(57)【要約】【課題】  電荷蓄積部から転送ゲートを介する電荷電圧変換部への電荷の転送効率を改善させる。【解決手段】  本技術の一側面である固体撮像装置は、信号レベル取得用のA/D変換動作前において、切り替え部は、少なくとも１回前記LG状態に切り替え、かつ、少なくとも１回前記HG状態に切り替えるように構成され、転送部は、前記LG状態に切り替えられているとき、および前記HG状態に切り替えられているときの少なくとも２回、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、電荷電圧変換部は、前記LG状態に切り替えられているときに転送された電荷と、前記HG状態に切り替えられているときに転送された電荷を加算して電圧信号に変換するように構成される。本技術は、例えば、COMSイメージセンサに適用できる。【選択図】  図４
2018186398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換によって生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送部と、
前記電荷電圧変換部の容量を増減させることによりLG(Low Gain)状態、または、HG(High Gain)状態を切り替える切り替え部とを備え、
信号レベル取得用のA/D変換動作前において、
前記切り替え部は、少なくとも１回前記LG状態に切り替え、かつ、少なくとも１回前記HG状態に切り替えるように構成され、
前記転送部は、前記LG状態に切り替えられているとき、および前記HG状態に切り替えられているときの少なくとも２回、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、
前記電荷電圧変換部は、前記LG状態に切り替えられているときに転送された電荷と、前記HG状態に切り替えられているときに転送された電荷を加算して電圧信号に変換するように構成される
固体撮像装置。
【請求項２】
前記切り替え部は、付加容量と、前記電荷電圧変換部に対して前記付加容量を接続または非接続とする接続トランジスタを有する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
リセットレベル取得用のA/D変換動作前において、
前記切り替え部は、少なくとも１回前記HG状態に切り替えるように構成され、
前記転送部は、前記HG状態に切り替えられているとき、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記転送部は、転送トランジスタから構成され、
前記転送トランジスタのゲートと前記電荷電圧変換部との間の寄生容量は、前記接続トランジスタのゲートと前記電荷電圧変換部との間の寄生容量よりも大きい
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記転送部は、転送トランジスタから成り、
前記転送トランジスタのゲート面積は、前記接続トランジスタのゲート面積よりも大きい
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記電荷蓄積部の出力は、コンパレータに直接入力されるように構成される
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記電荷蓄積部のリセットレベルは、前記コンパレータの初期化レベルを兼ねるように構成される
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記転送部は、縦型トランジスタから構成される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記電荷蓄積部は、光電変換を行うPD（フォトダイオード）である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記電荷蓄積部は、光電変換を行うPD（フォトダイオード）によって生成された電荷を記憶するメモリ部である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記電荷電圧変換部は、複数の前記電荷蓄積部によって共有され、
前記複数の前記電荷蓄積部と前記電荷電圧変換部との間には、それぞれ前記転送部が設けられている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の固体撮像装置が搭載された
電子機器。
【請求項１３】
光電変換によって生成された電荷を蓄積する共有数の電荷蓄積部と、
前記共有数の電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記共有数の電荷蓄積部に蓄積されている電荷のそれぞれを前記電荷電圧変換部に転送する前記共有数の転送部と、
前記電荷電圧変換部の容量を増減させることによりLG(Low Gain)状態、または、HG(High Gain)状態を切り替える切り替え部とを備え、
前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、
前記切り替え部は、前記LG状態に切り替えるように構成され、
前記共有数の転送部は、同時に、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、
前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、
前記切り替え部は、前記HG状態に切り替えるように構成され、
前記共有数の転送部は、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
固体撮像装置。
【請求項１４】
前記切り替え部は、付加容量と、前記電荷電圧変換部に対して前記付加容量を接続または非接続とする接続トランジスタを有する
請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記付加容量の容量CFD2は、前記電荷電圧変換部の容量CFDの（前記共有数−１）倍である
請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記電荷蓄積部は、光電変換を行うPD（フォトダイオード）によって生成された電荷を記憶するメモリ部である
請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の固体撮像装置が搭載された
電子機器。
【請求項１８】
光電変換によって生成された電荷を蓄積する共有数の電荷蓄積部と、
前記共有数の電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記共有数の電荷蓄積部に蓄積されている電荷のそれぞれを前記電荷電圧変換部に転送する前記共有数の転送部とを備え、
前記共有数の転送部は、
前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送し、
前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
固体撮像装置。
【請求項１９】
前記共有数の転送部は、
前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、任意の順序で、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送し、
前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、任意の順序で、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
請求項１８に記載の固体撮像装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の固体撮像装置が搭載された
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置、および電子機器に関し、特に、電荷蓄積部から転送ゲートを介する電荷電圧変換部への電荷の転送効率を向上できるようにした固体撮像装置、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサに代表される固体撮像装置においては、各画素の飽和信号量を確保しつつ、低照度特性を改善する方法として、電荷電圧変換部としてのFD（フローティングディフュージョン）に対し、付加容量を接続したり、接続を解除したりできる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
FDに対して付加容量を接続した場合、電荷電圧変換部に保持可能な電荷量が増大するので画素値のダイナミックレンジの向上が可能となる。この場合、電荷電圧変換部の変換効率は低下するので、FDに対して付加容量を接続した状態をLG(Low Gain)状態と称する。
【０００４】
一方、FDに対して付加容量を非接続とした場合、電荷電圧変換部の変換効率が高くなり、少ない電荷量でも変換後の電圧振幅が大きくなるので、低照度における感度を向上させることが可能である。FDに対して付加容量を非接続とした状態をHG(High Gain)状態と称する。
【０００５】
特許文献１に記載の構成では、画素を低変換効率で駆動させる場合にはLG状態に固定し、画素を高変換効率で駆動させる場合にはHG状態に固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１４２１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
画素の変換効率が異なるLG状態とHG状態では、電荷蓄積部から電荷電圧変換部への電荷の転送効率の観点では、LG状態がHG状態に比較して不利となる。
