(57)【要約】【課題】撮像時の露光時間を高い精度で制御する。【解決手段】水平同期クロック計数部は、２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする。高周波数クロック計数部は、水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする。タイミング決定部は、画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記高周波数クロック計数値に基づいて決定する。【選択図】図４
2014003409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数部と、
前記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数部と、
前記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記水平同期クロック計数値および前記高周波数クロック計数値に基づいて決定する露光タイミング決定部と
を具備する制御回路。
【請求項２】
前記高周波数クロック計数部は、前記水平同期クロック計数値が第１の開始設定値になったときを起点として前記高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数し、
前記タイミング決定部は、
前記高周波数クロック計数値が第２の開始設定値となったときを前記露光開始のタイミングとする開始タイミング決定部と、
前記露光終了のタイミングを前記高周波数クロック計数値に基づいて決定する終了タイミング決定部と
を備える請求項１記載の制御回路。
【請求項３】
前記高周波数クロック計数部は、前記水平同期クロック計数値が第１の終了設定値になったときを起点として前記高周波数クロック信号のクロック周期の数をさらに計数し、
前記終了タイミング決定部は、前記高周波数クロック計数値が第２の終了設定値となったときを前記露光終了のタイミングとする
請求項２記載の制御回路。
【請求項４】
前記水平同期クロック計数部は、前記水平同期クロック計数値が前記第１の終了設定値となったときに前記水平同期クロック計数値を初期値にする
請求項３記載の制御回路。
【請求項５】
前記水平同期クロック計数部は、前記画素群の操作開始のタイミングを指示する垂直同期クロック信号に同期して前記水平同期クロック計数値を初期値にする
請求項１記載の制御回路。
【請求項６】
前記水平同期クロック信号の周波数を逓倍することにより前記高周波数クロック信号を生成する逓倍回路をさらに具備する請求項１記載の制御回路。
【請求項７】
２次元格子状に配列された画素群と、
前記画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数部と、
前記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数部と、
前記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記水平同期クロック計数値および前記高周波数クロック計数値に基づいて決定するタイミング決定部と
を具備する撮像素子。
【請求項８】
水平同期クロック計数部が、２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数手順と、
高周波数クロック計数部が、前記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数手順と、
タイミング決定部が、前記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記高周波数クロック計数値に基づいて決定するタイミング決定手順と
を具備する露光制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、制御回路、露光制御方法および撮像素子に関する。詳しくは、撮像時の露光時間を制御する制御回路、露光制御方法および撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置においては、予め設定された値に露光時間を撮像時に制御する処理が行われている。露光時間の制御においては、露光時間の開始および終了のタイミングを垂直同期クロック信号および水平同期クロック信号に同期して制御する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、垂直同期クロック信号は、画像の走査を開始するタイミングを指示する信号であり、ソフトウェアにより生成されることがある。水平同期クロック信号は、画像内の各行の走査を開始するタイミングを指示するクロック信号であり、発振回路などにより生成される。
【０００３】
垂直同期クロック信号および水平同期クロック信号を用いる場合、撮像装置は、例えば、露光開始行および露光終了行を設定しておき、ある画像における露光開始の行において露光を開始し、その次の画像における露光終了の行において露光を終了する。言い換えれば、撮像装置は、垂直同期クロック信号および水平同期クロック信号により特定される行において、露光開始および露光終了のタイミングを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４９８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、露光時間を高い精度で制御することが困難である。垂直同期クロック信号は許容誤差が水平同期クロック信号より一般に大きく、例えば、数十乃至１００マイクロ秒（μｓ）の誤差が許容される。撮像装置が、ソフトウェアなどを使用して、その許容誤差範囲内で垂直同期クロック信号を生成した場合、垂直同期クロック信号の周期は、数十乃至１００マイクロ秒（μｓ）の範囲でばらつくことになる。また、水平同期クロック信号の周期は、走査すべき画素数に応じて決定されるため、一定周期より小さくすることが困難である。具体的には、水平同期クロック信号の周波数は、例えば、３０ｋＨｚ前後であり、その場合の周期は３３μｓ程度である。このため、垂直同期クロック信号および水平同期クロック信号を用いた制御では、μｓ単位の非常に短い露光時間を高い精度で制御することが困難である。例えば、１／１６０００秒（約６１μｓ）の露光時間を実現しようとする場合、許容誤差範囲内で生成した垂直同期クロック信号の周期を用いると、その周期のばらつきが露光時間より大きくなってしまうおそれがある。また、水平同期クロック信号の２クロックサイクル（６６μｓ）でシャッターを制御しても、実現すべき露光時間との間の誤差が１０％以上となってしまう。前述したように水平同期クロック信号の周期は一定周期より短くすることができないため、精度の向上は困難である。
【０００６】
本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、露光時間を高い精度で制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数部と、上記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数部と、上記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを上記水平同期クロック計数値および上記高周波数クロック計数値に基づいて決定するタイミング決定部とを具備する制御回路、および、その制御方法である。これにより、露光開始および露光終了のタイミングが水平同期クロック計数値および高周波数クロック計数値に基づいて決定されるという作用をもたらす。
【０００８】
