(57)【要約】【課題】コストを抑えつつ、走査周期のバラつきに起因するノイズを低減可能な固体撮像装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】本実施形態の一形態によれば、走査周期内の蓄積期間において生じた信号電荷に基づく画素信号を出力する画素部と、画素部が出力する画素信号を保持する保持部と、画素部及び保持部を制御する制御部と、を備え、制御部は、蓄積期間の長さを走査周期とは独立に制御することを特徴とする固体撮像装置が提供される。【選択図】図２
2018137631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査周期内の蓄積期間において生じた信号電荷に基づく画素信号を出力する画素部と、
前記画素部が出力する前記画素信号を保持する保持部と、
前記画素部及び前記保持部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記蓄積期間の長さを前記走査周期とは独立に制御する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
主走査方向に複数の前記画素部が配され、
前記画素部が出力する前記画素信号をそれぞれ保持する複数の前記保持部を備え、
前記主走査方向と垂直な方向に、前記走査周期で走査を行うことで２次元画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素部は、前記信号電荷を排出するリセットトランジスタを有し、
前記保持部は、前記画素部との間に接続された転送トランジスタを有し、
前記制御部は、前記リセットトランジスタ及び前記転送トランジスタを制御することで前記蓄積期間の長さを制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記制御部の外部から入力される同期信号に基づいて、前記蓄積期間の開始タイミング及び終了タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記同期信号は、前記走査周期内に第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスを有し、
前記制御部は、前記第１のトリガパルスに基づいて前記蓄積期間の開始タイミングを制御し、前記第２のトリガパルスに基づいて前記蓄積期間の終了タイミングを制御する。
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１のトリガパルスの周期が、前記走査周期と等しい
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１のトリガパルスと前記第２のトリガパルスとは、互いにパルス幅が異なる
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１のトリガパルスと前記第２のトリガパルスは、互いにデジタル値が異なる所定のｂｉｔ長のバイナリデータである
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１のトリガパルスと前記第２のトリガパルスの一方は、前記同期信号の立ち上がりであり、前記第１のトリガパルスと前記第２のトリガパルスの他方は、前記同期信号の立ち下がりである
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記制御部の外部から送信された通信データに基づいて、前記蓄積期間の開始タイミング及び終了タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記制御部が有する記憶部に記憶された設定値に基づいて、前記蓄積期間の開始タイミング及び終了タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記保持部は、前記画素部が出力する前記画素信号を増幅する増幅部を有する
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
走査周期内の蓄積期間において生じた信号電荷に基づく画素信号を出力する画素部と、
前記画素部が出力する前記画素信号を保持する保持部と、
前記画素部及び前記保持部を制御する制御部と、
を備えた固体撮像装置の制御方法であって、
前記制御部において、前記蓄積期間の長さを前記走査周期とは独立に制御するステップを有する
