(57)【要約】【課題】行順次読み出しの固体撮像装置において、１以上の画素からなる画素ブロック毎に複数種類の露光時間を設定する。【解決手段】リセットパルス制御部２１０は、露光時間管理部２０９から出力されたパルス選択情報ＳＰを基に、１垂直期間のＰＤリセット信号に含まれるＮ個のリセットパルスから１又は複数のリセットパルスを各画素ブロックに選択させる選択信号を生成する。画素ブロックは、リセットパルス制御部２１０から供給される選択信号とＶスキャナ２０３から供給されるＰＤリセット信号とを用いて、画素ブロックのＰＤをリセットする。【選択図】図２
2014220644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数行×複数列でアレイ状に配列された複数の画素を含み、各行が１以上の画素からなる画素ブロックで構成された画素アレイと、
前記画素が１フレームの画素信号を得るのに要する１垂直期間において、前記画素を構成する光電変換素子をリセットするためのリセットパルスをＮ（Ｎは２以上の整数）個含むＰＤリセット信号を、一定期間ずつずらして前記画素アレイの各行に出力する垂直走査部と、
ある１の行に出力されるＰＤリセット信号に含まれるＮ個のリセットパルスの中から１又は複数のリセットパルスを前記１の行の各画素ブロックに個別に選択させ、前記画素ブロック毎に露光時間を制御するリセットパルス制御部と、
前記画素アレイの各列に設けられた垂直信号線を介して画素信号を読み出す読出アレイとを備え、
前記画素アレイは、前記ＰＤリセット信号に基づいて、前記１の行の全列の画素の前記１垂直期間における露光時間を同時に終了させ、且つ、前記１垂直期間で露光された前記１の行の全列の画素の画素信号を同時に前記読出アレイに出力する固体撮像装置。
【請求項２】
前記リセットパルス制御部は、各行に供給する前記ＰＤリセット信号に含まれるＮ個のリセットパルスが同一時刻において重ならないように、各行に供給する前記ＰＤリセット信号をずらす請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素ブロックは、前記画素アレイを列方向に所定画素数ずつ区切ることで得られる列ブロックの１行分の画素により構成され、
前記リセットパルス制御部は、前記列ブロック毎に設けられた１本の制御線を介して前記画素アレイと接続され、前記Ｎ個のリセットパルスの中から１又は複数のリセットパルスを前記１の行の各画素ブロックに個別に選択させるための選択信号を、前記制御線を介して前記１の行の各画素ブロックに出力し、
各画素は、前記光電変換素子に蓄積された電荷をリセットする電荷転送ゲートを備え、
各画素ブロックは、１個の制御素子を備え、
前記制御素子は、前記選択信号に基づいて、同じ画素ブロックの全ての電荷転送ゲートに前記光電変換素子をリセットさせる請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記制御素子は、第１端子に前記ＰＤリセット信号が印加され、第２端子に対応する列ブロックの制御線が接続され、第３端子に同じ画素ブロックの電荷転送ゲートが接続されている請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記選択信号は、パルスを立てることでリセットパルスを選択する信号であり、
前記制御素子は、トランジスタにより構成されている請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記選択信号の出力タイミングにおいて前記画素アレイと前記リセットパルス制御部とを接続し、前記画素信号の読出タイミングにおいて前記画素アレイと前記読出アレイとを接続するスイッチ部を更に備え、
前記垂直信号線及び前記制御線は共通化されている請求項３〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
ある１の画素ブロックから出力された画素信号に応じた露光時間に、前記１の画素ブロックの次フレームの露光時間を設定する露光時間設定部と、
前記１の画素ブロックから出力された次フレームの画素信号を、前記露光時間設定部により設定された露光時間に応じた係数を乗じて補正する補正部を備え、
前記係数は、前記露光時間が短くなるにつれて値が大きく設定されている請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記ＰＤリセット信号において、前記１垂直期間の１パルス目の前記リセットパルスは、前記１垂直期間での最大の露光時間の露光開始タイミングと前記１の行の全列の画素の露光終了タイミングとを決定するものであり、
前記リセットパルス制御部は、前記１パルス目の前記リセットパルスを前記１の行の全列の画素に選択させる請求項１〜７のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記リセットパルス制御部は、前記露光時間が短い画素ブロックほど前記１垂直期間におけるパルスの順序が後のリセットパルスを選択させる請求項８記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１以上の画素からなるブロック毎に最適な露光時間制御を行う固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、感度の異なる複数のリニア特性の画素により露光された画素信号を合成することでＨＤＲ（Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ）画像を出力する固体撮像装置が知られている。このような、固体撮像装置では、画素毎に露光時間を変えることで感度が変えられている。
【０００３】
特許文献１には、前フレームの撮影データから画素毎に次フレームの最適な露光時間を算出し、その情報をセンサに送信し、画素毎に最適な露光時間を設定する固体撮像素子が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、撮像素子の撮像面を複数の矩形状の画素グループに分割し、画素のリセットや読み出し等の画素制御を画素グループ単位で行う固体撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６６２３８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７５２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、グローバルシャッター駆動が前提とされているため、特許文献１の技術をローリングシャッター駆動に適用することは困難である。
【０００７】
また、特許文献２では、画像信号の読み出し順序がＣＭＯＳセンサで一般的に用いられている一定時間毎に行単位で画素信号を一斉に読み出す行順次読み出しではなく、点順次読み出しであるので、カラムＡＤＣ等の回路を採用することが困難である。また、特許文献２では、ローリングシャッター駆動に適用した例も開示されているが、同一行を構成する全列の画素から一斉に画素信号を読み出す完全な行順次読み出しは行われていない。
【０００８】
本発明の目的は、行順次読み出しでローリングシャッター駆動する固体撮像装置において、１以上の画素からなる画素ブロック毎に複数種類の露光時間を設定できる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の一態様による固体撮像装置は、複数行×複数列でアレイ状に配列された複数の画素を含み、各行が１以上の画素からなる画素ブロックで構成された画素アレイと、前記画素が１フレームの画素信号を得るのに要する１垂直期間において、前記画素を構成する光電変換素子をリセットするためのリセットパルスをＮ（Ｎは２以上の整数）個含むＰＤリセット信号を、一定期間ずつずらして前記画素アレイの各行に出力する垂直走査部と、ある１の行に出力されるＰＤリセット信号に含まれるＮ個のリセットパルスの中から１又は複数のリセットパルスを前記１の行の各画素ブロックに個別に選択させ、前記画素ブロック毎に露光時間を制御するリセットパルス制御部と、前記画素アレイの各列に設けられた垂直信号線を介して画素信号を読み出す読出アレイとを備え、前記画素アレイは、前記ＰＤリセット信号に基づいて、前記１の行の全列の画素の前記１垂直期間における露光時間を同時に終了させ、且つ、前記１垂直期間で露光された前記１の行の全列の画素の画素信号を同時に前記読出アレイに出力する。
【００１０】
この構成によれば、１垂直期間にＮ個のリセットパルスを含むＰＤリセット信号が一定期間ずつずらして画素アレイの各行に出力される。そして、ある１の行に出力されるＰＤリセット信号に含まれるＮ個のリセットパルスの中から１又は複数のリセットパルスが各画素ブロックにより個別に選択され、画素ブロック毎に露光時間が設定される。
【００１１】
一方、画素アレイは、ＰＤリセット信号に基づいて、行順次で露光時間を終了させ、且つ、行順次で画素信号を読出アレイに出力する。そのため、行順次読み出しでローリングシャッター駆動を行う固体撮像装置において、画素ブロック毎に個別に露光時間を設定できる。
【００１２】
（２）前記リセットパルス制御部は、各行に供給する前記ＰＤリセット信号に含まれるＮ個のリセットパルスが同一時刻において重ならないように、各行に供給する前記ＰＤリセット信号をずらしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、リセットパルスがずれているため、各画素ブロックに異なるリセットパルスを選択させることができ、各画素ブロックに個別に露光時間を設定できる。
