JPWO2003034714A1 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の固体撮像装置は、画像信号を生成する複数の画素と、垂直方向に配置された複数の画素と接続される複数の垂直信号線と、複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイッチと、複数の垂直信号線に出力される画像信号が複数の水平スイッチを介して供給される水平信号線と、同時に選択する垂直信号線の数を示すｎの値（ｎは自然数）を設定する設定手段と、ｎの値に基づいて、選択する垂直信号線を有効とする期間を設定し、期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、水平スイッチと接続され、列選択パルスと、複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、ゲートパルスおよび列選択パルスによって選択する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路とを備える。そのため、画像信号の読み出し時における低解像度化を簡単な構成により容易に実現することができる。
Description
技術分野
本発明は、所定の配列で配置された複数の画素を介して光学像を撮像し、画像信号を出力する固体撮像装置に関する。
背景技術
従来より、所定の配列で配置された複数の画素を介して光学像を撮像する固体撮像装置を備えた電子カメラが普及している。このような電子カメラには、ファインダ表示などを行う表示装置（例えば、液晶表示モニタなど）を備えたものがあり、固体撮像装置では、レリーズボタンが押された時だけでなく、ファインダ表示が行われる時にも画像信号が生成される。
一般に、電子カメラに備えられている表示装置の画素数は、固体撮像装置の画素数に比べて少なく、固体撮像装置の全ての画素に対応する画像信号をそのままファインダ表示用に利用することはできない。
そのため、従来の電子カメラでは、固体撮像装置によって生成された全画素に対応する画像信号を所定の画像メモリに画像データとして一時的に記録し、その画像データに対して低解像度化を実現する画像処理を施すことによって、表示装置の画素数に適応する画像データを得ていた。このような低解像度化を実現する画像処理としては、例えば、画像メモリから表示装置の画素数に対応する画像データのみを読み出す処理や、複数の画素に対応する画像データを混合して１画素分の画像データとする処理などが挙げられる。
しかし、このような電子カメラでは、低解像度化を実現する画像処理に要する時間によって、固体撮像装置で撮像が行われてから表示装置の画素数に適応した画像データを得るまでにタイムラグが生じるため、リアルタイムでファインダ表示を行うことができないという問題があった。
また、従来の電子カメラには、上述したような低解像度化を実現する画像処理によって画像圧縮を行うものがある。しかし、このような電子カメラでは、低解像度化を実現する画像処理に要する時間によって連続撮影の高速化が妨げられるという問題があった。
そこで、近年、これらの問題を解決するため、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子を備えた固体撮像装置内において、画像信号を読み出す過程で、低解像度化を実現する技術が提案されるようになった。
例えば、本出願人が出願した特開２０００−４４０６号公報に開示された固体撮像装置によれば、行および列に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素のうち、複数列の画素から成る列グループを順次選択し、選択された列グループの中から選択回路によって所望の列を任意に選択することにより、間引き読み出しをすることが可能である。また、特開２０００−４４０６号公報に開示された固体撮像装置によれば、複数の列グループを同時に選択し、選択された列グループの中から選択回路によって所望の複数の列を同時に選択することにより、複数の列の画像信号を合成して出力することも可能である。
すなわち、特開２０００−４４０６号公報に開示された固体撮像装置では、低解像度化された画像信号を直接出力することができるので、このような固体撮像装置を備えた電子カメラでは、上述した問題が解消される。
しかし、このような固体撮像装置では、通常の画像信号の読み出し（低解像度化を伴わない画像信号の読み出し）の際に利用される構成の他に、低解像度化を実現するための特別な選択回路を別途設ける必要がある。また、このような選択回路には、多数の駆動信号を供給する必要がある。さらに、解像度の低下率を変更する場合には、選択回路の構成を変更したり、選択回路に供給する駆動信号の数を変更する必要がある。
発明の開示
本発明は、画像信号の読み出し時における低解像度化を簡単な構成により容易に実現す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。
本発明の固体撮像装置は、画像信号を生成する複数の画素と、垂直方向に配置された前記複数の画素と接続される複数の垂直信号線と、前記複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、前記複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイッチと、前記複数の垂直信号線に出力される画像信号が前記複数の水平スイッチを介して供給される水平信号線と、同時に選択する前記垂直信号線の数を示すｎの値（ｎは自然数）を設定する設定手段と、前記設定手段により設定されるｎの値に基づいて、前記選択する垂直信号線を有効とする期間を設定し、該期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、前記水平スイッチと接続され、前記列選択パルスと、前記複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、該ゲートパルスおよび該列選択パルスによって前記選択する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路とを備えている。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の画素は複数の色種のカラーフィルタの何れかが対応付けられ、入射光に応じて当該カラーフィルタの色種の画像信号を生成する複数の画素であっても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平走査回路は、水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、水平走査の１周期に１回の割合で発生され、かつ、パルス幅が該クロックパルスのｎ周期分（ｎは２以上の自然数）であって、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに基づくｎの値に応じた前記列選択パルスを、該クロックパルスに同期して順次シフトしながら出力し、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスのｎ周期に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の画素には、水平方向に、ｍ画素（ｍは２以上の自然数）ごとに同色のカラーフィルタが対応付けられており、前記水平走査回路は、水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、該クロックパルスの（ｍ×ｈ）倍（ｈは自然数）の周期に１回の割合で合計ｎ回（ｎは２以上の自然数）発生され、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに基づくｎの値に応じた前記列選択パルスを、該クロックパルスに同期して順次シフトしながら出力し、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスの（ｍ×ｎ×ｈ）倍の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスの（ｍ×ｎ×ｈ）倍の周期に換えて、該クロックパルスの｛ｍ×（ｎ＋ｋ）×ｈ｝倍（ｋは自然数）の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、発生される期間が、前記スタートパルスに対してｐ行毎（ｐは自然数）に位相がずれているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平選択回路は、前記垂直信号線と同数のアンド回路から成り、各々のアンド回路の一方の入力端には、前記水平走査回路から順次出力される列選択パルスが個別に入力され、他方の入力端には、前記ゲートパルスが入力されるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の垂直信号線の各々に対応付けられた水平スイッチと画素との間に設けられ、該画素によって生成されて当該垂直信号線に出力された画像信号を一時的に蓄える複数の蓄積回路を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、赤、緑、青の３色のカラーフィルタであっても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、前記３色のカラーフィルタのうち、特定の１色のカラーフィルタと、他の２色のカラーフィルタとが市松模様状となる配列で配置されるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、複数の色種のカラーフィルタの何れかが対応付けられ、入射光に応じて当該カラーフィルタの色種の画像信号を生成する複数の画素と、垂直方向に配置された前記複数の画素と接続される複数の垂直信号線であって、接続された画素をあわせると前記カラーフィルタの全ての色種に対応する画素が含まれるグループに分けられる複数の垂直信号線と、前記複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、前記複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイツチと、前記グループに属する垂直信号線と同数設けられ、垂直信号線に出力される画像信号が、前記複数の水平スイッチを介して色別に供給される複数の水平信号線と、予め設定され、同時に選択する前記グループの数を示すｎの値（ｎは自然数）に応じて、前記選択するグループを有効とする期間を設定し、該期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、前記水平スイッチと接続され、前記列選択パルスと、前記複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、該ゲートパルスおよび該列選択パルスによって前記選択するグループに属する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路とを備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平走査回路は、水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、水平走査の１周期に１回の割合で発生され、かつ、パルス幅が該クロックパルスのｎ周期分であって、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに応じて設定されるｎの値に応じて、前記選択するグループを有効とする期間を設定し、該クロックパルスに同期して前記列選択パルスを順次シフトしながら出力し、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスのｎ周期に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスのｎ周期に換えて、該クロックパルスの（ｎ＋ｋ）周期（ｋは自然数）に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、前記スタートパルスに対して、ｐ行毎（ｐは自然数）に位相がずれているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平選択回路は、前記グループと同数のアンド回路から成り、各々のアンド回路の一方の入力端には、前記水平走査回路から順次出力される列選択パルスが個別に入力され、他方の入力端には、前記ゲートパルスが入力されるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の垂直信号線の各々に対応付けられた水平スイッチと画素との間に設けられ、該画素によって生成されて当該垂直信号線に出力された画像信号を一時的に蓄える複数の蓄積回路を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、赤、緑、青の３色のカラーフィルタであり、前記複数の垂直信号線は、前記３色のカラーフィルタのうち、特定の１色のカラーフィルタが対応付けられた画素に接続される垂直信号線と、他の２色のカラーフィルタが個別に対応付けられた画素に接続される垂直信号線とが属するグループに分けられ、前記複数の水平信号線は、前記特定の１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された画像信号が供給される水平信号線と、前記他の２色のカラーフィルタが個別に対応付けられた画素によって生成された画像信号が交互に供給される水平信号線とから成るようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、前記特定の１色のカラーフィルタと前記他の２色のカラーフィルタとが市松模様状となる配列で配置され、前記複数の垂直信号線は、前記複数の画素のうち隣り合う２列の画素の間に１つずつ配置され、該２列の画素に対して１行おきに交互に接続されるようにしても良い。
なお、本発明の更なる目的および特徴については、添付された図と以下の説明に記載される通りである。
発明を実施するための最良の形態
《第１の実施形態の説明》
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態について詳細を説明する。
図１は、第１実施形態にかかわる固体撮像装置の機能ブロック図である。
図１において、固体撮像装置１は、固体撮像素子１０とパルス発生器５０とから構成される。
固体撮像素子１０は、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子であり、固体撮像素子１０には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタがベイア配列で配置されて成るカラーフィルタアレイ（図示省略）が設けられている。また、パルス発生器５０は、ユーザの要求などに基づく解像度の低下率などに応じて、後述する各種パルスを生成して固体撮像素子１０内の各部に出力する。
図２は、第１実施形態にかかわる固体撮像素子１０の概略構成を示す図である。
図２において、固体撮像素子１０は、行および列に沿って２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１と、隣り合う２列の画素１１の間に１つずつ配置された複数の垂直信号線１２と、後述する各種パルスによって複数の画素１１を行毎に駆動する垂直走査回路１３と、同一行の複数の画素１１に対して垂直走査回路１３から出力される各種パルスを供給するための複数の信号線から成る複数の行信号線１４と、各々の垂直信号線１２に対応付けて設けられた複数の列バッファアンプ１５，複数の列クランプ容量１６，複数の列クランプスイッチ１７，複数の水平スイッチ１８と、各々の水平スイッチ１８に対して１つずつ設けられた複数の水平選択用ＡＮＤ回路１９と、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して水平スイッチ１８を駆動する水平走査回路２０と、水平信号線２１と、出力バッファアンプ２２と、水平リセットトランジスタ２３とを備えている。
図２において、各々の画素１１には、上述したようなベイア配列で配置された３色のカラーフィルタの何れかが対応付けられている。以下、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｇ画素１１」と称し、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｒ画素１１」と称し、Ｂのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｂ画素１１」と称する。
また、同一列に配置された複数の画素１１は、対応する垂直信号線１２に接続され、垂直信号線１２は、列バッファアンプ１５と列クランプ容量１６と水平スイッチ１８とを介して水平信号線２１に接続される。列クランプ容量１６と水平スイッチ１８との間には、列クランプスイッチ１７が接続され、列クランプスイッチ１７のゲートには、パルス発生器５０によって生成される列クランプパルスＣが入力される。
なお、第１実施形態では、各々の垂直信号線１２に対する列番号を図２の左から昇順に付与する。
また、図２において、１列目の垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔ１と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨ１と表す。また、２列目の垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔ２と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨ２と表す。
水平走査回路２０には、後述する水平走査の時間間隔を規定する２相のクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２と、水平走査の開始を規定するスタートパルスＳＴＨとがパルス発生器５０から入力される。水平走査回路２０は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２で駆動される水平シフトレジスタ（図示省略）を有し、後述するようにして、スタートパルスＳＴＨの波形を順次走査し、各々の垂直信号線１２を有効とすべき期間を示す列選択パルスＨ（ｉ）を出力する。ここで、ｉは列番号を示す。
各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の一方の入力端には、水平走査回路２０から出力される列選択パルスＨ（ｉ）が入力され、他方の入力端には、水平スイッチ１８の駆動のタイミングを定めるゲートパルスＧＨがパルス発生器５０から入力される。また、各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の出力端は、各々の垂直信号線１２に対応付けて設けられた水平スイッチＳＨｉのゲートに接続される。ただし、ｉは上述した列番号を示す。
水平信号線２１の出力端には、出力バッファアンプ２２が接続され、出力バッファアンプ２２からは、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔが出力される。また、水平信号線２１には、水平リセットトランジスタ２３が接続される。
水平リセットトランジスタ２３のゲートには、パルス発生器５０によって生成される水平リセットパルスＲＳＴＨが入力される。
図３は、画素１１の構成例を示す図である。
図３において、画素１１は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積するフォトダイオード１１１と、ソースフォロワ動作により上記電荷に応じた信号をソースから出力する接合型電界効果トランジスタ（以下、ＪＦＥＴという）から成る増幅部１１２と、上記電荷をフォトダイオード１１１から増幅部１１２のゲートへ転送する転送部（ＰｃｈＭＯＳトランジスタ）１１３と、増幅部１１２のゲートをリセットするリセット部（ＰｃｈＭＯＳトランジスタ）１１４とから構成される。
転送部１１３のゲートには、転送部ゲート線１１５が接続され、垂直走査回路１３から出力される転送パルスＴｇｊが入力される。ただし、ｊは２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１の行番号を示し、図２では、最も下の行から昇順に行番号が付与される。
リセット部１１４のゲートには、リセット部ゲート線１１６が接続され、垂直走査回路１３から出力されるリセットパルスＲＳＴｖｊ（ｊは行番号）が入力される。リセット部１１４のドレインには、リセットバイアス電圧を供給するリセットバイアス線１１７が接続される。
ここで、以降の説明を簡単にするために、図２および図３を参照し、ｊ行目の画素１１が選択された際の画素１１内の各部，列バッファアンプ１５，列クランプ容量１６，列クランプスイッチ１７の動作について説明する。
まず、図３において、画素１１では、リセット部ゲート線１１６を介してリセット部１１４のゲートに入力されるリセットパルスＲＳＴｖｊがローレベル（オンを示す）からハイレベル（オフを示す）に変化され、リセット部１１４がオフされると、増幅部１１２のゲートは、リセットゲート線１１６とのカップリング容量を通じて読み出し電圧にバイアスされる。そのため、垂直信号線１２には、暗信号が出力されることになる。なお、この暗信号は、増幅部１１２をリセットした際のノイズや、固定パターンノイズなどを含んだ信号である。
この時、図２に示す列クランプパルスＣによって列クランプスイッチ１７がオンされると、列クランプ容量１６の水平スイッチ１８側は基準電圧Ｖｒｅｆに固定され、列クランプ容量１６には暗信号が蓄積されることになる。
次に、列クランプパルスＣによって列クランプスイッチ１７がオフされると、列クランプ容量１６の水平スイッチ１８側がフローティング状態となる。
