(57)【要約】【課題】  最新の画素信号についてのゲイン判別を行うことにより、高精度のゲイン判別を行うことを課題とする。【解決手段】  各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部（１０１，１０３，１０５）と、複数の画素部が出力する画素信号をモニタする複数の蓄積モニタ手段（１０２，１０４，１０６）と、複数の蓄積モニタ手段の出力に応じて、複数の画素部について並列でかつ光電変換ライン単位で順次、光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び画素信号の出力ゲインを判別する判別手段（１１０）とを有し、判別手段は、当該画素部の出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が複数の画素部のうちの最大光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別する固体撮像装置が提供される。【選択図】        図１
2006340104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部と、
前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタする複数の蓄積モニタ手段と、
前記複数の蓄積モニタ手段の出力に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別手段とを有し、
前記判別手段は、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が前記複数の画素部のうちの最大光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部と、
前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタする複数の蓄積モニタ手段と、
前記複数の蓄積モニタ手段の出力に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別手段とを有し、
前記判別手段は、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が他の画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記判別手段は、前記複数の画素部が所定時間電荷を蓄積した後、既に電荷蓄積が終了している光電変換ラインを除いて電荷蓄積が終了していない光電変換ラインのみの出力ゲインを時間的につめて判別することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記判別手段は、前記複数の画素部のうちの最大光電変換ライン数分だけ、当該画素部の出力ゲインの判別を繰り返すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記判別手段は、前記複数の画素部のうちの出力ゲインを判別する対象となる最大光電変換ライン数分だけ、当該画素部の出力ゲインの判別を繰り返すことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項６】
さらに、前記複数の画素部が出力する画素信号を記憶するメモリと、
前記メモリに記憶されている画素信号を増幅して出力するための出力アンプと
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素部、前記蓄積モニタ手段及び前記判別手段は、集積回路上に搭載されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
光学像を前記固体撮像装置に結像させるためのレンズと、
前記レンズを通る光量を可変するための絞りと
を有することを特徴とするカメラ。
【請求項９】
各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部を有する固体撮像装置の処理方法であって、
前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタするモニタステップと、
前記モニタ結果に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別ステップとを有し、
前記判別ステップは、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が前記複数の画素部のうちの最大光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする固体撮像装置の処理方法。
【請求項１０】
各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部を有する固体撮像装置の処理方法であって、
前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタするモニタステップと、
前記モニタ結果に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別ステップとを有し、
