(57)【要約】【課題】空間解像度等を低下させることなく漏れ光の影響を補正する。【解決手段】画素アレイ部１１は、画素信号を生成する画素が行列状に配置されている。制御部１７は、画素アレイ部１１からラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで画素信号の読み出しと、第１のモードの読み出し後に第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで画素信号の読み出しを行う。信号処理部１６は、第１のモードで読み出された画素信号と第２のモードで読み出された画素信号を用いて、第１のモードと第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素から第２のモードで読み出された画素信号に基づき、第１のモードで間引かれたラインの画素に対する補正量を設定して、第１のモードで間引かれたラインの画素から第２のモードで読み出された画素信号を設定された補正量で補正して、漏れ光の影響を低減させる。【選択図】        図１
2020061605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行う信号処理部
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記第１のモードと前記第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素から前記第２のモードで読み出された画素信号に基づいて、前記第１のモードで間引かれたラインの画素に対する補正量を設定する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記第１のモードで間引かれたラインにおける補正対象画素の補正量を、前記補正対象画素に近接する前記第１のモードと前記第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素の前記第２のモードで読み出された画素信号に基づいて設定する
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記第１のモードと前記第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素毎に、前記第１のモードと前記第２のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードで読み出しが行われるまでの時間と前記第１のモードでの読み出しから前記第２のモードで読み出しが行われるまでの時間に基づき補正量を設定する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２のモードはラインを間引くことなく画素信号の読み出しを行うモードである
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１のモードで画素信号を読み出すラインは動画像を構成するラインと前記動画像に用いられないラインを含み、記第２のモードで画素信号を読み出すラインは、前記動画像を構成するラインを除いたラインであり、前記第１のモードでの前記画素信号の読み出しは前記動画像のフレーム毎に行われて、
前記信号処理部は、前記第１のモードで読み出されたラインにおける動画像のラインの画素信号を動画像信号として出力し、前記第１のモードと前記第２のモードで読み出された画素の画素信号に基づいて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行い、補正処理後の画素信号を静止画像信号として出力する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素アレイ部からの画素信号の読み出しを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、画素の露光時間に応じて前記第１のモードにおけるライン間引き率を調整する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記画素アレイ部の画素が色成分毎の画素で構成されている場合、色成分毎に、前記画素信号の補正処理を行う
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を信号処理部で行うこと
を含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行う信号処理部
を備える固体撮像装置
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この技術は、固体撮像装置と駆動方法および電子機器に関し、漏れ光による影響を補正する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置では、画素部に電荷保持部を配置して全画素の蓄積期間を同時刻とするグローバルシャッタ機能が実現されている。また、電荷保持部は遮光部材によって光が入射し難い構成となっているが、光の入射を完全に遮ることは困難で、漏れた光が電荷保持部へ入射する場合がある。そして、電荷保持部がこの漏れ光を受光すると、電荷保持部内部で電荷の発生が起きる。この電荷は、蓄積期間に受光素子（光電変換部）で生成して蓄積された信号電荷とってはノイズ電荷となる。このノイズ電荷は、漏れ光が電荷保持部に入射している時間や光の強さによって異なり、画質の低下の原因となる。このため、特許文献１では、全画素数の半分を有効画素とし、残りの半分の画素を補正の基準である基準画素として、有効な信号成分と漏れ光によるノイズ成分を含む有効画素の出力から近くの基準画素の出力である漏れ光によるノイズ成分を差し引いてノイズ成分を除去することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７５９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のように、全画素数の半分を有効画素とし、残りの半分を基準画素とした場合、基準画素は有効な信号成分を生成する画素として用いるものでないことから、空間解像度や感度の低下を招いてしまう。
【０００５】
そこで、この技術では空間解像度等を低下させることなく、漏れ光の影響を補正できる固体撮像装置と駆動方法および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この技術の第１の側面は、
画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行う信号処理部
を備える固体撮像装置にある。
【０００７】
この技術では、信号処理部は、画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモード（ライン間引きモード）で読み出された画素信号と、ライン間引きモードでの読み出し後、例えばライン間引きモードでの読み出しに続いてライン間引きモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモード例えばライン非間引きで読み出された画素信号を用いる。信号処理部は、ライン間引きモードとライン非間引きモードで画素信号の読み出しが行われる画素からライン非間引きモードで読み出された画素信号に基づいて、ライン間引きモードで間引かれたラインの画素に対する補正量を設定する。例えば、信号処理部は、ライン間引きモードで間引かれたラインにおける補正対象画素の補正量を、補正対象画素に近接するライン間引きモードと第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素の前記第２のモードで読み出された画素信号に基づいて設定して、設定した補正量を用いて補正対象画素の画素信号を補正する。
【０００８】
信号処理部は、画素アレイ部の画素が色成分毎の画素で構成されている場合、色成分毎に画素信号の補正処理を行う。また、信号処理部は、ライン間引きモードとライン非間引きモードで画素信号の読み出しが行われる画素毎に、ライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出された画素信号とライン間引きモードで読み出しが行われるまでの時間とライン間引きモードで読み出しが行われてからライン非間引きモードで読み出しが行われるまでの時間に基づいて補正量を設定してもよい。また、ライン間引きモードのライン間引き率は、画素の露光時間に応じて調整してもよい。
