JP4557540B2 - 固体撮像装置及びその駆動方法、並びにカメラ - Google Patents
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Description
第1の実施形態では、固体撮像装置として、プログレッシブスキャン方式のCCD(charge-coupled device)センサについて説明する。
R+G=YE …(1)
B+G=CY …(2)
R+B=MG …(3)
G+G=G …(4)
と表すことができる。
Y =MG+CY+G+YE
CB=MG+CY−G−YE
CR=MG+YE−G−CY
の各項の係数を輝度信号生成回路及び色差信号生成回路に与えるようにする。
Y = 0.3R+0.29(G+G)+0.11B
CB=−0.3R−0.29(G+G)+0.89B
CR= 0.7R−0.29(G+G)−0.11B
の各項の係数を輝度信号生成回路及び色差信号生成回路に与えるようにする。
第2の実施形態では、固体撮像装置として、インタレーススキャン方式のCCDセンサについて説明する。
第3の実施形態では、固体撮像装置として、MOS(metal oxide semiconductor)センサについて、特にCMOS(complementary MOS)センサについて説明する。
第4の実施形態では、固体撮像装置として、プログレッシブスキャン方式のCCDセンサを用い、連続する2行毎に、2画素を混合した信号を得る場合について説明する。
j1/n≧j2 (j1,j2,nは自然数)
が満足されることが好ましい。
11,31,71,340 画素部
12,32,72 水平転送部
13,33,73 電荷検出部
14,34 垂直転送部
18,38,78 制御部
50 CMOSセンサ(固体撮像装置)
134 表示器(モニタ)
312 画素アドレス指定回路
322 垂直レジスタ(行アドレス選択部)
326 水平レジスタ(列アドレス選択部)
328 センスアンプ
Claims (37)
- 行列状に配置された、有効画素領域内の複数の光電変換素子と、
各々が、電荷読み出し信号に従って前記複数の光電変換素子のうち対応する列に属する光電変換素子から電荷を読み出し、読み出された電荷に対する垂直転送を垂直転送信号に従って行う複数の垂直転送部と、
前記垂直転送部から転送された電荷に対する水平転送を水平転送信号に従って行う水平転送部と、
前記水平転送部から水平転送された電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部と、
制御部と、
前記光電変換素子の各々に対応したフィルタ要素を有するカラーフィルタと
を備え、
前記制御部は、
前記光電変換素子の所定の偶数の連続する行毎に、前記複数の光電変換素子のうち、第1の列に属し、かつ、1つおきに選択された行に属する光電変換素子、及び前記第1の列の隣の第2の列に属し、かつ、前記選択された行以外の行に属する光電変換素子の電荷の和に応じた第1の信号を求めることと、前記複数の光電変換素子のうち、同一の列に属し、列方向に連続する光電変換素子のみの電荷の和に応じた第2の信号を求めることとを連続して交互に行うように、かつ、各々の水平走査期間において、前記複数の光電変換素子全ての出力を使用するように、前記電荷読み出し信号、前記垂直転送信号及び前記水平転送信号を出力し、
前記カラーフィルタは、2行2列を単位とする配列を有するカラーフィルタである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
所定の水平走査期間において前記電荷読み出し信号を出力し、かつ、その後、
前記複数の垂直転送部の各々が水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行うようにする前記垂直転送信号と、この垂直転送が1行分行われる毎に、前記電荷検出部に向かう向き及びその逆向きに交互に、前記水平転送部が水平転送を1列分行うようにする前記水平転送信号とを出力する第1の転送動作と、
前記複数の垂直転送部の各々が水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行うようにする前記垂直転送信号を出力する第2の転送動作と
のうちのいずれか一方を、いずれの水平帰線期間であるかに応じて行うものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項2に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記第1及び第2の転送動作を水平帰線期間毎に交互に行うものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項2に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記第1の転送動作として、前記複数の垂直転送部の各々が、垂直転送が少なくとも1行分行われた後、前記電荷検出部に向かう向き及びその逆向きのうちの一方である第1の向きに水平転送を1列分行い、その後に垂直転送が1行分行われた後、前記第1の向きの反対の向きである第2の向きに水平転送を1列分行い、その後に垂直転送が1行分行われた後、前記第1の向きに水平転送を1列分行うように、前記水平転送信号を出力するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項2に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記第1の転送動作における水平転送のそれぞれの向きを、フィールド毎に逆向きにするものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
