JP3955565B2 - Solid-state imaging device and camera using the same - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルカメラ等に使用されるMOS型の固体撮像装置に関し、さらに、垂直方向及び水平方向に二次元状に配置された複数の画素を有すると共に、複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に隣接する画素は互いに異なる色のカラーフィルタを有している固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a MOS type solid-state imaging device used for a digital camera or the like, and further includes a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a vertical direction and a horizontal direction, and a vertical direction or a horizontal direction among the plurality of pixels. The present invention relates to a solid-state imaging device in which pixels adjacent to each other have color filters of different colors.
(第1の従来例)
近年、固体撮像装置としては、例えば図10に示すようなものが知られている(特許文献1を参照)。
(First conventional example)
In recent years, for example, a solid-state imaging device as shown in FIG. 10 has been known (see Patent Document 1).
以下、図10を参照しながら、特許文献1に示される第1の従来例に係る固体撮像装置について説明する。
Hereinafter, a solid-state imaging device according to a first conventional example shown in
図10において、201は行列状に配列された複数の画素の集合を示し、202は2行2列に配列された4つの画素よりなる画素ユニットを示し、203は第1の画素混合エリアを構成する複数の画素よりなる第1の画素混合ユニットを示し、204は第2の画素混合エリアを構成する複数の画素よりなる第2の画素混合ユニットを示し、205は第3の画素混合エリアを構成する複数の画素よりなる第3の画素混合ユニットを示す。また、図10において、206は垂直シフトレジスタを示し、207は垂直シフトレジスタ206から出力される信号の経路を示している。
In FIG. 10, 201 indicates a set of a plurality of pixels arranged in a matrix, 202 indicates a pixel unit composed of four pixels arranged in 2 rows and 2 columns, and 203 constitutes a first pixel mixed area. 1 represents a first pixel mixing unit composed of a plurality of pixels, 204 represents a second pixel mixing unit composed of a plurality of pixels constituting the second pixel mixing area, and 205 represents a third pixel mixing area The 3rd pixel mixing unit which consists of a several pixel to do is shown. In FIG. 10,
以下においては、説明を簡略化するために、画素ユニット202を構成する4つの画素のうち、斜線が施された□及び○で示される2種類の画素の動作について説明する。
In the following, in order to simplify the description, operations of two types of pixels indicated by hatched squares and circles out of four pixels constituting the
第1の画素混合ユニット203において、電荷信号が混合される画素は斜線が施された□で示される9個の画素である。垂直シフトレジスタ206が1行目から5行目まで順次走査した時点で、画素混合対象となる斜線が施された□で示される9個の画素の電荷信号が得られ、その後、画素混合が行なわれる。
In the first
この時点では垂直シフトレジスタ206は5行目まで走査しており、4行目までの走査において、第2の画素混合ユニット204を構成する斜線で施された○で示される3個の画素の信号も出力されているので、これらの信号を保持する必要がある。
At this time, the
次に、垂直シフトレジスタ206が6行目から8行目まで走査すると、6行目及び8行目に位置する画素混合対象となる斜線が施された○で示される6個の画素の信号と、既に信号が保持されている4行目の3個の画素の信号との間で画素混合が行なわれる。そして、7行目に位置し第3の画素混合ユニット205を構成する斜線が施された□で示される3個の画素の信号が保持される。
Next, when the vertical shift register 206 scans from the 6th line to the 8th line, the signals of the 6 pixels indicated by ◯ indicated by the hatched lines in FIG. Pixel mixing is performed between the signals of the three pixels in the fourth row in which signals are already held. Then, the signals of the three pixels indicated by □ which are located in the seventh row and which are shaded and constituting the third
(第2の従来例)
以下、第2の従来例であって、特許文献2に記載されている駆動回路を用いた固体撮像装置について図11を参照しながら説明する。
(Second conventional example)
Hereinafter, a solid-state imaging device which is a second conventional example and uses a drive circuit described in
図11に示すように、固体撮像装置は、行列状に配置された複数の画素部3011、3012、3013、…を有する撮像部301と、列選択信号線302に列選択信号を供給する駆動回路303と、行選択信号線308に行選択信号を供給する駆動回路307とを有する。
As shown in FIG. 11, the solid-state imaging device includes an
図12に駆動回路303のブロック構成を示す。図12に示すように、走査パルス309が駆動レジスタ3031に入力され、さらにクロックパルス305が印加されると、駆動レジスタ3031の出力信号310は選択回路3041に入力される。選択回路3041は、制御信号306に応じて駆動レジスタ3031の出力を駆動レジスタ3032又は駆動レジスタ3033に出力する。すなわち、順次走査を示す制御信号306が入力されたときは、駆動レジスタ3031、3032、3033、3034、…のように各駆動レジスタが順次列選択信号を出力する。これにより、例えば画素部3011、3012、3013、3014、…のように画素の順次走査が行なわれる。
FIG. 12 shows a block configuration of the
また、飛び越し走査を示す制御信号306が入力されたときは、駆動レジスタ3031、3033、3035、…のように1つおきの駆動レジスタが列選択信号を列選択信号線302に出力する。これにより、例えば、画素部3011、3013、3015、…のように画素の1列おきに飛び越し走査が行なわれる。
(第1の従来例)
ところで、前記第1の従来例に係る固体撮像装置は、垂直方向の走査において次段に位置する画素混合ユニット(画素混合エリアの基本単位)の1行分の信号を直ちに出力することなく保持する動作が要求される。
(First conventional example)
By the way, the solid-state imaging device according to the first conventional example holds the signal for one row of the pixel mixing unit (basic unit of the pixel mixing area) located at the next stage in the vertical scanning without immediately outputting the signal. Action is required.
このように、従来の固体撮像装置においては、固体撮像素子を垂直方向に走査する過程において、次段の画素混合ユニットを構成する1行分の画素の信号を保持する動作が必要となるため、動作及び回路構成が複雑になるという第1の問題がある。 As described above, in the conventional solid-state imaging device, in the process of scanning the solid-state imaging device in the vertical direction, it is necessary to perform an operation for holding the signals of pixels for one row constituting the pixel mixing unit in the next stage. There is a first problem that operation and circuit configuration become complicated.
(第2の従来例)
また、近年の固体撮像装置には、静止画のみならず動画にも対応したいという要求が増加している。例えば、デジタルカメラでは液晶パネルへのモニタ画像の表示用として、デジタルカメラに搭載された固体撮像装置は動画の出力を行なう。
(Second conventional example)
In recent years, there has been an increasing demand for solid-state imaging devices to support not only still images but also moving images. For example, in a digital camera, a solid-state imaging device mounted on the digital camera outputs a moving image for displaying a monitor image on a liquid crystal panel.
ところが、前記第2の従来例に係る固体撮像装置は、飛び越し走査により動画にも対応可能ではあるが、飛び越し走査によって画素が間引かれて画素情報が欠落するため、表示画像における発色が不自然となるいわゆる偽色が発生するので、画質を損なうという第2の問題がある。 However, although the solid-state imaging device according to the second conventional example can cope with moving images by interlaced scanning, pixels are thinned out by interlaced scanning and pixel information is lost. Therefore, there is a second problem that the image quality is impaired.
前記第1の問題に鑑み、本発明は、次段の画素混合ユニットを構成する画素を保持する動作を不要にすることが可能な固体撮像装置を提供することを第1の目的とする。 In view of the first problem, a first object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of eliminating the operation of holding the pixels constituting the pixel mixing unit at the next stage.
