JPH11146278A - 固体撮像装置、並びに固体撮像装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 固体撮像装置、並びに固体撮像装置の駆動方
法に関し、低解像度化した画像信号を固体撮像装置から
直接出力する。 【解決手段】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
て画素出力を生じる複数の画素部１０と、複数の画素部
の垂直列ごとに設けられた垂直読み出し線１５の群と、
複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で垂直読
み出し線に順次出力する垂直走査回路１７と、垂直読み
出し線から順次出力される各画素出力をシリアルに読み
出して走査出力する第１の水平走査回路２０と、垂直読
み出し線から順次出力される各画素出力を逐一取り込
み、各画素出力を水平ライン単位で一時蓄積する水平蓄
積回路１８ｓ，１８ｄ，１９ｓ，１９ｄと、水平蓄積回
路に一時蓄積された各画素出力を水平Ｎ（Ｎ≧２）画素
単位でまとめて読み出して、水平Ｎ画素分の和を走査出
力する第２の水平走査回路２０とを備えて、固体撮像装
置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面状配列された複
数の画素部において光像を撮像し、画像信号を出力する
固体撮像装置、並びに固体撮像装置の駆動方法に関す
る。特に、低解像度に変換された画像信号を直に出力可
能な固体撮像装置、並びに固体撮像装置の駆動方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体技術の急速な進展に伴い、
３０〜１００万画素を越える高解像度の固体撮像装置が
実用化されている。図１５は、この種の固体撮像装置の
構成例を示す図である。図１５において、固体撮像装置
の受光面上に、複数の画素部８０が水平垂直方向に配列
される。このような画素部８０は、光電変換を行うため
のホトダイオード８１と、ホトダイオード８１に蓄積さ
れた電荷を電流増幅するためのＪＦＥＴ（接合型電界効
果トランジスタ）８２と、ホトダイオード８１に蓄積さ
れた電荷をＪＦＥＴ８２のゲート電極に転送するための
ＭＯＳスイッチ８３と、ＪＦＥＴ８２のゲート電位を初
期設定するためのＭＯＳスイッチ８４とから構成され
る。

【０００３】上記のＭＯＳスイッチ８３のゲート電極
は、画素配列の水平行ごとに共通接続され、垂直走査回
路８７から出力される制御パルスφＴＧ１，φＴＧ
２．．にそれぞれ接続される。上記のＭＯＳスイッチ８
４の一方の電極は、画素配列の水平行ごとに共通接続さ
れ、垂直走査回路８７から出力される制御電位φＲＳＤ
１，φＲＳＤ２．．がそれぞれ供給される。また、ＭＯ
Ｓスイッチ８４のゲート電極は、画素配列の全てについ
て共通接続され、制御パルスφＲＳＧが供給される。

【０００４】一方、ＪＦＥＴ８２のソース電極は、画素
配列の垂直列ごとに共通接続されて、垂直読み出し線８
５の群を構成する。これらの垂直読み出し線群８５に
は、リセット用のＭＯＳスイッチ８５ａと定電流源８６
とがそれぞれ接続される。これらのＭＯＳスイッチ８５
ａのゲート電極は、全ての垂直読み出し線８５について
共通接続され、制御パルスφＲＳＴＶが供給される。

【０００５】また、これらの垂直読み出し線群８５の出
力端には、ＭＯＳスイッチ８８ｓ，８８ｄからなるマル
チプレクサ回路が各々接続される。このようなＭＯＳス
イッチ８８ｓのゲート電極は全て共通接続され、制御パ
ルスφＴｓが供給される。また、ＭＯＳスイッチ８８ｄ
のゲート電極は全て共通接続され、制御パルスφＴｄが
供給される。

【０００６】このようなＭＯＳスイッチ８８ｓ，８８ｄ
の他端側には、コンデンサ８９ｓ，８９ｄがそれぞれ接
続される。これらのコンデンサ８９ｓからなる群は、Ｊ
ＦＥＴ８２から出力される画素出力を水平ライン単位で
蓄積する。また、コンデンサ８９ｄからなる群は、ＪＦ
ＥＴ８２の出力バラツキなどに起因する暗出力（基準信
号）を水平ライン単位で蓄積する。

【０００７】このようなコンデンサ８９ｓ，８９ｄの各
々は、水平走査用のＭＯＳスイッチ９０ｓ，９０ｄを個
別に介して、水平読み出し線９１ｓ，９１ｄにそれぞれ
接続される。これらのＭＯＳスイッチ９０ｓ，９０ｄの
各ゲート電極は、垂直読み出し線８５単位に共通接続さ
れ、シフトレジスタ回路９２から出力される制御パルス
φＨ１，φＨ２．．がそれぞれ供給される。このシフト
レジスタ回路９２には、スタートパルス並びに２相のク
ロックパルスφＣＫ１，φＣＫ２がそれぞれ供給され
る。

【０００８】さらに、水平読み出し線９１ｓ，９１ｄに
は、残留電荷をリセットするためのＭＯＳスイッチ９６
ｓ，９６ｄがそれぞれ接続される。このＭＯＳスイッチ
９６ｓ，９６ｄのゲート電極には、リセット用の制御パ
ルスφＲＳＴＨが共通に供給される。図１６は、この種
の固体撮像装置の駆動タイミングを示す図である。

【０００９】以下、これらの図を用いて、固体撮像装置
の読み出し動作を説明する。まず、期間Ｔ１のタイミン
グにおいて、φＲＳＧを低電位にしつつ、φＲＳＤ１を
高電位（ただし、ホトダイオード８１から信号電荷を引
き込み可能な電位）のバイアス電圧に設定する。このと
き、１行目以外の画素部８０については、φＲＳＤ２，
φＲＳＤ３．．を介してＪＦＥＴ８２のゲート電極が低
電位に設定される。このような動作により、１行目に並
ぶＪＦＥＴ８２のゲート電位のみが、所定のバイアス電
位に初期設定される。

【００１０】次に、期間Ｔ２のタイミングにおいて、φ
ＲＳＴＶを低電位にしつつ、φＴｄを高電位に設定す
る。その結果、１行目のＪＦＥＴ８２のソースフォロワ
出力は、ＭＯＳスイッチ８８ｄを介してコンデンサ８９
ｄを充電する。このような動作により、１行目のＪＦＥ
Ｔ８２に生じた暗出力は、コンデンサ８９ｄの群にそれ
ぞれ蓄積される。

【００１１】続いて、期間Ｔ３のタイミングにおいて、
φＴＧ１を低電位にする。そのため、１行目のホトダイ
オード８１で光電変換された信号電荷は、ＭＯＳスイッ
チ８３を介してＪＦＥＴ８２のゲート電極に転送され
る。その後、期間Ｔ４のタイミングにおいて、φＲＳＴ
Ｖを低電位にしつつ、φＴｓを高電位に設定する。その
ため、１行目のＪＦＥＴ８２のソースフォロワ出力は、
ＭＯＳスイッチ８８ｓを介してコンデンサ８９ｓを充電
する。このような動作により、１行目の画素出力が、コ
ンデンサ８９ｓの群にそれぞれ蓄積される。

【００１２】以上の一連の動作（Ｔ１〜Ｔ４）により、
水平ライン１行目の垂直読み出し動作が完了する。この
垂直読み出し期間の直後に、期間Ｔ９０のタイミング
で、シフトレジスタ回路９２にスタートパルスが供給さ
れる。すると、２相の転送クロックφＣＫ１，φＣＫ２
に従って、シフトレジスタ回路９２の制御パルスφＨ
１，φＨ２．．が順次に高電位に設定される。

【００１３】そのため、コンデンサ８９ｓ，８９ｄに蓄
積された水平ライン１行目の信号は、ＭＯＳスイッチ９
０ｓ，９０ｄを介して１画素ずつ水平走査され、水平読
み出し線９１ｓ，９１ｄに順次読み出される。その結
果、水平読み出し線９１ｓ，９１ｄからは、水平ライン
１行目の信号が、画像信号Ｖｏｓ，Ｖｏｄとして出力さ
れる。

【００１４】なお、φＨ１，φＨ２．．の立上がりに若
干先行して、φＲＳＴＨが高電位に逐一切り換えられ
る。その結果、次の画素読み出しに備えて、水平読み出
し線９１ｓ，９１ｄの残留電荷、および読み出し完了し
たコンデンサ８９ｓ，８９ｄの残留電荷が共にリセット
される。外部の処理回路（図示せず）では、このような
画像信号Ｖｏｓ，Ｖｏｄの差分を取ることにより、暗出
力（固定パターンノイズ）を除去した高品質の画像信号
を生成する。

