專利名稱：固體攝像元件以及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體攝像元件以及攝像裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，公知使用多個(gè)信號(hào)輸出電路，按照每個(gè)顏色并行讀出各像素的XY地址型的固體攝像元件(作為一個(gè)例子，參照日本特開2007-174478號(hào)公報(bào))。另外，為了對(duì)彩色的圖像進(jìn)行攝像，在固體攝像元件中，例如一般以貝葉陣列(bayer array)在像素部配置原色彩色濾波器。但是，在通過固體攝像元件進(jìn)行圖像信號(hào)的相加讀出的情況下，需要考慮彩色濾波器的顏色陣列，來決定相加后的各顏色像素的重心位置。但是，在一般的XY地址型固體攝像元件中，難以使在相加后的各像素的重心位置中不發(fā)生偏離地從各通道(Channel)讀出按照每個(gè)顏色相加而得的圖像信號(hào)。
發(fā)明內(nèi)容
第一實(shí)施方式的固體攝像元件具備把入射光轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)的多個(gè)像素被排列成矩陣狀的像素部；多種彩色濾波器；第一信號(hào)輸出電路；第二信號(hào)輸出電路；以及相加控制電路。多種彩色濾波器使不同顏色成分的光透過，并被按照兩行兩列的顏色陣列配置在各像素上；第一信號(hào)輸出電路從像素部的讀出對(duì)象行中包含的一方的顏色的像素相加讀出電氣信號(hào)；第二信號(hào)輸出電路從讀出對(duì)象行中包含的另一方的顏色的像素相加讀出電氣信號(hào)；相加控制電路在第一信號(hào)輸出電路以及第二信號(hào)輸出電路之間，使相加讀出時(shí)相加的像素的采樣位置以顏色陣列單位移位。在上述的第一實(shí)施方式中，第一信號(hào)輸出電路以及第二信號(hào)輸出電路可以分別包含依次指定在讀出對(duì)象行中相加讀出的像素的移位寄存器。另外，相加控制電路可以使在第一信號(hào)輸出電路的移位寄存器中的讀出開始位置和、在第二信號(hào)輸出電路的移位寄存器中的讀出開始位置移位。在上述的第一實(shí)施方式中，相加控制電路使相加后的像素的重心位置分別一致， 并且可以選擇相加的像素?cái)?shù)互不相同的第一相加讀出模式以及第二相加讀出模式。上述的第一實(shí)施方式的固體攝像元件還可以具備虛擬像素。虛擬像素被設(shè)置在讀出對(duì)象行的一端、用于補(bǔ)償在第一信號(hào)輸出電路以及第二信號(hào)輸出電路中相加讀出時(shí)不足的像素?cái)?shù)。第一實(shí)施方式的攝像裝置具備上述的第一實(shí)施方式方式的固體攝像元件和控制部?？刂撇吭谌〉渺o止圖像時(shí)指示固體攝像元件讀出全部像素，在取得動(dòng)態(tài)圖像時(shí)指示固體攝像元件進(jìn)行相加讀出。
圖1是表示第一實(shí)施方式中的固體攝像元件的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖2是表示像素PX的電路結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示第一實(shí)施方式中的第一信號(hào)輸出電路、第二信號(hào)輸出電路以及相加控制電路的結(jié)構(gòu)例的圖。圖4是表示各動(dòng)作模式下的控制信號(hào)、讀出指示信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。圖5是表示在非相加讀出模式下進(jìn)行讀出時(shí)的動(dòng)作例的圖。圖6是表示在第一相加讀出模式下讀出的像素的采樣位置的圖。圖7是表示在第一相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖8是表示在第一相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖9是表示在第一相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖10是表示在第一相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖11是表示在第二相加讀出模式下讀出的像素的采樣位置的圖。圖12是表示在第二相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖13是表示在第二相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖14是表示在第二相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖15是表示在第二相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路側(cè)的動(dòng)作例的圖。圖16是表示在其它的實(shí)施方式中的第一信號(hào)輸出電路、第二信號(hào)輸出電路以及相加控制電路的結(jié)構(gòu)例的圖。圖17是在另一實(shí)施方式的相加讀出模式下進(jìn)行奇數(shù)列的讀出時(shí)的定時(shí)圖表。圖18是在另一實(shí)施方式的相加讀出模式下進(jìn)行偶數(shù)列的讀出時(shí)的定時(shí)圖表。圖19是表示攝像裝置的一個(gè)例子的電子照相機(jī)的結(jié)構(gòu)例的圖。
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施方式的說明>圖1是表示第一實(shí)施方式中的固體攝像元件的結(jié)構(gòu)例的框圖。第一實(shí)施方式中的固體攝像元件是使用CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝在硅襯底上形成的XY地址 (address)型的固體攝像元件。第一實(shí)施方式的固體攝像元件例如被安裝在數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)等攝像裝置中(另外，關(guān)于攝像裝置的結(jié)構(gòu)例，后面進(jìn)行闡述)。另外，第一實(shí)施方式的固體攝像元件具有從多個(gè)像素相加讀出電氣信號(hào)的動(dòng)作模式(相加讀出模式)和不進(jìn)行上述的像素相加的動(dòng)作模式(非相加讀出模式)。另外，第一實(shí)施方式的固體攝像元件，可以選擇相加三個(gè)像素的信號(hào)的第一相加讀出模式和相加兩個(gè)像素的第二相加讀出模式作為相加讀出模式的子模式。