また、この第１の側面において、上記高周波数クロック計数部は、上記水平同期クロック計数値が第１の開始設定値になったときを起点として上記高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数し、上記タイミング決定部は、上記高周波数クロック計数値が第２の開始設定値となったときを上記露光開始のタイミングとする開始タイミング決定部と、上記露光終了のタイミングを上記高周波数クロック計数値に基づいて決定する終了タイミング決定部とを備えてもよい。これにより、水平同期クロック計数値が第１の開始設定値になったときを起点として計数された上記高周波数クロック計数値が第２の開始設定値となったときが露光開始のタイミングになるという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記高周波数クロック計数部は、上記水平同期クロック計数値が第１の終了設定値になったときを起点として上記高周波数クロック信号のクロック周期の数をさらに計数し、上記終了タイミング決定部は、上記高周波数クロック計数値が第２の終了設定値となったときを上記露光終了のタイミングとしてもよい。これにより、水平同期クロック計数値が第１の終了設定値になったときを起点として計数された上記高周波数クロック計数値が第２の終了設定値となったときが露光終了のタイミングになるという作用をもたらす。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記水平同期クロック計数部は、上記水平同期クロック計数値が上記第１の終了設定値となったときに上記水平同期クロック計数値を初期値にしてもよい。これにより、水平同期クロック計数値が第１の終了設定値になったときに水平同期クロック計数値が初期値になるという作用をもたらす。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記水平同期クロック計数部は、上記画素群の操作開始のタイミングを指示する垂直同期クロック信号に同期して上記水平同期クロック計数値を初期値にしてもよい。これにより、垂直同期クロック信号に同期して水平同期クロック計数値が初期値になるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記水平同期クロック信号の周波数を逓倍することにより上記高周波数クロック信号を生成する逓倍回路をさらに具備してもよい。これにより、水平同期クロック信号を逓倍した信号が高周波数クロック信号として生成されるという作用をもたらす。
【００１３】
また、本技術の第２の側面は、２次元格子状に配列された画素群と、上記画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数部と、上記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数部と、上記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを上記水平同期クロック計数値および上記高周波数クロック計数値に基づいて決定するタイミング決定部とを具備する撮像素子である。これにより、露光開始および露光終了のタイミングが水平同期クロック計数値および高周波数クロック計数値に基づいて決定されるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１４】
本技術によれば、撮像時の露光時間を高い精度で制御することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態における撮像装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における撮像素子の一構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態におけるタイミング制御回路の一構成例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態における露光制御回路の一構成例を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態における画素の等価回路の一例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における撮像素子の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】第１の実施の形態における撮像素子の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図８】第１の実施の形態における撮像素子の露光制御の詳細を示すタイミングチャートである。
【図９】第１の実施の形態における撮像素子の走査時の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】第１の実施の形態における露光制御回路の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第１の実施の形態の変形例における露光制御回路の一構成例を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態における露光制御回路の一構成例を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態における撮像素子の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（水平同期クロックおよび高周波数クロックの計数値に基づいて露光時間を制御する例）
２．第２の実施の形態（水平同期クロックの計数値がｍｓであるときにリセットした水平同期クロックの計数値に基づいて露光時間を制御する例）
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成例］
図１は、実施の形態における撮像装置１００の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置１００は、水平同期クロック生成部１１０、カメラ制御部１２０、撮像レンズ１３０、画像処理部１４０、表示処理部１５０、表示部１６０、画像出力部１７０、画像記録制御部１８０、画像記録部１９０および撮像素子２００を具備する。
【００１８】
水平同期クロック生成部１１０は、発振回路などを使用して水平同期クロック信号ｈＣＬＫを生成するものである。この水平同期クロック信号ｈＣＬＫは、撮像素子２００内の２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する信号である。水平同期クロック生成部１１０は、生成した水平同期クロック信号ｈＣＬＫを撮像素子２００に信号線１１９を介して供給する。
【００１９】
カメラ制御部１２０は、撮像装置１００全体を制御するものである。このカメラ制御部１２０は、撮像前に予め設定されたシャッタースピードに応じた露光時間である設定露光時間を撮像素子２００に信号線１２７を介して供給する。ユーザは、撮像装置１００に備えられたボタンなどを操作することにより露光時間を変更することができる。
【００２０】
また、カメラ制御部１２０は、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫを生成して撮像素子２００に信号線１２８を介して供給する。この垂直同期クロック信号ｖＣＬＫは、撮像素子２００内の画素群の走査開始のタイミングを指示する信号であり、例えば、ソフトウェアにより生成される。垂直同期クロック信号ｖＣＬＫの周期は、１つの画像内において走査される行数や列数に応じて設定される。例えば、１つの画像においてｍ行が走査され、各行においてｋ列が走査される場合を考える。この場合、ｋ個の画素の走査に必要な周期の水平同期クロック信号ｈＣＬＫが生成され、その水平同期クロック信号ｈＣＬＫによりｍ行が走査されるのに要する時間が垂直同期クロック信号ｖＣＬＫの周期として設定される。ここで、ｍおよびｋは、２以上の整数である。
【００２１】