所定の水平走査期間において、前記複数の垂直転送部の各々が、垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行うようにする前記垂直転送信号と、前記複数の垂直転送部の各々が、前記複数の光電変換素子のうち、一の行に属する光電変換素子から電荷を読み出し、垂直転送が前記水平転送部に向かって2行分行われる毎に、前記複数の光電変換素子のうち、転送された電荷の位置に対応する行に属する光電変換素子から電荷を読み出して、これと転送された電荷とを混合するようにし、かつ、前記複数の光電変換素子のうち、前記一の行に隣接する行の一方に属する光電変換素子から電荷を読み出し、垂直転送が前記水平転送部に向かって2行分行われる毎に、前記複数の光電変換素子のうち、転送された電荷の位置に対応する行に属する光電変換素子から電荷を読み出して、これと転送された電荷とを混合するようにする前記電荷読み出し信号とを出力し、かつ、その後、
前記複数の垂直転送部の各々が水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行うようにする前記垂直転送信号と、この垂直転送が行われている間に、前記水平転送部が水平転送を1列分行うようにする前記水平転送信号とを出力する第1の転送動作と、
前記複数の垂直転送部の各々が水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行うようにする前記垂直転送信号を出力する第2の転送動作と
のうちのいずれか一方を、いずれの水平帰線期間であるかに応じて行うものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項6に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記所定の水平走査期間において、前記複数の垂直転送部の各々が、前記複数の光電変換素子のうち、第1の行に属する光電変換素子から第1の電荷を読み出し、垂直転送が前記水平転送部に向かって2行分行われた後に、前記複数の光電変換素子のうち、前記第1の行よりも前記水平転送部に2行分近い第2の行に属する光電変換素子から第2の電荷を読み出して、前記第1及び第2の電荷を混合するように、かつ、前記複数の光電変換素子のうち、前記第1及び第2の行の間にある第3の行に属する光電変換素子から第3の電荷を読み出し、垂直転送が前記水平転送部に向かって2行分行われた後に、前記複数の光電変換素子のうち、前記第3の行よりも前記水平転送部に2行分近い第4の行に属する光電変換素子から第4の電荷を読み出して、前記第3及び第4の電荷を混合するように、前記電荷読み出し信号を出力するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項7に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記複数の垂直転送部の各々が、前記第1及び第2の電荷を読み出した後に、前記第3の電荷を読み出すように、前記電荷読み出し信号を出力するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項7に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記複数の垂直転送部の各々が、前記第3の電荷を読み出した後、前記第4の電荷を読み出す前に、前記第1の電荷を読み出すように、前記電荷読み出し信号を出力するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項6に記載の固体撮像装置において、
前記複数の垂直転送部の各々は、
各行毎に2つの電極を備えるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記所定の偶数の連続する行として、フィールド毎にその行数の半分ずつずらしたものを用いるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記カラーフィルタは、ベイヤー配列型のカラーフィルタである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
前記複数の垂直転送部の各々が、水平帰線期間毎に垂直転送を1行分のみ行うように、前記垂直転送信号を出力することもできるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項13に記載の固体撮像装置において、
前記電荷検出部の出力を、静止画読み出し時においては原色信号として処理し、動画読み出し時においては補色信号として処理する信号処理部を更に備え、
前記カラーフィルタは、
原色のフィルタ要素を有するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記電荷検出部が出力する信号として得られる色信号のそれぞれに、それぞれ所定の係数を乗じて和を求め、出力する信号生成部を更に備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記制御部は、
