b), the conventional solid-state imaging device performs adjacent pixel mixing of 2 × 2 by skipping one pixel in the vertical and horizontal directions for all pixels. As shown in FIG. 13A, the solid-state imaging device according to No. 2 mixes the pixel signals shifted by two rows between the first and second vertical mixing column sets in the vertical direction and the horizontal direction. The number of mixed pixel signals to be read can be reduced without degrading the resolution, and the pixel signal read speed can be increased.
なお、ここでは、垂直混合列の組単位でデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する構成として、各行のラインメモリに対して垂直混合列の組ごとに制御信号線SWを設ける場合について説明したが、制御信号線SWに変えて、水平混合組み合わせ列の組ごとに設けた制御信号線Mixを利用してデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する論理回路を設けることで、各行のラインメモリに対して設ける制御信号線SWの数を減らし、固体撮像装置の構成を簡略化してもよい。
Here, the case where the control signal line SW is provided for each set of vertical mixing columns in the line memory of each row has been described as a configuration for operating the
(実施の形態3)
図14は本発明の実施の形態3に係る固体撮像装置を用いて生成される2種類のフレームの一例を示す図であり、図14(a)に示すフレームは、前述した実施の形態1において説明した図5(b)に示すフレームと同一である。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a diagram showing an example of two types of frames generated using the solid-state imaging device according to
この実施の形態3に係る固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態1において説明した図2に示す構成と同一である。この実施の形態3は、同時に垂直方向に混合させる画素信号の行がフレームごとにずれるようにデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14を駆動して、図14(a)に示すフレームと図14(b)に示すフレームを交互に生成させてインターレース走査を行う点で、前述した実施の形態1と異なる。
The configuration of the solid-state imaging device according to the third embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 2 described in the first embodiment. In the third embodiment, the
具体的には、図14(b)に示すフレームを生成する際には、第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行を、図14(a)に示すフレームを生成する際に第2の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行へ入れ替えるとともに、第2の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行を、図14(a)に示すフレームを生成する際に第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行へ入れ替える。 Specifically, when the frame shown in FIG. 14B is generated, the row of pixel signals to be mixed in the first set of vertical mixing columns is changed into the frame shown in FIG. The pixel signal row to be mixed in the second vertical mixed column set is replaced with the pixel signal row to be mixed in the second vertical mixed column set when the frame shown in FIG. Swap to the row of pixel signals to be mixed in the set of one vertical mixing column.
このように、第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行と第2の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行をフレームごとに入れ替えて、図14(a)に示すフレームと図14(b)に示すフレームを交互に生成させ、インターレース化することで、静止画画質はそのままで、動画画質をさらに向上させることが可能となる。 In this manner, the row of pixel signals to be mixed in the first set of vertical mixing columns and the row of pixel signals to be mixed in the second set of vertical mixing columns are exchanged for each frame, and the frame shown in FIG. And by alternately generating the frames shown in FIG. 14B and making them interlaced, it is possible to further improve the moving image quality without changing the still image quality.
(実施の形態4)
図15は本発明の実施の形態4に係る固体撮像装置を用いて生成される2種類のフレームの一例を示す図であり、図15(a)に示すフレームは、前述した実施の形態2において説明した図13(a)に示すフレームと同一である。
(Embodiment 4)
FIG. 15 is a diagram showing an example of two types of frames generated using the solid-state imaging device according to
この実施の形態4に係る固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態2において説明した図9に示す構成と同一である。この実施の形態4は、同時に垂直方向に混合させる画素信号の行がフレームごとにずれるようにデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14を駆動して、図15(a)に示すフレームと図15(b)に示すフレームを交互に生成させてインターレース走査を行う点で、前述した実施の形態2と異なる。
The configuration of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 9 described in the second embodiment. In the fourth embodiment, the
具体的には、図15(b)に示すフレームを生成する際には、第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行を、図15(a)に示すフレームを生成する際に第2の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行へ入れ替えるとともに、第2の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行を、図15(a)に示すフレームを生成する際に第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行へ入れ替える。 Specifically, when the frame shown in FIG. 15B is generated, the row of pixel signals to be mixed in the first set of vertical mixing columns is changed into the frame shown in FIG. The pixel signal rows to be mixed in the second vertical mixing column set are replaced with the pixel signal rows to be mixed in the second vertical mixing column set when the frame shown in FIG. 15A is generated. Swap to the row of pixel signals to be mixed in the set of one vertical mixing column.
このように、第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行と第2の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行をフレームごとに入れ替えて、図15(a)に示すフレームと図15(b)に示すフレームを交互に生成させ、インターレース化することで、静止画画質はそのままで、動画画質をさらに向上させることが可能となる。 As described above, the row of pixel signals to be mixed in the first set of vertical mixing columns and the row of pixel signals to be mixed in the second set of vertical mixing columns are exchanged for each frame, and the frame shown in FIG. And by alternately generating the frames shown in FIG. 15B and making them interlaced, it is possible to further improve the moving image quality without changing the still image quality.