固體攝像元件具有像素部11、多條水平控制信號(hào)線12、垂直掃描電路13、多條垂直信號(hào)線14、第一信號(hào)輸出電路15、第二信號(hào)輸出電路16、相加控制電路17以及攝像元件控制電路18。像素部11具有把入射光變換為電氣信號(hào)的多個(gè)像素PX。像素部11的像素PX在受光面上排列成矩陣狀。另外，在圖1中，對(duì)像素PX的陣列進(jìn)行了簡(jiǎn)化表示，但是，無需說在實(shí)際的固體攝像元件的受光面上還排列有多個(gè)像素。另外，在像素部11的一端(圖1的左側(cè))，在上下逐一配置有虛擬像素19。這些虛擬像素19與像素PX基本結(jié)構(gòu)相同，在相加讀出模式中使用。另外，在像素部11的各行中，分別配置與垂直掃描電路13連接的水平控制信號(hào)線 12。各水平控制信號(hào)線12分別把從垂直掃描電路13輸出的脈沖信號(hào)(后述的選擇脈沖 JEL、重置脈沖《^RES、轉(zhuǎn)送脈沖JX)供給在圖1的水平方向(橫向)上排列的像素群。另外，在像素部11的各列中分別配置垂直信號(hào)線14。各垂直信號(hào)線14分別從排列在圖1的垂直方向(縱向)的像素群中讀出圖像信號(hào)。另外，各垂直信號(hào)線14的上端與第一信號(hào)輸出電路15連接，各垂直信號(hào)線14的下端與第二信號(hào)輸出電路16連接。在此，在各像素PX的前面，以預(yù)定的顏色陣列配置使不同顏色成分的光透過的多數(shù)種類的彩色濾波器。因此，像素PX通過彩色濾波器的顏色分解輸出與各顏色對(duì)應(yīng)的電氣信號(hào)。例如，在第一實(shí)施方式中，紅色(R)、綠色(Gr、(ib)、藍(lán)色(B)的彩色濾波器被按照兩行兩列的貝葉陣列配置在各像素PX上。即，在像素部11的奇數(shù)行中交替排列(Λ、Β的彩色濾波器，在像素部11的偶數(shù)行中交替排列R、Gr的濾波器。并且，在像素部11的全體中，綠色的濾波器被配置成市松圖案。由此，像素部11能夠在攝像時(shí)取得彩色的圖像。另外，在圖1中，在各像素PX中合并彩色濾波器的顏色進(jìn)行表記。圖2是表示像素PX的電路結(jié)構(gòu)例的圖。另外，圖1表示的像素PX的結(jié)構(gòu)都相同。像素PX分別具有發(fā)光二極管PD、轉(zhuǎn)送晶體管TX、重置晶體管RES、放大晶體管 AMP、選擇晶體管SEL以及浮動(dòng)擴(kuò)散單元FD。發(fā)光二極管PD與入射光的光量對(duì)應(yīng)，通過光電變換生成信號(hào)電荷。轉(zhuǎn)送晶體管TX 在轉(zhuǎn)送脈沖φΤΧ的高電平期間導(dǎo)通，把蓄積在發(fā)光二極管PD中的信號(hào)電荷轉(zhuǎn)送給浮動(dòng)擴(kuò)散單元FD。轉(zhuǎn)送晶體管TX的源極是發(fā)光二極管PD，轉(zhuǎn)送晶體管TX的漏極是浮動(dòng)擴(kuò)散單元 FD0浮動(dòng)擴(kuò)散單元FD，例如是雜質(zhì)導(dǎo)入到半導(dǎo)體襯底而形成的擴(kuò)散區(qū)域。另外，浮動(dòng)擴(kuò)散單元FD分別與放大晶體管AMP的柵極、重置晶體管RES的源極連接。重置晶體管RES在重置脈沖^1RES的高電平期間導(dǎo)通，把浮動(dòng)擴(kuò)散單元FD重置為電源電壓VDD。另外，放大晶體管AMP，漏極與電源電壓VDD連接、柵極與浮動(dòng)擴(kuò)散單元區(qū)域 FD連接，源極與選擇晶體管SEL的漏極連接，構(gòu)成把與垂直信號(hào)線14連接的恒流源20 (在圖1中未圖示)作為負(fù)載的源極跟隨器電路。放大晶體管AMP根據(jù)浮動(dòng)擴(kuò)散單元FD的電壓值，經(jīng)由選擇晶體管SEL輸出讀出電流。選擇晶體管SEL在選擇脈沖jEL的高電平期間導(dǎo)通，把放大晶體管AMP的源極連接在垂直信號(hào)線14上。返回圖1，第一信號(hào)輸出電路15被配置在圖中像素部11的上側(cè)，第二信號(hào)輸出電路16被配置在圖中像素部11的下側(cè)。第一信號(hào)輸出電路15是朝著水平方向按照每個(gè)顏色從像素部11讀出Gr或( 的圖像信號(hào)的電路。另外，第二信號(hào)輸出電路16是朝著水平方向按照每個(gè)顏色從像素部11讀出R或B的圖像信號(hào)的電路。相加控制電路17進(jìn)行相加讀出模式和非相加讀出模式的模式切換。另外，在相加讀出模式下，相加控制電路17在第一信號(hào)輸出電路15以及第二信號(hào)輸出電路16之間，使進(jìn)行相加讀出時(shí)相加的像素的采樣位置在像素部11的水平方向上移位。攝像元件控制電路18對(duì)垂直掃描電路13以及相加控制電路17供給指示信號(hào)讀出的控制信號(hào)。在此，在供給相加控制電路17的信號(hào)中包含HSTR、LINE_SELECT0以及 LINE_SELECT1、ADD_CNT、PIX2ADD。HSTR是用于指示開始水平掃描期間的脈沖信號(hào)。LINE_ SELECT0以及LINE_SELECT1是用于切換在第一信號(hào)輸出電路15以及第二信號(hào)輸出電路16 中的讀出列的信號(hào)。另外，ADD_CNT是用于切換相加讀出模式和非相加讀出模式的信號(hào)。另外，在以下的說明中，有時(shí)用“INV_ADD_CNT”來表記表示ADD_CNT的負(fù)邏輯的控制信號(hào)。另外，PIX2ADD是用于切換第一相加模式和第二相加模式的信號(hào)。另外，上述的各控制信號(hào)可以從安裝有第一實(shí)施方式的固體攝像元件的攝像裝置的控制部供給。在上述的情況下，可以從固體攝像元件中省略攝像元件控制電路18。以下，參照?qǐng)D3更詳細(xì)地說明第一信號(hào)輸出電路15、第二信號(hào)輸出電路16以及相加控制電路17的結(jié)構(gòu)。在此，第一信號(hào)輸出電路15以及第二信號(hào)輸出電路16的基本結(jié)構(gòu)相同。因此，關(guān)于第二信號(hào)輸出電路16，與第一信號(hào)輸出電路15相同的結(jié)構(gòu)賦予相同標(biāo)號(hào)， 省略重復(fù)說明。第一信號(hào)輸出電路15具有列選擇器21、列放大器22、水平局部(local)開關(guān)23、 局部水平信號(hào)線對(duì)、水平全局(global)開關(guān)25、全局水平信號(hào)線沈、移位寄存器27以及多路復(fù)用器(multiplexer)沘。列選擇器21是像素陣列的每?jī)闪信渲靡粋€(gè)的雙輸入單輸出的開關(guān)。列選擇器21 在切換來自奇數(shù)列的垂直信號(hào)線14的輸入和來自偶數(shù)列的垂直信號(hào)線14的輸入后，輸出到后部。第一信號(hào)輸出電路15的列選擇器21在LINE_SELECT0為高電平時(shí)，與偶數(shù)列的垂直信號(hào)線14的接點(diǎn)接通，LINE_SELECT1為高電平時(shí)，與奇數(shù)列的垂直信號(hào)線14的接點(diǎn)接通。另一方面，第二信號(hào)輸出電路16的列選擇器21在LINE_SELECT1為高電平時(shí)，與偶數(shù)列的垂直信號(hào)線14的接點(diǎn)接通，在LINE_SELECT0為高電平時(shí)，與奇數(shù)列的垂直信號(hào)線 14的接點(diǎn)接通。列放大器22以及水平局部開關(guān)23分別與各列選擇器21的輸出側(cè)和虛擬像素19 的輸出側(cè)按照組逐一串聯(lián)連接。列放大器22是接受像素PX的信號(hào)電流，輸出與該信號(hào)電流對(duì)應(yīng)的圖像信號(hào)的MOS晶體管。另外，水平局部開關(guān)23根據(jù)來自移位寄存器27供給的讀出指示信號(hào)的輸入接通斷開列放大器22的輸出和局部水平信號(hào)線M的連接。在第一信號(hào)輸出電路15中，沿著圖中水平方向兩段并列配置多條局部水平信號(hào)線M和一條全局水平信號(hào)線26。并且，對(duì)各局部水平信號(hào)線M連接多個(gè)水平局部開關(guān)23。 另外，多條局部水平信號(hào)線M分別經(jīng)由水平全局開關(guān)25與全局水平信號(hào)線沈連接。另外， 全局水平信號(hào)線26輸出圖像信號(hào)給與固體攝像元件的后部連接的模擬前端(analog front end)電路(在圖1、圖3中未圖示)。通過采用上述的層級(jí)連接構(gòu)造，第一信號(hào)輸出電路15 能夠降低由于水平選擇開關(guān)導(dǎo)致的寄生電容，進(jìn)行高速的信號(hào)讀出。移位寄存器27使上述的讀出指示信號(hào)在像素部11的水平方向移位，在多個(gè)水平局部開關(guān)23中指定接通連接的開關(guān)。