外部から入力された信号に基づいて、前記垂直転送信号又は前記水平転送信号を生成するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記電荷検出部が出力する信号とその1画素分前又は後の時点の信号とを加算して出力するアドレス補正処理部を更に備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記電荷検出部が出力する信号に係る画素の数に応じて、当該信号のレベルを補正して出力するゲイン補正部を更に備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 行列状に配置された、有効画素領域内の複数の光電変換素子を有する画素部と、
前記光電変換素子の行を指定する行アドレス選択部と、
前記光電変換素子の列を指定する列アドレス選択部と、
前記光電変換素子の各々に対応したフィルタ要素を有するカラーフィルタと
を備え、
前記画素部は、
各々の水平走査期間において、前記複数の光電変換素子すべての出力を使用し、
前記光電変換素子の所定の偶数の連続する行毎に、前記複数の光電変換素子のうち、第1の列に属し、かつ、1つおきに選択された行に属する光電変換素子、及び前記第1の列の隣の第2の列に属し、かつ、前記選択された行以外の行に属する光電変換素子の出力の和に応じた信号を求める第1の動作と、前記複数の光電変換素子のうち、同一の列に属し、列方向に連続する光電変換素子のみの出力の和に応じた信号を求める第2の動作とのうちのいずれか一方を行い、かつ、得られた信号を前記行アドレス選択部及び前記列アドレス選択部の指示に従って出力し、前記各々の水平走査期間において、前記第1の動作と前記第2の動作とを交互に行うように構成されたものであり、
前記カラーフィルタは、2行2列を単位とする配列を有し、前記第1の動作もしくは前記第2の動作の少なくとも一方において、2つの異なる色のフィルタを有する光電変換素子の出力が混合されるような配列を有するカラーフィルタである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
前記第1及び第2の動作を水平帰線期間毎に交互に行うものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
4つの連続する行毎に、前記第1の動作として、一の列における第1番目及び第3番目の行、並びにその隣の列の一方における第2番目及び第4番目の行の前記光電変換素子の出力の和に応じた信号を求めるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
前記第1の動作において、前記隣の列の一方として、前記一の列に隣接する2列のうち、一方をフィールド毎に交互に用いるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
前記所定の偶数の連続する行として、フィールド毎にその行数の半分ずつずらしたものを用いるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記カラーフィルタは、ベイヤー配列型のカラーフィルタである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
前記複数の光電変換素子の各々から読み出された信号を、互いの間で演算することなく、出力することもできるものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項25に記載の固体撮像装置において、
前記画素部の出力を、静止画読み出し時においては原色信号として処理し、動画読み出し時においては補色信号として処理する信号処理部を更に備え、
前記カラーフィルタは、
原色のフィルタ要素を有するものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記画素部が出力する信号として得られる色信号のそれぞれに、それぞれ所定の係数を乗じて和を求め、出力する信号生成部を更に備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
外部から入力された信号に基づいて、前記第1及び第2の動作を行うものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
入力された信号とその1画素分前又は後の時点の信号とを加算して出力するアドレス補正処理部を更に備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置において、
前記画素部が出力する信号に係る画素の数に応じて、当該信号のレベルを補正して出力するゲイン補正部を更に備える
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項19に記載の固体撮像装置において、
前記画素部は、
前記光電変換素子の2つの連続する行毎に、前記複数の光電変換素子のうち、一の列に属し、かつ、第1の行に属する光電変換素子、及びその列の隣の列の一方に属し、かつ、前記第1の行に隣接する第2の行に属する光電変換素子の出力の和に応じた信号を求める動作を、前記第1の動作として行うものである
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 行列状に配置された、有効画素領域内の複数の光電変換素子と、
各々が、前記複数の光電変換素子のうち対応する列に属する光電変換素子から電荷を読み出し、読み出された電荷に対する垂直転送を行う複数の垂直転送部と、
前記垂直転送部から転送された電荷に対する水平転送を行う水平転送部と、
前記水平転送部から水平転送された電荷を信号電圧又は信号電流に変換して出力する電荷検出部と、
前記光電変換素子の各々に対応したフィルタ要素を有するカラーフィルタと
