JP2014007549A - 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器 - Google Patents

固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2014007549A
JP2014007549A JP2012141670A JP2012141670A JP2014007549A JP 2014007549 A JP2014007549 A JP 2014007549A JP 2012141670 A JP2012141670 A JP 2012141670A JP 2012141670 A JP2012141670 A JP 2012141670A JP 2014007549 A JP2014007549 A JP 2014007549A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
signal
imaging device
state imaging
color component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012141670A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6013039B2 (ja
Inventor
Tatsuya Ichikawa
達也 市川
Norito Wakabayashi
準人 若林
Hisashi Kurebayashi
久 紅林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2012141670A priority Critical patent/JP6013039B2/ja
Priority to US13/918,242 priority patent/US20130341750A1/en
Priority to CN201310238347.5A priority patent/CN103517045B/zh
Publication of JP2014007549A publication Critical patent/JP2014007549A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6013039B2 publication Critical patent/JP6013039B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

【課題】基板深さ方向で色分離を行う固体撮像装置において、出力解像度を向上させることができるようにする。
【解決手段】固体撮像装置では、基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されている。固体撮像装置は、複数の画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する。本技術は、例えば、基板深さ方向に色分離を行う画素を有する固体撮像装置に適用できる。
【選択図】図６

Description

本技術は、固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器に関し、特に、基板深さ方向で色分離を行う固体撮像装置において、出力解像度を向上させることができるようにする固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器に関する。
固体撮像装置では、ベイヤー配列などのように、画素ごとに一色の色フィルタを配置し、隣接する複数画素全体で複数色（一般にはR,G,B）を読み出すものがある。また、近年では、各画素の基板深さ方向に複数色の光電変換部を配置し、一画素で複数色を読み出し可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。深さ方向で色分離を行う固体撮像装置によれば、一画素あたり複数色を読み出すことができるので、光を効率的に利用でき、画素特性の向上が見込まれる。また、色情報を豊富に利用できることから、色処理後の画質向上が見込まれる。
基板深さ方向で色分離を行う固体撮像装置において、出力解像度の向上を目的として、第１の層の受光部の画素配列に対して、他の一つ以上の層の受光部の画素配列をずらして配置させた構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特表２００９−５１６９１４号公報 特開２００９−５４８０６号公報
しかしながら、特許文献２の手法では、マイクロレンズの形状を画素ピッチの半分にする必要があり、通常のように、一画素に一つのマイクロレンズを配置した場合と比較して、光を効率的に扱えず、感度の低下が懸念される。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、基板深さ方向で色分離を行う固体撮像装置において、出力解像度を向上させることができるようにするものである。
本技術の第１の側面の固体撮像装置は、基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されており、複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する画素加算部を備える。
本技術の第２の側面の固体撮像装置の制御方法は、基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されている固体撮像装置が、複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する。
本技術の第３の側面の電子機器は、基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されており、複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する画素加算部を備える固体撮像装置を備える。