【００１４】
（３）前記画素ブロックは、前記画素アレイを列方向に所定画素数ずつ区切ることで得られる列ブロックの１行分の画素により構成され、前記リセットパルス制御部は、前記列ブロック毎に設けられた１本の制御線を介して前記画素アレイと接続され、前記Ｎ個のリセットパルスの中から１又は複数のリセットパルスを前記１の行の各画素ブロックに個別に選択させるための選択信号を、前記制御線を介して前記１の行の各画素ブロックに出力し、各画素は、前記光電変換素子に蓄積された電荷をリセットする電荷転送ゲートを備え、各画素ブロックは、１個の制御素子を備え、前記制御素子は、前記選択信号に基づいて、同じ画素ブロックの全ての電荷転送ゲートに前記光電変換素子をリセットさせてもよい。
【００１５】
この構成によれば、列ブロック毎に１本の制御線が設けられ、且つ、ＰＤリセット信号は一定期間ずつずらされているため、リセットパルス制御部は、リセットパルスを選択するための選択信号を画素ブロック毎に個別に出力することができる。一方、画素ブロック毎に設けられた制御素子は、リセットパルス制御部から出力された選択信号を受け、その選択信号に基づいて、同じ画素ブロックの電荷転送ゲートに光電変換素子をリセットさせる。これにより、選択信号に従って各画素ブロックに光電変換素子をリセットさせ、各画素ブロックに個別に露光時間を設定することができる。
【００１６】
（４）前記制御素子は、第１端子に前記ＰＤリセット信号が印加され、第２端子に対応する列ブロックの制御線が接続され、第３端子に同じ画素ブロックの電荷転送ゲートが接続されていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、制御素子は第２端子に入力される選択信号にしたがって、第１端子に入力されるＰＤリセット信号に含まれるリセットパルスを選択し、適切なタイミングで、第３端子に接続された電荷転送ゲートに、光電変換素子をリセットさせることができる。
【００１８】
（５）前記選択信号は、パルスを立てることでリセットパルスを選択する信号であり、
前記制御素子は、トランジスタにより構成されていてもよい。
【００１９】
この構成によれば、制御素子は選択信号とＰＤリセット信号との論理積により電荷転送ゲートを駆動させて、光電変換素子をリセットさせることができる。また、制御素子をトランジスタを用いて容易に構成できる。
【００２０】
（６）前記選択信号の出力タイミングにおいて前記画素アレイと前記リセットパルス制御部とを接続し、前記画素信号の読出タイミングにおいて前記画素アレイと前記読出アレイとを接続するスイッチ部を更に備え、前記垂直信号線及び前記制御線は共通化されていてもよい。
【００２１】
この構成によれば、垂直信号線に制御線の機能を持たせ、配線数を削減できる。
【００２２】
（７）ある１の画素ブロックから出力された画素信号に応じた露光時間に、前記１の画素ブロックの次フレームの露光時間を設定する露光時間設定部と、前記１の画素ブロックから出力された次フレームの画素信号を、前記露光時間設定部により設定された露光時間に応じた係数を乗じて補正する補正部を備え、前記係数は、前記露光時間が短くなるにつれて値が大きく設定されていてもよい。
【００２３】
この構成によれば、前フレームの画素信号から次フレームの露光時間が画素ブロック単位で設定される。そして、露光時間が短くなるにつれて大きな値を持つ係数を乗じて次フレームの画素信号が補正される。そのため、画素の飽和レベルがあたかも拡大されたような高ダイナミックレンジの画像が得られる。
【００２４】
（８）前記ＰＤリセット信号において、前記１垂直期間の１パルス目の前記リセットパルスは、前記１垂直期間での最大の露光時間の露光開始タイミングと前記１の行の全列の画素の露光終了タイミングとを決定するものであり、前記リセットパルス制御部は、前記１パルス目の前記リセットパルスを前記１の行の全列の画素に選択させてもよい。
【００２５】
この構成によれば、１パルス目のリセットパルスを全画素ブロックに選択させて、行順次読み出しを実現できる。
【００２６】
（９）前記リセットパルス制御部は、前記露光時間が短い画素ブロックほど前記１垂直期間におけるパルスの順序が後のリセットパルスを選択させてもよい。
【００２７】
この構成によれば、順序が後のリセットパルスを画素ブロックに選択させることで、露光時間を短くできる。なお、最大の露光時間を設定する場合は、１パルス目のリセットパルスを画素ブロックに選択させればよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、行順次読み出しでローリングシャッター駆動を行う固体撮像装置において、画素ブロック毎に個別に露光時間を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像装置の全体構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示す撮像素子の構成図である。
【図３】図２に示した撮像素子の変形例を示した図である。
【図４】画素アレイを構成するある１の画素の回路図である。
【図５】図４に示した画素構成の変形例を示す回路図である。
【図６】画素アレイ、Ｖスキャナ、カラムＡＤＣアレイ、及びリセットパルス制御部の接続関係を示した図である。
【図７Ａ】図６に示す接続関係を持つ固体撮像装置のタイミングチャートである。
【図７Ｂ】図６に示す画素アレイの１行目の４画素に設定された露光時間を示した図である。
【図８Ａ】画素アレイの１行目から３行目と１列目から３列目までの３行×３列の画素を、それぞれ、図８Ｂに示す露光時間で駆動させる場合のタイミングチャートである。
【図８Ｂ】図６に示す画素アレイの１行目から３行目と１列目から３列目までの３行×３列の画素のそれぞれに設定された露光時間を示す図である。
【図９】制御線のタイムシェアに関する説明図である。
【図１０】リセットパルス制御部の内部構造を示した図である。
【図１１】４種類の露光時間で撮像された出力画像の光電変換特性を示したグラフである。
【図１２】露光時間設定部、露光時間管理部、リセットパルス制御部、及び補正部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２において、画素アレイを構成するある１画素の回路図である。
【図１４】図１３に示した画素構成の変形例を示す回路図である。
【図１５】画素アレイ、Ｖスキャナ、カラムＡＤＣアレイ、及びリセットパルス制御部の接続関係を示した図である。
【図１６】実施の形態２において、画素アレイの１行目から３行目と１列目から３列目までの３行×３列の画素を、それぞれ、図８Ｂに示す露光時間で駆動させる場合のタイミングチャートである。
【図１７】実施の形態２において、リセットパルス制御部の内部構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の固体撮像装置の全体構成を示したブロック図である。固体撮像装置は、撮像レンズ１０１、撮像素子１０２、撮像素子制御部１０３、画像信号処理部１０４、及び全体制御部１０５を備えている。
【００３１】
撮像レンズ１０１は、被写体からの反射光を入射光として撮像素子１０２に導く。撮像素子１０２は、入射光を露光し、入射光に応じた画像信号を生成し、画像信号処理部１０４に出力する。画像信号処理部１０４は、画像信号に種々の画像処理を施し、出力画像１０６として出力する。撮像素子制御部１０３は、撮像素子２０１に、クロック信号や画素制御信号を生成するための波形データを入力し、撮像素子１０２を制御する。全体制御部１０５は、画像信号処理部１０４や撮像素子制御部１０３と種々の情報を送受し、固体撮像装置の全体を制御する。
【００３２】
図２は、図１に示す撮像素子１０２の構成図である。撮像素子１０２は、画素アレイ２０１、タイミングジェネレータ（以下、「ＴＧ」と記述する。）２０２、Ｖスキャナ２０３（垂直走査回路の一例）、カラムＡＤＣアレイ２０４（読出アレイの一例）、Ｈスキャナ２０５、センスアンプ２０６、及びＬＶＤＳシリアライザ２１１を備える。
【００３３】
画素アレイ２０１は、複数行×複数列でアレイ状に配列された複数の画素を備える。また、画素アレイ２０１は、各行が１以上の画素からなる画素ブロックに分けられている。具体的には、１つの画素ブロックは、画素アレイ２０１を列方向に所定画素数ずつ区切ることで得られる列ブロックを構成する１行の画素により構成される。
【００３４】
例えば、画素アレイ２０１が８行×８列の画素で構成されているとすると、画素アレイ２０１を列方向（水平方向）に２画素ずつ区切った場合、８行×２列の画素からなる４つの列ブロックが得られる。この場合、１つの列ブロックの各行は、２個の画素により構成される。したがって、画素アレイ２０１は、２個の画素からなる１の画素ブロックが８行４列で配列された画素ブロックから構成される。
【００３５】
なお、各列ブロック同士において、列方向の画素数は等しくなくてもよい。例えば、８行×８列の画素アレイ２０１を、列方向に、１画素、２画素、３画素、２画素ずつで区切ることで１つの列ブロックは構成されてもよい。
【００３６】
ＴＧ２０２は、クロック信号に基づいて同期信号を生成し、Ｖスキャナ２０３、カラムＡＤＣアレイ２０４、Ｈスキャナ２０５、及びリセットパルス制御部２１０のそれぞれに同期信号を出力し、これらのブロックの動作を同期させる。
