(57)【要約】【課題】動作モードごとに好適なＳＮ比の撮像信号を生成する。【解決手段】固体撮像装置は、画素領域に二次元状に配置され、入射光量に応じた画像信号を出力する複数の画素と、複数の画素列の各々に設けられ、当該画素列に含まれる読み出し対象の画素から画像信号が出力される垂直信号線と、複数の画素列の各々に設けられ、画像信号に基づいて撮像信号を生成する撮像信号生成部と、を備え、撮像装置が第１の動作モードにあるとき、読み出し対象の画素を含む画素列に設けられた垂直信号線と当該画素列に設けられた撮像信号生成部との間を接続し、撮像装置が第２の動作モードにあるとき、読み出し対象の画素を含む画素列に設けられた垂直信号線と複数の撮像信号生成部との間を接続し、読み出し対象の画素により出力された画像信号に基づいて複数の撮像信号生成部が生成した複数の撮像信号の平均を演算する。【選択図】図２
2018143007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を光電変換して第１信号を出力する第１画素と、
光を光電変換して第２信号を出力する第２画素と、
前記第１画素と接続され、前記第１信号が出力される第１信号線と、
前記第２画素と接続され、前記第２信号が出力される第２信号線と、
前記第１信号を処理する第１処理部と、
前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方を処理する第２処理部と、
前記第１信号線と前記第２処理部との電気的な接続／非接続と、前記第２信号線と前記第２処理部との電気的な接続／非接続とを切替可能な第１切替部と、
前記第１切替部により前記第１信号線と前記第２処理部とが接続される場合、前記第１処理部で処理された前記第１信号と、前記第２処理部で処理された前記第１信号との平均値を演算する演算部と、
前記演算部で演算された平均値を出力する出力部と、を備える撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置において、撮像信号のＳＮ比を向上することが望まれている。特許文献１には、ＣＣＤカラーエリアセンサから出力される画像信号を複数の信号処理部でＡ／Ｄ変換して、それらの変換結果の平均を算出することにより、Ａ／Ｄ変換時に発生するランダムノイズを低減する電子カメラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７５０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子カメラなどの撮像装置では、多様な状況で撮影を行うため、複数の撮像素子の動作モードが用意されていることがある。たとえば、高感度撮影モードのときには、露光量が少ないためノイズ成分を低減しないとＳＮ比を向上させられない。
【０００５】
ｘｙアドレス方式の固体撮像装置において、特許文献１のように画像信号を複数の信号処理部に入力して、それらの信号処理部の出力の平均を算出してノイズ成分を低減する場合に、低減前と同一の読み出し速度を実現するためには、信号処理部の個数を増加させる必要がある。しかし、信号処理部の増加は固体撮像素子の大型化につながるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様による撮像素子は、光を光電変換して第１信号を出力する第１画素と、光を光電変換して第２信号を出力する第２画素と、前記第１画素と接続され、前記第１信号が出力される第１信号線と、前記第２画素と接続され、前記第２信号が出力される第２信号線と、前記第１信号を処理する第１処理部と、前記第１信号および前記第２信号の少なくとも一方を処理する第２処理部と、前記第１信号線と前記第２処理部との電気的な接続／非接続と、前記第２信号線と前記第２処理部との電気的な接続／非接続とを切替可能な第１切替部と、前記第１切替部により前記第１信号線と前記第２処理部とが接続される場合、前記第１処理部で処理された前記第１信号と、前記第２処理部で処理された前記第１信号との平均値を演算する演算部と、前記演算部で演算された平均値を出力する出力部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、動作モードごとに好適なＳＮ比の撮像信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１、第２、および第３の実施の形態による固体撮像装置を備える電子カメラの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の等価回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の等価回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の動作例に関するタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の動作例に関するタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置の等価回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置の等価回路図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置の動作例に関するタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置の動作例に関するタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置の等価回路図である。
【図１１】画素の構成例を示す等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態による撮像装置の一構成例を示す概略ブロック図である。電子カメラ１は、撮影レンズ２と、固体撮像装置３と、撮像制御部４と、レンズ制御部５と、メモリ６と、マイクロプロセッサ７と、操作部８と、画像処理部９と、記録部１０とを備える撮像装置である。
【００１０】
撮影レンズ２は、フォーカシングレンズなどの複数の光学系、絞り等を備える。撮影レンズ２のフォーカシングレンズや絞りは、レンズ制御部５により駆動される。固体撮像装置３は、イメージセンサ３０を備える。撮影レンズ２の結像面には、イメージセンサ３０の撮像面が配置される。
【００１１】
撮像制御部４は、切替制御部４ａ（後述）を有し、固体撮像装置３に制御信号を出力する。固体撮像装置３は、撮像制御部４から出力される制御信号に従い、撮像信号を出力する。固体撮像装置３から出力された撮像信号は、メモリ６に一旦蓄積される。
【００１２】
マイクロプロセッサ７は、メモリ６を作業領域として用いて電子カメラ１の全体を制御する。マイクロプロセッサ７には、レリーズスイッチ、電源スイッチ、選択スイッチなどの操作部８が接続される。画像処理部９は、メモリ６に蓄積された撮像信号に対してホワイトバランスの調整、圧縮処理など、各種画像処理を行う。記録部１０には記録媒体１０ａが着脱自在に装着され、画像処理部９により圧縮された画像データを記録媒体１０ａに記録する。
【００１３】
電子カメラ１は、複数の撮影モードを有する。たとえば、電子カメラ１は、ＩＳＯ感度を所定値（たとえば、ＩＳＯ８００）以上に高めて撮影を行う高感度撮影モードと、イメージセンサ３０から撮像信号を高速に読み出す高速読み出しモードとを有する。高感度撮影モードでは、イメージセンサ３０の露光量が少なく、露光量を増加させることも困難であるため、ノイズ成分を低減しないと撮像信号のＳＮ比が向上しない。
【００１４】
ユーザは、操作部８を用いて所定の操作を行うと、電子カメラ１の撮影モードを切り替えることができる。マイクロプロセッサ７は、電子カメラ１の撮影モードが切り替えられると、レンズ制御部５、撮像制御部４、画像処理部９などを切り替えられた撮影モードに適合した設定に変更する。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施の形態における固体撮像装置３の等価回路図である。固体撮像装置３は、画素アレイ３０ａと、カラム回路３１と、第１切替部３２と、第２切替部３３と、平均化演算器３４と、出力選択回路３５とを備える。
【００１６】
固体撮像装置３の画素アレイ３０ａは、その撮像面に複数の画素２０が二次元状に配列されている。図２には、ベイヤ配列に従って配置された複数の画素２０の一部が図示されている。
【００１７】
画素アレイ３０ａの各画素列には、垂直信号線２５がそれぞれ設けられている。各画素列の垂直信号線２５には、当該画素列に含まれる画素２０がすべて接続されている。撮像制御部４の制御により読み出し対象となった画素２０は、垂直信号線２５に信号を出力する。
【００１８】
第１切替部３２は、切替制御部４ａから送信される制御信号に基づいて開閉する開閉器４１ａおよび４１ｂを複数備える。開閉器４１ａは、ｎ列目の画素列の垂直信号線２５とｎ列目の画素列のカラム回路３１との間に設けられる。開閉器４１ｂは、ｎ列目の画素列の垂直信号線２５とｎ＋１列目の画素列のカラム回路３１との間に設けられる。ここで、ｎは、１から画素アレイ３０ａに含まれる画素列の列数までの整数である。
【００１９】
カラム回路３１は、各画素列に設けられている。画素２０から垂直信号線２５に出力される信号は、第１切替部３２を介してカラム回路３１に読み込まれる。図２に例示したカラム回路３１は、Ａ／Ｄ変換部（ＡＤＣ）５１とＰＧＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｉｎ  Ａｍｐ）５２とを備える。ＰＧＡ５２は、第１切替部３２から入力された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換部５１は、ＰＧＡ５２が増幅した信号をＡ／Ｄ変換する。カラム回路３１は、後述する相関二重サンプリングにより撮像信号を生成する。
【００２０】
奇数列目の各画素列に設けられたカラム回路３１は、撮像信号を出力信号線６１ａへ出力する。偶数列目の各画素列に設けられたカラム回路３１は、撮像信号を出力信号線６１ｂへ出力する。出力信号線６１ａおよび６１ｂは、第２切替部３３に接続されている。
【００２１】
第２切替部３３は、切替制御部４ａの制御に基づいて開閉する開閉器４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、および４２ｄを備える。開閉器４２ａおよび開閉器４２ｃは出力信号線６１ａに接続され、開閉器４２ｂおよび開閉器４２ｄは出力信号線６１ｂに接続されている。開閉器４２ａおよび開閉器４２ｂは、平均化演算器３４に接続されている。開閉器４２ｃおよび開閉器４２ｄは、出力選択回路３５に接続されている。
【００２２】
平均化演算器３４は、高感度撮影モードなど、ＳＮ比の向上のためにノイズ成分の低減を要する撮影モードの際に用いられ、入力された二つの画像信号の平均を演算する。たとえば、平均化演算器３４は、二つの画像信号を加算して２で除す。平均化演算器３４は、その平均化した画像信号を新たな画像信号として出力選択回路３５に出力する。
出力選択回路３５は、入力された画像信号を固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００２３】
切替制御部４ａは、電子カメラ１の撮影モードに基づいて、第１切替部３２と第２切替部３３とを制御する。
たとえば、電子カメラ１が高感度撮影モードである場合、一つの画素２０が読み出し対象となる。このとき、切替制御部４ａは、読み出し対象の画素２０が属する画素列の垂直信号線２５に接続している開閉器４１ａおよび４１ｂのみが閉じるように、第１切替部３２を制御する。また、切替制御部４ａは、電子カメラ１が高感度撮影モードである場合、開閉器４２ｃおよび開閉器４２ｄが開き、開閉器４２ａおよび開閉器４２ｂを閉じるように、第２切替部３３を制御する。
【００２４】
すなわち、電子カメラ１が高感度撮影モードであり、読み出し対象の画素２０がｎ列目の画素列に含まれる場合、読み出し対象の画素２０から垂直信号線２５に出力された信号は、ｎ列目とｎ＋１列目のカラム回路３１に読み出される。ｎ列目とｎ＋１列目のカラム回路３１は、その信号に基づいて撮像信号をそれぞれ生成する。ｎ列目とｎ＋１列目のカラム回路３１が生成した各撮像信号は、それぞれ平均化演算器３４へ入力される。平均化演算器３４は、二つの撮像信号の平均を算出して、平均化した撮像信号を出力選択回路３５へ出力する。
