摄像装置、 摄像模块及摄像系统 技术领域 本发明涉及具有像素错开配置的多个像素且将像素混合而读出的摄像装置及使 用该摄像装置的摄像模块及摄像系统。
背景技术 在由多个像素错开的像素构成的摄像装置中， 作为提高从摄像装置的像素信号读 出的速度或提高灵敏度的手段， 存在将像素混合读出的技术 ( 例如， 参照专利文献 1)。
在该专利文献 1 中公开有如下方法， 即交替反复形成将绿色像素和品红色像素交 替反复配置的像素行和将青绿色像素和黄色像素交替反复配置的像素行， 将绿色像素和青 绿色像素或黄色像素作为对象进行像素加法， 并且将品红色像素和黄色像素或青绿色像素 作为对象进行像素加法。
专利文献 1 ： 日本特开 2003-9166 号公报
然而， 对于上述的专利文献 1 那样的像素混合及滤色器排列来说， 在进行像素混 合而得到的像素的水平轴上的乃奎斯特频率 ( ナイキスト ) 处产生伪色。因此， 即使进行 作为像素错开排列的摄像装置的优点的、 使用附近的上下行的像素数据来提高水平方向的 析像度的处理， 在画质上也不能够得到充分的品位。
图 26 是表示专利文献 1 所述的像素混合及滤色器排列中的被拍摄体的频率和伪 色的产生的点的简要情况的图。
点 261 表示独立地读出全像素时的水平轴上的 1/4 频率的点， 相当于将像素混合 读出时的乃奎斯特频率。
在专利文献 1 所述的摄像元件中， 在将像素混合读出时， 由于在每行具有电平偏 置采样的关系， 因此水平轴上的析像频率成为具有点 261 的大约二倍的频率。因此， 在将水 平轴上的析像度确保为最大限度时， 在其 1/2 频率的点上产生伪色， 在画质上品味变低。
另一方面， 也考虑装入在零点 (null point) 具有点 261 的光学 LPF 等的对策， 但 是除了水平轴上的析像度的劣化及独立读出全像素时的析像度的劣化等， 还产生成本的上 升， 作为对策方案是不现实的。
另外， 配置在像素上的滤色器只对应于补色， 不能够通过色信号的 S/N 与有利的 原色对应。
发明内容 本发明鉴于上述问题而提出， 其要解决的课题在于， 在具有像素错开配置的多个 像素且将像素混合读出的摄像装置中， 即使通过像素混合来敏化 ( 增感 ) 时， 也能够抑制伪 色的产生及色的 S/N 比的降低， 实现析像度的提高。
为了解决上述的课题， 本发明的一个方式为摄像装置， 其具备 ： 多个像素， 其配置 成行方向的配置错开的行列状且输出将所入射的光进行了光电变换后的像素信号 ； 滤色 器， 其对向各像素入射的光进行滤光 ； 以及像素混合部， 其将来自多行的像素的像素信号进
行像素混合而输出，
所述摄像装置的特征在于， 所述滤色器由规定的单位排列的重复图案构成， 在通 过像素混合后的输出信号得到的图像中， 构成行方向互相邻接的邻接像素的滤色器与构成 行方向的重心位置与所述邻接像素相同且在列方向邻接的像素的滤色器的色成分的比相 等。
由此， 使混合像素后的色成分成为消除伪色的相位关系。
发明效果
根据本发明， 在具有像素错开配置的多个像素且将像素混合读出的摄像装置中， 即使在通过像素混合来敏化时， 也能够抑制伪色的产生及色的 S/N 比的降低， 实现析像度 的提高。 附图说明 图 1 是表示本发明的实施方式 1 的数字摄像机的功能结构的框图。
图 2 是表示本发明的实施方式 1 的图像传感器的结构的图。
图 3 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号不混合地读出而在图像传感器上施 加的控制脉冲的时序图。
图 4 是为了将本发明的实施方式 1 的水平传送 CCD 中蓄积的像素信号读出而施加 的控制脉冲的时序图。
图 5 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加的 控制脉冲的时序图。
图 6 是表示将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出时的像素混合形状的图。
图 7 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器排列的单位排列的图。
图 8 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器排列的单位排列的变形例的图。
图 9 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器排列的单位排列的变形例的图。
图 10 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器排列的单位排列的变形例的图。
