JP3501682B2 - カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム - Google Patents
カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システムInfo
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- JP3501682B2 JP3501682B2 JP15161599A JP15161599A JP3501682B2 JP 3501682 B2 JP3501682 B2 JP 3501682B2 JP 15161599 A JP15161599 A JP 15161599A JP 15161599 A JP15161599 A JP 15161599A JP 3501682 B2 JP3501682 B2 JP 3501682B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカラー撮像装置及び
それを用いた撮像システムに係わり、特に各画素信号を
原信号で読出す動作と、加算して読出す動作を選択可能
なカラー撮像装置及びそれを用いた撮像システムに関す
る。
それを用いた撮像システムに係わり、特に各画素信号を
原信号で読出す動作と、加算して読出す動作を選択可能
なカラー撮像装置及びそれを用いた撮像システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】デジタルスチルカメラは２００万画素の
撮像素子が使用されるようになった。これは銀鉛写真画
質を追求した結果であって、静止画専用に用いられてい
た。従来ＮＴＳＣ用のビデオカメラは４０万画素程度で
あり、読出し速度はインタレース走査で約１３．５ＭＨ
ｚ、プログレッシブ走査で約２７ＭＨｚである。
撮像素子が使用されるようになった。これは銀鉛写真画
質を追求した結果であって、静止画専用に用いられてい
た。従来ＮＴＳＣ用のビデオカメラは４０万画素程度で
あり、読出し速度はインタレース走査で約１３．５ＭＨ
ｚ、プログレッシブ走査で約２７ＭＨｚである。
【０００３】２００万画素の撮像素子を動画で使用する
と、上記４０万画素の場合の５倍の読出し速度になる。
と、上記４０万画素の場合の５倍の読出し速度になる。
【０００４】このような読出し速度で読み出しを行う
と、消費電力が非常に増大し、また、かかる消費電力増
大によるノイズの悪化が生じ、さらに画像処理用のメモ
リの増大によるコストアップを招く問題があった。
と、消費電力が非常に増大し、また、かかる消費電力増
大によるノイズの悪化が生じ、さらに画像処理用のメモ
リの増大によるコストアップを招く問題があった。
【０００５】この様な問題を解決するものとして、特開
平９−２４７６８９号公報に開示されたカラー撮像装置
がある。同公報に示される実施例（公報の図３）では、
４×４画素を単位として同一色を間引いて読み出し加算
している。
平９−２４７６８９号公報に開示されたカラー撮像装置
がある。同公報に示される実施例（公報の図３）では、
４×４画素を単位として同一色を間引いて読み出し加算
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この場合、問題になる
のは４×４画素のなかで利用される有効画素が１／４に
なっていること、また全体の画素数で考えると１／１６
になっていることである。従って、２００万画素の素子
の場合２００万／１６≒１２．５万画素相当の解像度し
か得られない。即ち、利用効率が非常に悪くなり、実際
上モニタ程度にしか使うことができない。
のは４×４画素のなかで利用される有効画素が１／４に
なっていること、また全体の画素数で考えると１／１６
になっていることである。従って、２００万画素の素子
の場合２００万／１６≒１２．５万画素相当の解像度し
か得られない。即ち、利用効率が非常に悪くなり、実際
上モニタ程度にしか使うことができない。
【０００７】さらに上記特開平９−２４７６８９号公報
の実施例（公報の図２）では複数の画素信号を混合して
読出すことが記載されているが、これをＣＣＤで行うに
は実現性がなく（ＣＣＤでは電荷転送なのでＸ−Ｙ走査
の読出しは困難）、また半導体スイッチと光ダイオード
で行うには、垂直信号線のＫＴＣノイズが大きく、良好
なＳ／Ｎが得られない問題がある。
の実施例（公報の図２）では複数の画素信号を混合して
読出すことが記載されているが、これをＣＣＤで行うに
は実現性がなく（ＣＣＤでは電荷転送なのでＸ−Ｙ走査
の読出しは困難）、また半導体スイッチと光ダイオード
で行うには、垂直信号線のＫＴＣノイズが大きく、良好
なＳ／Ｎが得られない問題がある。
【０００８】上述の様に従来技術では画素信号を間引
き、また４×４画素単位による読出しのため、充分な解
像度が得られない、Ｓ／Ｎが悪いという課題があった。
き、また４×４画素単位による読出しのため、充分な解
像度が得られない、Ｓ／Ｎが悪いという課題があった。
【０００９】また、画素から信号を読み出す場合、従来
は１行目の画素信号を上側のメモリ、２行目の画素信号
を下側のメモリへ転送していた。従って水平方向の加算
は容易であったが垂直及び斜め方向の加算は困難であっ
た。
は１行目の画素信号を上側のメモリ、２行目の画素信号
を下側のメモリへ転送していた。従って水平方向の加算
は容易であったが垂直及び斜め方向の加算は困難であっ
た。
【００１０】本発明は従来技術の課題を解決し、高精細
の画像と、それより低解像の動画像を良画質で撮影でき
るカラー撮像装置を提供することを目的とする。
の画像と、それより低解像の動画像を良画質で撮影でき
るカラー撮像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のカラー撮像装置