【００２５】
電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、隣り合う二つの画素２０が読み出し対象となる。撮像制御部４は、開閉器４１ｂが開いて開閉器４１ａが閉じるように、第１切替部３２を制御する。また、撮像制御部４は、電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、開閉器４２ａおよび開閉器４２ｂを開き、開閉器４２ｃおよび開閉器４２ｄを閉じるように、第２切替部３３を制御する。
【００２６】
すなわち、電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、カラム回路３１は、行方向に隣り合う二つの読み出し対象の画素２０の各々から信号を読み出す。カラム回路３１は、読み出した信号に基づいて撮像信号をそれぞれ生成して、その撮像信号を出力選択回路３５へ出力する。
【００２７】
カラム回路３１が画素２０の各々から読み出した信号に対してＡ／Ｄ変換等の信号処理を行うと、撮像信号にノイズが発生する。固体撮像装置３は、電子カメラ１が高感度撮影モードにある場合、同一の信号に基づいて２個のカラム回路３１が生成した撮像信号の平均を演算することにより、撮像信号に含まれるノイズを１／√２に低減する。撮像信号に含まれるノイズが１／√２に低減されることにより、高感度撮影モードにおける撮像信号のＳＮ比が向上して、撮像画像の画質が向上する。
【００２８】
また、第１の実施の形態の固体撮像装置３は、電子カメラ１が高感度撮影モードであるときは、平均の演算に必要な撮像信号をｎ＋１列目の画素列に従来から設けられているカラム回路３１を用いて生成する。電子カメラ１が高感度撮影モードであるときに、第１切替部３２を介してｎ列目の垂直信号線２５をｎ＋１列目のカラム回路３１に接続することにより、画素列ごとに複数個のカラム回路３１を設ける場合よりも固体撮像装置３の大きさを小さくすることができる。
【００２９】
また、固体撮像装置３は、電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、画素行に含まれる二つの画素２０を読み出し対象とすることで、電子カメラ１が高感度撮影モードにある場合の半分の読み出し時間で画像を読み出すことができる。
【００３０】
図３は、図２の回路をより具体的に示した固体撮像装置３の等価回路図である。図３では、画素２０は、それぞれフォトダイオードＰＤと転送トランジスタＴａと増幅トランジスタＴｂとリセットトランジスタＴｃと選択トランジスタＴｄとを備える。また、図３では、開閉器４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、それぞれＮＭＯＳトランジスタで構成されている。各トランジスタのゲートには、以下の制御信号が入力される。なお、ｉは１から画素アレイ３０ａの垂直画素数までの整数であり、ｍは１から画素アレイ３０ａの水平画素数までの整数である。
ｉ行ｍ列の画素２０の転送トランジスタＴａ：制御信号ＴＸ（ｉ，ｍ）
ｉ行ｍ列の画素２０のリセットトランジスタＴｃ：制御信号ＲＳＴ（ｉ，ｍ）
ｉ行ｍ列の画素２０の選択トランジスタＴｄ：制御信号ＳＥＬ（ｉ，ｍ）
奇数列目の画素列の開閉器４１ａ：制御信号ＬＩＮＥ１
奇数列目の画素列の開閉器４１ｂ：制御信号ＬＩＮＥ２
偶数列目の画素列の開閉器４１ａ：制御信号ＬＩＮＥ３
偶数列目の画素列の開閉器４１ｂ：制御信号ＬＩＮＥ４
開閉器４２ａ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ４
開閉器４２ｂ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ３
開閉器４２ｃ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１
開閉器４２ｄ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２
【００３１】
制御信号ＴＸ（ｉ，ｍ）、ＲＳＴ（ｉ，ｍ）、およびＳＥＬ（ｉ，ｍ）は、撮像制御部４により出力される。制御信号ＬＩＮＥ１、ＬＩＮＥ２、ＬＩＮＥ３、ＬＩＮＥ４、ＯＵＴ＿ＳＷ１、ＯＵＴ＿ＳＷ２、ＯＵＴ＿ＳＷ３、およびＯＵＴ＿ＳＷ４は、切替制御部４ａにより出力される。
【００３２】
転送トランジスタＴａがオン状態となると、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が不図示のフローティングディフュージョンに転送される。不図示のフローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴａを介して転送された電荷を電圧に変換する。その電圧は、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加される。増幅トランジスタＴｂは、そのゲート電圧に応じた電気信号を生成する。
【００３３】
リセットトランジスタＴｃは、オン状態とされることによってフローティングディフュージョンＦＤや増幅トランジスタＴｂのゲートに転送された電荷を排出し、画素２０をリセット状態にする。
【００３４】
選択トランジスタＴｄは、オン状態とされることによって画素２０と垂直信号線２５とを電気的に接続する。画素２０が垂直信号線２５に接続されると、増幅トランジスタＴｂにて生成された信号が垂直信号線２５に出力される。選択トランジスタＴｄがオン状態にある場合に、転送トランジスタＴａがオン状態となると信号レベルの信号が垂直信号線２５に出力され、画素２０がリセット状態になるとリセットレベルの信号が垂直信号線２５に出力される。
【００３５】
カラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１には、それぞれ制御信号ＳＡＭＰＬＥと制御信号ＲＡＭＰとが入力される。制御信号ＳＡＭＰＬＥは、Ａ／Ｄ変換部５１に入力されたリセットレベルまたは信号レベルの信号をサンプリングするか否かを表す。制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルのとき、Ａ／Ｄ変換部５１は、サンプリングを行う。Ａ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰにＨｉレベルからＬｏレベルへの傾斜信号が入力されているとき、サンプリング結果に基づきＡ／Ｄ変換を行う。カラム回路３１は、Ａ／Ｄ変換後の信号レベルの信号からＡ／Ｄ変換後のリセットレベルの信号を差し引いて撮像信号を生成する。
【００３６】
図３および図４を用いて、電子カメラ１の撮影モードが高感度撮影モードである場合の固体撮像装置３の動作について説明する。図４は、１行ｍ列の画素２０と１行ｍ＋１列の画素２０から信号が読み出されて、出力選択回路３５から外部に撮像信号が出力されるまでの動作を表すタイミングチャートである。
【００３７】
図４の初期状態では、各制御信号は、以下のようになっている。
制御信号ＴＸ（ｉ，ｍ）：Ｌｏレベル
制御信号ＲＳＴ（ｉ，ｍ）：Ｌｏレベル
制御信号ＳＥＬ（ｉ，ｍ）：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ１：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ２：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ３：Ｈｉレベル
制御信号ＬＩＮＥ４：Ｈｉレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ４：Ｈｉレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ３：Ｈｉレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１：Ｌｏレベル
【００３８】
時間Ｔ１では、制御信号ＳＥＬ（１，ｍ）がＨｉレベルに切り替わると共に、制御信号ＬＩＮＥ３および制御信号ＬＩＮＥ４がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＬＩＮＥ１および制御信号ＬＩＮＥ２がＨｉレベルに切り替わる。１行ｍ列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となり、１行ｍ列の画素２０がｍ列目の垂直信号線２５に接続される。偶数列目の開閉器４１ａおよび開閉器４１ｂが開き、奇数列目の画素列の開閉器４１ａおよび開閉器４１ｂが閉じる。
【００３９】
時間Ｔ２では、制御信号ＲＳＴ（１，ｍ）がＨｉレベルに切り替わり、１行ｍ列の画素２０がリセット状態になる。このとき、ｍ列の垂直信号線２５には、１行ｍ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋが出力される。
【００４０】
時間Ｔ３では、制御信号ＲＳＴ（１，ｍ）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わり、ｍ列目とｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
【００４１】
時間Ｔ４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（１，ｍ）がＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目とｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ３から時間Ｔ４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。また、１行ｍ列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、１行ｍ列の画素２０のフォトダイオードＰＤから１行ｍ列の画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｍ列の垂直信号線２５には、１行ｍ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
時間Ｔ５では、制御信号ＴＸ（１，ｍ）がＬｏレベルに切り替わり、１行ｍ列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｍ列の垂直信号線２５には、引き続き１行ｍ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００４２】
時間Ｔ６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目とｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
【００４３】
時間Ｔ７では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｍ列目とｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６から時間Ｔ７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【００４４】
時間Ｔ８では、制御信号ＳＥＬ（１，ｍ）がＬｏレベルに、制御信号ＳＥＬ（１，ｍ＋１）がＨｉレベルに、制御信号ＬＩＮＥ１および制御信号ＬＩＮＥ２がＬｏレベルに、制御信号ＬＩＮＥ３および制御信号ＬＩＮＥ４がＨｉレベルにそれぞれ切り替わる。１行ｍ列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となり、１行ｍ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となる。すなわち、１行ｍ＋１列の画素２０がｍ＋１列目の垂直信号線２５に接続される。また、奇数列目の開閉器４１ａおよび開閉器４１ｂが開き、偶数列目の画素列の開閉器４１ａおよび開閉器４１ｂが閉じる。