【０００８】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、電荷蓄積部から転送ゲートを介する電荷電圧変換部への電荷の転送効率を改善できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術の第１の側面である固体撮像装置は、光電変換によって生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送部と、前記電荷電圧変換部の容量を増減させることによりLG(Low Gain)状態、または、HG(High Gain)状態を切り替える切り替え部とを備え、信号レベル取得用のA/D変換動作前において、前記切り替え部は、少なくとも１回前記LG状態に切り替え、かつ、少なくとも１回前記HG状態に切り替えるように構成され、前記転送部は、前記LG状態に切り替えられているとき、および前記HG状態に切り替えられているときの少なくとも２回、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、前記電荷電圧変換部は、前記LG状態に切り替えられているときに転送された電荷と、前記HG状態に切り替えられているときに転送された電荷を加算して電圧信号に変換するように構成される。
【００１０】
本技術の第１の側面においては、信号レベル取得用のA/D変換動作前において、少なくとも１回LG状態に切り替えられ、かつ、少なくとも１回HG状態に切り替えられ、LG状態に切り替えられているとき、およびHG状態に切り替えられているときの少なくとも２回、電荷蓄積部に蓄積されている電荷が電荷電圧変換部に転送され、LG状態に切り替えられているときに転送された電荷と、HG状態に切り替えられているときに転送された電荷が加算されて電圧信号に変換される。
【００１１】
本技術の第２の側面である固体撮像装置は、光電変換によって生成された電荷を蓄積する共有数の電荷蓄積部と、前記共有数の電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、前記共有数の電荷蓄積部に蓄積されている電荷のそれぞれを前記電荷電圧変換部に転送する前記共有数の転送部と、前記電荷電圧変換部の容量を増減させることによりLG(Low Gain)状態、または、HG(High Gain)状態を切り替える切り替え部とを備え、前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、前記切り替え部は、前記LG状態に切り替えるように構成され、前記共有数の転送部は、同時に、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、前記切り替え部は、前記HG状態に切り替えるように構成され、前記共有数の転送部は、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される。
【００１２】
本技術の第２の側面においては、共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、LG状態に切り替えられ、共有数の転送部によって、同時に、対応する電荷蓄積部に蓄積されている電荷が電荷電圧変換部に転送される。また、共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、HG状態に切り替えられ、共有数の転送部によって、順次、対応する電荷蓄積部に蓄積されている電荷が電荷電圧変換部に転送される。
【００１３】
本技術の第３の側面である固体撮像装置は、光電変換によって生成された電荷を蓄積する共有数の電荷蓄積部と、前記共有数の電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、前記共有数の電荷蓄積部に蓄積されている電荷のそれぞれを前記電荷電圧変換部に転送する前記共有数の転送部とを備え、前記共有数の転送部は、前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送し、前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される。
【００１４】
本技術の第３の側面においては、共有数の転送部により、共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、順次、対応する電荷蓄積部に蓄積されている電荷が電荷電圧変換部に転送される。また、共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、順次、対応する電荷蓄積部に蓄積されている電荷が電荷電圧変換部に転送される。
【発明の効果】
【００１５】
本技術の第１乃至第３の側面によれば、電荷蓄積部から転送部を介する電荷電圧変換部への電荷の転送効率を改善させることができる。
【００１６】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術を適用した固体撮像装置の画素部の構成例を示す等価回路図である。
【図２】従来の駆動タイミングを示す図である。
【図３】図２の駆動シーケンスに対応するポテンシャルを示す図である。
【図４】本技術を適用した第１の駆動シーケンスを示す図である。
【図５】図４に対応するポテンシャルを示す図である。
【図６】図１に示された画素部の構成例の変形例を示す等価回路図である。
【図７】画素部の第１の具体例を示す等価回路図である。
【図８】画素部の第２の具体例を示す等価回路図である。
【図９】画素部の第３の具体例を示す等価回路図である。
【図１０】画素部の第４の具体例を示す等価回路図である。
【図１１】画素部の第５の具体例を示す等価回路図である。
【図１２】画素部の第６の具体例を示す等価回路図である。
【図１３】画素部の第７の具体例を示す等価回路図である。
【図１４】画素部の第８の具体例を示す等価回路図である。
【図１５】本技術を適用した固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】本技術を適用した第２の駆動シーケンスを示す図である。
【図１７】本技術を適用した第３の駆動シーケンスを示す図である。
【図１８】第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下の第１の対策を説明するための図である。
【図１９】第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下の第２の対策を説明するための図である。
【図２０】共有画素単位に想定し得る従来の駆動シーケンスの一例を示す図である。
【図２１】図２０の駆動シーケンスに対応するポテンシャルを示す図である。
【図２２】画素部の第４の具体例による駆動シーケンスを示す図である。
【図２３】図２２の駆動シーケンスに対応するポテンシャルを示す図である。
【図２４】画素部の第４の具体例の第１の変形例を示す等価回路図である。
【図２５】画素部の第４の具体例の第２の変形例を示す等価回路図である。
【図２６】画素部の第４の具体例の第３の変形例を示す等価回路図である。
【図２７】画素部の第４の具体例から付加容量を削除した等価回路図である。
【図２８】図２７の共有画素単位による第１の駆動シーケンスを示す図である。
【図２９】図２８の第１の駆動シーケンスに対応するポテンシャルを示す図である。
【図３０】図２８の第１の駆動シーケンスを実行するための制御配線の構成例を示す図である。
【図３１】図２８の第１の駆動シーケンスを実行するための制御配線の他の構成例を示す図である。
【図３２】図２７の共有画素単位による第２の駆動シーケンスを示す図である。
【図３３】図２７の共有画素単位による第３の駆動シーケンスを示す図である。
【図３４】図３３の第３の駆動シーケンスを実行するための制御配線の構成例を示す図である。
【図３５】本技術を適用した電子装置の使用例を示す図である。
【図３６】体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３７】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図３８】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３９】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図４０】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本技術を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明は、以下の順序で行なう。
【００１９】
＜本技術の実施の形態である固体撮像装置における画素部の構成例＞
図１は、本技術の実施の形態である固体撮像装置における画素部の構成例を示す等価回路図である。
【００２０】
該画素部１０は、電荷蓄積部２１、転送トランジスタ２２、電荷電圧変換部としてのFD２３、FD容量切り替え部２４、およびA/D変換部２７を有する。
【００２１】
電荷蓄積部２１は、光電変換によって入射光を電荷に変換して保持するPD、またはPDにて生成された電荷を一時的に保持するメモリ部に相当する。転送トランジスタ２２は、そのゲート(以下、TRGと称する)がオンとされることにより、電荷蓄積部２１に蓄積されている電荷を後段のFD２３に転送する。転送トランジスタ２２には、例えば、縦型トランジスタを採用することができる。
【００２２】
FD２３は、TRGを介して転送された電荷を保持する。また、FD２３は、電荷電圧変換部として、保持する電荷を電圧信号に変換して後段のA/D変換部２７に出力する。ただし、実際には、FD２３とA/D変換部２７の間には、アンプトランジスタ３２、選択トランジスタ３３、および垂直信号線３５（いずれも図７に示される）が設けられている。
【００２３】
FD容量切り替え部２４は、FDトランジスタ２５および付加容量２６から成る。以下、FDトランジスタ２５をFDG、付加容量２６をFD2とも称する。なお、FD容量切り替え部２４およびFDトランジスタ２５は、本技術の第１の側面における切り替え部および接続トランジスタに相当する。
【００２４】
FD容量切り替え部２４は、FDGをオンとすることにより、FD２３に対してFD2を接続することができる。この場合、電荷電圧変換部はLG状態となる。
【００２５】
また、FD容量切り替え部２４は、FDGをオフとすることにより、FD２３に対してFD2を非接続とすることができる。この場合、電荷電圧変換部はHG状態となる。
【００２６】