本技術の第１乃至第３の側面においては、基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されている固体撮像装置において、複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域が、一定間隔ずらした領域に設定されて加算される。
本技術の第１乃至第３の側面によれば、基板深さ方向で色分離を行う固体撮像装置において、出力解像度を向上させることができる。
本技術が適用された固体撮像装置の概略構成を示す図である。 画素の光電変換部の構造について説明する図である。 画素の回路構成の例を示す図である。 出力モードが全画素出力モードである場合の各画素の出力信号を説明する図である。 一般的な加算制御処理を説明する図である。 図１の固体撮像装置の加算制御処理を説明する図である。 全画素出力モード時の画素の動作を示すタイミングチャートを示す図である。 間引きモード時の画素の動作を示すタイミングチャートを示す図である。 画素加算出力処理を説明するフローチャートである。 本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
［固体撮像装置の概略構成例］
図１は、本技術が適用された固体撮像装置の概略構成を示している。図１の固体撮像装置１は、裏面照射型のMOS型固体撮像装置である。
図１の固体撮像装置１は、半導体としてシリコン（Si）を用いた半導体基板１２に、画素２が規則的に２次元アレイ状に配列された画素領域３と、その周辺の周辺回路部とを有して構成される。周辺回路部には、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、制御回路８などが含まれる。
画素２は、基板深さ方向に積層された複数の光電変換部と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有して成る。複数の画素トランジスタは、図３を参照して後述するように、例えば、転送トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの４つのトランジスタで構成される。
また、画素２は、共有画素構造とすることもできる。この画素共有構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有する１つのフローティングディフージョン（浮遊拡散領域）と、共有する１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素では、複数の単位画素を構成するフォトダイオード及び転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
制御回路８は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置１の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路８では、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に入力する。
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線１０を選択し、選択された画素駆動配線１０に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換部において受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
カラム信号処理回路５は、画素２の列ごとに配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS(Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング)や、信号増幅、AD変換等の信号処理を行う。
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１１に出力させる。
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１１を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路７は、例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子１３は、外部と信号のやりとりをする。
［光電変換部の構造］
図２を参照して、画素２の光電変換部の構造について説明する。
画素２は、複数の光電変換部を、基板深さ方向に積層した構造を有している。
図２に示されるように、画素２の光入射面である半導体基板１２（図２では不図示）の裏面側に、オンチップレンズ２１が形成される。したがって、図１の固体撮像装置１では、画素毎に一つのオンチップレンズ２１（マイクロレンズ）が配置されている。
そして、画素２では、オンチップレンズ２１側から基板深さ方向に、第１の色の光を光電変換する第１の光電変換部３１、第２の色の光を光電変換する第２の光電変換部３２、及び、第３の色の光を光電変換する第３の光電変換部３３が形成されている。本実施の形態では、第１の色は緑色（G）であり、第２の色は赤（R）であり、第３の色は青（B）である。
本実施の形態において、第１の光電変換部３１乃至第３の光電変換部３３のそれぞれは、半導体基板１２内にｐ型半導体領域とｎ型半導体領域を形成してフォトダイオードを形成して実現する方法、半導体基板１２上に光電変換膜を形成して実現する方法のいずれを採用してもよい。第１の光電変換部３１乃至第３の光電変換部３３を、全てフォトダイオードまたは光電変換膜により形成してもよいし、フォトダイオードと光電変換膜の組み合わせにより形成してもよい。