【００４５】
時間Ｔ９では、制御信号ＲＳＴ（１，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わり、１行ｍ＋１列の画素２０がリセット状態になる。このとき、ｍ＋１列の垂直信号線２５には、１行ｍ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋが出力される。
【００４６】
時間Ｔ１０では、制御信号ＲＳＴ（１，ｍ＋１）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わり、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｍ＋１列目とｍ＋２列目のＡ／Ｄ変換部５１は、リセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。また、ｍ列目とｍ＋１列目のカラム回路３１は、時間Ｔ４から時間Ｔ６の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋを時間Ｔ７から時間Ｔ１０の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。ｍ列目とｍ＋１列目のカラム回路３１は、各々が生成した撮像信号を平均化演算器３４へ出力する。平均化演算器３４は、ｍ列目とｍ＋１列目のカラム回路３１がそれぞれ出力した撮像信号の平均を演算して、出力選択回路３５へ出力する。出力選択回路３５は、１行ｍ列の画素２０に関する撮像信号Ｒ１ａを固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００４７】
時間Ｔ１１では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（１，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わる。ｍ＋１列目とｍ＋２列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ１０から時間Ｔ１１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。また、１行ｍ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、１行ｍ＋１列の画素２０のフォトダイオードＰＤから１行ｍ＋１列の画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｍ＋１列の垂直信号線２５には、１行ｍ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００４８】
時間Ｔ１２では、制御信号ＴＸ（１，ｍ＋１）がＬｏレベルに切り替わり、１行ｍ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｍ＋１列の垂直信号線２５には、引き続き１行ｍ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力されている。
【００４９】
時間Ｔ１３では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｍ＋１列目とｍ＋２列目のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
【００５０】
時間Ｔ１４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｍ＋１列目とｍ＋２列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ１３から時間Ｔ１４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【００５１】
時間Ｔ１５では、制御信号ＳＥＬ（１，ｍ＋１）がＬｏレベルに、制御信号ＬＩＮＥ１および制御信号ＬＩＮＥ２がＨｉレベルに、制御信号ＬＩＮＥ３およびＬＩＮＥ４がＬｏレベルにそれぞれ切り替わる。１行ｍ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となる。奇数列目の開閉器４１ａおよび開閉器４１ａが閉じて、偶数列目の開閉器４１ａおよび開閉器４１ｂが開く。
【００５２】
時間Ｔ１６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わる。ｍ＋１列目とｍ＋２列目のカラム回路３１は、時間Ｔ１１から時間Ｔ１３の間にＡ／Ｄ変換した１行ｍ＋１列の画素２０のリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋを時間Ｔ１４から時間Ｔ１６の間にＡ／Ｄ変換した１行ｍ＋１列の画素２０の信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。ｍ＋１列目とｍ＋２列目のカラム回路３１は、各々が生成した撮像信号を平均化演算器３４へ出力する。平均化演算器３４は、ｍ＋１列目とｍ＋２列目のカラム回路３１がそれぞれ出力した撮像信号の平均を演算して、出力選択回路３５へ出力する。出力選択回路３５は、１行ｍ＋１列の画素２０に関する撮像信号Ｇｒ１ａを固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００５３】
図３および図５を用いて、電子カメラ１の撮影モードが高速読み出しモードである場合の固体撮像装置３の動作について説明する。図５は、固体撮像装置３が１行ｍ列の画素２０と１行ｍ＋１列の画素２０から信号を読み出して、出力選択回路３５から外部に撮像信号を出力するまでの動作を表すタイミングチャートである。
【００５４】
図５の初期状態では、各制御信号は、以下のようになっている。
制御信号ＴＸ（ｉ，ｍ）：Ｌｏレベル
制御信号ＲＳＴ（ｉ，ｍ）：Ｌｏレベル
制御信号ＳＥＬ（ｉ，ｍ）：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ１：Ｈｉレベル
制御信号ＬＩＮＥ２：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ３：Ｈｉレベル
制御信号ＬＩＮＥ４：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ４：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ３：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１：Ｌｏレベル
【００５５】
電子カメラ１の撮影モードが高速読み出しモードである場合、制御信号ＬＩＮＥ１およびＬＩＮＥ３は、常にＨｉレベルである。すなわち、電子カメラ１の撮影モードが高感度撮影モードでない場合、開閉器４１ａは、常に閉じている（オン状態である）。一方、制御信号ＬＩＮＥ２およびＬＩＮＥ４は、常にＬｏレベルである。すなわち、電子カメラ１の撮影モードが高感度撮影モードでない場合、開閉器４１ｂは、常に開いている（オフ状態である）。
【００５６】
時間Ｔ２１では、制御信号ＳＥＬ（１，ｍ）およびＳＥＬ（１，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わる。１行ｍ列および１行ｍ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となり、１行ｍ列の画素２０がｍ列目の垂直信号線２５に接続され、１行ｍ＋１列の画素２０がｍ＋１列目の垂直信号線２５に接続される。
【００５７】
時間Ｔ２２では、制御信号ＲＳＴ（１，ｍ）およびＲＳＴ（１，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わり、１行ｍ列および１行ｍ＋１列の画素２０がそれぞれリセット状態になる。このとき、ｍ列の垂直信号線２５には、１行ｍ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋが出力される。ｍ＋１列の垂直信号線２５には、１行ｍ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋが出力される。
【００５８】
時間Ｔ２３では、制御信号ＲＳＴ（１，ｍ）およびＲＳＴ（１，ｍ＋１）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、リセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始し、ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、リセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
【００５９】
時間Ｔ２４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（１，ｍ）およびＴＸ（１，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ２３から時間Ｔ２４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ２３から時間Ｔ２４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。また、１行ｍ列および１行ｍ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、１行ｍ列および１行ｍ＋１列の画素２０のフォトダイオードＰＤから各画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｍ列の垂直信号線２５には、１行ｍ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。また、ｍ＋１列の垂直信号線２５には、１行ｍ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００６０】
時間Ｔ２５では、制御信号ＴＸ（１，ｍ）およびＴＸ（１，ｍ＋１）がＬｏレベルに切り替わり、１行ｍ列および１行ｍ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｍ列の垂直信号線２５には、引き続き１行ｍ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。ｍ＋１列の垂直信号線２５には、引き続き１行ｍ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００６１】
時間Ｔ２６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
【００６２】
時間Ｔ２７では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ２６から時間Ｔ２７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ２６から時間Ｔ２７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【００６３】
時間Ｔ２８では、制御信号ＳＥＬ（１，ｍ）およびＳＥＬ（１，ｍ＋１）がＬｏレベルにそれぞれ切り替わると共に、制御信号ＳＥＬ（２，ｍ）およびＳＥＬ（２，ｍ＋１）がＨｉレベルにそれぞれ切り替わる。１行ｍ列および１行ｍ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となり、２行ｍ列および２行ｍ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となる。すなわち、２行ｍ列の画素２０がｍ列目の垂直信号線２５に接続される。また、２行ｍ＋１列の画素２０がｍ＋１列の垂直信号線２５に接続される。
【００６４】