【００３７】
Ｖスキャナ２０３は、画素アレイ２０１を駆動するための画素制御信号を、一定期間ずつずらして画素アレイ２０１の各行にサイクリックに出力し、画素アレイ２０１を垂直走査する。ここで、Ｖスキャナ２０３は、１行目から最終行目に向けて順次に画素アレイ２０１を垂直走査してもよいし、最終行目から１行目に向けて順次に画素アレイ２０１を垂直走査してもよい。
【００３８】
画素制御信号としては、ＰＤリセット信号、ＦＤリセット信号、及び行選択信号等が含まれる。ＰＤリセット信号は、画素を構成する光電変換素子（以下、「ＰＤ」と記述する。）に蓄積された電荷をリセットするリセットパルスを１垂直期間にＮ（Ｎは２以上の整数）個含む信号である。ここで、１垂直期間は、ある１の画素が１フレームの画素信号を得るのに要する時間であり、露光時間及び読出期間に大きく区切られる。
【００３９】
ＦＤリセット信号は、画素を構成するフローティングディフュージョン（以下、「ＦＤ」と記述する。）をリセットするための信号である。行選択信号は、画素からカラムＡＤＣアレイ２０４に画素信号を出力させるための信号である。
【００４０】
カラムＡＤＣアレイ２０４は、画素アレイ２０１の各列に設けられた垂直信号線Ｌ１を介して画素アレイ２０１と接続され、画素アレイ２０１から画素信号を読み出す。カラムＡＤＣアレイ２０４は、画素アレイ２０１の各列に対応して設けられた複数のアナログデジタルコンバーター（以下、「ＡＤＣ２０４ａ」と記述する。）により構成されている。
【００４１】
ＡＤＣ２０４ａは、画素アレイ２０１から出力された画素信号を所定ビット（例えば、８ビット）のデジタル信号にＡＤ変換する。
【００４２】
具体的には、ＡＤＣ２０４ａは、相関二重サンプリング回路、ＡＤ変換回路、及びサンプルホールド回路を備える。相関二重サンプリング回路は、１フレームの読出期間において、画素から出力されるノイズレベルの画素信号とノイズ＋シグナルレベルの画素信号とを相関二重サンプリングしてノイズレベルを相殺してシグナルレベルの画素信号を取り出す。サンプルホールド回路は、ノイズレベルの画素信号をサンプルホールドする。ＡＤ変換回路は、シグナルレベルの画素信号を所定ビット（例えば、８ビット）のデジタルの画素信号にＡＤ変換する。ここで、ＡＤ変換回路としては、例えば、アナログの画素信号をランプ波形と比較してＡＤ変換するシングルスロープ型のＡＤＣが採用される。但し、これは一例であり、ＡＤ変換回路としては、シングルスロープ型以外のＡＤＣ（例えばダブルスロープ型のＡＤＣ）を採用してもよい。
【００４３】
Ｈスキャナ２０５は、カラムＡＤＣアレイ２０４を水平走査し、各列のＡＤＣ２０４ａが保持するデジタルの画素信号を順次に出力させる。
【００４４】
センスアンプ２０６は、カラムＡＤＣアレイ２０４から出力されるデジタルの画素信号の波形を成形し、露光時間設定部２０７及び補正部２０８に出力する。ＬＶＤＳシリアライザ２１１は、補正部２０８により補正され、パラレルで出力された画素信号をシリアルの画素信号に変換して画像信号処理部１０４（図１参照）に出力する。
【００４５】
また、本実施の形態では、上記の構成に加えて、撮像素子１０２は、露光時間設定部２０７、補正部２０８、露光時間管理部２０９、及びリセットパルス制御部２１０を更に備えている。これにより、画素ブロック毎に最適な露光時間が制御され、ＨＤＲ画像が得られる。
【００４６】
露光時間設定部２０７は、センスアンプ２０６からある１の行のある１の画素ブロック（以下、「画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）」と記述する。）の画素信号が出力されると、その画素信号からその画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）の次フレームの最適な露光時間を設定し、設定した露光時間を示す露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）を露光時間管理部２０９に出力する。以下、画素アレイ２０１のうち、画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）を取り上げて説明するが、他の画素ブロックも画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）と同様の処理が行われる。
【００４７】
露光時間管理部２０９は、露光時間設定部２０７から出力された露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）を記憶する。そして、露光時間管理部２０９は、画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）の次フレームの露光が開始される際に、露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）に基づいてパルス選択情報ＳＰを生成し、リセットパルス制御部２１０に出力する。
【００４８】
本実施の形態では、１垂直期間のＰＤリセット信号に含まれるＮ（２以上の整数）個のリセットパルスから１又は複数のリセットパルスを選択することで、露光時間が設定される。そこで、露光時間管理部２０９は、Ｎ個のリセットパルスの中から画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）が選択するべきリセットパルスを決定し、決定したリセットパルスを示すパルス選択情報ＳＰを生成して、リセットパルス制御部２１０に出力する。
【００４９】
リセットパルス制御部２１０は、露光時間管理部２０９から出力されたパルス選択情報ＳＰを基に、選択信号を生成する。リセットパルス制御部２１０は、画素アレイ２０１の各列ブロックに対応して設けられた制御線Ｌ２を介して画素アレイ２０１と接続されている。選択信号は、この制御線Ｌ２を介して画素アレイ２０１に供給される。
【００５０】
画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）は、リセットパルス制御部２１０から供給される選択信号とＶスキャナ２０３から供給されるＰＤリセット信号とを用いて、画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）のＰＤをリセットする。
【００５１】
補正部２０８は、センスアンプ２０６から画素ブロックＢ（ｉ、ｊ）の画素信号が出力されると、露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）を露光時間管理部２０９から読み出し、露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）が示す露光時間に応じた補正処理を当該画素信号に実行し、画素信号処理部１０４に出力する。
【００５２】
以上の構成により、撮像素子１０２は以下のように動作する。Ｖスキャナ２０３によりｉ行目の画素信号を読み出すために画素アレイ２０１のｉ行目が選択されると、ｉ行目の全列の画素は、まず、ノイズレベルの画素信号を一斉にカラムＡＤＣアレイ２０４に出力し、次に、シグナルレベルの画素信号を一斉にカラムＡＤＣアレイ２０４に出力する。
【００５３】
次に、カラムＡＤＣアレイ２０４は、ｉ行目のノイズレベルの画素信号とノイズ＋シグナルレベルの画素信号とからノイズレベルを相殺してシグナルレベルの画素信号を取り出す。次に、カラムＡＤＣアレイ２０４は、シグナルレベルの画素信号をＡＤ変換し、サンプルホールドする。次に、Ｈスキャナ２０５は、カラムＡＤＣアレイ２０４を水平走査して、ｉ行目の各列の画素信号を順次に出力する。
【００５４】
カラムＡＤＣアレイ２０４から順次に出力された画素信号は、センスアンプ２０６を介して露光時間設定部２０７及び補正部２０８に入力される。補正部２０８は、画素信号が入力されると、その画素信号に対応する露光時間情報ＳＳを露光時間管理部２０９から読み出し、露光時間情報ＳＳが示す露光時間に応じた係数を乗じ、ＬＶＤＳシリアライザ２１１を介して画像信号処理部１０４に出力する。
【００５５】
一方、露光時間設定部２０７は、順次に入力されるｉ行目の画素信号からｉ行目の画素ブロック毎に次フレームの最適な露光時間を設定し、露光時間情報ＳＳを露光時間管理部２０９に記憶させる。
【００５６】
図３は、図２に示した撮像素子１０２の変形例を示した図である。図２では、撮像素子１０２を構成する各ブロックが同じチップ上に配置していた。図３では、各ブロックが第１チップ３０１及び第２チップ３０２に分散して配置されている。第１チップ３０１には、画素アレイ２０１、ＴＧ２０２、Ｖスキャナ２０３、カラムＡＤＣアレイ２０４、Ｈスキャナ２０５、及びセンスアンプ２０６が配置されている。また、第１チップ３０１には、更にＬＶＤＳシリアライザ３１１が配置されている。
【００５７】
第２チップ３０２には、露光時間設定部２０７、補正部２０８、及び露光時間管理部２０９が配置されている。また、第２チップ３０２には、ＬＶＤＳデシリアライザ３１２及び画像信号処理部１０４が更に配置されている。
【００５８】
図３の撮像素子１０２を採用した場合、第１チップ３０１は図１に示す撮像素子１０２により構成され、第２チップ３０２は図１に示す画像信号処理部１０４を含むチップにより構成される。
【００５９】
第１チップ３０１では、カラムＡＤＣアレイ２０４でＡＤ変換された画素信号は、センスアンプ２０６及びＬＶＤＳシリアライザ３１１を介して第２チップ３０２に出力される。