ことを特徴とする固体撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やスキャナ等に用いられる固体撮像装置のノイズ低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やスキャナ等に用いられるラインセンサにおいては、例えば特許文献１に記載されているように、画素部に生じた信号電荷を蓄積する蓄積期間の長さが、概ね副走査方向のライン走査周期（以下単に「走査周期」という）と同じになるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８８６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、複写機やスキャナ等においては、紙の搬送やリーダーユニットの移動を制御するモーターの速度バラつき、又は読み出した画像信号の転送タイミング等により、特定のラインの走査周期がバラついて一定とならない場合がある。特に、近年の複写機やスキャナ等では、高速化及び高解像度に伴い走査周期が短くなっており、走査周期の長さに対する走査周期のバラつきの程度が大きくなっている。
【０００５】
一般的な複写機やスキャナ等では、画像信号に含まれる暗電流やリーク電流等に起因するノイズを検出して除去するために、遮光状態における画素信号のレベルに基づいてシェーディング補正を行っている。したがって、ラインごとに走査周期が異なると、シェーディング補正用の遮光状態の画素信号を取得するときの蓄積期間の長さと、画像用の画素信号を取得するときの蓄積期間の長さとが異なり、２つの信号に共通して含まれるノイズの相関性が低下してしまう。この結果、生成した画像に横すじ状の固定パターンノイズが生じて画質を大きく劣化させてしまう。
【０００６】
このような課題を解決するためには、例えばシェーディング補正用の遮光状態の画素信号のレベルを、走査周期のバラつきの大きさに応じて複数用意する等の対策が考えられるが、データを保持するためのメモリ容量が増大してコストが増加してしまう。或いは低暗電流のウエハやプロセステクノロジを適用するとしても、やはりコストが増加してしまう。そこで本発明は、コストを抑えつつ、走査周期のバラつきに起因するノイズを低減可能な固体撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の一形態によれば、走査周期内の蓄積期間において生じた信号電荷に基づく画素信号を出力する画素部と、画素部が出力する画素信号を保持する保持部と、画素部及び保持部を制御する制御部と、を備え、制御部は、蓄積期間の長さを走査周期とは独立に制御することを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【０００８】
本実施形態の別の一形態によれば、走査周期内の蓄積期間において生じた信号電荷に基づく画素信号を出力する画素部と、画素部が出力する画素信号を保持する保持部と、画素部及び保持部を制御する制御部と、を備えた固体撮像装置の制御方法であって、制御部において、蓄積期間の長さを走査周期とは独立に制御するステップを有することを特徴とする固体撮像装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コストを抑えつつ、走査周期のバラつきに起因するノイズを低減可能な固体撮像装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示すタイミングチャートである。
【図３】第２実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第１のタイミングチャートである。
【図４】第２実施形態に係る固体撮像装置における制御部の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図５】第２実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第２のタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第３のタイミングチャートである。
【図７】第３実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図８】第３実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第１のタイミングチャートである。
【図９】第３実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第２のタイミングチャートである。
【図１０】第４実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態の固体撮像装置は、画素部１００、保持部２００、制御部３００、水平シフトレジスタ４００、及び出力アンプ５００を備えて構成される。主走査方向には複数の画素部１００が配される。また、各画素部１００が出力する画素信号は、複数の保持部２００のそれぞれにより保持される。本実施形態の固体撮像装置は、主走査方向と垂直な方向に、所定の走査周期で走査を行うことで２次元画像を生成する。