は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、第１
の色フィルターを一の斜め方向に配列するとともに、第
２の色フィルターと第３の色フィルターとを該一の斜め
方向と交差する他の斜め方向に配列した２行２列の基本
配列を、前記複数の画素に対して水平方向及び垂直方向
に配置した撮像素子と、前記第１の色フィルターが配列
された、前記一の斜め方向に隣接した２以上の画素の信
号を加算する第１の加算手段と、前記第２の色フィルタ
ーが配列された、水平方向の２以上の画素の信号を加算
するとともに、前記第３の色フィルターが配列された、
水平方向の２以上の画素の信号を加算する第２の加算手
段と、を備えたものである。
は、マトリクス状に配列された複数の画素を有し、第１
の色フィルターを一の斜め方向に配列するとともに、第
２の色フィルターと第３の色フィルターとを該一の斜め
方向と交差する他の斜め方向に配列した２行２列の基本
配列を、前記複数の画素に対して水平方向及び垂直方向
に配置した撮像素子と、前記第１の色フィルターが配列
された、前記一の斜め方向に隣接した２以上の画素の信
号を加算する第１の加算手段と、前記第２の色フィルタ
ーが配列された、水平方向の２以上の画素の信号を加算
するとともに、前記第３の色フィルターが配列された、
水平方向の２以上の画素の信号を加算する第２の加算手
段と、を備えたものである。
【００１２】
【００１３】
【００１４】本発明の撮像システムは、上記本発明のカ
ラー撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する光学
系と、該撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回
路とを有することを特徴とするものである。
ラー撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する光学
系と、該撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回
路とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１６】図１に本発明のカラー撮像装置による画素
信号読出し方法を示す概略説明図である。図１では撮像
素子の出力は４チャンネルあり、撮像素子のマトリクス
状に配された各画素のカラーフィルターは市松模様状に
配置されており、Ｇ（緑）フィルターは市松模様の半分
に配され、Ｒ（赤）フィルター、Ｂ（青）フィルターは
市松模様の残りの半分にそれぞれ半分づつ配されてい
る。
信号読出し方法を示す概略説明図である。図１では撮像
素子の出力は４チャンネルあり、撮像素子のマトリクス
状に配された各画素のカラーフィルターは市松模様状に
配置されており、Ｇ（緑）フィルターは市松模様の半分
に配され、Ｒ（赤）フィルター、Ｂ（青）フィルターは
市松模様の残りの半分にそれぞれ半分づつ配されてい
る。
【００１７】高精細読出しの場合（システム１）は各画
素信号が独立に読出される。すなわち、出力Ａからは読
み出し回路１１により画素信号Ｇ11，Ｇ13，Ｇ15・・・
が出力され、出力Ｂからは読み出し回路１１により画素
信号Ｇ22，Ｇ24，Ｇ26・・・が出力され、出力Ｃからは
読み出し回路１２により画素信号Ｂ21，Ｂ23，Ｂ25・・
・が出力され、出力Ｄからは読み出し回路１２により画
素信号Ｒ12，Ｒ14，Ｒ16・・・が出力される。
素信号が独立に読出される。すなわち、出力Ａからは読
み出し回路１１により画素信号Ｇ11，Ｇ13，Ｇ15・・・
が出力され、出力Ｂからは読み出し回路１１により画素
信号Ｇ22，Ｇ24，Ｇ26・・・が出力され、出力Ｃからは
読み出し回路１２により画素信号Ｂ21，Ｂ23，Ｂ25・・
・が出力され、出力Ｄからは読み出し回路１２により画
素信号Ｒ12，Ｒ14，Ｒ16・・・が出力される。
【００１８】また、低解像読出し（システム２）では同
色画素信号が加算して読出され、Ｇフィルターが配され
た斜め方向の画素からの信号は読み出し回路１１により
２行分加算読み出しされ、Ｒ又はＢフィルターが配され
た水平方向の画素からの信号は読み出し回路１２により
２行分加算読み出しされる。すなわち、出力Ａからは読
み出し回路１１により画素信号Ｇ11＋Ｇ22，Ｇ13＋Ｇ2
4，・・・、及び画素信号Ｇ15＋Ｇ26，Ｇ17＋Ｇ18，・
・・が出力され、出力Ｃからは読み出し回路１２により
画素信号Ｂ21＋Ｂ23，Ｂ25＋Ｂ27，・・・が出力され、
出力Ｄからは読み出し回路１２により画素信号Ｒ12＋Ｒ
14，Ｒ16＋Ｒ18・・・が出力される。なお、ここでは出
力Ｂから信号が出力されていないが、出力Ａからは画素
信号Ｇ11＋Ｇ22，Ｇ15＋Ｇ26，・・・が出力され、出力
Ｂからは画素信号Ｇ13＋Ｇ24，Ｇ17＋Ｇ28・・・が出力
されるようにしてもよい。
色画素信号が加算して読出され、Ｇフィルターが配され
た斜め方向の画素からの信号は読み出し回路１１により
２行分加算読み出しされ、Ｒ又はＢフィルターが配され
た水平方向の画素からの信号は読み出し回路１２により
２行分加算読み出しされる。すなわち、出力Ａからは読
み出し回路１１により画素信号Ｇ11＋Ｇ22，Ｇ13＋Ｇ2
4，・・・、及び画素信号Ｇ15＋Ｇ26，Ｇ17＋Ｇ18，・
・・が出力され、出力Ｃからは読み出し回路１２により
画素信号Ｂ21＋Ｂ23，Ｂ25＋Ｂ27，・・・が出力され、
出力Ｄからは読み出し回路１２により画素信号Ｒ12＋Ｒ
14，Ｒ16＋Ｒ18・・・が出力される。なお、ここでは出
力Ｂから信号が出力されていないが、出力Ａからは画素
信号Ｇ11＋Ｇ22，Ｇ15＋Ｇ26，・・・が出力され、出力
Ｂからは画素信号Ｇ13＋Ｇ24，Ｇ17＋Ｇ28・・・が出力
されるようにしてもよい。
【００１９】撮像素子は画素数が１０００Ｖ×２０００
Ｈの２００万画素のハイビジョン用センサーとする。
Ｈの２００万画素のハイビジョン用センサーとする。