を備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換素子の所定の偶数の連続する行毎に、前記複数の光電変換素子のうち、第1の列に属し、かつ、1つおきに選択された行に属する光電変換素子、及び前記第1の列の隣の第2の列に属し、かつ、前記選択された行以外の行に属する光電変換素子の電荷の和に応じた第1の信号を求めることと、前記複数の光電変換素子のうち、同一の列に属し、列方向に連続する光電変換素子のみの電荷の和に応じた第2の信号を求めることとを連続して交互に行い、
各々の水平走査期間において、前記複数の光電変換素子全ての出力を使用し、
前記カラーフィルタは、2行2列を単位とする配列を有するカラーフィルタである
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 請求項32に記載の固体撮像装置の駆動方法において、
所定の水平走査期間において前記複数の光電変換素子から電荷を読み出す読み出しステップと、
水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行い、この垂直転送が1行分行われる毎に、前記電荷検出部に向かう向き及びその逆向きに交互に、水平転送を1列分行う第1の転送ステップと、
水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行う第2の転送ステップとを備え、
前記読み出しステップの後に、前記第1及び第2の転送ステップのうちのいずれか一方を、いずれの水平帰線期間であるかに応じて行う
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 請求項32に記載の固体撮像装置の駆動方法において、
前記所定の水平走査期間において、垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行い、前記複数の光電変換素子のうち、一の行に属する光電変換素子から電荷を読み出し、垂直転送が前記水平転送部に向かって2行分行われる毎に、前記複数の光電変換素子のうち、転送された電荷の位置に対応する行に属する光電変換素子から電荷を読み出して、これと転送された電荷とを混合し、かつ、前記複数の光電変換素子のうち、前記一の行に隣接する行の一方に属する光電変換素子から電荷を読み出し、垂直転送が前記水平転送部に向かって2行分行われる毎に、前記複数の光電変換素子のうち、転送された電荷の位置に対応する行に属する光電変換素子から電荷を読み出して、これと転送された電荷とを混合する読み出しステップと、
水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行い、この垂直転送が行われている間に、水平転送を1列分行う第1の転送ステップと、
水平帰線期間毎に垂直転送を前記水平転送部に向かって前記所定の偶数行分行う第2の転送ステップとを備え、
前記読み出しステップの後に、前記第1及び第2の転送ステップのうちのいずれか一方を、いずれの水平帰線期間であるかに応じて行う
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 行列状に配置された、有効画素領域内の複数の光電変換素子を有する画素部と、
前記光電変換素子の行を指定する行アドレス選択部と、
前記光電変換素子の列を指定する列アドレス選択部と、
前記光電変換素子の各々に対応したフィルタ要素を有するカラーフィルタと
を備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
前記光電変換素子の所定の偶数の連続する行において、前記複数の光電変換素子のうち、第1の列に属し、かつ、1つおきに選択された行に属する光電変換素子、及び前記第1の列の隣の第2の列に属し、かつ、前記選択された行以外の行に属する光電変換素子の出力の和に応じた第1の信号を求める第1のステップと、
前記光電変換素子の所定の偶数の連続する行において、前記複数の光電変換素子のうち、同一の列に属し、列方向に連続する光電変換素子のみの出力の和に応じた第2の信号を求める第2のステップと、
得られた信号を前記行アドレス選択部及び前記列アドレス選択部の指示に従って出力する出力ステップとを備え、
各々の水平走査期間において、前記第1のステップと第2のステップとを交互に行い、
前記各々の水平走査期間において、前記複数の光電変換素子全ての出力を使用し、
前記カラーフィルタは、2行2列を単位とする配列を有し、前記第1の動作もしくは前記第2の動作の少なくとも一方において、2つの異なる色のフィルタを有する光電変換素子の出力が混合されるような配列を有するカラーフィルタである
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 - 請求項1に記載の固体撮像装置において、
前記水平転送部は、双方向に電荷を転送する
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求項1〜10、及び19〜22のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置が出力する信号を表示するモニタとを備える
ことを特徴とするカメラ。
Priority Applications (1)
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JP2003421151A JP4557540B2 (ja) | 2002-12-20 | 2003-12-18 | 固体撮像装置及びその駆動方法、並びにカメラ |
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