第一信號(hào)輸出電路15能夠根據(jù)行選擇器以及移位寄存器27的動(dòng)作，控制從像素部11中成為讀出對(duì)象的行(讀出對(duì)象行)中讀出哪列的像素的信號(hào)。另外，在以下的說明中，關(guān)于移位寄存器27，把級(jí)聯(lián)的各寄存器電路表記為SRO η(在圖3中，表示到寄存器電路SRO 7)。多路復(fù)用器觀分別配置在寄存器電路SRO 7的前端。多路復(fù)用器觀根據(jù)信號(hào) ADD_CNT的輸入，切換向與后端連接的寄存器電路的輸出。例如，當(dāng)信號(hào)ADD_CNT是低電平時(shí)，多路復(fù)用器觀選擇第一輸入端子的輸入。另外，當(dāng)信號(hào)ADD_CNT是高電平時(shí)，多路復(fù)用器觀選擇第二輸入端子的輸入。在此，在表示第一信號(hào)輸出電路15的多路復(fù)用器觀的圖中，第一輸入端子位于下側(cè)，第二輸入端子位于上側(cè)。在表示第二信號(hào)輸出電路16的多路復(fù)用器觀的圖中，第一輸入端子位于上側(cè)，第二輸入端子位于下側(cè)。另外，在以下的說明中，當(dāng)表記為“第m段的多路復(fù)用器觀”時(shí)，是指從左側(cè)數(shù)第m個(gè)多路復(fù)用器觀。另外，移位寄存器27的寄存器電路與多路復(fù)用器觀的連接通過相加控制電路17的說明來詳述。相加控制電路17具有輸出讀出指示信號(hào)給第一信號(hào)輸出電路15的移位寄存器27 的第一邏輯電路組31 第四邏輯電路組34、輸出讀出指示信號(hào)給第二信號(hào)輸出電路16的移位寄存器27的第五邏輯電路組35 第八邏輯電路組38。首先，說明第一邏輯電路組31 第四邏輯電路組34的結(jié)構(gòu)、第一信號(hào)輸出電路15 中的寄存器電路以及多路復(fù)用器觀的連接關(guān)系。第一邏輯電路組31具有AND電路Al、AND電路A2和OR電路A3。AND電路Al輸出LINE_SELECT1和HSTR的邏輯積。AND電路A2輸出從逆變器獲得的ADD_CNT的負(fù)邏輯與 HSTR的邏輯積。OR電路A3把AND電路Al的輸出與AND電路A2的輸出的邏輯和輸入給第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR0。另外，第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRO的輸出與第一段的多路復(fù)用器觀的第一輸入端子和第四邏輯電路組34連接。第二邏輯電路組32具有NAND電路Bl和AND電路B2。NAND電路Bl輸出PIX2ADD 和LINE_SELECT1的與非邏輯積。AND電路B2把NAND電路Bl的輸出與HSTR的邏輯積輸入給第一段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子。另外，第一段的多路復(fù)用器觀的輸出與第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRl連接。另外，第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRl 的輸出與第二段的多路復(fù)用器觀的第一輸入端子和第四段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子連接。第三邏輯電路組33具有NAND電路Cl和AND電路C2。NAND電路Cl輸出PIX2ADD 和LINE_SELECT0的與非邏輯積。AND電路C2把NAND電路Cl的輸出與HSTR的邏輯積輸入給第二段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子。另外，第二段的多路復(fù)用器觀的輸出與第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR2連接。另外，第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR2 的輸出與第三段的多路復(fù)用器觀的第一輸入端子和第五段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子連接。第四邏輯電路組；34具有AND電路Dl和OR電路D2。AND電路Dl輸出LINE_SELECT0 和HSTR的邏輯積。OR電路D2把AND電路Dl的輸出與第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路 SRO的輸出的邏輯和輸入到第三段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子。另外，第三段的多路復(fù)用器28的輸出與第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR3連接。另外，第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR3的輸出與第四段的多路復(fù)用器觀的第一輸入端子和第六段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子連接。另外，在SR4以后的寄存器電路SRi (其中，i為整數(shù)，且4彡i < n_2)的輸出與第 i段的多路復(fù)用器觀的第一輸入端子和第i+2段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子連接。 并且，寄存器電路SR(n-2) (n-1)的輸出僅分別與后段的多路復(fù)用器觀的第一輸入端子連接。另外，與虛擬像素19對(duì)應(yīng)的邏輯電路Sfoi成為移位寄存器27的終端(另外，省略寄存器電路SR(n-2) η的圖示)。接下來，說明第五邏輯電路組35 第八邏輯電路組38的結(jié)構(gòu)。另外，第二信號(hào)輸出電路16中的寄存器電路以及多路復(fù)用器觀的連接關(guān)系與第一信號(hào)輸出電路15相同，因此省略重復(fù)說明。第五邏輯電路組35具有AND電路El、AND電路E2、OR電路E3。AND電路El輸出 LINE_SELECT0與HSTR的邏輯積。AND電路E2輸出ADD_CNT負(fù)邏輯與HSTR邏輯積。OR電路E3把AND電路El的輸出與AND電路E2的輸出的邏輯和輸入到第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SRO。第六邏輯電路組36具有NAND電路Fl和AND電路F2。NAND電路Fl輸出PIX2ADD 與LINE_SELECT0的與非邏輯積。AND電路F2把NAND電路Fl的輸出與HSTR的邏輯積輸入到第一段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子。第七邏輯電路組37具有NAND電路Gl和AND電路G2。NAND電路Gl輸出PIX2ADD 與LINE_SELECT1的與非邏輯積。AND電路G2把NAND電路Gl的輸出與HSTR的邏輯積輸入到第二段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子。第八邏輯電路組38具有AND電路Hl和OR電路H2。AND電路Hl輸出LINE_SELECT1 與HSTR的邏輯積。OR電路H2把AND電路Hl的輸出與第二信號(hào)輸出電路16的邏輯電路 SRO的輸出的邏輯和輸入到第三段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子。以下，說明第一實(shí)施方式中的固體攝像元件的動(dòng)作例。圖4是表示各動(dòng)作模式下的控制信號(hào)、讀出指示信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。