【００２０】システム１のハイビジョン動画の場合は、
各出力（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）からは各色信号が約４０ＭＨ
ｚ（２００万画素×６０フィールド／秒×（４／３））
で出力される（４／３はブランキング期間を考慮したも
のである。）。システム１のハイビジョン静止画（デジ
タルスチルカメラ）の場合は、例えば６枚／秒の時は約
４ＭＨｚで出力される。
各出力（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）からは各色信号が約４０ＭＨ
ｚ（２００万画素×６０フィールド／秒×（４／３））
で出力される（４／３はブランキング期間を考慮したも
のである。）。システム１のハイビジョン静止画（デジ
タルスチルカメラ）の場合は、例えば６枚／秒の時は約
４ＭＨｚで出力される。
【００２１】次にシステム２はＮＴＳＣインタレース走
査とすると、４チャンネル出力では約１０ＭＨｚ（イン
タレース走査で１／２、加算で１／２）（Ｇの加算信号
を１チャンネルで出力する場合は約２０ＭＨｚ）とな
る。
査とすると、４チャンネル出力では約１０ＭＨｚ（イン
タレース走査で１／２、加算で１／２）（Ｇの加算信号
を１チャンネルで出力する場合は約２０ＭＨｚ）とな
る。
【００２２】システム２の特徴は２つの画素行において
Ｇ信号は斜め加算、Ｒ，Ｂ信号は水平加算としたことで
ある。Ｇ信号を斜め加算することにより、Ｇ（緑）の解
像度はＲ（赤），Ｂ（青）より２倍の解像度が得られ
る。
Ｇ信号は斜め加算、Ｒ，Ｂ信号は水平加算としたことで
ある。Ｇ信号を斜め加算することにより、Ｇ（緑）の解
像度はＲ（赤），Ｂ（青）より２倍の解像度が得られ
る。
【００２３】Ｇの高域成分を輝度信号の高域成分として
利用すれば高解像度が得られるとともに、間引きして捨
てる信号がなく、低速駆動で消費電力を減らすことがで
きる。
利用すれば高解像度が得られるとともに、間引きして捨
てる信号がなく、低速駆動で消費電力を減らすことがで
きる。
【００２４】図２はＣＭＯＳセンサーおよび読み出し回
路を示す回路図である。ＣＭＯＳセンサーは各画素アン
プのバラツキとゲート部のリセットノイズがあるのでそ
のノイズを除去するため出力部に信号用メモリＣＴ1と
ノイズ用メモリＣＴ2を設けて、減算処理によりノイズ
を除去している。
路を示す回路図である。ＣＭＯＳセンサーは各画素アン
プのバラツキとゲート部のリセットノイズがあるのでそ
のノイズを除去するため出力部に信号用メモリＣＴ1と
ノイズ用メモリＣＴ2を設けて、減算処理によりノイズ
を除去している。
【００２５】図２において、破線領域はＣＭＯＳセンサ
ーの一画素部を示し、ＰＤはフォトダイオード、ＭTXは
転送用トランジスタ、ＭRESはリセット用トランジス
タ、ＭSELは画素アンプとなる増幅用トランジスタ、ＭS
ELは画素を選択する選択用トランジスタである。リセッ
ト用トランジスタＭRES、ＭRVをオンして画素部および
垂直出力線のリセットを行った後に画素アンプ、選択用
トランジスタＭSEL、トランジスタＭCT2を介してノイズ
用メモリＣＴ2にノイズ信号を蓄積する。また、転送用
トランジスタＭTXをオンして、フォトダイオードＰＤか
ら光電変換された信号が画素アンプとなる増幅用トラン
ジスタＭSELのゲートに転送され、画素アンプ、選択用
トランジスタＭSEL、トランジスタＭCT1を介して信号用
メモリＣＴ 1にノイズ信号成分を含む信号を蓄積する。
そして、信号用メモリＣＴ1に蓄積されたノイズ信号成
分を含む信号と、ノイズ用メモリＣＴ2に蓄積されたノ
イズ信号とを水平出力線に出力し、減算処理して画素ア
ンプのバラツキとゲート部のリセットノイズ等のノイズ
成分が除去された信号を得る。φSEL、φTX、φRES、φ
RV、φTS、φTNはそれぞれ増幅用トランジスタＭSEL、
転送用トランジスタＭTX、リセット用トランジスタＭRE
S，ＭRV、トランジスタＭCT1，ＭCT2を制御する制御信
号である。また、トランジスタＭLは画素アンプＭSFの
負荷である。φLはφSELと共通に駆動するか、常にＨレ
ベルとして抵抗としても良い。
ーの一画素部を示し、ＰＤはフォトダイオード、ＭTXは
転送用トランジスタ、ＭRESはリセット用トランジス
タ、ＭSELは画素アンプとなる増幅用トランジスタ、ＭS
ELは画素を選択する選択用トランジスタである。リセッ
ト用トランジスタＭRES、ＭRVをオンして画素部および
垂直出力線のリセットを行った後に画素アンプ、選択用
トランジスタＭSEL、トランジスタＭCT2を介してノイズ
用メモリＣＴ2にノイズ信号を蓄積する。また、転送用
トランジスタＭTXをオンして、フォトダイオードＰＤか
ら光電変換された信号が画素アンプとなる増幅用トラン
ジスタＭSELのゲートに転送され、画素アンプ、選択用
トランジスタＭSEL、トランジスタＭCT1を介して信号用
メモリＣＴ 1にノイズ信号成分を含む信号を蓄積する。
そして、信号用メモリＣＴ1に蓄積されたノイズ信号成
分を含む信号と、ノイズ用メモリＣＴ2に蓄積されたノ
イズ信号とを水平出力線に出力し、減算処理して画素ア
ンプのバラツキとゲート部のリセットノイズ等のノイズ
成分が除去された信号を得る。φSEL、φTX、φRES、φ
RV、φTS、φTNはそれぞれ増幅用トランジスタＭSEL、
転送用トランジスタＭTX、リセット用トランジスタＭRE
S，ＭRV、トランジスタＭCT1，ＭCT2を制御する制御信
号である。また、トランジスタＭLは画素アンプＭSFの
負荷である。φLはφSELと共通に駆動するか、常にＨレ
ベルとして抵抗としても良い。
【００２６】図３は本発明のカラー撮像装置の回路構成
図である。なお図３の各画素部は図２に示したものと同
一構成である。ノイズ除去手段は簡略化のために省略さ
れているが図２と同様に、ノイズ用メモリとノイズ信号
出力用の水平出力線を設け、減算処理して画素アンプの