【００１５】以上のような水平ラインの読み出しを、水
平ラインの位置を垂直方向にずらしながら、繰り返すこ
とにより、１フレーム分の画像信号を読み出すことがで
きる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子スチル
カメラなどでは、撮像画質の一層の向上を図るため、３
０〜１００万画素を越える高解像度の固体撮像装置が搭
載される。

【００１７】このような高解像度の固体撮像装置におい
ては、読み出すべき画素部の数が多いため、画素部の走
査に所要する時間が長くなる。このような画像信号を、
モニタ用の画像として、電子ビューファインダやモニタ
用の小画面などに表示するようなケースが考えられる。
このような場合に、走査読み出しに所要する時間が長く
なると、１フレーム（１フィールド）の更新間隔が開
き、被写体の動きを滑らかに表示できないという問題点
があった。

【００１８】また、上述した電子ビューファインダやモ
ニタ画面の表示解像度は、固体撮像装置の撮像解像度に
比べてかなり低い。そのため、固体撮像装置からの高解
像度の画像信号を電子ビューファインダやモニタ画面に
表示する際には、画像信号の画素数を改めて低減するな
どの画像処理を行う必要があった。さらに、固体撮像装
置の画素アスペクト比と、電子ビューファインダやモニ
タ画面の表示アスペクト比とが異なるようなケースで
は、縦長もしくは横長に歪んだ画像がモニタ表示されて
しまう。このような不具合を避けるためには、モニタ表
示に際して画像信号の水平画素数と垂直画素数とを調整
するなどの画像処理を行う必要があった。

【００１９】これらの画像処理は、いずれもフレームメ
モリと演算回路などを必要とするため、システムの大型
化を招くという問題点があった。また、固体撮像装置の
撮像時点から、（上記した画像信号の走査時間）と（上
記した画像処理の処理時間）とを経て、モニタ表示が行
われる。そのため、撮像時点とモニタ表示との間には、
常に数百ｍ秒〜数秒程度のタイムラグが存在する。この
ようなタイムラグのため、モニタ表示からシャッタチャ
ンスを的確に判断することができないという問題点もあ
った。

【００２０】そこで、請求項１〜３に記載の発明では、
上述した問題点を解決するために、比較的低い解像度の
画像信号を高速に読み出すことが可能な固体撮像装置を
提供することを目的とする。請求項４〜６に記載の発明
では、上述した問題点を解決するために、比較的低い解
像度の画像信号を高速に読み出す固体撮像装置の駆動方
法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、水平垂直方向に配列され、受光量に応じて画素出力
を生じる複数の画素部と、複数の画素部の垂直列ごとに
設けられた垂直読み出し線の群と、複数の画素部の各画
素出力を、水平ライン単位で垂直読み出し線に順次出力
する垂直走査回路と、垂直読み出し線から順次出力され
る各画素出力をシリアルに読み出して走査出力する第１
の水平走査回路と、垂直読み出し線から順次出力される
各画素出力を逐一取り込み、各画素出力を水平ライン単
位で一時蓄積する水平蓄積回路と、水平蓄積回路に一時
蓄積された各画素出力を水平Ｎ（Ｎ≧２）画素単位でま
とめて読み出して、水平Ｎ画素分の和を走査出力する第
２の水平走査回路とを備えて、固体撮像装置を構成す
る。

【００２２】このような構成の固体撮像装置からは、第
２の水平走査回路を駆動することにより、水平画素数を
１／Ｎ倍に低減した画像信号が直に出力される。請求項
２に記載の発明は、水平垂直方向に配列され、受光量に
応じて画素出力を生じる複数の画素部と、複数の画素部
の垂直列ごとに設けられた垂直読み出し線の群と、複数
の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で垂直読み出
し線に順次出力する垂直走査回路と、垂直読み出し線か
ら順次出力される各画素出力をシリアルに読み出して走
査出力する第１の水平走査回路と、垂直読み出し線から
順次出力される各画素出力を逐一取り込み、水平ライン
Ｍ本分（Ｍ≧２）の画素出力を一時蓄積する水平蓄積回
路と、水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を、垂
直Ｍ画素単位でまとめて読み出して垂直Ｍ画素分の和を
走査出力する第２の水平走査回路とを備えて、固体撮像
装置を構成する。

【００２３】このような構成の固体撮像装置からは、第
２の水平走査回路を駆動することにより、垂直画素数を
１／Ｍ倍に低減した画像信号が直に出力される。請求項
３に記載の発明は、水平垂直方向に配列され、受光量に
応じて画素出力を生じる複数の画素部と、複数の画素部
の垂直列ごとに設けられた垂直読み出し線の群と、複数
の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で垂直読み出
し線に順次出力する垂直走査回路と、垂直読み出し線か
ら順次出力される各画素出力をシリアルに読み出して走
査出力する第１の水平走査回路と、垂直読み出し線から
順次出力される各画素出力を逐一取り込み、水平ライン
Ｍ本分（Ｍ≧２）の画素出力を一時蓄積する水平蓄積回
路と、水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を（水
平Ｎ画素×垂直Ｍ画素）の画素単位でまとめて読み出し
て、（水平Ｎ画素×垂直Ｍ画素）分の和を走査出力する
第２の水平走査回路とを備えて（ただしＮ≧２）、固体
撮像装置を構成する。

【００２４】このような構成の固体撮像装置からは、第
２の水平走査回路を駆動することにより、水平画素数を
１／Ｎ倍に低減し、かつ垂直画素数を１／Ｍ倍に低減し
た画像信号が直に出力される。請求項４に記載の発明
は、水平垂直方向に配列され、受光量に応じて画素出力
を生じる複数の画素部と、複数の画素部の垂直列ごとに
設けられた垂直読み出し線の群と、水平ライン１本分の
画素出力を一時蓄積するための水平蓄積回路と、水平蓄
積回路に一時蓄積された画素出力を読み出すための水平
読み出し線とを備えた固体撮像装置から画像信号を読み
出す駆動方法であって、複数の画素部の各画素出力を、
水平ライン単位で垂直読み出し線に順次出力する垂直走
査ステップと、垂直読み出し線から順次出力される各画
素出力を、水平蓄積回路に水平ライン単位で一時蓄積さ
せる水平蓄積ステップと、水平蓄積回路に一時蓄積され
た各画素出力を、水平Ｎ（Ｎ≧２）画素単位でまとめて
読み出し、水平読み出し線に順次出力する水平走査ステ
ップとを有することを特徴とする。

【００２５】請求項５に記載の発明は、水平垂直方向に
配列され、受光量に応じて画素出力を生じる複数の画素
部と、複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み
出し線の群と、水平ラインＭ本分（Ｍ≧２）の画素出力
を一時蓄積するための水平蓄積回路と、水平蓄積回路に
一時蓄積された画素出力を読み出すための水平読み出し
線とを備えた固体撮像装置から画像信号を読み出す駆動
方法であって、複数の画素部の各画素出力を、水平ライ
ン単位で垂直読み出し線に順次出力する垂直走査ステッ
プと、垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を
逐一取り込み、水平蓄積回路に水平ラインＭ本分の画素
出力を一時蓄積させる水平蓄積ステップと、水平蓄積回
路に一時蓄積された各画素出力を、垂直Ｍ画素単位でま
とめて読み出し、水平読み出し線に順次出力する水平走
査ステップとを有することを特徴とする。

【００２６】請求項６に記載の発明は、水平垂直方向に
配列され、受光量に応じて画素出力を生じる複数の画素
部と、複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み
出し線の群と、水平ラインＭ本分（Ｍ≧２）の画素出力
を一時蓄積するための水平蓄積回路と、水平蓄積回路に
一時蓄積された画素出力を読み出すための水平読み出し
線とを備えた固体撮像装置から画像信号を読み出す駆動
方法であって、複数の画素部の各画素出力を、水平ライ
ン単位で垂直読み出し線に順次出力する垂直走査ステッ
プと、垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を
逐一取り込み、水平蓄積回路に水平ラインＭ本分の画素
出力を一時蓄積させる水平蓄積ステップと、水平蓄積回
路に一時蓄積された各画素出力を（水平Ｎ画素×垂直Ｍ
画素）の画素単位でまとめて読み出し、水平読み出し線
に順次出力する水平走査ステップと（ただしＮ≧２）、
を有することを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。 （第１の実施形態）第１の実施形態は、請求項１，４に
記載の発明に対応した実施形態である。図１は、第１の
実施形態の回路構成を示す図である。