ここで、LG状態とHG状態における電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部への転送効率について説明する。
【００２７】
以下、FD２３の容量をCFD、付加容量２６（FD2）の容量をCFD2、転送トランジスタ２２とFD２３との間の容量をC1、TRGの電圧変化量をΔTRGとする。
【００２８】
図２は、画素部１０の従来の駆動タイミングを示している。すなわち、図２は、画素部１０を低変換効率で駆動させるためにLG状態に固定した場合と、画素部１０を高変換効率で駆動させるためにHG状態に固定した場合の駆動タイミングを示している。図３は、図２に示された駆動タイミングに対応する、電荷蓄積部２１、TRG、FD２３、FDG、およびFD2のポテンシャルを示している。
【００２９】
図２の上側に示されるように、画素部１０を高変換効率で駆動させるためにHG状態に固定した場合、TRGがオンとされる電荷転送時にはFDGがオフとされるので、電荷蓄積部の総容量はCFDとなる。したがって、FD２３の昇圧ΔVは次式（１）に示すとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1／CFD
・・・（１）
【００３０】
一方、図２の下側に示されるように、画素部１０を低変換効率で駆動させるためにLG状態に固定した場合、TRGがオンとされる電荷転送時を含めてFDGは常にオンとされるので、電荷蓄積部の総容量は（CFD＋CFD2）となる。したがって、FD２３の昇圧ΔVは次式（２）に示すとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1／（CFD＋CFD2）
・・・（２）
【００３１】
式（１）および式（２）、並びに図３から明らかなように、LG状態は、HG状態に比較して、FD２３の昇圧ΔVが小さくなるので、電荷蓄積部２１からFD２３への転送勾配が小さくなり、電荷蓄積部２１に蓄積されている電荷の転送残りが生じ得る。したがって、電荷蓄積部２１からFD２３への電荷の転送効率は、LG状態がHG状態に比較して不利であることが分かる。
【００３２】
さらに、この状況は、固体撮像装置における低消費電力化が求められた場合に深刻となる。すなわち、低消費電力化のためには低い画素電圧で動作する必要があるが、画素電圧を下げると、FDのリセット電圧も下がるため、電荷蓄積部２１からFD２３への転送勾配がさらに小さくなって、転送効率がより悪化してしまうことになる。
【００３３】
そこで、本技術を適用した画素部１０では、低変換効率で駆動させる場合において、LG状態に固定せず、HG状態も用いることにより、電荷蓄積部２１からFD２３への電荷の転送効率を改善するようになされている。
【００３４】
＜本技術を適用した第１の駆動シーケンス＞
図４は、画素部１０を低変換効率で駆動作させる場合における、本技術を適用した第１の駆動シーケンスを示している。図５は、図４に示された駆動タイミングにおけるタイミングt1乃至t6に対応するポテンシャルを示している。
【００３５】
始めに、リセットレベル取得用のA/D変換動作を行うために、FDGをオンとすることによりLG状態にして、TRGをオフ、選択トランジスタ(SEL)３３をオン、リセットトランジスタ(RST)３４（図７）をオン、オフしてFD２３およびFD2のリセットレベルを後段に出力する。
【００３６】
リセットレベル取得用のA/D変換動作の後、信号レベル取得用のA/D変換動作前において、タイミングt1にてTRGをオン、タイミングt2にてTRGをオフとして、この間、電荷蓄積部２１に蓄積されている電荷を、TRGを介してFD２３およびFD2に転送する。ただし、この転送は、LG状態であるために転送勾配が小さくFD２３およびFD2に十分に電荷を転送できないため、電荷蓄積部２１に電荷の転送残りが生じる。
【００３７】
次に、タイミングt3にてFDGをオフとすることによりHG状態にし、タイミングt4にてTRGを再びオン、タイミングt5にてTRGをオフとして、この間、電荷蓄積部２１に残っていた電荷を、TRGを介してFD２３に転送する。この転送は、HG状態であるために転送勾配が大きくFD２３に十分に電荷を転送できる。
【００３８】
次に、タイミングt6にてFDGをオンとすることによりLG状態にし、すなわち、FD２３とFD2を接続し、それぞれに保持されていた電荷を加算する。この後、加算された電荷が後段に読み出されて信号レベル取得用のA/D変換動作が行われる。
【００３９】
上述したように、第１の駆動シーケンスでは、信号レベル取得用のA/D変換動作前にLG状態での電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部（FD２３およびFD2）への電荷転送と、HG状態での電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部（FD２３）への電荷転送を行っているので、画素部１０を低変換効率で駆動させる場合において、電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部への電荷の転送効率を改善することができる。
【００４０】
また、第１の駆動シーケンスでは、リセットレベル取得用のA/D変換動作と信号レベル取得用のA/D変換動作をともにLG状態で行っているので、画素部１０の後段で、リセットレベル取得用のA/D変換動作により得られたデータと、信号レベル取得用のA/D変換動作により得られたデータとの差分を取れば、LG状態における信号量を正しく取得できる。
【００４１】
さらに、第１の駆動シーケンスでは、LG状態で電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部（FD２３およびFD2）への電荷転送を行ってからA/D変換を行い、また、HG状態で電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部（FD２３）への電荷転送を行ってからA/D変換を行い、後段で両者を加算する駆動に比べて、A/D変換の回数が少ない。よって、第１の駆動シーケンスでは、上述した駆動タイミングに対してフレームレートや消費電力の観点で優位性がある。
【００４２】
なお、第１の駆動シーケンスでは、信号レベル取得用のA/D変換動作前において、信号レベル取得用のA/D変換動作前にLG状態での電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部（FD２３およびFD2）への電荷転送と、HG状態での電荷蓄積部２１から電荷電圧変換部（FD２３）への電荷転送をそれぞれ１回ずつ行っているが、これらをそれぞれ１回以上行うようにしてもよい。
【００４３】
＜画素部１０の構成例の変形例＞
次に、図６は、図１に示された画素部１０の構成例の変形例を示している。図１に示された構成例では、画素部１０の中にA/D変換部２７を設けていたが、図６に示される変形例のように、A/D変換部２７を画素部１０の外に設けるようにしてもよい。この場合、複数の画素部１０によりA/D変換部２７を共有するようにしてもよい。
【００４４】
＜画素部１０の具体的な構成例（具体例）＞
次に、図６に示された画素部１０の変形例の具体的な構成例（具体例）について説明する。
【００４５】
図７は、画素部１０の第１の具体例を示す等価回路図である。該第１の具体例は、電荷蓄積部２１をPD（フォトダイオード）３１によって成し、FD容量切り替え部２４をリセットトランジスタ３４に対して直列に配置した構成を有する。
【００４６】
すなわち、該第１の具体例において、転送トランジスタ２２は、そのソースが電荷蓄積部２１としてのPD３１のカソードに接続され、そのドレインがFD２３に接続される。
【００４７】
FD２３は、アンプトランジスタ３２のゲートに接続される。アンプトランジスタ２は、そのドレインがVDD（負電源電圧）に接続され、そのソースが選択トランジスタ３３のドレインに接続される。選択トランジスタ３３は、そのソースが垂直信号線３５に接続される。
【００４８】
リセットトランジスタ３４は、そのドレインがVDDに接続され、そのソースがFD容量切り替え部２４の一端に接続される。FD容量切り替え部２４の他端は、FD２３に接続される。
【００４９】
次に、図８は、画素部１０の第２の具体例を示す等価回路図である。該第２の具体例は、電荷蓄積部２１をPD３１によって成し、FD容量切り替え部２４をリセットトランジスタ３４に対して並列に配置した構成を有する。なお、第２の具体例の構成要素のうち、第１の具体例と共通するものについては、適宜、その説明を省略する。
【００５０】
すなわち、該第２の具体例において、リセットトランジスタ３４は、そのドレインがVDDに接続され、そのソースがFD２３に接続される。FD容量切り替え部２４は、その一端がFD２３に接続される。
【００５１】
次に、図９は、画素部１０の第３の具体例を示す等価回路図である。該第３の具体例は、複数の画素でFD２３等を共有する構成である。同図の場合、FD２３等を共有する画素の画素（以下、共有数と称する）は４であるが、共有数は４に限るものではなく任意である。該第３の具体例では、電荷蓄積部２１を複数のPD３１（同図の場合、PD３１1乃至３１4）から成る。各PD３１には、それぞれに対応する転送トランジスタ２２が設けられている。
【００５２】
すなわち、該第３の具体例において、複数のPD３１1乃至３１4にそれぞれ対応する複数の転送トランジスタ２２1乃至２２4は、そのソースが対応するPD３１のカソードに接続され、そのドレインがFD２３に接続される。その他の構成要素については、第１の具体例と同様なので、その説明は省略する。
【００５３】
次に、図１０は、画素部１０の第４の具体例を示す等価回路図である。該第４の具体例は、第３の具体例と同様、複数の画素でFD２３等を共有する構成である。同図の場合、共有数は４であるが、共有数は４に限るものではなく任意である。
【００５４】
さらに、第４の具体例は、PD３１1乃至３１4と、PD３１1乃至３１4のそれぞれ対応する転送トランジスタ２２1乃至２２4との間に、電荷蓄積部２１としてのメモリ部４１1乃至４１4と、メモリ用転送ゲート４２1乃至４２4（TRX1乃至TRX4）が設けられている。
【００５５】