バラツキとゲート部のリセットノイズ等のノイズ成分が
除去された信号を得ることができる。
図である。なお図３の各画素部は図２に示したものと同
一構成である。ノイズ除去手段は簡略化のために省略さ
れているが図２と同様に、ノイズ用メモリとノイズ信号
出力用の水平出力線を設け、減算処理して画素アンプの
バラツキとゲート部のリセットノイズ等のノイズ成分が
除去された信号を得ることができる。
【００２７】図３の上側のメモリ回路は２行分のＧ信号
を蓄積する。また、下側のメモリ回路は２行分のＲ信号
とＢ信号を蓄積する。画素Ｇ11，Ｒ12，Ｂ21，Ｇ22の信
号読み出しを例にとって説明すると、画素Ｇ11からの信
号は切り換えトランジスタＭG11を介してメモリＣＧ11
に蓄積され、画素Ｇ22からの信号は切り換えトランジス
タＭG12を介してメモリＣＧ22に蓄積される。そして、
画素Ｂ21からの信号は切り換えトランジスタＭB11を介
してメモリＣＢ21に蓄積され、画素Ｒ12からの信号は切
り換えトランジスタＭR12を介してメモリＣＲ12に蓄積
される。トランジスタＭA1はメモリＣＧ11とメモリＣＧ
22とに蓄積された信号を加算するトランジスタ、トラン
ジスタＭA2はメモリＣＧ13とメモリＣＧ24とに蓄積され
た信号を加算するトランジスタ、トランジスタＭA3はメ
モリＣＢ21とメモリＣＢ23とに蓄積された信号を加算す
るトランジスタ、トランジスタＭA4はメモリＣＲ12とメ
モリＣＲ14とに蓄積された信号を加算するトランジスタ
である。φT1、φT2、φAは、それぞれトランジスタＭG
11，ＭG21，ＭR12，ＭR22、トランジスタＭG12，ＭG2
2，ＭB11，ＭB21、トランジスタＭA1〜ＭA4を制御する
制御信号である。また、φhcは水平出力線をリセットす
るトランジスタＭhc1〜Ｍhc4を制御する制御信号であ
る。
を蓄積する。また、下側のメモリ回路は２行分のＲ信号
とＢ信号を蓄積する。画素Ｇ11，Ｒ12，Ｂ21，Ｇ22の信
号読み出しを例にとって説明すると、画素Ｇ11からの信
号は切り換えトランジスタＭG11を介してメモリＣＧ11
に蓄積され、画素Ｇ22からの信号は切り換えトランジス
タＭG12を介してメモリＣＧ22に蓄積される。そして、
画素Ｂ21からの信号は切り換えトランジスタＭB11を介
してメモリＣＢ21に蓄積され、画素Ｒ12からの信号は切
り換えトランジスタＭR12を介してメモリＣＲ12に蓄積
される。トランジスタＭA1はメモリＣＧ11とメモリＣＧ
22とに蓄積された信号を加算するトランジスタ、トラン
ジスタＭA2はメモリＣＧ13とメモリＣＧ24とに蓄積され
た信号を加算するトランジスタ、トランジスタＭA3はメ
モリＣＢ21とメモリＣＢ23とに蓄積された信号を加算す
るトランジスタ、トランジスタＭA4はメモリＣＲ12とメ
モリＣＲ14とに蓄積された信号を加算するトランジスタ
である。φT1、φT2、φAは、それぞれトランジスタＭG
11，ＭG21，ＭR12，ＭR22、トランジスタＭG12，ＭG2
2，ＭB11，ＭB21、トランジスタＭA1〜ＭA4を制御する
制御信号である。また、φhcは水平出力線をリセットす
るトランジスタＭhc1〜Ｍhc4を制御する制御信号であ
る。
【００２８】図４に画素信号をメモリへ転送するタイミ
ング図を示し、図５にメモリ信号を独立に読出す時と加
算して読出す時とのタイミング図を示す。
ング図を示し、図５にメモリ信号を独立に読出す時と加
算して読出す時とのタイミング図を示す。
【００２９】図４の期間ｔ1で第１行目の画素列の制御
信号φRES、φRVをＨレベルとしてリセット用トランジ
スタＭRES、ＭRVをオンして画素及び垂直出力線のリセ
ットを行う。
信号φRES、φRVをＨレベルとしてリセット用トランジ
スタＭRES、ＭRVをオンして画素及び垂直出力線のリセ
ットを行う。
【００３０】次に、期間ｔ2で第１行目の画素列の制御
信号φTX，φSELをＨレベルとして転送用トランジスタ
ＭTX，ＭSELをオンし、さらにφT1をＨレベルとしてト
ランジスタＭG11，ＭG21，ＭR12，ＭR22，・・・をオン
して画素Ｇ11，Ｒ12，・・・，Ｇ1(n-1)，Ｒ1nで光電変
換された信号電荷に対応する信号をメモリＣＧ11〜ＣＧ
1(n-1)，ＣＲ12〜ＣＲ1nに転送する。なお、不図示のリ
セットノイズ等のノイズ信号の転送は期間ｔ1と期間ｔ2
との間に行う。
信号φTX，φSELをＨレベルとして転送用トランジスタ
ＭTX，ＭSELをオンし、さらにφT1をＨレベルとしてト
ランジスタＭG11，ＭG21，ＭR12，ＭR22，・・・をオン
して画素Ｇ11，Ｒ12，・・・，Ｇ1(n-1)，Ｒ1nで光電変
換された信号電荷に対応する信号をメモリＣＧ11〜ＣＧ
1(n-1)，ＣＲ12〜ＣＲ1nに転送する。なお、不図示のリ
セットノイズ等のノイズ信号の転送は期間ｔ1と期間ｔ2
との間に行う。
【００３１】次に、期間ｔ3で第２行目の画素列の制御
信号φRES、φRVをＨレベルとしてリセット用トランジ
スタＭRES、ＭRVをオンして画素及び垂直出力線のリセ
ットを行う。
信号φRES、φRVをＨレベルとしてリセット用トランジ
スタＭRES、ＭRVをオンして画素及び垂直出力線のリセ
ットを行う。
【００３２】次に期間ｔ4で第２行目の画素列の制御信
号φTX，φSELをＨレベルとして転送用トランジスタＭT
X，ＭSELをオンし、さらにφT2をＨレベルとしてトラン
ジスタＭB11，ＭB21，ＭG12，ＭG22をオンして画素Ｂ2
1，Ｇ22，・・・，Ｂ2(n-1)，Ｇ2nで光電変換された信
号電荷に対応する信号をメモリＣＢ21〜ＣＢ2(n-1)，Ｃ
Ｇ22〜ＣＧ2nに転送する。なお、不図示のリセットノイ
ズ等のノイズ信号の転送は期間ｔ3と期間ｔ4との間に行
う。
号φTX，φSELをＨレベルとして転送用トランジスタＭT
X，ＭSELをオンし、さらにφT2をＨレベルとしてトラン