(実施の形態5)
図16は本発明の実施の形態5に係る固体撮像装置の要部構成の詳細を示す図であり、上記した読み出しデータ選択回路9および水平転送回路6の詳細な構成を示している。この実施の形態5に係る固体撮像装置は、垂直方向および水平方向に1画素飛ばしで隣接する2×2の4画素の画素信号を混合した混合画素信号を生成するように構成されている。この構成は、光電変換素子アレイにベイヤー配列のカラーフィルタを実装した固体撮像装置に好適である。すなわち、この実施の形態5に係る固体撮像装置を、光電変換素子アレイにベイヤー配列のカラーフィルタを実装した固体撮像装置に適用すれば、隣接する同色の4画素の画素信号を混合した混合画素信号が生成される。
(Embodiment 5)
FIG. 16 is a diagram showing details of the main configuration of the solid-state imaging device according to
この固体撮像装置の読み出しデータ選択回路9は、データ保持機構11として、垂直方向に並置された4個のデータ保持回路12を備える。したがって、この読み出しデータ選択回路9は、各列ごとに、4行分の画素信号を画素単位で保持可能である。
The read
この実施の形態5においても、前述した実施の形態1と同様に、各行のラインメモリを1行目から順にラインメモリA等と称し、各行のラインメモリを構成するデータ保持回路12を1行目から順にデータ保持回路12_A等と称し、各行のデータ保持回路12_A等に対して設けられたデータ選択スイッチ13を1行目から順にデータ選択スイッチ13_A等と称す。
Also in the fifth embodiment, as in the first embodiment, the line memory of each row is referred to as the line memory A in order from the first row, and the
また、この実施の形態5では、垂直混合列の組は、1列飛ばしで隣接する列を組み合わせたものである。具体的には、奇数列からなる第1の垂直混合列の組と偶数列からなる第2の垂直混合列の組がある。 In the fifth embodiment, the set of vertically mixed columns is a combination of adjacent columns by skipping one column. Specifically, there are a first set of vertical mixed columns composed of odd columns and a set of second vertical mixed columns composed of even columns.
この実施の形態5においても、前述した実施の形態1と同様に、第1の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_Aodd等およびデータ選択スイッチ13_Aodd等と称し、第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_Aeven等およびデータ選択スイッチ13_Aeven等と称す。また、第1および第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_Aodd等およびデータ選択スイッチ13_Aeven等に接続する制御信号線SWを1行目から順に制御信号線SW_Aodd等および制御信号線SW_Aeven等と称す。 Also in the fifth embodiment, as in the first embodiment described above, the data holding circuits 12_A and the like and the data selection switches 13_A and the like of each row provided in the first set of vertical mixed columns are sequentially transmitted from the first row. The holding circuit 12_Aod, etc. and the data selection switch 13_Aodd, etc., the data holding circuit 12_A, etc. and the data selection switch 13_A, etc. of each row provided in the second vertical mixed column set are sequentially arranged from the first row to the data holding circuit 12_Aeven, etc. This is referred to as a data selection switch 13_Aeven or the like. In addition, the control signal lines SW_Aodd and the like which are connected to the data selection switch 13_Aodd and the data selection switch 13_Aeven and the like of each row provided in the set of the first and second vertical mixed columns are sequentially controlled from the first row and the control signal line SW_Aodd and the like. This is referred to as a signal line SW_Aeven.
また、この実施の形態5では、水平混合組み合わせ列は、1列飛ばしの2列からなる。但し、前述した実施の形態2と異なり、水平混合組み合わせ列間で同じ列を含む。具体的には、水平混合組み合わせ列は、1列目と3列目の組、2列目と4列目の組、3列目と5列目の組、4列目と6列目の組等である。一方、水平混合組み合わせ列の組には4つの組があり、各組は始端列を1列ずつずらして1列飛ばしで組み合わせたものである。具体的には、第1の水平混合組み合わせ列の組は奇数列を組み合わせたものであり、1列目、3列目、5列目、7列目等からなる。第2の水平混合組み合わせ列の組は、第1の水平混合組み合わせ列の組の始端列から2列ずれた列を始端列として奇数列を組み合わせたものであり、3列目、5列目、7列目、9列目等からなる。第3の水平混合組み合わせ列の組は偶数列を組み合わせたものであり、2列目、4列目、6列目、8列目等からなる。第4の水平混合組み合わせ列の組は、第3の水平混合組み合わせ列の組の始端列から2列ずれた列を始端列として偶数列を組み合わせたものであり、4列目、6列目、8列目、10列目等からなる。
Further, in the fifth embodiment, the horizontal mixed combination row is composed of two rows skipped by one row. However, unlike
以下、第1の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッチ14_1st、第2の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッ14_2nd、第3の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッチ14_3rd、第4の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッ14_4thと称す。また、水平短絡スイッチ14_1stに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_1st、水平短絡スイッチ14_2ndに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_2nd、水平短絡スイッチ14_3rdに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_3rd、水平短絡スイッチ14_4thに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_4thと称す。