また、前記第2の問題に鑑み、本発明は、動画の撮像時においても画素情報の欠落による偽色の発生を防止できるようにすることを第2の目的とする。 In view of the second problem, a second object of the present invention is to prevent generation of false colors due to missing pixel information even when a moving image is captured.
前記の第1の目的を達成するため、本発明に係る第1の固体撮像装置は、垂直方向及び水平方向に二次元状に配置された複数の画素を有すると共に、複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に隣接する画素は互いに異なる色のカラーフィルタを有している固体撮像装置を対象とし、所定期間においては、複数の画素のうち同色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を順次出力する信号出力手段を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the first object, a first solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a vertical direction and a horizontal direction, and the vertical direction of the plurality of pixels. Alternatively, pixels adjacent in the horizontal direction are targeted for solid-state imaging devices having color filters of different colors, and charge signals received from pixels having the same color filter among a plurality of pixels are sequentially applied during a predetermined period. Signal output means for outputting is provided.
第1の固体撮像装置によると、信号出力手段は、所定期間においては、複数の画素のうち同色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を順次出力するため、一の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力している際には、他の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力する必要がなくなる。このため、他の色のカラーフィルタを有する画素から出力される信号を保持する動作が不要となるので、次段の画素混合ユニットを構成する画素を保持する動作が不要となる。 According to the first solid-state imaging device, the signal output means has a color filter of one color in order to sequentially output charge signals received from pixels having the same color filter among a plurality of pixels in a predetermined period. When a charge signal received from a pixel is output, it is not necessary to output a charge signal received from a pixel having a color filter of another color. For this reason, an operation for holding a signal output from a pixel having a color filter of another color becomes unnecessary, and an operation for holding a pixel constituting the pixel mixing unit at the next stage becomes unnecessary.
第1の固体撮像装置において、信号出力手段は、所定期間においては、複数の画素のうち、水平方向に並び且つ同色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を順次出力する手段を有していることが好ましい。 In the first solid-state imaging device, the signal output means includes means for sequentially outputting charge signals received from the pixels arranged in the horizontal direction and having the same color filter among the plurality of pixels in a predetermined period. Preferably it is.
このようにすると、水平方向に並ぶ画素群のうち一の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力している際には、水平方向に並ぶ画素群のうち他の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力する必要がないため、他の色のカラーフィルタを有する画素から出力される信号を保持する動作が不要になる。 In this way, when outputting a charge signal received from a pixel having a color filter of one color in a group of pixels arranged in the horizontal direction, the color filter of another color in the group of pixels arranged in the horizontal direction. Since it is not necessary to output the charge signal received from the pixel having the color, the operation of holding the signal output from the pixel having the color filter of another color becomes unnecessary.
第1の固体撮像装置において、信号出力手段は、所定期間においては、複数の画素のうち、垂直方向に並び且つ同色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を順次出力する手段を有していることが好ましい。 In the first solid-state imaging device, the signal output means includes means for sequentially outputting charge signals received from the pixels arranged in the vertical direction and having the same color filter among the plurality of pixels in a predetermined period. Preferably it is.
このようにすると、垂直方向に並ぶ画素群のうち一の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力している際には、垂直方向に並ぶ画素群のうち他の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力する必要がないため、他の色のカラーフィルタを有する画素から出力される信号を保持する動作が不要になる。 In this way, when a charge signal received from a pixel having a color filter of one color in the pixel group arranged in the vertical direction is output, the color filter of another color in the pixel group arranged in the vertical direction. Since it is not necessary to output the charge signal received from the pixel having the color, the operation of holding the signal output from the pixel having the color filter of another color becomes unnecessary.
第1の固体撮像装置において、信号出力手段は、複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に並ぶ画素に対して順次走査を行なう第1のシフトレジスタと、複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に並び且つ同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なう第2のシフトレジスタとを有していることが好ましい。 In the first solid-state imaging device, the signal output means includes a first shift register that sequentially scans pixels arranged in a vertical direction or a horizontal direction among the plurality of pixels, and a vertical direction or a horizontal direction among the plurality of pixels. And a second shift register that sequentially scans pixels having color filters of the same color.
このようにすると、第1のシフトレジスタ及び第2のシフトレジスタのうちの一方を選択することにより、垂直方向又は水平方向に並ぶ画素に対して順次走査を行なう通常の動作と、同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なう混合動作とを選択することができる。 In this case, by selecting one of the first shift register and the second shift register, a normal operation of sequentially scanning pixels arranged in the vertical direction or the horizontal direction, and a color filter of the same color And a mixing operation for sequentially scanning the pixels having.
第1の固体撮像装置において、信号出力手段は、複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に並ぶ全ての画素に対して順次走査を行なうシフトレジスタと、シフトレジスタから受けた電荷信号を、垂直方向又は水平方向に並ぶ画素毎に順次出力する第1の出力方式と、同色のカラーフィルタを有する画素毎に順次出力する第2の出力方式とに切り替えて出力する出力手段とを有していることが好ましい。 In the first solid-state imaging device, the signal output means includes a shift register that sequentially scans all the pixels arranged in the vertical direction or the horizontal direction among the plurality of pixels, and a charge signal received from the shift register in the vertical direction. Alternatively, there is provided an output means for switching and outputting the first output method for sequentially outputting each pixel arranged in the horizontal direction and the second output method for sequentially outputting each pixel having the same color filter. Is preferred.
このようにすると、第1の出力方式と第2の出力方式とを切り替えることにより、1つのシフトレジスタによって、垂直方向又は水平方向に並ぶ全ての画素の信号を順次出力する通常の動作と、垂直方向又は水平方向に並ぶ画素のうち同色のカラーフィルタを有する画素の信号を順次出力する混合動作とを選択することができる。 In this way, by switching between the first output method and the second output method, the normal operation of sequentially outputting the signals of all the pixels arranged in the vertical direction or the horizontal direction by one shift register, and the vertical operation It is possible to select a mixing operation for sequentially outputting signals of pixels having the same color filter among the pixels arranged in the horizontal direction or the horizontal direction.
また、前記の第2の目的を達成するため、本発明に係る第2の固体撮像装置は、行方向及び列方向に二次元状に配置された複数の画素と、複数の画素の配列のうち行方向又は列方向に配置された画素列と対応して複数の選択信号を出力するセンサ部と、センサ部から画素列に対して選択信号を一列ずつ出力させる第1の駆動回路と、センサ部から画素列に対して選択信号を複数列ずつまとめて出力させる第2の駆動回路とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the second object, a second solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of pixels arranged two-dimensionally in a row direction and a column direction, and an array of the plurality of pixels. A sensor unit that outputs a plurality of selection signals corresponding to the pixel columns arranged in the row direction or the column direction, a first drive circuit that outputs the selection signals from the sensor unit to the pixel columns one by one, and the sensor unit To a second driving circuit that outputs a plurality of selection signals for each pixel column.