图 11 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器排列的单位排列的变形例的图。
图 12 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器排列的单位排列的变形例的图。
图 13 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加 的控制脉冲的变形例的时序图。
图 14 是将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出时的像素混合形状的变形例 的图。
图 15 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加 的控制脉冲的变形例的时序图。
图 16 是将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出时的像素混合形状的变形例 的图。
图 17 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加 的控制脉冲的变形例的时序图。
图 18 是将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出时的像素混合形状的变形例 的图。
图 19 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加 的控制脉冲的变形例的时序图。
图 20 是为了将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加 的控制脉冲的变形例的时序图。
图 21 是将本发明的实施方式 1 的像素信号混合读出时的像素混合形状的变形例 的图。
图 22 是表示将本发明的实施方式 2 的像素信号混合的像素数与检测电平的关系 的图。
图 23 是表示本发明的实施方式 3 的图像传感器的结构的图。
图 24 是为了将本发明的实施方式 3 的像素信号混合读出而在图像传感器上施加 的控制脉冲的时序图。
图 25 是将本发明的实施方式 3 的像素信号混合读出时的像素混合形状的变形例 的图。
图 26 是表示基于以往的方式的色干扰条纹的产生的频率的图。
图 27 是表示基于本发明的色干扰条纹的产生的频率的图。
图 28 是表示本发明的实施方式 1 的滤色器配置的单位排列的变形例的图。 符号说明 ： 1 数字摄像机 ( 摄像系统 ) 2 摄像模块 3 透镜 4 图像传感器 ( 摄像装置 ) 5DSP( 数字信号处理器 ) 9 电平检测部 21 像素 22 垂直传送 CCD 23 水平传送 CCD 24 输出电路 71、 81、 91、 101、 111、 121、 281 单位排列具体实施方式
以下， 参照附图， 说明本发明的实施方式。其中， 在以下的各实施方式或变形例的 说明中， 对于与说明了一次的结构要素具有同样的功能的结构要素， 标注同一符号并省略 说明。
《发明的实施方式 1》
图 1 是表示本实施方式的摄像系统的功能结构的框图。该摄像系统作为数字摄像 机 1 而构成， 具备摄像模块 2、 DSP5、 CPU6 及 SDRAM8。
( 摄像模块 2 的结构 )
摄像模块 2 具备透镜 3、 图像传感器 ( 摄像装置 )4。并且， 虽然未图示， 但该摄像 模块 2 还具备生成驱动图像传感器 4 所需要的控制信号的 TG( 计时发生器 )、 将从图像传感器 4 输出的模拟信号的摄像信号 A/D 变换成数字信号的 A/D 变换部。该图像传感器 4 能够 进行将像素信号不混合的读出动作和将像素信号混合的混合读出动作。
(DSP5 及 SDRAM8)
DSP5 具备存储器控制器 7、 电平检测部 9、 YC 处理部 10、 压缩处理部 11、 数字信号 处理部 12， 对来自图像传感器 4 的输出进行处理。
在电平检测部 9、 YC 处理部 10、 压缩处理部 11、 数字信号处理部 12 中具备各自 的功能块的处理所需要的像素数量的像素信号之前， 存储器控制器 7 通过将像素信号写入 SDRAM8 而进行保持。另外， 存储器控制器 7 及 SDRAM8 不仅对像素信号， 对通过 YC 处理得到 的亮度信号或通过色信号、 压缩处理得到的符号数据等也进行写入及读出。
接着， 说明电平检测部 9。 电平检测部 9 根据从图像传感器 4 输出的像素信号的图 像整体或图像的一部分的平均值等算出图像信号的电平， 并将其算出结果通知 CPU6。
接着， 对 YC 处理部 10 进行说明。YC 处理部 10 对从图像传感器 4 输出的像素信号 进行同时化、 滤波处理、 频率补正等， 从而生成亮度信号和色差信号。
