(57)【要約】【課題】ＲＳ方式の間引き読出し時に、間引き行をリセットする際の消費電力を低減することができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】被写体像に応じた電荷を発生する光電変換部と、電荷を保持するメモリ部と、メモリ部に電荷を転送する電荷転送部と、メモリ部の電荷を増幅する増幅部と、増幅信号を画素信号として出力する選択部と、メモリ部の電荷をリセットする第１のリセット部と、光電変換部をリセットする第２のリセット部と、を有した画素を、２次元の行列状に複数配列した画素群と、全ての画素を読み出す第１のモードと、一部の画素を読み出す第２のモードとを設定するモード設定部と、モードに応じて画素群を制御する垂直走査部と、を備え、第１のモード時に第１の読み出し制御信号を出力し、第２のモード時に第２の読み出し制御信号を出力し、さらに、第２のモード時に読み出さない画素をリセットするためのリセットパルス信号を出力する。【選択図】図１
2011151669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像に応じた光電変換信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を一時的に保持するメモリ部と、前記メモリ部に前記光電変換信号電荷を転送する電荷転送部と、前記メモリ部に保持された電荷量に応じた増幅信号を出力する増幅部と、前記増幅部によって増幅された前記増幅信号を画素信号として出力する選択部と、前記メモリ部に保持された電荷をリセットする第１のリセット部と、前記光電変換部で発生した光電変換信号電荷をリセットする第２のリセット部と、を有した画素を、２次元の行列状に複数配列した画素群と、
前記画素群の全ての前記画素の前記画素信号を読み出す第１のモードと、前記画素群の一部の前記画素の前記画素信号を読み出す第２のモードとを設定するモード設定部と、
前記モード設定部によって設定されたモードに応じて前記画素群の各構成要素を制御するための制御信号を出力する垂直走査部と、
を備え、
前記垂直走査部は、
前記第１のモード時に前記画素群の全ての前記画素の前記画素信号を順次読み出すための第１の読み出し制御信号を出力し、
前記第２のモード時に前記画素群の一部の前記画素の前記画素信号を順次読み出すための第２の読み出し制御信号を出力し、
さらに、
前記第２のモード時に前記画素信号を読み出さない前記画素をリセットするためのリセットパルス信号を出力する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記垂直走査部は、
前記画素群の全ての前記光電変換部を同時にリセットするための同時リセットパルス信号と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を対応する前記メモリ部に同時に転送するための同時転送パルス信号と、前記画素群の前記画素信号を順次読み出すための順次読み出しパルス信号とを、前記第１の読み出し制御信号として出力し、
前記画素群の行単位で前記光電変換部を順次リセットするための順次リセットパルス信号と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を対応する前記メモリ部に前記画素群の行単位で順次転送するための順次転送パルス信号と、前記順次読み出しパルス信号とを、前記第２の読み出し制御信号として出力し、
前記画素群の行単位で前記画素信号を読み出さない前記画素をリセットするためのパルス信号を、前記リセットパルス信号として出力する、
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】
前記垂直走査部は、
前記画素信号を読み出さない前記画素群の上側の行、または下側に行に配列された、前記画素信号を読み出す前記画素をリセットするときと同時に、前記リセットパルス信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記垂直走査部は、
前記画素信号を読み出さない前記画素群の上側の行に配列された、前記画素信号を読み出す前記画素をリセットするときから、前記画素信号を読み出さない前記画素群の下側に行に配列された、前記画素信号を読み出す前記画素をリセットするときまでの間に、前記リセットパルス信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記垂直走査部は、
前記順次リセットパルス信号および前記順次転送パルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第２のリセット部に、前記リセットパルス信号として出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記垂直走査部は、さらに、
前記画素群の行単位で前記メモリ部を順次リセットするためのパルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第１のリセット部に、前記リセットパルス信号として出力する、
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】
前記垂直走査部は、
前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第２のリセット部に、前記順次リセットパルス信号と同時に変化するパルス信号を、