Hereinafter, the horizontal short-
以上説明したように読み出しデータ選択回路9が構成された固体撮像装置において、データ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングを制御することにより、垂直方向に混合させる画素信号の行を、水平混合組み合わせ列の組ごとに異なったものにすることができる。具体的には、この実施の形態5では、第1ないし第4の水平混合組み合わせ列の組の間で1行ずつずれた画素信号を垂直方向に混合させる。
As described above, in the solid-state imaging device in which the read
続いて、この実施の形態5におけるデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングについて、図17および図18を用いて説明する。図17および図18に示すように、データ保持回路12_Aoddに、光電変換素子アレイ1のn行目の画素信号が保持され、データ保持回路12_Boddに、光電変換素子アレイ1のn+1行目の画素信号が保持されている場合、次の垂直BLK期間に、データ選択スイッチ13_Cとデータ選択スイッチ13_Dを順次オン状態にして、データ保持回路12_Cとデータ保持回路12_Dに順次n+2行目の画素信号とn+3行目の画素信号を保持させる。
Subsequently, drive timings of the
そして、次の水平読み出し期間に、図17に示すように、まずデータ選択スイッチ13_Aodd、データ選択スイッチ13_Codd、および水平短絡スイッチ14_1stをオン状態にして、第1の水平混合組み合わせ列の組に、n行目の画素信号とn+2行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、データ選択スイッチ13_Bodd、データ選択スイッチ13_Dodd、および水平短絡スイッチ14_2ndをオン状態にして、第2の水平混合組み合わせ列の組に、n+1行目の画素信号とn+3行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。 Then, in the next horizontal readout period, as shown in FIG. 17, first, the data selection switch 13_Aodd, the data selection switch 13_Codd, and the horizontal short-circuit switch 14_1st are turned on, and n The pixel signal of the row and the pixel signal of the (n + 2) th row are mixed in the horizontal mixing combination column unit in the vertical direction and the horizontal direction to generate a mixed pixel signal, and these mixed pixel signals are horizontally transferred, and then the data selection switch 13_Bodd Then, the data selection switch 13_Dodd and the horizontal short-circuit switch 14_2nd are turned on, and the pixel signal of the (n + 1) th row and the pixel signal of the (n + 3) th row are set in the vertical direction in units of the horizontal mixing combination column in the second horizontal mixing combination column set. And mixed pixel signals that are mixed in the horizontal direction Signal to the horizontal transfer.
その後、次の垂直BLK期間に、図17および図18に示すように、データ選択スイッチ13_Aとデータ選択スイッチ13_Bを順次オン状態にして、データ保持回路12_Aとデータ保持回路12_Bに順次n+4行目の画素信号とn+5行目の画素信号を保持させ、次の水平読み出し期間に、図18に示すように、まずデータ選択スイッチ13_Aeven、データ選択スイッチ13_Ceven、および水平短絡スイッチ14_3rdをオン状態にして、第3の水平混合組み合わせ列の組に、n+2行目の画素信号とn+4行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、データ選択スイッチ13_Beven、データ選択スイッチ13_Deven、および水平短絡スイッチ14_4thをオン状態にして、第4の水平混合組み合わせ列の組に、n+3行目の画素信号とn+5行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。 Thereafter, in the next vertical BLK period, as shown in FIGS. 17 and 18, the data selection switch 13_A and the data selection switch 13_B are sequentially turned on, and the data holding circuit 12_A and the data holding circuit 12_B are sequentially turned to the n + 4th row. The pixel signal and the pixel signal in the n + 5th row are held, and in the next horizontal readout period, as shown in FIG. 18, first, the data selection switch 13_Aeven, the data selection switch 13_Ceven, and the horizontal short-circuit switch 14_3rd are turned on. 3. A mixed pixel signal is generated by mixing the pixel signal of the (n + 2) th row and the pixel signal of the (n + 4) th row in the vertical and horizontal directions in units of the horizontal mixed combination column in a set of three horizontal mixed combination columns. Are transferred horizontally, then the data selection switch 13_Beven, the data selection switch H_13_Dev and horizontal short-circuit switch 14_4th are turned on, and the pixel signals of the (n + 3) th row and the (n + 5) th row of the pixel signals in the fourth horizontal mixing combination column are set in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixing combination columns. Mixed pixel signals are generated, and these mixed pixel signals are horizontally transferred.