接着， 对压缩处理部 11 进行说明。压缩处理部 11 对从图像传感器 4 输出的像素 信号以 RAM 数据的电平进行压缩。并且， 对于由 YC 处理部 10 生成的亮度信号和色度信号， 若为静止画面则按照 JPEG 的格式、 若为动画则按照 H.264 的格式进行静止画面及动画的压 缩来生成符号。 接着， 对数字信号处理部 12 进行说明。数字信号处理部 12 对与外部连接的作为 记录媒体的 SD 卡进行数据的写入或数据的读出。然后， 在作为显示媒体的 LCD14 上显示预 演 ( プレビユ一 ) 等的图像。然后， 进行基于用于画角尺寸的调整的变焦距的放大缩小处 理等。
(CPU6 的结构 )
接下来， 说明 CPU6。
CPU6 对配置在摄像模块 2 或 DSP5 上的各功能块设定例如将像素信号混合读出或 将像素信号不混合地读出的切换、 YC 处理部 10 中的像素处理的参数等。此外， 外部输入 15 是用于设定断开按钮或数字摄像机 1 的动作的来自外部的输入。
( 图像传感器 4 的结构 )
接着， 说明图像传感器 4。图 2 是表示图像传感器 4 的结构的框图。如该图所示， 图像传感器 4 具备多个像素 21、 垂直传送 CCD22、 水平传送 CCD23 以及输出电路 24。另外， 虽然未图示， 但在像素 21 上配置有滤色器。
图像传感器 4 形成为如下结构 ： 将第 2n+1 行的像素 21 相对于第 2n 行的像素 21 重心错开 1/2 像素量而配置， 在像素 21 的每列配置垂直传送 CCD22， 在垂直传送 CCD22 的端 部配置水平传送 CCD23， 在水平传送 CCD23 的端部配置输出电路 24。
在垂直传送 CCD22 及水平传送 CCD23 分别具备 V1 ～ V4、 H1 ～ H4 的电极 ( 栅极 )， 在 H1 ～ H4 中分别输入有相同的控制信号。
像素 21 通过对入射到像素 21 的光进行光电变换， 变换成电荷信号而得到像素信 号。在像素 21 中蓄积的像素信号， 通过从摄像模块 2 内的 TG 输入的控制信号， 从像素 21 向垂直传送 CCD22 传送。
传送到垂直传送 CCD22 的像素信号通过从 TG 输入的控制信号向水平传送 CCD23
顺次传送。然后， 传送到水平传送 CCD23 的像素信号通过从 TG 输入的控制信号向输出电路 24 传送。
此时， 在不将像素混合而读出的情况下， 传送到水平传送 CCD23 的像素信号通过 水平顺传送向输出电路 24 传送。 并且， 在将像素混合读出的情况下， 传送到水平传送 CCD23 的像素信号通过将向输出电路 24 传送的水平顺传送和向输出电路 24 的反向的传送的水平 逆传送组合的传送， 而向输出电路 24 传送。
输出电路 24 将由水平传送 CCD23 传送的作为电荷的像素信号变换成模拟的电压 信号而输出。该输出电路 24 与上述的垂直传送 CCD22、 水平传送 CCD23 一起构成像素混合 部。
( 图像传感器 4 的滤色器 )
如前文所述， 在图像传感器 4 的像素 21 上配置有滤色器。图 7 是说明在本实施方 式的图像传感器 4 的像素 21 上配置的滤色器的图。
滤色器由单位排列的重复图案构成。详细地说， 单位排列中， 对第 1 至第 8 色分别 进行滤光的滤光器排列成 4 行 ×4 列的 16 像素单位， 第 1 列以第 1 色、 第 5 色、 第 2 色、 第6 色的顺序配置滤光器， 第 2 列以第 3 色、 第 7 色、 第 4 色、 第 8 色的顺序配置滤光器， 第3列 以第 2 色、 第 6 色、 第 1 色、 第 5 色的顺序配置滤光器， 第 4 列以第 4 色、 第 8 色、 第 3 色、 第7 色的顺序配置滤光器。并且， 第 1 及第 5 色为品红色， 第 2 及第 6 色为绿色， 第 3 及第 7 色 为黄色， 第 4 及第 8 色为青绿色。 在该滤色器中， 在将像素信号不混合而读出时， 来自被拍摄体的入射光通过各自 的滤色器滤光而在像素 21 中进行光电变换后， 作为 Mg( 品红色 )、 Cy( 青绿色 )、 Ye( 黄色 )、 Gr( 绿色 ) 的像素信号而被读出。
另一方面， 在将像素信号混合读出时， 来自被拍摄体的入射光通过各自的滤色器 滤光而在像素 21 中进行光电变换后， 成为 Mg( 品红色 )、 Cy( 青绿色 )、 Ye( 黄色 )、 Gr( 绿 色 ) 的像素信号， 在像素信号到达输出电路 24 之前， 在图 6 所示的图案中以 Mg+Ye、 Gr+Cy、 Mg+Gr、 Gr+Ye 的方式混合， 读出该混合后的像素信号。
《数字摄像机 1( 摄像系统 ) 的动作》
( 整体的动作 )