【０００９】
さらに、ライン間引きモードで画素信号を読み出すラインは動画像を構成するラインと動画像に用いられないラインを含み、第２のモードで画素信号を読み出すラインは、動画像を構成するラインを除いたラインとして、ライン間引きモードでの画素信号の読み出しは動画像のフレーム毎に行うようにしてもよい。この場合、信号処理部は、ライン間引きモードで読み出されたラインにおける動画像のラインの画素信号を動画像信号として出力して、ライン間引きモードと第２のモードで読み出されたラインの画素信号に基づいて、第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行い、補正処理後の画素信号を静止画像信号として出力する。
【００１０】
この技術の第２の側面は、
画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を信号処理部で行うこと
を含む固体撮像装置の駆動方法にある。
【００１１】
この技術の第３の側面は、
画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行う信号処理部
を備える固体撮像装置
を備える電子機器にある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】固体撮像装置の構成を説明するための図である。
【図２】画素の第１の構成を例示した図である。
【図３】第１の構成の画素の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】画素の第２の構成を例示した図である。
【図５】第２の構成の画素の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】漏れ光による影響を説明するための図である。
【図７】第１の実施の形態における信号処理部の構成を例示した図である。
【図８】第１の実施の形態の動作を説明するための図である。
【図９】補正処理を説明するための図である。
【図１０】各動作におけるノイズ成分をライン毎に例示した図である。
【図１１】第１の実施の形態の動作例を示した図である。
【図１２】第２の実施の形態における信号処理部の構成を示している。
【図１３】第２の実施の形態の動作を説明するための図である。
【図１４】各ラインがいずれの動作で画素信号の読み出し対象となるかを例示した図である。
【図１５】第２の実施の形態の動作を説明するための図である。
【図１６】固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図１７】固体撮像装置の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本技術を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．固体撮像装置の構成
２．第１の実施の形態
３．第２の実施の形態
４．電子機器の構成
５．イメージセンサの使用例
【００１４】
＜１．固体撮像装置の構成＞
図１は、本開示が適用される固体撮像装置の構成を説明するための図である。固体撮像装置１０は、画素アレイ部１１、垂直駆動部１３、水平駆動部１４、カラム処理部１５、信号処理部１６、制御部１７を有している。
【００１５】
画素アレイ部１１には、図示せぬ光学系により集光される光が入射される。画素アレイ部１１は、マトリクス状に画素１２が配列されている。各画素１２は、行毎に制御線を介して垂直駆動部１３に接続されており、列毎に信号線を介してカラム処理部１５に接続されている。
【００１６】
画素１２は、フォトダイオードなどからなる光電変換部、光電変換部からの電荷が転送される浮遊拡散領域、及び、画素を駆動するためのトランジスタから構成されており、受光した光の光量に応じたレベルの画素信号を生成する。なお、画素１２の構成については後述する。
【００１７】
垂直駆動部１３は、画素アレイ部１１の画素１２を行毎に順次駆動するための駆動信号を生成して画素アレイ部１１へ出力する。また、画素アレイ部１１には、各画素列に対応して信号線が形成されており、この信号線を介して画素１２で生成された画素信号をカラム処理部１５へ出力する。
【００１８】
水平駆動部１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどの論理回路によって構成されている。水平駆動部１４は、画素アレイ部１１に配置される複数の画素列毎に順次画素信号を信号処理部１６へ出力するための駆動信号を生成してカラム処理部１５へ出力する。
【００１９】
カラム処理部１５は、水平駆動部１４からの駆動信号に基づき、画素１２から出力される信号に対して２重サンプリング（Double Data Sampling：ＤＤＳ)処理とＤＤＳ処理後の信号のＡ／Ｄ変換処理を行う。例えば、カラム処理部１５は、画素列毎に並列的にＤＤＳ処理を行い、ＤＤＳ処理後の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して信号処理部１６へ出力する。
【００２０】
信号処理部１６は、制御部１７からの制御信号に基づき、カラム処理部１５から供給された画素信号に対して、漏れ光による影響を補正する補正処理を行う。信号処理部１６は、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモード（以下「ライン間引きモード」という）で読み出された画素信号と、第１のモードでの読み出し後、例えばライン間引きモードでの読み出しに続いてライン間引きモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行い、補正処理後の画像信号を出力する。
【００２１】
制御部１７は、制御信号を生成して垂直駆動部１３と水平駆動部１４の動作を制御して画素アレイ部１１からライン単位で画素信号の読み出しを行う。また、制御部１７は、第１のモードで読み出された画素信号と、ライン間引きモードでの読み出し後に第２のモードで画素信号の読み出しを行う。また、制御部１７は、信号処理部１６の動作を制御して、ライン間引きモードで読み出された画素信号と第２のモードで読み出された画素信号に基づき、第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行わせて、漏れ光の影響を補正した画像信号を信号処理部１６から出力させる。
【００２２】
なお、信号処理部１６や制御部１７は、例えば、画素アレイ部１１が形成される半導体基板に一体として形成されていてもよいし、半導体基板とは別個に設けてもよい。更には、信号処理部１６や制御部１７はＤＳＰ（Digital Signal Processor）やソフトウェアによる処理であってもよい。
【００２３】
図２は画素の第１の構成を例示している。なお、図２に示す画素は、メモリ蓄積型画素を例示している。
【００２４】
画素１２は、初期化トランジスタＯＲＧ、転送トランジスタＴＸ，ＴＲＧ、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬ、光電変換部ＰＤ、メモリ部ＭＥＭ、浮遊拡散領域ＦＤから構成されている。
【００２５】
初期化トランジスタＯＲＧは、光電変換部ＰＤに所定の電圧を印加するためのトランジスタである。転送トランジスタＴＸは、光電変換部ＰＤで生成された電荷をメモリ部ＭＥＭに転送するためのトランジスタである。転送トランジスタＴＲＧは、メモリ部ＭＥＭの電荷を浮遊拡散領域ＦＤに転送するためのトランジスタである。リセットトランジスタＲＳＴは、浮遊拡散領域ＦＤに所定の電圧を印加するためのトランジスタである。増幅トランジスタＡＭＰは、ゲート電極に浮遊拡散領域ＦＤの電圧が印加されているトランジスタである。選択トランジスタＳＥＬは、増幅トランジスタＡＭＰと信号線を接続するためのトランジスタである。
【００２６】
光電変換部ＰＤは、フォトダイオードで構成されており、光電変換によって入射光に応じた電荷を生成する。メモリ部ＭＥＭは、光電変換部ＰＤで生成された電荷を蓄積する。また、浮遊拡散領域ＦＤは、電荷を電圧に変換するために設けられている。