【００２８】図１において、固体撮像装置の受光面上
に、複数の画素部１０が水平垂直に配列される。このよ
うな画素部１０は、光電変換を行うためのホトダイオー
ド１１と、ホトダイオード１１に蓄積された電荷を電流
増幅するためのＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジス
タ）１２と、ホトダイオード１１に蓄積された電荷をＪ
ＦＥＴ１２のゲート電極に転送するためのＭＯＳスイッ
チ１３と、ＪＦＥＴ１２のゲート電位を初期設定するた
めのＭＯＳスイッチ１４とから構成される。

【００２９】上記のＭＯＳスイッチ１３のゲート電極
は、画素配列の水平行ごとに共通接続され、垂直走査回
路１７から出力される制御パルスφＴＧ１，φＴＧ
２．．にそれぞれ接続される。上記のＭＯＳスイッチ１
４の一方の電極は、画素配列の水平行ごとに共通接続さ
れ、垂直走査回路１７から出力される制御電位φＲＳＤ
１，φＲＳＤ２．．がそれぞれ供給される。また、ＭＯ
Ｓスイッチ１４のゲート電極は、画素配列の全てについ
て共通接続され、制御パルスφＲＳＧが供給される。

【００３０】一方、ＪＦＥＴ１２のソース電極は、画素
配列の垂直列ごとに共通接続されて、垂直読み出し線１
５の群を構成する。これらの垂直読み出し線群１５に
は、リセット用のＭＯＳスイッチ１５ａと定電流源１６
とが個別に接続される。これらのＭＯＳスイッチ１５ａ
のゲート電極は、全ての垂直読み出し線１５について共
通接続され、制御パルスφＲＳＴＶが供給される。

【００３１】また、これらの垂直読み出し線群１５の各
出力端には、ＭＯＳスイッチ１８ｓ，１８ｄからなるマ
ルチプレクサ回路が各々接続される。これらのＭＯＳス
イッチ１８ｓのゲート電極は全て共通接続され、制御パ
ルスφＴｓが供給される。また、ＭＯＳスイッチ１８ｄ
のゲート電極は全て共通接続され、制御パルスφＴｄが
供給される。

【００３２】このようなＭＯＳスイッチ１８ｓ，１８ｄ
の他端側には、コンデンサ１９ｓ，１９ｄが個別に接続
される。これらのコンデンサ１９ｓからなる群は、ＪＦ
ＥＴ１２から出力される画素出力を水平ライン単位で蓄
積する。また、コンデンサ１９ｄからなる群は、ＪＦＥ
Ｔ１２の出力バラツキなどに起因する暗出力（基準信
号）を水平ライン単位で蓄積する。

【００３３】このようなコンデンサ１９ｓ，１９ｄの各
々は、水平走査用のＭＯＳスイッチ２０ｓ，２０ｄを個
別に介して、水平読み出し線２１ｓ，２１ｄにそれぞれ
接続される。これらのＭＯＳスイッチ２０ｓ，２０ｄの
各ゲート電極は、垂直読み出し線１５単位に共通接続さ
れ、水平走査回路２２から出力される制御パルスφＨ
１，φＨ２．．が順番に接続される。

【００３４】さらに、水平読み出し線２１ｓ，２１ｄに
は、リセット用のＭＯＳスイッチ２６ｓ，２６ｄがそれ
ぞれ接続される。このＭＯＳスイッチ２６ｓ，２６ｄの
ゲート電極には、リセット用の制御パルスφＲＳＴＨが
共通に供給される。図２は、水平走査回路２２の概略ブ
ロック図である。図２に示すように、水平走査回路２２
は、水平シフトレジスタ２２ａと、水平選択回路２２ｂ
との２つから概略構成される。

【００３５】図３は、これらの水平シフトレジスタ２２
ａおよび水平選択回路２２ｂの回路構成を詳細に示す図
である。図３に示すように、水平シフトレジスタ２２ａ
は、複数のクロックトＣＭＯＳ回路２７を多段に接続し
て構成される。なお、１段目のクロックトＣＭＯＳ回路
２７の入力段には、スタートパルスφＳＴが供給され
る。

【００３６】これらのクロックトＣＭＯＳ回路２７の一
つ一つは、４つのＭＯＳスイッチ２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ，２８ｄを用いて、次のように構成される。すなわ
ち、ＰＭＯＳスイッチ２８ａのソースは、ハイレベルの
電圧ラインに接続され、ＰＭＯＳスイッチ２８ａのドレ
インは、ＰＭＯＳスイッチ２８ｂのソースに接続され
る。

【００３７】このＰＭＯＳスイッチ２８ｂのドレイン
は、ＮＭＯＳスイッチ２８ｃのドレインと接続されて、
出力端子を形成する。一方、ＰＭＯＳスイッチ２８ｂの
ゲートは、ＮＭＯＳスイッチ２８ｃのゲートと接続され
て、入力端子を形成する。ＮＭＯＳスイッチ２８ｃのソ
ースは、ＮＭＯＳスイッチ２８ｄのドレインに接続さ
れ、ＮＭＯＳスイッチ２８ｄのソースは、ローレベルの
電圧ラインに接続される。

【００３８】ここで、奇数段目に位置するクロックトＣ
ＭＯＳ回路２７については、ＰＭＯＳスイッチ２８ａの
ゲートに転送パルスφＰ１の反転出力が供給され、ＮＭ
ＯＳスイッチ２８ｄのゲートに転送パルスφＰ１が供給
される。

【００３９】一方、偶数段目に位置するクロックトＣＭ
ＯＳ回路２７については、ＰＭＯＳスイッチ２８ａのゲ
ートに転送パルスφＰ２の反転出力が供給され、ＮＭＯ
Ｓスイッチ２８ｄのゲートに転送パルスφＰ２が供給さ
れる。このような構成により、水平シフトレジスタ２２
ａでは、転送パルスφＰ１の立ち上がりに同期して、奇
数段目のクロックトＣＭＯＳ回路２７が入力段の反転出
力を内部に保持する。

【００４０】続いて、転送パルスφＰ２の立ち上がりが
印加されると、偶数段目のクロックトＣＭＯＳ回路２７
は、入力段の保持出力をさらに反転した出力φＳＲ１，
φＳＲ２．．を外部に出力する構成となっている。この
ような水平シフトレジスタ２２ａの出力φＳＲ１，φＳ
Ｒ２．．は、水平選択回路２２ｂ内のアンド回路２９を
介してタイミング調整された後、制御パルスφＨ１，φ
Ｈ２．．となって出力される。

【００４１】ここで、請求項１に記載の発明と第１の実
施形態との対応関係については、画素部は画素部１０に
対応し、垂直読み出し線は垂直読み出し線１５に対応
し、垂直走査回路は垂直走査回路１７に対応し、水平蓄
積回路はＭＯＳスイッチ１８ｓ，１８ｄおよびコンデン
サ１９ｓ，１９ｄに対応し、第１の水平走査回路は水平
走査回路２２の「画素出力を水平１画素ずつ水平走査す
る機能」に対応し、第２の水平走査回路は水平走査回路
２２の「画素出力を水平２画素ずつまとめて水平走査す
る機能」に対応する。

【００４２】以下、第１の実施形態の動作を、高解像度
読み出しを行う場合と、低解像度読み出しを行う場合と
に分けて説明する。 ＜高解像度読み出しを行う場合＞図４は、高解像度読み
出し時における動作タイミングチャートである。まず、
期間Ｔ１のタイミングにおいて、φＲＳＧを低電位にし
つつ、φＲＳＤ１を高電位のバイアス電圧に設定する。
このとき、１行目以外の画素部１０については、φＲＳ
Ｄ２，φＲＳＤ３．．を介してＪＦＥＴ１２のゲート電
極が低電位に設定される。このような動作により、１行
目に並ぶＪＦＥＴ１２のゲート電位のみが、所定のバイ
アス電圧に初期設定される。

【００４３】次に、期間Ｔ２のタイミングにおいて、φ
ＲＳＴＶを低電位にし、φＴｄを高電位に設定する。そ
の結果、１行目のＪＦＥＴ１２のソースフォロワ出力
は、ＭＯＳスイッチ１８ｄを介してコンデンサ１９ｄを
充電する。このような動作により、１行目のＪＦＥＴ１
２から生じた暗出力は、コンデンサ１９ｄの群にそれぞ
れ蓄積される。