非相加讀出模式下的攝像元件控制電路18使AND_CNT以及PIX2ADD為低電平。第一相加模式下的攝像元件控制電路18使ADD_CNT為高電平，另一方面，使PIX2ADD為低電平。另外，第一相加模式下的攝像元件控制電路18使AND_CNT以及PIX2ADD為高電平。在此，當(dāng)讀出對(duì)象行為奇數(shù)行時(shí)，攝像元件控制電路18使LINE_SELECT1成為高電平，使LINE_SELECT0成為低電平。由此，第一信號(hào)輸出電路15的列選擇器21選擇奇數(shù)列的垂直信號(hào)線14、第二信號(hào)輸出電路16的列選擇器21選擇偶數(shù)列的垂直信號(hào)線14。由此， 當(dāng)讀出對(duì)象行是奇數(shù)行時(shí)，從第一信號(hào)輸出電路15讀出( 像素的信號(hào)，并從第二信號(hào)輸出電路16讀出B像素的信號(hào)。另一方面，當(dāng)讀出對(duì)象行是偶數(shù)行時(shí)，攝像元件控制電路18使LINE_SELECT0成為高電平，使LINE_SELECT1成為低電平。由此，第一信號(hào)輸出電路15的列選擇器21選擇偶數(shù)列的垂直信號(hào)線14、第二信號(hào)輸出電路16的列選擇器21選擇奇數(shù)列的垂直信號(hào)線14。 由此，當(dāng)讀出對(duì)象行是偶數(shù)行時(shí)，從第一信號(hào)輸出電路15讀出Gr像素的信號(hào)，并從第二信號(hào)輸出電路16讀出R像素的信號(hào)。(非相加讀出模式的情況)
在非相加讀出模式下進(jìn)行全像素讀出的情況下，垂直掃描電路13從最上面的行開始依次逐行指定讀出對(duì)象行。圖5是表示在非相加讀出模式下進(jìn)行讀出時(shí)的相加控制電路17以及第一信號(hào)輸出電路15的動(dòng)作例的圖。圖5的例子表示讀出對(duì)象行為偶數(shù)行的情況。另外，關(guān)于以下的動(dòng)作例的說明，表示高電平的信號(hào)線以圖中粗線來表示，并且輸入了讀出指示信號(hào)的寄存器電路由圖中陰影線表示。在非相加讀出模式下，ADD_CNT為低電平，因此第一信號(hào)輸出電路15的各多路復(fù)用器觀分別把第一輸入端子的輸入輸出到后部的寄存器電路中。因此，在上述的情況下， 不會(huì)把來自第二邏輯電路組32 第四邏輯電路組34的信號(hào)輸入到移位寄存器27中。此時(shí)，在第一邏輯電路組31的AND電路A2中，ADD_CNT的非邏輯與HSTR的邏輯積成為“1”。因此，OR電路A3的輸出成為“1”，讀出指示信號(hào)被輸入到寄存器電路SRO中。 之后，寄存器電路的讀出指示信號(hào)經(jīng)由多路復(fù)用器觀的第一輸入端子被依次輸入到下一個(gè)寄存器電路中。由此，在圖中第二信號(hào)輸出電路16的各水平局部開關(guān)23成為從左向右依次逐一接通。讀出對(duì)象行上的圖像信號(hào)被讀出。在非相加讀出模式進(jìn)行讀出的情況下，當(dāng)讀出對(duì)象行是奇數(shù)行時(shí)，第一信號(hào)輸出電路15的移位寄存器27幾乎與上述進(jìn)行相同動(dòng)作。另外，第二信號(hào)輸出電路16的移位寄存器27也與第一信號(hào)輸出電路15的移位寄存器27進(jìn)行幾乎相同動(dòng)作。通過以上的動(dòng)作，當(dāng)讀出對(duì)象行為奇數(shù)行時(shí)，從第一信號(hào)輸出電路15中依次讀出 ( 像素的信號(hào)，并從第二信號(hào)輸出電路16中依次讀出B像素的信號(hào)。另外，當(dāng)讀出對(duì)象行為偶數(shù)行時(shí)，從第一信號(hào)輸出電路15中依次讀出Gr像素的信號(hào)，并從第二信號(hào)輸出電路16 中依次讀出R像素的信號(hào)。由此，固體攝像元件能夠進(jìn)行全部像素讀出。(第一相加讀出模式的情況)接著，說明在第一相加讀出模式下的固體攝像元件的動(dòng)作例。圖6表示在第一相加讀出模式下讀出的像素的采樣位置的圖。第一相加讀出模式下的垂直掃描電路13隔兩行指定讀出對(duì)象行。另外，第一信號(hào)輸出電路15以及第二信號(hào)輸出電路16相加讀出讀出對(duì)象行中相鄰的同色三個(gè)像素的信號(hào)。即，在第一相加讀出模式下的固體攝像元件輸出與全部像素讀出時(shí)相比縱橫的像素?cái)?shù)成為1/3的圖像。在此，在第一相加讀出模式下，需要決定相加的信號(hào)的采樣位置以使相加后的各顏色像素的重心位置維持為貝葉陣列。例如，考慮在第一相加讀出模式下讀出對(duì)象行為奇數(shù)行的情況。在圖6中，第一個(gè) ( 像素的信號(hào)通過相加第1、3、5列的信號(hào)而生成。并且，相加后的( 像素的重心位置成為第三列。由此，為了相加讀出第1、3、5列的( 像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRO 2輸入讀出指示信號(hào)。另一方面，在圖6中，第一個(gè)B像素的信號(hào)通過相加第4、6、8列的信號(hào)而生成。并且，相加后的B像素的重心位置成為第六列。因此，為了相加讀出第4、6、8列的B像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SRl 3輸入讀出指示信號(hào)。圖7是表示在第一相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路15側(cè)的動(dòng)作例的圖。另外，在第一相加讀出模式下，ADD_CNT成為高電平。因此，第一信號(hào)輸出電路 15以及第二信號(hào)輸出電路16中的各多路復(fù)用器觀向后部的寄存器電路輸出第二輸入端子的輸出。在第一邏輯電路組31的AND電路Al中，LINE_SELECT1與HSTR的邏輯積成為“ 1 ”。 因此，OR電路A3的輸出成為“1”，讀出指示信號(hào)被輸入到寄存器電路SR0。另外，在第二邏輯電路組32的NAND電路Bl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“1”。另外，在AND電路B2中，當(dāng)輸入HSRT時(shí)，邏輯積成為“1”。因此，AND電路 B2的輸出成為“1”，經(jīng)由第一段的多路復(fù)用器28把讀出指示信號(hào)輸入到寄存器電路SR1。另外，在第三邏輯電路組33的NAND電路Cl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“1”。另外，在AND電路C2中，當(dāng)輸入HSRT時(shí)，邏輯積成為“1”。因此，AND電路 C2的輸出成為“1”，經(jīng)由第二段的多路復(fù)用器28把讀出指示信號(hào)輸入到寄存器電路SR2。另外，在第四邏輯電路組34的AND電路Dl中，LINE_SELECT0與HSTR的邏輯積始終為“0”。因此，在OR電路D2中，當(dāng)來自寄存器電路SRO的輸入為“1”時(shí)，其輸出成為“1”。由此，同時(shí)向三個(gè)寄存器電路SRO 2輸入讀出指示信號(hào)。然后，移位寄存器27 的寄存器電路在圖中從左向右每次三個(gè)依次成為接通，每次三個(gè)地相加讀出讀出對(duì)象行的 Gr像素的信號(hào)。圖8是表示在第一相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路16側(cè)的動(dòng)作例的圖。此時(shí)，LINE_SELECT0與ADD_CNT的負(fù)邏輯分別成為“0”。因此，AND電路El以及 AND電路E2的邏輯積即使在輸入HSTR時(shí)也始終為“0”。