第１の光電変換部３１乃至第３の光電変換部３３を、半導体基板中に３層のフォトダイオードを形成して実現する方法は、例えば、上述した特許文献１（特表２００９−５１６９１４号公報）などに開示されている。
第１の光電変換部３１乃至第３の光電変換部３３を、半導体基板上に３層の光電変換膜を形成して実現する方法は、例えば、特開２０１１−１４６６３５号公報などに開示されている。
第１の光電変換部３１乃至第３の光電変換部３３を、半導体基板上に形成した光電変換膜と、半導体基板中に形成したフォトダイオードの組み合わせにより実現する方法は、例えば、特開２０１１−２９３３７号公報などに開示されている。
［画素２の回路構成］
図３は、画素２の回路構成の例を示している。
画素２は、第１の光電変換部３１乃至第３の光電変換部３３、転送トランジスタTr1乃至Tr3、浮遊拡散領域FD、リセットトランジスタTr4、増幅トランジスタTr5、および、選択トランジスタTr6を有している。
転送トランジスタTr1は、そのゲート電極に供給されるTRG(G)信号によって転送トランジスタTr1がオンされることにより、第１の光電変換部３１に蓄積された、緑色の光の受光量に対応する電荷を浮遊拡散領域FDに転送する。同様に、転送トランジスタTr2は、TRG(R)信号によって転送トランジスタTr2がオンされることにより、第２の光電変換部３２に蓄積された、赤色の光の受光量に対応する電荷を浮遊拡散領域FDに転送する。転送トランジスタTr3は、TRG(B)信号によって転送トランジスタTr3がオンされることにより、第３の光電変換部３３に蓄積された、青色の光の受光量に対応する電荷を浮遊拡散領域FDに転送する。
リセットトランジスタTr4は、そのゲート電極に供給されるRST信号によってリセットトランジスタTr4がオンされることにより、浮遊拡散領域FDをリセットする（浮遊拡散領域FDから電荷を排出する）。
増幅トランジスタTr5は、浮遊拡散領域FDの画素信号を増幅して選択トランジスタTr6に出力する。選択トランジスタTr6は、そのゲート電極に供給されるSEL信号によって選択トランジスタTr6がオンされているとき、増幅トランジスタTr5からの画素信号を、カラム信号処理回路５に出力する。
以上のように構成される固体撮像装置１は、出力モードとして、画素領域３の全画素２が画素単位で画素信号を出力する全画素出力モードと、画素領域３全体の画素数よりも少ない解像度で、高フレームレートで画素信号を出力する間引きモードを有している。全画素出力モードは、例えば、静止画として撮像する場合など、解像度を重視する場合に用いられ、間引きモードは、例えば、動画撮影をする場合など、フレームレートを重視する場合に用いられる。
［全画素出力モードの説明］
図４は、出力モードが全画素出力モードである場合の、各画素２の出力信号を説明する図である。
図４では、画素領域３（図１）に含まれる全画素のうち、水平垂直方向それぞれに８画素（８×８）の計６４画素が示されている。
図４において、各画素２内に示される「G/R/B」は、各画素２から、第１の光電変換部３１で光電変換された緑色の画素信号であるG信号、第２の光電変換部３２で光電変換された赤色の画素信号であるR信号、および、第３の光電変換部３３で光電変換された青色の画素信号であるB信号が、出力されることを示している。
したがって、出力モードが全画素出力モードである場合、固体撮像装置１は、各画素２からR,G,Bの３色の画素信号（R信号、G信号、およびB信号）を出力する。
［間引きモードの説明］
次に、図５及び図６を参照して、出力モードが間引きモードである場合の、各画素の出力信号について説明する。
出力モードが間引きモードである場合、固体撮像装置１は、隣接する複数画素の画素信号を加算して、その加算結果を一画素の画素信号として出力する。
図５は、隣接する４画素の画素信号を加算して、その加算結果を一画素の画素信号として出力する場合の一般的な加算処理の例を示している。
図５Aは、各画素２の加算対象画素を、R,G,Bの色成分ごとに示したものであり、図５Aにおいて円で囲まれている２×２の４画素が、一画素の画素信号として出力される加算領域を示している。
また、図５Aにおいて円の中心の黒丸は、２×２の４画素を加算して一画素の画素信号として出力する場合の各色成分の画素信号（以下、色信号ともいう。）の出力位置を示している。各色信号の出力位置は、加算領域内の複数画素の色信号の重心に対応する。
図５Bは、各色信号の出力位置の位置関係を示した図である。
図５Bに示されるように、一般的な加算処理では、R,G,Bの各色成分において同一の領域を加算領域とし、R,G,Bの各色成分で同一の位置（画素）から、各色信号が出力される。
これに対して、図６は、出力モードが間引きモードである場合の固体撮像装置１による加算処理の例を示している。
図６Aは、図５Aと同様に、固体撮像装置１の加算処理における加算領域をR,G,Bの色成分ごとに示しており、図６Bは、図５Bと同様に、各色信号の出力位置を示している。
固体撮像装置１は、図６Aに示されるように、Gの色成分の加算領域と、R,Bの各色成分の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定する。これにより、図６Bに示されるように、Gの色信号の出力位置は、R,Bの色信号の出力位置よりも、一定間隔ずれた位置となる。Gの色信号の出力位置と、R,Bの色信号の出力位置のずれ量は、RまたはBの色信号の出力位置の間隔を基準とすると、１／２間隔となっている。
このように加算領域を設定して得られたR,G,Bの色信号を輝度信号に変換した場合、輝度信号は、R,G,Bの色信号の出力位置ごとに得られる。したがって、G信号の出力位置を、R信号およびB信号の出力位置に対して、１／２間隔ずつずらすように加算して出力することで、出力イメージにおける空間サンプリング間隔が密になるので、図５で示した一般的な加算処理の場合よりも、出力解像度を向上させることができる。
［全画素出力モード時の回路動作］
次に、各出力モードにおける画素２の駆動制御について説明する。
図７は、出力モードが全画素出力モードである場合の、画素２の動作を示すタイミングチャートを示している。