前記画素信号を読み出さない前記画素の前記電荷転送部に、前記順次転送パルス信号と同時に変化するパルス信号を、
前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第１のリセット部に、前記画素群の行単位で前記メモリ部を順次リセットするためのパルス信号と同時に変化するパルス信号を、
前記リセットパルス信号として出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラなどに用いられる固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラなど、光を電気信号に変換して画像信号を出力する撮像装置に用いる固体撮像装置としてＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：金属酸化膜半導体）型の固体撮像装置が注目を集めている。このＭＯＳ型固体撮像装置は、画素の行や列などの単位で蓄積を行うローリングシャッター（以下、「ＲＳ」という）方式での読み出しが一般的である。また、近年は、全画素を同時に蓄積するグローバルシャッター（以下、「ＧＳ」という）方式の読み出しを行うＭＯＳ型固体撮像装置の研究も行われている。さらに、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとを切り替えることが可能なＭＯＳ型固体撮像装置も存在する（特許文献１参照）。
以降の説明において、「固体撮像装置」という場合は、ＭＯＳ型固体撮像装置を示すこととする。
【０００３】
図５は、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図５に示すように、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置１０は、単位画素（図５においては、単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２）毎に、光電変換を行うフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤで所定の期間に発生した光電変換信号電荷を一時的に保持する電荷保持部ＦＤとを備えている。また、垂直走査部２からの制御信号に基づいて、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷をリセットするＰＤリセットトランジスタＭ５と、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送する転送トランジスタＭ４と、電荷保持部ＦＤに一時的に保持した光電変換信号電荷をリセットするＦＤリセットトランジスタＭ２とを備えた構成となっている。
【０００４】
図６は、図５に示した固体撮像装置における読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。図６（ａ）は、固体撮像装置１０のＲＳ方式による信号読み出しタイミングの例を模式的に表したものである。また、図６（ｂ）は、固体撮像装置１０のＧＳ方式による信号読み出しタイミングの例を模式的に表したものである。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）の横軸は時間を表し、連続して複数の画像を取り込んでいる様子を示している。
【０００５】
図６（ａ）に示したＲＳ方式の読み出し動作では、まず、単位画素が行毎に選択されながら、フォトダイオードＰＤ内の光電変換信号電荷および電荷保持部ＦＤに発生したリーク電流等の不要電荷が、順次リセットされるローリングリセットが行われる。その後、リセットされたフォトダイオードＰＤは、順次、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積（露光動作）を開始する。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、単位画素が行毎に選択されながら、フォトダイオードＰＤが露光時間中に発生した光電変換信号電荷が、順次、電荷保持部ＦＤに転送されるローリング転送が行われる。その後、電荷保持部ＦＤに転送された光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。
【０００６】
図６（ａ）に示したように、固体撮像装置１０のＲＳ方式の読み出し動作においては、ローリングリセット、フォトダイオードＰＤの露光動作、ローリング転送、および画素信号の読み出し動作が、単位画素の行毎に順次行われる。これにより、フォトダイオードＰＤから転送された光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤが保持する時間は、全ての単位画素において同じ時間となり、この光電変換信号電荷の保持時間は、比較的短い時間である。このように、ＲＳ方式の読み出しにおいては、光電変換信号電荷の保持時間が同じ時間であるので、電荷保持部ＦＤに光電変換信号電荷が保持されているときに発生するリーク電流や光ノイズが少ない画像を得ることができる。
【０００７】
しかし、このＲＳ方式の読み出し動作においては、単位画素の行毎に順次露光を行うため、行毎に異なる時刻にフォトダイオードＰＤが露光した画像を得ることとなる。このため、ＲＳ方式の読み出し動作では、動きの速い被写体を露光した場合に、得られる画像にブレが生じてしまう。例えば、図６（ａ）に示したように、固体撮像装置１０の下方の画素行（図５においては、単位画素Ｐ４１〜Ｐ４２）から上方の画素行（図５においては、単位画素Ｐ１１〜Ｐ１２）に向かって、順次ＲＳ方式の読み出しが行われる場合、最初に最下部の画素行が露光されてから、最後に最上部の画素行が露光されるまでには、時間ａが経過しており、この時間ａの期間中に被写体に動きがあると、最終的に得られる画像にブレが生じてしまうこととなる。