【００４４】続いて、期間Ｔ３のタイミングにおいて、
φＴＧ１を低電位にする。そのため、１行目のホトダイ
オード１１で光電変換された信号電荷は、ＭＯＳスイッ
チ１３を介してＪＦＥＴ１２のゲート電極に転送され
る。その後、期間Ｔ４のタイミングにおいて、φＲＳＴ
Ｖを低電位にし、φＴｓを高電位に設定する。そのた
め、１行目のＪＦＥＴ１２のソースフォロワ出力は、Ｍ
ＯＳスイッチ１８ｓを介してコンデンサ１９ｓを充電す
る。このような動作により、１行目の画素出力が、コン
デンサ１９ｓの群にそれぞれ蓄積される。

【００４５】以上の一連の動作（Ｔ１〜Ｔ４）により、
水平ライン１行目の垂直読み出しが完了する。この垂直
読み出し期間の直後に、期間Ｔ１１のタイミングで、水
平走査回路２２にスタートパルスφＳＴが供給される。
このスタートパルスφＳＴは、転送パルスφＰ１の１つ
をまたぐように設定された単パルスである。

【００４６】すると、２相の転送パルスφＰ１，φＰ２
に同期して、水平シフトレジスタ２２ａの出力φＳＲ
１，φＳＲ２．．が順次に高電位に設定される。これら
の出力φＳＲ１，φＳＲ２．．は、転送パルスφＰ２と
同一周期の周期パルスφＧＨによりタイミング調整され
た後、制御パルスφＨ１，φＨ２．．としてＭＯＳスイ
ッチ２０ｓ，２０ｄのゲートに印加される。

【００４７】その結果、コンデンサ１９ｓ，１９ｄに蓄
積された水平ライン１行目の信号は、ＭＯＳスイッチ２
０ｓ，２０ｄを介して水平方向に１画素ずつ走査され、
水平読み出し線２１ｓ，２１ｄから順次に読み出され
る。外部の処理回路（図示せず）では、水平読み出し線
２１ｓ，２１ｄを介して出力される画像信号Ｖｏｓ，Ｖ
ｏｄの差分を取ることにより、暗出力（固定パターンノ
イズ）を除去した高品質の画像信号を生成する。

【００４８】以上のような水平ラインの読み出しを、水
平ラインの位置を垂直にずらしながら、繰り返すことに
より、１フレーム分の画像信号を高解像度（画素部１０
の数に見合った通常の解像度）で読み出す。 ＜低解像度読み出しを行う場合＞図５は、低解像度読み
出し時における動作タイミングチャートである。

【００４９】まず、高解像度読み出し時と同様に、期間
Ｔ１〜Ｔ４において、水平ライン１行目の垂直読み出し
を完了する。この垂直読み出し期間の直後に、期間Ｔ２
１のタイミングで、水平走査回路２２にスタートパルス
φＳＴが供給される。このスタートパルスφＳＴは、転
送パルスφＰ１の２つ分をまたぐように設定される単パ
ルスである。

【００５０】その結果、水平シフトレジスタ２２ａ内の
奇数段目のクロックトＣＭＯＳ回路２つ分にスタートパ
ルスφＳＴが（反転）保持され、偶数段目のクロックト
ＣＭＯＳ回路２つ分から順次出力される。その結果、出
力φＳＲ１，φＳＲ２．．からは、図５に示すように、
パルス期間が重複した単パルスが順次出力される。

【００５１】ここで、期間Ｔ２２のタイミングで、周期
パルスφＧＨをハイレベルにすることにより、制御パル
スφＨ１，φＨ２が同時にハイレベルとなる。このよう
な制御パルスφＨ１，φＨ２により、１画素目のコンデ
ンサ１９ｓ，１９ｄ、および２画素目のコンデンサ１９
ｓ，１９ｄが、同時に水平読み出し線２１ｓ，２１ｄに
接続される。その結果、２画素分の画素出力が、水平読
み出し線２１ｓ，２１ｄ上で容量分配により加算され
る。

【００５２】このような２画素分の読み出し動作を、期
間Ｔ２３以降も繰り返すことにより、２画素分の加算結
果が、水平読み出し線２１ｓ，２１ｄから順次に走査出
力される。外部の処理回路（図示せず）では、水平読み
出し線２１ｓ，２１ｄを介して出力される画像信号Ｖｏ
ｓ，Ｖｏｄの差分を取ることにより、暗出力（固定パタ
ーンノイズ）を除去した高品質の画像信号を生成する。

【００５３】以上のような水平ラインの読み出しを、水
平ラインの位置を垂直にずらしながら、繰り返すことに
より、水平画素数を１／２倍に低減した画像信号を読み
出すことができる。ところで、上述した低解像度読み出
しでは、期間Ｔ２２と期間Ｔ２３との間隔ΔＴにおい
て、水平走査動作が一時休止する。

【００５４】したがって、この無効な期間ΔＴを短縮す
ることにより、水平走査時間を無理なく短縮することが
できる。図６は、このようにして間隔ΔＴを短縮した場
合の駆動タイミングを示す図である。図６においては、
転送パルスφＰ１，φＰ２のパルス間隔を一部短縮する
ことにより、期間ΔＴの短縮を実現している。

【００５５】以上説明したように、第１の実施形態で
は、図４に示した駆動タイミングで水平走査を行うこと
により、通常通りの高解像度読み出しが可能となる。ま
た一方、図５もしくは図６に示した駆動タイミングで水
平走査を行うことにより、モニタ表示などの用途に好適
な低解像度読み出しが可能となる。特に、図６に示した
駆動タイミングでは、水平走査の休止期間ΔＴを短縮す
ることにより、低解像度の読み出し動作を高速実行す
る。このような高速読み出しにより、モニタ表示などに
際して１フレームの読み出し間隔が短くなり、被写体の
動きをより滑らかに表示することが可能となる。

【００５６】また、固体撮像装置から低解像度化された
画像信号が直に得られるので、モニタ表示用に改めて画
像信号を低解像度化する必要がない。したがって、その
ための画像処理回路などが一切不要となる。また、固体
撮像装置の内部で水平画素数を低減することにより、画
像信号のアスペクト比を調整することも可能となる。し
たがって、モニタ表示用に改めて画像信号のアスペクト
比を調整する必要がない。したがって、そのための画像
処理回路なども不要となる。

【００５７】さらに、低解像度の高速読み出し時には、
水平走査に所要する時間が短縮し、かつその水平走査と
同時並行に低解像度化の処理が完了する。そのため、固
体撮像装置の撮像時点からモニタ表示までのタイムラグ
を確実に短縮することができる。なお、上述した第１の
実施形態では、水平画素数を１／２倍に低減して読み出
す場合について説明したが、これに限定されるものでは
ない。一般的には、水平Ｎ画素分の画素出力を、まとめ
て水平読み出し線に読み出すことにより、水平画素数を
１／Ｎ倍に低減することが可能となる。例えば具体的に
は、図３に示すような水平走査回路２２において、スタ
ートパルスφＳＴが、転送パルスφＰ１をＮ個分またぐ
ように設定すればよい。

【００５８】次に、別の実施形態について説明する。 （第２の実施形態）第２の実施形態は、請求項２，３，
５，６に記載の発明に対応した実施形態である。図７
は、第２の実施形態の回路構成を示す図である。

【００５９】図７において、固体撮像装置の受光面上に
は、複数の画素部１０が水平垂直に配列される。このよ
うな画素部１０は、ホトダイオード１１とＪＦＥＴ１２
とＭＯＳスイッチ１３，１４とから構成される。上記の
ＭＯＳスイッチ１３のゲート電極は、水平行ごとに共通
接続され、垂直走査回路３１から出力される制御パルス
φＴＧ１，φＴＧ２．．にそれぞれ接続される。

【００６０】上記のＭＯＳスイッチ１４の一方の電極
は、水平行ごとに共通接続され、垂直走査回路３１から
出力される制御電位φＲＳＤ１，φＲＳＤ２．．がそれ
ぞれ供給される。また、ＭＯＳスイッチ１４のゲート電
極は全て共通接続され、制御パルスφＲＳＧが供給され
る。一方、ＪＦＥＴ１２のソース電極は垂直列ごとに共
通接続されて、垂直読み出し線１５の群を構成する。こ
れらの垂直読み出し線群１５には、リセット用のＭＯＳ
スイッチ１５ａと定電流源１６とがそれぞれ接続され
る。これらのＭＯＳスイッチ１５ａのゲート電極は、全
ての垂直読み出し線１５について共通接続され、制御パ
ルスφＲＳＴＶが供給される。

【００６１】また、これらの垂直読み出し線群１５の出
力端には、ＭＯＳスイッチ３２ｓ，３２ｄ，３３ｓ，３
３ｄからなるマルチプレクサ回路がそれぞれ接続され
る。このようなＭＯＳスイッチ３２ｓのゲート電極は全
て共通接続され、制御パルスφＴｓ１が供給される。ま
た、ＭＯＳスイッチ３２ｄのゲート電極は全て共通接続
され、制御パルスφＴｄ１が供給される。