前記判別ステップは、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が他の画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする固体撮像装置の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、その処理方法及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、複数撮像部と、該撮像部からの画像信号を保持するメモリと、該撮像部からの画像信号をモニタする蓄積モニタ回路と、該撮像部の蓄積情報を保持するＲＡＭと、画像信号を出力する出力アンプと、タイミング発生部から構成されている。なお、出力アンプの出力先にＡ／Ｄコンバータが付加されていてもよい。
【０００３】
図１は、固体撮像装置の概略構成を示したものである。この固体撮像装置では、タイミング発生部１１０は、画素部制御信号によって画素部１０１，１０３，１０５に蓄積を開始させる。第１の画素部１０１、第２の画素部１０３、・・・、第Ｎの画素部１０５は、それぞれ第１、第２、・・・、第Ｎの画素部画像信号を第１の蓄積モニタ回路１０２、第２の蓄積モニタ回路１０４、・・・、第Ｎの蓄積モニタ回路１０６に出力する。蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６は、蓄積モニタ出力をタイミング発生部１１０に出力する。タイミング発生部１１０は、蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６の蓄積モニタ出力からゲイン判別を行い、画素部制御信号により画素部１０１，１０３，１０５に蓄積終了をさせる。
【０００４】
蓄積終了の処理を行う際、タイミング発生部１１０は、フレームメモリ制御信号によって画素部１０１，１０３，１０５の画素部画像信号をフレームメモリ１０７へとライトさせ、ゲイン設定値などの蓄積情報をＲＡＭ１０９にライトする。出力アンプ１０８は、タイミング発生部１１０からの出力アンプ制御信号に応じて、フレームメモリ１０７内の画像信号を増幅して出力する。
【０００５】
図２は、固体撮像装置の画素部の構成を示したものである。第ｉの画素部は画素アレイであり、ライン１＿ｉ（２０１）、ライン２＿ｉ（２０２）、ライン３＿ｉ（２０３）、・・・、ラインＬＭＡＸ＿ｉ（２０４）のようにＬＭＡＸ＿ｉ本のラインから構成され、第ｉの画素部画素信号を出力する。タイミング発生部１１０は、順次ライン毎の第ｉの画素部画像信号を蓄積モニタ出力にてモニタし、ライン毎に蓄積終了あるいはゲイン判別を行う。
【０００６】
第ｉの画素部は、複数の光電変換ライン２０１〜２０４を有する。光電変換ライン２０１〜２０４は、それぞれ光電変換により画素信号を生成する。第ｉの画素部は、順次、ライン２０１の画素信号、ライン２０２の画素信号、ライン２０３の画素信号、・・・、ライン２０４の画素信号を、第ｉの画素部画像信号として出力する。図１において、第１の蓄積モニタ回路１０２は、第１の画素部１０１から出力される複数ラインの画素信号をモニタし、各ライン毎に画素信号が所定値以上になったらハイレベルをタイミング発生部１１０に出力する。同様に、蓄積モニタ回路１０４及び１０６は、画素部１０３及び１０５から出力される複数ラインの画素信号をモニタし、各ライン毎に画素信号が所定値以上になったらハイレベルをタイミング発生部１１０に出力する。タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６から入力する蓄積モニタ出力がハイレベルになると、そのラインが電荷蓄積終了したと判定する。また、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の各ラインの出力ゲインを可変し、第１〜第Ｎの蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６の出力を検出することにより、各ラインの画素信号の出力ゲインを判別する。判別後、各ラインの電荷蓄積が終了すると、各ラインの画素信号をフレームメモリ１０７にライトし、出力ゲイン情報をＲＡＭ１０９にライトする。タイミング発生部１１０は、ＲＡＭ１０９内の出力ゲイン情報をライン毎に出力アンプ１０８に出力する。出力アンプ１０８は、ライン単位で、フレームメモリ１０７内の画素信号を上記の出力ゲインで増幅して出力する。
【０００７】
図３は、固体撮像装置の蓄積方法を示すフローチャートである。ステップＳ３０１では、タイミング発生部１１０は第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５での電荷蓄積を開始させる。次に、ステップＳ３０２では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をリセットする。次に、ステップＳ３０３では、タイミング発生部１１０は、蓄積タイマーをスタートさせて蓄積時間の管理を行う。
【０００８】
次に、ステップＳ３０４では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のライン１を指定する。具体的には、第１の画素部１０１の指定ラインＢＬＯＣＫ＿１＿ＬＩＮＥに１をセットし、第２の画素部１０３の指定ラインＢＬＯＣＫ＿２＿ＬＩＮＥに１をセットし、第Ｎの画素部１０５の指定ラインＢＬＯＣＫ＿Ｎ＿ＬＩＮＥに１をセットする。
【０００９】