在通过数字摄像机 1 进行摄影时， 被拍摄体通过透镜 3 向图像传感器 4 入射光， 在 图像传感器 4 上的像素中进行光电变换， 并作为摄像信号被输出到 DSP5。该摄像信号通过 存储器控制器 7 对 SDRAM8 进行读出和写入， 对电平检测部 9、 YC 处理部 10、 压缩处理部 11、 数字信号处理部 12 作为记录媒体的 SD 卡 13、 作为显示媒体的 LCD14， 实现信号的输入输 出。
具体地说， 电平检测部 9 检测摄像信号的电平， 将摄像信号的电平通知给 CPU6。 YC 处理部 10 对摄像信号进行滤波或同时化等， 将摄像信号变换成 YC 信号。并且， 压缩处理部 11 对摄像信号或 YC 信号以若为静止画面则按照 JPEG 的格式、 若为动画则按照 H.264 的格 式的方式进行数据量的压缩。
数据信号处理部 12 进行变焦距处理、 伤补正、 照明光色温度检测等的作为摄像机 的动作所需要的信号处理。
另一方面， CPU6 使数字摄像机 1 对图像传感器 4、 DSP5 的各功能块输出实现用户
期待的动作所需要的控制信号。
( 图像传感器的驱动 )
对图像传感器 4 将影像信号如上述那样输出时的该图像传感器 4 的驱动方法进行 说明。如前文所述， 该图像传感器 4 具有将像素信号不混合的读出动作和将像素信号混合 读出的动作这两个动作。
- 将像素信号不混合的读出动作 ( 第一读出动作 )
首先， 说明将像素信号不混合而读出的情况。
图 3 是分别向垂直传送 CCD22 所具备的栅极 V1 ～ V4 及水平传送 CCD23 所具备的 栅极 H1 ～ H4 施加的脉冲。如图 3 所示， 在期间 31， 为了使像素 21 中蓄积的像素信号向垂 直传送 CCD22 传送， 对栅极 V1 施加高电压的读出脉冲。通过该读出脉冲将像素 21 中蓄积 的像素信号向垂直传送 CCD22 的栅极 V1、 V2 传送。
之后， 在期间 32， 通过对 V1 ～ V4 施加图 3 所示的控制脉冲， 从像素 21 读出到垂直 传送 CCD22 的像素信号被传送到水平传送 CCD23。
并且， 之后在期间 33 中， 通过向水平传送 CCD23 的 H1 ～ H4 施加图 4 所示的控制 脉冲， 将从垂直传送 CCD22 传送到水平传送 CCD23 的像素信号向输出电路 24 传送， 输出电 路 24 将传送的像素信号变换成模拟的电压信号而从图像传感器 4 输出。
此外， 在图 3、 图 4 中， 为了简化图而仅示出整体期间的一部分， 但是各期间、 各施 加脉冲数根据图像传感器 4 的像素数而变动。
- 混合读出动作 ( 第二读出动作 )
接着， 说明将像素信号混合读出的情况。
图 5 是对垂直传送 CCD22 所具备的栅极 V1 ～ V4 及水平传送 CCD23 所具备的栅极 H1 ～ H4 施加的脉冲。
在期间 51， 为了将像素 21 中蓄积的像素信号向垂直传送 CCD22 传送， 对 V1 施加 高电压的读出脉冲。通过该读出脉冲将像素 21 中蓄积的像素信号向垂直传送 CCD22 的栅 极 V1、 V2 传送， 之后对垂直传送 CCD22 的栅极 V1 ～ V4 施加期间 51 所示的控制脉冲， 由此 将第 0 行的像素信号向水平传送 CCD23 传送。
另一方面， 第 4n+0 行和第 4n+2 行的像素信号被传递到与第 4n-2 行和第 4n+0 行 的像素 21 邻接的栅极 V1、 V2。并且， 第 1 行的像素信号被传送到与水平传送 CCD23 相接的 栅极 V1、 V2， 第 4n+1 行和第 4n+3 行的像素信号被传送到与第 4n-3 行和第 4n+1 行的像素 21 邻接的栅极 V1、 V2。
之后， 在期间 52， 通过对 H1 ～ H4 施加期间 52 所示的控制脉冲， 被传送到与第 4i+0 列及第 4i+2 列相接的水平传送 CCD23 传送的信号， 被以与输出电路 24 相反的方向传送到 与作为邻接的列的第 4i+1 列及第 4i+3 列相接的水平传送 CCD23。
之后， 在期间 53， 通过对 V1 ～ V4 施加期间 53 所示的控制脉冲， 第 1 行的像素信号 向水平传送 CCD23 传送。并且， 第 0 行的第 4i+0 列的像素与第 1 行的第 4i+1 列的像素、 第 0 行的第 4i+2 列的像素与第 1 行的第 4i+3 列的像素被混合 ( 第一像素混合动作 )。表示 像素的混合的形状的形状相当于图 6 的像素混合形状 61。
另一方面， 向垂直传送 CCD22 传送的像素信号向在水平传送 CCD23 方向上邻接的 V3 ～ V4 传送。之后在期间 54， 通过施加图 4 所示的控制脉冲， 使从垂直传送 CCD22 传送到水平传送 CCD23 的像素信号向输出电路 24 传送， 输出电路 24 将传送的像素信号变换成模 拟的电压信号而从图像传感器 4 输出。之后， 在期间 55， 通过对 V1 ～ V4 施加期间 55 所示 的控制脉冲， 第 2 行的像素信号向水平传送 CCD23 传送。