すなわち、該第４の具体例においては、各PD３１は、そのカソードがそれぞれに対応するメモリ部４１に接続されている。各メモリ用転送トランジスタ４２は、そのソースが対応するメモリ部４１に接続され、そのドレインが対応する転送トランジスタ２２のソースに接続されている。各転送トランジスタ２２は、そのドレインがFD２３に接続される。その他の構成要素については、第２の具体例と実質的に同様なので、その説明は省略する。
【００５６】
該第４の具体例は、各PD３１に対してメモリ部４１が設けられているので、各PD３１のシャッタタイミングを一致させたグローバルシャッタが可能となる。
【００５７】
次に、図１１は、画素部１０の第５の具体例を示す等価回路図である。該第５の具体例は、PD３１と転送トランジスタ２２との間に、電荷蓄積部２１としてのメモリ部５１と、メモリ部５１用の転送ゲート(TRX)５２を有している。
【００５８】
すなわち、該第５の具体例において、PD３１は、そのカソードがメモリ部５１に接続されている。また、PD３１のカソードは、オーバーフローゲート(OFG)５３を介してOFD(オーバーフロードレイン)に接続されている。転送ゲート５２は、そのソースがメモリ部５１に接続され、そのドレインが対応する転送トランジスタ２２のソースに接続されている。各転送トランジスタ２２は、そのドレインがFD２３に接続される。その他の構成要素については、第２の具体例と実質的に同様なので、その説明は省略する。
【００５９】
次に、図１２は、画素部１０の第６の具体例を示す等価回路図である。該第６の具体例は、第５の具体例におけるメモリ部５１用の転送ゲート５２を多段化したものである。その他の構成要素については、第５の具体例と実質的に同様なので、その説明は省略する。
【００６０】
次に、図１３は、画素部１０の第７の具体例を示す等価回路図である。該第７の具体例は、第２の具体例からアンプトランジスタ３２、選択トランジスタ３３、およびリセットトランジスタ３４を省略し、FD２３の出力が、後段のA/D変換部２７におけるコンパレータ６１に直接供給されるように配線されている構成を有する。その他の構成要素については、第５の具体例と実質的に同様なので、その説明は省略する。
【００６１】
次に、図１４は、画素部１０の第８の具体例を示す等価回路図である。該第８の具体例は、第７の具体例と同様、FD２３の出力が、後段のA/D変換部２７におけるコンパレータ６１に直接供給されるように配線されている構成を有する。さらに、第８の具体例は、コンパレータ６１の出力をFD２３にフィードバックするためのスイッチ６２が設けられている。その他の構成要素については、第７の具体例と実質的に同様なので、その説明は省略する。
【００６２】
すなわち、該第８の具体例においては、FD２３のリセットレベルは、コンパレータ６１の初期化レベル（オートゼロレベル）を兼ねることができる。この場合、電源電圧から、コンパレータ６１内のトランジスタの閾値分だけ降下した電位がFD２３のリセットレベルとなる。すなわち、LG状態における電荷蓄積部２１からFD２３への転送勾配が小さくなるので、上述した第１の駆動シーケンスによる転送効率の改善効果をより享受できる。
【００６３】
＜本技術の実施の形態である固体撮像装置の構成例＞
次に、図１５は、上述した画素部１０を含む、本技術の実施の形態である固体撮像装置の構成例を示している。なお、図１５に示される構成例は、図６に示された画素部１０の変形例（A/D変換部２７が画素部１０の外に配置される構成）に対応し、A/D変換部２７が列毎に画素部１０の外に設けられているが、各画素部１０の中にA/D変換部２７を設けるようにしてもよい。
【００６４】
該固体撮像装置は、画素アレイ１００、制御タイミング発生部１１１、画素駆動部１１２、水平駆動部１１３、DAC(Digital Analog Converter)１２１、カウンタ制御部１２２、および画素部の行毎に設けられたA/D変換部２７を有する。
【００６５】
画素アレイ１００は、図６に示された画素部１０がマトリクス状（行列状）に配置されて構成される。
【００６６】
また画素アレイ１００には、行列状の画素配列に対して行毎に画素駆動線１１２が図の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直信号線３５が図の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成されている。
【００６７】
画素駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、画素アレイ１００の各画素部１０を、全画素同時、行単位、または各画素単位等で駆動するための駆動パルスを、制御配線１０１を介して画素部１０に供給する。
【００６８】
画素駆動部１１２によって選択走査された画素行の各画素部１０から出力される画素信号（電圧信号）は、垂直信号線３５を介してA/D変換部２７に供給される。A/D変換部２７は、画素アレイ１００の画素列毎に、選択行の各画素部１０から垂直信号線３５を介して供給される画素信号に対して所定の信号処理を行うことによりA/D変換を行って、A/D変換された画素信号を水平走査部１１３に供給する。
【００６９】
水平走査部１１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、A/D変換部２７の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平走査部１１３による選択走査により、A/D変換部２７でAD変換された画素信号が順番に後段に出力される。
【００７０】
A/D変換部２７は、コンパレータ１３１とカウンタ１３２を備え、垂直信号線３５を介して供給される画素部１０からの画素信号に対してAD変換を行う。
【００７１】
DAC１２１は、各A/D変換部２７のコンパレータ１３１に対して参照電圧を供給する。カウンタ制御部１２２は、各A/D変換部２７のカウンタ１３２を制御する。
【００７２】
A/D変換部２７では、コンパレータ１３１において参照電圧のスイープが開始されると同時に、カウンタ１３２のカウント動作が開始される。そして、参照電圧が画素信号（電圧信号）を下回ったタイミングで、コンパレータ１３１の出力信号がハイレベルからローレベルに反転され、この立ち下りエッジでカウンタ１３２のカウント動作が停止される。このカウント値が、画素信号を10bitでA/D変換した結果として水平走査部１１３に供給される。
【００７３】
＜本技術を適用した第２の駆動シーケンス＞
図１６は、画素部１０を低変換効率で駆動作させる場合における、本技術を適用した第２の駆動シーケンスを示している。この第２の駆動シーケンスは、図４に示された第１の駆動シーケンスに代えて適用することができる。
【００７４】
なお、図１６に示された第２の駆動シーケンスにおけるタイミングt1乃至t6における駆動は、第１の駆動シーケンスにおけるタイミングt1乃至t6における駆動と同一である。すなわち、第２の駆動シーケンスは、第１の駆動シーケンスに対して、タイミングt1以前にFDGをオフ、オンするタイミングt7,t8を追加したものである。
【００７５】
第１の駆動シーケンスでは、タイミングt3にてLG状態からHG状態に遷移するので、FDGとFD２３との間に寄生する容量C2（図１８）に起因して、FD２３が降圧してしまい転送余裕が減少してしまっていた。
【００７６】
これに対して、第２の転送シーケンスでは、この転送余裕の減少を解消するため、リセットレベル取得用のA/D変換動作前のリセットトランジスタ３４がオンとされているタイミングt7にて、FDGをオフとしてLG状態からHG状態に遷移させる。さらに、リセットトランジスタ３４がオフとされた後のタイミングt8にて、FDGをオンとしてHG状態からLG状態に遷移させる。これにより、FDGとFD２３との間に寄生する容量C2に起因する電圧変化量だけFD２３が昇圧し、上述したタイミングt3における降圧分をキャンセルすることができ、転送余裕を確保することができる。
【００７７】
＜本技術を適用した第３の駆動シーケンス＞
図１７は、画素部１０を低変換効率で駆動作させる場合における、本技術を適用した第３の駆動シーケンスを示している。この第３の駆動シーケンスは、第２の駆動シーケンスを２回繰り返すものであり、第１または第２の駆動シーケンスに代えて適用することができる。
【００７８】
第３の駆動シーケンスの場合、第２の駆動シーケンスと同様の効果に加えて、多重サンプリングによるノイズ低減の効果を得ることができる。
【００７９】
＜第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下の対策＞
ところで、図１６に示された第２の駆動シーケンスは、転送余裕の観点では、第１の駆動シーケンスに対して優位性がある。しかしながら、FDGのオン、オフ回数が、第１の駆動シーケンスよりも増えるため、速度低下が懸念される。
【００８０】
図１８は、第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下の第１の対策を説明するための図である。
【００８１】
第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下を抑制するためには、TRGとFD２３との間の寄生容量C1が、FDGとFD２３との間の寄生容量C2がよりも大きくなるように構成すればよい。
【００８２】
具体的には、TRGを成す転送トランジスタ２２のWL積（すなわち、ゲート面積）を、FDGを成すトランジスタのWL積よりも大きくするようにすればよい。ここで、Wはトランジスタのチャネル幅、Lはチャネル長である。
【００８３】
図１９は、第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下の第２の対策を説明するための図である。
【００８４】
第２の駆動シーケンスにおいて生じ得る速度低下を抑制するためには、タイミングt3にてFDGをオフとするときに供給する電圧を、VDDのLレベルよりも高く、VDDのHレベル（VDDL）よりも低い中間電圧レベル（VDDM）として、タイミングt3におけるFDGの電圧変化を小さくするようにしてもよい。
【００８５】
＜画素部１０の第４の具体例によるグローバルシャッタの問題＞
次に、図１０に示された、画素部１０の第４の具体例、すなわち、複数の画素がFD２３以降の構成要素を共有する構成が、各画素のシャッタタイミングを一致させたグローバルシャッタを実現する場合の問題について説明する。以下、FD２３以降の構成要素を共有する複数の画素を共有画素単位と称する。