画素信号を読み出す対象の画素２において、G信号を読み出すG信号読み出し期間T１、R信号を読み出すR信号読み出し期間T２、B信号を読み出すB信号読み出し期間T３が、順に設定される。
G信号読み出し期間T１では、その期間中、選択トランジスタTr6の制御信号であるSEL信号がHiに設定され、選択トランジスタTr6がオンとされる。そして、G信号読み出し期間T１のはじめに、リセットトランジスタTr4の制御信号であるRST信号が、Δｔ期間、Hiとされることにより、リセットトランジスタTr4がオンとされ、浮遊拡散領域FDがリセットされる。
リセットトランジスタTr4をオフにした後、転送トランジスタTr1の制御信号であるTRG(G)信号がΔｔ期間、Hiとされることにより、転送トランジスタTr1がオンとなる。転送トランジスタTr1のオンにより、第１の光電変換部３１に蓄積された、緑色（G）の光の受光量に対応する電荷（G信号）が浮遊拡散領域FDに転送される。浮遊拡散領域FDに転送されたG信号は、増幅トランジスタTr5で増幅された後、選択トランジスタTr6を介して、カラム信号処理回路５に出力される。
そして、転送トランジスタTr1がオフされた所定期間後、RST信号とTRG(G)信号が、再度、Hiとされることにより、第１の光電変換部３１の電荷がリセットされる。
以上までの動作が、G信号読み出し期間T１の間に実行される。
G信号読み出し期間T１の後のR信号読み出し期間T２、および、B信号読み出し期間T３においても、上述したG信号読み出し期間T１の転送トランジスタTr1に代えて、R信号読み出し期間T２では転送トランジスタTr2、B信号読み出し期間T３では転送トランジスタTr3が制御される点を除いて、G信号読み出し期間T１と同様の動作が実行される。
［間引きモード時の回路動作］
次に、図８を参照して、出力モードが間引きモードで、隣接する４画素の画素信号を加算して出力する場合の、画素２の動作について説明する。
図８は、図６Aで円で囲んで示した加算領域に対応した所定の２行の画素２についての動作を示すタイミングチャートを示している。
固体撮像装置１が、隣接する４画素の画素信号を加算して出力する場合、垂直駆動回路４は、加算領域に対応した２行単位で、読み出し制御する。ここで、画素領域３の、加算領域に対応した２行単位の上側の行をｍ行、下側の行をｎ行とする。
垂直駆動回路４は、G信号読み出し期間T１ｍ、G信号読み出し期間T１ｎ、R信号読み出し期間T２ｍ、R信号読み出し期間T２ｎ、B信号読み出し期間T３ｍ、B信号読み出し期間T３ｎを、順に設定する。
初めに、G信号読み出し期間T１ｍにおいて、垂直駆動回路４は、図７で説明したG信号読み出し期間T１と同様の制御で、２行単位の上側のｍ行の画素２のG信号を読み出す。次に、G信号読み出し期間T１ｎにおいて、垂直駆動回路４は、図７で説明したG信号読み出し期間T１と同様の制御で、２行単位の下側のｎ行のG信号を読み出す。
以下同様に、垂直駆動回路４は、R信号読み出し期間T２ｍで、２行単位の上側のｍ行のR信号を読み出し、R信号読み出し期間T２ｎで、２行単位の下側のｎ行のR信号を読み出す。次に、垂直駆動回路４は、B信号読み出し期間T３ｍで、２行単位の上側のｍ行のB信号を読み出し、B信号読み出し期間T３ｎで、２行単位の下側のｎ行のB信号を読み出す。
なお、図６Aを参照してわかるように、G信号のｍ行と、R信号およびB信号のｍ行は異なる行であり、G信号のｎ行と、R信号およびB信号のｍ行が同一の行となる。
以上のように画素２を駆動制御することで、画素２の列ごとに配置された各カラム信号処理回路５に、R,G,Bの各色成分について、ｍ行とｎ行の２行の画素信号が供給される。
なお、図７および図８では、R,G,Bの各色信号を、G信号、R信号、B信号の順に読み出す例について説明したが、色信号を読み出す順番は、上記の例に限定されず、任意の順番に設定することができる。
［画素加算出力処理の説明］
次に、図９のフローチャートを参照して、各カラム信号処理回路５に供給された所定の２行の色信号を用いて、２×２の４画素の色信号を加算して一画素の色信号として出力する画素加算出力処理について説明する。
初めに、ステップＳ１において、各列のカラム信号処理回路５それぞれは、ｍ行とｎ行の２行の色信号を加算する。これにより、垂直方向の２画素の色信号を加算した垂直画素加算信号が得られる。
そして、ステップＳ２において、各カラム信号処理回路５が、垂直方向の２画素の色信号を加算した垂直画素加算信号を、列の並び順に、出力回路７に出力する。
ステップＳ３において、出力回路７は、各列のカラム信号処理回路５から順次供給される垂直画素加算信号を、隣接する２列単位で加算する。これにより、水平方向の色信号についても２画素単位で加算した水平垂直画素加算信号、すなわち、図６Aにおいて円で囲んだ２×２の４画素単位の色信号が得られる。そして、出力回路７は、加算結果である水平垂直画素加算信号を、加算した順に、出力する。
ステップＳ１乃至Ｓ３の処理が、R,G,Bの各色信号について所定の順番で、あるいは、並行して実行される。
なお、上述した例では、垂直方向の２画素の加算についてはカラム信号処理回路５で行い、水平方向の２画素の加算については出力回路７で行うようにしたが、垂直方向および水平方向の色信号の加算処理は、どこで行ってもよい。例えば、隣接するカラム信号処理回路５で水平方向の加算を行ってから、出力回路７に水平垂直画素加算信号を出力してもよいし、出力回路７が、垂直方向および水平方向の両方の画素加算処理を行ってもよい。またあるいは、垂直方向および水平方向の画素加算を行うブロックを別途設けるなどしてもよい。
上述した実施の形態では、２×２の４画素の画素信号（色信号）を加算して、その加算結果を一画素の画素信号（色信号）として出力する例について説明したが、３×３の９画素、４×４の１６画素など、水平垂直方向の加算画素数は、任意に設定（変更）することができる。
また、上述した実施の形態では、G信号の出力位置を、R信号およびB信号の出力位置に対して、１／２間隔ずつずらすようにしたが、ずらし量は、１／２に限定されず、予め決定した所定の量とすることができる。換言すれば、G信号の出力位置と、R信号およびB信号の出力位置は、一定間隔ずれていればよい。