そして、カメラ制御部１２０は、撮像を指示する撮像制御信号を、ユーザによるシャッターボタンの操作やセルフタイマーのタイマ値などに基づいて生成し、撮像素子２００に信号線１２９を介して供給する。カメラ制御部１２０は、例えば、撮像を行う場合にローレベルを設定し、そうでない場合にハイレベルに設定した撮像制御信号を生成する。より具体的には、カメラ制御部１２０は、例えば、シャッターボタンが押下されている場合にローレベルにし、そうでない場合にハイレベルとした撮像制御信号を生成する。これにより、撮像制御信号にローレベルが設定されている間、撮像が行われる。ローレベルの期間が１枚の画像の撮像時間より長い場合には、連続して複数枚の撮像が行われる。
【００２２】
撮像素子２００は、撮像レンズ１３０を通過した光を、露光時間に応じたレベルの電気信号に変換するものである。この撮像素子２００は、２次元格子状に配列された画素群を備える。撮像制御信号により撮像開始が指示されると、撮像素子２００は、設定露光時間の間、画素群に対して露光を行う。そして、撮像素子２００は、垂直同期クロック信号および水平同期クロック信号に従って、露光時間に応じた画素値を画素群から読み出し、画像処理部１４０に信号線２０９を介して出力する。
【００２３】
撮像レンズ１３０は、撮像レンズ１３０を透過した光が撮像素子２００上に像を結ぶように配置された、撮像のためのレンズである。
【００２４】
画像処理部１４０は、撮像素子２００から読み出された画像に対して、デモザイク処理やホワイトバランス処理などの画像処理を実行するものである。この画像処理部１４０は画像処理後の画像を、表示処理部１５０および画像記録制御部１８０に信号線１４９を介して出力する。
【００２５】
表示処理部１５０は、ガンマ補正処理、色補正処理、または、コントラスト調整処理などの表示処理を、画像に対して必要に応じて実行するものである。表示処理部１５０は、表示処理後の画像を表示部１６０および画像出力部１７０に信号線１５９を介して出力する。
【００２６】
表示部１６０は、表示処理部１５０からの画像を表示するものである。画像出力部１７０は、表示処理部１５０からの画像を撮像装置１００の外部へ出力するものである。
【００２７】
画像記録制御部１８０は、画像処理部１４０からの画像を画像記録部１９０に信号線１８９を介して出力して、その画像を画像記録部１９０に記録させるものである。画像記録部１９０は、画像を記録するものである。
【００２８】
［撮像素子の構成例］
図２は、第１の実施の形態における撮像素子の一構成例を示すブロック図である。撮像素子２００は、タイミング制御回路２１０、行走査回路２２０および露光制御回路２４０を備える。また、撮像素子２００は、画素アレイ部２６０、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部２７０および列走査回路２９０を備える。
【００２９】
タイミング制御回路２１０は、行および列のそれぞれの走査のタイミングと、露光のタイミングとを制御するものである。このタイミング制御回路２１０は、水平同期クロック生成部１１０から水平同期クロック信号ｈＣＬＫを受け取り、カメラ制御部１２０から垂直同期クロック信号ｖＣＬＫおよび撮像制御信号を受け取る。タイミング制御回路２１０は、撮像制御信号により撮像が指示されている間、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して露光タイミング信号Ｔｅおよび行走査タイミング信号Ｔｒを生成する。ここで、露光タイミング信号Ｔｅは、露光を行うタイミングを指示する信号であり、行走査タイミング信号Ｔｒは、水平方向の走査開始のタイミングを指示する信号である。ある露光タイミング信号Ｔｅに従って露光された画像は、その次の露光タイミング信号Ｔｅの生成時に同時に生成された行走査タイミング信号Ｔｒに従って読み出される。したがって撮像開始が指示されてから１回目の垂直同期クロック信号ｖＣＬＫのクロックサイクルにおいては１枚目の画像の露光が完了しておらず、行走査タイミング信号Ｔｒにより読み出す対象の画像が生成されていない。このため、１回目の垂直同期クロック信号ｖＣＬＫのクロックサイクルにおいては、タイミング制御回路２１０は、行走査タイミング信号Ｔｒを生成しない。
【００３０】
タイミング制御回路２１０は、生成した露光タイミング信号Ｔｅを露光制御回路２４０に供給する。また、タイミング制御回路２１０は、生成した行走査タイミング信号Ｔｒを行走査回路２２０に供給する。
【００３１】
また、タイミング制御回路２１０は、撮像制御信号により撮像が指示されている間、水平同期クロック信号ｈＣＬＫに同期して列走査タイミング信号Ｔｃを生成する。ここで、列走査タイミング信号Ｔｃは、走査された行において各列に属する画素それぞれの走査開始のタイミングを指示する信号である。タイミング制御回路２１０は、生成した列走査タイミング信号Ｔｃを列走査回路２９０に供給する。
【００３２】
また、タイミング制御回路２１０は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫを生成して露光制御回路２４０に供給する。ここで、高周波数クロック信号ｆＣＬＫは、水平同期クロック信号ｈＣＬＫよりも周波数が高いクロック信号である。
【００３３】
行走査回路２２０は、行走査タイミング信号Ｔｒに従って、行の各々を走査するものである。この行走査回路２２０は、行走査タイミング信号Ｔｒが供給されると、行を走査するための行走査信号を行毎に生成して、行の各々へ信号線２２９−１乃至２２９−ｍを介して順に出力することにより走査を行う。これらの行走査信号は、例えば、行が走査される場合にローレベルに設定され、走査されない場合にハイレベルに設定される。
【００３４】
露光制御回路２４０は、露光タイミング信号Ｔｅが供給されると、水平同期クロック信号ｈＣＬＫおよび高周波数クロック信号ｆＣＬＫ、および、設定露光時間に基づいて露光時間を制御するものである。露光時間の制御方法の詳細については後述する。
【００３５】
画素アレイ部２６０は、複数の画素２６１が２次元格子状に配列されたものである。それぞれの画素は、行走査信号に従って、露光時間に応じた電位の電気信号である画素信号を出力する。例えば、ローレベルの行走査信号が入力された場合に、画素は、画素信号をＡ／Ｄ変換部２７０へ出力する。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換部２７０は、画素アレイ部２６０によって出力された画素信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換部２７０は、例えば、画素信号の電圧を積分し、その積分値が所定の基準電圧に達するまでの時間を計時して画素値とする積分方式を使用する。そして、Ａ／Ｄ変換部２７０は、Ａ／Ｄ変換した画素値を保持する。
【００３７】
また、Ａ／Ｄ変換部２７０には、信号線２８８−１乃至２８８−ｋを介して列走査信号が入力される。列走査信号は、列に対応する画素値をＡ／Ｄ変換部２７０に出力させるための信号である。例えば、画素値を出力させる場合には、列走査信号にローレベルが設定され、出力させない場合にはハイレベルが設定される。Ａ／Ｄ変換部２７０は、列走査信号がローレベルの場合に信号線２０９を介して画素値を出力する。
【００３８】
列走査回路２９０は、列走査タイミング信号Ｔｃに従って列走査信号を生成し、行走査回路２２０により走査された行における画素の各々の画素値を読み出して出力するものである。
【００３９】
［タイミング制御回路の構成例］
図３は、第１の実施の形態におけるタイミング制御回路２１０の一構成例を示すブロック図である。このタイミング制御回路２１０は、行走査指示部２１１、逓倍回路２１２、露光指示部２１３、および、列走査指示部２１４を備える。
【００４０】