第2の固体撮像装置によると、静止画モードである通常動作時には、第1の駆動回路による選択信号を1列ずつの画素列に出力し、動画モードである高速動作時には、第2の駆動回路による選択信号を複数列ずつまとめて画素列に出力する。このように、高速動作時に選択信号を複数列ずつまとめて画素列に出力するため、複数の選択信号を受けた複数の画素列から出力される画素信号を平均化して、平均化された画素信号を新たな画素単位とする縮小画像を生成すれば、画素の欠落がない画像を得ることができるので、動画モードにおける偽色の発生を防止することができ、動画像の画質が向上する。 According to the second solid-state imaging device, the selection signal from the first drive circuit is output to each pixel column during normal operation in the still image mode, and the second drive circuit during high-speed operation in the moving image mode. The selection signals by are collectively output in a plurality of columns to a pixel column. In this way, in order to collectively output a plurality of selection signals to a pixel column during high-speed operation, pixel signals output from a plurality of pixel columns that have received a plurality of selection signals are averaged, and an averaged pixel signal If a reduced image with a new pixel unit is generated, an image with no missing pixels can be obtained, so that the generation of false colors in the moving image mode can be prevented, and the quality of the moving image is improved.
第2の固体撮像装置は、画素列の各列に対応して第1の駆動回路から順次出力される第1の駆動信号と、画素列の複数列に対応して第2の駆動回路から順次出力される第2の駆動信号とのいずれか一方を選択し、選択した駆動信号をセンサ部に出力する選択回路をさらに備えていることが好ましい。 The second solid-state imaging device sequentially outputs a first drive signal sequentially output from the first drive circuit corresponding to each column of the pixel columns, and sequentially from the second drive circuit corresponding to a plurality of columns of the pixel columns. It is preferable to further include a selection circuit that selects any one of the output second drive signals and outputs the selected drive signal to the sensor unit.
このようにすると、選択回路を設けたことにより、静止画モードと動画モードとを容易に且つ確実に切り換えることができる。 In this way, by providing the selection circuit, it is possible to easily and reliably switch between the still image mode and the moving image mode.
第2の固体撮像装置において、選択回路は、センサ部に対し、第1の駆動信号を画素列の各列毎に出力する第1のトランジスタ群と、第2の駆動信号を画素列の複数列毎に出力する第2のトランジスタ群とを有していることが好ましい。 In the second solid-state imaging device, the selection circuit outputs, to the sensor unit, a first transistor group that outputs a first drive signal for each column of the pixel column, and a plurality of columns of the second drive signal that are in the pixel column. It is preferable to have a second transistor group that outputs each time.
この場合に、第1トランジスタ群及び第2トランジスタ群は、CMOSトランジスタにより構成されていることが好ましい。 In this case, the first transistor group and the second transistor group are preferably composed of CMOS transistors.
また、この場合に、第1トランジスタ群及び第2トランジスタ群は、NMOSトランジスタにより構成されていることが好ましい。 In this case, the first transistor group and the second transistor group are preferably composed of NMOS transistors.
本発明に係る固体撮像装置の駆動方法は、行方向及び列方向に二次元状に配置された複数の画素と、複数の画素の配列のうち行方向又は列方向に配置された画素列と対応して複数の選択信号を出力するセンサ部とを備え、静止画を撮像する静止画モードと動画を撮像する動画モードとを有する固体撮像装置の駆動方法を対象とし、静止画モードが選択された場合に、センサ部から画素列に対して選択信号を一列ずつ出力させる第1ステップと、動画モードが選択された場合に、センサ部から画素列に対して選択信号を複数列ずつまとめて出力させる第2ステップとを備えていることを特徴とする。 The solid-state imaging device driving method according to the present invention corresponds to a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the row direction and the column direction, and a pixel column arranged in the row direction or the column direction in the arrangement of the plurality of pixels. And a sensor unit that outputs a plurality of selection signals, and the still image mode is selected for a driving method of a solid-state imaging device having a still image mode for capturing a still image and a moving image mode for capturing a moving image. In this case, the first step of outputting the selection signal from the sensor unit to the pixel column one by one and the selection signal from the sensor unit to the pixel column are collectively output when the moving image mode is selected. And a second step.
本発明の固体撮像装置の駆動方法によると、動画モードが選択された場合に、センサ部から画素列に対して選択信号を複数列ずつまとめて出力させるため、複数の選択信号を受けた複数の画素列から出力される画素信号を平均化して、平均化された画素信号を新たな画素単位とする縮小画像を生成すれば、画素の欠落がない画像を得ることができるので、動画モードにおける偽色の発生を防止することができ、動画像の画質を向上することができる。 According to the solid-state imaging device driving method of the present invention, when a moving image mode is selected, a plurality of selection signals received from a plurality of selection signals are output from the sensor unit to the pixel columns. By averaging the pixel signals output from the pixel array and generating a reduced image using the averaged pixel signal as a new pixel unit, an image without missing pixels can be obtained. Color generation can be prevented, and the quality of moving images can be improved.
本発明に係るカメラは、本発明の第1又は第2の固体撮像装置を備えていることを特徴とする。 The camera according to the present invention includes the first or second solid-state imaging device of the present invention.
本発明のカメラによると、動画像の偽色の発生を防止して、動画像の画質を向上することができる。 According to the camera of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of false colors in a moving image and improve the image quality of the moving image.
本発明に係る第1の固体撮像装置によると、一の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力している際には、他の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を出力する必要がないため、他の色のカラーフィルタを有する画素から出力される信号を保持する動作が不要になるので、次段の画素混合ユニットを構成する画素を保持する動作が不要になる。 According to the first solid-state imaging device of the present invention, when a charge signal received from a pixel having a color filter of one color is output, a charge signal received from a pixel having a color filter of another color Since there is no need to output signals from pixels having color filters of other colors, there is no need to hold signals output from pixels having color filters of other colors. .
本発明に係る第2の固体撮像装置によると、動画の撮像モードにおいて、画素情報の欠落による偽色の発生を防止でき、動画像の画質を向上できる。 According to the second solid-state imaging device of the present invention, it is possible to prevent the occurrence of false colors due to missing pixel information in the moving image capturing mode, and to improve the quality of moving images.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置について、図1〜図5を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[第1の実施形態に係る固体撮像装置の配列及び走査方法]
図1は一実施形態に係る固体撮像装置の配列及び走査方法を示しており、該固体撮像装置においては、光電変換素子と該光電変換素子の前面に設けられたカラーフィルタとを有する複数の画素が行方向(垂直方向)及び列方向(水平方向)に二次元に配置されていると共に、カラーフィルタの色が2行及び2列を一単位として二次元に繰り返し配列されている。
[Arrangement and Scanning Method of Solid-State Imaging Device According to First Embodiment]
FIG. 1 shows an arrangement and a scanning method of a solid-state imaging device according to an embodiment. In the solid-state imaging device, a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element and a color filter provided in front of the photoelectric conversion element. Are two-dimensionally arranged in the row direction (vertical direction) and the column direction (horizontal direction), and the color of the color filter is repeatedly arranged two-dimensionally with two rows and two columns as a unit.
図1においては、○は一の色のカラーフィルタを有する画素を表わし、□は一の色と異なる他の色のカラーフィルタを有する画素を表わしている。尚、□で表わされる画素においては、同じ色のカラーフィルタを有する画素と、異なる色のカラーフィルタを有する画素とが存在する。図1から明らかなように、一の色のカラーフィルタを有する画素(○で表わされる画素)は、行方向及び列方向のいずれにおいても隣り合わない。つまり、複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に隣接する画素は互いに異なる色のカラーフィルタを有している。 In FIG. 1, ◯ represents a pixel having a color filter of one color, and □ represents a pixel having a color filter of another color different from the one color. In the pixel represented by □, there are a pixel having a color filter of the same color and a pixel having a color filter of a different color. As is clear from FIG. 1, pixels having a color filter of one color (pixels represented by ◯) are not adjacent in either the row direction or the column direction. That is, pixels adjacent to each other in the vertical direction or the horizontal direction among the plurality of pixels have different color filters.