この時、図３に示す転送部ゲート線１１５を介して転送部１１３のゲートに入力される転送パルスＴｇｊがハイレベル（オフを示す）からローレベル（オンを示す）に変化されると、フォトダイオード１１１に蓄積された電荷が増幅部１１２のゲートへ転送される。その後、転送パルスＴｇｊをハイレベル（オフを示す）に戻し、増幅部１１２のゲートが安定してから、電荷が読み出される。
その結果、このような電荷に応じた感光信号（有効な信号に暗信号が重畳された信号に相当する）が列バッファアンプ１５に供給され、既に暗信号が保持されている列クランプ容量１６には、感光信号から暗信号が除去された有効な信号（以下、「有効信号Ｖｓｉｇ」と称する）が蓄えられることになる。
すなわち、固体撮像素子１０では、列クランプ容量１６を介してクランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）が実現されることになる。
以上説明したようにして列クランプ容量１６に蓄えられる有効信号Ｖｓｉｇは、後述する水平走査の際に水平スイッチ１８がオンされると、水平信号線２１に供給される。すなわち、水平信号線２１には、水平スイッチＳＨｉを介して画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが供給される。その結果、Ｇ画素１１とＲ画素１１とが交互に配置された行が駆動対象となった場合には、Ｇ画素１１からの有効信号ＶｓｉｇとＲ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇとが交互に点順次に出力され、Ｇ画素１１とＢ画素１１とが交互に配置された行が駆動対象となった場合には、Ｇ画素１１からの有効信号ＶｓｉｇとＢ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇとが交互に点順次に出力される。
以下、第１実施形態における水平走査の動作について説明する。
図４ないし図７は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。特に、図４は、低解像度化を伴わない水平走査を行う場合の例を示し、図５、図６および図７は、低解像度化を伴う水平走査を行う場合の例を示している。
まず、図４を参照して、低解像度化を伴わない水平走査の動作について説明する。
《図４を参照した説明》
図４において、スタートパルスＳＴＨは、水平走査の１周期に１回の割合でハイレベルにされ、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを１つ含むように設定されている。
このようなスタートパルスＳＴＨが入力される水平走査回路２０では、スタートパルスＳＴＨがハイレベルの期間に、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジが１回検出される。そのため、列選択パルスＨ（１）は、その後のクロックパルスＣｌｋＨ２の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの期間にハイレベルに設定される。そして、このようなハイレベルの期間は１画素期間ずつ順次シフトされる。
したがって、水平走査回路２０からは、図４に示すように、ハイレベルの期間が重複しない列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・が出力されることになる。
図４において、期間Ｔ０では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（１）のみがハイレベルにされている。すなわち、１列目の垂直信号線１２が有効とされ、１列目の垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ０のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１がオンする。
そのため、１列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
また、期間Ｔ１では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（２）のみがハイレベルにされている。すなわち、２列目の垂直信号線１２が有効とされ、２列目の垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、期間Ｔ０と同様に、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ２がオンする。
そのため、２列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
また、後続の期間でも同様にして、３列目以降の垂直信号線１２が個別に有効とされ、有効とされた垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
したがって、図４に示したパルス群の波形による水平走査によれば、低解像度化を伴わない色別の画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
以上説明したように、図２に示した構成の固体撮像素子１０では、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨが、水平走査回路２０に入力されると、低解像度化を伴わない水平走査が実現される。
ここで、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨを、水平走査回路２０に入力する場合を考える。
このような場合、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジがｎ回検出されるため、列選択パルスＨ（１）のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定され、このようなハイレベルの期間は、１画素期間ずつ順次シフトされる。
そのため、ｎが２以上の場合、ｎ個の列選択パルス（列選択パルスＨ（ｉ）〜列選択パルスＨ（ｉ＋ｎ−１））が同時にハイレベルとなる期間が生じ、このような期間では、ｎ本の垂直信号線１２（ｉ列目〜（ｉ＋ｎ−１）列目）が同時に有効とされる。
したがって、このような期間にのみゲートパルスＧＨをハイレベルにすると（ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期に１回の割合にすることに相当する）、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して、ｎ本の垂直信号線１２に設けられた複数の水平スイッチ１８が同時にオンする。
その結果、ｎ個の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは混合されて水平信号線２１に供給される。このように、ｎ個の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されることを以下では「ｎ画素混合」と称する。
すなわち、図２に示した構成の固体撮像素子１０では、スタートパルスＳＴＨの波形を、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期分（ただし、ｎは２以上）となるような波形にすることにより、２本以上の垂直信号線１２が同時に選択されて、２つ以上の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるので、低解像度化を伴う水平走査が実現される。
図５は、「ｎ＝２」、つまり、２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇの混合によって、低解像度化を伴う水平走査を実現するパルス群の波形の例を示していることになる。
ただし、図５では、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形の違いによって、水平信号線２１に対して２種類のリセット方法を適用する例を示している。
以下、図５を参照して、２画素混合によって実現される低解像度化を伴う水平走査の動作について説明する。
《図５を参照した説明》
まず、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の２周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の２周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ１では、２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２）が同時にハイレベルにされている。すなわち、１列目および２列目の垂直信号線１２が有効とされ、これらの垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１，ＳＨ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１，ＳＨ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１，ＳＨ２が同時にオンする。
そのため、１列目および２列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１に供給される。
すなわち、１列目および２列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１に対する２画素混合が行われることになる。
また、期間Ｔ２において、《リセット方法１》では、水平リセットパルスＲＳＴＨが１画素期間毎にハイレベルにされ、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。一方、《リセット方法２》では、水平リセットパルスＲＳＴＨがハイレベルにされることがないため、水平信号線２１にはゲートパルスＧＨがハイレベルの期間に入力された信号が保持される。
さらに、期間Ｔ３では、期間Ｔ１と同様にして、３列目の垂直信号線１２および４列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われ、以降の期間でも同様に２画素混合が行われる。
したがって、図５に示したパルス群の波形による水平走査によれば、２画素混合により低解像度化された画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
しかしながら、図５の駆動においては水平方向に連続した２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるため、色を無視して混合される。例えば、図２に示した構成の固体撮像素子１０では、Ｇ画素１１およびＲ画素１１（選択される行によっては、Ｇ画素１１およびＢ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇが混合される。以下、複数のカラーフィルタが対応付けられた画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されることを、特に、「混色」と称する。
このように混色された画像信号は、輝度情報を得る場合や、輝度情報に基づく白黒の画像を得る場合に有効である。
しかし、カラー画像など、混色されていない色別の画像信号が必要な場合もある。色別に混合するにはカラーフィルタの水平方向の繰り返し周期をｍ画素（図２の配列の場合はｍ＝２）とし、ｎ画素混合を行うとすると、スタートパルスＳＴＨとゲートパルスＧＨとを以下のように設定すればよい。
すなわち、スタートパルスＳＴＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｍ倍の周期に１画素分ハイレベルとなるパルスを合計ｎ個入れ、ゲートパルスＧＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の（ｍ×ｎ）倍の周期にｍ個のパルスを、特定画素を二度読みしない位相で入れる。
図６および図７は、「ｍ＝２、ｎ＝２」、つまり、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期が２画素であって、２画素混合による低解像度化を伴う水平走査を実現するパルス群の波形の例を示している。ただし、図６および図７では、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形については、図５の《リセット方法１》に準拠している。
以下、図６および図７を参照して、色別の２画素混合によって実現される低解像度化を伴う水平走査の動作について説明する。
《図６を参照した説明》
まず、図６を参照すると、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の２周期に１回の割合で、ハイレベルになる期間を合計２回設けて、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを一つ飛びに２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の４周期のうち２周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ０，Ｔ１では、それぞれ、１つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２）がハイレベルにされている。この期間はゲートパルスＧＨはローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。次に、期間Ｔ２では２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（３）がハイレベルにされている。すなわち、１列目および３列目の垂直信号線１２が有効とされ、これらの垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１，ＳＨ３が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ２のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１，ＳＨ３のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１，ＳＨ３が同時にオンする。
そのため、１列目および３列目の垂直信号線１２にそれぞれ接続された２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１に供給される。
すなわち、１列目の垂直信号線１２および３列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われることになる。
このように、２画素混合の対象となる画素１１には、同色のカラーフィルタが対応付けられているため、混色は起こらない。
さらに、後続の期間Ｔ３では、期間Ｔ２と同様にして、２列目の垂直信号線１２および４列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
期間Ｔ４ではＨ（３），Ｈ（５）がハイレベルになっているが３列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ５も同様にＨ（４），Ｈ（６）がハイレベルになっているが４列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
このようにゲートパルスＧＨを設定することにより、二度読みしないで、画素混合を行うことができる。
期間Ｔ６では期間Ｔ２と同様にゲートパルスＧＨがハイレベルとなり、５列目の垂直信号線１２および７列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１が２画素混合されて出力される。期間Ｔ７では同じく、６列目の垂直信号線１２および８列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１が２画素混合されて出力される。
したがって、図６に示したパルス群の波形による水平走査によれば、１画素おきに色別の２画素混合により低解像度化された画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
つまり、ゲートパルスＧＨがハイレベルとなる期間を、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の（ｍ×ｎ）倍の周期にｍ期間設け、他をローレベルとすることにより、二度読みのない低解像度化された画像信号を得ることができる。
上述したような２画素混合を、複数の行に対して行うと、各々の行で混合される画素１１の位置は、図８のように表すことができる。
ただし、図８では、楕円で囲まれた２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるものとし、図８（１）では、Ｇ画素１１に着目した場合を示し、図８（２）では、Ｒ画素１１およびＢ画素１１に着目した場合を示している。また、図８では、混合される２つの画素１１の中心位置（以下、「混合中心」と称する）を黒丸によって示している。
図８によれば、各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。
《図７を参照した説明》
次に、図７を参照すると、ｊ行目および（ｊ＋１）行目におけるパルス群の波形は、図６と同様であり（ただし、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形については、図５の《リセット方法１》に準拠している。）、ゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相である。
そのため、ｊ行目および（ｊ＋１）行目では、図６に示したパルス群の波形による色別の２画素混合と同様にして、１列目の垂直信号線１２および３列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われ、引き続き、２列目の垂直信号線１２および４列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われる。
一方、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目におけるゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相であるが、ｊ行目や（ｊ＋１）行目におけるゲートパルスＧＨと比べて、スタートパルスＳＴＨに対する位相が逆相となっている（図６のゲートパルスＧＨの休止期間の中央でゲートパルスＧＨがハイレベルに設定されている）。
したがって、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目において、列選択パルスＨ（１）がハイレベルにされる期間Ｔ０のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１がオンする。そのため、１列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
そして、列選択パルスＨ（２）がハイレベルにされる期間Ｔ１のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、期間Ｔ０と同様に、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ２がオンする。そのため、２列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
また、２つの列選択パルスＨ（３），Ｈ（５）が同時にハイレベルにされる期間Ｔ４のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ３，ＳＨ５のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ３，ＳＨ５が同時にオンする。そのため、３列目の垂直信号線１２および５列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われる。
そして、引き続き、４列目の垂直信号線１２および６列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われることになる。
したがって、図７に示したパルス群の波形による２画素混合によれば、各々の行で混合される画素１１の位置は、図９のように表すことができる。
図９では、図８と同様に各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。また、図９では、混合中心が欠落する列はなく、４つの行を１つの単位とすると、全ての列に混合中心が対応付けられることが分かる。そのため、図７に示したパルス群の波形による２画素混合では、混合中心の欠落によって発生する画質の劣化が抑制される。
ここまで、図６から図９を参照して、色別の画素混合による低解像度化を伴う水平走査について説明したが、さらに、間引きを伴う水平走査について、図１０を参照して説明する。
《図１０を参照した説明》
図１０には、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２、スタートパルスＳＴＨ、列選択パルスＨ（ｉ）、およびリセットパルスＲＳＴＨの波形が示されると共に、ｋ＝１およびｋ＝２の場合のゲートパルスＧＨの波形と出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとがそれぞれ示されている。ここで、ｋとは、間引きの程度を示す値であり、ｋは自然数である。
まず、ｋ＝１の場合について説明する。ｋ＝１とは、具体的には、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間を１回分間引くことを示す。