【００２７】
光電変換部ＰＤの一端（アノード側）、メモリ部ＭＥＭの一端、及び、浮遊拡散領域ＦＤの一端には、一定の電圧（例えば接地電圧）が供給される。駆動電圧が供給される電源線と光電変換部ＰＤの他端（カソード側）とは、初期化トランジスタＯＲＧを介して接続されている。駆動電圧が供給される電源線と浮遊拡散領域ＦＤの他端とは、リセットトランジスタＲＳＴを介して接続されている。光電変換部ＰＤの他端とメモリ部ＭＥＭの他端とは、転送トランジスタＴＸを介して接続されている。また、メモリ部ＭＥＭの他端と浮遊拡散領域ＦＤの他端とは、転送トランジスタＴＲＧを介して接続されている。
【００２８】
光電変換部ＰＤは、アノード電極が低電位側に接続されており、受光した光（入射光）をその光量に応じた電荷に変換してその電荷を蓄積する。増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極と電気的に繋がったノードが浮遊拡散領域ＦＤである。
【００２９】
増幅トランジスタＡＭＰの一端は駆動電圧が供給される電源線に接続されている。増幅トランジスタＡＭＰの他端と信号線とは、選択トランジスタＳＥＬを介して接続されている。増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極は、浮遊拡散領域ＦＤの他端に接続されている。
【００３０】
図３は、第１の構成の画素の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、最初の０ライン目の初期化トランジスタＯＲＧの駆動信号を駆動信号ＳORG0、転送トランジスタＴＸの駆動信号を駆動信号ＳTX0、転送トランジスタＴＲＧの駆動信号を駆動信号ＳTRG0、リセットトランジスタＲＳＴの駆動信号を駆動信号ＳRST0、選択トランジスタＳＥＬの駆動信号を駆動信号ＳSEL0とする。また、１ライン目の初期化トランジスタＯＲＧの駆動信号を駆動信号ＳORG1、転送トランジスタＴＸの駆動信号を駆動信号ＳTX1、転送トランジスタＴＲＧの駆動信号を駆動信号ＳTRG1、リセットトランジスタＲＳＴの駆動信号を駆動信号ＳRST1、選択トランジスタＳＥＬの駆動信号を駆動信号ＳSEL1とする。同様に、最後のｎライン目の初期化トランジスタＯＲＧの駆動信号を駆動信号ＳORGn、転送トランジスタＴＸの駆動信号を駆動信号ＳTXn、転送トランジスタＴＲＧの駆動信号を駆動信号ＳTRGn、リセットトランジスタＲＳＴの駆動信号を駆動信号ＳRSTn、選択トランジスタＳＥＬの駆動信号を駆動信号ＳSELnとする。
【００３１】
時点ｔa1で、全ラインの駆動信号ＳORG0〜ＳORGnを一定期間ハイレベルとしたのちローレベルとすると、初期化トランジスタＯＲＧを介して電圧ＶDDが印加され光電変換部ＰＤがリセットされたのち露光が開始される。なお、この動作をグローバルリセットともいう。
【００３２】
時点ｔa2で、全ラインの駆動信号ＳRST0〜ＳRSTnと駆動信号ＳTRG0〜ＳTRGnを一定期間ハイレベルとして、メモリ部ＭＥＭと浮遊拡散領域ＦＤをリセットする。
【００３３】
所定の露光期間が経過した時点ｔa3で、全ラインの駆動信号ＳTX0〜ＳTXnを所定の期間ハイレベルとすると、各ラインの転送トランジスタＴＸが導通状態となって、光電変換で生成された電荷がメモリ部ＭＥＭに転送されて保持される。なお、この動作をグローバル転送ともいう。
【００３４】
その後、ライン毎に画素信号の読み出しを行う。以下ライン順に画素信号を読み出す場合の動作について説明する。例えば、時点ｔa4で読み出し対象となる０ライン目の駆動信号ＳSEL0を、所定の期間ハイレベルとする。これによって、０ライン目の増幅トランジスタＡＭＰは導通状態の選択トランジスタＳＥＬを介して信号線に接続される。そして、その期間内に、０ライン目の駆動信号ＳRST0を一定期間ハイレベルとし、次いで、駆動信号ＳRST0がローレベルの状態で駆動信号ＳTRG0を一定期間ハイレベルとする。この動作によって、リセットレベルと信号レベルの読み出しが行われて、カラム処理部１５は、リセットレベルと信号レベルとの差を示す信号を０ライン目の画素信号とする。
【００３５】
同様に、時点ｔa5で読み出し対象となる１ライン目の駆動信号ＳSEL1を、所定の期間ハイレベルとする。これによって、１ライン目の増幅トランジスタＡＭＰは導通状態の選択トランジスタＳＥＬを介して信号線に接続される。そして、その期間内に、１ライン目の駆動信号ＳRST1を一定期間ハイレベルとし、次いで、駆動信号ＳRST1がローレベルの状態で駆動信号ＳTRG1を一定期間ハイレベルとする。この動作によって、リセットレベルと信号レベルの読み出しが行われて、カラム処理部１５は、リセットレベルと信号レベルとの差を示す信号を１ライン目の画素信号とする。
【００３６】
以下同様に、駆動信号ＳSELによって順次ラインを選択して、選択したラインのリセットトランジスタＲＳＴと転送トランジスタＴＲＧを駆動することで選択したラインの信号を読み出すことができる。また、ライン間引きを行う場合は、信号の読み出しを行うラインを駆動信号ＳSELによって選択すれば、所望のラインのみについて信号の読み出しを行うことができる。
【００３７】
図４は画素の第２の構成を例示している。なお、図４に示す画素は、ＦＤ蓄積型画素を例示している。
【００３８】
画素１２は、初期化トランジスタＯＲＧ、転送トランジスタＴＸ、リセットトランジスタＲＳＴ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬ、光電変換部ＰＤ、浮遊拡散領域ＦＤから構成されている。
【００３９】
初期化トランジスタＯＲＧは、光電変換部ＰＤに所定の電圧を印加するためのトランジスタである。転送トランジスタＴＸは、光電変換部ＰＤで生成された電荷を浮遊拡散領域ＦＤに転送するためのトランジスタである。リセットトランジスタＲＳＴは、浮遊拡散領域ＦＤに所定の電圧を印加するためのトランジスタである。増幅トランジスタＡＭＰは、ゲート電極に浮遊拡散領域ＦＤの電圧が印加されているトランジスタである。選択トランジスタＳＥＬは、増幅トランジスタＡＭＰと信号線を接続するためのトランジスタである。
【００４０】
光電変換部ＰＤは、フォトダイオードで構成されており、光電変換によって入射光に応じた電荷を生成する。また、浮遊拡散領域ＦＤは、浮遊拡散領域ＦＤに寄生的に存在する容量で電荷を電圧に変換するために設けられている。
【００４１】
光電変換部ＰＤの一端（アノード側）、および浮遊拡散領域ＦＤの一端には、一定の電圧（例えば接地電圧）が供給される。駆動電圧が供給される電源線と光電変換部ＰＤの他端（カソード側）とは、初期化トランジスタＯＲＧを介して接続されている。駆動電圧が供給される電源線と浮遊拡散領域ＦＤの他端とは、リセットトランジスタＲＳＴを介して接続されている。光電変換部ＰＤの他端と浮遊拡散領域ＦＤの他端は、転送トランジスタＴＸを介して接続されている。
【００４２】
光電変換部ＰＤは、アノード電極が低電位側に接続されており、受光した光（入射光）をその光量に応じた電荷に変換してその電荷を蓄積する。増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極と電気的に繋がったノードが浮遊拡散領域ＦＤであり、光電変換部ＰＤに蓄積された電荷が転送トランジスタＴＸを介して浮遊拡散領域ＦＤに転送さえる。
【００４３】
増幅トランジスタＡＭＰの一端は駆動電圧が供給される電源線に接続されている。増幅トランジスタＡＭＰの他端と信号線とは、選択トランジスタＳＥＬを介して接続されている。増幅トランジスタＡＭＰのゲート電極は、浮遊拡散領域ＦＤの他端に接続されている。
【００４４】
図５は、第２の構成の画素の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、最初の０ライン目の初期化トランジスタＯＲＧの駆動信号を駆動信号ＳORG0、転送トランジスタＴＸの駆動信号を駆動信号ＳTX0、リセットトランジスタＲＳＴの駆動信号を駆動信号ＳRST0、選択トランジスタＳＥＬの駆動信号を駆動信号ＳSEL0とする。また、１ライン目の初期化トランジスタＯＲＧの駆動信号を駆動信号ＳORG1、転送トランジスタＴＸの駆動信号を駆動信号ＳTX1、リセットトランジスタＲＳＴの駆動信号を駆動信号ＳRST1、選択トランジスタＳＥＬの駆動信号を駆動信号ＳSEL1とする。同様に、最後のｎライン目の初期化トランジスタＯＲＧの駆動信号を駆動信号ＳORGn、転送トランジスタＴＸの駆動信号を駆動信号ＳTXn、リセットトランジスタＲＳＴの駆動信号を駆動信号ＳRSTn、選択トランジスタＳＥＬの駆動信号を駆動信号ＳSELnとする。