【００１３】
以下の説明では、固体撮像装置が備える複数の画素部１００と複数の保持部２００が、共にｎ個（ｎは自然数）であり、図１に示すように、画素部１００が出力する画素信号が、対応する保持部２００によって保持されることを想定する。しかし、本実施形態はこのような構成には限定されず、画素部１００の数と保持部２００の数が異なっていてもよく、画素部１００と保持部２００が必ずしも１対１に対応していなくてもよい。
【００１４】
画素部１００は、受光した光を信号電荷に光電変換して蓄積するフォトダイオード等の光電変換部ＰＤを有している。光電変換部ＰＤに生じた信号電荷に基づく画素信号は、画素部１００の外部に出力される。画素部１００に蓄積された信号電荷は、制御信号ＰＲＥＳによって制御されるリセットトランジスタにより排出され得る。これにより、光電変換部ＰＤに信号電荷が蓄積される蓄積期間の開始タイミングが制御される。
【００１５】
保持部２００は、画素部１００が出力する画素信号を保持する保持容量ＣＴＳ、及び、画素部１００が出力する画素信号の基準レベルを保持する保持容量ＣＴＮを有している。また、保持部２００は、保持容量ＣＴＮ、ＣＴＳに接続された転送トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４を有している。
【００１６】
転送トランジスタＴｒ１は、制御信号ＰＴＮにより制御され、画素部１００が出力する画素信号の基準レベルを保持容量ＣＴＮに接続する。転送トランジスタＴｒ２は、制御信号ＰＴＳにより制御され、画素部１００が出力する画素信号を保持容量ＣＴＳに接続する。第ｉ番目の保持部２００の転送トランジスタＴｒ３は、第ｉ番目の制御信号ＳＲ［ｉ］により制御され、保持容量ＣＴＮを第１の出力信号線を介して出力アンプ５００に接続する。第ｉ番目の保持部２００の転送トランジスタＴｒ４は、第ｉ番目の制御信号ＳＲ［ｉ］により制御され、保持容量ＣＴＳを第２の出力信号線を介して出力アンプ５００に接続する。
【００１７】
制御部３００は、制御部３００の外部から入力される同期信号ＴＲと同期して動作し、制御信号ＰＲＥＳ、ＰＴＮ、ＰＴＳを生成して出力することで、画素部１００及び保持部２００を制御する。また、水平シフトレジスタ４００は、制御信号ＳＲ［ｉ］を生成して出力することで、保持部２００を制御する。水平シフトレジスタ４００から制御信号ＳＲ［ｉ］が出力されると、保持容量ＣＴＮが保持する信号が信号ＶＣＨＮとして第１の出力信号線に出力されると共に、保持容量ＣＴＳが保持する信号が信号ＶＣＨＳとして第２の出力信号線に出力される。
【００１８】
出力アンプ５００は、信号ＶＣＨＮを基準レベルとして、信号ＶＣＨＳを増幅し、出力端子ＶＯＵＴを介して固体撮像装置の外部に出力する。第１の出力信号線、第２の出力信号線に出力された信号ＶＣＨＮ、ＶＣＨＳは、制御信号ＰＣＨＲによって、各保持部２００からの読み出しごとにリセットされる。
【００１９】
次に、図１に示した本実施形態の固体撮像装置の制御方法について図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示すタイミングチャートである。図２には、画素部１００及び保持部２００を制御するための制御信号ＰＲＥＳ、ＰＴＮ、ＰＴＳ、ＳＲ［ｉ］のタイミングチャートを概略的に示している。
【００２０】
本実施形態の制御部３００は、制御部３００の外部から副走査方向のライン走査の周期で入力される同期信号ＴＲに同期して動作する。図２に示す走査周期Ｔ１は、特定の１ライン走査の周期を示しており、走査周期Ｔ２は、走査周期Ｔ１の次のライン走査の周期を示している。前述のように、走査周期Ｔ１、Ｔ２はバラついて一定とならない場合がある。例えば図２では、走査周期Ｔ１と走査周期Ｔ２はＴ１≠Ｔ２となっている。本実施形態の同期信号ＴＲは、走査周期Ｔ１、Ｔ２内に第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスを有している。
【００２１】
時刻ｔ０において、制御部３００の外部から、走査周期Ｔ１における第１のトリガパルスが、制御部３００に入力される。制御部３００は、第１のトリガパルスの立ち上がり又は立ち下がりと同期して動作し、走査周期Ｔ１における画素部１００及び保持部２００の制御を開始する。
【００２２】
時刻ｔ２において、制御部３００は、制御信号ＰＲＥＳを生成して画素部１００に出力すると共に、制御信号ＰＴＮを生成して保持部２００に出力する。これにより、画素部１００の光電変換部ＰＤに蓄積された信号電荷と、保持部２００の保持容量ＣＴＮに保持された画素信号がリセットされる。