另一方面， 向垂直传送 CCD22 传送的像素信号向在水平传送 CCD23 方向上邻接的 V1 ～ V2 传送。之后在期间 56， 通过对 H1 ～ H4 施加期间 55 所示的控制脉冲， 将被传送到 与第 4i+0 列及第 4i+2 列相接的水平传送 CCD23 的像素信号， 以输出电路 24 的方向传送到 与作为邻接的列的第 4i+1 列及第 4i+3 列相接的水平传送 CCD23。
之后， 在期间 53， 对 V1 ～ V4 施加期间 53 所示的控制脉冲， 而将第 3 行的像素信号 传动到水平传送 CCD23。并且， 第 2 行的第 4i+0 列的像素与第 3 行的第 4i-1 列的像素、 第 2 行的第 4i+2 列的像素与第 3 行的第 4i+1 列的像素被混合 ( 第二像素混合动作 )。表示 像素的混合的形状的形状， 相当于图 6 的像素混合形状 62。
另一方面， 向垂直传送 CCD22 传送的像素信号向在水平传送 CCD23 方向上邻接的 V3 ～ V4 传送。之后在期间 54， 通过施加图 4 所示的控制脉冲， 将从垂直传送 CCD22 传送到 水平传送 CCD23 的像素信号， 传送到输出电路 24， 输出电路 24 将传送的像素信号变换成模 拟的电压信号而从图像传感器 4 输出。 以后， 通过同样地施加图 5 所示的控制脉冲， 进行规定的像素的混合， 将像素混合 的信号作为像素信号从图像传感器 4 输出。
如以上所示， 根据本实施方式， 在通过像素混合后的输出信号得到的图像中， 与在 列方向排列的位置对应的输出信号成为消除伪色的相位关系。图 27 是表示本实施方式的 像素混合及滤色器排列中的被拍摄体的频率与伪色的产生的点的简要情况的图 ( 空间频 率平面 )。在图 27 中， 点 261 表示独立读出全像素时的水平轴上的 1/4 频率的点， 相当于将 像素混合读出时的乃奎斯特频率。 由于在点 261， 将像素混合后的色成分成为消除伪色的相 位关系， 因此在原理上不产生伪色。因此， 能够将水平轴上的析像度延伸到界限。即， 根据 本实施方式， 即使在通过像素混合来敏化时， 也能够抑制伪色的产生及色的 S/N 比的降低， 实现析像度的提高。此外， 在点 271 产生伪色， 而由于沿倾斜方向组装将点 271 作为零点的 光学 LPF， 因此界限的析像度减少， 但是能够抑制伪色并同时取得整体的析像度的平衡。
《实施方式 1 的变形例 1》
此外， 单位排列 71 中， 第 1 及第 5 色为红色， 第 2、 第 6、 第 4 及第 8 色为绿色， 第3 及第 7 色为蓝色即可。
另外， 在上述中， 在图像传感器 4 上的像素 21 配置的滤色器 ( カラ一フイルタ ) 形成为图 7 所示那样， 但在使原色的滤色器最小时， 也可以形成为具有图 8 那样的单位排列 81 的滤色器排列。单位排列 81 所示的 R 为红， G 为绿， B 为蓝。
若这样， 将像素混合读出时， 输出作为 R+B( 品红色 )、 R+G( 黄色 )、 G+G( 绿色 )、 B+G( 青绿色 ) 的像素信号。 另外， 在将像素不混合读出时， 输出作为 R( 红 )、 G( 绿 )、 B( 蓝 ) 的像素信号。
《实施方式 1 的变形例 2》
另外， 在上述中， 将在图像传感器 4 上的像素 21 上配置的滤色器形成图 7 那样， 但 是也可以形成为具有图 9 那样的单位排列 91 的滤色器排列。
若这样， 在将像素混合读出时， 输出作为 R+B( 品红色 )、 R+G( 黄色 )、 G+G( 绿色 )、
B+G( 青绿色 ) 的像素信号。 另外， 在将像素不混合读出时， 输出作为 R( 红 )、 G( 绿 )、 B( 蓝 ) 的像素信号。
《实施方式 1 的变形例 3》
在上述中， 将在图像传感器 4 上的像素 21 上配置的滤色器形成为图 7 那样， 但是 也可以形成为具有图 10 那样的单位排列 101 的滤色器排列。
若这样， 在将像素混合读出时， 输出作为 Mg+Ye、 Gr+Cy、 Mg+Gr、 Gr+Ye 的像素信号。 另外， 在将像素不混而读出时， 输出作为 Mg( 品红色 )、 Cy( 青绿色 )、 Ye( 黄色 )、 Gr( 绿色 ) 的像素信号。
《实施方式 1 的变形例 4》
在上述中， 将在图像传感器 4 上的像素 21 上配置的滤色器形成为图 7 那样， 但是 也可以形成为具有图 11 那样的单位排列 111 的滤色器排列。
若这样， 在将像素混合读出时， 输出作为 R+B( 品红色 )、 R+G( 黄色 )、 G+G( 绿色 )、 B+G( 青绿色 ) 的像素信号。 另外， 在将像素不混合读出时， 输出作为 R( 红 )、 G( 绿 )、 B( 蓝 ) 的像素信号。