【０００８】
この動きが速い被写体を露光したときに、最終的に得られる画像にブレが生じない露光の方法として、ＧＳ方式の読み出しがある。図６（ｂ）に示したＧＳ方式の読み出し動作では、まず、全ての単位画素が同時に選択され、各フォトダイオードＰＤ内の光電変換信号電荷および各電荷保持部ＦＤに発生したリーク電流等の不要電荷が、同時にリセットされるグローバルリセットが行われる。その後、リセットされたフォトダイオードＰＤが同時に、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積（露光動作）を開始する。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、単位画素が同時に選択され、各フォトダイオードＰＤが露光時間中に発生した光電変換信号電荷が、同時に各電荷保持部ＦＤに転送されるグローバル転送が行われる。その後、電荷保持部ＦＤに転送された光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。
【０００９】
図６（ｂ）に示したように、固体撮像装置１０のＧＳ方式の読み出し動作においては、グローバルリセット、フォトダイオードＰＤの露光動作、およびグローバル転送が、全ての単位画素で同時に行われ、その後、画素信号の読み出し動作が、単位画素の行毎に順次行われる。このように、ＧＳ方式の読み出し動作においては、フォトダイオードＰＤによる露光が同時に行われるので、動きが速い被写体を露光したときでも、ブレが生じない画像を得ることができる。
【００１０】
しかし、このＧＳ方式の読み出し動作においては、全ての画素信号の読み出しが完了するまで、電荷保持部ＦＤをリセットすることができない。このため、フォトダイオードＰＤから転送された光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤが保持する時間が、ＲＳ方式の読み出しに比べて長い時間となり、電荷保持部ＦＤにおいて光電変換信号電荷を保持しているときに、リーク電流や光ノイズの影響を受け、画素信号が劣化する可能性が高くなる。例えば、図６（ｂ）に示したように、固体撮像装置１０の下方の画素行（図５においては、単位画素Ｐ４１〜Ｐ４２）から上方の画素行（図５においては、単位画素Ｐ１１〜Ｐ１２）に向かって、順次画素信号の読み出しを行う場合、最初に最下部の画素行の画素信号が読み出されてから、最後に最上部の画素行の画素信号が読み出されるまでには、画素信号保持時間ｂの時間がかかる。このため、最後に読み出される最上部の画素行の電荷保持部ＦＤは、この画素信号保持時間ｂの期間の間、光電変換信号電荷を保持する必要があるため、リーク電流や光ノイズの影響による画素信号の劣化が最も多くなる可能性が高くなる。そして、被写体の輝度が低い（暗い被写体）ほど、画素信号の劣化がより顕著に現れ、最終的に得られる画像の品質が低下してしまうこととなる。
【００１１】
従って、固体撮像装置１０においては、被写体の輝度に応じて、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとの切り替えを行うことによって、画素信号の信号品質を向上させ、最終的に得られる画像の品質を向上している。
【００１２】
また、画像品質の低下の要因には、様々な要因があり、その要因の１つとして、固体撮像装置に起因するリセットノイズや固定パターンノイズ（以下、リセットノイズや固定パターンノイズを含めて「固定パターンノイズ」という）がある。この固定パターンノイズの抑圧は、固体撮像装置１０に備えた列回路４によって一律にノイズ成分を抑圧することができる。しかし、ＧＳ方式の読み出しにおいては、行毎に画素信号保持時間ｂが異なるため、列回路４による一律のノイズ成分抑圧処理のみでは、全てのノイズ成分を抑圧することができない。そこで、固体撮像装置のＧＳ方式の読み出しにおける固定パターンノイズの抑圧方法として、例えば、特許文献２に示すような、方法が考案されている。
【００１３】
特許文献２には、入射した被写体光によって蓄積された各単位画素の画素信号と、各単位画素内の電荷保持部ＦＤがリセットされた状態の画素信号（リセット信号）との差分を取ることによって固定パターンノイズを抑圧する方法が開示されている。この方法は、まず、固体撮像装置の行毎に電荷保持部ＦＤをリセットし、そのリセット信号を読み出す。そして、全ての単位画素の電荷保持部ＦＤのリセットおよびリセット信号の読み出しが完了した後、全てのフォトダイオードＰＤの露光を開始し、一定時間が経過した後、固体撮像装置の行毎に、それぞれのフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を、読み出す。そして、固体撮像装置の外部において、今回読み出した画素信号と、先に読み出したリセット信号との差分を取り、この差分を取った画素信号を固定パターンノイズ成分が抑圧された画素信号とする方法である。
【００１４】