同様にして、次の垂直BLK期間において、図17および図18に示すように、データ選択スイッチ13_Coddおよびデータ選択スイッチ13_Aevenをオン状態にして、データ保持回路12_Coddおよびデータ保持回路12_Aevenにn+6行目の画素信号を保持させた後、データ選択スイッチ13_Doddおよびデータ選択スイッチ13_Bevenをオン状態にして、データ保持回路12_Doddおよびデータ保持回路12_Bevenにn+7行目の画素信号を保持させ、次の水平読み出し期間において、図17に示すように、第1の水平混合組み合わせ列の組に、n+4行目の画素信号とn+6行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、第2の水平混合組み合わせ列の組に、n+5行目の画素信号とn+7行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させ、次の垂直BLK期間において、図17および図18に示すように、データ選択スイッチ13_Aoddおよびデータ選択スイッチ13_Cevenをオン状態にして、データ保持回路12_Aoddおよびデータ保持回路12_Cevenにn+8行目の画素信号を保持させた後、データ選択スイッチ13_Boddおよびデータ選択スイッチ13_Devenをオン状態にして、データ保持回路12_Boddおよびデータ保持回路12_Devenにn+9行目の画素信号を保持させ、次の水平読み出し期間において、図18に示すように、第3の水平混合組み合わせ列の組に、n+6行目の画素信号とn+8行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、第4の水平混合組み合わせ列の組に、n+7行目の画素信号とn+9行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。以降も、同様にして、第1ないし第4の水平混合組み合わせ列の組の間で1行ずつずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させる。 Similarly, in the next vertical BLK period, as shown in FIGS. 17 and 18, the data selection switch 13_Codd and the data selection switch 13_Aeven are turned on, and the data holding circuit 12_Codd and the data holding circuit 12_Aeven are in the (n + 6) th row. After holding the pixel signal, the data selection switch 13_Dodd and the data selection switch 13_Beven are turned on, the data holding circuit 12_Dodd and the data holding circuit 12_Beven hold the pixel signal of the (n + 7) th row, and in the next horizontal readout period, As shown in FIG. 17, a mixed pixel signal obtained by mixing the pixel signal of the (n + 4) th row and the pixel signal of the (n + 6) th row in the first horizontal mixed combination column in the vertical and horizontal directions in units of the horizontal mixed combination column. Generate and it After the horizontal transfer of the mixed pixel signals, the pixel signal of the (n + 5) th row and the pixel signal of the (n + 7) th row are mixed in the second horizontal mixed combination column in the vertical and horizontal directions in units of the horizontal mixing combination column. The mixed pixel signals are generated, the mixed pixel signals are horizontally transferred, and in the next vertical BLK period, as shown in FIGS. 17 and 18, the data selection switch 13_Aodd and the data selection switch 13_Ceven are turned on, and the data After holding the pixel signals of the (n + 8) th row in the holding circuit 12_Aodd and the data holding circuit 12_Ceven, the data selection switch 13_Bodd and the data selection switch 13_Deven are turned on, and the data holding circuit 12_Bodd and the data holding circuit 12_Deven are turned on in the n + 9th row. Hold pixel signal In the next horizontal readout period, as shown in FIG. 18, the pixel signal of the (n + 6) th row and the pixel signal of the (n + 8) th row are arranged in the vertical direction in units of the horizontal mixing combination column in the third horizontal combination combination column set. After generating mixed pixel signals mixed in the horizontal direction and horizontally transferring the mixed pixel signals, the pixel signals of the (n + 7) th row and the (n + 9) th row of pixel signals are horizontally transferred to the set of the fourth horizontal mixed combination column. A mixed pixel signal mixed in the vertical direction and the horizontal direction is generated in units of mixed combination columns, and these mixed pixel signals are horizontally transferred. Thereafter, similarly, the pixel signals shifted by one row between the first to fourth horizontal mixing combination columns are mixed in the vertical direction and the horizontal direction.
図19に、この実施の形態5に係る固体撮像装置を用いて生成されるフレームの一例を示す。この実施の形態5に係る固体撮像装置は、図19に示すように、第1ないし第4の水平混合組み合わせ列の組の間で1行ずつずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させるので、垂直解像度を劣化させることなく、前述した実施の形態2に比べてさらに読み出す混合画素信号の数を減少させることができ、画素信号の読み出し速度の高速化を図ることができる。 FIG. 19 shows an example of a frame generated using the solid-state imaging device according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 19, the solid-state imaging device according to the fifth embodiment mixes pixel signals shifted by one row between the first to fourth horizontal mixing combination columns in the vertical direction and the horizontal direction. Therefore, the number of mixed pixel signals to be read can be further reduced as compared with the above-described second embodiment without deteriorating the vertical resolution, and the reading speed of the pixel signals can be increased.