行走査指示部２１１は、撮像制御信号により撮像が指示されている間、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して行走査タイミング信号Ｔｒを生成するものである。行走査指示部２１１は、例えば、撮像制御信号がローレベルの場合に、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫの立下りに同期して行走査タイミング信号Ｔｒを生成する。ただし、撮像制御信号がローレベルになってから１回目の垂直同期クロック信号ｖＣＬＫの立下りにおいては、露光が完了していないため、行走査指示部２１１は、行走査タイミング信号Ｔｒを生成しない。行走査指示部２１１は、生成した行走査タイミング信号Ｔｒを行走査回路２２０に供給する。
【００４１】
逓倍回路２１２は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫを所定の逓倍数で逓倍することにより、高周波数クロック信号ｆＣＬＫを生成するものである。逓倍回路２１２は、生成した高周波数クロック信号ｆＣＬＫを露光制御回路２４０に供給する。
【００４２】
なお、逓倍回路２１２を制御回路２４０の外部に設ける構成としているが、逓倍回路２１２は、制御回路２４０の内部に設けてもよい。また、逓倍回路２１２を撮像素子２００の外部に設けてもよい。また、撮像装置１００は、水平同期クロック信号ｖＣＬＫを逓倍することにより高周波数クロック信号ｆＣＬＫを生成しているが、水平同期クロック生成部１１０と別に設けられた発振回路などにより高周波数クロック信号ｆＣＬＫを生成してもよい。
【００４３】
露光指示部２１３は、撮像制御信号により撮像が指示されている間、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して露光タイミング信号Ｔｅを生成するものである。露光指示部２１３は、例えば、撮像制御信号がローレベルの場合に、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫの立下りに同期して露光タイミング信号Ｔｅを生成する。露光指示部２１３は、生成した露光タイミング信号Ｔｅを露光制御回路２４０に供給する。
【００４４】
列走査指示部２１４は、撮像制御信号により撮像が指示されている間、水平同期クロック信号ｈＣＬＫに同期して行走査タイミング信号Ｔｒを生成するものである。列走査指示部２１４は、例えば、撮像制御信号がローレベルの場合に、水平同期クロック信号ｈＣＬＫの立下りに同期して列走査タイミング信号Ｔｃを生成する。列走査指示部２１４は、生成した列走査タイミング信号Ｔｃを列走査回路２９０に供給する。
【００４５】
［露光制御回路の構成例］
図４は、第１の実施の形態における露光制御回路２４０の一構成例を示すブロック図である。この露光制御回路２４０は、位相同期回路２４４と、露光タイミング設定レジスタ２４１と、水平同期クロックカウンタ２４５と、高周波数クロックカウンタ２４７および２４８と、比較部２５０とを備える。また、露光制御回路２４０は、ＡＮＤ（論理積）ゲート２５７および２５８と、ＯＲ（論理和）ゲート２５９を備える。
【００４６】
露光タイミング設定レジスタ２４１は、設定露光時間に基づく、露光開始および露光終了のタイミングの設定値を記憶するものである。露光タイミング設定レジスタ２４１は、例えば、開始設定値ｍｓおよびｎｓと、終了設定値ｍｅおよびｎｅとを記憶する。
【００４７】
開始設定値ｍｓは、露光タイミング信号Ｔｅが立ち下ってから露光開始の時点までの間に計数すべき水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数の設定値である。終了設定値ｍｅは、露光タイミング信号Ｔｅが立ち下ってから露光終了の時点までの間に計数すべき水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数の設定値である。
【００４８】
開始設定値ｎｓは、水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数がｍｓになったときから露光開始の時点までの間に計数すべき高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の設定値である。終了設定値ｎｅは、水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数がｍｅになったときから露光終了の時点までの間に計数すべき高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の設定値である。
【００４９】
位相同期回路２４４は、入力された高周波数クロック信号ｆＣＬＫの位相に同期した、安定した状態の信号を生成するものである。位相同期回路２４４は、例えば、入力された高周波数クロック信号ｆＣＬＫの周波数を分周せずに、高周波数クロックカウンタ２４７および２４８に供給する。なお、高周波数クロック信号ｆＣＬＫが十分に安定な状態である場合には、露光制御回路２４０に位相同期回路２４４を設けない構成としてもよい。この場合、タイミング制御回路２１０からの高周波数クロック信号ｆＣＬＫが直接、高周波数クロックカウンタ２４７および２４８に入力される。
【００５０】
水平同期クロックカウンタ２４５は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数を計数するものである。この水平同期クロックカウンタ２４５は、例えば、露光開始タイミング信号Ｔｅが立ち下ったときに計数値を初期値（例えば、「０」）にし、水平同期クロック信号ｈＣＬＫの立下りに同期して計数値をカウントアップする。これにより、露光開始タイミング信号Ｔｅの立下りからの水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数が計数される。水平同期クロックカウンタ２４５は、計数値を水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈとして、比較部２５０に供給する。なお、水平同期クロックカウンタ２４５は、特許請求の範囲に記載の水平同期クロック計数部の一例である。
【００５１】
比較部２５０は、比較器２５１、２５２、２５３、２５４、２５５および２５６を備える。比較器２５１は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈと開始設定値ｍｓとを比較するものである。比較器２５１は、例えば、比較した値が一致する場合にハイレベルとなり、不一致である場合にローレベルとなる比較結果を比較結果ｓｔａｔ_ｈ０として高周波数クロックカウンタ２４７に供給する。
【００５２】
比較器２５２は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈと終了設定値ｍｅとを比較するものである。比較器２５２は、例えば、比較した値が一致する場合にハイレベルとなり、不一致である場合にローレベルとなる比較結果を比較結果ｅｎｄ_ｈ０として高周波数クロックカウンタ２４８に供給する。
【００５３】
高周波数クロックカウンタ２４７は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数を計数するものである。この高周波数クロックカウンタ２４７は、例えば、比較結果ｓｔａｔ_ｈ０がハイレベルになったときに計数値を初期値（例えば、「１」）にし、高周波数クロック信号ｆＣＬＫの立下りに同期して計数値をカウントアップする。これにより、水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数がｍｓ個になったときからの高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数が計数される。高周波数クロックカウンタ２４７は、計数値を高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆとして、比較器２５５に供給する。
【００５４】