【００６０】
第２チップ３０２に入力された画素信号は、ＬＶＤＳデシリアライザ３１２でパラレルの信号に変換されて露光時間設定部２０７に出力される。その後、図２と同様、露光時間設定部２０７で最適な露光時間が設定され、その露光時間を示す露光時間情報ＳＳが露光時間管理部２０９に記憶される。
【００６１】
また、ＬＶＤＳデシリアライザ３１２から出力された画素信号は、補正部２０８にも入力され、補正処理が実行され、画像信号処理部１０４に出力される。
【００６２】
また、第２チップ３０２に配置された露光時間管理部２０９は、リセットパルス制御部２１０に適切なタイミングでパルス選択情報を出力する。このように、図３の構成においても図２と同様の機能が達成される。
【００６３】
図４は、画素アレイ２０１を構成するある１の画素の回路図である。画素は、ＰＤ、５つのトランジスタＱ１〜Ｑ５を備える。トランジスタＱ１〜Ｑ５は、例えばｎチャネル型ＭＯＳトランジスタにより構成されている。トランジスタＱ１（電荷転送ゲートの一例）は、ＰＤに蓄積された電荷をＦＤに転送する転送トランジスタである。トランジスタＱ２は、ＦＤをリセットするリセットトランジスタである。トランジスタＱ２は、ＲＳＴ配線を介してＦＤリセット信号ＲＳＴがゲート端子に入力され、ＦＤリセット信号ＲＳＴにしたがって、ＦＤをリセットする。トランジスタＱ３は、ＦＤの電位に応じた画素信号を増幅する増幅トランジスタである。トランジスタＱ４は、トランジスタＱ３により増幅された画素信号ＶＤを垂直信号線Ｌ１に出力する行選択トランジスタである。トランジスタＱ４は、ＶＳＥＬ配線を介して行選択信号ＶＳＥＬがゲート端子に入力され、行選択信号ＶＳＥＬにしたがって、画素信号ＶＤを出力する。電源ＶＰＩＸは、トランジスタＱ２、Ｑ３と接続され、画素に電力を供給する電源回路である。
【００６４】
ＰＤ及びトランジスタＱ１〜Ｑ４は、埋め込み型のＰＤを用いたＣＭＯＳセンサの通常の画素構成である。本実施の形態では、この通常の画素構成にトランジスタＱ５及び制御線Ｌ２が更に追加されている。
【００６５】
通常の画素構成では、ＴＸ配線はトランジスタＱ１のゲート端子に接続されているが、本実施の形態では、ＴＸ配線はトランジスタＱ５のゲート端子（第２端子の一例）に接続されている。また、トランジスタＱ５のドレイン端子（第１端子の一例）には、制御線Ｌ２が接続され、ソース端子（第３端子の一例）にはトランジスタＱ１のゲート端子が接続されている。
【００６６】
トランジスタＱ５は、ＴＸ配線を介して供給されるＰＤリセット信号ＴＸと、制御線Ｌ２を介して供給される選択信号ＨＳＥＬとの両方がＨｉになった時にＯＮになり、トランジスタＱ１をＯＮする。これにより、トランジスタＱ１はＰＤに蓄積された電荷をＦＤに転送し、ＰＤをリセットする。
【００６７】
従来の画素構成では、ＴＸ配線が直接、トランジスタＱ１に接続されていたため、同一行において、画素ブロック毎にＰＤのリセットタイミングを変更することができなかった。本実施の形態では、従来の画素構成に対してトランジスタＱ５を更に接続することで、同一行において、画素ブロック毎にＰＤのリセットタイミングを変更できるようにした。
【００６８】
なお、１本の制御線Ｌ２は、画素アレイ２０１を構成する１列の画素で共用されている。つまり、図４の画素構成では、１の画素ブロックを１画素で構成し、画素単位で露光時間の調整が可能である。また、図４の画素構成では、１の画素ブロックを同一行の隣接する２画素、３画素、・・・というように任意の画素数で構成することもできる。
【００６９】
図５は、図４に示した画素構成の変形例を示す回路図である。図５では、同一行において左右に隣接する２つの画素で１つの画素ブロックが構成されている。そのため、図５では、これら２つの画素に対して１本の制御線Ｌ２と、１個のトランジスタＱ５とが追加されている。具体的には、トランジスタＱ５はドレイン端子が制御線Ｌ２に接続され、ソース端子が左右のトランジスタＱ１、Ｑ１のゲート端子に接続されている。
【００７０】
図５の画素構成では、ＰＤのリセットタイミングを左右の２画素で変更することはできないが、１画素に占めるトランジスタ数及び配線数を図４の画素構成よりも少なくできる。そのため、図５の画素構成を採用すると、１画素におけるＰＤの面積を、図４の場合よりも大きくでき、高感度な画素特性が得られる。
【００７１】
図５の画素構成では、左右の２画素で制御線Ｌ２及びトランジスタＱ５が共用されているため、画素ブロックを最低２画素で構成する必要があり、画素単位での露光時間の調整はできない。但し、同一行の隣接する４画素、６画素、・・というように、同一行の隣接する偶数個の画素で１の画素ブロックを構成することはできる。
【００７２】
また、図５の構成では、１つの行において隣接する左右の２画素で制御線Ｌ２及びトランジスタＱ５を共用させたが、本実施の形態はこれに限定されない。例えば、１つの行において隣接する２つ以外のｋ個（ｋ＝３、４、５、・・・）の画素で制御線Ｌ２及びトランジスタＱ５は共用されてもよい。この場合、１つの行において１つの画素ブロックは少なくともｋ個の画素で構成される必要がある。
【００７３】
図６は、画素アレイ２０１、Ｖスキャナ２０３、カラムＡＤＣアレイ２０４、及びリセットパルス制御部２１０の接続関係を示した図である。Ｖスキャナ２０３は、行毎にＴＸ配線、ＲＳＴ配線、及びＶＳＥＬ配線が設けられ、行単位で各画素と接続されている。例えば、１行目のＴＸ配線であるＴＸ（１）配線、ＲＳＴ（１）配線、及びＶＳＥＬ（１）配線は、１行目の全列の画素Ｐ１１〜Ｐ１ｍと接続され、２行目のＴＸ（２）配線、ＲＳＴ（２）、及びＶＳＥＬ（２）配線は、２行目の全列の画素Ｐ２１〜Ｐ２ｍと接続されている。
【００７４】
垂直信号線Ｌ１は、同一列の画素で共有され、カラムＡＤＣアレイ２０４と接続されている。例えば、１列目の垂直信号線Ｌ１（１）は、１列目の全行の画素Ｐ１１〜Ｐｎ１と接続され、２列目の垂直信号線Ｌ１（２）は、２列目の全行の画素Ｐ１２〜Ｐｎ２と接続されている。
【００７５】
また、各画素には、垂直信号線Ｌ１とは別に垂直方向に制御線Ｌ２が接続されている。制御線Ｌ２も、垂直信号線Ｌ１と同様、同一列の画素で共有化され、リセットパルス制御部２１０に接続されている。例えば、例えば、１列目の制御線Ｌ２（１）は１列目の全行の画素Ｐ１１〜Ｐｎ１と接続され、２列目の制御線Ｌ２（２）は２列目の全行の画素Ｐ１２〜Ｐｎ２と接続されている。
【００７６】
図７Ａは、図６に示す接続関係を持つ固体撮像装置のタイミングチャートである。図７Ａでは、図６に示す画素アレイ２０１の１行目の１列目〜４列目の画素Ｐ１１〜Ｐ１４の露光時間を、図７Ｂで示すように設定した場合のタイミングチャートが示されている。
【００７７】
図７Ｂは、図６に示す画素アレイ２０１の１行目の４画素Ｐ１１〜Ｐ１４に設定された露光時間を示した図である。画素Ｐ１１〜画素Ｐ１４の露光時間は、それぞれ、Ｔ１〜Ｔ４に設定されている。露光時間Ｔ１は、設定しうる最大の露光時間である。露光時間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、それぞれ、Ｔ１／２、Ｔ１／４、Ｔ１／８である。
【００７８】
図７Ａにおいて、タイミングＭ３からＭ１０までが１フレームの最大の露光時間Ｔ１である。また、以下、ＰＤリセット信号ＴＸをＴＸ、ＦＤリセット信号ＲＳＴをＲＳＴ、行選択信号ＶＳＥＬをＶＳＥＬ、選択信号ＨＳＥＬをＨＳＥＬと略して記述する。また、ＴＸ、ＲＳＴ、ＶＳＥＬの括弧内の数値は何行目であるかを示すインデックスである。また、ＨＳＥＬの括弧内の数値は何列目であるかを示すインデックスである。また、ＲＳＴ（１）が前フレームの画素信号を読み出すためにＯＦＦしてから、次フレームの画素信号を読み出すためにＯＦＦするまでの期間が１垂直期間（１Ｖ期間）である。
【００７９】
ＴＸ（１）は１Ｖ期間の間に４回（Ｍ３、Ｍ６、Ｍ７、Ｍ８）アクティブとなっている。つまり、ＴＸ（１）は１Ｖ期間に４つのリセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４が設けられている。以下、図７ＡのタイミングＭ１からＭ１２までの順で固体撮像装置の動作を説明する。
Ｍ１：画素アレイ２０１の１行目の（Ｎ−１）フレーム目の露光期間の終了間際のタイミングを示す。
Ｍ２：（Ｎ−１）フレーム目の画素信号の読み出しが開始されている。ＲＳＴ（１）がＬｏになり、ＶＳＥＬ（１）がＨｉになり、ＦＤの電位がノイズレベルの画素信号として垂直信号線Ｌ１を介して、カラムＡＤＣアレイ２０４に読み出される。読み出されたノイズレベルの画素信号は、カラムＡＤＣアレイ２０４のサンプルホールド回路によって、サンプルホールドされる。
Ｍ３：ＶＳＥＬ（１）がＬｏ、ＴＸ（１）がＨｉ、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（４）の全てがＨｉとされ、画素Ｐ１１〜Ｐ１４のトランジスタＱ１がＯＮし、ＰＤの電荷がＦＤに転送される。
Ｍ４：ＴＸ（１）がＬｏ、ＶＳＥＬ（１）がＨｉになり、ＦＤの電位がノイズ＋シグナルレベルの画素信号として垂直信号線Ｌ１を介して、カラムＡＤＣアレイ２０４に読み出される。読み出されたノイズ＋シグナルレベルの画素信号は、Ｍ２で読み出されたノイズレベルの画素信号と相関二重サンプリング処理されて、ノイズ成分がキャンセルされ、シグナルレベルの画素信号が得られる。
Ｍ５：Ｎフレーム目の露光中のあるタイミングを示す。露光中では、ＲＳＴ（１）がＨｉにされＦＤが常時リセットされる。