【００６２】一方、ＭＯＳスイッチ３３ｓのゲート電極
は全て共通接続され、制御パルスφＴｓ２が供給され
る。また、ＭＯＳスイッチ３３ｄのゲート電極は全て共
通接続され、制御パルスφＴｄ２が供給される。このよ
うなＭＯＳスイッチ３２ｓ，３２ｄの他端側には、コン
デンサ３４ｓ，３４ｄがそれぞれ接続される。また、Ｍ
ＯＳスイッチ３３ｓ，３３ｄの他端側には、コンデンサ
３５ｓ，３５ｄがそれぞれ接続される。

【００６３】このようなコンデンサ３４ｓ，３４ｄの各
々は、水平走査用のＭＯＳスイッチ３６ｓ，３６ｄを個
別に介して、水平読み出し線３８ｓ，３８ｄにそれぞれ
接続される。また、コンデンサ３５ｓ，３５ｄの各々
は、水平走査用のＭＯＳスイッチ３７ｓ，３７ｄを個別
に介して、水平読み出し線３８ｓ，３８ｄにそれぞれ接
続される。

【００６４】これらのＭＯＳスイッチ３６ｓ，３６ｄの
各ゲート電極は、垂直読み出し線１５単位に共通接続さ
れ、水平走査回路３９ａから出力される制御パルスφＨ
１，φＨ３，φＨ５．．が順番に接続される。一方、Ｍ
ＯＳスイッチ３７ｓ，３７ｄの各ゲート電極は、垂直読
み出し線１５単位に共通接続され、水平走査回路３９ｂ
から出力される制御パルスφＨ２，φＨ４，φＨ６．．
が順番に接続される。

【００６５】このような水平走査回路３９ａ，３９ｂの
それぞれは、図２に示すような水平シフトレジスタと水
平選択回路とから構成される。また、水平読み出し線３
８ｓ，３８ｄには、リセット用のＭＯＳスイッチ４６
ｓ，４６ｄがそれぞれ接続される。このＭＯＳスイッチ
４６ｓ，４６ｄのゲート電極には、リセット用の制御パ
ルスφＲＳＴＨが共通に供給される。

【００６６】ここで、請求項２に記載の発明と第２の実
施形態との対応関係については、画素部は画素部１０に
対応し、垂直読み出し線は垂直読み出し線１５に対応
し、垂直走査回路は垂直走査回路３１に対応し、水平蓄
積回路はＭＯＳスイッチ３２ｓ，３２ｄ，３３ｓ，３３
ｄおよびコンデンサ３４ｓ，３４ｄ，３５ｓ，３５ｄに
対応し、第１の水平走査回路は水平走査回路３９ａ，３
９ｂの「画素出力を１画素単位で水平走査する機能」に
対応し、第２の水平走査回路は水平走査回路３９ａ，３
９ｂの「画素出力を垂直２画素ずつまとめて水平走査す
る機能」に対応する。

【００６７】また、請求項３に記載の発明と第２の実施
形態との対応関係については、画素部は画素部１０に対
応し、垂直読み出し線は垂直読み出し線１５に対応し、
垂直走査回路は垂直走査回路３１に対応し、水平蓄積回
路はＭＯＳスイッチ３２ｓ，３２ｄ，３３ｓ，３３ｄお
よびコンデンサ３４ｓ，３４ｄ，３５ｓ，３５ｄに対応
し、第１の水平走査回路は水平走査回路３９ａ，３９ｂ
の「画素出力を１画素単位で水平走査する機能」に対応
し、第２の水平走査回路は水平走査回路３９ａ，３９ｂ
の「画素出力を（水平２画素×垂直２画素）単位でまと
めて水平走査する機能」に対応する。

【００６８】以下、第２の実施形態の動作を、高解像度
読み出しを行う場合と、低解像度読み出しを行う場合と
に分けて説明する。 ＜高解像度読み出しを行う場合＞図８は、高解像度読み
出し時における動作タイミングチャートである。まず、
期間Ｔ１〜Ｔ４のタイミングにおいて、水平ライン１行
目の画素出力をコンデンサ３４ｓ，３４ｄの群に蓄積す
る。

【００６９】このような垂直読み出し動作の直後に、一
方の水平走査回路３９ａにスタートパルスφＳＴ等が与
えられ、期間Ｔ４１，Ｔ４２，Ｔ４３．．のタイミング
で、奇数番目の制御パルスφＨ１，φＨ３，φＨ５．．
が順次にハイレベルに設定される。このとき、他方の垂
直走査回路３９ｂに対し、スタートパルスφＳＴまたは
転送パルスφＰ１，φＰ２または周期パルスφＧＨのい
ずれか一つを与えないことにより、制御パルスφＨ２，
φＨ４．．はローレベルに保持される。

【００７０】その結果、コンデンサ３４ｓ，３４ｄに蓄
積された水平ライン１行目の信号は、ＭＯＳスイッチ３
６ｓ，３６ｄを介して１画素ずつ水平走査され、水平読
み出し線３８ｓ，３８ｄから順次出力される。外部の処
理回路（図示せず）では、水平読み出し線３８ｓ，３８
ｄから出力される画像信号Ｖｏｓ，Ｖｏｄの差分を取る
ことにより、暗出力（固定パターンノイズ）を除去した
高品質の画像信号を生成する。

【００７１】以上のような水平ラインの読み出しを、水
平ラインの位置を垂直にずらしながら、繰り返すことに
より、１フレーム分の画像信号を高解像度（画素部１０
の数に見合った通常の解像度）で読み出すことができ
る。 ＜低解像度読み出しを行う場合＞図９は、垂直画素数を
低減して画像信号を読み出す場合の動作タイミングチャ
ートである。

【００７２】まず、高解像度読み出し時と同様に、期間
Ｔ１〜Ｔ４のタイミングにおいて、水平ライン１行目の
画素出力をコンデンサ３４ｓ，３４ｄの群に蓄積する。
さらに続けて、期間Ｔ５〜Ｔ８のタイミングにおいて、
水平ライン２行目の画素出力をコンデンサ３５ｓ，３５
ｄの群に蓄積する。このような水平ライン２本分の垂直
読み出しが完了した後、水平走査回路３９ａ，３９ｂに
対しスタートパルスφＳＴ等が同時に与えられる。した
がって、期間Ｔ５１のタイミングで、制御パルスφＨ１
およびφＨ２が共にハイレベルに設定される。

【００７３】すると、コンデンサ３４ｓ，３５ｓが同時
に水平読み出し線３８ｓに接続される。また、コンデン
サ３４ｄ，３５ｄが同時に水平読み出し線３８ｄに接続
される。その結果、垂直２画素分の画素出力が、水平読
み出し線３８ｓ，３８ｄ上で容量分配により加算され
る。このような垂直２画素分の読み出し動作を、期間Ｔ
５２以降も繰り返すことにより、垂直２画素分の加算結
果が、水平読み出し線３８ｓ，３８ｄから順次に走査出
力される。

【００７４】外部の処理回路（図示せず）では、水平読
み出し線３８ｓ，３８ｄを介して出力される画像信号Ｖ
ｏｓ，Ｖｏｄの差分を取ることにより、暗出力（固定パ
ターンノイズ）を除去した高品質の画像信号を生成す
る。以上のような水平ラインの読み出しを、垂直方向に
２ラインずつずらしながら繰り返すことにより、垂直画
素数を１／２倍に低減した画像信号が読み出される。

【００７５】図１０は、水平画素数および垂直画素数の
両方を低減して画像信号を読み出す場合の動作タイミン
グチャートである。まず、高解像度読み出し時と同様
に、期間Ｔ１〜Ｔ４のタイミングにおいて、水平ライン
１行目の画素出力をコンデンサ３４ｓ，３４ｄの群に蓄
積する。さらに続けて、期間Ｔ５〜Ｔ８のタイミングに
おいて、水平ライン２行目の画素出力をコンデンサ３５
ｓ，３５ｄの群に蓄積する。