図１０を参照すると、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の４周期に１回の割合で、ハイレベルになる期間を合計２回設けて、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを三つ飛びに２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の８周期のうち４周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３では、それぞれ、１つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），Ｈ（３），Ｈ（４）がハイレベルにされている。この期間はゲートパルスＧＨはローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。期間Ｔ４では２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（５）がハイレベルにされている。すなわち、１列目および５列目の垂直信号線１２が有効とされ、これらの垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１，ＳＨ５が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ４のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１，ＳＨ５のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１，ＳＨ５が同時にオンする。
そのため、１列目および５列目の垂直信号線１２にそれぞれ接続された２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１に供給される。
すなわち、１列目の垂直信号線１２および５列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われることになる。
ここで、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期は２画素であるため、２画素混合の対象となる画素１１には、同色のカラーフィルタが対応付けられていることになり、混色は起こらない。
さらに、後続の期間Ｔ５では、期間Ｔ４と同様にして、２列目の垂直信号線１２および６列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
期間Ｔ６ではＨ（３），Ｈ（７）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ７もＨ（４），Ｈ（８）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ８ではＨ（５），Ｈ（９）がハイレベルになっているが５列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ９も同様にＨ（６），Ｈ（１０）がハイレベルになっているが６列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ１０では期間Ｔ４と同様にゲートパルスＧＨがハイレベルとなり、７列目の垂直信号線１２および１１列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。期間Ｔ１１では同じく、８列目の垂直信号線１２および１２列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
ここまで説明したように、ゲートパルスＧＨは、二度読みしないように、かつ、１回間引きを行うようにハイレベルにされ、そのほかの期間ではローレベルにされる。ただし、ゲートパルスＧＨは２個ずつ連続してハイレベルにされるため、１回の間引きにより２個のゲートパルスＧＨが間引かれることになる（前述した例では、期間Ｔ６および期間Ｔ７のゲートパルスＧＨが間引かれる）。
なお、図１０では、ｋ＝１の場合に、ゲートパルスＧＨが、期間Ｔ４，Ｔ５，Ｔ１０，Ｔ１１でハイレベルにされる例を示したが、ハイレベルにされる期間は別の組み合わせ（例えば、期間Ｔ５，Ｔ６，Ｔ１１，Ｔ１２など）であっても良い。
次に、ｋ＝２の場合について説明する。ｋ＝２とは、具体的には、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間を２回分間引くことを示す。ただし、スタートパルスＳＴＨおよび列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・の波形はｋ＝２の場合と同様であるため説明を省略する。
期間Ｔ０から期間Ｔ１０までは、ｋ＝１の場合と同様であり、期間Ｔ４および期間Ｔ５で２画素混合が行われる。
期間Ｔ１０ではＨ（７），Ｈ（１１）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ１１もＨ（８），Ｈ（１２）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ１２では期間Ｔ４と同様にゲートパルスＧＨがハイレベルとなり、９列目の垂直信号線１２および１３列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。期間Ｔ１３では同じく、１０列目の垂直信号線１２および１４列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
ここまで説明したように、ゲートパルスＧＨは、二度読みしないように、かつ、２回間引きを行うようにハイレベルにされ、そのほかの期間ではローレベルにされる。
なお、図１０では、ｋ＝２の場合に、ゲートパルスＧＨが、期間Ｔ４，Ｔ５，Ｔ１２，Ｔ１３でハイレベルにされる例を示したが、ハイレベルにされる期間は別の組み合わせ（例えば、期間Ｔ５，Ｔ６，Ｔ１３，Ｔ１４など）であっても良い。
したがって、図１０に示したパルス群の波形による水平走査によれば、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期ｍ（図１０では、ｍ＝２）の２倍の周期にある画素１１同士の２画素混合と、間引きとにより低解像度化された画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
ここまで説明したように、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期がｍ画素であって、その繰り返し周期のｈ倍（ただし、ｈは自然数）の周期にある画素同士の２画素混合を行い、かつ、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間をｋ回分間引くためには、ゲートパルスＧＨがハイレベルとなる期間を、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の｛ｍ×（２＋ｋ）×ｈ｝倍の周期に（ｍ×ｈ）期間設け、他をローレベルとすれば良い。このようにゲートパルスＧＨを設定することにより、二度読みがなく、２画素混合と間引きとにより低解像度化された画像信号を得ることができる。
以上説明したように、第１実施形態によれば、スタートパルスＳＴＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の（ｍ×ｈ）倍の周期に１画素分ハイレベルとなるパルスを合計ｎ回入れ、ゲートパルスＧＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の｛ｍ×（ｎ＋ｋ）×ｈ｝倍の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で１画素分ハイレベルとなるパルスを、特定画素を二度読みしない位相で入れることにより、二度読みがなく、ｎ画素混合と間引きとにより低解像度化された色別の画像信号を得ることができる。
特に、図７で説明したように、ゲートパルスＧＨの位相をスタートパルスＳＴＨに対して複数行毎にずらす場合には、低解像度化の際の画質の劣化を抑制することができる。
ここで、第１実施形態において、出力バッファアンプ２２から出力される出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔの信号量を考える。
例えば、各々の画素１１からの有効信号をＶｓｉｇ（ｉ）とし、各々の列クランプ容量１６をＣｔ（ｉ）とし、水平信号線２１の浮遊容量をＣｈとすると、出力バッファアンプ２２の各々から出力される信号量Ｓｉｇ＿ｏｕｔは、式１によって算出される。
すなわち、出力バッファアンプ２２からは、Ｃｔ（ｉ）とＣｈとが相加分配（相加平均）された信号が出力されることになる。
式１において、「ｎ＝１」とする場合（低解像度化を伴わない水平走査が行われたことに相当する）、信号量Ｓｉｇ＿ｏｕｔは、式２によって算出されることになる。ただし、式２では、Ｖｒｅｆを省略する。
また、式１において、「ｎ＝２」とする場合（２画素混合により低解像度化を伴う水平走査が行われたことに相当する）、信号量Ｓｉｇ＿ｏｕｔは、式３によって算出されることになる。ただし、式３では、Ｖｒｅｆを省略する。
仮に、Ｃｔ（ｉ）≒Ｃｈとし、一様被写体（Ｖｓｉｇ（ｉ）が一定になることに相当する）が撮像されたとすると、式３によって算出される信号量は、式２によって算出される信号量の約１．３倍となる。
以上説明したように、第１実施形態によって実現される低解像度化を伴う水平走査によれば、低解像度化を伴わない水平走査よりも、感度の高い画像信号を出力することができる。
また、第１実施形態によれば、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間を間引く回数ｋの値を増減することにより、間引きの程度を容易に変更することができる。
また、第１実施形態によれば、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期の何倍の周期にある画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを混合するかを示すｈの値を増減することにより、どの程度離れた位置の同色の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを混合するのかを容易に変更することができる。
なお、第１実施形態では、「ｎ＝２」として、２画素混合によって低解像度化を伴う水平走査の説明を行ったが、ｎが他の値であっても同様にして低解像度化を伴う水平走査が実現でき、ｎの値を増減することによって、解像度の低下率を容易に変更することができる。さらに、前述したｈの値の増減と組み合わせることによって解像度の低下率をより詳細に変更することができる。
また、第１実施形態では、図１０を参照した説明において、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期の何倍の周期にある画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを混合するかを示すｈの値を２とした上で、ｋの値を変更する例を示したが、ｈの値が１である場合（図６から図９参照）にも、ｋの値を変更することにより間引きの程度を容易に変更することができる。
また、第１実施形態では、３色のカラーフィルタがベイア配列で配置されている例を示した。そのため、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期ｍは２画素である。しかし、第１実施形態による低解像度化を伴う色別の水平走査は、３色カラーフィルタが公知のストライプ配列やデルタ配列で配置されている場合であっても、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期ｍを変更して適用したり、前述したｈの値を変更して適用することによって同様に実現できる。
《第２の実施形態の説明》
以下、図面に基づいて、本発明の第２実施形態について詳細を説明する。
第２実施形態にかかわる固体撮像装置は、第１実施形態の図１で示した固体撮像装置１において、固体撮像素子１０の内部構成のみが異なるものである。したがって、固体撮像装置の図示および説明は省略し、以下では、第１実施形態と同様の符号を用いて説明を行う。
図１１は、第２実施形態の固体撮像素子１０の概略構成を示す図である。
図１１で示された固体撮像素子１０と第１実施形態の図２で示した固体撮像素子１０との大きな相違は、出力信号が色別に２ＣＨで出力されることである。なお、各構成要素については、第１実施形態と同様であるため、以下、図１と同様の符号を用いて説明する。
図１１において、固体撮像素子１０は、行および列に沿って２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１と、隣り合う２列の画素１１の間に１つずつ配置された複数の垂直信号線１２と、後述する各種パルスによって複数の画素１１を行毎に駆動する垂直走査回路１３と、同一行の複数の画素１１に対して垂直走査回路１３から出力される各種パルスを供給するための複数の信号線から成る複数の行信号線１４と、各々の垂直信号線１２に対応付けて設けられた複数の列バッファアンプ１５，複数の列クランプ容量１６，複数の列クランプスイッチ１７，複数の水平スイッチ１８と、隣り合う２つの水平スイッチ１８に対して１つずつ設けられた複数の水平選択用ＡＮＤ回路１９と、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して水平スイッチ１８を駆動する水平走査回路２０と、２つの水平信号線２１ａ，２１ｂと、２つの出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂと、２つの水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂとを備えている。
図１１において、各々の画素１１には、上述したようなベイア配列で配置された３色のカラーフィルタの何れかが対応付けられている。また、各々の垂直信号線１２には、隣り合う２列の画素１１が１行おきに交互に接続されている。
すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタが、図１１に示すような順序で、各々の画素１１に対応付けられている場合、左から数えて奇数番目の垂直信号線１２には、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素１１が接続され、偶数番目の垂直信号線１２には、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素１１とＢのカラーフィルタが対応付けられた画素１１とが接続されることになる。
以下、第１実施形態と同様に、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｇ画素１１」と称し、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｒ画素１１」と称し、Ｂのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｂ画素１１」と称する。また、Ｇ画素１１が接続された垂直信号線１２を「Ｇ垂直信号線１２」と称し、Ｒ画素１１とＢ画素１１とが接続された垂直信号線１２を「ＲＢ垂直信号線１２」と称する。
Ｇ垂直信号線１２は、列バッファアンプ１５と列クランプ容量１６と水平スイッチ１８とを介して水平信号線２１ａに接続され、ＲＢ垂直信号線１２は、列バッファアンプ１５と列クランプ容量１６と水平スイッチ１８とを介して水平信号線２１ｂに接続される。また、列クランプ容量１６と水平スイッチ１８との間には、列クランプスイッチ１７が接続され、列クランプスイッチ１７のゲートには、パルス発生器５０によって生成される列クランプパルスＣが入力される。
第２実施形態では、隣接するＧ垂直信号線１２とＲＢ垂直信号線１２とを１単位としてグループ分けする。そのため、同一のグループに属する２つの垂直信号線１２に接続された画素１１をあわせると、カラーフィルタの全ての色種（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応する画素１１（Ｇ画素１１、Ｒ画素１１、Ｂ画素１１）が含まれることになる。
なお、第２実施形態では、各々のグループの番号を図１１の左から昇順に付与する。
また、図１１において、１番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔｇ１，Ｃｔｒｂ１と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１と表す。また、２番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔｇ２，Ｃｔｒｂ２と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２と表す。
水平走査回路２０には、後述する水平走査の時間間隔を規定する２相のクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２と、水平走査の開始を規定するスタートパルスＳＴＨとがパルス発生器５０から入力される。水平走査回路２０は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２で駆動される水平シフトレジスタ（図示省略）を有し、後述するようにして、スタートパルスＳＴＨの波形を順次走査し、各々のグループを有効とすべき期間を示す列選択パルスＨ（ｉ）を出力する。ここで、ｉはグループの番号を示す。
各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の一方の入力端には、水平走査回路２０から出力される列選択パルスＨ（ｉ）が入力され、他方の入力端には、水平スイッチ１８の駆動のタイミングを定めるゲートパルスＧＨがパルス発生器５０から入力される。また、各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の出力端は、同一のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線に対応付けて設けられた水平スイッチＳＨｇｉ，ＳＨｒｂｉのゲートに接続される。ただし、ｉは上述したグループの番号を示す。
水平信号線２１ａの出力端には、出力バッファアンプ２２ａが接続され、出力バッファアンプ２２ａからは、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ１が出力される。水平信号線２１ｂの出力端には、出力バッファアンプ２２ｂが接続され、出力バッファアンプ２２ｂからは、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ２が出力される。また、水平信号線２１ａには、水平リセットトランジスタ２３ａが接続され、水平信号線２１ｂには、水平リセットトランジスタ２３ｂが接続される。
２つの水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂのゲートには、パルス発生器５０によって生成される水平リセットパルスＲＳＴＨが入力される。
画素１１の構成例は第１実施形態の図３と同様である。すなわち、転送部１１３のゲートには、転送部ゲート線１１５が接続され、垂直走査回路１３から出力される転送パルスＴｇｊが入力される。ただし、ｊは２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１の行番号を示し、図２では、最も下の行から昇順に行番号が付与される。
その他、固体撮像素子１０の基本動作は第１実施形態の図２の固体撮像素子１０と同様であるが、第２実施形態では上記の２グループが同時に選択走査される。
以下、第２実施形態における水平走査の動作について説明する。
図１２ないし図１４は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。特に、図１２は、低解像度化を伴わない水平走査を行う場合の例を示し、図１３および図１４は、低解像度化を伴う水平走査を行う場合の例を示している。
まず、図１２を参照して、低解像度化を伴わない水平走査の動作について説明する。
《図１２を参照した説明》
図１２において、スタートパルスＳＴＨは、水平走査の１周期に１回の割合でハイレベルにされ、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを１つ含むように設定されている。
このようなスタートパルスＳＴＨが入力される水平走査回路２０では、スタートパルスＳＴＨがハイレベルの期間に、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジが１回検出される。そのため、列選択パルスＨ（１）は、その後のクロックパルスＣｌｋＨ２の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの期間にハイレベルに設定される。そして、このようなハイレベルの期間は１画素期間ずつ順次シフトされる。
したがって、水平走査回路２０からは、図４に示すように、ハイレベルの期間が重複しない列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・が出力されることになる。
図１２において、期間Ｔ０では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（１）のみがハイレベルにされている。すなわち、１番目のグループが有効とされ、１番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ０のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂがオンするので、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１がオンする。