ジスタＭB11，ＭB21，ＭG12，ＭG22をオンして画素Ｂ2
1，Ｇ22，・・・，Ｂ2(n-1)，Ｇ2nで光電変換された信
号電荷に対応する信号をメモリＣＢ21〜ＣＢ2(n-1)，Ｃ
Ｇ22〜ＣＧ2nに転送する。なお、不図示のリセットノイ
ズ等のノイズ信号の転送は期間ｔ3と期間ｔ4との間に行
う。
【００３３】以上の動作で２行の画素信号のなかで斜め
方向に配列されたＧ画素からのＧ信号は上側のメモリへ
蓄積され、Ｒ，Ｂ信号は下側のメモリへ蓄積されたこと
になる。
方向に配列されたＧ画素からのＧ信号は上側のメモリへ
蓄積され、Ｒ，Ｂ信号は下側のメモリへ蓄積されたこと
になる。
【００３４】システム１は各画素信号の独立読出しなの
で、図５に示すようにφModeはＨレベルとなり、水平走
査回路（Ｈ・ＳＲ）からの水平シフトパルスｈ11〜ｈn1
とｈ12〜ｈn2は同相で駆動する。従って、２×２画素単
位のＲ，Ｂ，Ｇ信号が同相で水平出力線へ転送され、出
力アンプでノイズが除去され、出力される。
で、図５に示すようにφModeはＨレベルとなり、水平走
査回路（Ｈ・ＳＲ）からの水平シフトパルスｈ11〜ｈn1
とｈ12〜ｈn2は同相で駆動する。従って、２×２画素単
位のＲ，Ｂ，Ｇ信号が同相で水平出力線へ転送され、出
力アンプでノイズが除去され、出力される。
【００３５】システム２は加算読出しなので、φModeは
Ｌレベル、加算パルスφＡがＨレベルとなる。これによ
ってＧは隣接する２列の信号が加算され、ＲとＢは１列
おいた同色信号が加算される。この結果、Ｇは斜め加算
され、ＲとＢは水平方向で同色加算されたことになる。
すなわち、各々Ｇ11とＧ12、Ｇ13とＧ24、・・・、Ｇ1
(n-1)とＧ2nが加算され、各々Ｂ21とＢ23、・・・、Ｂ2
(n-3)とＢ2(n-1)が加算され、各々Ｒ12とＲ14、・・
・、Ｒ1(n-2)とＲ1nが加算されたことになる。水平出力
線への転送は、水平シフトパルスｈ11〜ｈ(n/2)1がＨレ
ベル、水平シフトパルスｈ12〜ｈ(n/2)2はＬレベルのま
まの状態で行われる。
Ｌレベル、加算パルスφＡがＨレベルとなる。これによ
ってＧは隣接する２列の信号が加算され、ＲとＢは１列
おいた同色信号が加算される。この結果、Ｇは斜め加算
され、ＲとＢは水平方向で同色加算されたことになる。
すなわち、各々Ｇ11とＧ12、Ｇ13とＧ24、・・・、Ｇ1
(n-1)とＧ2nが加算され、各々Ｂ21とＢ23、・・・、Ｂ2
(n-3)とＢ2(n-1)が加算され、各々Ｒ12とＲ14、・・
・、Ｒ1(n-2)とＲ1nが加算されたことになる。水平出力
線への転送は、水平シフトパルスｈ11〜ｈ(n/2)1がＨレ
ベル、水平シフトパルスｈ12〜ｈ(n/2)2はＬレベルのま
まの状態で行われる。
【００３６】本実施例では、Ｇ信号はＡチャンネルへ、
Ｂ信号はＣチャンネルへ、Ｒ信号はＤチャンネルへ出力
される。Ｂチャンネルは信号が出力されず不使用なので
電源がオフに制御される。信号加算はメモリ上で行なっ
たが、加算方法はこれに限らず、メモリ信号を水平出力
線で加算してもよい。また画素上で加算しても良い。
Ｂ信号はＣチャンネルへ、Ｒ信号はＤチャンネルへ出力
される。Ｂチャンネルは信号が出力されず不使用なので
電源がオフに制御される。信号加算はメモリ上で行なっ
たが、加算方法はこれに限らず、メモリ信号を水平出力
線で加算してもよい。また画素上で加算しても良い。
【００３７】図６は共通アンプ画素の例を示す図であ
る。図６に示すように、ａ11，ａ12，ａ21，ａ22は各画
素の光電変換部となるフォトダイオード、ＭSFは共通ア
ンプとなる増幅用トランジスタ、ＭTX1〜ＭTX4はフォト
ダイオードに蓄積された信号電荷を共通アンプの入力部
となるフローティングディフュージョン領域（ＦＤ領
域）に転送する転送用トランジスタ、ＭRESはＦＤ領域
をリセットするリセット用トランジスタ、ＭSELは共通
アンプ画素を選択する選択用トランジスタである。トラ
ンジスタＭSF，ＭSELはソースフォロア回路を構成す
る。かかる共通アンプ画素は４つのフォトダイオードか
らの信号が共通アンプを介して出力され、４画素で一つ
の単位セルを構成する。１つの画素はフォトダイオー
ド、転送用トランジスタを含み、共通アンプ，リセット
用トランジスタ、選択用トランジスタからなる共通回路
の一部を含んでいる。フォトダイオードａ11，ａ22にＧ
フィルター、フォトダイオードａ21にＢフィルター、フ
ォトダイオードａ12にＲフィルターを配し、転送トラン
ジスタＭTX1，ＭTX4をオンすると、フォトダイオードａ
11（Ｇ11）とフォトダイオードａ22（Ｇ22）からの信号
が共通アンプのゲートで加算され、出力される信号が２
倍になりＳ／Ｎが向上する。共通アンプを８画素単位に
すると共通アンプのゲートで各色毎（Ｒ，Ｂ，Ｇ毎）に
加算ができる。
る。図６に示すように、ａ11，ａ12，ａ21，ａ22は各画
素の光電変換部となるフォトダイオード、ＭSFは共通ア
ンプとなる増幅用トランジスタ、ＭTX1〜ＭTX4はフォト
ダイオードに蓄積された信号電荷を共通アンプの入力部
となるフローティングディフュージョン領域（ＦＤ領
域）に転送する転送用トランジスタ、ＭRESはＦＤ領域
をリセットするリセット用トランジスタ、ＭSELは共通
アンプ画素を選択する選択用トランジスタである。トラ
ンジスタＭSF，ＭSELはソースフォロア回路を構成す
る。かかる共通アンプ画素は４つのフォトダイオードか
らの信号が共通アンプを介して出力され、４画素で一つ
の単位セルを構成する。１つの画素はフォトダイオー
ド、転送用トランジスタを含み、共通アンプ，リセット
用トランジスタ、選択用トランジスタからなる共通回路
の一部を含んでいる。フォトダイオードａ11，ａ22にＧ
フィルター、フォトダイオードａ21にＢフィルター、フ
ォトダイオードａ12にＲフィルターを配し、転送トラン
ジスタＭTX1，ＭTX4をオンすると、フォトダイオードａ
11（Ｇ11）とフォトダイオードａ22（Ｇ22）からの信号