次に、ステップＳ３０５では、タイミング発生部１１０は、蓄積タイマーが蓄積終了設定値より大きいか否かをチェックする。大きくなければステップＳ３０６へ進み、大きければステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０６では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の指定ラインの蓄積処理を行う。蓄積処理の詳細は、後に図４を参照しながら説明する。次に、ステップＳ３０７では、タイミング発生部１１０は、蓄積タイマーがゲイン判定設定値と同じであるか否かをチェックする。同じであればステップＳ３０８へ進み、同じでなければステップＳ３１０へ進む。ステップＳ３０８では、タイミング発生部１１０は、ゲイン判別動作を行い、ステップＳ３１０へ進む。ゲイン判別動作の詳細は、後に図５を参照しながら説明する。ステップＳ３０９では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の指定ラインに対して強制蓄積終了し、ステップＳ３１０へ進む。
【００１０】
ステップＳ３１０では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインが蓄積終了か否かをチェックする。終了でなければステップＳ３１１へ進み、終了であればステップＳ３１３へ進み蓄積終了となる。
【００１１】
ステップＳ３１１では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の指定ラインをインクリメントする。具体的には、第１の画素部１０１の指定ラインＢＬＯＣＫ＿１＿ＬＩＮＥに１を加算し、第２の画素部１０３の指定ラインＢＬＯＣＫ＿２＿ＬＩＮＥに１を加算し、第Ｎの画素部１０５の指定ラインＢＬＯＣＫ＿Ｎ＿ＬＩＮＥに１を加算する。
【００１２】
次に、ステップＳ３１２では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のうちの最大ライン数を超えた指定ラインのみ、指定ラインとしてライン１を再指定する。例えば、第ｉの画素部の指定ラインＢＬＯＣＫ＿ｉ＿ＬＩＮＥに１をセットする。その後、ステップＳ３０５へ戻り、同様の処理を繰り返す。
【００１３】
以上のように、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５を並列に同期させながら、ライン1からライン単位で順次蓄積処理を行う。保有する最大ラインＬＭＡＸ＿ｉの蓄積処理が終了した画素部は、再度ライン1から順次蓄積処理を行う。
【００１４】
照度が高い、あるいは十分なコントラストが得られた場合は第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインが蓄積終了し、全画素部の蓄積終了となる。照度が低い、あるいはコントラストが得られない場合は一定の蓄積時間後にゲイン判別を行う。蓄積時間の管理は蓄積タイマーとゲイン判別設定値を比較して行っている。更に一定の蓄積時間経過後にて、第１〜第Ｎの画素部の全ラインを強制蓄積終了し、全画素部の蓄積終了となる。
【００１５】
図４は、固体撮像装置の蓄積処理を示すフローチャートである。ステップＳ４０１では、指定ラインの蓄積処理を開始する。次に、ステップＳ４０２では、タイミング発生部１１０は第１〜第Ｎの蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６の画素モニタ出力を検出する。次に、ステップＳ４０３では、タイミング発生部１１０は蓄積終了ラインがあるか否かをチェックする。あるときにはステップＳ４０４へ進み、ないときにはステップＳ４０６へ進み指定ラインの蓄積処理を終了する。
【００１６】
ステップＳ４０４では、タイミング発生部１１０は、蓄積終了ラインの画素部画素信号をフレームメモリ１０７へライトする。次に、ステップＳ４０５では、タイミング発生部１１０は、蓄積終了ラインのゲイン情報及び蓄積タイマー値をＲＡＭ１０９へライトする。その後、ステップＳ４０６へ進み、指定ラインの蓄積処理を終了する。
【００１７】
以上のように、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のそれぞれのラインの蓄積モニタ出力を検出し、蓄積終了ラインがあれば画素出力をフレームメモリ１０７にライトし、ゲイン設定や蓄積タイマー値をＲＡＭ１０９にライトして蓄積処理を終了とする。蓄積終了ラインがない場合は即時に蓄積を終了する。
【００１８】
図５は、固体撮像装置のゲイン判別処理を示すフローチャートである。ステップＳ５０１では、ゲイン判別を開始する。ステップＳ５０２では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のライン１を指定する。具体的には、第１の画素部１０１の指定ラインＢＬＯＣＫ＿１＿ＬＩＮＥに１をセットし、第２の画素部１０３の指定ラインＢＬＯＣＫ＿２＿ＬＩＮＥに１をセットし、第Ｎの画素部１０５の指定ラインＢＬＯＣＫ＿Ｎ＿ＬＩＮＥに１をセットする。
【００１９】
次に、ステップＳ５０３では、タイミング発生部１１０は、ゲイン設定を最大値Ｇ＿ＭＡＸに設定する。次に、ステップＳ５０４では、タイミング発生部１１０は、ゲイン設定が最小値Ｇ＿ＭＩＮか否かをチェックする。最小値でなければステップＳ５０５へ進み、最小値であればステップＳ５１０へ進む。
【００２０】
ステップＳ５０５では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６の蓄積モニタ出力を検出する。次に、ステップＳ５０６では、蓄積未終了ラインがあるか否かをチェックする。あるときにはステップＳ５０７へ進み、ないときにはステップＳ５０９へ進む。