そのため、１番目のグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ａに供給され、Ｒ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ｂに供給される。
また、期間Ｔ１では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（２）のみがハイレベルにされている。すなわち、２番目のグループが有効とされ、２番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、期間Ｔ０と同様に、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２がオンする。
そのため、２番目のグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ａに供給され、Ｒ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ｂに供給される。
また、後続の期間でも同様にして、３番目以降のグループが個別に有効とされ、有効とされたグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ａに供給され、Ｒ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ｂに供給される。
したがって、図１２に示したパルス群の波形による水平走査によれば、低解像度化を伴わない色別の画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ１，ＳＩＧ＿ｏｕｔ２として、出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂから出力されることになる。
以上説明したように、図１１に示した構成の固体撮像素子１０では、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨが、水平走査回路２０に入力されると、低解像度化を伴わない水平走査が実現される。
ここで、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨを、水平走査回路２０に入力する場合を考える。
このような場合、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジがｎ回検出されるため、列選択パルスＨ（１）のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定され、このようなハイレベルの期間は、１画素期間ずつ順次シフトされる。
そのため、ｎが２以上の場合、ｎ個の列選択パルス（列選択パルスＨ（ｉ）〜列選択パルスＨ（ｉ＋ｎ−１））が同時にハイレベルとなる期間が生じ、このような期間では、ｎ個のグループ（ｉ番目〜（ｉ＋ｎ−１）番目のグループ）が同時に有効とされる。
したがって、このような期間にのみゲートパルスＧＨをハイレベルにすると（ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期に１回の割合にすることに相当する）、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して、ｎ個のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた複数の水平スイッチ１８が同時にオンする。
その結果、ｎ個のＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは混合されて水平信号線２１ａに供給され、ｎ個のＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇも混合されて水平信号線２１ｂに供給される。
すなわち、図１１に示した構成の固体撮像素子１０では、クロックパルスＣｌｋＨ２およびスタートパルスＳＴＨの波形をｎが２以上となるような波形にすることにより、２つ以上のグループが同時に選択されて、２つ以上の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが色別に混合されるので、低解像度化を伴う水平走査が実現される。
図１３および図１４は、「ｎ＝２」、つまり、２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇの混合（以下、「２画素混合」と称する）によって、低解像度化を伴う水平走査を実現するパルス群の波形の例を示していることになる。
ただし、図１３では、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形の違いによって、水平信号線２１ａ，２１ｂに対して２種類のリセット方法を適用する例を示している。また、図１３では、図１４に示したパルス群のうち、ゲートパルスＧＨの位相をスタートパルスＳＴＨに対して２行毎にずらした例を示している。
以下、図１３および図１４を参照して、２画素混合によって実現される低解像度化を伴う水平走査の動作について説明する。
《図１３参照した説明》
まず、図１３を参照すると、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の２周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の２周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ１では、２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２）が同時にハイレベルにされている。すなわち、１番目および２番目のグループが有効とされ、これらの２つのグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｇ２，ＳＨｒｂ１，ＳＨｒｂ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂがオンするので、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｇ２，ＳＨｒｂ１，ＳＨｒｂ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｇ２，ＳＨｒｂ１，ＳＨｒｂ２が同時にオンする。
そのため、１番目および２番目のグループに個別に対応する２つのＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１ａに供給されると共に、１番目および２番目のグループに個別に対応する２つのＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇも、混合されて水平信号線２１ｂに供給される。
すなわち、１番目および２番目のグループに対する２画素混合が行われることになる。
また、期間Ｔ２において、《リセット方法１》では、水平リセットパルスＲＳＴＨが１画素期間毎にハイレベルにされ、水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂがオンするので、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。一方、《リセット方法２》では、水平リセットパルスＲＳＴＨがハイレベルにされることがないため、水平信号線２１ａ，２１ｂにはゲートパルスＧＨがハイレベルの期間に入力された信号が保持される。
さらに、後続の期間では、期間Ｔ１と同様にして、３番目および４番目のグループに対する２画素混合が行われる。
したがって、図１３に示したパルス群の波形による水平走査によれば、２画素混合により低解像度化された色別の画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ１，ＳＩＧ＿ｏｕｔ２として、出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂから出力されることになる。
上述したような２画素混合を、複数の行に対して行うと、各々の行で混合される画素１１の位置は、図１５ように表すことができる。
ただし、図１５では、楕円で囲まれた２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるものとし、図１５（１）では、Ｇ画素１１に着目した場合を示し、Ｇ垂直信号線１２を実線で示し、ＲＢ垂直信号線１２を波線で示しており、図７（２）では、Ｒ画素１１およびＢ画素１１に着目した場合を示し、ＲＢ垂直信号線１２を実線で示し、Ｇ垂直信号線１２を波線で示している。また、図１５は、混合される２つの画素１１の中心位置（以下、「混合中心」と称する）を黒丸によって示している。
図１５よれば、各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。
《図１４を参照した説明》
次に、図１４を参照すると、ｊ行目および（ｊ＋１）行目におけるパルス群の波形は、図１３と同様であり（ただし、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形については、図１３の《リセット方法１》に準拠している。）、ゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相である。
そのため、ｊ行目および（ｊ＋１）行目では、図１３に示したパルス群の波形による２画素混合と同様にして、１番目および２番目のグループに対する２画素混合が行われ、引き続き、３番目および４番目のグループに対する２画素混合が行われる。
一方、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目におけるゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相であるが、ｊ行目や（ｊ＋１）行目におけるゲートパルスＧＨと比べて、スタートパルスＳＴＨに対する位相が１画素期間分だけ遅れている。
したがって、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目において、列選択パルスＨ（１）がハイレベルにされる期間Ｔ０のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１がオンする。そのため、１番目のグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ａに供給され、１番目のグループに対応するＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ｂに供給される。
また、２つの列選択パルスＨ（２），Ｈ（３）が同時にハイレベルにされる期間Ｔ２のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｇ３，ＳＨｒｂ２，ＳＨｒｂ３のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｇ３，ＳＨｒｂ２，ＳＨｒｂ３が同時にオンする。そのため、２番目および３番目のグループに個別に対応する２つのＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１ａに供給されると共に、２番目および３番目のグループに個別に対応する２つのＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１ｂに供給される。
すなわち、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目では、２番目および３番目のグループに対する２画素混合が行われることになり、引き続き、４番目および５番目のグループに対する２画素混合が行われることになる。
したがって、図１４に示したパルス群の波形による２画素混合によれば、各々の行で混合される画素１１の位置は、図１６のように表すことができる。
図１６は、図１５と同様に各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。また、図１６では、混合中心が欠落する列はなく、４つの行を１つの単位とすると、全ての列に混合中心が対応付けられることが分かる。そのため、図１６に示したパルス群の波形による２画素混合では、混合中心の欠落によって発生する画質の劣化が抑制される。
以上説明したように、第２実施形態によれば、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｎ周期分（ただし、ｎは２以上）とし、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期に１回の割合にすることによって、ｎ個の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを色別に混合することができる。そのため、混色を来たすことなく、低解像度化を伴う水平走査を容易に実現することができる。特に、図１４のように、ゲートパルスＧＨの位相をスタートパルスＳＴＨに対して複数行毎にずらす場合には、低解像度化の際の画質の劣化を抑制することができる。
また、第２実施形態では、色別に出力信号が分かれているので、第１実施形態の図６、図７で説明したようにカラーフィルタの水平方向の繰り返し周期を意識した複雑なスタートパルスＳＴＨ、ゲートパルスＧＨを必ずしも入れることなく、図５で説明したような連続したスタートパルスＳＴＨを入れることにより、混色を来たすことなく色別の画素混合を行うことができる。
また、出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂの各々から出力される信号量は、第１実施形態と同様であり、第２実施形態によって実現される低解像度化を伴う水平走査によれば、低解像度化を伴わない水平走査よりも、感度の高い画像信号を出力することができる。
なお、第２実施形態では、「ｎ＝２」として、２画素混合によって低解像度化を伴う水平走査の説明を行ったが、ｎが他の値であっても同様にして低解像度化を伴う水平走査が実現でき、ｎの値を増減することによって、第１実施形態と同様に、解像度の低下率を容易に変更することができる。
また、第２実施形態では、連続したスタートパルスＳＴＨを用いて説明を行ったが、第１実施形態のように、二つ以上に分かれたスタートパルスＳＴＨを用いるようにしても良い。
また、第１実施形態の図１１で説明した間引きを、第２実施形態の固体撮像装置１に適用するようにしても良い。その場合、スタートパルスＳＴＨを変更せずに、ゲートパルスＧＨのみを適当に設定するだけで、間引きを行うことができる。
また、第２実施形態では、３色のカラーフィルタがベイア配列で配置されている。そのため、隣接する２つの垂直信号線１２（Ｇ垂直信号線１２、ＲＢ垂直信号線１２）を１単位とするグループ分けをし、２つの水平信号線２１ａ，２１ｂを設けることによって、低解像度化を伴う色別の水平走査を実現しているが、本発明による低解像度化を伴う色別の水平走査は、３色カラーフィルタが公知のストライプ配列やデルタ配列で配置されている場合であっても、フィルター繰り返しピッチを変更して適用したり、垂直信号線１２のグループ分けや水平信号線２１の数を適宜決め、固体撮像素子１０内の各部を適宜接続することによって実現できる。
例えば、３色カラーフィルタがストライプ配列で配列されている場合には、固体撮像素子１０を図１７に示すような構成にすれば良い。
産業上の利用の可能性
本発明の固体撮像装置では、垂直信号線に出力された画像信号は、水平走査の際、水平スイッチを介して接続される水平信号線に供給され、その水平信号線に接続される垂直信号線の数は、ｎの値によって決められることになる。
そのため、ｎが１の場合、低解像度化を伴わない色別の水平走査が行われ、ｎが２以上の場合、複数の画素によって生成された画像信号が水平信号線に供給されて、低解像度化を伴う水平走査が行われる。また、パルスの入力方法を変更する事により、色別の低解像度化を伴う水平走査が実施できる。すなわち、低解像度化を実現するための特別な複雑な回路を撮像素子内部に設ける必要がない。
また、解像度の低下率の変更は、ｎの値を増減するだけで行うことができ、さらに、間引きの程度を示すｋの値を増減することによっても行うことができる。
したがって、本発明によれば、画像信号の読み出し時における低解像度化を、簡単な構成により実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態にかかわる固体撮像装置の機能ブロック図である。
図２は、第１実施形態にかかわ固体撮像素子の概略構成を示す図である。
図３は、画素の構成例を示す図である。
図４は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図５は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図６は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図７は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図８は、混合される画素の位置を表す図である。
図９は、混合される画素の位置を表す図である。
図１０は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１１は、第２実施形態にかかわ固体撮像素子の概略構成を示す図である。
図１２は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１３は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１４は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１５は、混合される画素の位置を表す図である。
図１６は、混合される画素の位置を表す図である。
図１７は、固体撮像素子の他の構成例を示す図である。
本発明は、所定の配列で配置された複数の画素を介して光学像を撮像し、画像信号を出力する固体撮像装置に関する。
背景技術
従来より、所定の配列で配置された複数の画素を介して光学像を撮像する固体撮像装置を備えた電子カメラが普及している。このような電子カメラには、ファインダ表示などを行う表示装置（例えば、液晶表示モニタなど）を備えたものがあり、固体撮像装置では、レリーズボタンが押された時だけでなく、ファインダ表示が行われる時にも画像信号が生成される。
一般に、電子カメラに備えられている表示装置の画素数は、固体撮像装置の画素数に比べて少なく、固体撮像装置の全ての画素に対応する画像信号をそのままファインダ表示用に利用することはできない。
そのため、従来の電子カメラでは、固体撮像装置によって生成された全画素に対応する画像信号を所定の画像メモリに画像データとして一時的に記録し、その画像データに対して低解像度化を実現する画像処理を施すことによって、表示装置の画素数に適応する画像データを得ていた。このような低解像度化を実現する画像処理としては、例えば、画像メモリから表示装置の画素数に対応する画像データのみを読み出す処理や、複数の画素に対応する画像データを混合して１画素分の画像データとする処理などが挙げられる。
しかし、このような電子カメラでは、低解像度化を実現する画像処理に要する時間によって、固体撮像装置で撮像が行われてから表示装置の画素数に適応した画像データを得るまでにタイムラグが生じるため、リアルタイムでファインダ表示を行うことができないという問題があった。
また、従来の電子カメラには、上述したような低解像度化を実現する画像処理によって画像圧縮を行うものがある。しかし、このような電子カメラでは、低解像度化を実現する画像処理に要する時間によって連続撮影の高速化が妨げられるという問題があった。
そこで、近年、これらの問題を解決するため、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子を備えた固体撮像装置内において、画像信号を読み出す過程で、低解像度化を実現する技術が提案されるようになった。
例えば、本出願人が出願した特開２０００−４４０６号公報に開示された固体撮像装置によれば、行および列に沿ってマトリクス状に配置された複数の画素のうち、複数列の画素から成る列グループを順次選択し、選択された列グループの中から選択回路によって所望の列を任意に選択することにより、間引き読み出しをすることが可能である。また、特開２０００−４４０６号公報に開示された固体撮像装置によれば、複数の列グループを同時に選択し、選択された列グループの中から選択回路によって所望の複数の列を同時に選択することにより、複数の列の画像信号を合成して出力することも可能である。
すなわち、特開２０００−４４０６号公報に開示された固体撮像装置では、低解像度化された画像信号を直接出力することができるので、このような固体撮像装置を備えた電子カメラでは、上述した問題が解消される。
しかし、このような固体撮像装置では、通常の画像信号の読み出し（低解像度化を伴わない画像信号の読み出し）の際に利用される構成の他に、低解像度化を実現するための特別な選択回路を別途設ける必要がある。また、このような選択回路には、多数の駆動信号を供給する必要がある。さらに、解像度の低下率を変更する場合には、選択回路の構成を変更したり、選択回路に供給する駆動信号の数を変更する必要がある。
発明の開示
本発明は、画像信号の読み出し時における低解像度化を簡単な構成により容易に実現す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。