【００７６】このような水平ライン２本分の垂直読み出
しが完了した後、水平走査回路３９ａ，３９ｂに対し、
転送パルスＰ１の２つ分にまたがるスタートパルスφＳ
Ｔを同時に与える。その結果、期間Ｔ６１のタイミング
で、制御パルスφＨ１〜φＨ４が共にハイレベルに設定
される。すると、「１列目のコンデンサ３４ｓ，３５
ｓ」と「２列目のコンデンサ３４ｓ，３５ｓ」とが同時
に水平読み出し線３８ｓに接続される。また、「１列目
のコンデンサ３４ｄ，３５ｄ」と「２列目のコンデンサ
３４ｄ，３５ｄ」とが同時に水平読み出し線３８ｄに接
続される。その結果、（水平２画素×垂直２画素）分の
画素出力が、水平読み出し線３８ｓ，３８ｄ上で容量分
配によりそれぞれ加算される。

【００７７】このような読み出し動作を、期間Ｔ６２以
降も繰り返すことにより、（水平２画素×垂直２画素）
分の加算結果が順次に出力される。外部の処理回路（図
示せず）では、水平読み出し線３８ｓ，３８ｄから出力
される画像信号Ｖｏｓ，Ｖｏｄの差分を取ることによ
り、暗出力（固定パターンノイズ）を除去した高品質の
画像信号を生成する。

【００７８】以上のような水平ラインの読み出しを、垂
直方向に水平２ラインずつずらしながら繰り返すことに
より、水平画素数を１／２倍に低減し、かつ垂直画素数
を１／２倍に低減した画像信号が読み出される。

【００７９】以上説明したように、第２の実施形態で
は、図８に示した駆動タイミングで走査動作を行うこと
により、通常通りの高解像度の読み出しが可能となる。
また一方、図９もしくは図１０に示した駆動タイミング
で走査動作を行うことにより、モニタ表示などの用途に
好適な低解像度の読み出し動作が可能となる。このよう
な低解像度読み出しにおいては、読み出すべき画素数が
少ないため、１フレーム単位の読み出し動作を短時間に
完了することができる。したがって、モニタ表示の際に
は、１フレームの更新間隔が短くなり、被写体の動きを
より滑らかにモニタ表示することが可能となる。

【００８０】また、固体撮像装置から低解像度化された
画像信号が直に得られるので、モニタ表示用に改めて画
像信号を低解像度化する必要がなく、そのための画像処
理回路などが一切不要となる。また、固体撮像装置の内
部で水平または垂直の画素数を適宜に低減することによ
り、画像信号のアスペクト比を調整することも可能とな
る。したがって、モニタ表示用に改めて画像信号のアス
ペクト比を調整する必要がなく、そのための画像処理回
路なども不要とすることができる。

【００８１】さらに、低解像度の高速読み出しにより、
走査動作に所要する時間が短縮し、かつその走査動作と
同時並行に低解像度化の処理が完了する。そのため、固
体撮像装置における撮像時点からモニタ表示までのタイ
ムラグを確実に短縮することができる。その結果、撮影
者などは、モニタ表示から的確なシャッタチャンスを判
断することが可能となる。

【００８２】なお、上述した図９の駆動タイミングにお
いては、垂直画素数を１／２倍に低減して読み出す場合
について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、水平ラインＭ本分の画素出力を蓄積するコンデ
ンサ列などを設けて、垂直Ｍ画素分の画素出力をまとめ
て水平読み出し線に読み出すことにより、垂直画素数を
１／Ｍ倍に低減することが可能となる。

【００８３】また、上述した図１０の駆動タイミングに
おいては、水平画素数を１／２倍に低減し、かつ垂直画
素数を１／２倍に低減して読み出す場合について説明し
たが、これに限定されるものではない。例えば、水平ラ
インＭ本分の画素出力を蓄積するコンデンサ列を設け
て、（水平Ｎ画素×垂直Ｍ画素）分の画素出力をまとめ
て水平読み出し線に読み出してもよい。このような駆動
タイミングにより、水平画素数を１／Ｎ倍に低減し、か
つ垂直画素数を１／Ｍ倍に低減することが可能となる。

【００８４】さらに、上述した第２の実施形態では、水
平走査回路３９ａ，３９ｂのそれぞれが、水平シフトレ
ジスタと水平選択回路とから構成される場合について述
べたが、この構成に限定されるものではない。一般的に
は、水平走査回路３９ａ，３９ｂは、図８〜図１０に示
すようなタイミングに従って制御パルスφＨ１，φＨ
２．．を出力するパルス発生回路であればよい。

【００８５】例えば、図１１にしめすように、一つの水
平シフトレジスタ回路４７と、その水平シフトレジスタ
回路のシフト出力φＳＲ１，φＳＲ２．．をそれぞれ取
り込む２つの水平選択回路４８，４９とを備えてなる水
平走査回路を使用してもよい。このような水平走査回路
では、片方の水平選択回路の出力を無効にすることによ
り、図８に示したようなタイミングの制御パルスφＨ
１，φＨ３，φＨ５．．を得ることができる。

【００８６】また、この水平走査回路では、両方の水平
選択回路の出力を有効にすることにより、図９に示した
ようなタイミングの制御パルスφＨ１，φＨ２．．を得
ることができる。さらに、この水平走査回路では、スタ
ートパルスφＳＴを操作してシフトレジスタ回路のシフ
ト出力を時間的に重複させた上で、両方の水平選択回路
の出力を有効にすることにより、図１０に示したような
タイミングの制御パルスφＨ１，φＨ２，φＨ３，φＨ
４．．を得ることができる。

【００８７】次に、別の実施形態について説明する。 （第３の実施形態）第３の実施形態は、請求項１，２，
４，５に記載の発明に対応した実施形態である。図１２
は、第３の実施形態の回路構成を示す図である。

【００８８】図１２において、固体撮像装置の受光面上
には、複数の画素部５０が水平垂直に配列される。これ
らの画素部５０の上方には、ＲＧＢの色フィルタがベイ
アー配列順に配置される。画素部５０の画素出力は、垂
直列ごとに共通接続されて、垂直読み出し線１５の群を
構成する。奇数番目の垂直読み出し線群１５の出力端に
は、出力先を４方向に振り分けるマルチプレクサ５１od
d が接続される。また、偶数番目の垂直読み出し線群１
５の出力端には、出力先を４方向に振り分けるマルチプ
レクサ５１evenが接続される。

【００８９】これらのマルチプレクサ５１odd,５１even
には、出力先を制御するための制御パルスφＴｓ１，φ
Ｔｄ１，φＴｓ２，φＴｄ２が共通に接続される。この
ようなマルチプレクサ５１odd の個々の出力先には、コ
ンデンサ５２ｓ，５２ｄ，５３ｓ，５３ｄがそれぞれ接
続される。また、マルチプレクサ５１evenの個々の出力
先には、コンデンサ５４ｓ，５４ｄ，５５ｓ，５５ｄが
それぞれ接続される。

【００９０】このようなコンデンサ５２ｓ，５２ｄ，５
３ｓ，５３ｄの各々は、水平走査用のＭＯＳスイッチ５
６ｓ，５６ｄ，５７ｓ，５７ｄを個別に介して、水平読
み出し線５８ｓ，５８ｄにそれぞれ接続される。また、
コンデンサ５４ｓ，５４ｄ，５５ｓ，５５ｄの各々は、
水平走査用のＭＯＳスイッチ６０ｓ，６０ｄ，６１ｓ，
６１ｄを個別に介して、水平読み出し線６２ｓ，６２ｄ
にそれぞれ接続される。

【００９１】これらのＭＯＳスイッチ５６ｓ，５６ｄの
ゲート電極は、垂直読み出し線１５単位に共通接続さ
れ、水平走査回路５９ａから出力される制御パルスφＨ
１１，φＨ１３．．が順番に接続される。また、ＭＯＳ
スイッチ５７ｓ，５７ｄのゲート電極は、垂直読み出し
線１５単位に共通接続され、水平走査回路５９ｂから出
力される制御パルスφＨ２１，φＨ２３．．が順番に接
続される。

【００９２】さらに、ＭＯＳスイッチ６０ｓ，６０ｄの
ゲート電極は、垂直読み出し線１５単位に共通接続さ
れ、水平走査回路５９ａから出力される制御パルスφＨ
１２，φＨ１４．．が順番に接続される。一方、ＭＯＳ
スイッチ６１ｓ，６１ｄのゲート電極は、垂直読み出し
線１５単位に共通接続され、水平走査回路５９ｂから出
力される制御パルスφＨ２２，φＨ２４．．が順番に接
続される。

【００９３】なお、水平読み出し線５８ｓ，５８ｄ，６
２ｓ，６２ｄには、リセット用のＭＯＳスイッチ群６３
が接続される。このＭＯＳスイッチ群６３のゲート電極
には、リセット用の制御パルスφＲＳＴＨが共通に供給
される。以下、第３の実施形態の動作を説明する。図１
３は、水平画素数を色単位に低減する場合の動作タイミ
ングチャートである。