Ｍ６：ＴＸ（１）がＨｉ、ＨＳＥＬ（２）がＨｉになり、ＴＸ（１）配線と制御線Ｌ２（２）とが接続されている画素Ｐ１２のＰＤのみがリセットされる。画素Ｐ１２の露光時間はタイミングＭ６〜Ｍ１０となる。
Ｍ７：ＴＸ（１）がＨｉ、ＨＳＥＬ（３）がＨｉになり、ＴＸ（１）配線と制御線Ｌ２（３）とが接続されている画素Ｐ１３のＰＤのみがリセットされる。画素Ｐ１３の露光時間は、タイミングＭ７〜Ｍ１０となる。
Ｍ８：ＴＸ（１）がＨｉ、ＨＳＥＬ（４）がＨｉになり、ＴＸ（１）配線と制御線Ｌ２（４）が接続されている画素Ｐ１４画素のＰＤのみがリセットされる。画素Ｐ１４の露光時間は、タイミングＭ８〜Ｍ１０となる。
Ｍ９：Ｎフレーム目のノイズレベルの画素信号が読み出される。詳細はタイミングＭ２と同じである。
Ｍ１０：画素Ｐ１１〜１４のＰＤに蓄積された電荷が一斉にＦＤに転送される。詳細はタイミングＭ３と同じである。但し、画素毎に露光時間が異なっている。画素Ｐ１１は、タイミングＭ３以降ＰＤがリセットされていないので、露光時間は最大の露光時間であるＴ１となる。画素Ｐ１２から画素Ｐ１４はそれぞれ異なるタイミングでＰＤがリセットされているので、それぞれ露光時間が異なっている。
【００８０】
画素Ｐ１２はタイミングＭ６でＰＤがリセットされて以降、タイミングＭ１０までＰＤがリセットされていないため、露光期間がＴ２となる。画素Ｐ１３はタイミングＭ７でＰＤがリセットされて以降、タイミングＭ１０までＰＤがリセットされていないため、露光時間がＴ３となる。画素Ｐ１４はタイミングＭ８でＰＤがリセットされて以降、タイミングＭ１０までＰＤがリセットされていないため、露光時間がＴ４となる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態では、１Ｖ期間にＶスキャナ２０３から出力される４個のリセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４が、リセットパルス制御部２１０から出力される選択信号ＨＳＥＬによって画素ブロック毎に選択されるため、画素ブロック毎に露光時間を変更することができる。
【００８２】
また、画素信号の読み出しは通常のＣＭＯＳセンサと全く同じ行順次読み出しであるので、一般的に用いられているカラムＡＤＣ等の読み出し回路をそのまま使用することができる。
【００８３】
図７Ａでは、画素アレイ２０１の１行目のみを説明したが、本実施の形態では固体撮像装置を行順次読み出しでローリングシャッター駆動させる。そこで、本実施の形態の固体撮像装置は、図８Ａに示すシーケンスで動作する。
【００８４】
図８Ａは、画素アレイ２０１の１行目から３行目と１列目から３列目までの３行×３列の画素（画素Ｐ１１〜画素Ｐ３３）を、それぞれ、図８Ｂに示す露光時間で駆動させる場合のタイミングチャートである。以下では、画素ブロックは１つの画素で構成されている。図８Ｂは、図６に示す画素アレイ２０１の１行目から３行目と１列目から３列目までの３行×３列の画素のそれぞれに設定された露光時間を示す図である。
【００８５】
図８Ｂの例では、画素Ｐ１１、Ｐ３１の露光時間がＴ１に設定され、画素Ｐ１２、Ｐ２３、Ｐ３２の露光時間がＴ２に設定され、画素Ｐ１３、Ｐ２２、Ｐ３３の露光時間がＴ３に設定され、画素Ｐ２１の露光時間がＴ４に設定されている。
【００８６】
ＲＳＴ（１）、ＴＸ（１）、ＶＳＥＬ（１）は、１行目の画素アレイ２０１にＶスキャナ２０３から供給されている信号である。ローリングシャッター駆動するために、２行目のＲＳＴ（２）、ＴＸ（２）、及びＶＳＥＬ（２）は、それぞれ、１行目のＲＳＴ（１）、ＴＸ（１）、及びＶＳＥＬ（１）よりも１水平期間（１Ｈ期間）遅れている。また、３行目のＲＳＴ（３）、ＴＸ（３）、及びＶＳＥＬ（３）も、それぞれ、２行目のＲＳＴ（２）、ＴＸ（２）、及びＶＳＥＬ（２）よりも１Ｈ期間遅れている。ここで、１Ｈ期間は、ＲＳＴがＬｏとなる期間である。ＲＳＴがＬｏの期間は画素信号が読み出される読出期間である。また、１の行に出力されるＴＸは、１のリセットパルスがいずれかの行の読出期間に位置するような波形を持っている。
【００８７】
ローリングシャッター駆動では、ある行の読出期間において、他の行は露光中となる。つまり、図７Ａで示す画素信号の読み出しが行順次で行なわれているため、１列に１本しかない制御線Ｌ２を、同じ列の画素はタイムシェアして使用する必要がある。
【００８８】
そこで、本実施の形態では、各行の読出期間において、リセット期間ＲＴを設けた。そして、リセット期間ＲＴをリセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４に対応する４つのスロットに区切った。そして、リセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４がリセット期間ＲＴにおいて対応するスロットに位置するようにＴＸが生成されている。
【００８９】
図８Ａにおいて、１行目の読出期間に設けられたリセット期間ＲＴはＲＴ（１）、２行目の読出期間に設けられたリセット期間ＲＴはＲＴ（２）、・・・というようにリセット期間ＲＴが表されている。なお、図８Ａの例では、１〜３行目までの例示であるため、４行目以降の駆動については、図示が省略されている。但し、説明の便宜上、４行目以降の読出期間があると仮定して、リセット期間ＲＴ（４）〜ＲＴ（６）を記載している。
【００９０】
ＴＸ（１）に注目すると、リセット期間ＲＴ（１）では、１スロット目にリセットパルスＰＲ１が立てられ、リセット期間ＲＴ（４）では、２スロット目にリセットパルスＰＲ２が立てられ、リセット期間ＲＴ（５）では、３スロット目にリセットパルスＰＲ３が立てられ、リセット期間ＲＴ（６）では、４スロット目にリセットパルスＰＲ４が立てられている。
【００９１】
一方、リセット期間ＲＴ（１）を縦方向に見ると、ＴＸ（２）は、４スロット目にリセットパルスＰＲ４が立てられ、ＴＸ（３）は、３スロット目にリセットパルスＰＲ３が立てられている。このように、リセット期間ＲＴ（１）において、ＴＸ（１）、ＴＸ（２）、ＴＸ（３）のいずれの信号においても、リセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４は時間的に重なっていない。この関係は、他のリセット期間ＲＴ（２）、ＲＴ（３）、・・・においても維持されている。
【００９２】
これらＴＸ（１）、ＴＸ（２）、ＴＸ（３）と、ＨＳＥＬ（１）、ＨＳＥＬ（２）、ＨＳＥＬ（３）とは、各画素内で論理積がとられ、ＰＤをリセットするか否かが選択される。
【００９３】
例えば、リセット期間ＲＴ（１）の１スロット目に着目すると、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）は、全てパルスが立てられ、ＴＸ（１）もリセットパルスＰＲ１が立てられている。そのため、１行目の画素Ｐ１１〜Ｐ１３は、ＰＤをリセットする。これにより、画素Ｐ１１〜Ｐ１３において、ＰＤに蓄積された電荷が一斉にＦＤに転送され、同時に画素Ｐ１１の露光時間Ｔ１が開始される。そして、リセット期間ＲＴ（１）の終了直後のＶＳＥＬ（１）のＨｉにより、画素Ｐ１１〜Ｐ１３の画素信号が一斉にカラムＡＤＣ２０４に読み出される。
【００９４】
リセット期間ＲＴ（２）の１スロット目に着目すると、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）は全てパルスが立てられ、ＴＸ（２）もリセットパルスＰＲ１が立てられている。そのため、２行目の画素Ｐ２１〜Ｐ２３は、ＰＤをリセットする。これにより、画素Ｐ２１〜Ｐ２３において、ＰＤに蓄積された電荷が一斉にＦＤに転送される。そして、ＶＳＥＬ（２）のＨｉにより、画素Ｐ２１〜Ｐ２３の画素信号が一斉にカラムＡＤＣ２０４に読み出される。
【００９５】
リセット期間ＲＴ（３）の１スロット目に着目すると、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）は全てパルスが立てられ、ＴＸ（３）もリセットパルスＰＲ１が立てられている。そのため、３行目の画素Ｐ３１〜Ｐ３３は、ＰＤをリセットする。これにより、画素Ｐ３１〜Ｐ３３において、ＰＤに蓄積された電荷が一斉にＦＤに転送され、同時に画素Ｐ３１の露光時間Ｔ１が開始される。そして、ＶＳＥＬ（３）のＨｉにより、画素Ｐ３１〜Ｐ３３の画素信号が一斉にカラムＡＤＣ２０４に読み出される。
【００９６】
このように、画素Ｐ１１の露光期間をＴ１に設定する場合、リセットパルス制御部２１０は、ＴＸ（１）のリセットパルスＰＲ１の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（１）のパルスを立てることで、画素Ｐ１１にリセットパルスＰＲ１を選択させる。一方、リセットパルス制御部２１０は、次に到来するリセット期間ＲＴ（１）において、ＴＸ（１）のリセットパルスＰＲ１の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（１）のパルスを立てている。そのため、画素Ｐ１１の露光期間は、Ｔ１に設定される。
【００９７】
リセット期間ＲＴ（１）の４スロット目に着目すると、ＨＳＥＬ（１）はパルスが立てられ、ＴＸ（２）もリセットパルスＰＲ４が立てられている。そのため、２行１列目の画素Ｐ２１は、ＰＤをリセットする。これにより、画素Ｐ２１の露光時間Ｔ４が開始される。
【００９８】