本発明の固体撮像装置は、画像信号を生成する複数の画素と、垂直方向に配置された前記複数の画素と接続される複数の垂直信号線と、前記複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、前記複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイッチと、前記複数の垂直信号線に出力される画像信号が前記複数の水平スイッチを介して供給される水平信号線と、同時に選択する前記垂直信号線の数を示すｎの値（ｎは自然数）を設定する設定手段と、前記設定手段により設定されるｎの値に基づいて、前記選択する垂直信号線を有効とする期間を設定し、該期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、前記水平スイッチと接続され、前記列選択パルスと、前記複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、該ゲートパルスおよび該列選択パルスによって前記選択する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路とを備えている。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の画素は複数の色種のカラーフィルタの何れかが対応付けられ、入射光に応じて当該カラーフィルタの色種の画像信号を生成する複数の画素であっても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平走査回路は、水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、水平走査の１周期に１回の割合で発生され、かつ、パルス幅が該クロックパルスのｎ周期分（ｎは２以上の自然数）であって、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに基づくｎの値に応じた前記列選択パルスを、該クロックパルスに同期して順次シフトしながら出力し、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスのｎ周期に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の画素には、水平方向に、ｍ画素（ｍは２以上の自然数）ごとに同色のカラーフィルタが対応付けられており、前記水平走査回路は、水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、該クロックパルスの（ｍ×ｈ）倍（ｈは自然数）の周期に１回の割合で合計ｎ回（ｎは２以上の自然数）発生され、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに基づくｎの値に応じた前記列選択パルスを、該クロックパルスに同期して順次シフトしながら出力し、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスの（ｍ×ｎ×ｈ）倍の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスの（ｍ×ｎ×ｈ）倍の周期に換えて、該クロックパルスの｛ｍ×（ｎ＋ｋ）×ｈ｝倍（ｋは自然数）の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、発生される期間が、前記スタートパルスに対してｐ行毎（ｐは自然数）に位相がずれているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平選択回路は、前記垂直信号線と同数のアンド回路から成り、各々のアンド回路の一方の入力端には、前記水平走査回路から順次出力される列選択パルスが個別に入力され、他方の入力端には、前記ゲートパルスが入力されるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の垂直信号線の各々に対応付けられた水平スイッチと画素との間に設けられ、該画素によって生成されて当該垂直信号線に出力された画像信号を一時的に蓄える複数の蓄積回路を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、赤、緑、青の３色のカラーフィルタであっても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、前記３色のカラーフィルタのうち、特定の１色のカラーフィルタと、他の２色のカラーフィルタとが市松模様状となる配列で配置されるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、複数の色種のカラーフィルタの何れかが対応付けられ、入射光に応じて当該カラーフィルタの色種の画像信号を生成する複数の画素と、垂直方向に配置された前記複数の画素と接続される複数の垂直信号線であって、接続された画素をあわせると前記カラーフィルタの全ての色種に対応する画素が含まれるグループに分けられる複数の垂直信号線と、前記複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、前記複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイツチと、前記グループに属する垂直信号線と同数設けられ、垂直信号線に出力される画像信号が、前記複数の水平スイッチを介して色別に供給される複数の水平信号線と、予め設定され、同時に選択する前記グループの数を示すｎの値（ｎは自然数）に応じて、前記選択するグループを有効とする期間を設定し、該期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、前記水平スイッチと接続され、前記列選択パルスと、前記複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、該ゲートパルスおよび該列選択パルスによって前記選択するグループに属する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路とを備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平走査回路は、水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、水平走査の１周期に１回の割合で発生され、かつ、パルス幅が該クロックパルスのｎ周期分であって、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに応じて設定されるｎの値に応じて、前記選択するグループを有効とする期間を設定し、該クロックパルスに同期して前記列選択パルスを順次シフトしながら出力し、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスのｎ周期に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、前記クロックパルスのｎ周期に換えて、該クロックパルスの（ｎ＋ｋ）周期（ｋは自然数）に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期しているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記ゲートパルスは、前記スタートパルスに対して、ｐ行毎（ｐは自然数）に位相がずれているようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記水平選択回路は、前記グループと同数のアンド回路から成り、各々のアンド回路の一方の入力端には、前記水平走査回路から順次出力される列選択パルスが個別に入力され、他方の入力端には、前記ゲートパルスが入力されるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の垂直信号線の各々に対応付けられた水平スイッチと画素との間に設けられ、該画素によって生成されて当該垂直信号線に出力された画像信号を一時的に蓄える複数の蓄積回路を備えるようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、赤、緑、青の３色のカラーフィルタであり、前記複数の垂直信号線は、前記３色のカラーフィルタのうち、特定の１色のカラーフィルタが対応付けられた画素に接続される垂直信号線と、他の２色のカラーフィルタが個別に対応付けられた画素に接続される垂直信号線とが属するグループに分けられ、前記複数の水平信号線は、前記特定の１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された画像信号が供給される水平信号線と、前記他の２色のカラーフィルタが個別に対応付けられた画素によって生成された画像信号が交互に供給される水平信号線とから成るようにしても良い。
本発明の固体撮像装置の別の態様としては、前記複数の色種のカラーフィルタは、前記特定の１色のカラーフィルタと前記他の２色のカラーフィルタとが市松模様状となる配列で配置され、前記複数の垂直信号線は、前記複数の画素のうち隣り合う２列の画素の間に１つずつ配置され、該２列の画素に対して１行おきに交互に接続されるようにしても良い。
なお、本発明の更なる目的および特徴については、添付された図と以下の説明に記載される通りである。
発明を実施するための最良の形態
《第１の実施形態の説明》
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態について詳細を説明する。
図１は、第１実施形態にかかわる固体撮像装置の機能ブロック図である。
図１において、固体撮像装置１は、固体撮像素子１０とパルス発生器５０とから構成される。
固体撮像素子１０は、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子であり、固体撮像素子１０には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタがベイア配列で配置されて成るカラーフィルタアレイ（図示省略）が設けられている。また、パルス発生器５０は、ユーザの要求などに基づく解像度の低下率などに応じて、後述する各種パルスを生成して固体撮像素子１０内の各部に出力する。
図２は、第１実施形態にかかわる固体撮像素子１０の概略構成を示す図である。
図２において、固体撮像素子１０は、行および列に沿って２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１と、隣り合う２列の画素１１の間に１つずつ配置された複数の垂直信号線１２と、後述する各種パルスによって複数の画素１１を行毎に駆動する垂直走査回路１３と、同一行の複数の画素１１に対して垂直走査回路１３から出力される各種パルスを供給するための複数の信号線から成る複数の行信号線１４と、各々の垂直信号線１２に対応付けて設けられた複数の列バッファアンプ１５，複数の列クランプ容量１６，複数の列クランプスイッチ１７，複数の水平スイッチ１８と、各々の水平スイッチ１８に対して１つずつ設けられた複数の水平選択用ＡＮＤ回路１９と、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して水平スイッチ１８を駆動する水平走査回路２０と、水平信号線２１と、出力バッファアンプ２２と、水平リセットトランジスタ２３とを備えている。
図２において、各々の画素１１には、上述したようなベイア配列で配置された３色のカラーフィルタの何れかが対応付けられている。以下、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｇ画素１１」と称し、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｒ画素１１」と称し、Ｂのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｂ画素１１」と称する。
また、同一列に配置された複数の画素１１は、対応する垂直信号線１２に接続され、垂直信号線１２は、列バッファアンプ１５と列クランプ容量１６と水平スイッチ１８とを介して水平信号線２１に接続される。列クランプ容量１６と水平スイッチ１８との間には、列クランプスイッチ１７が接続され、列クランプスイッチ１７のゲートには、パルス発生器５０によって生成される列クランプパルスＣが入力される。
なお、第１実施形態では、各々の垂直信号線１２に対する列番号を図２の左から昇順に付与する。
また、図２において、１列目の垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔ１と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨ１と表す。また、２列目の垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔ２と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨ２と表す。
水平走査回路２０には、後述する水平走査の時間間隔を規定する２相のクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２と、水平走査の開始を規定するスタートパルスＳＴＨとがパルス発生器５０から入力される。水平走査回路２０は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２で駆動される水平シフトレジスタ（図示省略）を有し、後述するようにして、スタートパルスＳＴＨの波形を順次走査し、各々の垂直信号線１２を有効とすべき期間を示す列選択パルスＨ（ｉ）を出力する。ここで、ｉは列番号を示す。
各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の一方の入力端には、水平走査回路２０から出力される列選択パルスＨ（ｉ）が入力され、他方の入力端には、水平スイッチ１８の駆動のタイミングを定めるゲートパルスＧＨがパルス発生器５０から入力される。また、各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の出力端は、各々の垂直信号線１２に対応付けて設けられた水平スイッチＳＨｉのゲートに接続される。ただし、ｉは上述した列番号を示す。
水平信号線２１の出力端には、出力バッファアンプ２２が接続され、出力バッファアンプ２２からは、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔが出力される。また、水平信号線２１には、水平リセットトランジスタ２３が接続される。
水平リセットトランジスタ２３のゲートには、パルス発生器５０によって生成される水平リセットパルスＲＳＴＨが入力される。
図３は、画素１１の構成例を示す図である。
図３において、画素１１は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積するフォトダイオード１１１と、ソースフォロワ動作により上記電荷に応じた信号をソースから出力する接合型電界効果トランジスタ（以下、ＪＦＥＴという）から成る増幅部１１２と、上記電荷をフォトダイオード１１１から増幅部１１２のゲートへ転送する転送部（ＰｃｈＭＯＳトランジスタ）１１３と、増幅部１１２のゲートをリセットするリセット部（ＰｃｈＭＯＳトランジスタ）１１４とから構成される。
転送部１１３のゲートには、転送部ゲート線１１５が接続され、垂直走査回路１３から出力される転送パルスＴｇｊが入力される。ただし、ｊは２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１の行番号を示し、図２では、最も下の行から昇順に行番号が付与される。
リセット部１１４のゲートには、リセット部ゲート線１１６が接続され、垂直走査回路１３から出力されるリセットパルスＲＳＴｖｊ（ｊは行番号）が入力される。リセット部１１４のドレインには、リセットバイアス電圧を供給するリセットバイアス線１１７が接続される。
ここで、以降の説明を簡単にするために、図２および図３を参照し、ｊ行目の画素１１が選択された際の画素１１内の各部，列バッファアンプ１５，列クランプ容量１６，列クランプスイッチ１７の動作について説明する。
まず、図３において、画素１１では、リセット部ゲート線１１６を介してリセット部１１４のゲートに入力されるリセットパルスＲＳＴｖｊがローレベル（オンを示す）からハイレベル（オフを示す）に変化され、リセット部１１４がオフされると、増幅部１１２のゲートは、リセットゲート線１１６とのカップリング容量を通じて読み出し電圧にバイアスされる。そのため、垂直信号線１２には、暗信号が出力されることになる。なお、この暗信号は、増幅部１１２をリセットした際のノイズや、固定パターンノイズなどを含んだ信号である。
この時、図２に示す列クランプパルスＣによって列クランプスイッチ１７がオンされると、列クランプ容量１６の水平スイッチ１８側は基準電圧Ｖｒｅｆに固定され、列クランプ容量１６には暗信号が蓄積されることになる。
次に、列クランプパルスＣによって列クランプスイッチ１７がオフされると、列クランプ容量１６の水平スイッチ１８側がフローティング状態となる。
この時、図３に示す転送部ゲート線１１５を介して転送部１１３のゲートに入力される転送パルスＴｇｊがハイレベル（オフを示す）からローレベル（オンを示す）に変化されると、フォトダイオード１１１に蓄積された電荷が増幅部１１２のゲートへ転送される。その後、転送パルスＴｇｊをハイレベル（オフを示す）に戻し、増幅部１１２のゲートが安定してから、電荷が読み出される。
その結果、このような電荷に応じた感光信号（有効な信号に暗信号が重畳された信号に相当する）が列バッファアンプ１５に供給され、既に暗信号が保持されている列クランプ容量１６には、感光信号から暗信号が除去された有効な信号（以下、「有効信号Ｖｓｉｇ」と称する）が蓄えられることになる。
すなわち、固体撮像素子１０では、列クランプ容量１６を介してクランプ型ＣＤＳ（相関２重サンプリング）が実現されることになる。
以上説明したようにして列クランプ容量１６に蓄えられる有効信号Ｖｓｉｇは、後述する水平走査の際に水平スイッチ１８がオンされると、水平信号線２１に供給される。すなわち、水平信号線２１には、水平スイッチＳＨｉを介して画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが供給される。その結果、Ｇ画素１１とＲ画素１１とが交互に配置された行が駆動対象となった場合には、Ｇ画素１１からの有効信号ＶｓｉｇとＲ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇとが交互に点順次に出力され、Ｇ画素１１とＢ画素１１とが交互に配置された行が駆動対象となった場合には、Ｇ画素１１からの有効信号ＶｓｉｇとＢ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇとが交互に点順次に出力される。
以下、第１実施形態における水平走査の動作について説明する。
図４ないし図７は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。特に、図４は、低解像度化を伴わない水平走査を行う場合の例を示し、図５、図６および図７は、低解像度化を伴う水平走査を行う場合の例を示している。
まず、図４を参照して、低解像度化を伴わない水平走査の動作について説明する。
《図４を参照した説明》
図４において、スタートパルスＳＴＨは、水平走査の１周期に１回の割合でハイレベルにされ、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを１つ含むように設定されている。
このようなスタートパルスＳＴＨが入力される水平走査回路２０では、スタートパルスＳＴＨがハイレベルの期間に、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジが１回検出される。そのため、列選択パルスＨ（１）は、その後のクロックパルスＣｌｋＨ２の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの期間にハイレベルに設定される。そして、このようなハイレベルの期間は１画素期間ずつ順次シフトされる。
したがって、水平走査回路２０からは、図４に示すように、ハイレベルの期間が重複しない列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・が出力されることになる。
図４において、期間Ｔ０では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（１）のみがハイレベルにされている。すなわち、１列目の垂直信号線１２が有効とされ、１列目の垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ０のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１がオンする。
そのため、１列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
また、期間Ｔ１では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（２）のみがハイレベルにされている。すなわち、２列目の垂直信号線１２が有効とされ、２列目の垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、期間Ｔ０と同様に、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ２がオンする。
そのため、２列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
また、後続の期間でも同様にして、３列目以降の垂直信号線１２が個別に有効とされ、有効とされた垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
したがって、図４に示したパルス群の波形による水平走査によれば、低解像度化を伴わない色別の画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
以上説明したように、図２に示した構成の固体撮像素子１０では、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨが、水平走査回路２０に入力されると、低解像度化を伴わない水平走査が実現される。
ここで、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨを、水平走査回路２０に入力する場合を考える。