【００８６】
共有画素単位においてグローバルシャッタを実行する場合、各画素のメモリ部４１1乃至４１4は同時にリセットされる。そして、メモリ部４１1乃至４１4の同時リセットを、２回に分けて行う方法が知られている。
【００８７】
図２０は、共有画素単位に対して想定し得る、２回のメモリリセットを含む従来の駆動シーケンスの一例を示している。ただし、この駆動シーケンスでは、FDGは常時オフとされているものとする。
【００８８】
この駆動シーケンスでは、１回目のメモリリセットとして、TRG1乃至TRG4を同時にオン、オフするとともに、リセットトランジスタ３４もオン、オフして、各メモリ部４１を、対応する転送トランジスタ２２およびリセットトランジスタ３４を介してVDDに接続することによってリセットする。このとき、FD２３もリセットされる。
【００８９】
次に、２回目のメモリリセットとして、リセットトランジスタ３４をオフとした状態で、TRG1乃至TRG4を同時にオンとしてFD２３を昇圧することにより、各メモリ部４１に残った電荷をFD２３に完全に転送させる。
【００９０】
次に、TRG1乃至TRG4を同時にオフとした後、各メモリ用転送トランジスタ４２（TRX1乃至TRX4）を同時にオンとして、各PD３１の電荷を対応するメモリ部４１に転送する。この後、TRG1乃至TRG4を、順次、オン、オフして、メモリ部４１1乃至４１4の電荷をFD２３に順次転送する（ローリング読出しを行う）。
【００９１】
図２１は、図２０に示された駆動シーケンスにおけるポテンシャルを示している。なお、同図のＡは２回目のメモリリセット時のポテンシャルを示し、同図のＢはローリング読出し時のポテンシャルを示している。
【００９２】
同図のＡに示す２回目のメモリリセット時においては、共有数（いまの場合、４）のTRGが同時にオンとされるので、FD２３の昇圧ΔVは次式（３）に示すとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1×共有数／CFD
・・・（３）
【００９３】
これに対して、同図のＢに示すローリング読出し時においては、共有数のTRGが順次にオンとされ、１つのTRGが影響するだけなので、FD２３の昇圧ΔVは次式（４）に示すとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1／CFD
・・・（４）
【００９４】
式（３）および式（４）、並びに図２１から明らかなように、２回目のメモリリセット時とローリング読出し時とではFD２３の昇圧ΔVが異なる。このため、２回目のメモリリセット時には、ローリング読出し時に読み出せない範囲まで電荷を読み出すことができるが、反対に、ローリング読出し時には、２回目のメモリリセット時に読み出すことができていた範囲の電荷を読み出すことができない。このような転送能力の差が黒沈み等の要因に成り得ることが問題となる。この問題に対する対策について以下に説明する。
【００９５】
＜図２１に示された問題に対する第１の対策＞
図２２は、図２１に示された問題に対する第１の対策としての、画素部１０の第４の具体例による駆動シーケンスを示している。
【００９６】
この駆動シーケンスでは、１回目のメモリリセットとして、TRG1乃至TRG4を同時にオン、オフするとともに、リセットトランジスタ３４とFDGもオン、オフして、各メモリ部４１を、対応する転送トランジスタ２２およびリセットトランジスタ３４を介してVDDに接続することによってリセットする。このとき、FD２３およびFD2もリセットされる。
【００９７】
次に、２回目のメモリリセットとして、リセットトランジスタ３４をオフとした状態で、TRG1乃至TRG4とFDGを同時にオンとして、FD２３およびFD2を昇圧することにより、各メモリ部４１に残った電荷をFD２３に完全に転送させる。
【００９８】
次に、TRG1乃至TRG4およびFDGを同時にオフとした後、各メモリ用転送トランジスタ４２（TRX1乃至TRX4）を同時にオンとして、各PD３１の電荷を対応するメモリ部４１に転送する。この後、TRG1乃至TRG4を、順次、オン、オフして、メモリ部４１1乃至４１4の電荷をFD２３に順次転送する（ローリング読出しを行う）。
【００９９】
この駆動シーケンスでは、２回目のメモリリセット時においては、共有数（いまの場合、４）のTRG1乃至TRG4が同時にオンとされるので、FD２３の昇圧ΔVは次式（５）に示すとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1×共有数／（CFD＋CFD2）
・・・（５）
【０１００】
これに対して、ローリング読出し時においては、TRG1乃至TRG4が順次にオンとされ、１つのTRGが影響するだけなので、FD２３の昇圧ΔVは次式（６）に示すとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1／CFD
・・・（６）
【０１０１】
ここで、次式（７）に示されるように、FD2の容量であるCFD2を、FD２３の容量CFDの（共有数−１）倍に設定する。
CFD2＝CFD×（共有数−１）
・・・（７）
【０１０２】
この場合、式（５）は次式（８）に示されるとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1×共有数／（CFD＋CFD2）    ・・・（５）
＝ΔTRG×C1×共有数／（CFD＋CFD×（共有数−１））
＝ΔTRG×C1×共有数／（共有数×CFD）
＝ΔTRG×C1／CFD
・・・（８）
【０１０３】
式（６）と式（８）を比較して明らかなように、２回目のメモリリセット時にFDGをオンとしてFD２３にFD2を接続することにより、FD２３の昇圧ΔVを、ローリング読出し時と揃えることができる。
【０１０４】
図２３は、CFD2＝CFD×（共有数−１）とした場合に対応する、図２１に示された駆動シーケンスにおけるポテンシャルを示している。すなわち、同図のＡは２回目のメモリリセット時のポテンシャルを示し、同図のＢはローリング読出し時のポテンシャルを示している。
【０１０５】
図２３からも明らかなように、CFD2＝CFD×（共有数−１）とした場合、２回目のメモリリセット時とローリング読出し時とでFD２３の昇圧ΔVが揃う。したがって、２回目のメモリリセット時と、ローリング読出し時の転送能力の差が無くなるので、黒沈み等の発生を抑制することが可能となる。
【０１０６】
また、２回目のメモリリセット時と、ローリング読出し時の転送能力の差が無くなるので、例えば、別電源を用いてポテンシャルの形状を変更する等の対処が不要となる。さらに、例えば、２回目のメモリリセット時と、ローリング読出し時の転送能力の差が無くなるようにポテンシャルを設計すること等が不要となる。
【０１０７】
＜画素部１０の第４の具体例の変形例＞
図２４は、図１０に示された画素部１０の第４の具体例の第１の変形例を示している。
【０１０８】
この第１の変形例は、FD容量切り替え部２４の位置を、図７に示された画素部１０の第１の具体例と同様にリセットトランジスタ３４に対して直列に配置するように変形したものである。その他の構成要素については、第４の具体例と共通なので、その説明は省略する。
【０１０９】
次に、図２５は、図１０に示された画素部１０の第４の具体例の第２の変形例を示している。
【０１１０】
該第２の変形例は、該共有画素単位の内部に付加容量２６(FD2)を設ける代わりに、OPB(Optical Black)領域１５１に属し、TRGが駆動されない他の共有画素単位のFD２３を利用するように変形したものある。すなわち、該共有画素単位のFD２３には、FDGを介して、OPB領域１５１に属する他の共有画素単位のFD２３が接続可能とされている。その他の構成要素については、第４の具体例と共通なので、その説明は省略する。
【０１１１】
該第２の変形例において、FDGをオンとしてFD２３にFD2を接続した場合の２回目のメモリリセット時のFD２３の昇圧ΔVは次式（９）のとおりとなる。
ΔV＝ΔTRG×C1×共有数／２×CFD
・・・（９）
【０１１２】
一方、該第２の変形例におけるローリング読出し時のFD２３の昇圧ΔVは式（６）のままである。式（６）と式（９）を比較して明らかなように、２回目のメモリリセット時のFD２３の昇圧ΔVは、ローリング読出し時のFD２３の昇圧ΔVと差がある。しかしながら、式（９）の場合は、式（５）の場合に比較して、ローリング読出し時との転送能力の差が少なくなるので、黒沈み等の発生をある程度抑制する効果が期待できる。ただし、共有数が増えるほど、この効果は薄れることになる。
【０１１３】
次に、図２５は、図１０に示された画素部１０の第４の具体例の第３の変形例を示している。
【０１１４】
該第３の変形例は、隣接する複数（同図の場合、２）の共有画素単位により付加容量２６(FD2)を共有するように変形したものである。その他の構成要素については、第４の具体例と共通なので、その説明は省略する。
【０１１５】
該第３の変形例では、付加容量２６(FD2)を共有する複数の共有画素単位が、図２２に示された駆動シーケンスのうちの２回目のメモリリセットを異なるタイミングで実行するようにすれば、図２３を参照して上述した効果と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
＜図２１に示された問題に対する第２の対策＞
図２１に示された問題は、上述したように、第１の対策として、画素部１０の第４の具体例を図２２に示された駆動シーケンスで動作させることにより解決できる。
【０１１７】
なお、図２１に示された問題は、画素部１０の第４の具体例から、FD容量切り替え部２４を削除した構成でも、以下に説明する駆動シーケンスで動作させることにより解決できる。
【０１１８】
図２７は、画素部１０の第４の具体例から、FD容量切り替え部２４を削除した構成例を示している。以下、この構成例を共有画素単位２００と称する。共有画素単位２００は、FD容量切り替え部２４が削除されていること以外、画素部１０の第４の具体例と同様に構成されるので、その説明は省略する。
【０１１９】
図２８は、共有画素単位２００による第１の駆動シーケンスを示している。この第１の駆動シーケンスでは、メモリリセットを２回に分けて実行するが、１回目のメモリリセットは、４画素が同時に行うが、２回目のメモリリセットは、４画素がローリング読出しと同じ順次行うようにする。