が共通アンプのゲートで加算され、出力される信号が２
倍になりＳ／Ｎが向上する。共通アンプを８画素単位に
すると共通アンプのゲートで各色毎（Ｒ，Ｂ，Ｇ毎）に
加算ができる。
【００３８】図３のカラー撮像装置の走査としては、ノ
ンインタレース（プログレッシブ）走査では垂直走査回
路（Ｖ・ＳＲ）により水平信号線Ｖ１とＶ２を一組とし
て走査し、以後水平信号線Ｖ３とＶ４、水平信号線Ｖ５
とＶ６、のように２水平信号線を組として走査する。
ンインタレース（プログレッシブ）走査では垂直走査回
路（Ｖ・ＳＲ）により水平信号線Ｖ１とＶ２を一組とし
て走査し、以後水平信号線Ｖ３とＶ４、水平信号線Ｖ５
とＶ６、のように２水平信号線を組として走査する。
【００３９】インタレース走査では、第一フィールドで
は水平信号線Ｖ１とＶ２、水平信号線Ｖ５とＶ６、水平
信号線Ｖ９とＶ１０、・・・の組で走査し、第二フィー
ルドでは水平信号線Ｖ３とＶ４、水平信号線Ｖ７とＶ
８、・・・の組で走査する。この様に走査し、画素信号
を加算読出し信号処理をすることで、垂直５００本の解
像度が得られる。
は水平信号線Ｖ１とＶ２、水平信号線Ｖ５とＶ６、水平
信号線Ｖ９とＶ１０、・・・の組で走査し、第二フィー
ルドでは水平信号線Ｖ３とＶ４、水平信号線Ｖ７とＶ
８、・・・の組で走査する。この様に走査し、画素信号
を加算読出し信号処理をすることで、垂直５００本の解
像度が得られる。
【００４０】本実施例では２本の画素行で加算を行なっ
たが、それ以上の画素行を加算しても良い。また同様
に、水平方向の加算を２画素で行なったがそれ以上でも
良い。すなわち、システムの要請によって任意に設定す
ることができる。
たが、それ以上の画素行を加算しても良い。また同様
に、水平方向の加算を２画素で行なったがそれ以上でも
良い。すなわち、システムの要請によって任意に設定す
ることができる。
【００４１】図７にシステム概略図を示す。同図に示す
ように、光学系７１を通って入射した画像光はＣＭＯＳ
センサー７２上に結像する。ＣＭＯＳセンサー７２上に
配置されている画素アレーによって光情報は電気信号へ
と変換される。その電気信号は信号処理回路７３によっ
て予め決められた方法によって信号変換処理され、出力
される。信号処理された信号は、記録系、通信系７４に
より情報記録装置により記録、あるいは情報転送され
る。記録、あるいは転送された信号は再生系７７により
再生される。ＣＭＯＳセンサー７２、信号処理回路７３
はタイミング制御回路７５により制御され、光学系７
１、タイミング制御回路７５、記録系・通信系７４、再
生系７７はシステムコントロール回路７６により制御さ
れる。タイミング制御回路７５により独立読出しか、加
算読出しかを選択することができる。
ように、光学系７１を通って入射した画像光はＣＭＯＳ
センサー７２上に結像する。ＣＭＯＳセンサー７２上に
配置されている画素アレーによって光情報は電気信号へ
と変換される。その電気信号は信号処理回路７３によっ
て予め決められた方法によって信号変換処理され、出力
される。信号処理された信号は、記録系、通信系７４に
より情報記録装置により記録、あるいは情報転送され
る。記録、あるいは転送された信号は再生系７７により
再生される。ＣＭＯＳセンサー７２、信号処理回路７３
はタイミング制御回路７５により制御され、光学系７
１、タイミング制御回路７５、記録系・通信系７４、再
生系７７はシステムコントロール回路７６により制御さ
れる。タイミング制御回路７５により独立読出しか、加
算読出しかを選択することができる。
【００４２】前述した高画素読出し（全画素読出し）と
低画素読出し（加算読出し）とでは水平と垂直駆動パル
スが異なる。従って読出しモード毎にセンサーの駆動タ
イミング、信号処理回路の解像度処理、記録系の記録画
素数を変える必要がある。これらの制御はシステムコン
トロール回路７６で各読出しモードに応じて行われる。
また読出しモードで、加算により感度が異なる。例えば
高画素読出しに対し加算読出しでは信号量が２倍にな
る。このままではダイナミックレンジが１／２になるた
め不図示の絞りを半絞り小さく制御することにより適正
信号を得る。この結果、低照度時は１／２の明るさまで
撮影可能となる。信号処理回路及び記録系は高精細用と
動画像用に別に設けても良い。
低画素読出し（加算読出し）とでは水平と垂直駆動パル
スが異なる。従って読出しモード毎にセンサーの駆動タ
イミング、信号処理回路の解像度処理、記録系の記録画
素数を変える必要がある。これらの制御はシステムコン
トロール回路７６で各読出しモードに応じて行われる。
また読出しモードで、加算により感度が異なる。例えば
高画素読出しに対し加算読出しでは信号量が２倍にな
る。このままではダイナミックレンジが１／２になるた
め不図示の絞りを半絞り小さく制御することにより適正
信号を得る。この結果、低照度時は１／２の明るさまで
撮影可能となる。信号処理回路及び記録系は高精細用と
動画像用に別に設けても良い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素信号の読出しを、独立読出しと加算読出しを選択す
ることにより、高精細画像と動画像（標準画像あるいは
低解像画像）とを切替えることができる。動画像では間
引き処理をしないためモアレが少なく、またＳ／Ｎが向
上し、低消費電力である。
画素信号の読出しを、独立読出しと加算読出しを選択す
ることにより、高精細画像と動画像（標準画像あるいは
低解像画像）とを切替えることができる。動画像では間
引き処理をしないためモアレが少なく、またＳ／Ｎが向
上し、低消費電力である。
【００４４】また本発明では２行の信号の一部を同一メ
モリへ転送できる様にしたのでメモリあるいは水平信号
線での加算ができるようになった。
モリへ転送できる様にしたのでメモリあるいは水平信号
線での加算ができるようになった。
【図１】本発明のカラー撮像装置による画素信号読出し