《实施方式 1 的变形例 5》 在上述中， 将在图像传感器 4 上的像素 21 上配置的滤色器形成为图 7 那样， 但是 也可以形成为具有图 12 那样的单位排列 121 的滤色器排列。 详细地说， 该单位排列 121 中， 对第 1 至第 6 色分别进行滤光的滤光器排列成 4 行 ×4 列的 16 像素单位， 第 1 列以第 1 色、 第 1 色、 第 3 色、 第 4 色的顺序配置滤光器， 第 2 列以第 3 色、 第 5 色、 第 1 色、 第 6 色的顺序 配置滤光器， 第 3 列以第 2 色、 第 4 色、 第 4 色、 第 1 色的顺序配置滤光器， 第 4 列以第 4 色、 第 6 色、 第 2 色、 第 5 色的顺序配置滤光器。并且， 在该例中， 第 1 色为品红色， 第 2 及第 6 色为绿色， 第 3 及第 5 色为黄色， 第 4 色为青绿色。
若这样， 在将像素混合读出时， 输出作为 Mg+Ye、 Gr+Cy、 Mg+Gr、 Gr+Ye 的像素信号。 另外， 在将像素不混合读出时， 输出作为 Mg( 品红色 )、 Cy( 青绿色 )、 Ye( 黄色 )、 Gr( 绿色 ) 的像素信号。
另外， 在单位排列 121 中， 也可以采用原色的滤色器。在该情况下， 第 1 色为红色， 第 2、 第 3、 第 5、 第 6 色为绿色， 第 4 色为蓝色。
《实施方式 1 的变形例 6》
在上述中， 将在图像传感器 4 上的像素 21 上配置的滤色器形成为图 7 那样， 但是 也可以形成为具有图 28 那样的单位排列 281 的滤色器排列。
若这样， 在将像素混合读出时， 输出作为 R+B( 品红色 )、 R+G( 黄色 )、 G+G( 绿色 )、 B+G( 青绿色 ) 的像素信号。 另外， 在将像素不混合读出时， 输出作为 R( 红 )、 G( 绿 )、 B( 蓝 ) 的像素信号。
《实施方式 1 的变形例 7》
在上述中， 将图像传感器 4 上的像素信号混合读出时施加的控制脉冲形成为图 5 那样， 但也可以形成为图 13 那样。
可以为通过施加图 13 那样的控制脉冲， 如图 14 所示， 像素的混合的形状和生成地 址成为像素混合形状 141 和 142 的方式。
《实施方式 1 的变形例 8》
在上述中， 将图像传感器 4 上的像素信号混合读出时施加的控制脉冲形成为图 5 て ) 地混合上述的像素那样， 但是也可以如图 15 那样成为进行将第 0 行读而不记 ( 読み 的动作的方式。
另外， 可以为通过施加图 15 那样的控制脉冲， 如图 16 所示， 像素的混合的形状和 生成地址成为像素混合形状 161 和 162 的方式。
《实施方式 1 的变形例 9》
在上述中， 将图像传感器 4 上的像素信号混合读出时施加的控制脉冲形成为图 5 那样， 但是也可以如图 17 那样， 成为进行将第 0 行读而不记地混合上述的像素的动作的方 式。
可以为通过施加图 17 那样的控制脉冲， 而如图 18 那样成为像素的混合的形状和 生成地址成为像素混合形状 181 和 182 的方式。
《实施方式 1 的变形例 10》
在上述中， 对于像素的混合的形状的变化未特别地进行限定， 但可以是在每规定 的垂直回线 ( 帰線 ) 期间对将实施方式 1 或其变形例 7 ～ 9 所述的像素混合的形状进行组 合而驱动的方式 ( 即， 通过交错方式读出像素信号的方式 )。若如此， 在利用多张图像生成 图像时， 能够读出在单一的帧图像中不存在的地址的像素， 因此能够生成更加高精细的图 像。 《实施方式 1 的变形例 11》
在上述中， 将像素混合而从图像传感器 4 读出时， 采用在一电平回线期间读出将 第 2n 行的像素和第 2n+1 行的像素混合后的图像信号的方式， 但是也可以采用如下方式 ： 施 加图 19 所示的控制脉冲， 在一电平回线期间读出将第 2n 行的像素和第 2n+1 行的像素混合 后的像素信号和将第 2n+2 行的像素和第 2n+3 行的像素混合后的像素信号。
《实施方式 1 的变形例 12》
在上述中， 将图像传感器 4 上的像素信号混合读出时施加的控制信号形成为图 5 那样， 但是也可以形成为图 20 那样。
通过施加图 20 那样的控制脉冲， 如图 21 所示， 表示像素的混合的形状的形状能够 变更成像素混合形状 211、 212 以及 213。尤其像素混合形状 211、 212 将像素信号混合后在 混合， 进行 4 像素的混合。
虽然未图示， 但也可以在由水平传送 CCD23 混合像素信号时， 采用通过交替进行 将水平传送 CCD23 向输出电路 24 方向传送以及向与输出电路 24 相反的方向传送而使像素 混合的形状左右反转的方式。