なお、ここでは、垂直混合列の組単位でデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する構成として、各行のラインメモリに対して垂直混合列の組ごとに制御信号線SWを設ける場合について説明したが、制御信号線SWに変えて、水平混合組み合わせ列の組ごとに設けた制御信号線Mixを利用してデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する論理回路を設けることで、各行のラインメモリに対して設ける制御信号線SWの数を減らし、固体撮像装置の構成を簡略化してもよい。
Here, the case where the control signal line SW is provided for each set of vertical mixing columns in the line memory of each row has been described as a configuration for operating the
(実施の形態6)
図20は本発明の実施の形態6に係る固体撮像装置の要部構成の詳細を示す図であり、上記した読み出しデータ選択回路9および水平転送回路6の詳細な構成を示している。この実施の形態6に係る固体撮像装置は、垂直方向および水平方向に連続して隣接する3×3の9画素の画素信号を混合した混合画素信号を生成するように構成されている。この構成は、光電変換素子アレイにカラーフィルタを実装しない白黒の固体撮像装置に好適である。
(Embodiment 6)
FIG. 20 is a diagram showing details of the main configuration of the solid-state imaging device according to
この固体撮像装置の読み出しデータ選択回路9は、データ保持機構11として、垂直方向に並置された5個のデータ保持回路12を備える。したがって、この読み出しデータ選択回路9は、各列ごとに、5行分の画素信号を画素単位で保持可能である。
The read
この実施の形態6においても、前述した実施の形態1と同様に、各行のラインメモリを1行目から順にラインメモリA等と称し、各行のラインメモリを構成するデータ保持回路12を1行目から順にデータ保持回路12_A等と称し、各行のデータ保持回路12_A等に対して設けられたデータ選択スイッチ13を1行目から順にデータ選択スイッチ13_A等と称す。
Also in the sixth embodiment, as in the first embodiment described above, the line memory of each row is referred to as a line memory A or the like in order from the first row, and the
また、この実施の形態6では、垂直混合列の組は、連続して隣接する3列を6列飛ばしで組み合わせたものである。具体的には、1列目ないし3列目、10列目ないし12列目等からなる第1の垂直混合列の組と、4列目ないし6列目、13列目ないし15列目等からなる第2の垂直混合列の組と、7列目ないし9列目、16列目ないし18列目等からなる第3の垂直混合列の組がある。 Further, in the sixth embodiment, the set of vertically mixed columns is a combination of three consecutively adjacent columns by skipping six columns. Specifically, the first vertical mixed column set including the first column, the third column, the tenth column, the twelfth column, and the like, the fourth column, the sixth column, the thirteenth column, the fifteenth column, and the like. There are a second vertical mixing column set and a third vertical mixing column set consisting of the 7th to 9th rows, the 16th to 18th rows, and the like.
この実施の形態6では、第1の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_A1st等およびデータ選択スイッチ13_A1st等と称し、第2の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_A2nd等およびデータ選択スイッチ13_A2nd等と称し、第3の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ保持回路12_A等およびデータ選択スイッチ13_A等を1行目から順にデータ保持回路12_A3rd等およびデータ選択スイッチ13_A3rd等と称す。また、第1、第2、第3の垂直混合列の組に設けられた各行のデータ選択スイッチ13_A1st等、データ選択スイッチ13_A2nd等、データ選択スイッチ13_A3rd等に接続する制御信号線SWを1行目から順に制御信号線SW_A1st等、制御信号線SW_A2nd等、制御信号線SW_A3rd等と称す。 In the sixth embodiment, the data holding circuit 12_A and the like and the data selection switch 13_A and the like in each row provided in the set of the first vertical mixed columns are sequentially changed from the first row to the data holding circuit 12_A1st and the like and the data selection switch 13_A1st and the like. The data holding circuits 12_A and the like and the data selection switches 13_A and the like in each row provided in the second vertical mixed column set are referred to as the data holding circuits 12_A2nd and the data selection switches 13_A2nd and so on in order from the first row. The data holding circuit 12_A and the like and the data selection switch 13_A and the like of each row provided in the set of the vertical mixed columns are referred to as the data holding circuit 12_A3rd and the data selection switch 13_A3rd and the like in order from the first row. In addition, the control signal line SW connected to the data selection switch 13_A3nd, the data selection switch 13_A3nd, and the data selection switch 13_A3rd of each row provided in the set of the first, second, and third vertical mixed columns is the first row. The control signal line SW_A1st and the like, the control signal line SW_A2nd and the like, and the control signal line SW_A3rd and the like are sequentially referred to.
また、この実施の形態6では、水平混合組み合わせ列は、連続して隣接する3列からなり、水平混合組み合わせ列間で同じ列を含まないように組み合わされている。具体的には、水平混合組み合わせ列は、1列目ないし3列目の組、4列目ないし6列目の組、7列目ないし9列目等である。一方、水平混合組み合わせ列の組は、連続して隣接する3列を6列飛ばしで組み合わせたものであり、上記した垂直混合列の組と同じ組み合わせとなる。具体的には、第1の水平混合組み合わせ列の組は、1列目ないし3列目、10列目ないし12列目等からなり、第2の水平混合組み合わせ列の組は、4列目ないし6列目、13列目ないし15列目等からなり、第3の水平混合組み合わせ列の組は、7列目ないし9列目、16列目ないし18列目等からなる。 Further, in the sixth embodiment, the horizontal mixed combination column is composed of three consecutive columns that are adjacent to each other, and the horizontal mixed combination columns are combined so as not to include the same column. Specifically, the horizontal mixed combination columns are the first to third column groups, the fourth to sixth column groups, the seventh to ninth columns, and the like. On the other hand, the set of horizontal mixing combination rows is a combination of three consecutive rows that are skipped by six rows, and is the same combination as the above-described set of vertical mixing rows. Specifically, the first horizontal mixed combination column set includes the first to third columns, the tenth column to the twelfth column, and the second horizontal mixed combination column set includes the fourth to fourth columns. It consists of the 6th, 13th to 15th rows, etc., and the third set of horizontal mixed combination rows consists of the 7th to 9th rows, the 16th to 18th rows, etc.