【００２１】
ステップＳ５０７では、タイミング発生部１１０は、蓄積未終了ラインについての情報をＲＡＭ１０９へ未ライトであるか否かをチェックする。未ライトであればステップＳ５０８へ進み、ライト済みであればステップＳ５０９へ進む。ステップＳ５０８では、タイミング発生部１１０は、未ライトの蓄積終了ラインのゲイン設定をＲＡＭ１０９へライトする。その後、ステップＳ５０９へ進む。
【００２２】
ステップＳ５０９では、タイミング発生部１１０は、ゲイン設定をダウンする。その後、ステップＳ５０４へ戻り、同様の処理を繰り返す。
【００２３】
ステップＳ５１０では、タイミング発生部１１０は、ＲＡＭ１０９へ未ライトのラインがあるか否かをチェックする。あるときにはステップＳ５１１へ進み、ないときにはステップＳ５１２へ進む。ステップＳ５１１では、タイミング発生部１１０は、未ライトのラインのゲイン設定Ｇ＿ＭＩＮをＲＡＭ１０９へライトする。その後、ステップＳ５１２へ進む。
【００２４】
ステップＳ５１２では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインのゲイン設定をＲＡＭ１０９にライトしたか否かをチェックする。ライトしていないときにはステップＳ５１３へ進み、ライト済みであるときにはステップＳ５１５へ進みゲイン判別処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ５１３では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の指定ラインをインクリメントする。具体的には、第１の画素部１０１の指定ラインＢＬＯＣＫ＿１＿ＬＩＮＥに１を加算し、第２の画素部１０３の指定ラインＢＬＯＣＫ＿２＿ＬＩＮＥに１を加算し、第Ｎの画素部１０５の指定ラインＢＬＯＣＫ＿Ｎ＿ＬＩＮＥに１を加算する。
【００２６】
次に、ステップＳ５１４では、タイミング発生部１１０は、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のうちの最大ライン数を超えた指定ラインのみ、指定ラインをライン１に再指定する。例えば、第ｉの画素部の指定ラインＢＬＯＣＫ＿ｉ＿ＬＩＮＥに１をセットする。その後、ステップＳ５０３へ戻り、同様の処理を繰り返す。
【００２７】
以上のように、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５を並列に同期させながら、ライン1からライン単位で画素モニタ出力を検出していく。画素モニタ出力を検出する際、ゲイン設定を当初最大であるＧ＿ＭＡＸとし、蓄積未終了となるラインが見つかるまでゲイン設定を小さくしていく。蓄積未終了となるラインが見つかれば、ＲＡＭ１０９へ未ライトのラインに限りゲイン設定値をＲＡＭ１０９へライトする。ゲイン設定が最小であるＧ＿ＭＩＮまで小さくなった後は、ＲＡＭ１０９へ未ライトのラインに限りゲイン設定値をＲＡＭ１０９へライトする。
【００２８】
以上の処理を第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のラインに順次施し、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインにゲイン設定値がＲＡＭ１０９にライトされればゲイン判別を終了する。
【００２９】
全ラインにゲイン設定値がＲＡＭ１０９にライトされたかの判定は複数画素部の中で最大のライン数以上ゲイン設定値をＲＡＭ１０９にライト済みかで判定してもよいし、各ラインごとのＲＡＭ１０９のライト済みのフラグを参照してもよい。
【００３０】
繰り返したこのゲイン判別により、ラインが即座に蓄積終了しないうちで最も大きなゲイン設定がＲＡＭ１０９に保持されたことになる。
【００３１】
図６は、従来の固体撮像装置の蓄積方法を第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のライン単位にて示したものである。図面の簡易化のため、第１の画素部１０１のライン数を３、第２の画素部１０３のライン数を４、第Ｎの画素部１０５のライン数を５としている。また、ゲイン設定値は最小であるＧ＿ＭＩＮ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、最大であるＧ＿ＭＡＸの５段階としている。
【００３２】
蓄積開始によって、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はＧ＿ＭＩＮにて固定である。
【００３３】
蓄積開始から一定時間後にゲイン判別を開始する。第１の画素部のライン２であるライン２＿１は既に蓄積が終了しているため、ゲイン判別せずに１ライン分待機してもよいし、ライン２＿１を飛ばしてライン３＿１のゲイン判別をしてもよい。
【００３４】
第１の画素部はライン数が少ない為、他画素部よりも早く全ラインのゲイン判別が終了する。よって、他画素部の全てのラインのゲイン判別が終了する５ライン目のゲイン判別まで待機期間を設け、第１の画素部は待機する。
【００３５】