このように、画素Ｐ２１の露光期間をＴ４に設定する場合、リセットパルス制御部２１０は、ＴＸ（２）のリセットパルスＰＲ４の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（１）のパルスを立てることで、画素Ｐ２１にリセットパルスＰＲ４を選択させる。一方、リセットパルス制御部２１０は、次に到来するリセット期間ＲＴ（２）において、ＴＸ（２）のリセットパルスＰＲ１の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（１）のパルスを立てている。そのため、画素Ｐ２１の露光期間は、Ｔ４に設定される。
【００９９】
リセット期間ＲＴ（５）の３スロット目に着目すると、ＨＳＥＬ（３）はパルスが立てられ、ＴＸ（１）もリセットパルスＰＲ３が立てられている。そのため、１行３列目の画素Ｐ１３は、ＰＤをリセットする。これにより、画素Ｐ１３の露光時間Ｔ３が開始される。
【０１００】
このように、画素Ｐ１３の露光期間をＴ３に設定する場合、リセットパルス制御部２１０は、ＴＸ（１）のリセットパルスＰＲ３の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（３）のパルスを立てることで、画素Ｐ１３にリセットパルスＰＲ３を選択させる。一方、リセットパルス制御部２１０は、次に到来するリセット期間ＲＴ（１）において、ＴＸ（１）のリセットパルスＰＲ１の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（３）のパルスを立てている。そのため、画素Ｐ１３の露光期間は、Ｔ３に設定される。
【０１０１】
リセット期間ＲＴ（４）の２スロット目に着目すると、ＨＳＥＬ（２）はパルスが立てられ、ＴＸ（１）もリセットパルスＰＲ２が立てられている。そのため、１行２列目の画素Ｐ１２の露光時間Ｔ２が開始される。
【０１０２】
このように、画素Ｐ１２の露光期間をＴ２に設定する場合、リセットパルス制御部２１０は、ＴＸ（１）のリセットパルスＰＲ２の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（２）のパルスを立てることで、画素Ｐ１２にリセットパルスＰＲ２を選択させる。一方、リセットパルス制御部２１０は、次に到来するリセット期間ＲＴ（１）において、ＴＸ（１）のリセットパルスＰＲ１の出力タイミングに合わせてＨＳＥＬ（２）のパルスを立てている。そのため、画素Ｐ１２の露光期間は、Ｔ２に設定される。
【０１０３】
このように、制御線Ｌ２をタイムシェアして使用しているため、ローリングシャッター駆動でありながら、画素毎に複数種類の露光時間を設定することができる。また、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）は、リセット期間ＲＴ（１）〜ＲＴ（３）の１スロット目でパルスが立てられ、ＴＸ（１）〜ＴＸ（３）もリセット期間ＲＴ（１）〜ＲＴ（３）の１スロット目でそれぞれリセットパルスＰＲ１が立てられている。そのため、画素毎に異なる露光時間を設定しても、画素信号を行単位で一斉に読み出すことができる。
【０１０４】
図９は、制御線Ｌ２のタイムシェアに関する説明図である。図９に示す１Ｈ期間は、ｎ行目の画素信号の読出期間であるため、リセット期間ＲＴ（ｎ）が割り当てられている。リセット期間ＲＴ（ｎ）では、ｎ行目の全列の画素において、ＰＤからＦＤに画素信号を転送する必要があるため、ＴＸ（ｎ）は１スロット目にリセットパルスＰＲ１が立てられている。また、ｎ行目とは別のｎ＋Ｘ行目のＴＸ（ｎ＋Ｘ）では、露光時間Ｔ２を設定するために、２スロット目にリセットパルスＰＲ２が立てられている。同様に、ｎ＋Ｙ行目のＴＸ（ｎ＋Ｙ）、ｎ＋Ｚ行目のＴＸ（ｎ＋Ｚ）では、それぞれ、露光時間Ｔ３、Ｔ４を設定するために、３、４スロット目でリセットパルスＰＲ３、ＰＲ４が立てられている。
【０１０５】
このように、リセット期間ＲＴ（ｎ）において、リセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４が重ならないようにＴＸ（ｎ）、ＴＸ（ｎ＋Ｘ）、ＴＸ（ｎ＋Ｙ）、ＴＸ（ｎ＋Ｚ）が生成されているため、画素単位で露光時間Ｔ１〜Ｔ４を設定することができる。
【０１０６】
図１０は、リセットパルス制御部２１０の内部構造を示した図である。図１０の例では、４種類の露光時間Ｔ１〜Ｔ４をブロック毎に選択する場合を示している。
【０１０７】
リセットパルス制御部２１０は、画素アレイ２０１の各列（又は各列ブロック）に対応して設けられた列ユニット１００１を備えている。図１０の例では、画素アレイ２０１がｍ列であるため、ｍ個の列ユニット１００１が設けられている。なお、画素アレイ２０１が列ブロックに区切られている場合は、列ブロック毎に列ユニット１００１が存在する。列ユニット１００１は、１つのＯＲゲートと、リセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４に対応する４つのパルス選択回路１００２を備える。以下、リセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４を区別しない場合は、リセットパルスＰＲと表す。
【０１０８】
パルス選択回路１００２は、ＡＮＤゲート及びメモリＭを備える。メモリＭは例えば１ビットのデータラッチするラッチ回路である。ＡＮＤゲートは、メモリＭにラッチされた１ビットのデータとリセットパルスＰＲとの論理積をとってＯＲゲートに出力する。ＯＲゲートは、４つのＡＮＤゲートからの出力の論理和をとってＨＳＥＬを生成する。
【０１０９】
リセットパルス制御部２１０は、画素アレイ２０１の上部に配置されており、ＴＧ２０２から出力されたリセットパルスＰＲ１、ＰＲ２、ＰＲ３、ＰＲ４が左側に設けられた４つの入力端子を介して入力される。図９で説明したように、リセットパルスＰＲ１、ＰＲ２、ＰＲ３、ＰＲ４はパルス位置が重ならないように位相がずらされている。
【０１１０】
また、リセットパルス制御部２１０は、露光時間管理部２０９から４ビットのパルス選択情報ＳＰが右側に設けられた４つの入力端子を介して入力される。パルス選択情報ＳＰは、１Ｈ期間が開始される際に露光時間管理部２０９から転送され、メモリＭにラッチされる。
【０１１１】
図８Ａの例では、リセット期間ＲＴ（１）において、ＨＳＥＬ（１）はリセットパルスＰＲ１、ＰＲ４の出力タイミングにパルスが立てられ、ＨＳＥＬ（２）はリセットパルスＰＲ１の出力タイミングにパルスが立てられ、ＨＳＥＬ（３）はリセットパルスＰＲ１、ＰＲ３の出力タイミングにパルスが立てられている。そのため、リセット期間ＲＴ（１）の開始タイミングにおいて、１列目の列ユニット１００１では、１行目〜４行目のメモリＭにそれぞれ、「１」、「０」、「０」、「１」がラッチされ、２列目の列ユニット１００１では、１行目〜４行目のメモリＭにそれぞれ、「１」、「０」、「０」、「０」がラッチされ、３列目の列ユニット１００１では、１行目〜４行目のメモリＭにそれぞれ、「１」、「０」、「１」、「０」がラッチされる。
【０１１２】
また、リセット期間ＲＴ（２）において、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）はリセットパルスＰＲ１の出力タイミングにのみパルスが立てられている。そのため、リセット期間ＲＴ（２）の開始タイミングにおいて、１列目の列ユニット１００１では、１行目〜４行目のメモリＭにそれぞれ、「１」、「０」、「０」、「０」がラッチされ、２列目の列ユニット１００１では、１行目〜４行目のメモリＭにそれぞれ、「１」、「０」、「０」、「０」がラッチされ、３列目の列ユニット１００１では、１行目〜４行目のメモリＭにはそれぞれ、「１」、「０」、「０」、「０」がラッチされる。なお、パルス選択情報ＳＰは露光時間管理部２０９により露光時間情報ＳＳに基づいて生成されるが、この生成の詳細については後述する。
【０１１３】
このように、リセット期間ＲＴが到来する毎に、メモリＭの内容が書き換えられ、各列に応じたＨＳＥＬが生成される。なお、リセットパルスＰＲ１の出力タイミングにおいてＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）はパルスが常に立っているため、１行目のメモリＭに常に１のデータをラッチさせてもよい。
【０１１４】
また、リセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４はＶスキャナ２０３にも入力されている。Ｖスキャナ２０３は、１Ｖ期間に４つのリセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４を含むＴＸを生成し、内蔵する垂直走査回路と同期させて、１Ｈ期間ずつずらして画素アレイ２０１の各行に出力する。ここで、垂直走査回路は、１行目、２行目、３行目、・・・の順で１Ｈ期間ずつずらして各行の水平同期信号を出力する。
【０１１５】
Ｖスキャナ２０３は、垂直走査回路によりｉ行目の水平同期信号が出力されると、その水平同期信号と同期させて、リセットパルスＰＲ１を立て、Ｔ１／２期間経過後にリセットパルスＰＲ２を立て、Ｔ１／４期間経過後にリセットパルスＰＲ３を立て、Ｔ１／８期間経過後にリセットパルスＰＲ４を立てるというようにして、ＴＸ（ｉ）を出力する。そして、ｉ行目の水平同期信号が出力されてから１Ｈ期間経過後に、垂直走査回路によりｉ＋１行目の水平同期信号が出力されると、Ｖスキャナ２０３は、その水平同期信号と同期させてＴ（ｉ＋１）のリセットパルスＰＲ１を立てる。これにより、ＴＸが１Ｈ期間ずつずれて画素アレイ２０１の各行に出力される。