時間Ｔ２９では、制御信号ＲＳＴ（２，ｍ）およびＲＳＴ（２，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わり、２行ｍ列および２行ｍ＋１列の画素２０がリセット状態になる。このとき、ｍ列目の垂直信号線２５には、２行ｍ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋが出力され、ｍ＋１列の垂直信号線２５には、２行ｍ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋが出力される。
【００６５】
時間Ｔ３０では、制御信号ＲＳＴ（２，ｍ）およびＲＳＴ（２，ｍ＋１）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わり、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、リセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、リセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。また、ｍ列目のカラム回路３１は、時間Ｔ２４から時間Ｔ２６の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋを時間Ｔ２７から時間Ｔ３０の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。同様に、ｍ＋１列目のカラム回路３１は、時間Ｔ２４から時間Ｔ２６の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋを時間Ｔ２７から時間Ｔ３０の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＨｉレベルに切り替わることにより、ｍ列目のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、１行ｍ列の画素２０に関する撮像信号Ｒ１ａを固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００６６】
時間Ｔ３１では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（２，ｍ）およびＴＸ（２，ｍ＋１）がＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ３０から時間Ｔ３１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ３０から時間Ｔ３１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
また、２行ｍ列および２行ｍ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、２行ｍ列の画素２０のフォトダイオードＰＤから２行ｍ列の画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。２行ｍ＋１列の画素２０のフォトダイオードＰＤから２行ｍ＋１列の画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｍ列目の垂直信号線２５には、２行ｍ列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌが出力され、ｍ＋１列目の垂直信号線２５には、２行ｍ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００６７】
時間Ｔ３２では、制御信号ＴＸ（２，ｍ）およびＴＸ（２，ｍ＋１）がＬｏレベルに切り替わり、２行ｍ列および２行ｍ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｍ列の垂直信号線２５には、引き続き２行ｍ列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌが出力されている。ｍ＋１列の垂直信号線２５には、引き続き２行ｍ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌが出力されている。
【００６８】
時間Ｔ３３では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２がＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２がＨｉレベルに切り替わることにより、ｍ＋１列目のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、１行ｍ＋１列の画素２０に関する撮像信号Ｇｒ１ａを固体撮像装置３の外部へ順次出力する。
【００６９】
時間Ｔ３４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｍ列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ３３から時間Ｔ３４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｍ＋１列目のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ３３から時間Ｔ３４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【００７０】
時間Ｔ３５では、制御信号ＳＥＬ（２，ｍ）およびＳＥＬ（２，ｍ＋１）がＬｏレベルにそれぞれ切り替わる。２行ｍ列および２行ｍ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となる。
【００７１】
時間Ｔ３６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＨｉレベルに切り替わる。ｍ列目のカラム回路３１は、時間Ｔ３１から時間Ｔ３３の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋを時間Ｔ３４から時間Ｔ３６の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。同様に、ｍ＋１列目のカラム回路３１は、時間Ｔ３１から時間Ｔ３３の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋを時間Ｔ３４から時間Ｔ３６の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＨｉレベルに切り替わることにより、ｍ列目のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、２行ｍ列の画素２０に関する撮像信号Ｇｂ１ａを固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００７２】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置３の等価回路図である。第２の実施の形態による固体撮像装置３は、イメージセンサ３０と、カラム回路３１と、第２切替部３３と、平均化演算器３４と、出力選択回路３５と、第３切替部３６とを備える。第１の実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、その構成に関する説明を省略する。
【００７３】
第２の実施の形態による固体撮像装置３は、イメージセンサ３０の画素列ごとに第１垂直信号線２５ａおよび第２垂直信号線２５ｂを備える。ｎ列目の画素列に設けられた第１垂直信号線２５ａには、ｎ列目の画素列に含まれる画素２０のうち奇数行目の画素２０、すなわち奇数行ｎ列の画素２０が接続される。一方、ｎ列目の画素列に設けられた第２垂直信号線２５ｂには、偶数行ｎ列の画素２０が接続される。
【００７４】
また、本発明の第２の実施の形態による電子カメラ１では、固体撮像装置３に含まれる各画素列の両端にカラム回路３１が設けられている。すなわち、第２の実施の形態では、画素列ごとに二つのカラム回路３１が設けられている。一つ目のカラム回路３１は画素列の上端側に設けられ、二つ目のカラム回路３１は画素列の下端側に設けられている。すなわち、一つ目のカラム回路３１は第１垂直信号線２５ａおよび第２垂直信号線２５ｂの上端側に設けられ、二つ目のカラム回路３１は第１垂直信号線２５ａおよび第２垂直信号線２５ｂの下端側に設けられている。
【００７５】
第３切替部３６は、切替制御部４ａの制御に基づいて開閉する開閉器４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、および４３ｅをそれぞれ複数備える。開閉器４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、および４３ｅは、それぞれ以下の位置に設けられる。なお、以下の説明で用いる変数ｑは画素アレイ３０ａの水平画素数以下の奇数である。
開閉器４３ａは、ｑ列目の第１垂直信号線２５ａとｑ列目の下端側のカラム回路３１との間、およびｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａとｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１との間に設けられる。
開閉器４３ｂは、ｑ列目の第１垂直信号線２５ａとｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１との間、およびｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａとｑ列目の上端側のカラム回路３１との間に設けられる。
開閉器４３ｃは、ｑ列目の第２垂直信号線２５ｂとｑ列目の下端側のカラム回路３１との間、およびｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂとｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１との間に設けられる。
開閉器４３ｄは、ｑ列目の第２垂直信号線２５ｂとｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１との間、およびｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂとｑ列目の上端側のカラム回路３１との間に設けられる。
開閉器４３ｅは、ｑ列目の第２垂直信号線２５ｂとｑ列目の上端側のカラム回路３１との間、およびｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂとｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１との間に設けられる。
【００７６】
本発明の第２の実施の形態による電子カメラ１では、固体撮像装置３は、第２切替部３３、平均化演算器３４、および出力選択回路３５をそれぞれ二つ備える。一つ目の第２切替部３３、平均化演算器３４、および出力選択回路３５は、画素列の上端側に設けられたカラム回路３１が出力する撮像装置のために用いられる。二つ目の第２切替部３３、平均化演算器３４、および出力選択回路３５は、画素列の下端側に設けられたカラム回路３１が出力する撮像装置のために用いられる。
【００７７】
図７は、図６の回路をより具体的に示した固体撮像装置３の等価回路図である。図７では、画素２０は、それぞれフォトダイオードＰＤと転送トランジスタＴａと増幅トランジスタＴｂとリセットトランジスタＴｃと選択トランジスタＴｄとを備える。また、図７では、開閉器４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅは、それぞれＮＭＯＳトランジスタで構成されている。各トランジスタのゲートには、以下の制御信号が入力される。ｐは、１から画素アレイ３０ａの垂直画素数以下の整数である。
ｐ行の画素２０の転送トランジスタＴａ：制御信号ＴＸ（ｐ）
ｐ行の画素２０のリセットトランジスタＴｃ：制御信号ＲＳＴ（ｐ）
ｐ行の画素２０の選択トランジスタＴｄ：制御信号ＳＥＬ（ｐ）