【００９４】まず、期間Ｔ１〜Ｔ４のタイミングにおい
て、水平ライン１行目の画素出力をコンデンサ５２ｓ，
５２ｄ，５４ｓ，５４ｄの群に蓄積する。このような水
平ライン１本分の垂直読み出しが完了した後、水平走査
回路５９ａは、期間Ｔ７１のタイミングで、制御パルス
φＨ１１，φＨ１２，φＨ１３およびφＨ１４を共にハ
イレベルに設定する。

【００９５】すると、１列目のコンデンサ５２ｓと３列
目のコンデンサ５２ｓとが同時に水平読み出し線５８ｓ
に接続される。また、１列目のコンデンサ５２ｄと３列
目のコンデンサ５２ｄとが同時に水平読み出し線５８ｄ
に接続される。その結果、水平１画素目と水平３画素目
のＧ出力が、水平読み出し線５８ｓ，５８ｄ上で容量分
配により加算される。

【００９６】このとき、２列目のコンデンサ５４ｓと４
列目のコンデンサ５４ｓとが同時に水平読み出し線６２
ｓに接続される。また、２列目のコンデンサ５４ｄと４
列目のコンデンサ５４ｄとが同時に水平読み出し線６２
ｄに接続される。その結果、水平２画素目と水平４画素
目のＲ出力が、水平読み出し線６２ｓ，６２ｄ上で容量
分配により加算される。

【００９７】このような色単位の加算動作を、期間Ｔ７
２以降も繰り返すことにより、色単位の加算結果が、水
平読み出し線５８ｓ，５８ｄ，６２ｓ，６２ｄから同時
並行に出力される。外部の処理回路（図示せず）では、
水平読み出し線５８ｓ，５８ｄ，６２ｓ，６２ｄから出
力される画像信号Ｖｏｓ１，Ｖｏｄ１，Ｖｏｓ２，Ｖｏ
ｄ２の差分を取ることにより、暗出力（固定パターンノ
イズ）を除去した高品質の画像信号を生成する。

【００９８】以上のような水平ラインの読み出しを、水
平ラインの位置を垂直方向にずらしながら繰り返すこと
により、各色単位で水平画素数を１／２倍に低減した画
像信号を読み出すことができる。図１４は、垂直画素数
を色単位に低減する場合の動作タイミングチャートであ
る。

【００９９】まず、期間Ｔ１〜Ｔ４のタイミングにおい
て、水平ライン１行目の画素出力をコンデンサ５２ｓ，
５２ｄ，５４ｓ，５４ｄの群に蓄積する。続いて、期間
Ｔ５〜Ｔ８のタイミングにおいて、水平ライン３行目の
画素出力をコンデンサ５３ｓ，５３ｄ，５５ｓ，５５ｄ
の群に蓄積する。

【０１００】このような水平ライン２本分の垂直読み出
しが完了した後、水平走査回路５９ａ，５９ｂは、期間
Ｔ８１のタイミングで、制御パルスφＨ１１，φＨ２
１，φＨ１２およびφＨ２２を共にハイレベルに設定す
る。すると、コンデンサ５２ｓ，５３ｓが同時に水平読
み出し線５８ｓに接続される。また、コンデンサ５２
ｄ，５３ｄが同時に水平読み出し線５８ｄに接続され
る。その結果、１行目と３行目のＧ出力が、水平読み出
し線５８ｓ，５８ｄ上で容量分配により加算される。

【０１０１】またこのとき、コンデンサ５４ｓ，５５ｓ
が同時に水平読み出し線６２ｓに接続される。また、コ
ンデンサ５４ｄ，５５ｄが同時に水平読み出し線６２ｄ
に接続される。その結果、１行目と３行目のＲ出力が、
水平読み出し線６２ｓ，６２ｄ上で容量分配により加算
される。このような色単位の加算動作を、期間Ｔ８２以
降も繰り返すことにより、色単位の加算結果が、水平読
み出し線５８ｓ，５８ｄ，６２ｓ，６２ｄから順次に出
力される。

【０１０２】外部の処理回路（図示せず）では、水平読
み出し線５８ｓ，５８ｄ，６２ｓ，６２ｄから出力され
る画像信号Ｖｏｓ１，Ｖｏｄ１，Ｖｏｓ２，Ｖｏｄ２の
差分を取ることにより、暗出力（固定パターンノイズ）
を除去した高品質の画像信号を生成する。以上のような
水平ラインの読み出しを、垂直方向にずらしながら繰り
返すことにより、各色単位で垂直画素数を１／２倍に低
減した画像信号を読み出すことができる。

【０１０３】以上説明したように、第３の実施形態で
は、単板式のカラー撮像装置において、各色単位に画素
数を低減することができる。なお、上述した図１３の駆
動タイミングにおいては、水平画素数を１／２倍に低減
する場合について説明したが、これに限定されるもので
はない。例えば、同色の水平Ｎ画素分をまとめて水平読
み出し線に読み出すことにより、水平画素数を１／Ｎ倍
に低減することが可能となる。

【０１０４】また、上述した図１４の駆動タイミングに
おいては、垂直画素数を１／２倍に低減する場合につい
て説明したが、これに限定されるものではない。例え
ば、水平ラインＭ本分の画素出力を蓄積可能なコンデン
サ列などを設けて、同色の垂直Ｍ画素分をまとめて水平
読み出し線に読み出すことにより、垂直画素数を１／Ｍ
倍に低減することが可能となる。

【０１０５】なお、上述した第１〜３の実施形態では、
容量分配により画素出力の加算を行っている。このよう
な容量分配による加算を採用したことにより、特別な加
算回路などが不要となり、かつ加算のために走査速度を
落とすことがないという優れた効果が生じる。ところ
で、このような容量分配に際しては、水平読み出し線の
浮遊容量に電荷が分配されるため損失が生じる。しかし
ながら、画素出力を加算するために、水平読み出し線に
コンデンサを複数接続した場合には、水平読み出し線の
浮遊容量による損失分が相対的に小さくなる。したがっ
て、加算後の画素出力が大きくなるという効果も生じ
る。

【０１０６】なお、画素出力の加算に関しては、容量分
配に特別限定されるものではない。例えば、水平読み出
し線の前段などに、画素出力の加算回路などを設けても
よい。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の発明では、第１の水平走査回路を駆
動することにより、通常通りの高解像度の読み出し動作
が可能となる。また一方、第２の水平走査回路を駆動す
ることにより、モニタ表示などの用途に好適な低解像度
の読み出し動作が可能となる。

【０１０８】特に、このような低解像度の読み出し動作
においては、低解像度化の処理が、画素出力の走査動作
と同時並行に実行される。そのため、走査動作を行って
いる間に、走査すべき画素数は数分の１に低減される。
したがって、その画素数の低減分だけ走査に所要する時
間を短縮し、低解像度の読み出し動作を無理なく高速実
行することが可能となる。

【０１０９】このような高速読み出しにより、１フレー
ム（１フィールド）の更新間隔が短縮されるので、モニ
タ表示などに際して被写体の動きをより滑らかに表示す
ることが可能となる。また、このように低解像度化され
た画像信号が固体撮像装置から直に得られるので、モニ
タ表示などに際して画像信号を改めて低解像度化する必
要がなくなり、そのための画像処理回路などが不要とな
る。

【０１１０】また、固体撮像装置の内部で、水平または
垂直の画素数を低減することにより、画像信号のアスペ
クト比を適宜に調整することもできる。したがって、モ
ニタ表示などに際して画像信号のアスペクト比を改めて
調整する必要がなくなり、そのための画像処理回路など
も不要となる。このような理由から、本発明の固体撮像
装置を使用することによって、モニタ表示機能付きの電
子カメラなどを、単純かつ小型な構成で実現することが
可能となる。

【０１１１】また、低解像度の読み出し動作に際して
は、上記したように走査に所要する時間が短縮し、かつ
その走査動作と同時並行して低解像度化の処理が完了す
る。このような理由から、固体撮像装置における撮像時
点からモニタ表示までのタイムラグが確実に短縮する。
したがって、本発明の固体撮像装置を使用した電子カメ
ラなどでは、モニタ表示のタイムラグが十分小さく抑え
られ、操作者はモニタ表示から的確なシャッタチャンス
を判断することが可能となる。

【０１１２】請求項４に記載の発明では、請求項１に記
載の発明と同様の作用効果を、固体撮像装置の駆動タイ
ミングを一部変更することにより、確実かつ容易に得る
ことができる。