例えば、３×３の９画素を加算して出力する場合、単純に加算すると、R信号およびB信号の出力位置に対して、G信号の出力位置が、１／３間隔ずつずらした位置として出力される。そのように１／３間隔ずつずらした位置で出力してもよいし、例えば、水平方向（横方向）の３画素の加算処理において、左画素、中央画素、右画素の色信号の重み（比率）を、左画素：中央画素：右画素＝１：１：２として、１／２間隔ずつずらすように変換して出力することもできる。
また、上述した実施の形態では、３色の色信号のうち、出力位置をずらす色信号をG信号としたが、G信号以外の色信号をずらすようにしてもよい。色分離の対象の色は、R,G,Bの３色としたが、２色または４色以上でもよいし、例えば、マゼンタ（Mg）、シアン(Cy)、イエロー(Ye)など、R,G,B以外の色でもよい。
以上をまとめると、本技術を採用した間引きモードにおける画素加算出力処理では、基板深さ方向に色分離を行う画素構造の画素２が規則的に２次元アレイ状に配列された固体撮像装置１において、複数の画素２の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号（色信号）の加算領域と、第２の色成分の画素信号（色信号）の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算するものであればよい。
［電子機器への適用例］
上述した固体撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図１０は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図１０に示される撮像装置５１は、光学系５２、シャッタ装置５３、固体撮像装置５４、制御回路５５、信号処理回路５６、モニタ５７、およびメモリ５８を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
光学系５２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像装置５４に導き、固体撮像装置５４の受光面に結像させる。
シャッタ装置５３は、光学系５２および固体撮像装置５４の間に配置され、制御回路５５の制御に従って、固体撮像装置５４への光照射期間および遮光期間を制御する。
固体撮像装置５４は、上述した固体撮像装置１により構成される。固体撮像装置５４は、光学系５２およびシャッタ装置５３を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像装置５４に蓄積された信号電荷は、制御回路５５から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。固体撮像装置５４は、それ単体でワンチップとして構成されてもよいし、光学系５２ないし信号処理回路５６などと一緒にパッケージングされたカメラモジュールの一部として構成されてもよい。
制御回路５５は、固体撮像装置５４の転送動作、および、シャッタ装置５３のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像装置５４およびシャッタ装置５３を駆動する。
信号処理回路５６は、固体撮像装置５４から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路５６が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ５７に供給されて表示されたり、メモリ５８に供給されて記憶（記録）されたりする。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されており、
複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する画素加算部を備える
固体撮像装置。
（２）
前記画素加算部は、前記第１の色成分の重心の間隔を基準として、前記第２の色成分の重心が、前記第１の色成分の重心から１／２間隔ずれるように、前記加算領域の複数の画素の画素信号を加算する
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記第１の色成分は、赤色または青色であり、前記第２の色成分は、緑色である
前記（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記画素は、前記第１の色成分と前記第２の色成分の色分離を行う複数の光電変換領域を半導体基板内に有する
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記画素は、前記第１の色成分と前記第２の色成分の色分離を行う複数の光電変換膜を半導体基板上に有する
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記画素は、前記第１の色成分の色分離を行う光電変換膜を半導体基板上に有し、前記第２の色成分の色分離を行う光電変換領域を前記半導体基板内に有する
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されている固体撮像装置が、
複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する
固体撮像装置の制御方法。
（８）
基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されており、
複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する画素加算部を備える固体撮像装置
を備える電子機器。
１ 固体撮像装置， ２ 画素， ３ 画素領域， ４ 垂直駆動回路， ５ カラム信号処理回路， ６ 水平駆動回路， ７ 出力回路， ５１ 撮像装置， ５４ 固体撮像装置