因此，第五邏輯電路組35的OR電路E3的輸出成為“0”，因此，不向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SRO輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第六邏輯電路組36的NAND電路Fl中，PIX2ADD與LINE_SELECT0的與非邏輯積成為“ 1”。另外，在AND電路F2中，當(dāng)輸入HTSR時(shí)，邏輯積成為“ 1 ”。因此，AND電路F2的輸出成為“1”，經(jīng)由第一段的多路復(fù)用器觀，向寄存器電路SRl輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第七邏輯電路組37的NAND電路Gl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“ 1”。另外，在AND電路G2中，當(dāng)輸入HTSR時(shí)，邏輯積成為“ 1 ”。因此，AND電路G2的輸出成為“1”，經(jīng)由第二段的多路復(fù)用器觀，向寄存器電路SR2輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第八邏輯電路組38的AND電路Hl中，LINE_SELECT1與HSTR的邏輯積成為“ 1 ”。因此，OR電路H2的輸出成為“ 1 ”，經(jīng)由第三段的多路復(fù)用器28，向寄存器電路SR3 輸入讀出指示信號(hào)。由此，同時(shí)向三個(gè)寄存器電路SRl 3輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SRl 3對(duì)應(yīng)的三個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第4、6、8列的B像素的信號(hào)。然后，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右每次三個(gè)依次接通，每次三個(gè)地相加讀出讀出對(duì)象行的B像素的信號(hào)。同樣地，考慮在第一相加讀出模式下讀出對(duì)象行為偶數(shù)行的情況。在圖6中，第一個(gè)Gr像素的信號(hào)通過相加第4、6、8列的信號(hào)而生成。并且，相加后的Gr像素的重心位置成為第六列。因此，為了相加讀出第4、6、8列的Gr像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRl 3輸入讀出指示信號(hào)。另一方面，在圖6中， 第一個(gè)R像素的信號(hào)通過相加第1、3、5列的信號(hào)而生成。并且，相加后的R像素的重心位置成為第三列。因此，為了相加讀出第1、3、5列的R像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SRO 2輸入讀出指示信號(hào)。圖9是表示在第一相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路15側(cè)的動(dòng)作例的圖。此時(shí)，LINE_SELECT1與ADD_CNT的負(fù)邏輯分別成為“0”。因此，AND電路Al以及 AND電路A2的邏輯積即使在輸入HSTR時(shí)也始終為“0”。因此，OR電路A3的輸出成為“0”， 因此，不向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRO輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第二邏輯電路組32的NAND電路Bl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“ 1”。另外，在AND電路B2中，當(dāng)輸入HTSR時(shí)，邏輯積成為“ 1 ”。因此，AND電路B2的輸出成為“1”，經(jīng)由第一段的多路復(fù)用器觀，向寄存器電路SRl輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第三邏輯電路組33的NAND電路Cl中，PIX2ADD與LINE_SELECT0的與非邏輯積成為“ 1”。另外，在AND電路C2中，當(dāng)輸入HTSR時(shí)，邏輯積成為“ 1 ”。因此，AND電路C2的輸出成為“1”，經(jīng)由第二段的多路復(fù)用器觀，向寄存器電路SR2輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第四邏輯電路組34的AND電路Dl中，LINE_SELECT0與HSTR的邏輯積成為“ 1 ”。因此，OR電路H2的輸出成為“ 1，，，經(jīng)由第三段的多路復(fù)用器28，向寄存器電路SR2 輸入讀出指示信號(hào)。由此，同時(shí)向三個(gè)寄存器電路SRl 3輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SRl 3對(duì)應(yīng)的三個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第4、6、8列的Gr像素的信號(hào)。然后，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右逐次每次接通三個(gè)，每次三個(gè)地相加讀出讀出對(duì)象行的Gr像素的信號(hào)。圖10是表示在第一相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路16側(cè)的動(dòng)作例的圖。在第五邏輯電路組35的AND電路El中，LINE_SELECT0與HSTR的邏輯積成為“ 1 ”。 因此，OR電路E2的輸出成為“1”，向寄存器電路SRO輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第六邏輯電路組36的NAND電路Fl中，PIX2ADD與LINE_SELECT0的與非邏輯積成為“ 1”。另外，在AND電路F2中，當(dāng)輸入HTSR時(shí)，邏輯積成為“ 1 ”。因此，AND電路F2的輸出成為“1”，經(jīng)由第一段的多路復(fù)用器觀，向寄存器電路SRl輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第七邏輯電路組37的NAND電路Gl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“ 1”。另外，在AND電路G2中，當(dāng)輸入HTSR時(shí)，邏輯積成為“ 1 ”。因此，AND電路G2的輸出成為“1”，經(jīng)由第二段的多路復(fù)用器觀，向寄存器電路SR2輸入讀出指示信號(hào)。另外，在第八邏輯電路組38的AND電路Hl中，LINE_SELECT1與HTSR的邏輯積始終為“0”。因此，在OR電路H2中，當(dāng)來自寄存器電路SRO的輸入為“ 1 ”時(shí)，其輸出為“ 1 ”。由此，同時(shí)向三個(gè)寄存器電路SRO 2輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SRO 2對(duì)應(yīng)的三個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第1、3、5列的R像素的信號(hào)。然后，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右逐次每次接通三個(gè)，每次三個(gè)地相加讀出讀出對(duì)象行的R像素的信號(hào)。