高周波数クロックカウンタ２４８は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数を計数するものである。この高周波数クロックカウンタ２４８は、比較結果ｅｎｄ_ｈ０がハイレベルになったときに計数値を初期値にする点以外は、高周波数クロックカウンタ２４７と同様の構成である。高周波数クロックカウンタ２４８は、計数値を高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆとして、比較器２５６に供給する。なお、高周波数クロックカウンタ２４７および２４８は、特許請求の範囲に記載の高周波数クロック計数部の一例である。
【００５５】
比較器２５３は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈと開始設定値ｍｓに「１」を加算した値とを比較するものである。比較器２５３は、例えば、比較した値が一致する場合にハイレベルとなり、不一致である場合にローレベルとなる比較結果を比較結果ｓｔａｔ_ｈ１としてＡＮＤゲート２５７に供給する。なお、開始設定値ｍｓに「１」を加算する加算器は、図４において省略されている。
【００５６】
比較器２５４は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈと終了設定値ｍｅに「１」を加算した値とを比較するものである。比較器２５４は、例えば、比較した値が一致する場合にハイレベルとなり、不一致である場合にローレベルとなる比較結果を比較結果ｅｎｄ_ｈ１としてＡＮＤゲート２５８に供給する。なお、終了設定値ｍｅに「１」を加算する加算器は、図４において省略されている。
【００５７】
比較器２５５は、高周波数クロックカウンタ２４７からの高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆと開始設定値ｎｓとを比較するものである。比較器２５５は、例えば、比較した値が一致する場合にハイレベルとなり、不一致である場合にローレベルとなる比較結果を比較結果ｓｔａｔ_ｆとしてＡＮＤゲート２５７に供給する。
【００５８】
比較器２５６は、高周波数クロックカウンタ２４８からの高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆと終了設定値ｎｅとを比較するものである。比較器２５６は、例えば、比較した値が一致する場合にハイレベルとなり、不一致である場合にローレベルとなる比較結果を比較結果ｅｎｄ_ｆとしてＡＮＤゲート２５７に供給する。
【００５９】
ＡＮＤゲート２５７および２５８は、入力された信号の論理積を出力するものである。ＡＮＤゲート２５７は、比較結果ｓｔａｔ_ｈ１と比較結果ｓｔａｔ_ｆとの論理積を生成する。ＡＮＤゲート２５７は、生成した論理積をリセット信号ｐＲＳとして画素アレイ部２６０内の全画素に出力するとともに、ＯＲゲート２５９に出力する。このリセット信号ｐＲＳは、画素に蓄積された電荷の量を初期値にするための信号である。
【００６０】
ＡＮＤゲート２５８は、比較結果ｅｎｄ_ｈ１と比較結果ｅｎｄ_ｆとの論理積を生成してＯＲゲート２５９に出力する。なお、比較部２５０、ＡＮＤゲート２５７およびＡＮＤゲート２５８は、特許請求の範囲に記載の露光タイミング決定部の一例である。
【００６１】
ＯＲゲート２５９は、入力された信号の論理和を出力するものである。このＯＲゲート２５９は、ＡＮＤゲート２５７および２５８からの信号の論理和を生成して転送信号ｐＴＲとして画素アレイ部２６０内の全画素に出力する。この転送信号ｐＲＴは、画素において、光電変換した電荷を蓄積させるための信号である。
【００６２】
図４に例示した構成により、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈがｍｓになったときにおいて高周波数クロックカウンタ２４７により垂直同期クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数が開始される。そして、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数値がｎｓになったときに、ＡＮＤゲート２５７の出力がハイレベルとなる。これにより、ハイレベルのリセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲが全画素に出力され、画素の蓄積電荷量が初期値になり、露光が開始される。すなわち、ＡＮＤゲート２５７により、露光開始のタイミングが決定され、電子シャッターが開状態となる。
【００６３】
そして、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈがｍｅになったときにおいて高周波数クロックカウンタ２４８により垂直同期クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数が開始される。そして、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数値がｎｅになったときに、ＡＮＤゲート２５８の出力がハイレベルとなる。これにより、ハイレベルの転送信号ｐＴＲが全画素に出力され、露光時間に応じた電荷量が蓄積され、露光が終了する。すなわち、ＡＮＤゲート２５８により、露光終了のタイミングが決定され、電子シャッターが閉状態となる。
【００６４】
なお、水平同期クロックカウンタ２４５と、高周波数クロックカウンタ２４７および２４８とのそれぞれは、アップカウンタでなく、ダウンカウンタであってもよい。また、露光制御回路２４０は、電子シャッターの開閉により露光時間を制御しているが、メカシャッターの開閉により露光時間を制御してもよい。この場合、露光制御回路２４０は、ＯＲゲート２５９を備えず、ＡＮＤゲート２５７の出力を、メカシャッター開を指示する信号として出力する。また、露光制御回路２４０は、ＡＮＤゲート２５８の出力を、メカシャッター閉を指示する信号として出力する。
【００６５】
［画素の構成例］
図５は、第１の実施の形態における画素２６１の等価回路の一例を示す図である。画素２６１は、フォトダイオード２６２、転送トランジスタ２６３、リセットトランジスタ２６４、浮遊拡散層２６５、増幅トランジスタ２６６、および、選択トランジスタ２６７を備える。
【００６６】
フォトダイオード２６２は、受光した光を電荷に変換するものである。転送トランジスタ２６３は、転送信号ｐＴＲに従ってフォトダイオード２６２により変換された電荷を浮遊拡散層２６５に転送するための素子である。この転送トランジスタ２６３の入力端子は、フォトダイオード２６２の出力端子に接続され、出力端子は浮遊拡散層２６５に接続される。また、転送トランジスタ２６３のゲート端子は、信号線２３９−１乃至２３９−ｍのうち列に対応する信号線に接続される。例えば、画素２６１がｃ（ｃは１乃至ｋの整数）列目に位置する画素であれば、転送トランジスタ２６３のゲート端子は信号線２３９−ｒに接続される。転送トランジスタ２６３は、ハイレベルの転送信号が入力されたときにオン状態となり、転送トランジスタ２６３がオンになると、フォトダイオード２６２により変換された電荷が浮遊拡散層２６５に転送される。
【００６７】
リセットトランジスタ２６４は、リセット信号ｐＲＳに従って浮遊拡散層２６５の電位を初期電位にするための素子である。このリセットトランジスタ２６４の入力端子は、電源電圧Ｖｃｃが印加される電源端子に接続され、出力端子は浮遊拡散層２６５に接続される。また、リセットトランジスタ２６４のゲート端子には、リセット信号ｐＲＳが入力される。ハイレベルのリセット信号ｐＲＳが入力された場合には、リセットトランジスタ２６４がオン状態となる。この結果、浮遊拡散層２６５に蓄積された電荷が放出されて、浮遊拡散層２６５の電位が初期電位となる。
【００６８】
浮遊拡散層２６５は、転送トランジスタ２６３により転送された電荷を蓄積するものである。この浮遊拡散層２６５の一端は接地端子に接続され、他端は、転送トランジスタ２６３の出力端子、リセットトランジスタ２６４の出力端子、および、増幅トランジスタ２６６のゲート端子に接続される。これにより、浮遊拡散層２６５に蓄積された電荷量に応じた電位が増幅トランジスタ２６６のゲート端子に印加される。