以下、第1の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッチ14_1st、第2の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッ14_2nd、第3の水平混合組み合わせ列の組に設けられた水平短絡スイッチ14を水平短絡スイッ14_3rdと称す。また、水平短絡スイッチ14_1stに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_1st、水平短絡スイッチ14_2ndに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_2nd、水平短絡スイッチ14_3rdに接続する制御信号線Mixを制御信号線Mix_3rdと称す。
Hereinafter, the horizontal short-
以上説明したように読み出しデータ選択回路9が構成された固体撮像装置において、データ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングを制御することにより、垂直方向に混合させる画素信号の行を、垂直混合列の組ごとに異なったものにすることができる。具体的には、この実施の形態6では、第1ないし第3の垂直混合列の組の間で1行ずつずれた画素信号を垂直方向に混合させる。
As described above, in the solid-state imaging device in which the read
続いて、この実施の形態6におけるデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14の駆動タイミングについて、図21ないし図23を用いて説明する。図21ないし図23に示すように、データ保持回路12_D1stに、光電変換素子アレイ1のn−1行目の画素信号が保持され、データ保持回路12_E1stおよびデータ保持回路12_E2ndに、光電変換素子アレイ1のn行目の画素信号が保持されている場合、次の垂直BLK期間に、データ選択スイッチ13_A、データ選択スイッチ13_B、データ選択スイッチ13_Cを順次オン状態にして、データ保持回路12_A、データ保持回路12_B、データ保持回路12_Cに順次n+1行目の画素信号、n+2行目の画素信号、n+3行目の画素信号を保持させる。
Next, drive timings of the
そして、次の水平読み出し期間に、図21に示すように、データ選択スイッチ13_A1st、データ選択スイッチ13_D1st、データ選択スイッチ13_E1st、および水平短絡スイッチ14_1stをオン状態にして、第1の垂直混合列の組に、n−1行目の画素信号とn行目の画素信号とn+1行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させた後、図22に示すように、データ選択スイッチ13_A2nd、データ選択スイッチ13_B2nd、データ選択スイッチ13_E2nd、および水平短絡スイッチ14_2ndをオン状態にして、第2の垂直混合列の組に、n行目の画素信号とn+1行目の画素信号とn+2行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させ、さらにその後、図23に示すように、データ選択スイッチ13_A3rd、データ選択スイッチ13_B3rd、データ選択スイッチ13_C3rd、および水平短絡スイッチ14_C3rdをオン状態にして、第3の垂直混合列の組に、n+1行目の画素信号とn+2行目の画素信号とn+3行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。 Then, in the next horizontal readout period, as shown in FIG. 21, the data selection switch 13_A1st, the data selection switch 13_D1st, the data selection switch 13_E1st, and the horizontal short-circuit switch 14_1st are turned on to set the first vertical mixed column group. And generating a mixed pixel signal in which the pixel signal of the (n-1) th row, the pixel signal of the (n-1) th row, and the pixel signal of the (n + 1) th row are mixed in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixed combination columns. After the horizontal transfer of the signal, as shown in FIG. 22, the data selection switch 13_A2nd, the data selection switch 13_B2nd, the data selection switch 13_E2nd, and the horizontal short-circuit switch 14_2nd are turned on to form the second vertical mixed column set. , Pixel signal of the nth row, pixel signal of the (n + 1) th row and image of the (n + 2) th row A mixed pixel signal in which signals are mixed in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixed combination columns is generated, and these mixed pixel signals are horizontally transferred. Thereafter, as shown in FIG. 23, a data selection switch 13_A3rd, data selection The switch 13_B3rd, the data selection switch 13_C3rd, and the horizontal short-circuit switch 14_C3rd are turned on, and the pixel signal of the (n + 1) th row, the pixel signal of the (n + 2) th row, and the pixel signal of the (n + 3) th row are supplied to the third vertical mixed column set. Mixed pixel signals mixed in the vertical direction and the horizontal direction are generated in units of horizontal mixed combination columns, and these mixed pixel signals are horizontally transferred.