【００４５】
時点ｔb1で、全ラインの駆動信号ＳORG0〜ＳORGnを一定期間ハイレベルとしたのちローレベルとすると、初期化トランジスタＯＲＧを介して電圧ＶDDが印加され光電変換部ＰＤがリセットされたのち露光が開始される。なお、この動作をグローバルリセットともいう。
【００４６】
その後、時点ｔb2で、全ラインの駆動信号ＳRST0〜ＳRSTnを一定期間ハイレベルとして、浮遊拡散領域ＦＤをリセットする。
【００４７】
所定の露光期間が経過した時点ｔb3で、全ラインの駆動信号ＳTX0〜ＳTXnを所定の期間ハイレベルとすると、各ラインの転送トランジスタＴＸが導通状態となって、光電変換で生成された電荷が浮遊拡散領域ＦＤに転送されて保持される。なお、この動作をグローバル転送ともいう。
【００４８】
その後、各ラインの画素信号の読み出しを行う。具体的には、時点ｔb4で読み出し対象となる０ライン目の駆動信号ＳSEL0を、所定の期間ハイレベルとする。これによって、０ライン目の増幅トランジスタＡＭＰは導通状態の選択トランジスタＳＥＬを介して信号線に接続されて浮遊拡散領域ＦＤに蓄積された電荷に応じた信号レベルの読み出しが行われる。その後、駆動信号ＳSEL0がハイレベルの期間内に、０ライン目の駆動信号ＳRST0を一定期間ハイレベルとしたのちに読み出される信号は、リセットレベルとなる。カラム処理部１５は、浮遊拡散領域ＦＤに蓄積された電荷に応じた信号レベルとリセットレベルとの差を示す信号を０ライン目の画素信号とする。
【００４９】
同様に、時点ｔb5で読み出し対象となる１ライン目の駆動信号ＳSEL1を、所定の期間ハイレベルとする。これによって、１ライン目の増幅トランジスタＡＭＰは導通状態の選択トランジスタＳＥＬを介して信号線に接続されて浮遊拡散領域ＦＤに蓄積された電荷に応じた信号レベルの読み出しが行われる。その後、駆動信号ＳSEL0がハイレベルの期間内に、０ライン目の駆動信号ＳRST1を一定期間ハイレベルとしたのちに読み出される信号は、リセットレベルとなる。カラム処理部１５は、浮遊拡散領域ＦＤに蓄積された電荷に応じた信号レベルとリセットレベルとの差を示す信号を１ライン目の画素信号とする。
【００５０】
以下同様に、駆動信号ＳSELによって順次ラインを選択して、選択したラインのリセットトランジスタＲＳＴを駆動することで選択したラインの信号を読み出すことができる。また、ライン間引きを行う場合は、信号の読み出しを行うラインを駆動信号ＳSELによって選択すれば、所望のラインのみについて信号の読み出しを行うことができる。
【００５１】
このように各画素を駆動することで、メカニカルなシャッタを設けていなくとも、露光動作の同時性を実現できるようになり、フォーカルプレーン歪みのない撮像画を示す画像信号を生成できるようになる。
【００５２】
なお、図１に示す画素は、図２あるいは図４に示す構成に限られない。また、信号の読み出しは、図３あるいは図５に示すようにトランジスタを駆動して行う動作に限られない。
【００５３】
このように、メカニカルなシャッタを設けることなく画像信号を生成する場合、被写体光に応じた信号成分に漏れ光による影響が生じてしまう場合がある。図６は漏れ光による影響を説明するための図である。画素１２における光電変換部ＰＤの位置には、被写体光が光電変換部ＰＤに入射するように開口部が設けられており、開口部を除く領域には配線層や絶縁層等が積層されている。露光期間中に各光電変換部ＰＤで生成された電荷は、グローバル転送によってメモリ部ＭＥＭあるいは浮遊拡散領域ＦＤに転送される。また、メモリ部ＭＥＭあるいは浮遊拡散領域ＦＤに転送された電荷に応じた画素信号がライン毎のタイミングで読み出される。メカニカルなシャッタが設けられていない場合、開口部に光が入射し続けることから、入射した光が配線層等によって反射されて、反射光によって生じた電荷が浮遊拡散領域ＦＤ（あるいはメモリ部ＭＥＭ）に蓄積されると、グローバル転送から信号の読み出しが行われるまでの漏れ光に応じて生成されたノイズ成分が、被写体光に応じた信号成分に重畳されてしまう。
【００５４】
＜２．第１の実施の形態＞
第１の実施の形態では、空間解像度等を低下させることなく、漏れ光の影響が補正された静止画像を取得する場合について説明する。
【００５５】
第１の実施の形態では、画素アレイ部１１から、ライン間引きモードで画素信号の読み出しを行い、ライン間引きモードでの読み出しに続いてライン間引きモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモード、例えばラインを間引くことなく画素信号の読み出しを行うライン非間引きモードで画素信号の読み出しを行う。
【００５６】
信号処理部１６は、ライン間引きモードとライン非間引きモードとで画素信号の読み出しが行われたラインの同一位置の画素毎の信号差に基づき、ライン間引きモードで間引かれているラインにおける補正対象画素の補正量を設定して、設定した補正量に基づき補正対象画素の画素信号を補正することで、漏れ光の影響が補正された静止画像信号を生成する。
【００５７】
図７は、第１の実施の形態における信号処理部の構成を示している。信号処理部１６は、メモリ部１６１と補正部１６２およびインタフェース（ＩＦ）部１６３を有している。
【００５８】
カラム処理部１５から供給された画素信号は、メモリ部１６１と補正部１６２に供給される。メモリ部１６１は、カラム処理部１５から供給された画素信号を記憶する。また、メモリ部１６１は、記憶している画素信号を補正部１６２とインタフェース部１６３へ出力する。
【００５９】
補正部１６２は、カラム処理部１５から供給されたライン非間引きモードで読み出された画素信号とメモリ部１６１に記憶されているライン間引きモードで読み出された画素信号に基づき、ライン間引きモードで間引かれているラインの画素に対して補正量を設定して、設定した補正量に基づき画素信号を補正する。補正部１６２は、補正後の画素信号をインタフェース部１６３へ出力する。
【００６０】
インタフェース部１６３は、メモリ部１６１に記憶されている画素信号と補正部１６２で補正処理が行われた画素信号をライン順に選択して静止画像信号として出力する。
【００６１】
図８は第１の実施の形態の動作を説明するための図である。図８の（ａ）は画素信号の読み出しを示している。制御部１７は、時点ｔc1でグローバルリセットＧＲを行い、露光時間が経過した時点ｔc2でグローバル転送ＧＴを行ったのち、ライン間引きモードで画像信号の読み出しＤＲ1を開始する。制御部１７は、時点ｔc3でライン間引きモードでの画像信号の読み出しＤＲ1が終了すると、続けてライン非間引きモードで画素信号の読み出しＤＲ2を行い、時点ｔc4でライン非間引きモードでの画像信号の読み出しＤＲ2が終了する。
【００６２】
図８の（ｂ）は、ライン間引きモードで画素信号が読み出されるラインを例示している。制御部１７は、ライン間引きを行い、所定ライン間隔で画素信号の読み出しをライン単位で行う。例えば、図８の（ｂ）では、画素信号を読み出すラインの間隔を５ライン間隔として、斜線で示す４ライン分の間引きを行う。
【００６３】
図８の（ｃ）は、ライン非間引きモードで画素信号が読み出されるラインを例示している。制御部１７は、ライン間引きを行うことなく画素信号の読み出しをライン単位で行う。したがって、例えばライン１，６，・・・は、ライン間引きモードとライン非間引きモードで画素信号の読み出しが行われる。
【００６４】
ライン間引きモードで読み出された画素信号ＰＶ1は、式（１）に示すように、被写体光に応じた有効信号Ｖaに、グローバル転送からライン間引きモードで読み出しが行われるまでの期間中の漏れ光によって生じたノイズ成分Ｖpls1が加算された信号となる。
ＰＶ1＝Ｖa＋Ｖpls1    ・・・（１）
【００６５】
ライン間引きモードで画素信号を読み出す場合、グローバル転送から画素信号の読み出しが行われるまでの時間は、ライン非間引きモードの場合よりも短時間となる。したがって、ライン間引きモードで読み出された画素信号におけるノイズ成分Ｖpls1は、ライン非間引きモードの場合よりも少なくできる。また、間引きするライン数を多くすれば、ノイズ成分Ｖpls1をさらに少なくできる。