また、図1において、1は行方向及び列方向に二次元に配列された複数の画素の集合を示し、2は2行且つ2列に配列された4個の画素よりなる画素ユニットを示し、3は5行且つ5列に配列された25個の画素よりなる画素混合ユニットを示し、本実施形態においては、所定期間において、一の画素混合ユニット3を構成する複数の画素のうち、一の色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号が順次出力される。5は列方向(水平方向)に並ぶ画素に対して走査する水平シフトレジスタを示し、6は行方向(垂直方向)に並ぶ画素に対して走査する垂直シフトレジスタを示している。また、本実施形態においては、図1に示すように、水平シフトレジスタ5の出力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11は、それぞれ、画素列2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10に接続されていると共に、垂直シフトレジスタ6の出力1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11は、それぞれ、画素行2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10に接続されている。
In FIG. 1, 1 represents a set of a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the row direction and the column direction, 2 represents a pixel unit composed of four pixels arranged in two rows and two columns,
水平シフトレジスタ5が順次走査すると、水平方向の信号出力は、画素列2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10の順に行なわれ、水平シフトレジスタ5の下方に図示しているように、列番号1、3、5の画素(○で表わされる画素)と、列番号7、9、11の画素(○で表わされる画素)とが、それぞれ、連続して出力される。すなわち、所定期間、画素混合ユニット3を構成する列番号1、3、5の画素の信号が連続して出力され且つ混合される。
When the
また、垂直シフトレジスタ6が順次走査すると、垂直方向の信号出力は、画素行2、1、3、5、4、6、8、7、9、11、10の順に行なわれ、垂直シフトレジスタ6の左方に図示しているように、行番号1、3、5の画素(○で表わされる画素)と、行番号7、9、11の画素(○で表わされる画素)とが、それぞれ、連続して出力される。すなわち、所定期間、画素混合ユニット3を構成する行番号1、3、5の画素の信号が連続して出力され且つ混合される。
When the
[第1の実施形態に係る固体撮像装置における第1の信号伝達方式]
図2は本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における第1の信号伝達方式の第1の例を示している。
[First Signal Transmission Method in Solid-State Imaging Device According to First Embodiment]
FIG. 2 shows a first example of the first signal transmission method in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図2において、10はセンサ部において列方向に配列された一列の画素群を示し、11は一列の画素群10を構成する全ての画素に対して垂直方向に順次走査を行なう第1の垂直シフトレジスタを示し、12は一列の画素群10を構成する画素のうち一の画素混合ユニットに含まれ且つ同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なう第2の垂直シフトレジスタを示している。尚、図2において、11aは第1の垂直シフトレジスタ11の第1の走査開始端子を示し、12aは第2の垂直シフトレジスタ12の第2の走査開始端子を示しており、第1の走査開始端子11a又は第2の走査開始端子12aの一方に走査開始信号を印加することにより、第1の垂直シフトレジスタ11又は第2の垂直シフトレジスタ12が選択される。
In FIG. 2,
以下、図2に示す第1の信号伝達方式の第1の例における動作について説明する。 The operation in the first example of the first signal transmission system shown in FIG. 2 will be described below.
通常の走査を行なう場合には、第1の走査開始信号端子11aに走査開始信号を印加すると、第1の垂直シフトレジスタ11が走査を開始する。この場合、第1の垂直シフトレジスタ11は、一列の画素群10を構成する全ての画素に対して順次走査を行なうため、固体撮像装置は通常の動作を行なう。
In the case of performing normal scanning, when a scanning start signal is applied to the first scanning
一方、画素混合を行なう場合には、第2の走査開始信号端子12aに走査開始信号を印加すると、第2の垂直シフトレジスタ12が走査を開始する。この場合、第2の垂直シフトレジスタ12は、一列の画素群10を構成する画素のうち一の画素混合ユニットに含まれ且つ同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なうため、固体撮像装置は画素混合動作を行なう。
On the other hand, in the case of pixel mixing, when a scanning start signal is applied to the second scanning
図3は、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における第1の信号伝達方式の第2の例を示している。 FIG. 3 shows a second example of the first signal transmission method in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図3において、15はセンサ部において列方向に配列された一列の画素群を示し、16は一列の画素群15を構成する全ての画素に対して垂直方向に順次走査を行なう第1の垂直シフトレジスタを示し、17は一列の画素群15を構成する画素のうち一の画素混合ユニットに含まれ且つ同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なう第2の垂直シフトレジスタを示している。尚、図3において、16aは第1の垂直シフトレジスタ16の第1の走査開始端子を示し、17aは第2の垂直シフトレジスタ17の第2の走査開始端子を示しており、第1の走査開始端子16a又は第2の走査開始端子17aの一方に走査開始信号を印加することにより、第1の垂直シフトレジスタ16又は第2の垂直シフトレジスタ17が選択される。
In FIG. 3,
以下、図3に示す第1の信号伝達方式の第2の例における動作について説明する。 Hereinafter, the operation in the second example of the first signal transmission method shown in FIG. 3 will be described.
通常の走査を行なう場合には、第1の走査開始信号端子16aに走査開始信号を印加すると、第1の垂直シフトレジスタ16が走査を開始する。この場合、第1の垂直シフトレジスタ16は、一列の画素群15を構成する全ての画素に対して順次走査を行なうため、固体撮像装置は通常の動作を行なう。
In the case of performing normal scanning, when a scanning start signal is applied to the first scanning
一方、画素混合を行なう場合には、第2の走査開始信号端子17aに走査開始信号を印加すると、第2の垂直シフトレジスタ17が走査を開始する。この場合、第2の垂直シフトレジスタ17は、一列の画素群15を構成する画素のうち一の画素混合ユニットに含まれ且つ同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なうため、固体撮像装置は画素混合動作を行なう。
On the other hand, in the case of pixel mixing, when the scanning start signal is applied to the second scanning
[第1の実施形態に係る固体撮像装置における第2の信号伝達方式]
図4は本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における第2の信号伝達方式の第1の例を示している。
[Second Signal Transmission Method in Solid-State Imaging Device According to First Embodiment]
FIG. 4 shows a first example of the second signal transmission method in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図4において、20はセンサ部において列方向に配列された一列の画素群を示し、21は一列の画素群20を構成する全ての画素に対して垂直方向に順次走査を行なう垂直シフトレジスタを示している。また、図4において、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35及び36はそれぞれトランジスタを示しており、トランジスタ22、27、31の各ゲートはゲート信号VAに接続されており、トランジスタ23、25、28、30、33、35の各ゲートはゲート信号線VBに接続されており、トランジスタ24、26、29、32、34、36の各ゲートはゲート信号線VCに接続されている。
In FIG. 4,
図4に示すように、垂直シフトレジスタ21の出力1はトランジスタ22を介してセンサ部1に接続されており、垂直シフトレジスタ21の出力2はトランジスタ23を介してセンサ部2に接続されていると共に、トランジスタ24を介してセンサ部3に接続されており、垂直シフトレジスタ21の出力3はトランジスタ26を介してセンサ部2に接続されていると共にトランジスタ25を介してセンサ部3に接続されている。垂直シフトレジスタの出力4〜9は、出力1〜3と同様に、トランジスタ27〜トランジスタ36を介してセンサ部4〜センサ部9に接続されている。
As shown in FIG. 4, the
以下、図4に示す第2の信号伝達方式の第1の例における動作について説明する。 Hereinafter, the operation in the first example of the second signal transmission method shown in FIG. 4 will be described.