【０１１６】
また、Ｖスキャナ２０３には、ＲＳＴの基となる信号ＰＲＳＴ及びＶＳＥＬの基となる信号ＰＶＳＥＬも入力されている。Ｖスキャナ２０３は、垂直走査回路からｉ行目の水平同期信号が出力されると、その水平同期信号と同期するＲＳＴ（ｉ）を信号ＰＲＳＴから生成し、ｉ行目の画素に出力する。また、Ｖスキャナ２０３は、垂直走査回路からｉ行目の水平同期信号が出力されると、その水平同期信号に同期するＶＳＥＬ（ｉ）を信号ＰＶＳＥＬから生成し、ｉ行目の画素に出力する。これにより、ＲＳＴ、ＶＳＥＬが１Ｈ期間ずつずれて画素アレイ２０１の各行に出力される。
【０１１７】
以上のような回路構成、駆動タイミングで画素ブロック毎に異なる露光時間で撮影した画素信号に適切な係数を乗じることによって、ＨＤＲ画像を得ることができる。なお、上記説明では、垂直走査回路は１行目、２行目、３行目、・・・の順で各行の水平走査信号を出力するとしたが、本実施の形態はこれに限定されず、画素アレイ２０１の各行を任意の順番で順次に選択し、水平同期信号を出力してもよい。
【０１１８】
図１１は、４種類の露光時間Ｔ１〜Ｔ４で撮像された出力画像１０６の光電変換特性を示したグラフである。縦軸は出力画像の画素値を示し、横軸は画素アレイ２０１への入射光の照度を示している。
【０１１９】
グラフ１１０１〜１１０４は、補正部２０８により補正される前の出力画像の光電変換特性を示し、それぞれ、露光時間をＴ１〜Ｔ４に設定した場合の光電変換特性を示す。露光時間が短くなるにつれて感度は低下する。そのため、グラフ１１０１→１１０２→１１０３→１１０４に向けて、傾きが１、１／２、１／４、１／８倍となり、感度が低下している。但し、画素アレイ２０１の飽和レベルは一定であり、感度が高いほど飽和レベルに直ぐに到達するため、グラフ１１０１→１１０２→１１０３→１１０４に向けて、飽和レベルに到達する照度は１、２、４、８倍に増大している。
【０１２０】
そこで、本実施の形態では、各画素の露光時間を示す露光時間情報ＳＳを露光時間管理部２０９に記憶させ、露光時間に応じた係数を画素信号に乗じる補正処理を補正部２０８に実行させる。これにより、グラフ１１０５に示すような、あたかも画素アレイ２０１の飽和レベルが拡大したかのような光電変換特性が得られる。
【０１２１】
グラフ１１０５は、出力画像１０６の光電変換特性を示している。補正部２０８は、露光時間がＴ１の画素信号には係数「１」を乗じ、露光時間がＴ２の画素信号には係数「２」を乗じ、露光時間がＴ３の画素信号には係数「４」を乗じ、露光時間がＴ４の画素信号には係数「８」を乗じて出力画像１０６を得る。
【０１２２】
これにより、グラフ１１０１〜１１０４の飽和レベルがそれぞれ１、２、４、８倍に拡大されてグラフ１１０５に示す１本の直線にグラフ１１０１〜１１０４の光電変換特性が合成される。その結果、出力画像１０６のダイナミックレンジは、露光時間がＴ１のダイナミックレンジの８倍になる。
【０１２３】
図１２は、露光時間設定部２０７、露光時間管理部２０９、リセットパルス制御部２１０、及び補正部２０８の詳細な構成を示すブロック図である。カラムＡＤＣアレイ２０４からセンスアンプ２０６を介して出力された画素ＰｉｊのＮ−１フレームの画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）は、露光時間設定部２０７に入力される。
【０１２４】
露光時間設定部２０７は、主に比較器で構成される。露光時間設定部２０７には、画素信号の他にも、閾値ＴＨ１、ＴＨ２が入力されている。閾値ＴＨ１は閾値ＴＨ２よりも大きい。また、露光時間設定部２０７には、露光時間管理部２０９から、画素ＰｉｊのＮ−１フレームの露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）も入力されている。
【０１２５】
露光時間設定部２０７は、画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）が閾値ＴＨ１より大きければ、画素ＰｉｊのＮフレームの露光時間をＮ−１フレームで設定した露光時間よりも１ステップ短くする。例えば、Ｎ−１フレームにおいて画素Ｐｉｊの露光時間がＴ１に設定されていたとすると、Ｎフレームの露光時間がＴ２に設定される。
【０１２６】
また、露光時間設定部２０７は、画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）が閾値ＴＨ２よりも小さければ、画素ＰｉｊのＮフレームの露光時間をＮ−１フレームで設定した露光時間よりも１ステップ長くする。例えば、Ｎ−１フレームにおいて画素Ｐｉｊの露光時間がＴ２に設定されていたとすると、Ｎフレームの露光時間がＴ１に設定される。
【０１２７】
また、露光時間設定部２０７は、画素信号ＶＤ（ｉ，ｊ）が閾値ＴＨ１以下、且つ、閾値ＴＨ２以上の場合、画素ＰｉｊのＮフレームの露光時間をＮ−１フレームで設定した露光時間と同じ値に設定する。
【０１２８】
このようにして、露光時間設定部２０７で設定された各画素のＮフレームの露光時間情報ＳＳが、露光時間管理部２０９に記憶される。
【０１２９】
ここで、露光時間管理部２０９の容量としては、画素アレイ２０１がＶＧＡ（６４０×４８０）であり、画素毎に４種類の露光時間を設定する場合、１画素の露光時間情報ＳＳは２ビットで表せるため、６４０×４８０×２／８＝７６．８ＫＢ（キロバイト）のメモリ容量が必要となる。
【０１３０】
また、センスアンプ２０６から出力されたＮ−１フレームの画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）は、補正部２０８にも入力される。補正部２０８は乗算器で構成されている。露光時間として、上記のＴ１〜Ｔ４を採用する場合、ビットシフト演算で乗算処理を行うことができる。この場合、補正部は、シフトレジスタで構成できる。
【０１３１】
補正部２０８には、露光時間管理部２０９から画素ＰｉｊのＮ−１フレームの露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）が入力される。補正部２０８は、この露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）に対応する係数をＮ−１フレームの画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）に乗じる。例えば、Ｎ−１フレームの露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）が示す露光時間がＴ２である場合、Ｎ−１フレームの画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）には、２が乗じられる。これにより、図１１のグラフ１１０５で示す光電変換特性を持つ出力画像１０６が得られる。
【０１３２】
なお、露光時間管理部２０９には、画素アレイ２０１の画素数分の露光時間情報ＳＳを保持するメモリ容量しか持っていない。そのため、補正部２０８は、露光時間設定部２０７がＮフレームの露光時間情報ＳＳ（ｉ、ｊ）を露光時間管理部２０９に書き込む前に、Ｎ−１フレームの画素信号ＶＤ（ｉ、ｊ）に対する乗算処理を終了させる。
【０１３３】
一方、露光時間管理部２０９は、適切なタイミングが到来すると、Ｎフレームの露光時間情報ＳＳからパルス選択情報ＳＰを生成し、リセットパルス制御部２１０に出力する。
【０１３４】
なお、画素ブロック毎に露光時間を設定する場合、露光時間設定部２０７は、画素ブロックを構成する全画素の画素信号の平均値を閾値ＴＨ１、ＴＨ２と比較することで、次フレームの露光時間を設定してもよいし、いずれか１つの画素信号を閾値ＴＨ１、ＴＨ２と比較することで、次フレームの露光時間を設定してもよい。
【０１３５】
以下、パルス選択情報ＳＰの生成処理について説明する。以下の説明では、露光時間管理部２０９は、各画素の露光時間が図８Ｂに示す露光時間である露光時間情報ＳＳを記憶しているものとする。
【０１３６】
まず、露光時間管理部２０９は、図８Ａに示すリセット期間ＲＴ（１）が開始される際、露光時間がＴ１以外の画素の中からリセット期間ＲＴ（１）が露光開始タイミングとなっている画素を露光時間情報ＳＳから抽出する。次に、露光時間管理部２０９は、抽出した画素が位置する列と露光時間とからどのＨＳＥＬにどのリセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４を選択させるかを決定する。次に、露光時間管理部２０９は、決定結果にしたがって、各列のＨＳＥＬ（ｊ）に、該当するリセットパルスＰＲを選択させるための各列のパルス選択情報ＳＰ（ｊ）を生成する。
【０１３７】
図８Ｂの１列目に着目する。２行目に位置する画素Ｐ２１は、露光時間がＴ４である。そのため、図８Ａに示すようにリセット期間ＲＴ（１）は、画素Ｐ２１の露光時間Ｔ４の終了タイミングであるリセット期間ＲＴ（２）から露光時間Ｔ４だけ前に位置しており、画素Ｐ２１の露光開始タイミングに該当する。よって、画素Ｐ２１が抽出される。また、画素Ｐ２１は１列目に位置しており、露光時間がＴ４であるため、ＨＳＥＬ（１）はリセットパルスＰＲ４を選択する必要がある。更に、ＨＳＥＬ（１）は無条件にリセットパルスＰＲ１を選択する必要がある。そこで、露光時間管理部２０９は、ＨＳＥＬ（１）にリセットパルスＰＲ１、ＰＲ４を選択させるために、「１、０、０、１」のパルス選択情報ＳＰ（１）を生成する。そして、露光時間管理部２０９は、図１０の１列目の列ユニット１００１の１〜４行目のメモリＭに「１、０、０、１」のパルス選択情報ＳＰ（１）を書き込む。