Claims (8)

  1. 基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されており、
    複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する画素加算部を備える
    固体撮像装置。
  2. 前記画素加算部は、前記第１の色成分の重心の間隔を基準として、前記第２の色成分の重心が、前記第１の色成分の重心から１／２間隔ずれるように、前記加算領域の複数の画素の画素信号を加算する
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記第１の色成分は、赤色または青色であり、前記第２の色成分は、緑色である
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 前記画素は、前記第１の色成分と前記第２の色成分の色分離を行う複数の光電変換領域を半導体基板内に有する
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  5. 前記画素は、前記第１の色成分と前記第２の色成分の色分離を行う複数の光電変換膜を半導体基板上に有する
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 前記画素は、前記第１の色成分の色分離を行う光電変換膜を半導体基板上に有し、前記第２の色成分の色分離を行う光電変換領域を前記半導体基板内に有する
    請求項１に記載の固体撮像装置。
  7. 基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されている固体撮像装置が、
    複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する
    固体撮像装置の制御方法。
  8. 基板深さ方向に色分離を行う画素が２次元アレイ状に複数配列されており、
    複数の前記画素の画素信号を加算して出力する場合に、第１の色成分の画素信号の加算領域と、第２の色成分の画素信号の加算領域とを、一定間隔ずらした領域に設定して加算する画素加算部を備える固体撮像装置
    を備える電子機器。
JP2012141670A 2012-06-25 2012-06-25 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器 Active JP6013039B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012141670A JP6013039B2 (ja) 2012-06-25 2012-06-25 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器
US13/918,242 US20130341750A1 (en) 2012-06-25 2013-06-14 Solid-state imaging device, method for controlling the same, and electronic apparatus
CN201310238347.5A CN103517045B (zh) 2012-06-25 2013-06-17 固体摄像器件及其控制方法以及电子装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012141670A JP6013039B2 (ja) 2012-06-25 2012-06-25 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014007549A true JP2014007549A (ja) 2014-01-16
JP6013039B2 JP6013039B2 (ja) 2016-10-25