第１〜第Nの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインがゲイン判別終了すると、再び第１〜第Nの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はラインごとにゲイン判別にてＲＡＭ１０９に保持されたゲイン設定値である。第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインの蓄積終了処理がされれば蓄積終了となる。
【００３６】
特許文献１においても、蓄積終了処理にて画像信号をメモリに保持する点、ゲイン設定をＲＡＭに保持する点、蓄積モニタ出力からゲイン判別を行う点において、同様の技術が開示されている。
【００３７】
【特許文献１】特開平１１−１５０６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
上述した従来の固体撮像装置には次のような課題があった。
ゲイン判別中でも画素部は蓄積を続けているが、早くゲイン判別が終了してしまった画素部は他画素部がゲイン判別終了するまで待機するため、待機期間中に画素部画像信号が変化してもゲイン判別を行わないために最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得できなかった。とりわけ、画素部ごとに多数のラインを保有するエリア型の画素部構成の場合は待機時間が長くなり、一度ゲイン判別を行った際の画素部画像信号と最新の画素部画像信号の差が大きくゲイン判別によるゲイン設定値の差も大きくなっていた。
【００３９】
これらゲイン設定値の差は、特に従来の固体撮像装置を自動焦点検出システムに用いる際に、焦点検出の精度が悪化するという課題があった。
【００４０】
本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、ゲイン判別中に早く全ラインのゲイン判別が終了してしまった画素部は他の画素部の全ラインがゲイン判別終了するまで再度ゲイン判別を繰り返し、最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得する固体撮像装置、その処理方法及びカメラの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明の固体撮像装置は、各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部と、前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタする複数の蓄積モニタ手段と、前記複数の蓄積モニタ手段の出力に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別手段とを有し、前記判別手段は、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が前記複数の画素部のうちの最大光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする。
【００４２】
また、本発明の固体撮像装置は、各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部と、前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタする複数の蓄積モニタ手段と、前記複数の蓄積モニタ手段の出力に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別手段とを有し、前記判別手段は、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が他の画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする。
【００４３】
また、本発明の固体撮像装置の処理方法は、各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部を有する固体撮像装置の処理方法であって、前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタするモニタステップと、前記モニタ結果に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別ステップとを有し、前記判別ステップは、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が前記複数の画素部のうちの最大光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする。
【００４４】
また、本発明の固体撮像装置の処理方法は、各々が画素信号を生成する複数の光電変換ラインを有する複数の画素部を有する固体撮像装置の処理方法であって、前記複数の画素部が出力する画素信号をモニタするモニタステップと、前記モニタ結果に応じて、前記複数の画素部について並列でかつ前記光電変換ライン単位で順次、前記光電変換ラインの電荷蓄積終了の判定及び前記画素信号の出力ゲインを判別する判別ステップとを有し、前記判別ステップは、当該画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数が他の画素部の前記出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４５】