【００６９】
増幅トランジスタ２６６は、印加された電位を増幅するものである。この増幅トランジスタ２６６の入力端子は電源端子に接続され、出力端子は選択トランジスタ２６７の入力端子に接続され、ゲート端子は浮遊拡散層２６５に接続される。増幅トランジスタ２６６は、浮遊拡散層２６５の電位を所定の増幅率で増幅して選択トランジスタ２６７に出力する。
【００７０】
選択トランジスタ２６７は、行走査信号に従って、増幅トランジスタ２６６により増幅された電位の電気信号を出力するものである。この選択トランジスタ２６７の入力端子は増幅トランジスタ２６６の出力端子に接続され、出力端子は信号線２４９−１乃至２４９−ｋのうち列に対応する信号線に接続される。例えば、画素２６１がｃ（ｃは１乃至ｋの整数）列目に位置する画素であれば、選択トランジスタ２６７の出力端子は信号線２４９−ｃに接続される。また、選択トランジスタ２６７のゲート端子は、信号線２２９−１乃至２２９−ｍのうち行に対応する信号線に接続される。例えば、画素２６１がｒ（ｒは１乃至ｍの整数）行目に位置する画素であれば、選択トランジスタ２６７のゲート端子は信号線２２９−ｒに接続される。選択トランジスタ２６７は、ハイレベルの行走査信号が入力された場合には、オン状態となる。この結果、光量に応じた電位の電気信号が画素２６１からＡ／Ｄ変換部２７０へ出力される。
【００７１】
図５に例示した構成により、リセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲがいずれもハイレベルになると、フォトダイオード２６２に蓄積された電荷が浮遊拡散層２６５に転送され、その浮遊拡散層２６５の電位が初期電位になる。このときに露光が開始される。そして、一定時間の間、リセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲがいずれもローレベルにされた後に、転送信号ｐＴＲのみがハイレベルになると、その時間内に蓄積された電荷が浮遊拡散層２６５に転送される。このときに露光が終了する。
【００７２】
［撮像素子の動作例］
図６は、第１の実施の形態における撮像素子２００の動作の一例を示すタイミングチャートである。タイミング制御回路２１０は、撮像制御信号がローレベルである場合には、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して、露光タイミング制御信号Ｔｅを生成する。そして、タイミング制御回路２１０は、撮像制御信号がローレベルであり、少なくとも１枚の画像の露光が終了している場合には、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して、行走査タイミング信号Ｔｒを生成する。例えば、時刻ｔ０において最初の露光タイミング信号Ｔｅが生成された場合には、その次の露光タイミング信号Ｔｅが生成される時刻ｔ１において、最初の行走査タイミング信号Ｔｒが生成される。以降は、撮像制御信号がローレベルである限り、タイミング制御回路２１０は、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して、露光タイミング信号Ｔｒおよび行走査タイミング信号Ｔｒを生成する。また、行走査タイミング信号Ｔｒが生成した後において、タイミング制御回路２１０は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫに同期して、列走査タイミング信号Ｔｃを生成する。
【００７３】
図７は、第１の実施の形態における撮像素子２００の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。撮像素子２００は、露光タイミング信号Ｔｅに同期して水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始する。そのクロックサイクル数が開始設定値ｍｓとなったときから撮像素子２００は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始する。そのクロックサイクル数が開始設定値ｎｓとなったときに撮像素子２００は露光を開始する。
【００７４】
次いで、水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数が終了設定値ｍｅとなったときから撮像素子２００は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始する。そして、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数が終了設定値ｎｅとなったときに撮像素子２００は露光を終了する。このように、撮像素子２００は、露光開始および終了のタイミングを高周波数クロック信号の周期の単位で制御する。例えば、高周波数クロック信号ｆＣＬＫの周波数を１０ＭＨｚとした場合、その周期は１００ナノ秒（ｎｓ）となる。したがって、撮像素子２００は、１／１６０００秒（約６１μｓ）など、μｓ単位の非常に短い露光時間を高い精度で制御することができる。
【００７５】
図８は、第１の実施の形態における撮像素子２００の露光制御の詳細を示すタイミングチャートである。カメラ制御部１２０が撮像制御信号をローレベルにしている間、タイミング制御回路２１０は、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期して、ローレベルの露光タイミング信号Ｔｅを生成する。
【００７６】
水平同期クロックカウンタ２４５は、露光タイミング信号Ｔｅがローレベルである場合に水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈを初期値「１」にする。そして、水平同期クロックカウンタ２４５は、露光タイミング信号Ｔｅがローレベルである場合に水平同期クロック信号ｈＣＬＫの立下りに同期してその計数値をカウントアップする。
【００７７】
水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが開始設定値ｍｓになったときに、比較器２５１がハイレベルの比較結果ｓｔａｔ_ｈ０を出力する。そして、この時点から計数された高周波数クロック計数値ＣＮＴ_fが開始設定値ｎｓになったときに比較器２５５は、ハイレベルの比較結果ｓｔａｔ_ｆを出力する。この比較結果ｓｔａｔ_ｆにより、リセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲがハイレベルになり、露光が開始される。
【００７８】
そして、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが終了設定値ｍｅになったときに、比較器２５２がハイレベルの比較結果ｅｎｄ_ｈ０を出力する。そして、この時点から計数された高周波数クロック計数値ＣＮＴ_fが終了設定値ｎｅになったときに比較器２５６は、ハイレベルの比較結果ｅｎｄ_ｆを出力する。この比較結果ｅｎｄ_ｆにより、転送信号ｐＴＲがハイレベルになり、露光が終了する。
【００７９】
図９は、第１の実施の形態における撮像素子２００の走査時の動作の一例を示すタイミングチャートである。撮像制御信号がローレベルになり、少なくとも１枚の画像の露光が終了している場合には、タイミング制御回路２１０は、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫに同期してローレベルの行走査タイミング信号Ｔｒを生成する。行走査タイミング信号Ｔｒが生成されると、行走査回路２２０は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫに同期して、行走査信号を行の各々へ順に出力する。
【００８０】