【００６６】
信号処理部１６は、ライン間引きモードで読みだされたノイズ成分Ｖpls1の少ない画素信号をメモリ部１６１に記憶させる。
【００６７】
次に、ライン非間引きモードで画素信号の読み出しにおいて、ライン間引きモードで画素信号が読み出されたラインは、有効信号Ｖａの読み出しが行われていることから、このラインの画素信号ＰＶ2wは、式（２）に示すように、ライン間引きモードで画素信号が読み出されてからライン非間引きモードで画素信号が読み出されるまでの期間中に漏れ光によって生じたノイズ成分Ｖpls2を示す信号となる。
ＰＶ2w＝Ｖpls2    ・・・（２）
【００６８】
また、ライン非間引きモードで画素信号の読み出しにおいて、ライン間引きモードで画素信号の読み出した間引きされたラインの画素信号ＰＶ2sは、式（３）に示すように、被写体光に応じた有効信号Ｖaに、グローバル転送からライン間引きモードにおける当該ラインのタイミングまでの期間中の漏れ光によって生じたノイズ成分Ｖpls1と、ライン間引きモードにおける当該ラインのタイミングからライン非間引きモードで画素信号が読み出されるまでの期間中の漏れ光によって生じたノイズ成分Ｖpls2が加算された信号となる。
【００６９】
ＰＶ2s＝Ｖa＋Ｖpls1＋Ｖpls2    ・・・（３）
信号処理部１６は、ライン非間引きモードで読み出された画素信号を補正部１６２に供給する。また、信号処理部１６は、メモリ部１６１に記憶されているライン間引きモードで読み出された画素信号を補正部１６２に供給する。
【００７０】
信号処理部１６の補正部１６２は、ライン間引きモードで読み出された画素信号とライン非間引きモードで読み出された画素信号を用いて、ライン非間引きモードで読み出された画素信号の補正処理を行い、漏れ光によるノイズ成分を低減させる。補正部１６２は、補正処理として、ライン間引きモードとライン非間引きモードとで読み出された同一位置の画素信号の信号差に基づいて、ライン間引きモードで間引かれたラインの画素に対する補正量を設定して、設定された補正量を用いて画素信号を補正する。
【００７１】
図９は、補正処理を説明するための図である。補正部１６２は、ライン間引きモードで間引かれたラインにおける補正対象画素の補正量を、例えば補正対象画素に近接するライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出された画素の信号差に基づいて設定する。
【００７２】
図９において、ラインｊ，ｊ＋５は、ライン間引きモードで画素信号の読み出しが行われたライン、ラインｊ＋１〜ｊ＋４はライン間引きモードで画素信号の読み出しが行われていないラインとする。ここで、例えばラインｊ＋２における画素（ｊ＋２，ｋ）を補正対象画素とする場合、ラインｊの画素（ｊ，ｋ−１）（ｊ，ｋ）（ｊ，ｋ＋１）とラインｊ＋５の画素（ｊ＋５，ｋ−１）（ｊ＋５，ｋ）（ｊ＋５，ｋ＋１）の画素信号、すなわちノイズ成分Ｖpls2のみを示す画素信号の平均値を算出して、画素（ｊ＋２，ｋ）の補正量とする。なお、補正値は、補正対象画素の周辺に位置する画素のノイズ成分のみを示す画素信号の平均値に限られない。例えば、補正対象画素からの距離が短い画素に対して重みを大きくして算出した平均値を補正値としてもよい。また、補正値の算出に用いる周辺画素の数を多くすれば、補正値のバラツキが少なくできる。なお、補正値の算出に用いる周辺画素の数を多くすると、補正の空間分解能が低下するので、補正処理で要求される特性を考慮して、周辺画素の数等を設定してもよい。
【００７３】
補正部１６２は、算出した補正量を補正対象である画素（ｊ＋２，ｋ）の画素信号から減算する。このような補正処理を行えば、補正後の画素信号では、ライン間引きモードで画素信号の読み出しが完了してからライン非間引きモードで画素信号の読み出しが行われるまでの期間中に漏れ光によって生じたノイズ成分を除去できる。また、補正後の画素信号には、グローバル転送からライン間引きモードで画素信号の読み出しが行われるまでの期間中の漏れ光によって生じたノイズ成分が含まれるが、グローバル転送からライン間引きモードで読み出しが行われるまでの期間は、ライン非間引きモードより短い期間とされている。したがって、補正後の画素信号は、グローバル転送後にライン非間引きモードで画素信号を読み出す従来の動作に比べて、漏れ光による影響を低減できる。
【００７４】
インタフェース部１６３は、メモリ部１６１に記憶されているライン間引きモードで読み出された画素信号と、ライン間引きモードで間引かれたラインの画素信号について補正部１６２で補正した画素信号をライン順として、静止画像信号を出力する。
【００７５】
図１０は、各動作におけるノイズ成分をライン毎に例示した図である。なお、図１０では、各ラインにおける漏れ光が等しいとする。
【００７６】
図１０の（ａ）は、ライン間引きモードで間引きされるラインを斜線で示している。図１０の（ｂ）は、ライン間引きモードで読み出された画素信号の漏れ光によるノイズ成分Ｖpls1を示しており、読み出し順序が遅いラインではノイズ成分Ｖpls1が大きくなる。
【００７７】
図１０の（ｃ）は、ライン非間引きモードで画素信号の読み出しが行われるラインを示している。図１０の（ｄ）は、ライン非間引きモードで読み出された画素信号の漏れ光によるノイズ成分を示している。なお、ライン間引きモードで画素信号が読み出されたラインのノイズ成分はノイズ成分Ｖpls2であり、読み出し順序が遅いラインではノイズ成分Ｖpls2が大きくなる。また、ライン間引きモードで画素信号の読み出しが間引きされたラインのノイズ成分はノイズ成分（Ｖpls1＋Ｖpls2）であり、読み出し順序が遅いラインではノイズ成分（Ｖpls1＋Ｖpls2）が大きくなる。
【００７８】
図１０の（ｅ）は、ライン間引きモードで画素信号の読み出しが間引きされたラインの補正後のノイズ成分Ｖplscを示しており、図１０の（ｄ）に比べて漏れ光によるノイズ低分が低減されている。
【００７９】
図１０の（ｆ）は、インタフェース部１６３から出力される画像信号の漏れ光によるノイズ成分ＳＶplsを示しており、ライン間引きモードで画素信号の読み出しが間引きされたラインではノイズ成分（Ｖpls1＋Ｖpls2）が低減されており、ライン間引きモードで画素信号の読み出しが間引きされたラインではノイズ成分Ｖpls1となる。
【００８０】
図１０の（ｇ）は、グローバル転送後にライン非間引きモードで画素信号を読み出す従来の動作の漏れ光によるノイズ成分ＳＵplsを示している。
【００８１】
図１１は、第１の実施の形態の動作例を示している。図１１の（ａ）はシーンの背景を例示しており、背景に矩形状の光源ＬＴが含まれている。図１１の（ｂ）は、撮像範囲に移動物体ＯＢｍが含まれており、移動物体ＯＢｍは光源ＬＴよりも手前に位置している。時点ｔd1で、光源ＬＴは移動物体ＯＢｍに隠されており、移動物体ＯＢｍは時間の経過と共に矢印ＭＶ方向に移動する。したがって、時点ｔd2では光源ＬＴが移動物体ＯＢｍで隠されていても、時点ｔd3で移動物体ＯＢｍが光源ＬＴから外れると、光源ＬＴから出射された光が画素アレイ部１１に入射される。ここで、ライン毎の画素信号の読み出しが時点ｔd3以降も引き続き行われると、光源ＬＴから出射された光によって漏れ光によるノイズ成分が発生する。したがって、例えば時点ｔd2のタイミングでシャッタ操作が行われた場合、第１の実施の形態の動作では、ライン間引きモードで読み出されたラインの画素信号とライン非間引きモードで読み出されたラインの画素信号に基づいて、ライン非間引きモードで読み出された画素信号の補正処理が行われるので、漏れ光の影響が補正されて、図１１の（ｃ）に示すように、移動物体ＯＢｍの領域に光源ＬＴの画像がノイズとして表示されてしまうことを防止できるようになる。なお、図１１の（ｄ）は、グローバル転送後にライン非間引きモードで画素信号を読み出した場合の画像を例示しており、移動物体ＯＢｍの領域内における光源ＬＴの位置に、漏れ光によるノイズ画像が生じている。
【００８２】
このように、ライン間引きモードで読み出された画素信号と、ライン間引きモードでの読み出し後にライン間引きモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行うことで、漏れ光による影響を軽減できるようになる。
【００８３】