方法を示す概略説明図である。
方法を示す概略説明図である。
【図２】ＣＭＯＳセンサーおよび読み出し回路を示す回
路図である。
路図である。
【図３】本発明のカラー撮像装置の回路構成図である。
【図４】画素信号をメモリへ転送するタイミングを示す
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図５】メモリ信号を独立に読出す時と加算して読出す
時のタイミングを示すタイミングチャートである。
時のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】共通アンプ画素の例を示す図である。
【図７】本発明による撮像システムの概略図である。
１１，１２ 読み出し回路
Claims (7)
- 【請求項１】 マトリクス状に配列された複数の画素を
有し、第１の色フィルターを一の斜め方向に配列すると
ともに、第２の色フィルターと第３の色フィルターとを
該一の斜め方向と交差する他の斜め方向に配列した２行
２列の基本配列を、前記複数の画素に対して水平方向及
び垂直方向に配置した撮像素子と、 前記第１の色フィルターが配列された、前記一の斜め方
向に隣接した２以上の画素の信号を加算する第１の加算
手段と、 前記第２の色フィルターが配列された、水平方向の２以
上の画素の信号を加算するとともに、前記第３の色フィ
ルターが配列された、水平方向の２以上の画素の信号を
加算する第２の加算手段と、 を備えたカラー撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のカラー撮像装置におい
て、前記第１の色フィルターはＧ（緑）色の色フィルタ
ーであり、前記第２及び第３の色フィルターはＲ（赤）
及びＢ（青）色の色フィルターであるカラー撮像装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載のカラー撮像装置におい
て、前記Ｇ色の色フィルターが配された２以上の画素を
含む複数の画素で単位セルを構成し、該単位セル内でＧ
色の色フィルターが配された画素からの信号を加算する
ことを特徴とするカラー撮像装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの記載のカラー
撮像装置において、各画素信号を独立に読出す手段と画
素信号をそれぞれ色ごとに加算して読出す手段とを切替
える切替手段を有することを特徴とするカラー撮像装
置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカ
ラー撮像装置において、 前記撮像素子は、前記第１の色フィルターが配列された
複数の画素からの信号を順次読み出すための第１の共通
出力線と、前記複数の画素が配された領域について前記
第１の共通出力線と反対方向に設けられた、前記第２及
び第３の色フィルターが配列された複数の画素からの信
号を順次読み出すための第２の共通出力線とを有し、前
記第１の加算手段によって加算された信号は、前記第１
の共通出力線を介して出力し、前記第２の加算手段で加
算された信号は、前記第２の共通 出力線を介して出力す
ることを特徴とするカラー撮像装置。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のカ
ラー撮像装置において、 前記撮像素子は、複数の画素からの信号を蓄積する複数
のメモリと、前記メモリ間を接続するトランジスタと、
前記複数のメモリからの信号を順次出力する共通出力線
とを有し、前記第１及び第２の加算手段は、前記トラン
ジスタを制御することにより、複数の画素からの信号の
加算を行うことを特徴とするカラー撮像装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかの請求項に記載
のカラー撮像装置と、該カラー撮像装置へ光を結像する
光学系と、該撮像装置からの出力信号を処理する信号処
理回路とを有することを特徴とする撮像システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15161599A JP3501682B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム |
| US09/584,198 US6992714B1 (en) | 1999-05-31 | 2000-05-31 | Image pickup apparatus having plural pixels arranged two-dimensionally, and selective addition of different pixel color signals to control spatial color arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15161599A JP3501682B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000341699A JP2000341699A (ja) | 2000-12-08 |