開閉器４２ａ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ４
開閉器４２ｂ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ３
開閉器４２ｃ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１
開閉器４２ｄ：制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２
開閉器４３ａ：制御信号ＬＩＮＥ１
開閉器４３ｂ：制御信号ＬＩＮＥ３
開閉器４３ｃ：制御信号ＬＩＮＥ２
開閉器４３ｄ：制御信号ＬＩＮＥ４
開閉器４３ｅ：制御信号ＬＩＮＥ５
【００７８】
制御信号ＴＸ（ｐ）、ＲＳＴ（ｐ）、およびＳＥＬ（ｐ）は、撮像制御部４により出力される。制御信号ＬＩＮＥ１、ＬＩＮＥ２、ＬＩＮＥ３、ＬＩＮＥ４、ＬＩＮＥ５、ＯＵＴ＿ＳＷ１、ＯＵＴ＿ＳＷ２、ＯＵＴ＿ＳＷ３、およびＯＵＴ＿ＳＷ４は、切替制御部４ａにより出力される。
上端側および下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１には、それぞれ制御信号ＳＡＭＰＬＥと制御信号ＲＡＭＰとが入力される。
【００７９】
図７および図８を用いて、電子カメラ１の撮影モードが高感度撮影モードである場合の固体撮像装置３の動作について説明する。図８は、１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０から信号が読み出されて、出力選択回路３５から外部に撮像信号が出力するまでの動作を表すタイミングチャートである。
【００８０】
図８の初期状態では、各制御信号は、以下のようになっている。
制御信号ＴＸ（ｐ）：Ｌｏレベル
制御信号ＲＳＴ（ｐ）：Ｌｏレベル
制御信号ＳＥＬ（ｐ）：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ４：Ｈｉレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ３：Ｈｉレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ１：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ２：Ｈｉレベル
制御信号ＬＩＮＥ３：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ４：Ｈｉレベル
制御信号ＬＩＮＥ５：Ｌｏレベル
【００８１】
時間Ｔ４１では、制御信号ＳＥＬ（１）がＨｉレベルに切り替わると共に、制御信号ＬＩＮＥ２および制御信号ＬＩＮＥ４がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＬＩＮＥ１および制御信号ＬＩＮＥ３がＨｉレベルに切り替わる。１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となり、１行ｑ列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａに接続され、１行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａに接続される。開閉器４３ｃおよび開閉器４３ｄが開き、開閉器４３ａおよび開閉器４３ｂが閉じる。
【００８２】
時間Ｔ４２では、制御信号ＲＳＴ（１）がＨｉレベルに切り替わり、１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０の増幅トランジスタＴｂがリセット状態になる。以降、ｑ列目の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋが出力される。ｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋが出力される。
【００８３】
時間Ｔ４３では、制御信号ＲＳＴ（１）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目とｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。ｑ列目とｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
【００８４】
時間Ｔ４４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（１）がＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ４３から時間Ｔ４４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ４３から時間Ｔ４４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０のフォトダイオードＰＤから各画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｑ列の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。また、ｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００８５】
時間Ｔ４５では、制御信号ＴＸ（１）がＬｏレベルに切り替わり、１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｑ列の第１垂直信号線２５ａには、引き続き１行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａには、引き続き１行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００８６】
時間Ｔ４６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目およびｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｑ列目およびｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
【００８７】
時間Ｔ４７では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｑ列目およびｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ４６から時間Ｔ４７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ列目およびｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ４６から時間Ｔ４７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【００８８】
時間Ｔ４８では、制御信号ＳＥＬ（１）がＬｏレベルに、制御信号ＳＥＬ（２）がＨｉレベルに、制御信号ＬＩＮＥ１および制御信号ＬＩＮＥ３がＬｏレベルに、制御信号ＬＩＮＥ２および制御信号ＬＩＮＥ４がＨｉレベルにそれぞれ切り替わる。１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となり、２行ｑ列および２行ｑ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となる。１行ｑ列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａから切断され、１行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａから切断される。２行ｑ列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂに接続され、２行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂに接続される。開閉器４３ａおよび開閉器４３ｂが開き、開閉器４３ｃおよび開閉器４３ｄが閉じる。
時間Ｔ４９では、制御信号ＲＳＴ（２）がＨｉレベルに切り替わり、２行ｑ列および２行ｑ＋１列の画素２０がリセット状態になる。
【００８９】
時間Ｔ５０では、制御信号ＲＳＴ（２）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わり、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目とｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。ｑ列目とｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｂ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
また、ｑ列目とｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１は、時間Ｔ４４から時間Ｔ４６の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋを時間Ｔ４７から時間Ｔ５０の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。ｑ列目とｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１は、時間Ｔ４４から時間Ｔ４６の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋを時間Ｔ４７から時間Ｔ５０の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。
ｑ列目とｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１は、各々が生成した撮像信号を下端側の平均化演算器３４へ出力する。下端側の平均化演算器３４は、ｑ列目およびｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１がそれぞれ出力した撮像信号の平均を演算して、出力選択回路３５へ出力する。下端側の出力選択回路３５は、１行ｑ列の画素２０に関する撮像信号Ｒ１ｂを固体撮像装置３の外部へ出力する。
ｑ列目とｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１は、各々が生成した撮像信号を上端側の平均化演算器３４へ出力する。上端側の平均化演算器３４は、ｑ列目およびｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１がそれぞれ出力した撮像信号の平均を演算して、出力選択回路３５へ出力する。上端側の出力選択回路３５は、１行ｑ＋１列の画素２０に関する撮像信号Ｇｒ１ｂを固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００９０】
時間Ｔ５１では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（２）がＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ５０から時間Ｔ５１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ５０から時間Ｔ５１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