なお、画素アレイ部１１に複数色成分の画素構成とされたカラーフィルタが設けられる場合、色毎のノイズの発生量は、漏れ光の色によって異なる。したがって、信号処理部１６は、色成分毎に補正処理を行うようにして、補正値の算出に用いる周辺画素は補正対象画素と同色の画素を用いる。
【００８４】
また、ライン間引きモードのライン間引き率が高いほど、ライン間引きモードでの画素信号の読み出しが早く終了できるので、ノイズ成分の算出の基準となるライン、すなわちライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出されるラインにおいて、ライン間引きモードで読み出される画素信号に含まれるノイズ成分を少なくできる。しかし、画素信号の読み出しが行われるラインが少なくなるため、補正の空間解像度が低下する。したがって、補正の空間解像度と補正残りトレードオフを考慮して撮像条件に応じて、最適な間引き率を選択する。例えば、露光時間に応じて間引き率の調整を行うようにしてもよい。この場合、露光時間が短いときは被写体が明るいことから、漏れ光の影響が少なくなるように間引き率を大きくする。
【００８５】
また、ノイズ成分が画素信号の読み出しまでの時間に比例すると、ライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出されるラインについて、ライン間引きモードで読み出された画素信号におけるノイズ成分を推定できる。上述したように、ライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出されるラインにおいて、ライン非間引きモードで読み出される画素信号は、式（２）に示すようにノイズ成分Ｖpls2を示す信号となる。また、グローバル転送からライン間引きモードで画素信号が読み出されるまでを第１の待ち時間ＷＴ1と、ライン間引きモードで画素信号が読み出されてからライン非間引きモードで画素信号が読み出されるまでを第２の待ち時間ＷＴ2とした場合、第１の待ち時間ＷＴ1と第２の待ち時間ＷＴ2との比率は、ノイズ成分Ｖpls1とノイズ成分Ｖpls2との比率と等しくなることから、第１の待ち時間ＷＴ1と第２の待ち時間ＷＴ2およびライン非間引きモードで読み出された画素信号（ノイズ成分Ｖpls2）に基づき、式（４）によって、ライン間引きモードで読み出した画素信号におけるノイズ成分Ｖpls1を推定できる。
【００８６】
Ｖpls1＝Ｖpls2×（ＷＴ1／ＷＴ2）      ・・・（４）
したがって、式（４）の算出結果に基づきライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出されるラインに対する補正量を設定してもよい。さらに、ライン間引きモードとライン非間引きモードで読み出されるラインにおけるノイズ成分Ｖpls1に基づき、ライン間引きモードで画素信号の読み出した間引きされたラインのノイズ成分Ｖpls1を、例えば図９を用いて説明した方法と同様にして推定して、推定したノイズ成分Ｖpls1に応じた補正量も用いて補正処理を行えば、漏れ光による影響をさらに低減させることが可能となる。
【００８７】
＜３．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、動画像と静止画像をシームレスに取得することが可能であり、静止画像の空間解像度等を低下させることなく、漏れ光の影響を補正する場合について説明する。なお、動画像の水平方向および垂直方向の画素数は静止画像よりも少ない。
【００８８】
第２の実施の形態において、固体撮像装置１０は、グローバルリセットとグローバル転送およびライン間引きモードで画素信号の読み出しをフレーム単位で行う。また、垂直駆動部１３は、グローバル転送において、動画像を構成するラインに対するグローバル転送とその他のラインのグローバル転送を独立に制御可能とする。
【００８９】
固体撮像装置１０は、動画像の取得のために、グローバルリセットと動画像を構成するラインのグローバル転送およびライン間引きモードで動画像を構成するラインの画素信号の読み出しをフレーム単位で行い、読み出したラインの画素数を動画像に応じた画素数にリサイズして、動画像信号として出力する。また、静止画像の取得では場合、グローバルリセットと動画像を構成するラインと他のラインのグローバル転送およびライン間引きモードで動画像を構成するラインと動画像に用いられないラインであって間引き後のラインの画素信号を読み出す。また、ライン間引きモードでの読み出し後に動画像を構成するラインを間引きして画素信号の読み出しを行う動画像ライン間引きモードで画素信号の読み出しを行い、ライン間引きモードと動画像ライン間引きモードで読み出された画素信号を用いて動画像間引きモードで読み出された画素信号の補正処理を行い、漏れ光の影響が低減された静止画像信号を出力する。
【００９０】
図１２は、第２の実施の形態における信号処理部の構成を示している。信号処理部１６は、メモリ部１６１と補正部１６２およびインタフェース（ＩＦ）部１６３，１６４を有している。カラム処理部１５から供給された画素信号は、メモリ部１６１と補正部１６２とＩＦ部１６４に供給される。
【００９１】
メモリ部１６１は、シャッタ操作後にライン間引きモードで読み出されてカラム処理部１５から供給された画素信号を記憶する。具体的には、ライン間引きモードで読み出された動画像に用いられないラインであって間引き後のラインの画素信号を記憶する。また、メモリ部１６１は、記憶している画素信号を補正部１６２やＩＦ部１６３へ出力する。
【００９２】
補正部１６２には、ライン間引きモードでの読み出し後に動画像を構成するラインを除いたラインの画素信号の読み出しを行う動画像ライン間引きモードで読み出された画素信号がカラム処理部１５から供給される。補正部１６２は、カラム処理部１５から供給された動画像ライン間引きモードで読み出された画素信号とメモリ部１６１に記憶されているライン間引きモードで読み出された画素信号に基づき、動画像ライン間引きモードで読み出された画素に対して補正量を設定して、設定した補正量に基づき画素信号を補正する。補正部１６２は、補正後の画素信号をインタフェース部１６３へ出力する。
【００９３】
インタフェース部１６３は、メモリ部１６１に記憶されている画素信号と補正部１６２で補正処理が行われた画素信号をライン順に選択して静止画像信号として出力する。また、インタフェース部１６４は、ライン間引きモードで読み出されてカラム処理部１５から供給された動画像を構成するラインの画素数を動画像の画素数にリサイズして、動画像信号として出力する。
【００９４】
図１３は第２の実施の形態の動作を説明するための図であり、画素信号の読み出しを示している。制御部１７は、時点ｔe1でグローバルリセットＧＲを行ったのち、時点ｔe2で動画像を構成するラインに対するグローバル転送ＧＴvを行う。その後、ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲvを行う。ライン間引きモードの読み出しＤＲvでは、シャッタ操作が行われていないことから、動画像を構成するラインの画素信号の読み出しを行う。なお、読み出しＤＲvは、時点ｔe4でグローバルリセットＧＲが行われる前の時点ｔe3で終了する。
【００９５】
時点ｔe1から１フレーム期間が経過した時点ｔe4までの期間にシャッタ操作が行われている場合、時点ｔe4でグローバルリセットＧＲを行ったのち、時点ｔe5で動画像を構成するラインと動画像に用いられないラインに対してグローバル転送ＧＴsvを行い、ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs1を行う。ライン間引きモードの読み出しＤＲs1では、シャッタ操作が行われていることから、動画像を構成するラインと動画像に用いないラインであって間引き後のラインの画素信号の読み出しを行う。なお、読み出しＤＲs1は、時点ｔe7でグローバルリセットＧＲが行われる前の時点ｔe6で終了する。ライン間引きモードの読み出しＤＲs1が終了すると、制御部１７は、続けて動画像ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs2を行う。
【００９６】