また、タイミング制御回路２１０は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫに同期してローレベルの列走査タイミング信号Ｔｃを生成する。列走査タイミング信号Ｔｃが生成されると、列走査回路２９０は、列走査信号を生成して、走査された行における画素の各々へ順に出力する。なお、図９において、撮像素子２００の露光制御の動作は省略されている。
【００８１】
図１０は、第１の実施の形態における露光制御回路２４０の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、ローレベルの露光タイミング信号Ｔｅが生成されたときに開始する。
【００８２】
露光制御回路２４０は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈを初期値（例えば、「１」）にリセットする（ステップＳ９０１）。露光制御回路２４０は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫに同期して水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈをカウントアップする（ステップＳ９０２）。
【００８３】
露光制御回路２４０は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが開始設定値ｍｓであるか否かを判断する（ステップＳ９０３）。水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが開始設定値ｍｓである場合には（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、露光制御回路２４０は、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆを初期値（例えば、「１」）にリセットする（ステップＳ９０４）。そして、露光制御回路２４０は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫに同期して高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆをカウントアップする（ステップＳ９０５）。
【００８４】
露光制御回路２４０は、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆが開始設定値ｎｓであるか否かを判断する（ステップＳ９０６）。高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆが開始設定値ｎｓでない場合には（ステップＳ９０６：Ｎｏ）、露光制御回路２４０は、ステップＳ９０５に戻る。一方、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆが開始設定値ｎｓである場合には（ステップＳ９０６：Ｙｅｓ）、露光制御回路２４０は、リセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲをオンにして画素に露光を開始させる。高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆがｎｓ＋１となったときには、露光制御回路２４０は、リセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲをオフにする（ステップＳ９０７）。ステップＳ９０７の後、露光制御回路２４０はステップＳ９０２に戻る。
【００８５】
水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが開始設定値ｍｓでない場合には（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、露光制御回路２４０は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが終了設定値ｍｅであるか否かを判断する（ステップＳ９０８）。水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが終了設定値ｍｅでない場合には（ステップＳ９０８：Ｎｏ）、露光制御回路２４０は、ステップＳ９０２に戻る。一方、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈが終了設定値ｍｅである場合には（ステップＳ９０８：Ｙｅｓ）、露光制御回路２４０は、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆを初期値（例えば、「１」）にリセットする（ステップＳ９０９）。そして、露光制御回路２４０は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫに同期して高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆをカウントアップする（ステップＳ９１０）。
【００８６】
露光制御回路２４０は、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆが終了設定値ｎｅであるか否かを判断する（ステップＳ９１１）。高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆが終了設定値ｎｅでない場合には（ステップＳ９１１：Ｎｏ）、露光制御回路２４０は、ステップＳ９１０に戻る。一方、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆが終了設定値ｎｅである場合には（ステップＳ９１１：Ｙｅｓ）、露光制御回路２４０は、リセット信号ｐＲＳがオフのままで、転送信号ｐＴＲをオンにして、画素に露光を開始させる。高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆがｎｅ＋１となったときには、露光制御回路２４０は、リセット信号ｐＲＳおよび転送信号ｐＴＲをオフにする（ステップＳ９１２）。ステップＳ９１２の後、露光制御回路２４０は１枚の画像についての露光制御を終了する。
【００８７】
このように、本技術の第１の実施の形態によれば、撮像素子２００は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫおよび高周波数クロック信号ｆＣＬＫの計数値に基づいて露光開始および露光終了のタイミングを決定することができる。高周波数クロック信号ｆＣＬＫの周波数は、水平同期クロック信号ｈＣＬＫよりも高いため、撮像素子２００は、垂直同期クロック信号ｖＣＬＫや水平同期クロック信号ｈＣＬＫの周期の単位で制御する場合よりも高い精度で露光時間を制御することができる。
【００８８】
［変形例］
図１１は、第１の実施の形態の変形例における露光制御回路２４０の一構成例を示すブロック図である。変形例の露光制御回路２４０は、高周波数クロックカウンタの数を削減した点において第１の実施の形態と異なる。具体的には、変形例の露光制御回路２４０は、高周波数クロックカウンタ２４７を備えず、ＯＲゲート２４６をさらに備える。
【００８９】
ＯＲゲート２４６は、比較結果ｓｔａｔ_ｈ０およびｅｎｄ_ｈ０の論理和を生成するものである。ＯＲゲート２４６は、その論理和を高周波数クロックカウンタ２４８に供給する。高周波数クロックカウンタ２４８は、ＯＲゲート２４６の論理和がハイレベルになったときに、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆを初期値にする。高周波数クロックカウンタ２４８は、高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆを比較器２５５および２５６に供給する。この構成より、高周波数クロックカウンタが１つで済む。
【００９０】
＜２．第２の実施の形態＞
［露光制御回路の構成例］