【００２３】
時刻ｔ４において、制御部３００は、制御信号ＰＴＮを立ち下げる。これにより、走査周期Ｔ１において画素部１００の光電変換部ＰＤに生じる信号電荷の蓄積が開始される。すなわち、制御信号ＰＴＮの立ち下がりのタイミングが、画素部１００の蓄積期間Ｔｃの開始タイミングとなる。
【００２４】
時刻ｔ５において、水平シフトレジスタ４００は、制御信号ＳＲ［１］を第１番目の保持部２００に出力する。これにより、第１番目の画素部１００に生じた信号電荷に基づく画素信号の基準レベルであって保持容量ＣＴＮに保持された信号が、第１の出力信号線に信号ＶＣＨＮとして出力される。また、第１番目の画素部１００に生じた信号電荷に基づく画素信号であって保持容量ＣＴＳに保持された画素信号が、第２の出力信号線に信号ＶＣＨＳとして出力される。そして、信号ＶＣＨＮを基準レベルとする信号ＶＣＨＳの値が、出力アンプ５００により増幅されて出力端子ＶＯＵＴを介して固体撮像装置の外部に出力される。その後、制御信号ＰＣＨＲにより、第１の出力信号線と第２の出力信号線に出力された信号ＶＣＨＮ、ＶＣＨＳがリセットされる。
【００２５】
この結果、走査周期Ｔ１の１つ前の不図示の走査周期において第１番目の画素部１００に蓄積された信号電荷に基づく画素信号が読み出される。続いて、第２番目以降の画素部１００及び保持部２００に対しても同様の制御が順次行われて、第２番目以降の画素部１００に蓄積された信号電荷に基づく画素信号が順次読み出される。なお、走査周期Ｔ１において画素部１００に蓄積された信号電荷に基づく画素信号は、次の走査周期Ｔ２において読み出される。
【００２６】
時刻ｔ７において、制御部３００の外部から、走査周期Ｔ１における第２のトリガパルスが、制御部３００に入力される。このとき、本実施形態では、第１のトリガパルスから第２のトリガパルスまでの間隔Ｔａが、走査周期Ｔ１、Ｔ２のバラつきに関わらず一定となっている。制御部３００は、第２のトリガパルスの立ち上がり又は立ち下がりと同期して動作し、時刻ｔ９において、制御信号ＰＴＳを生成して保持部２００に出力する。これにより、走査周期Ｔ１において画素部１００に蓄積された信号電荷に基づく画素信号が、保持部２００の保持容量ＣＴＳに保持される。
【００２７】
時刻ｔ１０において、制御部３００は、制御信号ＰＴＳを立ち下げる。これにより、走査周期Ｔ１において画素部１００の光電変換部ＰＤに生じた信号電荷の蓄積が終了する。すなわち、制御信号ＰＴＳの立ち下がりのタイミングが、画素部１００の蓄積期間Ｔｃの終了タイミングとなる。
【００２８】
時刻ｔ１１において、次の走査周期Ｔ２における第１のトリガパルスが、制御部３００に入力される。制御部３００は、第１のトリガパルスの立ち上がり又は立ち下がりと同期して動作し、走査周期Ｔ１と同様に、走査周期Ｔ２における画素部１００及び保持部２００の制御を開始する。
【００２９】
この結果、走査周期Ｔ１において画素部１００に蓄積された信号電荷に基づく画素信号が読み出される。なお、走査周期Ｔ２において画素部１００に蓄積された信号電荷に基づく画素信号は、次の不図示の走査周期において読み出される。以後、同様の処理が、残りの副走査方向のラインに対しても繰り返される。
【００３０】
ところで、前述のように、複写機やスキャナ等に用いられるラインセンサ等の固体撮像装置においては、走査周期Ｔ１、Ｔ２はラインごとにバラついて一定ではない。このため、従来の固体撮像装置では、副走査方向の走査周期Ｔ１、Ｔ２に応じて決定される画素部１００における蓄積期間Ｔｃの長さも、ラインごとにバラついて一定ではなかった。この結果、シェーディング補正の精度が低下して、生成された画像に横すじ状の固定パターンノイズが生じてしまうという課題があった。
【００３１】
そこで、本実施形態の制御部３００は、外部から入力される同期信号ＴＲに含まれる第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスに基づいて、蓄積期間Ｔｃの長さを走査周期Ｔ１、Ｔ２とは独立に制御している。例えば図２では、第１のトリガパルスから第２のトリガパルスまでの間隔Ｔａが、走査周期Ｔ１、Ｔ２のバラつきに関わらず一定となっている。これにより、蓄積期間Ｔｃの長さが、副走査方向の走査周期Ｔ１、Ｔ２のバラつきに影響されず一定に制御されるため、シェーディング補正の精度の低下を回避することができる。
【００３２】
なお、図２に示す蓄積期間Ｔｃの長さや、第１のトリガパルスから第２のトリガパルスまでの間隔Ｔａは、必ずしも走査周期Ｔ１、Ｔ２間で厳密に一定とする必要はなく、シェーディング補正の精度等応じて決定される許容値の範囲内に収まっていればよい。
【００３３】