【０１２０】
すなわち、第１の駆動シーケンスでは、１回目のメモリリセットとして、TRG1乃至TRG4を同時にオン、オフするとともに、リセットトランジスタ３４もオン、オフして、各メモリ部４１を、対応する転送トランジスタ２２およびリセットトランジスタ３４を介してVDDに接続することによってリセットする。このとき、FD２３もリセットされる。
【０１２１】
次に、２回目のメモリリセットとして、リセットトランジスタ３４をオフとした状態で、TRG1乃至TRG4を、TRG1，TRG2，TRG3，TRG4の順で、オン、オフしてFD２３を昇圧することにより、各メモリ部４１に残った電荷をFD２３に転送させる。次に、各メモリ用転送トランジスタ４２（TRX1乃至TRX4）を同時にオンとして、各PD３１の電荷を対応するメモリ部４１に転送する。この後、TRG1乃至TRG4を、TRG1，TRG2，TRG3，TRG4の順でオン、オフして、メモリ部４１1乃至４１4の電荷をFD２３に順次転送する（ローリング読出しを行う）。
【０１２２】
図２９は、図２８に示された第１の駆動シーケンスにおけるポテンシャルを示している。すなわち、同図のＡは２回目のメモリリセット時のポテンシャルを示し、同図のＢはローリング読出し時のポテンシャルを示している。
【０１２３】
図２９からも明らかなように、共有画素単位２００では、２回目のメモリリセット時とローリング読出し時とでFD２３の昇圧ΔVが揃う。したがって、２回目のメモリリセット時と、ローリング読出し時の転送能力の差が無くなるので、黒沈み等の発生を抑制することが可能となる。
【０１２４】
また、２回目のメモリリセット時と、ローリング読出し時の転送能力の差が無くなるので、例えば、別電源を用いてポテンシャルの形状を変更する等の対処が不要となる。さらに、例えば、２回目のメモリリセット時と、ローリング読出し時の転送能力の差が無くなるようにポテンシャルを設計すること等が不要となる。
【０１２５】
次に、図３０は、図２７に示された共有画素単位２００を、図２８に示された第１の駆動シーケンスで動作させるための駆動パルスのうち、TRG1乃至TRG4を駆動させる駆動パルスとそれらを伝達するための制御配線の構成例を示している。なお、これらの制御配線は、図１５に示された画素駆動部１１２の内部に設けられているものとする。
【０１２６】
図３０に示された制御配線の構成例において、TRG1乃至TRG4を同時に駆動させる場合、制御配線１１２Gから駆動パルスが供給され、制御配線１０１を介してTRG1乃至TRG4に駆動パルスが供給される。TRG1を駆動させる場合、制御配線１１２1から駆動パルスが供給され、制御配線１０１を介してTRG1に駆動パルスが供給される。TRG2を駆動させる場合、制御配線１１２2から駆動パルスが供給され、制御配線１０１を介してTRG2に駆動パルスが供給される。TRG3,TRG4を駆動させる場合についても同様である。
【０１２７】
次に、図３１は、図２７に示された共有画素単位２００を、図２８に示された第１の駆動シーケンスで動作させるための駆動パルスのうち、TRG1乃至TRG4を駆動させる駆動パルスとそれらを伝達するための制御配線の他の構成例を示している。なお、これらの制御配線は、図１５に示された画素駆動部１１２の内部に設けられているものとする。
【０１２８】
図３１に示された制御配線の構成例において、TRG1乃至TRG4を同時に駆動させる場合、制御配線１１２GからTRG１乃至TRG4の全てを選択するアドレス選択信号が供給されるとともに、制御配線１１２0を介して駆動パルスが供給される。これにより、TRG1乃至TRG4に対し、制御配線１０１を介して駆動パルスが供給される。TRG1を駆動させる場合、制御配線１１２1からTRG１を選択するアドレス選択信号が供給されるとともに、制御配線１１２0を介して駆動パルスが供給される。これにより、TRG1に対し、制御配線１０１を介して駆動パルスが供給される。TRG2を駆動させる場合、制御配線１１２2からTRG2を選択するアドレス選択信号が供給されるとともに、制御配線１１２0を介して駆動パルスが供給される。これにより、TRG2に対し、制御配線１０１を介して駆動パルスが供給される。
TRG3,TRG4を駆動させる場合についても同様である。
【０１２９】
次に、図３２は、共有画素単位２００による第２の駆動シーケンスを示している。この第２の駆動シーケンスでも、メモリリセットを２回に分けて実行するが、１回目のメモリリセットは、４画素が同時に行うが、２回目のメモリリセットは、４画素がローリング読出しと異なる順次行うようにする。
【０１３０】
すなわち、第２の駆動シーケンスでは、１回目のメモリリセットとして、TRG1乃至TRG4を同時にオン、オフするとともに、リセットトランジスタ３４もオン、オフして、各メモリ部４１を、対応する転送トランジスタ２２およびリセットトランジスタ３４を介してVDDに接続することによってリセットする。このとき、FD２３もリセットされる。
【０１３１】
次に、２回目のメモリリセットとして、リセットトランジスタ３４をオフとした状態で、TRG1乃至TRG4を、TRG4，TRG3，TRG2，TRG1の順で、オン、オフしてFD２３を昇圧することにより、各メモリ部４１に残った電荷をFD２３に転送させる。次に、各メモリ用転送トランジスタ４２（TRX1乃至TRX4）を同時にオンとして、各PD３１の電荷を対応するメモリ部４１に転送する。この後、TRG1乃至TRG4を、TRG1，TRG2，TRG3，TRG4の順でオン、オフして、メモリ部４１1乃至４１4の電荷をFD２３に順次転送する（ローリング読出しを行う）。
【０１３２】
なお、２回目のメモリリセット時におけるTRG1乃至TRG4をオン、オフする順序と、ローリング読出し時におけるTRG1乃至TRG4をオン、オフする順序が逆順となっているが、これらの順序は、第１または第２の駆動シーケンスに限るものではなく、複数のTRGを同時ではなく、１つずつオン、オフするのであれば、それぞれ任意に設定することができる。
【０１３３】
次に、図３３は、共有画素単位２００による第３の駆動シーケンスを示している。この第３の駆動シーケンスでも、メモリリセットを２回に分けて実行するが、１回目のメモリリセットは４画素で同時に行うが、２回目のメモリリセットとローリング読出しは、４画素を２画素ずつ同時に行うようにする。
【０１３４】
すなわち、第３の駆動シーケンスでは、１回目のメモリリセットとして、TRG1乃至TRG4を同時にオン、オフするとともに、リセットトランジスタ３４もオン、オフして、各メモリ部４１を、対応する転送トランジスタ２２およびリセットトランジスタ３４を介してVDDに接続することによってリセットする。このとき、FD２３もリセットされる。
【０１３５】
次に、２回目のメモリリセットとして、リセットトランジスタ３４をオフとした状態で、TRG1とTRG2を同時にオン、オフしてFD２３を昇圧することにより、メモリ部４１1および４１2に残った電荷をFD２３に転送させる。次に、TRG3とTRG4を同時にオン、オフしてFD２３を昇圧することにより、メモリ部４１3および４１4に残った電荷をFD２３に転送させる。
【０１３６】
次に、各メモリ用転送トランジスタ４２（TRX1乃至TRX4）を同時にオンとして、各PD３１の電荷を対応するメモリ部４１に転送する。この後、TRG1とTRG2を同時にオン、オフしてメモリ部４１1および４１2の電荷をFD２３に転送する。次に、TRG3とTRG4を同時にオン、オフしてメモリ部４１3および４１4の電荷をFD２３に転送する（２画素ずつローリング読出しを行う）。
【０１３７】
なお、２回目のメモリリセット時において同時に電荷を転送する画素数と、ローリング読出し時において同時に電荷を転送する画素数が揃っていれば、その組み合わせや順序は上述した例に限ることなく、任意に設定することができる。
【０１３８】
次に、図３４は、図２７に示された共有画素単位２００を、第３の駆動シーケンスで動作させるための制御配線のうち、TRG1乃至TRG4を駆動させる駆動パルスとそれらを伝達するための制御配線の構成例を示している。なお、これらの制御配線は、図１５に示された画素駆動部１１２の内部に設けられているものとする。
【０１３９】
図３４に示された制御配線の構成例において、TRG1乃至TRG4を同時に駆動させる場合、制御配線１１２Gから駆動パルスが供給され、制御配線１０１を介してTRG1乃至TRG4に駆動パルスが供給される。TRG1とTRG2を同時に駆動させる場合、制御配線１１２2から駆動パルスが供給され、制御配線１０１を介してTRG1とTRG2に駆動パルスが供給される。また、TRG3とTRG4を同時に駆動させる場合、制御配線１１２4から駆動パルスが供給され、制御配線１０１を介してTRG3とTRG4に駆動パルスが供給される。
【０１４０】
なお、図３０または図３１に示された制御配線の構成例でも第３の駆動シーケンスは実行可能であるが、図３４に示された制御配線の構成例は、図３０または図３１に示された制御配線の構成例に比較して、制御配線の数を削減することができる。
【０１４１】
＜本技術の実施の形態である固体撮像装置の使用例＞
次に、図３５は、上述した固体撮像装置を使用する使用例を示す図である。
【０１４２】
上述した固体撮像装置は、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。
【０１４３】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・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
・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、TV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
・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
・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
・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