同様にして、次の垂直BLK期間において、データ選択スイッチ13_Aをオン状態にして、データ保持回路12_Aにn+4行目の画素信号を保持させ、次にデータ選択スイッチ13_D1st、データ選択スイッチ13_B2ndおよびデータ選択スイッチ13_B3rdをオン状態にして、データ保持回路12_D1st、データ保持回路12_B2ndおよびデータ保持回路12_B3rdにn+5行目の画素信号を保持させ、次にデータ選択スイッチ13_E1st、データ選択スイッチ13_E2ndおよびデータ選択スイッチ13_C3rdをオン状態にして、データ保持回路12_E1st、データ保持回路12_E2ndおよびデータ保持回路12_C3rdにn+6行目の画素信号を保持させ、次の水平読み出し期間において、図21に示すように、第1の垂直混合列の組に、n+2行目の画素信号とn+3行目の画素信号とn+4行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させ、次に、図22に示すように、第2の垂直混合列の組に、n+3行目の画素信号とn+4行目の画素信号とn+5行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させ、次に、図23に示すように、第3の垂直混合列の組に、n+4行目の画素信号とn+5行目の画素信号とn+6行目の画素信号を水平混合組み合わせ列単位で垂直方向および水平方向に混合した混合画素信号を発生させ、それらの混合画素信号を水平転送させる。以降も、同様にして、第1ないし第3の垂直混合列の組の間で1行ずつずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させる。 Similarly, in the next vertical BLK period, the data selection switch 13_A is turned on so that the data holding circuit 12_A holds the pixel signal of the (n + 4) th row, and then the data selection switch 13_D1st, the data selection switch 13_B2nd, and the data selection The switch 13_B3rd is turned on so that the data holding circuit 12_D1st, the data holding circuit 12_B2nd, and the data holding circuit 12_B3rd hold the pixel signals of the (n + 5) th row, and then the data selection switch 13_E1st, the data selection switch 13_E2nd, and the data selection switch 13_C3rd The pixel holding circuit 12_E1st, the data holding circuit 12_E2nd, and the data holding circuit 12_C3rd hold the pixel signals of the (n + 6) th row in the on state, and in the next horizontal readout period As shown in FIG. 21, in the first vertical mixed column set, the pixel signal of the (n + 2) th row, the pixel signal of the (n + 3) th row, and the pixel signal of the (n + 4) th row are arranged in the vertical direction and the horizontal direction in units of the horizontal mixed combination column. The mixed pixel signals mixed in the direction are generated, and the mixed pixel signals are horizontally transferred. Next, as shown in FIG. 22, the pixel signal of the (n + 3) th row and the (n + 4) th row are set in the second vertical mixed column set. FIG. 23 shows a mixed pixel signal obtained by mixing the pixel signal of the eye and the pixel signal of the (n + 5) th row in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixed combination columns, and horizontally transferring these mixed pixel signals. As described above, a mixed pixel in which the pixel signal in the (n + 4) th row, the pixel signal in the (n + 5) th row, and the pixel signal in the (n + 6) th row are mixed in the third vertical mixed column group in the vertical and horizontal directions in units of horizontal mixed combination columns. Generate a signal Those mixed pixel signals to the horizontal transfer. Thereafter, similarly, pixel signals shifted by one row between the first to third sets of vertical mixing columns are mixed in the vertical direction and the horizontal direction.
図24(a)に、この実施の形態6に係る固体撮像装置を用いて生成されるフレームの一例を示す。また比較のために、図24(b)に従来の固体撮像装置を用いて生成されるフレームを示す。図24(b)に示すように、従来の固体撮像装置が全画素について3×3の画素混合を行っていたのに対し、この実施の形態6に係る固体撮像装置は、図24(a)に示すように、第1ないし第3の垂直混合列の組の間で1行ずつずれた画素信号を垂直方向および水平方向に混合させるので、垂直解像度を劣化させることなく、読み出す混合画素信号の数を減少させることができ、画素信号の読み出し速度の高速化を図ることができる。 FIG. 24A shows an example of a frame generated using the solid-state imaging device according to the sixth embodiment. For comparison, FIG. 24B shows a frame generated using a conventional solid-state imaging device. As shown in FIG. 24B, the conventional solid-state imaging device performs 3 × 3 pixel mixing for all pixels, whereas the solid-state imaging device according to the sixth embodiment has the same configuration as that shown in FIG. As shown in FIG. 4, since the pixel signals shifted by one row between the first to third vertical mixed column groups are mixed in the vertical direction and the horizontal direction, the mixed pixel signal to be read out without deteriorating the vertical resolution. The number of pixels can be reduced, and the pixel signal readout speed can be increased.
なお、ここでは、垂直混合列の組単位でデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する構成として、各行のラインメモリに対して垂直混合列の組ごとに制御信号線SWを設ける場合について説明したが、制御信号線SWに変えて、水平混合組み合わせ列の組ごとに設けた制御信号線Mixを利用してデータ選択スイッチ13のオンおよびオフを操作する論理回路を設けることで、各行のラインメモリに対して設ける制御信号線SWの数を減らし、固体撮像装置の構成を簡略化してもよい。
Here, the case where the control signal line SW is provided for each set of vertical mixing columns in the line memory of each row has been described as a configuration for operating the
(実施の形態7)
図25は本発明の実施の形態7に係る固体撮像装置を用いて生成される2種類のフレームの一例を示す図であり、図25(a)に示すフレームは、前述した実施の形態6において説明した図24(a)に示すフレームと同一である。
(Embodiment 7)
FIG. 25 is a diagram showing an example of two types of frames generated using the solid-state imaging device according to
この実施の形態7に係る固体撮像装置の構成は、前述した実施の形態6において説明した図20に示す構成と同一である。この実施の形態7は、第1の垂直混合列の組と第3の垂直混合列の組において同時に垂直方向に混合させる画素信号の行が、フレームごとにずれるようにデータ選択スイッチ13と水平短絡スイッチ14を駆動して、図25(a)に示すフレームと図25(b)に示すフレームを交互に生成させてインターレース走査を行う点で、前述した実施の形態6と異なる。
The configuration of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 20 described in the sixth embodiment. In the seventh embodiment, the
具体的には、図25(b)に示すフレームを生成する際には、第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行を、図25(a)に示すフレームを生成する際に第3の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行へ入れ替えるとともに、第3の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行を、図25(a)に示すフレームを生成する際に第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行へ入れ替える。 Specifically, when the frame shown in FIG. 25B is generated, the row of pixel signals to be mixed in the first set of vertical mixing columns is generated when the frame shown in FIG. 25A is generated. The pixel signal row to be mixed in the third vertical mixing column set is replaced with the pixel signal row to be mixed in the third vertical mixing column set when the frame shown in FIG. 25A is generated. Swap to the row of pixel signals to be mixed in the set of one vertical mixing column.