Family

ID=49773711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012141670A Active JP6013039B2 (ja) 2012-06-25 2012-06-25 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20130341750A1 (ja)
JP (1) JP6013039B2 (ja)
CN (1) CN103517045B (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9491442B2 (en) * 2014-04-28 2016-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Image processing device and mobile computing device having the same
KR102382183B1 (ko) 2015-05-20 2022-04-01 삼성전자주식회사 신호대 잡음비 및 랜덤 노이즈를 개선하는 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
CN105554419B (zh) * 2015-12-18 2018-04-10 广东欧珀移动通信有限公司 图像传感器及具有其的终端
WO2017210250A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-07 BAE Systems Imaging Solutions Inc. Photodetector adapted to provide additional color information
KR102629831B1 (ko) * 2016-08-03 2024-01-26 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 장치
JP7242655B2 (ja) * 2018-05-18 2023-03-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子の駆動方法
CN110536084A (zh) * 2019-09-10 2019-12-03 Oppo广东移动通信有限公司 叠层互补金属氧化物半导体图像传感器及图像处理方法
CN110572594B (zh) * 2019-09-11 2022-04-15 Oppo广东移动通信有限公司 叠层互补金属氧化物半导体图像传感器及图像处理方法
CN110691207A (zh) * 2019-09-18 2020-01-14 Oppo广东移动通信有限公司 一种图像传感器及图像处理方法、存储介质
CN110740277B (zh) * 2019-10-29 2022-06-21 Oppo广东移动通信有限公司 图像传感器及电子设备、成像方法
CN111212212A (zh) * 2020-03-16 2020-05-29 Oppo广东移动通信有限公司 摄像头组件、移动终端及控制方法
KR20220009223A (ko) * 2020-07-15 2022-01-24 삼성전자주식회사 멀티-탭 구조를 갖는 거리 픽셀 및 이를 포함하는 비행 거리 센서
KR20220111770A (ko) * 2021-02-01 2022-08-10 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그를 포함하는 전자 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165037A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法、並びにデジタルカメラ及びその制御方法
JP2007235591A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Sony Corp カメラ装置の制御方法及びこれを用いたカメラ装置
JP2007329554A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型固体撮像素子
JP2009295937A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Sony Corp 固体撮像装置、その駆動方法、及び電子機器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4368462A (en) * 1979-07-10 1983-01-11 Teledyne Industries, Inc. Line follower
JP2817581B2 (ja) * 1993-08-02 1998-10-30 日本電気株式会社 固体撮像装置
JPH08172635A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Minolta Co Ltd 撮像装置
JP4171137B2 (ja) * 1999-06-08 2008-10-22 富士フイルム株式会社 固体撮像装置及びその制御方法
JP4497872B2 (ja) * 2003-09-10 2010-07-07 キヤノン株式会社 撮像装置
JP4911445B2 (ja) * 2005-06-29 2012-04-04 富士フイルム株式会社 有機と無機のハイブリッド光電変換素子
JP4599258B2 (ja) * 2005-09-16 2010-12-15 富士フイルム株式会社 固体撮像素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165037A (ja) * 2004-12-02 2006-06-22 Fuji Photo Film Co Ltd 撮像装置及び固体撮像素子の信号処理方法、並びにデジタルカメラ及びその制御方法
JP2007235591A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Sony Corp カメラ装置の制御方法及びこれを用いたカメラ装置
JP2007329554A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 Fujifilm Corp 光電変換膜積層型固体撮像素子
JP2009295937A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Sony Corp 固体撮像装置、その駆動方法、及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US20130341750A1 (en) 2013-12-26
JP6013039B2 (ja) 2016-10-25
CN103517045A (zh) 2014-01-15
CN103517045B (zh) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6013039B2 (ja) 固体撮像装置およびその制御方法、並びに、電子機器
JP7264187B2 (ja) 固体撮像装置およびその駆動方法、並びに電子機器
JP5038188B2 (ja) 撮像装置及びそれを用いた撮像システム
KR101104617B1 (ko) 고체 촬상 디바이스 및 촬상 장치
JP6408372B2 (ja) 固体撮像装置及びその駆動制御方法、並びに、電子機器
JP4449936B2 (ja) 撮像装置、カメラシステムおよびその駆動方法
CN102569321B (zh) 固体摄像器件和电子装置
JP6334203B2 (ja) 固体撮像装置、および電子機器
JP6026102B2 (ja) 固体撮像素子および電子機器
JP4448889B2 (ja) 撮像素子及び撮像装置
JP2010130657A (ja) 固体撮像装置及びそれを用いた撮像システム
JP2009268072A (ja) 撮像装置及び撮像装置の駆動方法
US8730355B2 (en) Image signal processing device, imaging device, image signal processing method and program
JP2011109335A (ja) 撮像素子、撮像素子の駆動装置、撮像素子の駆動方法、画像処理装置、プログラム、及び、撮像装置
KR20120140609A (ko) 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 구동 방법, 및 전자 기기
US20140327797A1 (en) Imaging device, method for controlling imaging device, and storage medium storing a control program
US20080055437A1 (en) Solid-state imaging device
JP2017139498A (ja) 固体撮像装置、および電子機器
JP5124549B2 (ja) 固体撮像素子の動画像信号読出方法及び撮像装置
JP2007088732A (ja) 固体撮像素子
JP5655783B2 (ja) 画像読取装置
JP2007235888A (ja) 単板式カラー固体撮像素子及び撮像装置
US20220415939A1 (en) Solid-state imaging apparatus, method for manufacturing the same, and electronic device
JP5511205B2 (ja) 撮像装置及び撮像方法
JP4424101B2 (ja) 固体撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150129

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160331

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20160720

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160825

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160921

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6013039

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250