・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
・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
【０１４４】
＜体内情報取得システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１４５】
図３６は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【０１４６】
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
【０１４７】
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
【０１４８】
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
【０１４９】
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
【０１５０】
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
【０１５１】
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
【０１５２】
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
【０１５３】
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
【０１５４】
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
【０１５５】
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
【０１５６】
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
【０１５７】
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図３６では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
【０１５８】
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
【０１５９】
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
【０１６０】
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Ｎｏｉｓｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）処理及び／若しくは手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
【０１６１】
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１０１１２に適用され得る。
【０１６２】
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１６３】
図３７は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【０１６４】
図３７では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１６５】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１６６】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１６７】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：  Ｃａｍｅｒａ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
【０１６８】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【０１６９】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【０１７０】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【０１７１】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【０１７２】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１７３】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１７４】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１７５】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１７６】
図３８は、図３７に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１７７】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【０１７８】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【０１７９】
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【０１８０】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１８１】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１８２】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【０１８３】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【０１８４】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【０１８５】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【０１８６】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【０１８７】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【０１８８】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【０１８９】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【０１９０】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【０１９１】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１９２】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【０１９３】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１０４０２に適用され得る。
【０１９４】
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１９５】
図３９は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１９６】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３９に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
【０１９７】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１９８】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１９９】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０２００】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０２０１】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０２０２】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２０３】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２０４】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０２０５】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３９の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０２０６】
図４０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０２０７】
図４０では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０２０８】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０２０９】