このような場合、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジがｎ回検出されるため、列選択パルスＨ（１）のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定され、このようなハイレベルの期間は、１画素期間ずつ順次シフトされる。
そのため、ｎが２以上の場合、ｎ個の列選択パルス（列選択パルスＨ（ｉ）〜列選択パルスＨ（ｉ＋ｎ−１））が同時にハイレベルとなる期間が生じ、このような期間では、ｎ本の垂直信号線１２（ｉ列目〜（ｉ＋ｎ−１）列目）が同時に有効とされる。
したがって、このような期間にのみゲートパルスＧＨをハイレベルにすると（ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期に１回の割合にすることに相当する）、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して、ｎ本の垂直信号線１２に設けられた複数の水平スイッチ１８が同時にオンする。
その結果、ｎ個の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは混合されて水平信号線２１に供給される。このように、ｎ個の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されることを以下では「ｎ画素混合」と称する。
すなわち、図２に示した構成の固体撮像素子１０では、スタートパルスＳＴＨの波形を、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期分（ただし、ｎは２以上）となるような波形にすることにより、２本以上の垂直信号線１２が同時に選択されて、２つ以上の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるので、低解像度化を伴う水平走査が実現される。
図５は、「ｎ＝２」、つまり、２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇの混合によって、低解像度化を伴う水平走査を実現するパルス群の波形の例を示していることになる。
ただし、図５では、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形の違いによって、水平信号線２１に対して２種類のリセット方法を適用する例を示している。
以下、図５を参照して、２画素混合によって実現される低解像度化を伴う水平走査の動作について説明する。
《図５を参照した説明》
まず、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の２周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の２周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ１では、２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２）が同時にハイレベルにされている。すなわち、１列目および２列目の垂直信号線１２が有効とされ、これらの垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１，ＳＨ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１，ＳＨ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１，ＳＨ２が同時にオンする。
そのため、１列目および２列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１に供給される。
すなわち、１列目および２列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１に対する２画素混合が行われることになる。
また、期間Ｔ２において、《リセット方法１》では、水平リセットパルスＲＳＴＨが１画素期間毎にハイレベルにされ、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。一方、《リセット方法２》では、水平リセットパルスＲＳＴＨがハイレベルにされることがないため、水平信号線２１にはゲートパルスＧＨがハイレベルの期間に入力された信号が保持される。
さらに、期間Ｔ３では、期間Ｔ１と同様にして、３列目の垂直信号線１２および４列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われ、以降の期間でも同様に２画素混合が行われる。
したがって、図５に示したパルス群の波形による水平走査によれば、２画素混合により低解像度化された画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
しかしながら、図５の駆動においては水平方向に連続した２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるため、色を無視して混合される。例えば、図２に示した構成の固体撮像素子１０では、Ｇ画素１１およびＲ画素１１（選択される行によっては、Ｇ画素１１およびＢ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇが混合される。以下、複数のカラーフィルタが対応付けられた画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されることを、特に、「混色」と称する。
このように混色された画像信号は、輝度情報を得る場合や、輝度情報に基づく白黒の画像を得る場合に有効である。
しかし、カラー画像など、混色されていない色別の画像信号が必要な場合もある。色別に混合するにはカラーフィルタの水平方向の繰り返し周期をｍ画素（図２の配列の場合はｍ＝２）とし、ｎ画素混合を行うとすると、スタートパルスＳＴＨとゲートパルスＧＨとを以下のように設定すればよい。
すなわち、スタートパルスＳＴＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｍ倍の周期に１画素分ハイレベルとなるパルスを合計ｎ個入れ、ゲートパルスＧＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の（ｍ×ｎ）倍の周期にｍ個のパルスを、特定画素を二度読みしない位相で入れる。
図６および図７は、「ｍ＝２、ｎ＝２」、つまり、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期が２画素であって、２画素混合による低解像度化を伴う水平走査を実現するパルス群の波形の例を示している。ただし、図６および図７では、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形については、図５の《リセット方法１》に準拠している。
以下、図６および図７を参照して、色別の２画素混合によって実現される低解像度化を伴う水平走査の動作について説明する。
《図６を参照した説明》
まず、図６を参照すると、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の２周期に１回の割合で、ハイレベルになる期間を合計２回設けて、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを一つ飛びに２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の４周期のうち２周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ０，Ｔ１では、それぞれ、１つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２）がハイレベルにされている。この期間はゲートパルスＧＨはローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。次に、期間Ｔ２では２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（３）がハイレベルにされている。すなわち、１列目および３列目の垂直信号線１２が有効とされ、これらの垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１，ＳＨ３が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ２のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１，ＳＨ３のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１，ＳＨ３が同時にオンする。
そのため、１列目および３列目の垂直信号線１２にそれぞれ接続された２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１に供給される。
すなわち、１列目の垂直信号線１２および３列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われることになる。
このように、２画素混合の対象となる画素１１には、同色のカラーフィルタが対応付けられているため、混色は起こらない。
さらに、後続の期間Ｔ３では、期間Ｔ２と同様にして、２列目の垂直信号線１２および４列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
期間Ｔ４ではＨ（３），Ｈ（５）がハイレベルになっているが３列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ５も同様にＨ（４），Ｈ（６）がハイレベルになっているが４列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
このようにゲートパルスＧＨを設定することにより、二度読みしないで、画素混合を行うことができる。
期間Ｔ６では期間Ｔ２と同様にゲートパルスＧＨがハイレベルとなり、５列目の垂直信号線１２および７列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１が２画素混合されて出力される。期間Ｔ７では同じく、６列目の垂直信号線１２および８列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１が２画素混合されて出力される。
したがって、図６に示したパルス群の波形による水平走査によれば、１画素おきに色別の２画素混合により低解像度化された画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
つまり、ゲートパルスＧＨがハイレベルとなる期間を、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の（ｍ×ｎ）倍の周期にｍ期間設け、他をローレベルとすることにより、二度読みのない低解像度化された画像信号を得ることができる。
上述したような２画素混合を、複数の行に対して行うと、各々の行で混合される画素１１の位置は、図８のように表すことができる。
ただし、図８では、楕円で囲まれた２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるものとし、図８（１）では、Ｇ画素１１に着目した場合を示し、図８（２）では、Ｒ画素１１およびＢ画素１１に着目した場合を示している。また、図８では、混合される２つの画素１１の中心位置（以下、「混合中心」と称する）を黒丸によって示している。
図８によれば、各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。
《図７を参照した説明》
次に、図７を参照すると、ｊ行目および（ｊ＋１）行目におけるパルス群の波形は、図６と同様であり（ただし、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形については、図５の《リセット方法１》に準拠している。）、ゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相である。
そのため、ｊ行目および（ｊ＋１）行目では、図６に示したパルス群の波形による色別の２画素混合と同様にして、１列目の垂直信号線１２および３列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われ、引き続き、２列目の垂直信号線１２および４列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われる。
一方、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目におけるゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相であるが、ｊ行目や（ｊ＋１）行目におけるゲートパルスＧＨと比べて、スタートパルスＳＴＨに対する位相が逆相となっている（図６のゲートパルスＧＨの休止期間の中央でゲートパルスＧＨがハイレベルに設定されている）。
したがって、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目において、列選択パルスＨ（１）がハイレベルにされる期間Ｔ０のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１がオンする。そのため、１列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
そして、列選択パルスＨ（２）がハイレベルにされる期間Ｔ１のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、期間Ｔ０と同様に、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ２がオンする。そのため、２列目の垂直信号線１２に接続された画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１に供給される。
また、２つの列選択パルスＨ（３），Ｈ（５）が同時にハイレベルにされる期間Ｔ４のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ３，ＳＨ５のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ３，ＳＨ５が同時にオンする。そのため、３列目の垂直信号線１２および５列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われる。
そして、引き続き、４列目の垂直信号線１２および６列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われることになる。
したがって、図７に示したパルス群の波形による２画素混合によれば、各々の行で混合される画素１１の位置は、図９のように表すことができる。
図９では、図８と同様に各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。また、図９では、混合中心が欠落する列はなく、４つの行を１つの単位とすると、全ての列に混合中心が対応付けられることが分かる。そのため、図７に示したパルス群の波形による２画素混合では、混合中心の欠落によって発生する画質の劣化が抑制される。
ここまで、図６から図９を参照して、色別の画素混合による低解像度化を伴う水平走査について説明したが、さらに、間引きを伴う水平走査について、図１０を参照して説明する。
《図１０を参照した説明》
図１０には、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２、スタートパルスＳＴＨ、列選択パルスＨ（ｉ）、およびリセットパルスＲＳＴＨの波形が示されると共に、ｋ＝１およびｋ＝２の場合のゲートパルスＧＨの波形と出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとがそれぞれ示されている。ここで、ｋとは、間引きの程度を示す値であり、ｋは自然数である。
まず、ｋ＝１の場合について説明する。ｋ＝１とは、具体的には、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間を１回分間引くことを示す。
図１０を参照すると、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の４周期に１回の割合で、ハイレベルになる期間を合計２回設けて、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを三つ飛びに２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の８周期のうち４周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３では、それぞれ、１つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），Ｈ（３），Ｈ（４）がハイレベルにされている。この期間はゲートパルスＧＨはローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。期間Ｔ４では２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（５）がハイレベルにされている。すなわち、１列目および５列目の垂直信号線１２が有効とされ、これらの垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨ１，ＳＨ５が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ４のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３がオンするので、水平信号線２１がリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨ１，ＳＨ５のゲートに入力され、水平スイッチＳＨ１，ＳＨ５が同時にオンする。
そのため、１列目および５列目の垂直信号線１２にそれぞれ接続された２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１に供給される。
すなわち、１列目の垂直信号線１２および５列目の垂直信号線１２に接続された２つの画素１１について２画素混合が行われることになる。
ここで、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期は２画素であるため、２画素混合の対象となる画素１１には、同色のカラーフィルタが対応付けられていることになり、混色は起こらない。
さらに、後続の期間Ｔ５では、期間Ｔ４と同様にして、２列目の垂直信号線１２および６列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
期間Ｔ６ではＨ（３），Ｈ（７）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ７もＨ（４），Ｈ（８）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ８ではＨ（５），Ｈ（９）がハイレベルになっているが５列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ９も同様にＨ（６），Ｈ（１０）がハイレベルになっているが６列目の垂直信号線１２はすでに出力されているので、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ１０では期間Ｔ４と同様にゲートパルスＧＨがハイレベルとなり、７列目の垂直信号線１２および１１列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。期間Ｔ１１では同じく、８列目の垂直信号線１２および１２列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
ここまで説明したように、ゲートパルスＧＨは、二度読みしないように、かつ、１回間引きを行うようにハイレベルにされ、そのほかの期間ではローレベルにされる。ただし、ゲートパルスＧＨは２個ずつ連続してハイレベルにされるため、１回の間引きにより２個のゲートパルスＧＨが間引かれることになる（前述した例では、期間Ｔ６および期間Ｔ７のゲートパルスＧＨが間引かれる）。
なお、図１０では、ｋ＝１の場合に、ゲートパルスＧＨが、期間Ｔ４，Ｔ５，Ｔ１０，Ｔ１１でハイレベルにされる例を示したが、ハイレベルにされる期間は別の組み合わせ（例えば、期間Ｔ５，Ｔ６，Ｔ１１，Ｔ１２など）であっても良い。
次に、ｋ＝２の場合について説明する。ｋ＝２とは、具体的には、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間を２回分間引くことを示す。ただし、スタートパルスＳＴＨおよび列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・の波形はｋ＝２の場合と同様であるため説明を省略する。
期間Ｔ０から期間Ｔ１０までは、ｋ＝１の場合と同様であり、期間Ｔ４および期間Ｔ５で２画素混合が行われる。
期間Ｔ１０ではＨ（７），Ｈ（１１）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ１１もＨ（８），Ｈ（１２）がハイレベルになっているが間引きを行うため、ここではゲートパルスＧＨをローレベルのままとし、有効信号Ｖｓｉｇの出力は行わない。