| JP3501682B2 true JP3501682B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=15522421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15161599A Expired - Lifetime JP3501682B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | カラー撮像装置及びそれを用いた撮像システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3501682B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8003367B2 (en) | 2004-03-16 | 2011-08-23 | Ajinomoto Co., Inc. | Method for producing L-amino acids by fermentation using bacteria having enhanced expression of xylose utilization genes |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003034714A1 (fr) * | 2001-10-15 | 2003-04-24 | Nikon Corporation | Dispositif de capture d'images a l'etat solide |
| JP4027113B2 (ja) * | 2002-02-19 | 2007-12-26 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びシステム |
| CN1235172C (zh) * | 2002-02-20 | 2006-01-04 | 佳能株式会社 | 图像输入装置 |
| JP4499348B2 (ja) | 2002-11-28 | 2010-07-07 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその信号読み出し方法 |
| US7408443B2 (en) * | 2003-01-13 | 2008-08-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Circuit and method for reducing fixed pattern noise |
| JP2004312107A (ja) * | 2003-04-02 | 2004-11-04 | Olympus Corp | 固体撮像装置及びその読み出し方法 |
| KR100871688B1 (ko) * | 2004-02-27 | 2008-12-08 | 삼성전자주식회사 | 고체 촬상 장치 및 그 구동 방법 |
| JP4584634B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2010-11-24 | オリンパス株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2006295620A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Pentax Corp | 固体撮像素子 |
| KR101204803B1 (ko) | 2005-12-02 | 2012-11-26 | 삼성전자주식회사 | 효율적으로 베이어 패턴의 데이터를 처리하는 방법 |
| JP2008278453A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-11-13 | Canon Inc | 撮像装置及び撮像システム |
| JP5026951B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-09-19 | オリンパスイメージング株式会社 | 撮像素子の駆動装置、撮像素子の駆動方法、撮像装置、及び撮像素子 |
| US7999870B2 (en) * | 2008-02-01 | 2011-08-16 | Omnivision Technologies, Inc. | Sampling and readout of an image sensor having a sparse color filter array pattern |
| JP5038188B2 (ja) | 2008-02-28 | 2012-10-03 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びそれを用いた撮像システム |
| JP5426587B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-02-26 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置及びその画素平均化処理方法 |
| WO2013011844A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for driving the same |
| JP5553121B2 (ja) * | 2013-03-18 | 2014-07-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および電子機器 |
-
1999
- 1999-05-31 JP JP15161599A patent/JP3501682B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8003367B2 (en) | 2004-03-16 | 2011-08-23 | Ajinomoto Co., Inc. | Method for producing L-amino acids by fermentation using bacteria having enhanced expression of xylose utilization genes |
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| JP2000341699A (ja) | 2000-12-08 |
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