以上のように、本実施形態の固体撮像装置は、走査周期内の蓄積期間において生じた信号電荷に基づく画素信号を出力する画素部と、画素部が出力する画素信号を保持する保持部と、画素部及び保持部を制御する制御部と、を備えている。そして、蓄積期間の長さが走査周期のバラつきに関わらず一定となるように、蓄積期間の長さを走査周期とは独立に制御している。このような構成によれば、コストを抑えつつ、走査周期のバラつきに起因するノイズを低減可能な固体撮像装置及びその制御方法を提供することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る固体撮像装置及びその制御方法について、図３〜図６を用いて説明する。先の第１実施形態では、同じパルス幅を有する第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスが、交互に制御部３００に入力されるようにした。これに対し、本実施形態では、同期信号ＴＲの第１のトリガパルスの幅と第２のトリガパルスの幅を異ならせている。その他については、概ね第１実施形態と同じであるため説明は省略する。
【００３５】
図３は、第１実施形態の固体撮像装置の別の制御方法を示すタイミングチャートである。なお、図３では、同期信号ＴＲの第２のトリガパルスのパルス幅Ｔｈを、第１のトリガパルスのパルス幅Ｔｇよりも短くしているが、同期信号ＴＲの第２のトリガパルスのパルス幅Ｔｈを、第１のトリガパルスのパルス幅Ｔｇよりも長くしてもよい。
【００３６】
これにより、第１のトリガパルスと第２のトリガパルスとを、パルス幅によって区別することができる。また、同期信号ＴＲにノイズパルス等が重畳された場合でも、第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスを、パルス幅によってノイズパルスと区別することができる。この結果、同期信号ＴＲに重畳されるノイズの影響を低減することができる。
【００３７】
また、第１のトリガパルスのパルス幅Ｔｇや第２のトリガパルスのパルス幅Ｔｈとは異なるパルス幅を有するトリガパルスに、解像度や消費電力の切り替えを制御部３００に指示する制御信号としての別の機能を割り当てることも可能である。
【００３８】
図４は、第２実施形態に係る固体撮像装置における制御部３００の構成例を模式的に示すブロック図である。図４には、図３に示したタイミングチャートの動作を実現可能な制御部３００の構成例を示している。本実施形態の制御部３００は、クロック生成回路３０１、パルス幅検知部３０２、カウンタ３０３、ＲＯＭ回路３０４、及びＰＵＣ３０５（Ｐｏｗｅｒ−Ｕｐ−Ｃｌｅａｒ）を有している。
【００３９】
クロック生成回路３０１は、基準クロックＣＬＫを生成する。ＰＵＣ３０５は、電源が投入されて固体撮像装置が起動する際に、制御部３００内の回路をリセットする。パルス幅検知部３０２は、同期信号ＴＲに含まれるトリガパルスを基準クロックＣＬＫ単位で検出する。
【００４０】
例えば図４に示すパルス幅検知部３０２は、４ＣＬＫのパルス幅Ｔｇを有する第１のトリガパルスが同期信号ＴＲに含まれている場合に、画素部１００の蓄積期間Ｔｃを開始させるための信号ＴＲ＿ＳＴＡＲＴを出力する。また、パルス幅検知部３０２は、６ＣＬＫのパルス幅Ｔｈを有する第２のトリガパルスが同期信号ＴＲに含まれている場合に、画素部１００の蓄積期間Ｔｃを終了させるための信号ＴＲ＿ＥＮＤを出力する。
【００４１】
カウンタ３０３は、信号ＣＯＵＮＴ＿ＲＥＳによりリセットされる。ここで、信号ＣＯＵＮＴ＿ＲＥＳは、信号ＴＲ＿ＳＴＡＲＴ、ＴＲ＿ＥＮＤ、又はＰＵＣ３０５からの出力信号のいずれかが出力された場合に、カウンタ３０３に出力される。カウンタ３０３は、リセットされるごとに、ＲＯＭ回路３０４に記録された情報に基づいて、信号ＰＲＥＳ０、ＰＴＳ０、及びＰＴＮ０を出力する。
【００４２】
制御部３００は、信号ＴＲ＿ＳＴＡＲＴ、ＴＲ＿ＥＮＤを入力とするＲＳフリップフロップを用いて、蓄積動作の開始と終了を判定するためのマスキング信号を生成する。このマスキング信号により蓄積動作を開始すると判定した場合は、制御部３００は、信号ＰＲＥＳ０を制御信号ＰＲＥＳとして出力し、信号ＰＴＮ０を制御信号ＰＴＮとして出力する。このとき、制御信号ＰＴＳはＬｏｗに固定される。一方、マスキング信号により蓄積動作を終了すると判定した場合は、制御部３００は、信号ＰＴＳ０を制御信号ＰＴＳとして出力する。このとき、制御信号ＰＴＮはＬｏｗに固定される。
【００４３】
なお、図４では、図３に示すタイミングチャートの動作を実現する制御部３００の構成例を示したが、同様の手法により、第１実施形態の図２や、後述の実施形態の図に示すタイミングチャートの動作を実現することも可能である。
【００４４】