【０１１３】請求項５に記載の発明では、請求項２に記
載の発明と同様の作用効果を、固体撮像装置の駆動タイ
ミングを一部変更することにより、確実かつ容易に得る
ことができる。請求項６に記載の発明では、請求項３に
記載の発明と同様の作用効果を、固体撮像装置の駆動タ
イミングを一部変更することにより、確実かつ容易に得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を示す図である。

【図２】水平走査回路２２の概略ブロック図である。

【図３】水平走査回路２２の回路構成を示した図であ
る。

【図４】高解像度読み出し時における動作タイミングチ
ャートである。

【図５】低解像度読み出し時における動作タイミングチ
ャートである。

【図６】低解像度の高速読み出し時における動作タイミ
ングチャートである。

【図７】第２の実施形態を示す図である。

【図８】高解像度読み出し時における動作タイミングチ
ャートである。

【図９】垂直画素数を低減して画像信号を読み出す場合
の動作タイミングチャートである。

【図１０】水平画素数および垂直画素数を低減して画像
信号を読み出す場合の動作タイミングチャートである。

【図１１】第２の実施形態における水平走査回路の一例
を示す図である。

【図１２】第３の実施形態を示す図である。

【図１３】水平画素数を色単位に低減する場合の動作タ
イミングチャートである。

【図１４】垂直画素数を色単位に低減する場合の動作タ
イミングチャートである。

【図１５】従来の固体撮像装置を示す図である。

【図１６】従来の固体撮像装置の駆動タイミングを示す
図である。

【符号の説明】

１０ 画素部 １１ ホトダイオード １２ ＪＦＥＴ １３ ＭＯＳスイッチ １４ ＭＯＳスイッチ １５ 垂直読み出し線 １５ａ ＭＯＳスイッチ １６ 定電流源 １７ 垂直走査回路 １８ｄ ＭＯＳスイッチ １８ｓ ＭＯＳスイッチ １９ｄ コンデンサ １９ｓ コンデンサ ２０ｓ ＭＯＳスイッチ ２１ｄ 水平読み出し線 ２１ｓ 水平読み出し線 ２２ 水平走査回路 ２２ａ 水平シフトレジスタ ２２ｂ 水平選択回路 ２７ クロックトＣＭＯＳ回路 ２８ａ ＰＭＯＳスイッチ ２８ｂ ＰＭＯＳスイッチ ２８ｃ ＮＭＯＳスイッチ ２８ｄ ＮＭＯＳスイッチ ２９ アンド回路 ３１ 垂直走査回路 ３２ｄ ＭＯＳスイッチ ３２ｓ ＭＯＳスイッチ ３３ｄ ＭＯＳスイッチ ３３ｓ ＭＯＳスイッチ ３４ｓ コンデンサ ３５ｓ コンデンサ ３６ｓ ＭＯＳスイッチ ３７ｓ ＭＯＳスイッチ ３８ｓ 水平読み出し線 ３９ａ，３９ｂ 水平走査回路 ４６ｓ ＭＯＳスイッチ ５０ 画素部 ５１odd マルチプレクサ ５１even マルチプレクサ ５２ｓ，５２ｄ，５３ｓ，５３ｄ コンデンサ ５４ｓ，５４ｄ，５５ｓ，５５ｄ コンデンサ ５８ｓ 水平読み出し線 ５９ａ，５９ｂ 水平走査回路 ８０ａ 画素部 ８１ ホトダイオード ８２ ＪＦＥＴ ８３ ＭＯＳスイッチ ８４ ＭＯＳスイッチ ８５ 垂直読み出し線 ８５ａ ＭＯＳスイッチ ８６ 定電流源 ８９ｄ コンデンサ ８９ｓ コンデンサ ９２ シフトレジスタ回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
   て画素出力を生じる複数の画素部と、 前記複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出
   し線の群と、 前記複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で前
   記垂直読み出し線に順次出力する垂直走査回路と、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力をシ
   リアルに読み出し、走査出力する第１の水平走査回路
   と、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を逐
   一取り込み、各画素出力を水平ライン単位で一時蓄積す
   る水平蓄積回路と、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を水平Ｎ
   （Ｎ≧２）画素単位でまとめて読み出して、水平Ｎ画素
   分の和を走査出力する第２の水平走査回路とを備え、 第２の水平走査回路を駆動することにより水平画素数を
   １／Ｎ倍に低減した画像信号を直に出力可能としたこと
   を特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
   て画素出力を生じる複数の画素部と、 前記複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出
   し線の群と、 前記複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で前
   記垂直読み出し線に順次出力する垂直走査回路と、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力をシ
   リアルに読み出し、走査出力する第１の水平走査回路
   と、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を逐
   一取り込み、水平ラインＭ本分（Ｍ≧２）の画素出力を
   一時蓄積する水平蓄積回路と、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を、垂直
   Ｍ画素単位でまとめて読み出して、垂直Ｍ画素分の和を
   走査出力する第２の水平走査回路とを備え、 第２の水平走査回路を駆動することにより垂直画素数を
   １／Ｍ倍に低減した画像信号を直に出力可能としたこと
   を特徴とする固体撮像装置。
3. 【請求項３】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
   て画素出力を生じる複数の画素部と、 前記複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出
   し線の群と、 前記複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で前
   記垂直読み出し線に順次出力する垂直走査回路と、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力をシ
   リアルに読み出し、走査出力する第１の水平走査回路
   と、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を逐
   一取り込み、水平ラインＭ本分（Ｍ≧２）の画素出力を
   一時蓄積する水平蓄積回路と、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を（水平
   Ｎ画素×垂直Ｍ画素）の画素単位でまとめて読み出し
   て、（水平Ｎ画素×垂直Ｍ画素）分の和を走査出力する
   第２の水平走査回路とを備え（ただしＮ≧２）、 第２の水平走査回路を駆動することにより、水平画素数
   を１／Ｎ倍に低減し、かつ垂直画素数を１／Ｍ倍に低減
   した画像信号を直に出力可能としたことを特徴とする固
   体撮像装置。
4. 【請求項４】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
   て画素出力を生じる複数の画素部と、 前記複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出
   し線の群と、 水平ライン１本分の画素出力を一時蓄積するための水平
   蓄積回路と、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された画素出力を読み出す
   ための水平読み出し線とを備えた固体撮像装置から画像
   信号を読み出す駆動方法であって、 前記複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で前
   記垂直読み出し線に順次出力する垂直走査ステップと、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を、
   前記水平蓄積回路に水平ライン単位で一時蓄積させる水
   平蓄積ステップと、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を、水平
   Ｎ（Ｎ≧２）画素単位でまとめて読み出し、前記水平読
   み出し線に順次出力する水平走査ステップとを有するこ
   とを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
5. 【請求項５】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
   て画素出力を生じる複数の画素部と、 前記複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出
   し線の群と、 水平ラインＭ本分（Ｍ≧２）の画素出力を一時蓄積する
   ための水平蓄積回路と、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された画素出力を読み出す
   ための水平読み出し線とを備えた固体撮像装置から画像
   信号を読み出す駆動方法であって、 前記複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で前
   記垂直読み出し線に順次出力する垂直走査ステップと、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を逐
   一取り込み、前記水平蓄積回路に水平ラインＭ本分の画
   素出力を一時蓄積させる水平蓄積ステップと、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を、垂直
   Ｍ画素単位でまとめて読み出し、前記水平読み出し線に
   順次出力する水平走査ステップとを有することを特徴と
   する固体撮像装置の駆動方法。
6. 【請求項６】 水平垂直方向に配列され、受光量に応じ
   て画素出力を生じる複数の画素部と、 前記複数の画素部の垂直列ごとに設けられた垂直読み出
   し線の群と、 水平ラインＭ本分（Ｍ≧２）の画素出力を一時蓄積する
   ための水平蓄積回路と、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された画素出力を読み出す
   ための水平読み出し線とを備えた固体撮像装置から画像
   信号を読み出す駆動方法であって、 前記複数の画素部の各画素出力を、水平ライン単位で前
   記垂直読み出し線に順次出力する垂直走査ステップと、 前記垂直読み出し線から順次出力される各画素出力を逐
   一取り込み、前記水平蓄積回路に水平ラインＭ本分の画
   素出力を一時蓄積させる水平蓄積ステップと、 前記水平蓄積回路に一時蓄積された各画素出力を（水平
   Ｎ画素×垂直Ｍ画素）の画素単位でまとめて読み出し、
   前記水平読み出し線に順次出力する水平走査ステップと
   （ただしＮ≧２）、を有することを特徴とする固体撮像
   装置の駆動方法。