通常の走査を行なう場合には、ゲート信号線VA及びゲート信号線VBをhighに設定すると共に、ゲート信号線VCをlowに設定する。このようにすると、垂直シフトレジスタ21は、一列の画素群20を構成する全ての画素の信号を順次出力するため、固体撮像装置は通常の動作を行なうことができる。
When normal scanning is performed, the gate signal line VA and the gate signal line VB are set to high, and the gate signal line VC is set to low. In this way, the
一方、画素混合を行なう場合には、ゲート信号線VA及びゲート信号線VCをhighに設定すると共に、ゲート信号線VBをlowに設定する。このようにすると、垂直シフトレジスタ21は、所定期間、一列の画素群20を構成する画素のうち一の画素混合ユニットに含まれ且つ同色のカラーフィルタを有する画素からの信号を出力するため、固体撮像装置は画素混合動作を行なうことができる。
On the other hand, when performing pixel mixing, the gate signal line VA and the gate signal line VC are set to high, and the gate signal line VB is set to low. In this way, the
以上のように、ゲート信号線VA、VB、VCに印加する信号の種類を選択することにより、1つの垂直シフトレジスタ21で、順次走査方式と画素混合走査方式との切り替えが可能になる。
As described above, by selecting the type of signal applied to the gate signal lines VA, VB, and VC, it is possible to switch between the sequential scanning method and the pixel mixed scanning method with one
図5は本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置における第2の信号伝達方式の第2の例を示している。 FIG. 5 shows a second example of the second signal transmission method in the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
図5において、25はセンサ部において列方向に配列された一列の画素群を示し、26は一列の画素群25を構成する全ての画素に対して垂直方向に順次走査を行なう垂直シフトレジスタを示している。また、図5において、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66及び67はそれぞれトランジスタを示しており、トランジスタ40、49、58、61の各ゲートはゲート信号VAに接続されており、トランジスタ41、42、45、46、50、51、54、55、59、60、63、64の各ゲートはゲート信号線VBに接続されており、トランジスタ43、44、47、48、52、53、56、57、61、62、65、66の各ゲートはゲート信号線VCに接続されている。
In FIG. 5,
以下、図5に示す第2の信号伝達方式の第2の例における動作について説明する。 Hereinafter, the operation in the second example of the second signal transmission method shown in FIG. 5 will be described.
通常の走査を行なう場合には、ゲート信号線VA及びゲート信号線VBをhighに設定すると共に、ゲート信号線VCをlowに設定する。このようにすると、垂直シフトレジスタ26は、一列の画素群25を構成する全ての画素の信号を順次出力するため、固体撮像装置は通常の動作を行なうことができる。
When normal scanning is performed, the gate signal line VA and the gate signal line VB are set to high, and the gate signal line VC is set to low. In this way, the
一方、画素混合を行なう場合には、ゲート信号線VA及びゲート信号線VCをhighに設定すると共に、ゲート信号線VBをlowに設定する。このようにすると、垂直シフトレジスタ26は、所定期間、一列の画素群25を構成する画素のうち一の画素混合ユニットに含まれ且つ同色のカラーフィルタを有する画素からの信号を出力するため、固体撮像装置は画素混合動作を行なうことができる。
On the other hand, when performing pixel mixing, the gate signal line VA and the gate signal line VC are set to high, and the gate signal line VB is set to low. In this case, the
以上のように、ゲート信号線VA、VB、VCに印加する信号の種類を選択することにより、1つの垂直シフトレジスタ26で、順次走査方式と画素混合走査方式との切り替えが可能になる。
As described above, by selecting the type of signal to be applied to the gate signal lines VA, VB, and VC, it is possible to switch between the sequential scanning method and the pixel mixed scanning method with one
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図6は本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。図6に示すように、第2の実施形態に係る固体撮像装置は、行列状に配置された複数の画素部1011、1012、1013、…を有する撮像部101と、列選択信号線102に列選択信号を供給する列駆動回路103と、行選択信号線108に行選択信号を供給する行駆動回路107とを有している。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a main part of a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 6, the solid-state imaging device according to the second embodiment includes an
図7に列駆動回路103のブロック構成を示す。図7に示すように、列駆動回路103は、センサ部110、選択回路120、第1の駆動回路130及び第2の駆動回路140とから構成されている。
FIG. 7 shows a block configuration of the
センサ部110は、図6に示す列選択信号線102に接続される列選択信号線111、112、113、…とそれぞれ接続された読み出し用の複数のMOSトランジスタからなるスイッチトランジスタSWを含む。各ドレインが列選択信号線111、112、113、…と接続された各スイッチトランジスタSWは、その各ソースが検出信号線105と接続され、各ゲートに選択回路120からの駆動信号121a〜121c、122a〜122c、123a〜123cを受ける。
The
選択回路120は、第1のブロック121、第2のブロック122及び第3のブロック123に分割されており、第1のブロック121は第1の駆動回路130からの第1の駆動信号131a〜131cと第2の駆動回路140からの第2の駆動信号141aとを受け、第2のブロック122は第1の駆動回路130からの第1の駆動信号132a〜132cと第2の駆動回路140からの第2の駆動信号142aとを受け、第3のブロック123は第1の駆動回路130からの第1の駆動信号133a〜133cと第2の駆動回路140からの第2の駆動信号143aとを受ける。
The
従って、選択回路120は、第1の駆動回路130からの第1の駆動信号131a〜133c及び第2の駆動回路140からの第2の駆動信号141a、142a及び143aのいずれか一方を選択し、前記の駆動信号121a〜123cとして出力する。
Therefore, the
各スイッチトランジスタSWは、選択回路120により選択された駆動信号121a〜123cをそれぞれゲートに受けて導通し、対応する画素列における選択された画素行の画素信号を検出信号線105に出力する。
Each switch transistor SW receives the drive signals 121 a to 123 c selected by the
より具体的には、選択回路120は、外部からの指示により変更される撮像モードであって、静止画の撮像を行なう静止画モードにおいては、第1の駆動回路130からの第1の駆動信号を選択し、一方、動画の撮像を行なう動画モードにおいては、第2の駆動回路140を選択する。このとき、選択回路120は、第1の駆動回路130からの第1の駆動信号が選択された場合は順次走査を行ない、第2の駆動回路140からの第2の駆動信号が選択された場合は、飛び越し走査ではなく複数列、本実施形態においては3列分の駆動信号121a〜121c等を同時に選択して出力する。
More specifically, the
第1の駆動回路130は、撮像部101の画素列と同数の第1の駆動信号131a〜131c、132a〜132及び133a〜133cを出力し、このうち、第1の駆動信号131a〜131cは第1のブロック131により出力され、第1の駆動信号132a〜132cは第2のブロック132により出力され、第1の駆動信号133a〜133cは第3のブロック133により出力される。
The
第2の駆動回路140は、撮像部101の画素列の数の3分の1の数の第2の駆動信号141a、142a及び143aを出力し、このうち、第2の駆動信号141aは第1のブロック141により出力され、第2の駆動信号142aは第2のブロック142により出力され、第2の駆動信号143aは第3のブロック143により出力される。
The