動画像ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs2が行われている期間中に、時点ｔe4から１フレーム期間が経過した時点ｔe7となると、制御部１７は、グローバルリセットＧＲを行ったのち時点ｔe8で動画像を構成するラインに対するグローバル転送ＧＴvを行う。その後、ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲvを行う。ライン間引きモードの読み出しＤＲvでは、時点ｔe4から時点ｔe7の期間中にシャッタ操作が行われていないことから、動画像を構成するラインのみ画素信号の読み出しを行う。なお、読み出しＤＲvは、時点ｔe10でグローバルリセットＧＲが行われる前の時点ｔe9で終了する。
【００９７】
また、制御部１７は、時点ｔe7から１フレーム期間が経過した時点ｔe10でグローバルリセットＧＲを行ったのち時点ｔe11で動画像を構成するラインに対するグローバル転送ＧＴvを行う。その後、ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲvによって、動画像を構成するラインのみ画素信号の読み出しを行う。
【００９８】
以下同様に、グローバルリセットＧＲとグローバル転送ＧＴvとライン間引きモードでの画素信号の読み出しＤＲvを動画像のフレーム周期で繰り返す。
【００９９】
図１４は、各ラインがいずれの動作で画素信号の読み出し対象となるかを例示している。図１４の（ａ）は動画像の生成で画素信号が読み出されるラインを例示している。動画像の生成では、読み出されるラインの間隔を例えば５ライン間隔として４ライン分の間引きを行い、ライン３，ライン８，ライン１３，・・・から画素信号の読み出しを行う。
【０１００】
その後、シャッタ操作が行われてライン間引きモードで画素信号を読み出す場合、図１４の（ｂ）に示すように、動画像を構成するラインと動画像に用いられないラインを除く他のラインを間引きして画素信号を読み出す。例えば、動画像を構成するライン３，ライン８，ライン１３，・・・と、動画像に用いられない間引き後のライン１，ライン６，ライン１１，・・・の画素信号を読み出す。なお、図１４の（ｂ）では、動画像に用いられないラインの間隔が動画像を構成するラインの間隔と等しい場合を例示したが、ラインの間隔は異なって設定されていてもよい。
【０１０１】
次に、動画像ライン間引きモードでは、図１４の（ｃ）に示すように、動画像を構成するラインを間引きして画素信号を読み出す。例えば、動画像を構成するライン３，ライン８，ライン１３，・・・を間引きして、ライン０，ライン１，ライン２，ライン４〜ライン７，ライン９〜ライン１２，・・・の画素信号を読み出す。
【０１０２】
このように画素信号の読み出しを行うことで、動画像を構成するライン３，ライン８，ライン１３，・・・の有効信号がフレーム毎に変化しても、ライン０，ライン２，ライン４，ライン５，ライン７・・・は、シャッタ操作が行われたとき有効信号が保持される。
【０１０３】
図１５は、信号処理部の第２の実施の形態の動作を説明するための図である。図１５の（ａ）はフレームを示しており、図１５の（ｂ）は、電荷蓄積動作を示している。また、図１５の（ｃ）は動画像出力動作、図１５の（ｄ）は静止画像出力動作を示している。
【０１０４】
フレームＦＲ１の期間では、グローバルリセットＧＲを行ったのち、所定の露光期間経過後に動画像を構成するラインに対するグローバル転送ＧＴvを行い、フレームＦＲ２においてライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲvを行い、読み出した画素信号をカラム処理部１５から信号処理部６へ出力する。信号処理部１６のインタフェース部１６４は、カラム処理部１５から供給された画素信号に対して水平方向を所定の画素数とするリサイズ処理を行い動画像の１フレームの画像信号を生成して出力する。
【０１０５】
フレームＦＲ２の期間にシャッタ操作が行われた場合、グローバルリセットＧＲを行ったのち、所定の露光期間経過後に動画像を構成するラインと動画像に用いられない他のラインに対するグローバル転送ＧＴsvを行い、フレームＦＲ３においてライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs1を行い、読み出した画素信号をカラム処理部１５から信号処理部１６へ出力する。信号処理部１６のインタフェース部１６４は、カラム処理部１５から供給された画素信号における動画像を構成するラインの画素信号に対して水平方向を所定の画素数とするリサイズ処理を行い動画像の１フレームの画像信号を生成して出力する。
【０１０６】
また、信号処理部１６のメモリ部１６１は、カラム処理部１５から供給された動画像に用いられないラインであって間引き後のラインの画素信号を記憶する。
【０１０７】
ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs1が終了すると動画像ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs2を行い、読み出した画素信号をカラム処理部１５から信号処理部１６へ出力する。信号処理部１６の補正部１６２は、カラム処理部１５から供給された画素信号と、メモリ部１６１に記憶されている画素信号における動画像に用いられないラインの画素信号を用いて、第１の実施の形態と同様に動画像ライン間引きモードで読み出された画素信号の補正処理を行う。
【０１０８】
動画像ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs2が行われているとき、フレームＦＲ３となると、グローバルリセットＧＲを行ったのち、所定の露光期間経過後に動画像を構成するラインに対するグローバル転送ＧＴvを行い、フレームＦＲ４においてライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲvを行い、読み出した画素信号をカラム処理部１５から信号処理部６へ出力する。信号処理部１６のインタフェース部１６４は、カラム処理部１５から供給された画素信号に対して水平方向を所定の画素数とするリサイズ処理を行い動画像の１フレームの画像信号を生成して出力する。
【０１０９】
また、グローバルリセットＧＲと動画像を構成するラインに対するグローバル転送ＧＴvおよびライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲvを繰り返し行うことで、インタフェース部１６４から動画像の画像信号を出力する。
【０１１０】
動画像ライン間引きモードで画素信号の読み出しＤＲs2が完了すると、インタフェース部１６３は、メモリ部１６１に記憶された画素信号と補正部１６２で補正された画素信号をライン順として静止画像の画像信号を出力する。
【０１１１】
このように、画素信号の読み出しや読み出した画素信号の補正処理を行えば、動画像の画素信号の出力を中断することなく、漏れ光の影響が低減されている静止画像の画像信号を出力できる。すなわち、動画像のブラックアウト期間や映像のふらつきがなく、動画の撮像中であってもシームレスに静止画の撮像を行うことができる。
【０１１２】
＜４．電子機器の構成＞
図１６は、本技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。
【０１１３】
電子機器１０００は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。
【０１１４】
電子機器１０００は、固体撮像装置１００１、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５、操作部１００６、及び、電源部１００７から構成される。また、電子機器１０００において、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５、操作部１００６、及び電源部１００７は、バスライン１００８を介して相互に接続されている。なお 固体撮像装置１００１は、上述した固体撮像装置１０に対応している。
【０１１５】
ＤＳＰ回路１００２は、固体撮像装置１００１から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。ＤＳＰ回路１００２は、固体撮像装置１００１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ１００３は、ＤＳＰ回路１００２により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