期間Ｔ１２では期間Ｔ４と同様にゲートパルスＧＨがハイレベルとなり、９列目の垂直信号線１２および１３列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。期間Ｔ１３では同じく、１０列目の垂直信号線１２および１４列目の垂直信号線１２に接続された同色の２つの画素１１について２画素混合が行われる。
ここまで説明したように、ゲートパルスＧＨは、二度読みしないように、かつ、２回間引きを行うようにハイレベルにされ、そのほかの期間ではローレベルにされる。
なお、図１０では、ｋ＝２の場合に、ゲートパルスＧＨが、期間Ｔ４，Ｔ５，Ｔ１２，Ｔ１３でハイレベルにされる例を示したが、ハイレベルにされる期間は別の組み合わせ（例えば、期間Ｔ５，Ｔ６，Ｔ１３，Ｔ１４など）であっても良い。
したがって、図１０に示したパルス群の波形による水平走査によれば、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期ｍ（図１０では、ｍ＝２）の２倍の周期にある画素１１同士の２画素混合と、間引きとにより低解像度化された画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔとして、出力バッファアンプ２２から出力されることになる。
ここまで説明したように、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期がｍ画素であって、その繰り返し周期のｈ倍（ただし、ｈは自然数）の周期にある画素同士の２画素混合を行い、かつ、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間をｋ回分間引くためには、ゲートパルスＧＨがハイレベルとなる期間を、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の｛ｍ×（２＋ｋ）×ｈ｝倍の周期に（ｍ×ｈ）期間設け、他をローレベルとすれば良い。このようにゲートパルスＧＨを設定することにより、二度読みがなく、２画素混合と間引きとにより低解像度化された画像信号を得ることができる。
以上説明したように、第１実施形態によれば、スタートパルスＳＴＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の（ｍ×ｈ）倍の周期に１画素分ハイレベルとなるパルスを合計ｎ回入れ、ゲートパルスＧＨについては、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の｛ｍ×（ｎ＋ｋ）×ｈ｝倍の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で１画素分ハイレベルとなるパルスを、特定画素を二度読みしない位相で入れることにより、二度読みがなく、ｎ画素混合と間引きとにより低解像度化された色別の画像信号を得ることができる。
特に、図７で説明したように、ゲートパルスＧＨの位相をスタートパルスＳＴＨに対して複数行毎にずらす場合には、低解像度化の際の画質の劣化を抑制することができる。
ここで、第１実施形態において、出力バッファアンプ２２から出力される出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔの信号量を考える。
例えば、各々の画素１１からの有効信号をＶｓｉｇ（ｉ）とし、各々の列クランプ容量１６をＣｔ（ｉ）とし、水平信号線２１の浮遊容量をＣｈとすると、出力バッファアンプ２２の各々から出力される信号量Ｓｉｇ＿ｏｕｔは、式１によって算出される。
式１において、「ｎ＝１」とする場合（低解像度化を伴わない水平走査が行われたことに相当する）、信号量Ｓｉｇ＿ｏｕｔは、式２によって算出されることになる。ただし、式２では、Ｖｒｅｆを省略する。
以上説明したように、第１実施形態によって実現される低解像度化を伴う水平走査によれば、低解像度化を伴わない水平走査よりも、感度の高い画像信号を出力することができる。
また、第１実施形態によれば、ゲートパルスＧＨがハイレベルにされる期間を間引く回数ｋの値を増減することにより、間引きの程度を容易に変更することができる。
また、第１実施形態によれば、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期の何倍の周期にある画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを混合するかを示すｈの値を増減することにより、どの程度離れた位置の同色の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを混合するのかを容易に変更することができる。
なお、第１実施形態では、「ｎ＝２」として、２画素混合によって低解像度化を伴う水平走査の説明を行ったが、ｎが他の値であっても同様にして低解像度化を伴う水平走査が実現でき、ｎの値を増減することによって、解像度の低下率を容易に変更することができる。さらに、前述したｈの値の増減と組み合わせることによって解像度の低下率をより詳細に変更することができる。
また、第１実施形態では、図１０を参照した説明において、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期の何倍の周期にある画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを混合するかを示すｈの値を２とした上で、ｋの値を変更する例を示したが、ｈの値が１である場合（図６から図９参照）にも、ｋの値を変更することにより間引きの程度を容易に変更することができる。
また、第１実施形態では、３色のカラーフィルタがベイア配列で配置されている例を示した。そのため、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期ｍは２画素である。しかし、第１実施形態による低解像度化を伴う色別の水平走査は、３色カラーフィルタが公知のストライプ配列やデルタ配列で配置されている場合であっても、カラーフィルタの水平方向の繰り返し周期ｍを変更して適用したり、前述したｈの値を変更して適用することによって同様に実現できる。
《第２の実施形態の説明》
以下、図面に基づいて、本発明の第２実施形態について詳細を説明する。
第２実施形態にかかわる固体撮像装置は、第１実施形態の図１で示した固体撮像装置１において、固体撮像素子１０の内部構成のみが異なるものである。したがって、固体撮像装置の図示および説明は省略し、以下では、第１実施形態と同様の符号を用いて説明を行う。
図１１は、第２実施形態の固体撮像素子１０の概略構成を示す図である。
図１１で示された固体撮像素子１０と第１実施形態の図２で示した固体撮像素子１０との大きな相違は、出力信号が色別に２ＣＨで出力されることである。なお、各構成要素については、第１実施形態と同様であるため、以下、図１と同様の符号を用いて説明する。
図１１において、固体撮像素子１０は、行および列に沿って２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１と、隣り合う２列の画素１１の間に１つずつ配置された複数の垂直信号線１２と、後述する各種パルスによって複数の画素１１を行毎に駆動する垂直走査回路１３と、同一行の複数の画素１１に対して垂直走査回路１３から出力される各種パルスを供給するための複数の信号線から成る複数の行信号線１４と、各々の垂直信号線１２に対応付けて設けられた複数の列バッファアンプ１５，複数の列クランプ容量１６，複数の列クランプスイッチ１７，複数の水平スイッチ１８と、隣り合う２つの水平スイッチ１８に対して１つずつ設けられた複数の水平選択用ＡＮＤ回路１９と、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して水平スイッチ１８を駆動する水平走査回路２０と、２つの水平信号線２１ａ，２１ｂと、２つの出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂと、２つの水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂとを備えている。
図１１において、各々の画素１１には、上述したようなベイア配列で配置された３色のカラーフィルタの何れかが対応付けられている。また、各々の垂直信号線１２には、隣り合う２列の画素１１が１行おきに交互に接続されている。
すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタが、図１１に示すような順序で、各々の画素１１に対応付けられている場合、左から数えて奇数番目の垂直信号線１２には、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素１１が接続され、偶数番目の垂直信号線１２には、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素１１とＢのカラーフィルタが対応付けられた画素１１とが接続されることになる。
以下、第１実施形態と同様に、Ｇのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｇ画素１１」と称し、Ｒのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｒ画素１１」と称し、Ｂのカラーフィルタが対応付けられた画素１１を「Ｂ画素１１」と称する。また、Ｇ画素１１が接続された垂直信号線１２を「Ｇ垂直信号線１２」と称し、Ｒ画素１１とＢ画素１１とが接続された垂直信号線１２を「ＲＢ垂直信号線１２」と称する。
Ｇ垂直信号線１２は、列バッファアンプ１５と列クランプ容量１６と水平スイッチ１８とを介して水平信号線２１ａに接続され、ＲＢ垂直信号線１２は、列バッファアンプ１５と列クランプ容量１６と水平スイッチ１８とを介して水平信号線２１ｂに接続される。また、列クランプ容量１６と水平スイッチ１８との間には、列クランプスイッチ１７が接続され、列クランプスイッチ１７のゲートには、パルス発生器５０によって生成される列クランプパルスＣが入力される。
第２実施形態では、隣接するＧ垂直信号線１２とＲＢ垂直信号線１２とを１単位としてグループ分けする。そのため、同一のグループに属する２つの垂直信号線１２に接続された画素１１をあわせると、カラーフィルタの全ての色種（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応する画素１１（Ｇ画素１１、Ｒ画素１１、Ｂ画素１１）が含まれることになる。
なお、第２実施形態では、各々のグループの番号を図１１の左から昇順に付与する。
また、図１１において、１番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔｇ１，Ｃｔｒｂ１と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１と表す。また、２番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に対応付けて設けられた列クランプ容量１６をＣｔｇ２，Ｃｔｒｂ２と表し、同様に設けられた水平スイッチ１８をＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２と表す。
水平走査回路２０には、後述する水平走査の時間間隔を規定する２相のクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２と、水平走査の開始を規定するスタートパルスＳＴＨとがパルス発生器５０から入力される。水平走査回路２０は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２で駆動される水平シフトレジスタ（図示省略）を有し、後述するようにして、スタートパルスＳＴＨの波形を順次走査し、各々のグループを有効とすべき期間を示す列選択パルスＨ（ｉ）を出力する。ここで、ｉはグループの番号を示す。
各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の一方の入力端には、水平走査回路２０から出力される列選択パルスＨ（ｉ）が入力され、他方の入力端には、水平スイッチ１８の駆動のタイミングを定めるゲートパルスＧＨがパルス発生器５０から入力される。また、各々の水平選択用ＡＮＤ回路１９の出力端は、同一のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線に対応付けて設けられた水平スイッチＳＨｇｉ，ＳＨｒｂｉのゲートに接続される。ただし、ｉは上述したグループの番号を示す。
水平信号線２１ａの出力端には、出力バッファアンプ２２ａが接続され、出力バッファアンプ２２ａからは、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ１が出力される。水平信号線２１ｂの出力端には、出力バッファアンプ２２ｂが接続され、出力バッファアンプ２２ｂからは、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ２が出力される。また、水平信号線２１ａには、水平リセットトランジスタ２３ａが接続され、水平信号線２１ｂには、水平リセットトランジスタ２３ｂが接続される。
２つの水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂのゲートには、パルス発生器５０によって生成される水平リセットパルスＲＳＴＨが入力される。
画素１１の構成例は第１実施形態の図３と同様である。すなわち、転送部１１３のゲートには、転送部ゲート線１１５が接続され、垂直走査回路１３から出力される転送パルスＴｇｊが入力される。ただし、ｊは２次元マトリクス状に配置された複数の画素１１の行番号を示し、図２では、最も下の行から昇順に行番号が付与される。
その他、固体撮像素子１０の基本動作は第１実施形態の図２の固体撮像素子１０と同様であるが、第２実施形態では上記の２グループが同時に選択走査される。
以下、第２実施形態における水平走査の動作について説明する。
図１２ないし図１４は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。特に、図１２は、低解像度化を伴わない水平走査を行う場合の例を示し、図１３および図１４は、低解像度化を伴う水平走査を行う場合の例を示している。
まず、図１２を参照して、低解像度化を伴わない水平走査の動作について説明する。
《図１２を参照した説明》
図１２において、スタートパルスＳＴＨは、水平走査の１周期に１回の割合でハイレベルにされ、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを１つ含むように設定されている。
このようなスタートパルスＳＴＨが入力される水平走査回路２０では、スタートパルスＳＴＨがハイレベルの期間に、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジが１回検出される。そのため、列選択パルスＨ（１）は、その後のクロックパルスＣｌｋＨ２の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの期間にハイレベルに設定される。そして、このようなハイレベルの期間は１画素期間ずつ順次シフトされる。
したがって、水平走査回路２０からは、図４に示すように、ハイレベルの期間が重複しない列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・が出力されることになる。
図１２において、期間Ｔ０では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（１）のみがハイレベルにされている。すなわち、１番目のグループが有効とされ、１番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ０のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂがオンするので、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１がオンする。
そのため、１番目のグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ａに供給され、Ｒ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ｂに供給される。
また、期間Ｔ１では、複数の列選択パルスＨ（ｉ）のうち、列選択パルスＨ（２）のみがハイレベルにされている。すなわち、２番目のグループが有効とされ、２番目のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、期間Ｔ０と同様に、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｒｂ２がオンする。
そのため、２番目のグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ａに供給され、Ｒ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇは水平信号線２１ｂに供給される。
また、後続の期間でも同様にして、３番目以降のグループが個別に有効とされ、有効とされたグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ａに供給され、Ｒ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ｂに供給される。
したがって、図１２に示したパルス群の波形による水平走査によれば、低解像度化を伴わない色別の画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ１，ＳＩＧ＿ｏｕｔ２として、出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂから出力されることになる。
以上説明したように、図１１に示した構成の固体撮像素子１０では、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の１周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨが、水平走査回路２０に入力されると、低解像度化を伴わない水平走査が実現される。
ここで、ハイレベルの期間がクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定されたスタートパルスＳＴＨを、水平走査回路２０に入力する場合を考える。
このような場合、クロックパルスＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジがｎ回検出されるため、列選択パルスＨ（１）のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期分に設定され、このようなハイレベルの期間は、１画素期間ずつ順次シフトされる。
そのため、ｎが２以上の場合、ｎ個の列選択パルス（列選択パルスＨ（ｉ）〜列選択パルスＨ（ｉ＋ｎ−１））が同時にハイレベルとなる期間が生じ、このような期間では、ｎ個のグループ（ｉ番目〜（ｉ＋ｎ−１）番目のグループ）が同時に有効とされる。
したがって、このような期間にのみゲートパルスＧＨをハイレベルにすると（ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期に１回の割合にすることに相当する）、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介して、ｎ個のグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた複数の水平スイッチ１８が同時にオンする。
その結果、ｎ個のＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは混合されて水平信号線２１ａに供給され、ｎ個のＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇも混合されて水平信号線２１ｂに供給される。
すなわち、図１１に示した構成の固体撮像素子１０では、クロックパルスＣｌｋＨ２およびスタートパルスＳＴＨの波形をｎが２以上となるような波形にすることにより、２つ以上のグループが同時に選択されて、２つ以上の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが色別に混合されるので、低解像度化を伴う水平走査が実現される。
図１３および図１４は、「ｎ＝２」、つまり、２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇの混合（以下、「２画素混合」と称する）によって、低解像度化を伴う水平走査を実現するパルス群の波形の例を示していることになる。
ただし、図１３では、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形の違いによって、水平信号線２１ａ，２１ｂに対して２種類のリセット方法を適用する例を示している。また、図１３では、図１４に示したパルス群のうち、ゲートパルスＧＨの位相をスタートパルスＳＴＨに対して２行毎にずらした例を示している。
以下、図１３および図１４を参照して、２画素混合によって実現される低解像度化を伴う水平走査の動作について説明する。
《図１３参照した説明》
まず、図１３を参照すると、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２の２周期分に相当し、ＣｌｋＨ１の立ち下がりエッジを２つ含むように設定されている。
したがって、列選択パルスＨ（１），Ｈ（２），・・・のハイレベルの期間は、クロックパルスＣｌｋＨ２の２周期分に設定され、１画素期間ずつ順次シフトされる。
期間Ｔ１では、２つの列選択パルスＨ（１），Ｈ（２）が同時にハイレベルにされている。すなわち、１番目および２番目のグループが有効とされ、これらの２つのグループに属するＧ垂直信号線１２，ＲＢ垂直信号線１２に設けられた水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｇ２，ＳＨｒｂ１，ＳＨｒｂ２が駆動の対象となることを意味する。