ゲイン判別中に早く全光電変換ラインのゲイン判別が終了してしまった場合、再度ゲイン判別を繰り返すことにより、最新の画素信号についてのゲイン判別を行うことができるので、高精度のゲイン判別を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面で参照して説明する。上記の図１〜図５の説明は、本発明の第１〜第３の実施形態でも同じである。図１の固体撮像装置は、１つの集積回路上に搭載されている。
【００４７】
図７は、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の蓄積方法を第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のライン単位にて示したものである。図面の簡易化のため、第１の画素部１０１のライン数を３、第２の画素部１０３のライン数を５、第Ｎの画素部１０５のライン数を５としている。また、ゲイン設定値は最小であるＧ＿ＭＩＮ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，最大であるＧ＿ＭＡＸの５段階としている。
【００４８】
蓄積開始によって、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はＧ＿ＭＩＮにて固定である。
【００４９】
蓄積開始から一定時間後に最大ライン数である５ライン分のゲイン判別を開始する。第１の画素部１０１のライン２であるライン２＿１は既に蓄積が終了しているため、ゲイン判別せずに１ライン分待機する。
【００５０】
第１及び第２の画素部１０１，１０３はライン数が少ない為、５ラインよりも早く全ラインのゲイン判別が終了する。ここで他画素部の全ラインがゲイン判別終了する５ライン目のゲイン判別まで再度ゲイン判別を繰り返し、最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得する。
【００５１】
第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインがゲイン判別終了すると、再び第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はラインごとにゲイン判別にてＲＡＭ１０９に保持されたゲイン設定値であり、再ゲイン判別によるゲイン設定値によって蓄積処理を行うことが可能となる。
【００５２】
第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインが蓄積終了処理がされれば蓄積終了とする。
【００５３】
以上のように、複数の画素部１０１，１０３，１０５は、それぞれ複数のラインを有する。各ラインは、光電変換により画素信号を生成する。蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６は、画素部１０１，１０３，１０５が出力する画素信号をモニタする。タイミング発生部（判別手段）１１０は、蓄積モニタ回路１０２，１０４，１０６の出力に応じて、画素部１０１，１０３，１０５について並列でかつライン単位で順次、ラインの電荷蓄積終了の判定及び画素信号の出力ゲインを判別する。その際、タイミング発生部１１０は、当該画素部の出力ゲインを判別する対象のライン数が全画素部１０１，１０３，１０５のうちの最大光電変換ライン数（例えば５）よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別する。
【００５４】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の蓄積方法を第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のライン単位にて示したものである。図面の簡易化のため、第１の画素部１０１のライン数を３、第２の画素部１０３のライン数を５、第Ｎの画素部１０５のライン数を５としている。また、ゲイン設定値は最小であるＧ＿ＭＩＮ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，最大であるＧ＿ＭＡＸの５段階としている。
【００５５】
蓄積開始によって、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はＧ＿ＭＩＮにて固定である。
【００５６】
蓄積開始から一定時間後に最大ライン数である５ライン分のゲイン判別を開始する。第１の画素部１０１のライン２＿１は既に蓄積終了済みのため、ライン２＿１を飛ばしてライン３＿１のゲイン判別を行う。第Ｎの画素部１０５も同様にライン２＿Ｎは既に蓄積終了済みのため、ライン２＿Ｎを飛ばしてライン３＿Ｎのゲイン判別を行う。
【００５７】
第１、第２及び第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５はいずれも５ラインよりも早く全ラインのゲイン判別が終了する。ここで５ライン目のゲイン判別まで再度ゲイン判別を繰り返し、最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得する。
【００５８】
第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインがゲイン判別終了すると、再び第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はラインごとにゲイン判別にてＲＡＭ１０９に保持されたゲイン設定値であり、再ゲイン判別によるゲイン設定値によって蓄積処理を行うことが可能となる。