２行ｑ列および２行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、２行ｑ列の画素２０のフォトダイオードＰＤから２行ｑ列の画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。２行ｑ＋１列の画素２０のフォトダイオードＰＤから２行ｑ＋１列の画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｑ列目の第２垂直信号線２５ｂには、２行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌが出力され、ｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂには、２行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【００９１】
時間Ｔ５２では、制御信号ＴＸ（２）がＬｏレベルに切り替わり、２行ｑ列および２行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｑ列の第２垂直信号線２５ｂには、引き続き２行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌが出力されている。ｑ＋１列の第２垂直信号線２５ｂには、引き続き２行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌが出力されている。
【００９２】
時間Ｔ５３では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目およびｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｑ列目およびｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
【００９３】
時間Ｔ５４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｑ列目およびｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ５３から時間Ｔ５４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ列目およびｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ５３から時間Ｔ５４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【００９４】
時間Ｔ５５では、制御信号ＳＥＬ（２）がＬｏレベルに、制御信号ＬＩＮＥ２および制御信号ＬＩＮＥ４がＬｏレベルに、制御信号ＬＩＮＥ１および制御信号ＬＩＮＥ３がＨｉレベルにそれぞれ切り替わる。２行ｑ列および２行ｑ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となる。２行ｑ列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂから切断され、２行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂから切断される。開閉器４３ｃおよび開閉器４３ｄが開き、開閉器４３ａおよび開閉器４３ｂが閉じる。
【００９５】
時間Ｔ５６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わる。
また、ｑ列目とｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１は、時間Ｔ５１から時間Ｔ５３の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋを時間Ｔ５４から時間Ｔ５６の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。
また、ｑ列目とｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１は、時間Ｔ５１から時間Ｔ５３の間にＡ／Ｄ変換したリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋを時間Ｔ５４から時間Ｔ５６の間にＡ／Ｄ変換した信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌから減じて、撮像信号を生成する。
ｑ列目とｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１は、各々が生成した撮像信号を下端側の平均化演算器３４へ出力する。下端側の平均化演算器３４は、ｑ列目およびｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１がそれぞれ出力した撮像信号の平均を演算して、出力選択回路３５へ出力する。下端側の出力選択回路３５は、２行ｑ列の画素２０に関する撮像信号Ｇｂ１ｂを固体撮像装置３の外部へ出力する。
ｑ列目とｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１は、各々が生成した撮像信号を上端側の平均化演算器３４へ出力する。上端側の平均化演算器３４は、ｑ列目およびｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１がそれぞれ出力した撮像信号の平均を演算して、出力選択回路３５へ出力する。上端側の出力選択回路３５は、２行ｑ＋１列の画素２０に関する撮像信号Ｂ１ｂを固体撮像装置３の外部へ出力する。
【００９６】
図７および図９を用いて、電子カメラ１が高速読み出しモードである場合の固体撮像装置３の動作について説明する。図９は、固体撮像装置３が１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０から信号を読み出して、出力選択回路３５から外部に撮像信号を出力するまでの動作を表すタイミングチャートである。
【００９７】
図９の初期状態では、各制御信号は、以下のようになっている。
制御信号ＴＸ（ｐ）：Ｌｏレベル
制御信号ＲＳＴ（ｐ）：Ｌｏレベル
制御信号ＳＥＬ（ｐ）：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ４：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ３：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２：Ｌｏレベル
制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ１：Ｈｉレベル
制御信号ＬＩＮＥ２：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ３：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ４：Ｌｏレベル
制御信号ＬＩＮＥ５：Ｈｉレベル
【００９８】
電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、制御信号ＬＩＮＥ１およびＬＩＮＥ５は、常にＨｉレベルである。すなわち、電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、開閉器４３ａおよび開閉器４３ｅは、常に閉じている。一方、制御信号ＬＩＮＥ２、ＬＩＮＥ３、およびＬＩＮＥ４は、常にＬｏレベルである。
【００９９】
時間Ｔ６１では、制御信号ＳＥＬ（１）およびＳＥＬ（２）がＨｉレベルに切り替わる。１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオン状態となる。１行ｑ列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａに接続され、１行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａに接続される。２行ｑ列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂに接続され、２行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂに接続される。
【０１００】
時間Ｔ６２では、制御信号ＲＳＴ（１）およびＲＳＴ（２）がＨｉレベルに切り替わり、１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０がそれぞれリセット状態になる。このとき、ｑ列の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋが出力される。ｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋが出力される。ｑ列の第２垂直信号線２５ｂには、２行ｑ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋが出力される。ｑ＋１列の第２垂直信号線２５ｂには、２行ｑ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋが出力される。
【０１０１】
時間Ｔ６３では、制御信号ＲＳＴ（１）およびＲＳＴ（２）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
【０１０２】
時間Ｔ６４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（１）およびＴＸ（２）がＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６３から時間Ｔ６４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６３から時間Ｔ６４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｂ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６３から時間Ｔ６４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｂ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６３から時間Ｔ６４までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｒ１ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
【０１０３】
１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、各画素２０のフォトダイオードＰＤから各画素２０のフローティングディフュージョンに電荷が転送される。以降、ｑ列の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａには、１行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ列の第２垂直信号線２５ｂには、２行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ＋１列の第２垂直信号線２５ａには、２行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌが出力される。
【０１０４】
時間Ｔ６５では、制御信号ＴＸ（１）およびＴＸ（２）がＬｏレベルに切り替わり、１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｑ列およびｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａおよび第２垂直信号線２５ｂには、対応する信号レベルの信号が引き続き出力される。
【０１０５】
時間Ｔ６６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わる。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１が信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
【０１０６】