期間Ｔ１のうち、水平リセットパルスＲＳＴＨのハイレベルの期間では、水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂがオンするので、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。また、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｇ２，ＳＨｒｂ１，ＳＨｒｂ２のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｇ２，ＳＨｒｂ１，ＳＨｒｂ２が同時にオンする。
そのため、１番目および２番目のグループに個別に対応する２つのＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１ａに供給されると共に、１番目および２番目のグループに個別に対応する２つのＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇも、混合されて水平信号線２１ｂに供給される。
すなわち、１番目および２番目のグループに対する２画素混合が行われることになる。
また、期間Ｔ２において、《リセット方法１》では、水平リセットパルスＲＳＴＨが１画素期間毎にハイレベルにされ、水平リセットトランジスタ２３ａ，２３ｂがオンするので、水平信号線２１ａ，２１ｂがリセットされる。一方、《リセット方法２》では、水平リセットパルスＲＳＴＨがハイレベルにされることがないため、水平信号線２１ａ，２１ｂにはゲートパルスＧＨがハイレベルの期間に入力された信号が保持される。
さらに、後続の期間では、期間Ｔ１と同様にして、３番目および４番目のグループに対する２画素混合が行われる。
したがって、図１３に示したパルス群の波形による水平走査によれば、２画素混合により低解像度化された色別の画像信号が、出力信号ＳＩＧ＿ｏｕｔ１，ＳＩＧ＿ｏｕｔ２として、出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂから出力されることになる。
上述したような２画素混合を、複数の行に対して行うと、各々の行で混合される画素１１の位置は、図１５ように表すことができる。
ただし、図１５では、楕円で囲まれた２つの画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが混合されるものとし、図１５（１）では、Ｇ画素１１に着目した場合を示し、Ｇ垂直信号線１２を実線で示し、ＲＢ垂直信号線１２を波線で示しており、図７（２）では、Ｒ画素１１およびＢ画素１１に着目した場合を示し、ＲＢ垂直信号線１２を実線で示し、Ｇ垂直信号線１２を波線で示している。また、図１５は、混合される２つの画素１１の中心位置（以下、「混合中心」と称する）を黒丸によって示している。
図１５よれば、各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。
《図１４を参照した説明》
次に、図１４を参照すると、ｊ行目および（ｊ＋１）行目におけるパルス群の波形は、図１３と同様であり（ただし、水平リセットパルスＲＳＴＨの波形については、図１３の《リセット方法１》に準拠している。）、ゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相である。
そのため、ｊ行目および（ｊ＋１）行目では、図１３に示したパルス群の波形による２画素混合と同様にして、１番目および２番目のグループに対する２画素混合が行われ、引き続き、３番目および４番目のグループに対する２画素混合が行われる。
一方、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目におけるゲートパルスＧＨは、スタートパルスＳＴＨに対して同位相であるが、ｊ行目や（ｊ＋１）行目におけるゲートパルスＧＨと比べて、スタートパルスＳＴＨに対する位相が１画素期間分だけ遅れている。
したがって、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目において、列選択パルスＨ（１）がハイレベルにされる期間Ｔ０のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ１，ＳＨｒｂ１がオンする。そのため、１番目のグループに対応するＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ａに供給され、１番目のグループに対応するＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇが水平信号線２１ｂに供給される。
また、２つの列選択パルスＨ（２），Ｈ（３）が同時にハイレベルにされる期間Ｔ２のうち、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間では、水平選択用ＡＮＤ回路１９を介してハイレベル（オンを示す）の信号が水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｇ３，ＳＨｒｂ２，ＳＨｒｂ３のゲートに入力され、水平スイッチＳＨｇ２，ＳＨｇ３，ＳＨｒｂ２，ＳＨｒｂ３が同時にオンする。そのため、２番目および３番目のグループに個別に対応する２つのＧ画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１ａに供給されると共に、２番目および３番目のグループに個別に対応する２つのＲ画素１１（選択される行によっては、Ｂ画素１１）からの有効信号Ｖｓｉｇは、混合されて水平信号線２１ｂに供給される。
すなわち、（ｊ＋２）行目および（ｊ＋３）行目では、２番目および３番目のグループに対する２画素混合が行われることになり、引き続き、４番目および５番目のグループに対する２画素混合が行われることになる。
したがって、図１４に示したパルス群の波形による２画素混合によれば、各々の行で混合される画素１１の位置は、図１６のように表すことができる。
図１６は、図１５と同様に各々の行における混合中心が４画素ピッチで対応付けられており、水平方向の低解像度化が実現されていることが分かる。また、図１６では、混合中心が欠落する列はなく、４つの行を１つの単位とすると、全ての列に混合中心が対応付けられることが分かる。そのため、図１６に示したパルス群の波形による２画素混合では、混合中心の欠落によって発生する画質の劣化が抑制される。
以上説明したように、第２実施形態によれば、スタートパルスＳＴＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ１，ＣｌｋＨ２のｎ周期分（ただし、ｎは２以上）とし、ゲートパルスＧＨのハイレベルの期間をクロックパルスＣｌｋＨ２のｎ周期に１回の割合にすることによって、ｎ個の画素１１からの有効信号Ｖｓｉｇを色別に混合することができる。そのため、混色を来たすことなく、低解像度化を伴う水平走査を容易に実現することができる。特に、図１４のように、ゲートパルスＧＨの位相をスタートパルスＳＴＨに対して複数行毎にずらす場合には、低解像度化の際の画質の劣化を抑制することができる。
また、第２実施形態では、色別に出力信号が分かれているので、第１実施形態の図６、図７で説明したようにカラーフィルタの水平方向の繰り返し周期を意識した複雑なスタートパルスＳＴＨ、ゲートパルスＧＨを必ずしも入れることなく、図５で説明したような連続したスタートパルスＳＴＨを入れることにより、混色を来たすことなく色別の画素混合を行うことができる。
また、出力バッファアンプ２２ａ，２２ｂの各々から出力される信号量は、第１実施形態と同様であり、第２実施形態によって実現される低解像度化を伴う水平走査によれば、低解像度化を伴わない水平走査よりも、感度の高い画像信号を出力することができる。
なお、第２実施形態では、「ｎ＝２」として、２画素混合によって低解像度化を伴う水平走査の説明を行ったが、ｎが他の値であっても同様にして低解像度化を伴う水平走査が実現でき、ｎの値を増減することによって、第１実施形態と同様に、解像度の低下率を容易に変更することができる。
また、第２実施形態では、連続したスタートパルスＳＴＨを用いて説明を行ったが、第１実施形態のように、二つ以上に分かれたスタートパルスＳＴＨを用いるようにしても良い。
また、第１実施形態の図１１で説明した間引きを、第２実施形態の固体撮像装置１に適用するようにしても良い。その場合、スタートパルスＳＴＨを変更せずに、ゲートパルスＧＨのみを適当に設定するだけで、間引きを行うことができる。
また、第２実施形態では、３色のカラーフィルタがベイア配列で配置されている。そのため、隣接する２つの垂直信号線１２（Ｇ垂直信号線１２、ＲＢ垂直信号線１２）を１単位とするグループ分けをし、２つの水平信号線２１ａ，２１ｂを設けることによって、低解像度化を伴う色別の水平走査を実現しているが、本発明による低解像度化を伴う色別の水平走査は、３色カラーフィルタが公知のストライプ配列やデルタ配列で配置されている場合であっても、フィルター繰り返しピッチを変更して適用したり、垂直信号線１２のグループ分けや水平信号線２１の数を適宜決め、固体撮像素子１０内の各部を適宜接続することによって実現できる。
例えば、３色カラーフィルタがストライプ配列で配列されている場合には、固体撮像素子１０を図１７に示すような構成にすれば良い。
産業上の利用の可能性
本発明の固体撮像装置では、垂直信号線に出力された画像信号は、水平走査の際、水平スイッチを介して接続される水平信号線に供給され、その水平信号線に接続される垂直信号線の数は、ｎの値によって決められることになる。
そのため、ｎが１の場合、低解像度化を伴わない色別の水平走査が行われ、ｎが２以上の場合、複数の画素によって生成された画像信号が水平信号線に供給されて、低解像度化を伴う水平走査が行われる。また、パルスの入力方法を変更する事により、色別の低解像度化を伴う水平走査が実施できる。すなわち、低解像度化を実現するための特別な複雑な回路を撮像素子内部に設ける必要がない。
また、解像度の低下率の変更は、ｎの値を増減するだけで行うことができ、さらに、間引きの程度を示すｋの値を増減することによっても行うことができる。
したがって、本発明によれば、画像信号の読み出し時における低解像度化を、簡単な構成により実現することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態にかかわる固体撮像装置の機能ブロック図である。
図２は、第１実施形態にかかわ固体撮像素子の概略構成を示す図である。
図３は、画素の構成例を示す図である。
図４は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図５は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図６は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図７は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図８は、混合される画素の位置を表す図である。
図９は、混合される画素の位置を表す図である。
図１０は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１１は、第２実施形態にかかわ固体撮像素子の概略構成を示す図である。
図１２は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１３は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１４は、水平走査にかかわるパルス群の波形の例を示す図である。
図１５は、混合される画素の位置を表す図である。
図１６は、混合される画素の位置を表す図である。
図１７は、固体撮像素子の他の構成例を示す図である。
Claims (18)
- 画像信号を生成する複数の画素と、
垂直方向に配置された前記複数の画素と接続される複数の垂直信号線と、
前記複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、
前記複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイッチと、
前記複数の垂直信号線に出力される画像信号が前記複数の水平スイッチを介して供給される水平信号線と、
同時に選択する前記垂直信号線の数を示すｎの値（ｎは自然数）を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定されるｎの値に基づいて、前記選択する垂直信号線を有効とする期間を設定し、該期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、
前記水平スイッチと接続され、前記列選択パルスと、前記複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、該ゲートパルスおよび該列選択パルスによって前記選択する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１に記載の固体撮像装置において、
前記複数の画素は複数の色種のカラーフィルタの何れかが対応付けられ、入射光に応じて当該カラーフィルタの色種の画像信号を生成する複数の画素である
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１に記載の固体撮像装置において、
前記水平走査回路は、
水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、水平走査の１周期に１回の割合で発生され、かつ、パルス幅が該クロックパルスのｎ周期分（ｎは２以上の自然数）であって、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに基づくｎの値に応じた前記列選択パルスを、該クロックパルスに同期して順次シフトしながら出力し、
前記ゲートパルスは、
前記クロックパルスのｎ周期に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期している
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲２に記載の固体撮像装置において、
前記複数の画素には、水平方向に、ｍ画素（ｍは２以上の自然数）ごとに同色のカラーフィルタが対応付けられており、
前記水平走査回路は、
水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、該クロックパルスの（ｍ×ｈ）倍（ｈは自然数）の周期に１回の割合で合計ｎ回（ｎは２以上の自然数）発生され、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに基づくｎの値に応じた前記列選択パルスを、該クロックパルスに同期して順次シフトしながら出力し、
前記ゲートパルスは、
前記クロックパルスの（ｍ×ｎ×ｈ）倍の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期している
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲４に記載の固体撮像装置において、
前記ゲートパルスは、
前記クロックパルスの（ｍ×ｎ×ｈ）倍の周期に換えて、該クロックパルスの｛ｍ×（ｎ＋ｋ）×ｈ｝倍（ｋは自然数）の周期に（ｍ×ｈ）回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期している
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲４に記載の固体撮像装置において、
前記ゲートパルスは、
発生される期間が、前記スタートパルスに対してｐ行毎（ｐは自然数）に位相がずれている
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１に記載の固体撮像装置において、
前記水平選択回路は、
前記垂直信号線と同数のアンド回路から成り、各々のアンド回路の一方の入力端には、前記水平走査回路から順次出力される列選択パルスが個別に入力され、他方の入力端には、前記ゲートパルスが入力される
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１に記載の固体撮像装置において、
前記複数の垂直信号線の各々に対応付けられた水平スイッチと画素との間に設けられ、該画素によって生成されて当該垂直信号線に出力された画像信号を一時的に蓄える複数の蓄積回路
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲２に記載の固体撮像装置において、
前記複数の色種のカラーフィルタは、
赤、緑、青の３色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。 - 請求の範囲９に記載の固体撮像装置において、
前記複数の色種のカラーフィルタは、
前記３色のカラーフィルタのうち、特定の１色のカラーフィルタと、他の２色のカラーフィルタとが市松模様状となる配列で配置される
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 複数の色種のカラーフィルタの何れかが対応付けられ、入射光に応じて当該カラーフィルタの色種の画像信号を生成する複数の画素と、
垂直方向に配置された前記複数の画素と接続される複数の垂直信号線であって、接続された画素をあわせると前記カラーフィルタの全ての色種に対応する画素が含まれるグループに分けられる複数の垂直信号線と、
前記複数の画素を行毎に選択し、同一行に配置された各々の画素によって生成される画像信号を当該画素に接続された垂直信号線へ出力する垂直走査回路と、前記複数の垂直信号線の各々に設けられた複数の水平スイッチと、
前記グループに属する垂直信号線と同数設けられ、垂直信号線に出力される画像信号が、前記複数の水平スイッチを介して色別に供給される複数の水平信号線と、
予め設定され、同時に選択する前記グループの数を示すｎの値（ｎは自然数）に応じて、前記選択するグループを有効とする期間を設定し、該期間を示す列選択パルスを順次シフトしながら出力する水平走査回路と、
前記水平スイッチと接続され、前記列選択パルスと、前記複数の水平スイッチの駆動のタイミングを定めるゲートパルスとを入力し、該ゲートパルスおよび該列選択パルスによって前記選択するグループに属する垂直信号線に対応する水平スイッチを駆動する水平選択回路と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１１に記載の固体撮像装置において、
前記水平走査回路は、
水平走査の時間間隔を規定するクロックパルスと、水平走査の１周期に１回の割合で発生され、かつ、パルス幅が該クロックパルスのｎ周期分であって、水平走査の開始を規定するスタートパルスとを入力し、該クロックパルスと該スタートパルスとに応じて設定されるｎの値に応じて、前記選択するグループを有効とする期間を設定し、該クロックパルスに同期して前記列選択パルスを順次シフトしながら出力し、
前記ゲートパルスは、
前記クロックパルスのｎ周期に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期している
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１２に記載の固体撮像装置において、
前記ゲートパルスは、
前記クロックパルスのｎ周期に換えて、該クロックパルスの（ｎ＋ｋ）周期（ｋは自然数）に１回の割合で発生され、前記スタートパルスに同期している
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１１に記載の固体撮像装置において、
前記ゲートパルスは、
前記スタートパルスに対して、ｐ行毎（ｐは自然数）に位相がずれている
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１１に記載の固体撮像装置において、
前記水平選択回路は、
前記グループと同数のアンド回路から成り、各々のアンド回路の一方の入力端には、前記水平走査回路から順次出力される列選択パルスが個別に入力され、他方の入力端には、前記ゲートパルスが入力される
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１１に記載の固体撮像装置において、
前記複数の垂直信号線の各々に対応付けられた水平スイッチと画素との間に設けられ、該画素によって生成されて当該垂直信号線に出力された画像信号を一時的に蓄える複数の蓄積回路
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１１に記載の固体撮像装置において、
前記複数の色種のカラーフィルタは、
赤、緑、青の３色のカラーフィルタであり、
前記複数の垂直信号線は、
前記３色のカラーフィルタのうち、特定の１色のカラーフィルタが対応付けられた画素に接続される垂直信号線と、他の２色のカラーフィルタが個別に対応付けられた画素に接続される垂直信号線とが属するグループに分けられ、
前記複数の水平信号線は、
前記特定の１色のカラーフィルタが対応付けられた画素によって生成された画像信号が供給される水平信号線と、前記他の２色のカラーフィルタが個別に対応付けられた画素によって生成された画像信号が交互に供給される水平信号線とから成る
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 請求の範囲１７に記載の固体撮像装置において、
前記複数の色種のカラーフィルタは、
前記特定の１色のカラーフィルタと前記他の２色のカラーフィルタとが市松模様状となる配列で配置され、
前記複数の垂直信号線は、
前記複数の画素のうち隣り合う２列の画素の間に１つずつ配置され、該２列の画素に対して１行おきに交互に接続される
ことを特徴とする固体撮像装置。
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