また、同期信号ＴＲに含まれるトリガパルスをデジタル信号とすることも可能である。図５は、第２実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第２のタイミングチャートである。図５では、第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスを、制御部３００の基準クロックＣＬＫをビット単位とする４ｂｉｔ長のバイナリデータとして表した例を示している。制御部３００は、バイナリデータ“１０１０”を受信したタイミングで蓄積動作を開始し、“１００１”を受信したタイミングで蓄積動作を終了する。
【００４５】
これにより、図３に示したタイミングチャートと同様に、第１のトリガパルスと第２のトリガパルスとを、デジタル値によって区別することができる。また、同期信号ＴＲにノイズパルス等が重畳された場合でも、第１のトリガパルス及び第２のトリガパルスを、デジタル値によってノイズパルスと区別することができる。この結果、同期信号ＴＲに重畳されるノイズの影響を低減することができる。なお、バイナリデータは４ｂｉｔ以外のｂｉｔ長であってもよい。
【００４６】
また、第１のトリガパルスのデジタル値や第２のトリガパルスのデジタル値とは異なるデジタル値を有するトリガパルスに、解像度や消費電力の切り替えを制御部３００に指示する制御信号としての別の機能を割り当てることも可能である。
【００４７】
また、立ち上がり及び立ち下がりの両方を有するパルスを同期信号ＴＲのトリガパルスとして用いる代わりに、立ち上がり又は立ち下がりの一方を有するパルスと、他方を有するパルスとを組み合わせて用いることも可能である。図６は、第２実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第３のタイミングチャートである。図６では、制御部３００は、同期信号ＴＲの立ち上がりと同期して蓄積動作を開始し、同期信号ＴＲの立ち下がりと同期して蓄積動作を終了する。このような場合でも、先の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、同期信号の第１のトリガパルスに基づいて蓄積期間の開始タイミングを制御し、同期信号の第２のトリガパルスに基づいて蓄積期間の終了タイミングを制御している。そして、第１のトリガパルスと第２のトリガパルスとでパルス形状を異ならせている。このような構成によっても、先の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、同期信号に重畳されるノイズの影響を低減することができる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る固体撮像装置及びその制御方法について、図７〜図９を用いて説明する。先の第１実施形態では、外部から入力される同期信号ＴＲに基づいて、画素部１００における蓄積期間Ｔｃの長さを、走査周期Ｔ１、Ｔ２とは独立に制御する方法について説明した。これに対し、本実施形態では、外部から送信される通信データＳＤＩに基づいて、画素部１００における蓄積期間Ｔｃの長さを、走査周期Ｔ１、Ｔ２とは独立に制御する方法について説明する。
【００５０】
図７は、第３実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態の制御部３００は、同期信号ＴＲの他に、シリアル通信の通信データＳＤＩ、通信クロックＳＣＬＫ、チップセレクトＣＳが外部から入力する。その他については、概ね第１実施形態と同じであるため説明は省略する。
【００５１】
制御部３００と外部との間のシリアル通信は、チップセレクトＣＳがＨｉｇｈである期間において有効となる。制御部３００は、チップセレクトＣＳがＨｉｇｈである期間に、通信クロックＳＣＬＫと同期して送信された通信データＳＤＩを受信して、この受信した通信データＳＤＩに基づいて、蓄積期間Ｔｃの長さを制御する。なお、制御部３００のレジスタや図４に示したＲＯＭ回路３０４等の記憶部に、予めシリアル通信により受信した設定値を記憶しておき、この記憶された設定値に基づいて蓄積期間Ｔｃの長さを制御するようにしてもよい。
【００５２】
図８は、第３実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第１のタイミングチャートである。図８には、受信した通信データＳＤＩに基づいて、画素部１００の蓄積期間Ｔｃの開始タイミング及び終了タイミングを制御する場合のタイミングチャートの例を示している。
【００５３】
制御部３００は、電源が投入されて固体撮像装置が起動する際に、まずシリアル通信による通信１を行い、画素部１００の蓄積期間Ｔｃを開始するタイミングＴｉを外部から受信して制御部３００内の記憶部に記憶する。続いて、シリアル通信による通信２を行い、画素部１００の蓄積期間Ｔｃを終了するタイミングＴｊを外部から受信して制御部３００内の記憶部に記憶する。ここで、タイミングＴｉからタイミングＴｊまでの間隔は、走査周期Ｔ１、Ｔ２のバラつきに関わらず一定となっている。