在此，在相加讀出模式下，在第一信號(hào)輸出電路15和第二信號(hào)輸出電路16之間， 在像素的采樣位置以貝葉陣列單位發(fā)生偏離。但是，在第一實(shí)施方式中的固體攝像元件中， 通過在讀出對(duì)象行的一端側(cè)設(shè)置的虛擬像素19補(bǔ)償相加讀出時(shí)不足的像素?cái)?shù)。因此，在相加讀出模式下下，在第一信號(hào)輸出電路15和第二信號(hào)輸出電路16之間能夠備齊讀出對(duì)象行的像素?cái)?shù)。另外，一般把像素部11的外圍部作為光學(xué)黑體像素使用，因此，認(rèn)為即使使用虛擬像素19，也幾乎不會(huì)對(duì)圖像產(chǎn)生影響。如上那樣，第一相加讀出模式下的相加控制電路17在第一信號(hào)輸出電路15和第二信號(hào)輸出電路16之間使移位寄存器27的讀出開始位置移位。然后，在第一信號(hào)輸出電路15和第二信號(hào)輸出電路16之間，以貝葉陣列單位移位相加的像素的采樣位置。由此，第一相加讀出模式下的固體攝像元件能夠同時(shí)從第一信號(hào)輸出電路15和第二信號(hào)輸出電路16中針對(duì)每個(gè)顏色讀出信號(hào)，使相加后的各顏色像素的重心位置中不發(fā)生偏離。另外，第一相加讀出模式下的固體攝像元件與以間隔讀出方式讀出相同大小的圖像的情況相比，能夠提供各圖像信號(hào)的SN比。另外，在第一相加讀出模式下的固體攝像元件，與在進(jìn)行全部像素讀出后進(jìn)行圖像信號(hào)的相加的情況相比，能夠大幅提高圖像讀出的速度。特別是在第一相加讀出模式下的固體攝像元件在攝像動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，能夠容易地縮短幀率。(第二相加讀出模式的情況)接著，說明第二相加讀出模式下的固體攝像元件的動(dòng)作例。另外，在第二相加讀出模式中，與上述的第一相加讀出模式的重復(fù)說明都省略。圖11是表示在第二相加讀出模式下讀出的像素的采樣位置的圖。第二相加讀出模式下的讀出在以下各點(diǎn)上與第一相加讀出模式下的讀出不同。如圖11所示，在第二相加讀出模式中，對(duì)讀出對(duì)象行中相鄰的同色的三個(gè)像素信號(hào)中的、除去中央的像素的兩個(gè)像素進(jìn)行相加讀出。例如，考慮在第二相加讀出模式下讀出對(duì)象行是奇數(shù)行的情況。在圖11中，第一個(gè)( 像素的信號(hào)通過相加第1、5列的信號(hào)而生成。并且，相加后的( 像素的重心位置成為第3列。因此，為了相加讀出第1、5列的( 像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR0、SR2輸入讀出指示信號(hào)。另一方面，在圖11中，第一個(gè)B像素的信號(hào)通過相加第4、8列的信號(hào)而生成。并且，相加后的B像素的重心位置成為第6列。因此，為了相加讀出第4、8列的B像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SR1、SR3輸入讀出指示信號(hào)。圖12是表示在第二相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路15側(cè)的動(dòng)作例的圖。在圖12的情況下，PIX2ADD成為“1”，因此第二邏輯電路組32的動(dòng)作與圖7的情況不同。在第二邏輯電路組32的NAND電路Bl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“0”。并且，AND電路B2的邏輯積始終為“0”。因此，因?yàn)锳ND電路B2的輸出為“0”， 所以不向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRl輸入讀出指示信號(hào)。由此，同時(shí)向兩個(gè)寄存器電路SRO、SR2輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SR0、SR2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第1、5的( 像素的信號(hào)。然后， 依次向之前的兩個(gè)寄存器電路輸入移位寄存器27的讀出指示信號(hào)。圖13是表示在第二相加讀出模式下讀出奇數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路16側(cè)的動(dòng)作例的圖。在圖13的情況下，PIX2ADD成為“1”，因此第七邏輯電路組37的動(dòng)作與圖8的情況不同。在第七邏輯電路組37的NAND電路Gl中，PIX2ADD與LINE_SELECT1的與非邏輯積成為“0”。并且，AND電路G2的邏輯積始終為“0”。因此，因?yàn)锳ND電路G2的輸出為“0”， 所以不向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SR2輸入讀出指示信號(hào)。由此，同時(shí)向兩個(gè)寄存器電路SRI、SR3輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SRU SR3對(duì)應(yīng)的兩個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第4、8的B像素的信號(hào)。然后， 依次向之前的兩個(gè)寄存器電路輸入移位寄存器27的讀出指示信號(hào)。同樣地，考慮在第二相加讀出模式下讀出對(duì)象行是偶數(shù)行的情況。在圖11中，第一個(gè)Gr像素的信號(hào)通過相加第4、8列的信號(hào)而生成。并且，相加后的Gr像素的重心位置成為第6列。因此，為了相加讀出第4、8列的Gr像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR1、SR3輸入讀出指示信號(hào)。另一方面，在圖11中，第一個(gè)R像素的信號(hào)通過相加第1、5列的信號(hào)而生成。并且，相加后的R像素的重心位置成為第3列。因此，為了相加讀出第1、5列的R像素的信號(hào)，相加控制電路17需要同時(shí)向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SR0、SR2輸入讀出指示信號(hào)。圖14是表示在第二相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第一信號(hào)輸出電路15側(cè)的動(dòng)作例的圖。在圖14的情況下，PIX2ADD成為“1”，因此第三邏輯電路組33的動(dòng)作與圖9的情況不同。在第三邏輯電路組33的NAND電路Cl中，PIX2ADD與LINE_SELECT0的與非邏輯積成為“0”。并且，AND電路C2的邏輯積始終為“0”。因此，因?yàn)锳ND電路C2的輸出為“0”， 所以不向第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SR2輸入讀出指示信號(hào)。由此，同時(shí)向兩個(gè)寄存器電路SRI、SR3輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SRUSR3對(duì)應(yīng)的兩個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第4、8的Gr像素的信號(hào)。然后， 依次向之前的兩個(gè)寄存器電路輸入移位寄存器27的讀出指示信號(hào)。圖15是表示在第二相加讀出模式下讀出偶數(shù)行時(shí)的第二信號(hào)輸出電路16側(cè)的動(dòng)作例的圖。