以上の構成により、第1の駆動回路130から順次出力される第1の駆動信号131a〜131c、132a〜132c及び133a〜133cは選択回路120を介して、列選択信号線111〜119と接続されているスイッチトランジスタSWの各ゲートに順次印加される。これにより、列選択信号線111〜119に順次読み出された画素信号が検出信号としてスイッチトランジスタSWを介して検出信号線105に出力される。
With the above configuration, the
これに対し、第2の駆動回路140の、例えば第1のブロック141から出力される第2の駆動信号141aは選択回路120から3つの駆動信号121a、121b及び121cとして、列選択信号線111〜113のスイッチトランジスタSWのゲートに出力され、その結果、列選択信号線111〜113からの検出信号が検出信号線105に同時に出力される。同様に、第2のブロック142から出力される第2の駆動信号142aは選択回路120から3つの駆動信号122a、122b及び122cとして同時に出力され、その結果、列選択信号線114〜116からの検出信号が検出信号線105に同時に出力される。また、第3のブロック143から出力される第2の駆動信号143aは選択回路120から3つの駆動信号123a、123b及び123cとして同時に出力され、その結果、列選択信号線117〜119からの検出信号が検出信号線105に同時に出力される。この場合、検出信号線105には、例えば列選択信号線111〜113からの3つの検出信号の電圧値が平均されて出力される。
On the other hand, for example, the
図8にCMOSトランジスタを用いた選択回路120の構成例を示す。ここでは、選択回路120のうちの第1のブロック121のみを示し、他のブロック121、122は第1のブロックと同等の構成であるため省略する。図8に示すように、第1の選択回路130からの第1の駆動信号131aは、互いに並列に接続されたN型MOSトランジスタ162aとP型MOSトランジスタ163aとからなるCMOSトランジスタを介して駆動信号121aとして出力される。
FIG. 8 shows a configuration example of the
同様に、第1の選択回路130からの第1の駆動信号131bは、互いに並列に接続されたN型MOSトランジスタ162bとP型MOSトランジスタ163bとからなるCMOSトランジスタを介して駆動信号121bとして出力され、第1の駆動信号131cは、互いに並列に接続されたN型MOSトランジスタ162cとP型MOSトランジスタ163cとからなるCMOSトランジスタを介して駆動信号121cとして出力される。
Similarly, the
第2の選択回路140からの第2の駆動信号141aは、それぞれ互いに並列に接続されたN型MOSトランジスタ162d、162e及び162fとP型MOSトランジスタ163d、163e及び163fとからなるCMOSトランジスタを介して、各駆動信号121a、121b及び121cとして出力される。
The
N型MOSトランジスタ162a、162b及び162cの各ゲートは第1の選択信号線160と接続され、P型MOSトランジスタ163a、163b及び163cの各ゲートは、それぞれインバータ164a、164b及び164cを介して第1の選択信号線160と接続されている。
The gates of the N-
N型MOSトランジスタ162d、162e及び162fの各ゲートは第2の選択信号線161と接続され、P型MOSトランジスタ163d、163e及び163fの各ゲートは、それぞれインバータ164d、164e及び164fを介して第2の選択信号線161とそれぞれ接続されている。
The gates of the N-
この構成により、第1の選択信号線160がハイレベルで且つ第2の選択信号線161がローレベルとなる静止画モードの場合は、第1の選択信号線160と接続されたCMOSトランジスタは導通状態であり、一方、第2の選択信号線161と接続されたCMOSトランジスタは非導通状態であるため、例えば、第1の駆動回路130からの第1の駆動信号131aは駆動信号121aとして出力される。
With this configuration, in the still image mode in which the first
逆に、第1の選択信号線160がローレベルで且つ第2の選択信号線161がハイレベルとなる動画モードの場合は、第1の選択信号線160と接続されたCMOSトランジスタは非導通状態であり、一方、第2の選択信号線161と接続されたCMOSトランジスタは導通状態であるため、第2の駆動回路140からの第2の駆動信号141aは、駆動信号121a、121b及び121cとしてセンサ部110に出力される。これにより、図7に示したように、列選択信号線111、112及び113からの3つの検出信号が検出信号線105に同時に出力される。
Conversely, in the moving image mode in which the first
以上説明したように、第2の実施形態に係る固体撮像装置によると、動画モードにおいても、従来のような飛び越し走査を行なわず、代わりに、複数の画素列からの検出信号を同時に平均化して検出するため、画素情報の欠落がなくなるので、偽色の発生を防止することができ、その結果、動画像の画質を向上することができる。 As described above, according to the solid-state imaging device according to the second embodiment, even in the moving image mode, the interlaced scanning is not performed, and instead, detection signals from a plurality of pixel columns are simultaneously averaged. Since the pixel information is not lost due to the detection, generation of false colors can be prevented, and as a result, the image quality of the moving image can be improved.
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3の実施形態に係る固体撮像装置は、その主要部は図6に示した第2の実施形態と同様であり、両者の相違点は、選択回路120がCMOSトランジスタに代えてNMOSトランジスタを用いている点と、第1の駆動回路130及び第2の駆動回路140を共にマスタ・スレーブ動作させる点である。
The main part of the solid-state imaging device according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 6, except that the
図9にNMOSトランジスタを用いた選択回路120、第1の駆動回路130及び第2の駆動回路140うちのそれぞれ第1のブロック121、131及び141のみを示す。
FIG. 9 shows only the
図9に示すように、第1の駆動回路130の第1のブロック131は、第1の駆動信号131aがマスタ信号131amとスレーブ信号131asとに分けられている。同様に、第1の駆動信号131bはマスタ信号131bmとスレーブ信号131bsとに分けられ、第1の駆動信号131cはマスタ信号131cmとスレーブ信号131csとに分けられている。
As shown in FIG. 9, in the
第2の駆動回路140の第1のブロック141は、第2の駆動信号141aがマスタ信号141amとスレーブ信号141asとに分けられている。
In the
選択回路120の第1のブロック121は、各ゲートが第1の駆動回路130の第1のブロック131からのマスタ信号131am等を受け、各ドレインが選択信号線162と接続された第1のNMOSトランジスタ165a、165b及び165cと、各ゲートが第1のNMOSトランジスタ165a等の各ソースと接続され、各ドレインが駆動信号121a、121b及び121cをそれぞれ出力する第2のNMOSトランジスタ166a、166b及び166cとを有している。
In the
また、第1のブロック121は、ゲートが第2の駆動回路140の第1のブロック141からのマスタ信号141amを受け、ドレインが選択信号線162と接続された第1のNMOSトランジスタ165dと、各ゲートが第1のNMOSトランジスタ165dのソースと接続され、各ドレインが駆動信号121a、121b及び121cをそれぞれ出力する第2のNMOSトランジスタ166d、166e及び166fとを有している。
The
第1のNMOSトランジスタ165a等のソースと第2のNMOSトランジスタ166a等のソースとの間には、両ソース間に所定の電位差、すなわち第2のNMOSトランジスタ166a等の駆動電圧を生成するコンデンサ167a〜167dが接続されている。また、第1のNMOSトランジスタ165a等のソース及び第2のNMOSトランジスタ166a等のソースには、該ソースを接地して各コンデンサ167a等の電荷を排出する第3のNMOSトランジスタ168a〜168d及び第4のNMOSトランジスタ169a〜169dがそれぞれ接続されている。
Between the source of the
第3のNMOSトランジスタ168a及び第4のNMOSトランジスタ169aの共有ゲートは、第1の駆動回路130の第1のブロック131からの第1の駆動信号のマスタ信号131bmを受ける。同様に、第3のNMOSトランジスタ168b及び第4のNMOSトランジスタ169bの共有ゲートは、第1のブロック131からの第1の駆動信号のマスタ信号131cmを受ける。また、図示はしていないが、第3のNMOSトランジスタ168c及び第4のNMOSトランジスタ169cの共有ゲートは、第1の駆動回路130の第2のブロック132からの第1の駆動信号のマスタ信号を受ける。また、第3のNMOSトランジスタ168d及び第4のNMOSトランジスタ169dの共有ゲートは、第2の駆動回路140の第2のブロック142からの第2の駆動信号のマスタ信号を受ける。
The shared gate of the
以下、前記のように構成された選択回路120(第1のブロック121)の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the selection circuit 120 (first block 121) configured as described above will be described.