図１２は、第２の実施の形態における露光制御回路２４０の一構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態における露光制御回路２４０は、露光タイミング信号Ｔｅの立下りからｍｓクロックサイクルが経過したときに高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数を開始していた。しかし、露光制御回路２４０は、露光タイミング信号Ｔｅの立下りからｍｓ＋ｍｅクロックサイクル数が経過したときに高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数を開始してもよい。第２の実施の形態における露光制御回路２４０は、ｍｓ＋ｍｅクロックサイクルが経過したときに高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数を開始する点において第１の実施の形態と異なる。
【００９１】
具体的には、第２の実施の形態における露光制御回路２４０は、論理ゲート２４９をさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
【００９２】
論理ゲート２４９は、露光タイミング信号Ｔｅを反転した信号と、比較結果ｓｔａｔ_ｈ０との論理和を生成して水平同期クロックカウンタ２４５に出力するものである。水平同期クロックカウンタ２４５は、論理ゲート２４９からの出力信号がハイレベルになったときに水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈを初期値にする。これにより、露光タイミング信号Ｔｅがローレベルになったとき、または、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈがｍｓになったときに水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈがリセットされる。したがって、露光タイミング信号Ｔｅの立下りからｍｓ＋ｍｅクロックサイクル数が経過したときに高周波数クロック計数値ＣＮＴ_ｆの計数が開始される。
【００９３】
図１３は、第２の実施の形態における撮像素子２００の露光制御の一例を示すタイミングチャートである。撮像素子２００は、露光タイミング信号Ｔｅに同期して水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始する。そのクロックサイクル数がｍｓとなったときに撮像素子２００は、水平同期クロック計数値ＣＮＴ_ｈをリセットするとともに、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始する。高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数がｎｓとなったときに撮像素子２００は露光を開始する。
【００９４】
次いで、水平同期クロック信号ｈＣＬＫのクロックサイクル数がｍｅとなったときから撮像素子２００は、高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始する。高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数がｎｅとなったときに撮像素子２００は露光を終了する。
【００９５】
このように本技術の第２の実施の形態によれば、撮像素子２００は、水平同期クロック計数値ＣＬＫ_ｈがｍｓになったときに水平同期クロック計数値ＣＬＫ_ｈをリセットすることができる。これにより、撮像素子２００は、露光タイミング信号Ｔｅの生成から、ｍｓ＋ｍｅクロックサイクルが経過したときに高周波数クロック信号ｆＣＬＫのクロックサイクル数の計数を開始することができる。
【００９６】
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【００９７】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数部と、
前記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数部と、
前記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記水平同期クロック計数値および前記高周波数クロック計数値に基づいて決定する露光タイミング決定部と
を具備する制御回路。
（２）前記高周波数クロック計数部は、前記水平同期クロック計数値が第１の開始設定値になったときを起点として前記高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数し、
前記タイミング決定部は、
前記高周波数クロック計数値が第２の開始設定値となったときを前記露光開始のタイミングとする開始タイミング決定部と、
前記露光終了のタイミングを前記高周波数クロック計数値に基づいて決定する終了タイミング決定部と
を備える前記（１）記載の制御回路。
（３）前記高周波数クロック計数部は、前記水平同期クロック計数値が第１の終了設定値になったときを起点として前記高周波数クロック信号のクロック周期の数をさらに計数し、
前記終了タイミング決定部は、前記高周波数クロック計数値が第２の終了設定値となったときを前記露光終了のタイミングとする
前記（２）記載の制御回路。
（４）前記水平同期クロック計数部は、前記水平同期クロック計数値が前記第１の終了設定値となったときに前記水平同期クロック計数値を初期値にする
前記（３）記載の制御回路。
（５）前記水平同期クロック計数部は、前記画素群の操作開始のタイミングを指示する垂直同期クロック信号に同期して前記水平同期クロック計数値を初期値にする
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の制御回路。
（６）前記水平同期クロック信号の周波数を逓倍することにより前記高周波数クロック信号を生成する逓倍回路をさらに具備する前記（１）記載の制御回路。
（７）２次元格子状に配列された画素群と、
前記画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数部と、
前記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数部と、
前記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記水平同期クロック計数値および前記高周波数クロック計数値に基づいて決定するタイミング決定部と
を具備する撮像素子。
（８）水平同期クロック計数部が、２次元格子状に配列された画素群の水平方向における画素の走査開始のタイミングを指示する水平同期クロック信号のクロック周期の数を計数して水平同期クロック計数値とする水平同期クロック計数手順と、
高周波数クロック計数部が、前記水平同期クロック信号より周波数の高い高周波数クロック信号のクロック周期の数を計数して高周波数クロック計数値とする高周波数クロック計数手順と、
タイミング決定部が、前記画素に対する露光開始および露光終了のタイミングを前記高周波数クロック計数値に基づいて決定するタイミング決定手順と
を具備する露光制御方法。
【符号の説明】
【００９８】
１００  撮像装置
１１０  水平同期クロック生成部
１２０  カメラ制御部
１３０  撮像レンズ
１４０  画像処理部
１５０  表示処理部
１６０  表示部
１７０  画像出力部
１８０  画像記録制御部
１９０  画像記録部
２００  撮像素子
２１０  タイミング制御回路
２２０  行走査回路
２４０  露光制御回路
２５０  比較部
２６０  画素アレイ部
２７０  Ａ／Ｄ変換部
２９０  列走査回路
【図１】
2014003409.tif 000003
【図２】
2014003409.tif 000004
【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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