并且， 如图所示， 既可以使将像素信号混合的像素数在一垂直回线期间内变动， 也 可以固定。
并且， 可以采用通过增加水平传送 CCD23 的栅极数使更加远离的行的像素信号彼 此混合的方式。
并且， 可以采用通过在读出像素信号之前利用水平传送 CCD23 混合像素信号来实 现像素混合的方式。
《发明的实施方式 2》
说明本发明的实施方式 2 的摄像系统。本发明的实施方式 2 的摄像系统是通过将
实施方式 1 的一部分结构变更而成的系统， 以下， 着眼于该不同点进行说明。
在本实施方式中， CPU6 控制图像传感器 4 的像素信号的混合像素数这一点不同。 对 CPU6 进行具体地说明。
CPU6 对在摄像模块 2 或 DSP5 上配置的各功能块设定例如将像素信号混合读出或 将像素信号不混合地读出的切换或 YC 处理部 10 的图像处理的参数等。
在本实施方式中， 根据来自电平检测部 9 的检测结果， CPU6 对摄像模块 2 的 TG( 计 时发生器 )( 未图示 ) 通知混合的像素信号的数目。由此， TG 基于由 CPU6 通知的像素信号 的混合数， 生成用于驱动图像传感器 4 的控制脉冲。
图 22 是表示本实施方式的摄像系统的电平检测部 9 的检测结果与像素信号的混 合数的关系的图。横轴是电平检测部 9 的检测结果， 随着向横轴的右侧， 从图像传感器 4 输 出的摄像信号的电平变大， 即， 表现出被拍摄体的亮度亮。
如图 22 所示， CPU6 对被拍摄体的亮度以多个阈值进行情形划分。具体地说， 电平 检测部 9 的检测结果比第一阈值小时， 进行 6 像素量的像素信号的混合， 电平检测部 9 的检 测结果比第一阈值大且比第二阈值小时， 进行 4 像素量的像素信号的混合， 电平检测部 9 的 检测结果比第二阈值大且比第三阈值小时， 进行 2 像素量的像素信号的混合， 电平检测部 9 的检测结果比第三阈值大时， 不进行像素信号的混合而读出像素信号。 若这样， 能够根据被 拍摄体的亮度来增加像素的混合数， 能够进行像素信号的读出速度或灵敏度的大幅度的提 高。
《实施方式 2 的变形例 1》
在上述中， 将混合的像素信号的个数设为 6、 4、 2、 1 像素， 但可以是其它的组合。
并且， 混合的像素信号的个数的组合也可以不是 4 种， 而是 2 种以上的方式。
《实施方式 2 的变形例 2》
在上述中， CPU 仅基于电平检测部 9 的结果来确定混合的像素信号的个数， 但也可 以为根据由外部输入 15 直接指定的值来确定的方式。另外， 也可以是将由外部输入 15 直 接指定的值和电平检测部 9 的检测结果组合， 由外部输入 15 设定上述的阈值的方式。
《发明的实施方式 3》
说明本发明的实施方式 3 的摄像系统。本发明的实施方式 3 的摄像系统是通过将 实施方式 1 的一部分的结构变更而成的系统， 以下， 着眼于该不同点进行说明。在本实施方 式中， 在图像传感器 4 的水平传送 CCD23 的结构上不同。
(1) 图像传感器的结构
首先， 对配置于摄像模块 2 中的图像传感器 4 的结构进行说明。
图像传感器 4 中， 成为如下结构 ： 使第 2n+1 行的像素 21 相对于第 2n 行的像素 21 重心错开 1/2 像素量而配置， 在像素 21 的每列配置垂直传送 CCD22、 在垂直传送 CCD22 的端 部配置水平传送 CCD23、 在水平传送 CCD23 的端部配置输出电路 24。
在垂直传送 CCD22 及水平传送 CCD23 中分别具备 V1 ～ V4、 H1 ～ H4 的电极， 在 V1 ～ V4、 H1 ～ H4 中分别输入有相同的控制信号。
图 23 是本实施方式的图像传感器 4 的结构， 水平传送 CCD23 的栅极结构为在每像 素列连续有两个 H1 ～ H4 的组合的构造。
(2) 图像传感器的驱动接下来， 说明图像传感器 4 的驱动方法。
将像素信号不混合而读出像素信号的情况大致相同， 将像素信号混合而读出像素 信号的情况的驱动方法不同。
图 24 是对垂直传送 CCD22 所具备的 V1 ～ V4 及水平传送 CCD23 所具备的 H1 ～ H4 施加的脉冲。在期间 241， 为了使像素 21 中蓄积的像素信号向垂直传送 CCD22 传送， 对 V1 施加高电压的读出脉冲。
通过该读出脉冲将像素 21 中蓄积的像素信号向垂直传送 CCD22 的栅极 V1、 V2 传 送， 之后对垂直传送 CCD22 的栅极 V1 ～ V4 施加期间 51 所示的控制脉冲， 由此将第 0 行的 像素信号向水平传送 CCD23 传送。