このように、第1の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行と第3の垂直混合列の組において混合させる画素信号の行をフレームごとに入れ替えて、図25(a)に示すフレームと図25(b)に示すフレームを交互に生成させ、インターレース化することで、静止画画質はそのままで、動画画質をさらに向上させることが可能となる。 As described above, the row of pixel signals to be mixed in the first set of vertical mixing columns and the row of pixel signals to be mixed in the set of third vertical mixing columns are exchanged for each frame, and the frame shown in FIG. And by alternately generating the frames shown in FIG. 25B and making them interlaced, it is possible to further improve the moving image quality without changing the still image quality.
本発明にかかる固体撮像装置は、画素信号の読み出し速度の高速化を図り、動画記録の品質を向上させることができ、静止画撮影と動画記録の両モードが切り替え可能に構成されたデジタルカメラ等に有用である。 The solid-state imaging device according to the present invention can increase the readout speed of pixel signals, improve the quality of moving image recording, and can be switched between both still image shooting and moving image recording modes. Useful for.
1 光電変換素子アレイ
2 垂直信号線
3 垂直走査回路
4 定電流源
5 列CDS回路
6 水平転送回路
7 水平走査回路
8 出力回路
9 読み出しデータ選択回路
10 光学変換素子
11 データ保持機構
12 データ保持回路
13 データ選択スイッチ
14 水平短絡スイッチ
15 列選択スイッチ
16 水平共通信号線
17_odd、17_even AND回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
行列状に配置された前記光電変換素子の列ごとに設けられ、前記光電変換素子アレイから垂直転送される前記画素信号を複数行分保持可能に構成されたデータ保持機構と、
前記光電変換素子アレイから前記画素信号が1行単位で垂直転送されるのに合わせて、前記データ保持機構にそれぞれ保持させる複数行分の前記画素信号を、前記画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組ごとに選択する保持データ選択機構と、
前記データ保持機構にそれぞれ保持されている複数行分の前記画素信号のうちから、垂直方向に混合させる前記画素信号の行を、前記画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組ごとに選択する垂直混合画素選択機構と、
前記画素信号を同時に水平方向に混合させる組み合わせ列の組ごとに、前記垂直混合画素選択機構により選択されて垂直方向に混合される前記画素信号を水平方向に混合させる水平混合機構と、
を備え、垂直方向に混合させる前記画素信号の行が、前記画素信号を同時に垂直方向に混合させる列の組もしくは前記画素信号を同時に水平方向に混合させる組み合わせ列の組ごとに異なることを特徴とする固体撮像装置。 A photoelectric conversion element array in which a plurality of photoelectric conversion elements that convert incident light into pixel signals are arranged in a matrix;
A data holding mechanism provided for each column of the photoelectric conversion elements arranged in a matrix, and configured to hold the pixel signals vertically transferred from the photoelectric conversion element array for a plurality of rows;
As the pixel signals are vertically transferred in units of one row from the photoelectric conversion element array, the pixel signals for a plurality of rows respectively held by the data holding mechanism are simultaneously mixed in the vertical direction. Holding data selection mechanism to select for each set of columns;
The row of the pixel signals to be mixed in the vertical direction is selected for each set of columns in which the pixel signals are simultaneously mixed in the vertical direction from among the plurality of rows of pixel signals held in the data holding mechanism. A vertical mixed pixel selection mechanism;
A horizontal mixing mechanism for horizontally mixing the pixel signals selected by the vertical mixed pixel selection mechanism and mixed in the vertical direction for each set of combination columns that simultaneously mix the pixel signals in the horizontal direction;
The row of the pixel signals to be mixed in the vertical direction is different for each set of columns for simultaneously mixing the pixel signals in the vertical direction or for each set of combination columns for simultaneously mixing the pixel signals in the horizontal direction. Solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009169653A JP2011024149A (en) | 2009-07-21 | 2009-07-21 | Solid-state imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2011024149A true JP2011024149A (en) | 2011-02-03 |
Family
ID=43633779
Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011024149A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012191482A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Sony Corp | Imaging apparatus, imaging display system and acquisition method of imaging signal |
-
2009
- 2009-07-21 JP JP2009169653A patent/JP2011024149A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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