まず、第1の駆動回路130(第1のブロック131)が動作し、第2の駆動回路140(第1のブロック141)が動作しない静止画モードの場合は、第1の駆動回路130からの第1の駆動信号のマスタ信号131amの電位がハイレベルに遷移して、第1のNMOSトランジスタ165aのゲートがハイレベルになると、該第1のNMOSトランジスタ165aは導通状態となって、コンデンサ167aにおける第1のNMOSトランジスタ165aのソース側の第1端子の電圧が選択信号線162によりハイレベルとなる。このとき、第1の駆動回路130からのスレーブ信号131asの電圧は接地レベルであるため、コンデンサ167aにおける第2のNMOSトランジスタ166aのソース側の第2端子の電位も接地レベルとなり、その結果、コンデンサ167aの第1端子の電位が高くなる。すなわち、第2のNMOSトランジスタ166aのゲート電位がハイレベルとなって、該第2のNMOSトランジスタ166aは導通状態となる。
First, in the still image mode in which the first drive circuit 130 (first block 131) operates and the second drive circuit 140 (first block 141) does not operate, the
次に、第1の駆動回路130からのマスタ信号131amがローレベルに且つスレーブ信号131asがハイレベルに遷移すると、その電位の変化が第2のNMOSトランジスタ166aのソースに伝わることにより、導通状態にある第2のNMOSトランジスタ166aのドレインがハイレベルになるため、列選択信号線121aの電位もハイレベルとなるので、図7に示す検出信号線105に列選択信号線111からの検出信号が出力される。
Next, when the master signal 131am from the
次に、第1の駆動回路130からのマスタ信号131bmがハイレベルとなり且つスレーブ信号131bsがローレベルとなると、今度は、第2のNMOSトランジスタ166bが導通状態となる。このとき、第3のNMOSトランジスタ168a及び第4のNMOSトランジスタ169aの共有ゲートがハイレベルに遷移するため、コンデンサ167aに充電されていた電荷が放電される。
Next, when the master signal 131bm from the
このように、第1の駆動回路130が、第1のブロック131から第2のブロック132及び第3のブロック133へと順次走査して、駆動信号121a、121b、…、123cが順次ハイレベルに遷移することにより、列信号選択線111〜119から検出信号線105に検出信号が順次出力される。
In this way, the
これに対し、第1の駆動回路130(第1のブロック131)が動作せず、第2の駆動回路140(第1のブロック141)が動作する動画モードの場合は、第2の駆動回路140からのマスタ信号141amの電位がハイレベルに遷移して、第1のNMOSトランジスタ165dのゲートに印加されると、該第1のNMOSトランジスタ165dは導通状態となって、コンデンサ167dにおける第1のNMOSトランジスタ165dのソース側の第1端子の電圧が選択信号線162によりハイレベルとなる。このとき、コンデンサ167dにおける第2のNMOSトランジスタ166d〜166fのソース側の第2端子は第2の駆動回路140からのスレーブ信号141asの電圧が接地レベルであるため、コンデンサ167dの第1端子の電位が高くなる。すなわち、第2のNMOSトランジスタ166d〜166fの各ゲート電位がハイレベルとなって、該各第2のNMOSトランジスタ166d〜166fはいずれも導通状態となる。
On the other hand, in the moving image mode in which the first driving circuit 130 (first block 131) does not operate and the second driving circuit 140 (first block 141) operates, the
次に、第2の駆動回路140からのマスタ信号141amがローレベルに且つスレーブ信号141asがハイレベルに遷移すると、その電位の変化が第2のNMOSトランジスタ166d〜166fの各ソースに伝わることにより、導通状態にある第2のNMOSトランジスタ166d〜166fの各ドレインがハイレベルとなるため、駆動信号121a、121b及び121cの電位が同時にハイレベルとなるので、図7に示す検出信号線105には、列選択信号線111、112及び113からの検出信号が同時に出力される。
Next, when the master signal 141am from the
このように、第2の駆動回路140が、第1のブロック141から第2のブロック142及び第3のブロック143へと順次走査して、3本ずつの列選択信号線121a〜121c、122a〜122c及び123a〜123cが順次ハイレベルに遷移することにより、検出信号線105には列選択信号線121a〜121cからの3列ずつの画素列からの検出信号が平均化されて出力される。
As described above, the
以上説明したように、第3の実施形態に係る固体撮像装置によると、動画モードにおいても、従来のような飛び越し走査に代えて、複数の画素列からの検出信号を同時に平均化して検出するため、画素情報の欠落がなくなるので、偽色の発生を防止することができ、その結果、動画像の画質を向上することができる。 As described above, according to the solid-state imaging device according to the third embodiment, even in the moving image mode, instead of interlaced scanning as in the past, detection signals from a plurality of pixel columns are simultaneously averaged and detected. Since no pixel information is lost, the occurrence of false colors can be prevented, and as a result, the quality of moving images can be improved.
なお、第2及び第3の各実施形態においては、第2の駆動回路140による、複数の画素列のうちの3列分の検出信号を同時に出力する構成を例として説明したが、選択回路120の回路構成を変更することにより、2列又は4列以上の画素列からの検出信号を同時に出力する構成も可能である。
In each of the second and third embodiments, the configuration in which the detection signals for three columns among the plurality of pixel columns are simultaneously output by the
また、第2及び第3の各実施形態においては、行方向及び列方向に配置された画素のうちの列方向に配置された画素列を選択する列選択信号に関して説明したが、行方向に配置された画素列を選択する行選択信号に対して本発明を適用してもよい。 In each of the second and third embodiments, the column selection signal for selecting the pixel column arranged in the column direction among the pixels arranged in the row direction and the column direction has been described. The present invention may be applied to a row selection signal for selecting a pixel column.
また、第1〜第3の各実施形態に係る固体撮像装置を用いてカメラを構成することにより、動画の撮像モードにおいても画素情報の欠落による偽色の発生を防止し、画質低下の少ないカメラを実現することができる。 In addition, by configuring the camera using the solid-state imaging device according to each of the first to third embodiments, it is possible to prevent the occurrence of false colors due to the lack of pixel information even in the imaging mode for moving images and to reduce image quality degradation. Can be realized.