時間Ｔ６７では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６６から時間Ｔ６７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６６から時間Ｔ６７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｂ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６６から時間Ｔ６７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｂ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ６６から時間Ｔ６７までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｒ１ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【０１０７】
時間Ｔ６８では、制御信号ＳＥＬ（１）およびＳＥＬ（２）がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＳＥＬ（３）およびＳＥＬ（４）がＨｉレベルに切り替わる。１行ｑ列、１行ｑ＋１列、２行ｑ列、２行ｑ＋１列の画素２０がオフ状態となり、３行ｑ列、３行ｑ＋１列、４行ｑ列、４行ｑ＋１列の画素２０がオン状態となる。１行ｑ列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａから切断され、代わりに３行ｑ列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａに接続される。１行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａから切断され、代わりに３行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａに接続される。２行ｑ列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂから切断され、代わりに４行ｑ列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂに接続される。２行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂから切断され、４行ｑ＋１列の画素２０がｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂに接続される。
【０１０８】
時間Ｔ６９では、制御信号ＲＳＴ（３）およびＲＳＴ（４）がＨｉレベルに切り替わり、３行ｑ列、３行ｑ＋１列、４行ｑ列、４行ｑ＋１列の画素２０がリセット状態になる。このとき、ｑ列の第１垂直信号線２５ａには、３行ｑ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｒ２ｄａｒｋが出力される。ｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａには、３行ｑ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｒ２ｄａｒｋが出力される。ｑ列の第２垂直信号線２５ｂには、４行ｑ列の画素２０からリセットレベルの信号Ｇｂ２ｄａｒｋが出力される。ｑ＋１列の第２垂直信号線２５ｂには、４行ｑ＋１列の画素２０からリセットレベルの信号Ｂ２ｄａｒｋが出力される。
【０１０９】
時間Ｔ７０では、制御信号ＲＳＴ（３）およびＲＳＴ（４）がＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わり、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＨｉレベルに切り替わる。
ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｒ２ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｂ２ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｇｂ２ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１がリセットレベルの信号Ｇｒ２ｄａｒｋのサンプリングを開始する。
【０１１０】
下端側の開閉器４２ｃが閉じて、ｑ列目の下端側のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。下端側の出力選択回路３５は、１行ｑ列の画素２０に関する撮像信号Ｒ１ｂを出力する。
上端側の開閉器４２ｃが閉じて、ｑ列目の上端側のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。上端側の出力選択回路３５は、２行ｑ列の画素２０に関する撮像信号Ｇｂ１ｂを出力する。
【０１１１】
時間Ｔ７１では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力され、制御信号ＴＸ（３）およびＴＸ（４）がＨｉレベルに切り替わる。
ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７０から時間Ｔ７１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｒ２ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７０から時間Ｔ７１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｂ２ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７０から時間Ｔ７１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｂ２ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７０から時間Ｔ７１までの期間にサンプリングしたリセットレベルの信号Ｇｒ２ｄａｒｋについてＡ／Ｄ変換する。
【０１１２】
３行ｑ列、３行ｑ＋１列、４行ｑ列、および４行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオン状態となり、各画素２０のフォトダイオードＰＤから各画素２０のフローティングディフュージョンにそれぞれ電荷が転送される。以降、ｑ列の第１垂直信号線２５ａには、３行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｒ２ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａには、３行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｒ２ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ列の第２垂直信号線２５ｂには、４行ｑ列の画素２０から信号レベルの信号Ｇｂ２ｓｉｇｎａｌが出力される。ｑ＋１列の第２垂直信号線２５ａには、４行ｑ＋１列の画素２０から信号レベルの信号Ｂ２ｓｉｇｎａｌが出力される。
【０１１３】
時間Ｔ７２では、制御信号ＴＸ（３）およびＴＸ（４）がＬｏレベルに切り替わり、３行ｑ列、３行ｑ＋１列、４行ｑ列、および４行ｑ＋１列の画素２０の転送トランジスタＴａがオフ状態となり、電荷の転送が終了する。ｑ列およびｑ＋１列の第１垂直信号線２５ａおよび第２垂直信号線２５ｂには、対応する信号レベルの信号が引き続き出力される。
【０１１４】
時間Ｔ７３では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＨｉレベルに、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＬｏレベルに、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２がＨｉレベルにそれぞれ切り替わる。
ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｒ２ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｂ２ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｇｂ２ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、信号レベルの信号Ｇｒ２ｓｉｇｎａｌのサンプリングを開始する。
下端側の開閉器４２ｄが閉じて、ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、４行ｑ＋１列の画素２０に関する撮像信号Ｂ１ｂを出力する。
上端側の開閉器４２ｄが閉じて、ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、３行ｑ＋１列の画素２０に関する撮像信号Ｇｒ１ｂを出力する。
【０１１５】
時間Ｔ７４では、制御信号ＳＡＭＰＬＥがＬｏレベルに切り替わると共に、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力される。ｑ列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７３から時間Ｔ７４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｒ２ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の下端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７３から時間Ｔ７４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｂ２ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７３から時間Ｔ７４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｂ２ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。ｑ＋１列目の上端側のカラム回路３１のＡ／Ｄ変換部５１は、制御信号ＲＡＭＰに傾斜信号が入力されている間、時間Ｔ７３から時間Ｔ７４までの期間にサンプリングした信号レベルの信号Ｇｒ２ｓｉｇｎａｌについてＡ／Ｄ変換する。
【０１１６】
時間Ｔ７５では、制御信号ＳＥＬ（３）およびＳＥＬ（４）がＬｏレベルに切り替わる。３行ｑ列、３行ｑ＋１列、４行ｑ列、４行ｑ＋１列の画素２０の選択トランジスタＴｄがオフ状態となる。
３行ｑ列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａから切断され、３行ｑ＋１列の画素２０がｑ列目の第１垂直信号線２５ａから切断される。
４行ｑ列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂから切断され、４行ｑ＋１列の画素２０がｑ列目の第２垂直信号線２５ｂから切断される。
【０１１７】
時間Ｔ７６では、制御信号ＲＡＭＰへの傾斜信号の入力が終わると共に、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ２がＬｏレベルに切り替わり、制御信号ＯＵＴ＿ＳＷ１がＨｉレベルに切り替わる。
下端側の開閉器４２ｃが閉じて、ｑ列目の下端側のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、３行ｑ列の画素２０に関する撮像信号Ｒ２ｂを出力する。
上端側の開閉器４２ｃが閉じて、ｑ列目の上端側のカラム回路３１が生成した撮像信号が出力選択回路３５へ出力される。出力選択回路３５は、４行ｑ列の画素２０に関する撮像信号Ｇｂ２ｂを出力する。