なお、図４０には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０２１０】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０２１１】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２１２】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０２１３】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０２１４】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１に適用され得る。
【０２１５】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２１６】
本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
光電変換によって生成された電荷を蓄積する電荷蓄積部と、
前記電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送する転送部と、
前記電荷電圧変換部の容量を増減させることによりLG(Low Gain)状態、または、HG(High Gain)状態を切り替える切り替え部とを備え、
信号レベル取得用のA/D変換動作前において、
前記切り替え部は、少なくとも１回前記LG状態に切り替え、かつ、少なくとも１回前記HG状態に切り替えるように構成され、
前記転送部は、前記LG状態に切り替えられているとき、および前記HG状態に切り替えられているときの少なくとも２回、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、
前記電荷電圧変換部は、前記LG状態に切り替えられているときに転送された電荷と、前記HG状態に切り替えられているときに転送された電荷を加算して電圧信号に変換するように構成される
固体撮像装置。
（２）
前記切り替え部は、付加容量と、前記電荷電圧変換部に対して前記付加容量を接続または非接続とする接続トランジスタを有する
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
リセットレベル取得用のA/D変換動作前において、
前記切り替え部は、少なくとも１回前記HG状態に切り替えるように構成され、
前記転送部は、前記HG状態に切り替えられているとき、前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
前記（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記転送部は、転送トランジスタから構成され、
前記転送トランジスタのゲートと前記電荷電圧変換部との間の寄生容量は、前記接続トランジスタのゲートと前記電荷電圧変換部との間の寄生容量よりも大きい
前記（１）から（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記転送部は、転送トランジスタから成り、
前記転送トランジスタのゲート面積は、前記接続トランジスタのゲート面積よりも大きい
前記（１）から（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記電荷蓄積部の出力は、コンパレータに直接入力されるように構成される
前記（１）から（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
前記電荷蓄積部のリセットレベルは、前記コンパレータの初期化レベルを兼ねるように構成される
前記（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記転送部は、縦型トランジスタから構成される
前記（１）から（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記電荷蓄積部は、光電変換を行うPD（フォトダイオード）である
前記（１）から（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
前記電荷蓄積部は、光電変換を行うPD（フォトダイオード）によって生成された電荷を記憶するメモリ部である
前記（１）から（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記電荷電圧変換部は、複数の前記電荷蓄積部によって共有され、
前記複数の前記電荷蓄積部と前記電荷電圧変換部との間には、それぞれ前記転送部が設けられている
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
前記（１）から（１１）のいずれかに記載の固体撮像装置が搭載された
電子機器。
（１３）
光電変換によって生成された電荷を蓄積する共有数の電荷蓄積部と、
前記共有数の電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記共有数の電荷蓄積部に蓄積されている電荷のそれぞれを前記電荷電圧変換部に転送する前記共有数の転送部と、
前記電荷電圧変換部の容量を増減させることによりLG(Low Gain)状態、または、HG(High Gain)状態を切り替える切り替え部とを備え、
前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、
前記切り替え部は、前記LG状態に切り替えるように構成され、
前記共有数の転送部は、同時に、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成され、
前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、
前記切り替え部は、前記HG状態に切り替えるように構成され、
前記共有数の転送部は、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
固体撮像装置。
（１４）
前記切り替え部は、付加容量と、前記電荷電圧変換部に対して前記付加容量を接続または非接続とする接続トランジスタを有する
前記（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）
前記付加容量の容量DFD2は、前記電荷電圧変換部の容量CFDの（前記共有数−１）倍である
前記（１３）または（１４）に記載の固体撮像装置。
（１６）
前記電荷蓄積部は、光電変換を行うPD（フォトダイオード）によって生成された電荷を記憶するメモリ部である
前記（１３）から（１５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１７）
前記（１３）から（１６）のいずれかに記載の固体撮像装置が搭載された
電子機器。
（１８）
光電変換によって生成された電荷を蓄積する共有数の電荷蓄積部と、
前記共有数の電荷蓄積部から転送された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部と、
前記共有数の電荷蓄積部に蓄積されている電荷のそれぞれを前記電荷電圧変換部に転送する前記共有数の転送部とを備え、
前記共有数の転送部は、
前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送し、
前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、順次、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
固体撮像装置。
（１９）
前記共有数の転送部は、
前記共有数の電荷蓄積部をリセットする時において、任意の順序で、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送し、
前記共有数の電荷蓄積部から電荷を読み出す時において、任意の順序で、対応する前記電荷蓄積部に蓄積されている電荷を前記電荷電圧変換部に転送するように構成される
前記（１８）に記載の固体撮像装置。
（２０）
前記（１８）または（１９）に記載の固体撮像装置が搭載された
電子機器。
【符号の説明】
【０２１７】
１０  画素部，  ２１  電荷蓄積部，  ２２  転送トランジスタ，  ２３  FD，  ２４  FD容量切り替え部，  ２５  FDトランジスタ，  ２６  付加容量，  ２７  A/D変換部，  ３１  PD，  ３２  アンプトランジスタ，  ３３  選択トランジスタ，  ３４  リセットトランジスタ，  ３５  垂直信号線，  ４１  メモリ部，  ４２  転送ゲート，  ５１  メモリ部，  ５２  転送ゲート，  ６１  コンパレータ，  ６２  スイッチ，  １００  画素アレイ，  １０１  制御配線，  １１２  画素駆動部，  １１３  水平走査部，  １１１  制御タイミング発生部，  １２１  DAC，  １２２  カウンタ制御部，  １３１  コンパレータ，  １３２  カウンタ，  １５１  OPB領域,２００  共有画素単位
【図１】
2018186398.tif 000003
【図２】
2018186398.tif 000004
【図３】
2018186398.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018186398.tif 000007
【図６】
2018186398.tif 000008
【図７】
2018186398.tif 000009
【図８】
2018186398.tif 000010
【図９】
2018186398.tif 000011
【図１０】
2018186398.tif 000012
【図１１】
2018186398.tif 000013
【図１２】
2018186398.tif 000014
【図１３】
2018186398.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2018186398.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2018186398.tif 000019
【図１８】
2018186398.tif 000020
【図１９】
2018186398.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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