【００５９】
第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインが蓄積終了処理がされれば蓄積終了とする。
【００６０】
以上のように、タイミング発生部１１０は、当該画素部の出力ゲインを判別する対象のライン数が他の画素部の出力ゲインを判別する対象の光電変換ライン数よりも少ないときには、当該画素部の判別済みの光電変換ラインの出力ゲインを再度繰り返し判別する。
【００６１】
また、タイミング発生部１１０は、画素部１０１，１０３，１０５が所定時間電荷を蓄積した後、既に電荷蓄積が終了している光電変換ラインを除いて電荷蓄積が終了していない光電変換ラインのみの出力ゲインを時間的につめて判別する。また、タイミング発生部１１０は、全画素部１０１，１０３，１０５のうちの最大光電変換ライン数分だけ、当該画素部の出力ゲインの判別を繰り返す。
【００６２】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の蓄積方法を第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５のライン単位にて示したものである。図面の簡易化のため、第１の画素部１０１のライン数を３、第２の画素部１０３のライン数を５、第Ｎの画素部１０５のライン数を５としている。また、ゲイン設定値は最小であるＧ＿ＭＩＮ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，最大であるＧ＿ＭＡＸの５段階としている。
【００６３】
蓄積開始によって、第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はＧ＿ＭＩＮにて固定である。
【００６４】
蓄積開始から一定時間後に第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインのゲイン判別を開始する。第１の画素部１０１のライン２＿１は既に蓄積終了済みのため、ライン２＿１を飛ばしてライン３＿１のゲイン判別を行う。第Ｎの画素部１０５も同様にライン２＿Ｎは既に蓄積終了済みのため、ライン２＿Ｎを飛ばしてライン３＿Ｎのゲイン判別を行う。
【００６５】
第１の画素部１０１は他画素部よりも早く全ラインのゲイン判別が終了する。ここで他画素部全ラインのゲイン判別が終了するまで第１の画素部１０１は再度ゲイン判別を繰り返し、最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得する。
【００６６】
４ライン分のゲイン判別を行うと第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインがゲイン判別終了するため、再び第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５をライン単位にて順次蓄積処理を行う。この蓄積処理中、ゲイン設定はラインごとにゲイン判別にてＲＡＭ１０９に保持されたゲイン設定値であり、再ゲイン判別によるゲイン設定値によって蓄積処理を行うことが可能となる。
【００６７】
第１〜第Ｎの画素部１０１，１０３，１０５の全ラインが蓄積終了処理がされれば蓄積終了とする。
【００６８】
また、タイミング発生部１１０は、画素部１０１，１０３，１０５が所定時間電荷を蓄積した後、既に電荷蓄積が終了している光電変換ラインを除いて電荷蓄積が終了していない光電変換ラインのみの出力ゲインを時間的につめて判別する。また、タイミング発生部１１０は、全画素部１０１，１０３，１０５のうちの出力ゲインを判別する対象となる最大光電変換ライン数分だけ、当該画素部の出力ゲインの判別を繰り返す。
【００６９】
（第４の実施形態）
次に、以上の実施形態で説明したＡＦ用固体撮像装置を用いた本発明の第４の実施形態による撮像装置について説明する。図１０は上記実施形態のＡＦ用固体撮像装置をディジタルカメラに用いた場合の一実施形態を示すブロック図である。図１０において、１はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、２は被写体の光学像を固体撮像素子４及びＡＥＡＦ用固体撮像装置５に結像するレンズ、３はレンズ２を通った光量を可変するための絞り、４はレンズ２で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子である。
【００７０】
また、５は以上の実施形態で説明したＡＦ用固体撮像装置を含んだＡＥＡＦ用固体撮像装置であり、例えば、図１の固体撮像装置を用いるものとする。ちなみに図１０では、ＡＥ用固体撮像装置を同じブロックに含めて説明している。６は固体撮像素子４やＡＥＡＦ用固体撮像装置５から出力される画像信号、ＡＥ信号、ＡＦ信号を信号処理する撮像信号処理回路、７は撮像信号処理回路６からの出力をアナログ−ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、８はＡ／Ｄ変換器７より出力された画像データに対する各種の補正やデータを圧縮する信号処理部、９は固体撮像素子４、ＡＥＡＦ用固体撮像装置５、撮像信号処理回路６、Ａ／Ｄ変換器７、信号処理部８等に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、１０は各種演算とカメラ全体を制御する全体制御・演算部、１１は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部である。