【０１１８】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３の実施の形態による固体撮像装置３の等価回路図である。第３の実施の形態による固体撮像装置３は、イメージセンサ３０と、カラム回路３１と、平均化演算器３４と、出力選択回路３５と、第４切替部３７と、第５切替部３８とを備える。第１の実施の形態と同一の構成には、同一の符号を付し、その構成に関する説明を省略する。
【０１１９】
第３の実施の形態による固体撮像装置３では、第２の実施の形態と同様に画素アレイ３０ａの画素列ごとに第１垂直信号線２５ａおよび第２垂直信号線２５ｂを備え、画素列の両端にはカラム回路３１が設けられている。
【０１２０】
第３の実施の形態では、電子カメラ１が高感度撮影モードであるとき、読み出し対象の画素２０の出力を上端側のカラム回路３１と下端側のカラム回路３１の両方に出力する。上端側のカラム回路３１と下端側のカラム回路３１は、読み出し対象の画素２０に関する撮像信号をそれぞれ生成する。上端側のカラム回路３１と下端側のカラム回路３１が生成した撮像信号は、平均化演算器３４に出力されて、平均化される。
【０１２１】
第４切替部３７は、画素列の上端側に開閉器４４ａおよび４４ｂを有し、画素列の下端側に開閉器４４ｃおよび４４ｄを有する。
切替制御部４ａは、ｐ列目の画素列に設けられた開閉器４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、および４４ｄの各々を制御する制御信号ＬＩＮＥ１（ｐ）、ＬＩＮＥ２（ｐ）、ＬＩＮＥ３（ｐ）、およびＬＩＮＥ４（ｐ）を出力する。
【０１２２】
図１０では、上端側と下端側にそれぞれ平均化演算器３４と出力選択回路３５が設けられている。上端側の平均化演算器３４は、奇数列目の画素列の両端に設けられたカラム回路３１が生成した撮像信号の平均を演算することに用いられる。下端側の平均化演算器３４は、偶数列目の画素列の両端に設けられたカラム回路３１が生成した撮像信号の平均を演算することに用いられる。
【０１２３】
第５切替部３８は、開閉器４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、および４５ｄをそれぞれ２個ずつ備える。
開閉器４５ａは、上端側の出力信号線６１ａと上端側の平均化演算器３４との間、下端側の出力信号線６１ａと上端側の平均化演算器３４との間にそれぞれ設けられている。
開閉器４５ｂは、上端側の出力信号線６１ｂと下端側の平均化演算器３４との間、下端側の出力信号線６１ｂと下端側の平均化演算器３４との間にそれぞれ設けられている。
開閉器４５ｃは、上端側の出力信号線６１ａと上端側の出力選択回路３５との間、下端側の出力信号線６１ａと下端側の出力選択回路３５との間にそれぞれ設けられている。
開閉器４５ｄは、上端側の出力信号線６１ｂと上端側の出力選択回路３５との間、下端側の出力信号線６１ｂと下端側の出力選択回路３５との間にそれぞれ設けられている。
【０１２４】
電子カメラ１が高感度撮影モードである場合に、１行ｑ列および１行ｑ＋１列の画素２０が読み出し対象となったとき、切替制御部４ａは、図１０に示すように第４切替部３７および第５切替部３８を制御する。
図１０に示す例では、切替制御部４ａは、読み出し対象の画素２０を含む画素列、すなわちｑ列目およびｑ＋１列目の画素列に設けられた開閉器４４ａおよび４４ｃを閉じる。また、切替制御部４ａは、ｑ列目およびｑ＋１列目の画素列に設けられた開閉器４４ｂおよび４４ｄを開く。なお、図１０に図示していないが、切替制御部４ａは、読み出し対象の画素２０を含まない画素列に設けられた開閉器４４ａおよび４４ｃについても開いている。
電子カメラ１が高感度撮影モードであるとき、切替制御部４ａは、２個の開閉器４５ａおよび２個の開閉器４５ｂを閉じて、２個の開閉器４５ｃおよび２個の開閉器４５ｄを開く。
【０１２５】
電子カメラ１が高感度撮影モードの場合の動作について説明する。ｑ列目の読み出し対象の画素２０の信号がｑ列目の画素列の両端のカラム回路３１に入力される。ｑ列目の画素列の両端に設けられたカラム回路３１の各々で生成された撮像信号は、開閉器４５ａを介して上端側の平均化演算器３４に入力されて、それらの撮像信号の平均が演算される。上端側の平均化演算器３４の演算結果は、上端側の出力選択回路３５に入力されて、外部へ出力される。
【０１２６】
ｑ＋１列目の読み出し対象の画素２０の信号がｑ＋１列目の画素列の両端のカラム回路３１に入力される。ｑ＋１列目の画素列の両端に設けられたカラム回路３１の各々で生成された撮像信号は、開閉器４５ｂを介して下端側の平均化演算器３４に入力されて、それらの撮像信号の平均が演算される。下端側の平均化演算器３４の演算結果は、下端側の出力選択回路３５に入力されて、外部へ出力される。
【０１２７】
電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、ｐ行ｑ列、ｐ行ｑ＋１列、ｐ＋１行ｑ列、およびｐ＋１行ｑ＋１列の画素２０が読み出し対象となる。なお、ここでｐは奇数であるものとする。
【０１２８】
切替制御部４ａは、ｑ列目およびｑ＋１列目の画素列に設けられた開閉器４４ａおよび４４ｄを閉じる。また、切替制御部４ａは、他の画素列に設けられた開閉器４４ａおよび４４ｄと、すべての画素列に設けられた開閉器４４ｂおよび４４ｃとを開く。
【０１２９】
切替制御部４ａは、電子カメラ１が高速読み出しモードである場合、２個の開閉器４５ｃおよび２個の開閉器４５ｄを閉じて、２個の開閉器４５ａおよび２個の開閉器４５ｂを開く。
【０１３０】
電子カメラ１が高速読み出しモードの場合の動作について説明する。
ｐ行ｑ列の画素２０からｑ列目の第１垂直信号線２５ａに出力される信号は、開閉器４４ａを介して、ｑ列目の画素列の上端側のカラム回路３１に読み出される。ｑ列目の画素列の上端側のカラム回路３１が生成した撮像信号は、開閉器４５ｃを介して上端側の出力選択回路３５から外部へ出力される。
ｐ行ｑ＋１列の画素２０からｑ＋１列目の第１垂直信号線２５ａに出力される信号は、開閉器４４ａを介して、ｑ＋１列目の画素列の上端側のカラム回路３１に読み出される。ｑ＋１列目の画素列の上端側のカラム回路３１が生成した撮像信号は、開閉器４５ｄを介して上端側の出力選択回路３５から外部へ出力される。
ｐ＋１行ｑ列の画素２０からｑ列目の第２垂直信号線２５ｂに出力される信号は、開閉器４４ｄを介して、ｑ列目の画素列の下端側のカラム回路３１に読み出される。ｑ列目の画素列の下端側のカラム回路３１が生成した撮像信号は、開閉器４５ｃを介して下端側の出力選択回路３５から外部へ出力される。
ｐ＋１行ｑ＋１列の画素２０からｑ＋１列目の第２垂直信号線２５ｂに出力される信号は、開閉器４４ｄを介して、ｑ＋１列目の画素列の下端側のカラム回路３１に読み出される。ｑ＋１列目の画素列の下端側のカラム回路３１が生成した撮像信号は、開閉器４５ｄを介して下端側の出力選択回路３５から外部へ出力される。
【０１３１】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
第１、第２、および第３の実施の形態による固体撮像装置３は、高速読み出しモードと高感度撮影モードとを有する電子カメラ１に用いられる。固体撮像装置３は、入射光量に応じた信号レベルの信号を出力する複数の画素２０が二次元状に配置された画素アレイ３０ａを有する。また、固体撮像装置３は、１または複数の垂直信号線２５、２５ａ、２５ｂとカラム回路３１と平均化演算器３４とを有する。垂直信号線２５等の垂直信号線は、複数の画素列の各々に設けられ、当該画素列に含まれる読み出し対象の画素２０から信号が出力される。カラム回路３１は、複数の画素列の各々に設けられ、信号レベルの信号に基づいて相関二重サンプリングの演算を行い、撮像信号を生成する。固体撮像装置３は、第１切替部３２、第３切替部３６、または第４切替部３７を備える。第１切替部３２、第３切替部３６、または第４切替部３７は、切替制御部４ａの制御に基づいて、垂直信号線２５等の垂直信号線とカラム回路３１との間を接続する。電子カメラ１が高速読み出しモードであるとき、第１切替部３２、第３切替部３６、または第４切替部３７は、読み出し対象の画素２０を含む画素列に設けられた垂直信号線と当該画素列に設けられたカラム回路３１との間を接続する。電子カメラ１が高感度撮影モードにあるとき、第１切替部３２、第３切替部３６、または第４切替部３７は、読み出し対象の画素２０を含む画素列に設けられた垂直信号線と複数のカラム回路３１との間を接続する。平均化演算器３４は、電子カメラ１が高感度撮影モードであるとき、読み出し対象の画素２０により出力された信号レベルの信号に基づいて複数のカラム回路３１が生成した撮像信号の平均を演算する。
固体撮像装置３は、高感度撮影モードのように、露光量を多くすることができない動作モードにおいて、平均化演算器３４を用いてノイズ成分を取り除いてＳＮ比を向上させることができる。
【０１３２】
以上で説明した実施形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１）上記の各実施の形態では、図３および図７に示したように、イメージセンサ３０の画素２０は、転送トランジスタＴａ、増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃ、および選択トランジスタＴｄをそれぞれ有していた。しかし、複数の画素の間で一または複数のトランジスタを共用することにしてもよい。増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃ、および選択トランジスタＴｄを二つの画素で共有する場合の等価回路図を図１１に示す。
【０１３３】
（変形例２）上記の実施の形態では、電子カメラ１が高感度撮影モードにあるとき、切替制御部４ａは、垂直信号線２５等の垂直信号線を二つのカラム回路３１に接続することにしたが、垂直信号線を接続するカラム回路３１の数量は２個に限定しない。たとえば、垂直信号線と４個のカラム回路３１との間を接続することにしてもよい。この場合、垂直信号線と同時に接続されるカラム回路３１の数と同数の出力信号線を設け、第２切替部３３または第５切替部３８を介してそれらの出力信号線を平均化演算器３４にそれぞれ接続することが好ましい。垂直信号線と同時に接続するカラム回路３１の個数、すなわち読み出し対象の画素２０の信号の入力先のカラム回路３１の個数をｃ個に増やすと画像信号のノイズ成分は１／√ｃに低減される。
【０１３４】
（変形例３）上記の実施の形態では、電子カメラ１が高感度撮影モードであるとき、垂直信号線を二つのカラム回路３１に接続して、それらが出力する撮像信号の平均を演算することにした。しかし、電子カメラ１が露光量を増加させることができないなどの理由を要する高感度撮影モード以外の撮影モードである場合や、画像信号のノイズを低減させて撮影したい場合にも、垂直信号線を複数のカラム回路３１に接続することにしてもよい。
【０１３５】
（変形例４）上記の実施の形態では、カラム回路３１は、Ａ／Ｄ変換部５１とＰＧＡ５２とを備えることにしたが、この構成だけに限定しない。たとえば、カラム回路３１は、ＰＧＡ５２を備えていなくてもよく、別の構成要素を備えることにしてもよい。
【０１３６】
（変形例５）図２、図３、図６、図７、および図１０では、固体撮像装置３の画素アレイ３０ａに配列される画素２０の個数を２×４個としたが、あくまで例示であって、この個数に限定されない。
【０１３７】
以上で説明した実施の形態や変形例はあくまで例示に過ぎず、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。
【符号の説明】
【０１３８】
１  電子カメラ
３  固体撮像装置
４  撮像制御部
４ａ  切替制御部
７  マイクロプロセッサ
２０  画素
２５  垂直信号線
２５ａ  第１垂直信号線
２５ｂ  第２垂直信号線
３０  イメージセンサ
３０ａ  画素アレイ
３１  カラム回路
３２  第１切替部
３３  第２切替部
３４  平均化演算器
３５  出力選択回路
３６  第３切替部
３７  第４切替部
３８  第５切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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