【００５４】
走査周期Ｔ１における同期信号ＴＲが入力されると、制御部３００は、同期信号ＴＲと同期して、画素部１００が有するカウンタのカウントを開始すると共に、走査周期Ｔ１における画素部１００及び保持部２００の制御を開始する。その後、カウンタ３０３のカウント値がタイミングＴｉと等しくなると、画素部１００の光電変換部ＰＤに生じる信号電荷の蓄積を開始する。また、カウンタ３０３のカウント値がタイミングＴｊと等しくなると、画素部１００の光電変換部ＰＤに生じた信号電荷の蓄積を終了する。その他の動作については、概ね第１実施形態と同じであるため説明は省略する。
【００５５】
このように、本実施形態の制御部３００でも第１実施形態と同様に、外部から受信される通信データＳＤＩに基づいて、蓄積期間Ｔｃの長さを走査周期Ｔ１、Ｔ２とは独立に制御している。例えば図８では、シリアル通信により受信したタイミングＴｉからタイミングＴｊまでの間隔が一定となっている。これにより、蓄積期間Ｔｃの長さが副走査方向の走査周期Ｔ１、Ｔ２のバラつきに影響されないため、シェーディング補正の精度の低下を回避することができる。なお、図８においては、同期信号ＴＲを取り除いて、代わりにシリアル通信を用いて、制御部３００がカウンタのカウントを開始するタイミングを制御することも可能である。
【００５６】
また、副走査方向の走査周期のバラつきの変化が予測可能な場合は、シリアル通信による通信を行うことなく、制御部３００が有する記憶部に予め記憶した設定値に基づいて、蓄積期間Ｔｃの開始タイミング及び終了タイミングを制御してもよい。図９は、第３実施形態に係る固体撮像装置の制御方法を示す第２のタイミングチャートである。図９では、図８に示したシリアル通信による通信１及び通信２を行うことなく、制御部３００が有する記憶部に予め記憶されたタイミングＴｉ、Ｔｊに基づいて、画素部１００の蓄積期間Ｔｃの開始タイミング及び終了タイミングを制御している。このような場合でも、先の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、外部から送信された通信データに基づいて、画素部の蓄積期間の長さが走査周期に関わらず一定となるように制御している。このような構成によっても、先の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る固体撮像装置及びその制御方法について、図１０を用いて説明する。図１０は、第４実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態の固体撮像装置は、保持部２００が増幅回路を更に有している点が第１実施形態と異なっている。その他については、概ね第１実施形態と同じであるため説明は省略する。
【００５９】
本実施形態の保持部２００は、先の第１実施形態の図１に示した固体撮像装置の構成に加えて、中間メモリ２３０、及び増幅器２４０を更に有している。中間メモリ２３０は、例えばスイッチトランジスタ、キャパシタ、及びバッファ回路を有して構成され、画素部１００が出力する画素信号を一時的に保持する。また、増幅器２４０は、例えばスイッチトキャパシタアンプを有して構成され、中間メモリ２３０が保持する画素信号を増幅して後段の保持容量ＣＴＮ、ＣＴＳに出力する。このように、増幅回路を画素部１００の直後に設けることで、より後段で発生するノイズを一緒に増幅してしまうことがなくなるので、画素信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態の保持部は、画素部が出力する画素信号を増幅する増幅部を有している。これにより、先の第１実施形態と同様の効果を得ると共に、画素信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）
なお、上述の実施形態は、いず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、又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。例えば、上述の各実施形態は、組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００              ：画素部
２００              ：保持部
３００              ：制御部
４００              ：水平シフトレジスタ
５００              ：出力アンプ
【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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