【００７１】
更に、１２は記録媒体１３に記録または読み出しを行うためのインターフェース部、１３は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、１４は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。
【００７２】
次に、このようなディジタルカメラの撮影時の動作について説明する。バリア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、更にＡ／Ｄ変換器７等の撮像系回路の電源がオンされる。次いで、露光量を制御するために全体制御・演算部１０は絞り３を開放にし、ＡＥＡＦ用固体撮像素子５のＡＥセンサから出力された信号がＡ／Ｄ変換器７で変換された後、信号処理部８に入力され、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部１０で行う。
【００７３】
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部１０は絞り３を調節する。また、ＡＥＡＦ用固体撮像装置５のＡＦセンサから出力された信号をもとに位相差検出により被写体までの距離の演算を全体制御・演算部１０で行う。その後、レンズ２を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は再びレンズ２を駆動して測距を行い、オートフォーカス制御を行う。
【００７４】
次いで、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子４から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器７でアナログ−ディジタル変換され、信号処理部８を通り全体制御・演算部１０によりメモリ部１１に書き込まれる。その後、メモリ部１１に蓄積されたデータは全体制御・演算部１０の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１２を通り着脱可能な記録媒体１３に記録される。また、外部Ｉ／Ｆ部１４を通り直接コンピュータ等に入力してもよい。
【００７５】
以上のように、第１〜第４の実施形態によれば、ゲイン判別中に早く全ラインのゲイン判別が終了してしまった画素部は他画素部の全ラインがゲイン判別終了するまで再度ゲイン判別を繰り返し、最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得することが可能となる。
【００７６】
固体撮像装置の蓄積において、ゲイン判別中に早く全ラインのゲイン判別が終了してしまった画素部は他画素部の全ラインがゲイン判別終了するまで再度ゲイン判別を繰り返し、最新の画素部画像信号にてゲイン判別によるゲイン設定値を取得するため、再蓄積処理時に最新の画素部画像信号にてゲイン判別されたゲイン設定値を用いることが可能となる。
【００７７】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】固体撮像装置の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図２】固体撮像装置の画素部構成を説明するためのブロック図である。
【図３】固体撮像装置の蓄積方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】固体撮像装置の蓄積処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】固体撮像装置のゲイン判別処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来技術を説明するためのタイミング図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を説明するためのタイミング図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を説明するためのタイミング図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を説明するためのタイミング図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態によるディジタルカメラを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１  第１の画素部
１０２  第１の蓄積モニタ回路
１０３  第２の画素部
１０４  第２の蓄積モニタ回路
１０５  第Ｎの画素部
１０６  第Ｎの蓄積モニタ回路
１０７  フレームメモリ
１０８  出力アンプ
１０９  ＲＡＭ
１１０  タイミング発生部
【図１】
2006340104.tif 000003
【図２】
2006340104.tif 000004
【図３】
2006340104.tif 000005
【図４】
2006340104.tif 000006
【図５】
2006340104.tif 000007
【図６】
2006340104.tif 000008
【図７】
2006340104.tif 000009
【図８】
2006340104.tif 000010
【図９】
2006340104.tif 000011
【図１０】
2006340104.tif 000012