【０１３８】
次に、図８Ｂの２列目に着目する。２列目に位置する画素Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２の露光時間はＴ２、Ｔ３、Ｔ２であり、図８Ａに示すようにリセット期間ＲＴ（１）は、画素Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２の露光開始タイミングに該当しない。そのため、ＨＳＥＬ（２）はリセットパルスＰＲ１〜ＰＲ４を選択する必要はない。但し、ＨＳＥＬ（２）は、リセットパルスＰＲ１を無条件に選択する必要がある。そこで、露光時間管理部２０９は、「１、０、０、０」のパルス選択情報ＳＰ（２）を生成する。そして、露光時間管理部２０９は、「１、０、０、０」のパルス選択情報ＳＰ（２）を図１０の２列目の列ユニット１００１の１〜４行目のメモリＭに書き込む。
【０１３９】
次に、図８Ｂの３列目に着目する。３行目に位置する画素Ｐ３３は、露光時間がＴ３である。そのため、図８Ａに示すようにリセット期間ＲＴ（１）は、画素Ｐ３３の露光時間Ｔ３の終了タイミングであるリセット期間ＲＴ（３）から露光時間Ｔ３だけ前に位置しており、画素Ｐ３３の露光開始タイミングに該当する。よって、画素Ｐ３３が抽出される。また、画素Ｐ３３は３列目に位置しており、露光時間がＴ３であるため、ＨＳＥＬ（３）は、リセットパルスＰＲ３を選択する必要がある。また、ＨＳＥＬ（３）は無条件にリセットパルスＰＲ１を選択する必要がある。そこで、露光時間管理部２０９は、ＨＳＥＬ（３）にリセットパルスＰＲ１、ＰＲ３を選択させるために、「１、０、１、０」のパルス選択情報ＳＰ（３）を生成する。そして、露光時間管理部２０９は、「１、０、１、０」のパルス選択情報ＳＰ（３）を図１０の３列目の列ユニット１００１の１〜４行目のメモリＭに書き込む。露光時間管理部２０９は、他のリセット期間ＲＴ（２）、ＲＴ（３）、・・・についても、上記の手法を用いて、パルス選択情報ＳＰ（ｊ）を生成する。
【０１４０】
（実施の形態２）
実施の形態２の固体撮像装置は、垂直信号線Ｌ１に制御線Ｌ２の機能を持たせたことを特徴とする。図１３は、実施の形態２において、画素アレイ２０１を構成するある１画素の回路図である。
【０１４１】
図４では、通常の画素構成に対して、制御線Ｌ２とトランジスタＱ５とを追加したが、図１３では、トランジスタＱ５のみが追加されている。トランジスタＱ５はドレイン端子が、垂直信号線Ｌ１に接続されている。
【０１４２】
図１４は図１３に示した画素構成の変形例を示す回路図である。図１４では、同一行において左右に隣接する２つの画素で１つの画素ブロックが構成されている。そのため、図１４では、これら２つの画素に対して１個のトランジスタＱ５が追加されている。具体的には、トランジスタＱ５はドレイン端子が垂直信号線Ｌ１（ａ＋１）に接続され、ソース端子が左右のトランジスタＱ１、Ｑ１のゲートに接続されている。
【０１４３】
図１４の画素構成では、ＰＤのリセットタイミングを左右２画素で変更することはできないが、１画素に占めるトランジスタ数及び配線数を図１３の画素構成よりも少なくできる。そのため、図１４の画素構成を採用すると、１画素におけるＰＤの面積を、図１３の場合より大きくでき、高感度な画素特性が得られる。
【０１４４】
図１５は、画素アレイ２０１、Ｖスキャナ２０３、カラムＡＤＣアレイ２０４、及びリセットパルス制御部２１０の接続関係を示した図である。図６との相違点は、制御線Ｌ２が無いことである。但し、垂直信号線Ｌ１にＨＳＥＬを流すために、垂直信号線Ｌ１は、リセットパルス制御部２１０にも接続されている。
【０１４５】
図１６は、実施の形態２において、画素アレイ２０１の１行目から３行目と１列目から３列目までの３行×３列の画素（画素Ｐ１１〜画素Ｐ３３）を、それぞれ、図８Ｂに示す露光時間で駆動させる場合のタイミングチャートである。図８Ａとの相違点は、制御線Ｌ２が省かれ、垂直信号線Ｌ１（１）〜Ｌ１（３）に制御線Ｌ２（１）〜Ｌ２（３）の機能が統合されている点にある。
【０１４６】
また、図８Ａとの相違点は、垂直信号線Ｌ１（１）〜Ｌ１（３）に対して、画素信号ＶＤ（１）〜ＶＤ（３）の出力期間と、ＨＳＥＬ（１）〜ＨＳＥＬ（３）の出力期間とを割り当てるための信号（Ｐ＿ＥＮ、Ｓ＿ＥＮ）が追加されている点にある。
【０１４７】
実施の形態２の本質は、垂直信号線Ｌ１に実施の形態１の制御線Ｌ２の機能を持たせることにある。垂直信号線Ｌ１は、画素から、ノイズレベルの画素信号とノイズ＋シグナルレベルの画素信号を読み出す期間以外は、特に仕事がなく空き期間である。実施の形態２では、その空き期間において、垂直信号線Ｌ１に制御線Ｌ２の機能を担わせる。
【０１４８】
具体的には、画素からノイズレベルの画素信号と、ノイズ＋シグナルレベルの画素信号とを読み出す時は、ＴＧ２０２は、Ｐ＿ＥＮをＨｉにする。これにより、垂直信号線Ｌ１は画素信号を読み出すための信号線として使用される。
【０１４９】
Ｐ＿ＥＮがＨｉの期間、垂直信号線Ｌ１（１）、Ｌ１（２）、Ｌ１（３）は、それぞれ、Ｖスキャナ２０３により選択されている画素のノイズレベルの画素信号ＶＤ（１）、ＶＤ（２）、ＶＤ（３）と、ノイズ＋シグナルレベルの画素信号ＶＤ（１）、ＶＤ（２）、ＶＤ（３）とが出力され、カラムＡＤＣアレイ２０４でそれぞれサンプルホールドされて相関二重サンプリングが実行される。
【０１５０】
Ｐ＿ＥＮがＬｏでＳ＿ＥＮがＨｉにされている期間において、垂直信号線Ｌ１は、実施の形態１の制御線Ｌ２として使用される。これにより、垂直信号線Ｌ１には、ＨＳＥＬが流れ、各画素に露光時間が設定される。
【０１５１】
図１６において、Ｓ＿ＥＮがＨｉとなっている期間、Ｌ１（１）、Ｌ１（２）、Ｌ１（３）は、図８ＡのＨＳＥＬ（１）、ＨＳＥＬ（２）、ＨＳＥＬ（３）と等しくなっている。
【０１５２】
このように、実施の形態２では、垂直信号線Ｌ１の空き期間を利用して、ＨＳＥＬを流すことができる。そのため、各画素に追加する素子や配線をできるだけ少なくして、ＰＤの開口率を大きくして、画素の感度をより高くすることができる。
【０１５３】
図１７は、実施の形態２において、リセットパルス制御部２１０の内部構造を示した図である。図１７は、実施の形態２において、実施の形態１で示した図１０に相当する図である。
【０１５４】
図１７ではリセットパルス制御部２１０の内部構成は図１０と同じであるため、図示が省略されている。図１０との相違点は、垂直信号線Ｌ１のそれぞれに一対のスイッチ１７０１、１７０２が追加されている点にある。スイッチ１７０１は、例えば、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタにより構成され、リセットパルス制御部２１０及び画素アレイ２０１間に接続されている。スイッチ１７０１は、ゲート端子にＳ＿ＥＮが印加され、Ｓ＿ＥＮがＨｉのとき、垂直信号線Ｌ１をリセットパルス制御部２１０に接続する。
【０１５５】
スイッチ１７０２は、例えば、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタにより構成され、カラムＡＤＣアレイ２０４及び画素アレイ２０１間に接続されている。スイッチ１７０２はゲート端子にＰ＿ＥＮが印加され、Ｐ＿ＥＮがＨｉのとき、垂直信号線Ｌ１をカラムＡＤＣアレイ２０４に接続する。
【０１５６】
このようにスイッチ１７０１、１７０２を設けることにより、１本の垂直信号線Ｌ１に実施の形態１で示した制御線Ｌ２の機能を持たせることができる。
【０１５７】
（その他の実施の形態）
上記実施の形態において、トランジスタＱ１〜Ｑ５としてＮチャネル型ＭＯＳトランジスタを採用したが、本発明はこれに限定されず、Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタを採用してもよい。この場合、トランジスタＱ１〜Ｑ５のゲート端子には、Ｌｏアクティブの信号を入力すればよい。
【符号の説明】
【０１５８】
１０２  撮像素子
１０６  出力画像
２０１  画素アレイ
２０２  ＴＧ
２０３  Ｖスキャナ
２０４  カラムＡＤＣアレイ
２０５  Ｈスキャナ
２０６  センスアンプ
２０７  露光時間設定部
２０８  補正部
２０９  露光時間管理部
２１０  リセットパルス制御部 
【図１】
2014220644.tif 000003
【図２】
2014220644.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014220644.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014220644.tif 000008
【図７Ａ】
2014220644.tif 000009
【図７Ｂ】
2014220644.tif 000010
【図８Ａ】
2014220644.tif 000011
【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014220644.tif 000015
【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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