在圖15的情況下，PIX2ADD成為“1”，因此第六邏輯電路組36的動(dòng)作與圖10的情況不同。第六邏輯電路組36的NAND電路Fl中，PIX2ADD與LINE_SELECT0的與非邏輯積成為“0”。并且，AND電路F2的邏輯積始終為“0”。因此，因?yàn)锳ND電路F2的輸出為“0”， 所以不向第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SRl輸入讀出指示信號(hào)。由此，同時(shí)向兩個(gè)寄存器電路SRO、SR2輸入讀出指示信號(hào)。然后，與寄存器電路 SRO、SR2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)水平局部開關(guān)23同時(shí)接通，相加讀出第1、5的R像素的信號(hào)。然后， 依次向之前的兩個(gè)寄存器電路輸入移位寄存器27的讀出指示信號(hào)。如上那樣，在第二相加讀出模式下的固體攝像元件能夠獲得與上述的第一相加讀出模式的效果相同的效果。另外，第一實(shí)施方式中的固體攝像元件通過根據(jù)攝影的場(chǎng)景選擇第一相加讀出模式還是第二相加讀出模式，能夠拍攝到更適當(dāng)?shù)膱D像。例如，固體攝像元件通過在曝光明亮的場(chǎng)景中選擇第二相加讀出模式，能夠降低向后段的模擬前端電路輸入的信號(hào)值的振幅， 能夠抑制相加后的信號(hào)值中的白化(whiteout)發(fā)生。另外，固體攝像元件通過在曝光暗的場(chǎng)景中選擇第一相加讀出模式，能夠獲得比第二相加讀出模式時(shí)高的SN比的圖像。<另一實(shí)施方式的說明>圖16是表示另一實(shí)施方式中的第一信號(hào)輸出電路15、第二信號(hào)輸出電路16以及
13相加控制電路17的結(jié)構(gòu)例的圖。另外，另一實(shí)施方式是第一實(shí)施方式的變形例，圖16與上述的圖3對(duì)應(yīng)。因此，關(guān)于另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式共同的結(jié)構(gòu)省略重復(fù)說明。另一實(shí)施方式中的相加控制電路17向第一信號(hào)輸出電路15輸入ADD_CNT1以及 HSTRl，并且向第二信號(hào)輸出電路16輸入ADD_CNT2以及HSTR2。ADD_CNT1被輸入到第一信號(hào)輸出電路15的各多路復(fù)用器28。另外，HSTRl被輸入到第一信號(hào)輸出電路15的寄存器電路SRO。ADD_CNT2被輸入到第二信號(hào)輸出電路16的各多路復(fù)用器觀。另外，HSTR2被輸入到第二信號(hào)輸出電路16的寄存器電路SR0。另外，在另一實(shí)施方式的第一信號(hào)輸出電路 15以及第二信號(hào)輸出電路16中，第一段以及第二段的多路復(fù)用器觀的第二輸入端子都接地。以下，說明另一實(shí)施方式的固體攝像元件中的相加讀出模式的動(dòng)作例。在該相加讀出模式中，以與上述的圖6相同的模式(pattern)進(jìn)行信號(hào)讀出。圖17是在另一實(shí)施方式的相加讀出模式下進(jìn)行奇數(shù)列的讀出時(shí)的定時(shí)圖表。另外，在另一實(shí)施方式的以下的說明中，假設(shè)在作為時(shí)鐘信號(hào)的HCLK的上升的定時(shí)進(jìn)行信號(hào)的采樣。在圖17中，LINE_SELECT0始終為低電平，LINE_SELECT1始終為高電平。因此，第一信號(hào)輸出電路15從讀出對(duì)象行讀出( 像素的信號(hào)，第二信號(hào)輸出電路16從讀出對(duì)象行讀出B像素的信號(hào)。另外，ADD_CNT2在低電平狀態(tài)下，向HSTR2輸入三個(gè)周期的脈沖信號(hào)。之后，從 HSRT2的脈沖信號(hào)的輸入開始兩個(gè)周期后，ADD_CNT2變化為高電平。另外，ADD_CNT1在低電平狀態(tài)下，向HSTRl輸入三個(gè)周期的脈沖信號(hào)。之后，HSRTl 的脈沖信號(hào)相比于上述的HSRT2的脈沖信號(hào)延遲一個(gè)周期。然后，從HSRTl的脈沖信號(hào)的輸入開始一個(gè)周期后，ADD_CNT1變化為高電平。由此，在第二信號(hào)輸出電路16中，HSTR2的脈沖經(jīng)由多路復(fù)用器觀的第一輸入端子，依次被輸入到下一個(gè)寄存器電路，直到HSTR2的脈沖被全部輸入到寄存器電路SRl 3 為止。然后，與ADD_CNT2的切換對(duì)應(yīng)，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右依次每次接通三個(gè)，每次相加讀出三個(gè)讀出對(duì)象行的B像素的信號(hào)。另一方面，在第一信號(hào)輸出電路15中，HSTRl的脈沖經(jīng)由多路復(fù)用器觀的第一輸入端子，依次被輸入到下一個(gè)寄存器電路，直到HSTRl的脈沖被全部輸入到寄存器電路 SRO 2。然后，與ADD_CNT1的切換對(duì)應(yīng)，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右依次每次接通三個(gè)，每次相加讀出三個(gè)讀出對(duì)象行的( 像素的信號(hào)。圖18是在另一實(shí)施方式的相加讀出模式下進(jìn)行偶數(shù)列的讀出時(shí)的定時(shí)圖表。在圖18中，LINE_SELECT0始終為高電平，LINE_SELECT1始終為低電平。因此，第一信號(hào)輸出電路15從讀出對(duì)象行讀出Gr像素的信號(hào)，第二信號(hào)輸出電路16從讀出對(duì)象行讀出R像素的信號(hào)。另外，ADD_CNT1在低電平的狀態(tài)下，向HSTRl輸入三個(gè)周期的脈沖信號(hào)。之后，從 HSRTl的脈沖信號(hào)的輸入開始兩個(gè)周期后，ADD_CNT1變化為高電平。另外，ADD_CNT2在低電平狀態(tài)下，向HSTR2輸入三個(gè)周期的脈沖信號(hào)。另外，HSRT2 的脈沖信號(hào)相比于上述的HSRTl的脈沖信號(hào)延遲一個(gè)周期。然后，從HSRT2的脈沖信號(hào)的輸入開始一個(gè)周期后，ADD_CNT2變化為高電平。由此，在第一信號(hào)輸出電路15中，HSTRl的脈沖經(jīng)由多路復(fù)用器觀的第一輸入端子，依次被輸入到下一個(gè)寄存器電路，直到HSTRl的脈沖被全部輸入到寄存器電路SRl 3。 然后，與ADD_CNT1的切換對(duì)應(yīng)，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右依次每次接通三個(gè)，每次相加讀出三個(gè)讀出對(duì)象行的Gr像素的信號(hào)。另一方面，在第二信號(hào)輸出電路16中，HSTR2的脈沖經(jīng)由多路復(fù)用器觀的第一輸入端子，依次被輸入到下一個(gè)寄存器電路，直到HSTR2的脈沖被全部輸入到寄存器電路 SRO 2。然后，與ADD_CNT2的切換對(duì)應(yīng)，移位寄存器27的寄存器電路在圖中從左向右依次每次接通三個(gè)，每次相加讀出三個(gè)讀出對(duì)象行的R像素的信號(hào)。如以上那樣，另一實(shí)施方式中的固體攝像元件能夠獲得與第一實(shí)施方式的固體攝像元件中的第一相加讀出模式幾乎相同的作用效果。〈攝像裝置的結(jié)構(gòu)例〉圖19表示作為攝像裝置的一個(gè)例子的電子照相機(jī)的結(jié)構(gòu)例的圖。電子照相機(jī)具有攝像光學(xué)系統(tǒng)51、上述的第一實(shí)施方式或者另一實(shí)施方式的固體攝像元件52、模擬前端電路53 (AFE電路)、圖像處理部54、顯示器55、記錄I/F56、控制部 57以及操作部58。