另一方面， 第 4n+0 行和第 4n+2 行的像素信号被传送到与第 4n-2 行和第 4n+0 行 的像素 21 邻接的栅极 V1、 V2。并且， 第 1 行的像素信号被传送到与水平传送 CCD23 相接的 栅极 V1、 V2， 第 4n+1 行和第 4n+3 行的像素信号被传送到与第 4n-3 行和第 4n+1 行的像素 21 邻接的栅极 V1、 V2。
之后， 在期间 242， 通过对 H1 ～ H4 施加期间 242 所示的控制脉冲， 向与第 4i+0 列 及第 4i+2 列相接的水平传送 CCD23 传送的像素信号， 向与输出电路 24 相反的方向传送到 在作为邻接的列的第 4i+1 列及第 4i+3 列的中间位置存在的水平传送 CCD23 的 H1、 H2。
之后， 在期间 242， 通过对 H1 ～ H4 施加期间 242 所示的控制脉冲， 将被传送到与第 4i+0 列及第 4i+2 列相接的水平传送 CCD23 传送的像素信号， 以与输出电路 24 相反的方向 传送到与作为邻接的列的第 4i+1 列及第 4i+3 列邻接的水平传送 CCD23。
之后， 在期间 243， 通过对 V1 ～ V4 施加期间 243 所示的控制脉冲， 第一行的像素信 号向水平传送 CCD23 传送， 第 0 行的第 4i+0 列的像素与第 1 行的第 4i+1 列的像素、 第0行 的第 4i+2 列的像素与第 1 行的第 4i+3 列的像素被混合。表示像素的混合的形状的形状， 相当于像素混合形状 251。
另一方面， 向垂直传送 CCD22 传送的像素信号向在水平传送 CCD23 方向上邻接的 V3 ～ V4 传送。
之后， 在期间 244， 通过对 H1 ～ H4 施加期间 244 所示的控制脉冲， 向与第 4i+1 列 及第 4i+3 列相接的水平传送 CCD23 传送的将第 0 行的第 4i+0 列的像素与第 1 行的第 4i+1 列的像素、 第 0 行的第 4i+2 列的像素与第 1 行的第 4i+2 列的像素混合后的像素信号， 以输 出电路 24 方向被传送到存在于作为邻接的列的第 4i+1 列及第 4i+3 列的中间位置的水平 传送 CCD23 的 H1、 H2。
之后， 通过对垂直传送 CCD22 的 V1 ～ V4 施加期间 245、 246、 247 所示的脉冲信号， 第 2、 3、 4 行的像素信号被传送到水平传送 CCD23。
之后， 在期间 248， 通过施加图 4 所示的控制脉冲， 将从垂直传送 CCD22 传送到水平 传送 CCD23 的像素信号， 传送到输出电路 24。由此， 输出电路 24 将传送的像素信号变换成 模拟的电压信号而从图像传感器 4 输出。
以下同样， 通过施加图 24 所示的控制脉冲， 能够实现图 25 所示的像素信号的混合 形状。
此外， 在上述中， 作为读出像素信号将无效的像素在水平传送 CCD23 中的与各列 对应的场所进行蓄积， 但也可以按照作为读出像素信号在特定的水平传送 CCD23 的局部将无效的像素蓄积的方式施加控制脉冲。
《实施方式 3 的变形例 1》
在上述中， 将水平传送 CCD23 的栅极作为 H1 ～ H4 构成， 但也可以是， 形成 H1 ～ H8 这样的组合， 从而在进行本发明的实施方式 1 或实施方式 2 所示的像素信号的混合时， 分别 施加使 H1 和 H2、 H3 和 H4、 H5 和 H6、 H7 和 H8 成为相同的电压的控制脉冲， 与进行实施方式 3 所示的像素信号的混合时不同的传送方法进行切换的方式。
《实施方式 3 的变形例 2》
在上述中， 形成为水平传送 CCD23 的栅极在每像素列 H1 ～ H4 的组合两个连续的 结构， 但是也可以是两个以上连续的结构。
《实施方式 3 的变形例 3》
在上述中， 也可以根据混合的像素数来调制 sub 电压 ( 基板电压 )， 以使得根据将 像素信号混合的像素数， 来调整构成像素 21 的光电二极管的饱和。
《实施方式 3 的变形例 4》
在上述中， 作为无效行的像素的用于读而不记的像素信号由水平传送 CCD23 混合 输出， 但也可以采用将作为垂直传送 CCD22 的读出栅极的 V1 分成几组， 而不从像素 21 读出 的方式。 《其它实施方式》
此外， 上述的发明不是限定本发明的说明， 在发明的范围内能够进行各种变更。 例 如， 在以上的说明中， 将图像传感器 4 作为 CCD 进行了说明， 但是也可以是 CMOS 传感器， 还 可以是 NMOS 传感器。
另外， 在图像传感器 2 上配置的滤色器的单位排列不局限于上述的方式， 既可以 上下左右反转， 也可以进行色成分的更换。
产业上的可利用性
本发明的摄像装置具有即使在通过像素混合而敏化时， 也能够抑制伪色的产生及 色的 S/N 比的降低且实现析像度的提高的效果， 作为具有像素错开配置的多个像素且将像 素混合读出的摄像装置及使用该摄像装置的摄像模块及摄像系统等有用。