本発明は、デジタルカメラ等に使用されるMOS型の固体撮像装置に適しており、具体的には、携帯電話機に内蔵されるカメラ、デジタルスチルカメラ及び情報処理機器に接続されるカメラユニット等に適している。 The present invention is suitable for a MOS type solid-state imaging device used for a digital camera or the like, and specifically, for a camera built in a mobile phone, a digital still camera, a camera unit connected to an information processing device, or the like. Is suitable.
1 行方向及び列方向に二次元に配列された複数の画素の集合
2 2行且つ2列に配列された4個の画素よりなる画素ユニット
3 5行且つ5列に配列された9個の画素よりなる画素混合ユニット
5 水平シフトレジスタ
6 垂直シフトレジスタ
10 センサ部における1列の画素群
11 第1の垂直シフトレジスタ
11a 第1の走査開始端子
12 第2の垂直シフトレジスタ
12a 第2の走査開始端子
15 センサ部における1列の画素群
16 第1の垂直シフトレジスタ
16a 第1の走査開始端子
17 第2の垂直シフトレジスタ
17a 第2の走査開始端子
20 センサ部における1列の画素群
21 垂直シフトレジスタ
22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36 トランジスタ
25 センサ部における1列の画素群
26 垂直シフトレジスタ
40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67 トランジスタ
101 撮像部
102 列選択信号線
103 列駆動回路
105 検出信号線
1011、1012、1013、1014、1015 画素部
107 行駆動回路
108 行選択信号線
110 センサ部
111、112、113、114、115、116,117、118、119 列選択信号線
120 選択回路
121 第1のブロック
121a、121b、121c 駆動信号
122 第2のブロック
122a、122b、122c 駆動信号
123 第3のブロック
123a、123b、123c 駆動信号
130 第1の駆動回路
131 第1のブロック
131a、131b、131c 第1の駆動信号
132 第2のブロック
132a、132b、132c 第1の駆動信号
133 第3のブロック
133a、133b、133c 第1の駆動信号
131am、131bm、131cm マスタ信号
131as、131bs、131cs スレーブ信号
140 第2の駆動回路
141 第1のブロック
141a 第2の駆動信号
142 第2のブロック
142a 第2の駆動信号
143 第3のブロック
143a 第2の駆動信号
141am マスタ信号
141as スレーブ信号
160 第1の選択信号線
161 第2の選択信号線
162a、162b、162c、162d、162e、162f N型MOSトランジスタ
163a、163b、163c、163d、163e、163f P型MOSトランジスタ
164a、164b、164c、164d、164e、164f インバータ
165a、165b、165c、165d 第1のNMOSトランジスタ
166a、166b、166c、166d、166e、166f 第2のNMOSトランジスタ
167a、167b、167c、167d コンデンサ
168a、168b、168c、168d 第3のNMOSトランジスタ
169a、169b、169c、169d 第4のNMOSトランジスタ
1 A set of a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the row direction and the column direction 2 A pixel unit composed of four pixels arranged in two rows and two columns 3 Nine pixels arranged in five rows and five columns Pixel mixing unit comprising 5 horizontal shift register 6 vertical shift register 10 one column of pixel group 11 in sensor unit first vertical shift register 11a first scan start terminal 12 second vertical shift register 12a second scan start terminal 15 A pixel group in one column 16 in the sensor unit First vertical shift register 16a First scanning start terminal 17 Second vertical shift register 17a Second scanning start terminal 20 Pixel group in one column in the sensor unit 21 Vertical shift register 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 Transistor 25 1 column pixel group 26 vertical shift registers 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 Transistor 101 Imaging unit 102 Column selection signal line 103 Column drive circuit 105 Detection signal line 1011, 1012, 1013, 1014, 1015 Pixel unit 107 Row drive circuit 108 Row selection Signal line 110 Sensor unit 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 Column selection signal line 120 Selection circuit 121 First block 121a, 121b, 121c Drive signal 122 Second block 122a, 122b, 122c Drive signal 123 Third block 123a, 123b, 123c Drive signal 130 Drive circuit 131 first block 131a, 131b, 131c first drive signal 132 second block 132a, 132b, 132c first drive signal 133 third block 133a, 133b, 133c first drive signal 131am, 131 bm, 131 cm Master signal 131 as, 131 b, 131 cs Slave signal 140 Second drive circuit 141 First block 141 a Second drive signal 142 Second block 142 a Second drive signal 143 Third block 143 a Second drive Signal 141am Master signal 141as Slave signal 160 First selection signal line 161 Second selection signal lines 162a, 162b, 162c, 162d, 162e, 162f N-type MOS transistors 163a, 163b, 163c, 163d, 163e, 16 f P-type MOS transistors 164a, 164b, 164c, 164d, 164e, 164f Inverters 165a, 165b, 165c, 165d First NMOS transistors 166a, 166b, 166c, 166d, 166e, 166f Second NMOS transistors 167a, 167b, 167c 167d Capacitors 168a, 168b, 168c, 168d Third NMOS transistors 169a, 169b, 169c, 169d Fourth NMOS transistor
Claims (5)
所定期間においては、前記複数の画素のうち同色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を順次出力する信号出力手段を備え、
前記信号出力手段は、前記複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に並ぶ画素に対して順次走査を行なう第1のシフトレジスタと、前記複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に並び且つ同色のカラーフィルタを有する画素に対して順次走査を行なう第2のシフトレジスタとを有していることを特徴とする固体撮像装置。 A solid-state imaging device having a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the vertical direction and the horizontal direction, and pixels adjacent in the vertical direction or the horizontal direction among the plurality of pixels having color filters of different colors In
In a predetermined period, the signal output means for sequentially outputting a charge signal received from a pixel having a color filter of the same color among the plurality of pixels,
The signal output means includes: a first shift register that sequentially scans pixels arranged in a vertical direction or a horizontal direction among the plurality of pixels; and a plurality of pixels arranged in the vertical direction or the horizontal direction and having the same color. solid-state image sensor characterized in that a second shift register for sequentially scanning for pixels having a color filter.
所定期間においては、前記複数の画素のうち同色のカラーフィルタを有する画素から受けた電荷信号を順次出力する信号出力手段を備え、
前記信号出力手段は、前記複数の画素のうち垂直方向又は水平方向に並ぶ画素に対して順次走査を行なうシフトレジスタと、前記シフトレジスタから受けた電荷信号を、垂直方向又は水平方向に並ぶ画素毎に順次出力する第1の出力方式と、同色のカラーフィルタを有する画素毎に順次出力する第2の出力方式とに切り替えて出力する出力手段とを有していることを特徴とする固体撮像装置。 A solid-state imaging device having a plurality of pixels arranged two-dimensionally in the vertical direction and the horizontal direction, and pixels adjacent in the vertical direction or the horizontal direction among the plurality of pixels having color filters of different colors In
In a predetermined period, the signal output means for sequentially outputting a charge signal received from a pixel having a color filter of the same color among the plurality of pixels,
The signal output means includes a shift register that sequentially scans pixels arranged in a vertical direction or a horizontal direction among the plurality of pixels, and a charge signal received from the shift register for each pixel arranged in the vertical direction or the horizontal direction. the first output mode and, the same color second output mode and the switched that solid bodies you characterized having an output means for outputting sequentially output for each pixel having a color filter to be sequentially output to Imaging device.
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