在此，固體攝像元件52、模擬前端電路53、圖像處理部M、操作部58分別與控制部57連接。攝像光學(xué)系統(tǒng)51例如由包含變焦透鏡、聚焦透鏡的多個(gè)透鏡構(gòu)成。另外，為了簡(jiǎn)化，在圖19中以一枚透鏡圖示了攝像光學(xué)系統(tǒng)51。固體攝像元件52對(duì)通過攝像光學(xué)系統(tǒng)51的光束的被攝像體的成像進(jìn)行攝像。該攝像元件的輸出與模擬前端電路53連接。在電子照相機(jī)的攝影模式下，固體攝像元件52根據(jù)操作部58的輸入，對(duì)伴隨向非易失性存儲(chǔ)器的記錄的記錄用靜態(tài)圖像或動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行攝影。另外，固體攝像元件52在記錄用靜態(tài)圖像的攝影待機(jī)時(shí)也每隔預(yù)定間隔連續(xù)地對(duì)觀測(cè)用的圖像(通過圖像through image)進(jìn)行攝影。按照時(shí)間序列取得的通過圖像的數(shù)據(jù)用于顯示器55中的動(dòng)態(tài)顯示或通過CPU進(jìn)行的各種運(yùn)算處理。另外，動(dòng)態(tài)圖像攝影時(shí)，電子照相機(jī)也可以記錄通過圖像。模擬前端電路53是針對(duì)管道(pipeline)式輸入的圖像信號(hào)，依次實(shí)施模擬信號(hào)處理、A/D變換處理的電路。模擬前端電路53的輸出與圖像處理部M連接。圖像處理部M對(duì)從模擬前端電路53輸入的數(shù)字的圖像信號(hào)進(jìn)行圖像處理(顏色插補(bǔ)處理、階調(diào)變換處理、輪廓強(qiáng)調(diào)處理、白平衡調(diào)整等)。另外，在圖像處理部M上連接顯示器55以及記錄I/F56。顯示器55是顯示各種圖像的顯示裝置。例如，顯示部通過控制部57的控制進(jìn)行攝影模式下的通過圖像的動(dòng)態(tài)圖像顯示(取景器顯示)。記錄I/F56具有用于連接非易失性的存儲(chǔ)介質(zhì)59的連接器。并且，記錄I/F56對(duì)與連接器連接的存儲(chǔ)介質(zhì)59進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入/讀出。上述的存儲(chǔ)介質(zhì)59由硬盤、內(nèi)置有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器卡等構(gòu)成。另外，在圖19中，作為存儲(chǔ)介質(zhì)59的一個(gè)例子圖示了存儲(chǔ)器卡?？刂撇?7是用于整體控制電子照相機(jī)的動(dòng)作的處理器?？刂撇?7例如在取得記錄用靜態(tài)圖像時(shí)指示固體攝像元件52讀出全部像素。另外，控制部57在取得通過圖像或記錄用動(dòng)態(tài)圖像時(shí)指示固體攝像元件52進(jìn)行相加讀出。操作部58從用戶接受記錄用靜態(tài)圖像的取得指示(例如快門按鈕的全部壓下操作)、靜態(tài)圖像的攝影模式和動(dòng)態(tài)圖像的攝影模式的模式切換操作。上述電子照相機(jī)使用上述的第一實(shí)施方式或者其他實(shí)施方式的固體攝像元件52， 因此，在取得動(dòng)態(tài)圖像或者通過圖像時(shí)，能夠從固體攝像元件52針對(duì)每個(gè)顏色相加讀出圖像信號(hào)，使得相加后的各顏色像素的重心位置不發(fā)生偏離?！磳?shí)施方式補(bǔ)足事項(xiàng)〉以貝葉陣列的彩色濾波器的例子說明了上述實(shí)施方式的固體攝像元件。但是，本發(fā)明的固體攝像元件，并不限于通過貝葉陣列的彩色濾波器的相加讀出，還能夠廣泛應(yīng)用于在其它的具備兩行兩列的四色彩色濾波器陣列(color filter array)(例如，使用品紅、 綠色、藍(lán)色以及黃色的互補(bǔ)色系彩色濾波器等)的固體攝像元件的相加讀出中。另外，在上述的第一實(shí)施方式中，可以適當(dāng)變更第一相加讀出模式下相加的像素?cái)?shù)和第二相加讀出模式下相加的像素?cái)?shù)。另外，以一個(gè)像素由四個(gè)晶體管構(gòu)成的例子說明了上述實(shí)施方式的固體攝像元件。但是，本發(fā)明的固體攝像元件也可以在多個(gè)像素間共用重置晶體管RES、放大晶體管 AMP以及選擇晶體管SEL(例如，兩個(gè)像素具有五個(gè)晶體管的2. 5Tr結(jié)構(gòu)，或者四個(gè)像素具有七個(gè)晶體管的1.75Tr結(jié)構(gòu))。
權(quán)利要求
1.一種固體攝像元件，其特征在于，具備把入射光轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)的多個(gè)像素被排列成矩陣狀的像素部；多種彩色濾波器，其使不同顏色成分的光透過，并被按照兩行兩列的顏色陣列配置在各像素上；第一信號(hào)輸出電路，其從所述像素部的讀出對(duì)象行中包含的一方的顏色的像素相加讀出所述電氣信號(hào)；第二信號(hào)輸出電路，其從所述讀出對(duì)象行中包含的另一方的顏色的像素相加讀出所述電氣信號(hào)；以及相加控制電路，其在所述第一信號(hào)輸出電路以及所述第二信號(hào)輸出電路之間，使所述相加讀出時(shí)相加的像素的采樣位置以所述顏色陣列單位移位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其特征在于，所述第一信號(hào)輸出電路以及所述第二信號(hào)輸出電路分別包含依次指定在所述讀出對(duì)象行中相加讀出的像素的移位寄存器，所述相加控制電路使在所述第一信號(hào)輸出電路的移位寄存器中的讀出開始位置和、在所述第二信號(hào)輸出電路的移位寄存器中的讀出開始位置移位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其特征在于，所述相加控制電路使相加后的像素的重心位置分別一致，并且可以選擇相加的像素?cái)?shù)互不相同的第一相加讀出模式以及第二相加讀出模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體攝像元件，其特征在于，還具備虛擬像素，其被設(shè)置在所述讀出對(duì)象行的一端、用于補(bǔ)償在所述第一信號(hào)輸出電路以及所述第二信號(hào)輸出電路中所述相加讀出時(shí)不足的像素?cái)?shù)。
5.一種攝像裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的固體攝像元件；以及控制部，其在取得靜止圖像時(shí)指示所述固體攝像元件讀出全部像素，在取得動(dòng)態(tài)圖像時(shí)指示所述固體攝像元件進(jìn)行相加讀出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體攝像元件以及攝像裝置。在固體攝像元件的像素部中，按照兩行兩列在各像素配置多種彩色濾波器。第一信號(hào)輸出電路以及第二信號(hào)輸出電路分別從讀出對(duì)象行中包含的一方/另一方的顏色的像素相加讀出電氣信號(hào)。相加控制電路在第一信號(hào)輸出電路以及第二信號(hào)輸出電路之間，使相加讀出時(shí)相加的像素的采樣位置以顏色陣列單位移位。
文檔編號(hào)H04N5/225GK102377955SQ20111023555
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者有井卓 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康