【０１１６】
表示部１００４は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置１００１で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部１００５は、固体撮像装置１００１で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
【０１１７】
操作部１００６は、ユーザによる操作に従い、電子機器１０００が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部１００７は、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５、及び、操作部１００６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
＜５．イメージセンサの使用例＞
図１７は、本技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。固体撮像装置１０は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。すなわち、図１６に示すように、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０１１８】
具体的には、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置（例えば、図８の電子機器１０００）で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０１１９】
交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０１２０】
家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０１２１】
セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０１２２】
スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０１２３】
明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させる。または、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【０１２４】
例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-Ray Disc（登録商標））、磁気ディスク、半導体メモリカード等のリムーバブル記録媒体に、一時的または永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。
【０１２５】
また、プログラムは、リムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトからＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等のネットワークを介して、コンピュータに無線または有線で転送してもよい。コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
【０１２６】
なお、本明細書に記載した効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、記載されていない付加的な効果があってもよい。また、本技術は、上述した技術の実施の形態に限定して解釈されるべきではない。この技術の実施の形態は、例示という形態で本技術を開示しており、本技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施の形態の修正や代用をなし得ることは自明である。すなわち、本技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【０１２７】
また、本技術の 固体撮像装置は以下のような構成も取ることができる。
（１）  画素信号を生成する画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部から、ラインを間引きして画素信号の読み出しを行う第１のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードでの読み出し後に前記第１のモードで間引かれたラインを含めて画素信号の読み出しを行う第２のモードで読み出された画素信号を用いて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行う信号処理部
を備える固体撮像装置。
（２）  前記信号処理部は、前記第１のモードと前記第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素から前記第２のモードで読み出された画素信号に基づいて、前記第１のモードで間引かれたラインの画素に対する補正量を設定する（１）に記載の固体撮像装置。
（３）  前記信号処理部は、前記第１のモードで間引かれたラインにおける補正対象画素の補正量を、前記補正対象画素に近接する前記第１のモードと前記第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素の前記第２のモードで読み出された画素信号に基づいて設定する（２）に記載の固体撮像装置。
（４）  前記信号処理部は、前記第１のモードと前記第２のモードで画素信号の読み出しが行われる画素毎に、前記第１のモードと前記第２のモードで読み出された画素信号と、前記第１のモードで読み出しが行われるまでの時間と前記第１のモードでの読み出しから前記第２のモードで読み出しが行われるまでの時間に基づき補正量を設定する（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）  前記第２のモードはラインを間引くことなく画素信号の読み出しを行うモードである（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）  前記第１のモードで画素信号を読み出すラインは動画像を構成するラインと前記動画像に用いられないラインを含み、記第２のモードで画素信号を読み出すラインは、前記動画像を構成するラインを除いたラインであり、前記第１のモードでの前記画素信号の読み出しは前記動画像のフレーム毎に行われて、
前記信号処理部は、前記第１のモードで読み出されたラインにおける動画像のラインの画素信号を動画像信号として出力し、前記第１のモードと前記第２のモードで読み出された画素の画素信号に基づいて、前記第２のモードで読み出された画素信号の補正処理を行い、補正処理後の画素信号を静止画像信号として出力する（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）  前記画素アレイ部からの画素信号の読み出しを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、画素の露光時間に応じて前記第１のモードにおけるライン間引き率を調整する（１）乃至（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）  前記信号処理部は、前記画素アレイ部の画素が色成分毎の画素で構成されている場合、色成分毎に、前記画素信号の補正処理を行う（１）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【符号の説明】
【０１２８】
１０・・・固体撮像装置
１１・・・画素アレイ部
１２・・・画素
１３・・・垂直駆動部
１４・・・水平駆動部
１５・・・カラム処理部
１６・・・信号処理部
１７・・・制御部
１６１・・・メモリ部
１６２・・・補正部
１６３，１６４・・・インタフェース(ＩＦ)部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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