より具体的な動作について、特許文献２で開示された固定パターンノイズを抑圧する方法を固体撮像装置１０に適用した一例を説明する。図７は、ＧＳ方式の読み出しにおいて、固定パターンノイズを抑圧するための読み出し動作を示したタイミングチャートである。まず、タイミングｔ１において、１行目の単位画素のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１を“Ｈｉｇｈ”レベル（ＦＤリセットトランジスタＭ２をＯＮ）として電荷保持部ＦＤをリセットし、行選択パルスφＳＥＬ１を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素のリセット信号を単位画素から出力する。そして、タイミングｔ２において、列選択パルスφＨ１を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素Ｐ１１の電荷保持部ＦＤのリセット信号を読み出し、タイミングｔ３において、列選択パルスφＨ２を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素Ｐ１２の電荷保持部ＦＤのリセット信号を読み出す。同様にタイミングｔ４から固体撮像装置１０の２行目以降の電荷保持部ＦＤのリセットとリセット信号の読み出しを順次行う。
【００１５】
続いて、全ての単位画素の電荷保持部ＦＤのリセットおよびリセット信号の読み出しが完了した後、タイミングｔ５において、ＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４を同時に“Ｌｏｗ”レベル（ＰＤリセットトランジスタＭ５をＯＦＦ）とし、全てのフォトダイオードＰＤの露光を開始する。そして、露光時間が経過した後のタイミングｔ６において、転送パルスφＴＸ１〜φＴＸ４を同時に“Ｈｉｇｈ”レベル（転送トランジスタＭ４をＯＮ）として、全ての単位画素同時にフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送する。その後、タイミングｔ７において、行選択パルスφＳＥＬ１を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素の画素信号を単位画素から出力し、タイミングｔ８において、列選択パルスφＨ１を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素Ｐ１１の画素信号を読み出し、タイミングｔ９において、列選択パルスφＨ２を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素Ｐ１２の画素信号を読み出す。同様にタイミングｔ１０から固体撮像装置１０の２行目以降の画素信号の読み出しを順次行う。
【００１６】
このとき、固体撮像装置１０の外部において、各単位画素から読み出した画素信号と、先に読み出したリセット信号との差分を取り、この差分を取った画素信号を固定パターンノイズ成分が抑圧された画素信号とする。
【００１７】
また、画像品質の低下の要因としては、上述したようにリーク電流や光ノイズがあり、例えば、光ノイズによって画像品質が低下した現象として、撮像画像に白い帯状または白い円状パターンが観察されるブルーミング現象というものがある。このブルーミング現象は、フォトダイオードＰＤに強い光が入射することによって、フォトダイオードＰＤに蓄積することができる光電変換信号電荷の最大量を越えた光電変換信号電荷が発生し、この最大量を超えた過剰電荷がフォトダイオードＰＤから溢れ出して転送トランジスタＭ４を通って電荷保持部ＦＤや隣接する単位画素に流出してしまうことによって発生する。
【００１８】
特許文献２で開示された固定パターンノイズを抑圧する方法においては、このブルーミング現象の抑圧についても記載されている。具体的には、露光時間以外はＰＤリセットトランジスタＭ５を常にＯＮ状態とすることによってフォトダイオードＰＤをリセット状態とし、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を画素電源ＶＤＤに排出することによってブルーミング現象を抑圧するというものである。
【００１９】
また、例えば、全ての単位画素の露光時間を一定にすることができるというというＧＳ方式の読み出しの利点を利用し、固体撮像装置１０を遮光するためのメカニカルシャッタを搭載しないデジタルカメラにおいては、特にブルーミング現象の影響が大きくなる。これは、発生した光電変換信号電荷を転送した後のフォトダイオードＰＤを、メカニカルシャッタによって遮光していないため、電荷保持部ＦＤが光電変換信号電荷を保持している期間中にも、入射した光に応じてフォトダイオードＰＤが光電変換信号電荷を発生し、この発生した不要な光電変換信号電荷がブルーミング現象の原因となるからである。すなわち、ＧＳ方式の読み出し動作においては、電荷保持部ＦＤに転送した後にフォトダイオードＰＤで発生した過剰電荷が、自単位画素内の電荷保持部ＦＤに溢れ出すことにより、過剰電荷に応じた信号が画素信号に加わって画素信号を破壊してしまうため、過剰電荷による画像品質への影響は、より大きなものとなる。
【００２０】
特許文献２には、例えば、固体撮像装置１０を搭載したデジタルカメラにおいて、固体撮像装置１０が露光した被写体の画像を、逐次、表示装置に表示させる動画モードについても記載されている。この動画モードは、表示装置が表示することができる画素数が、固体撮像装置１０の全ての単位画素の数よりも少ない場合に、固体撮像装置１０の全ての行の画素信号を読み出すのではなく、不要な行の画素信号の読み出しを行わない（間引く）ことによって、読み出す画素信号の数を削減し、表示装置に表示させるフレームレートを向上させるモードである。また、この動画モードにおいては、被写体の画像を逐次表示させる目的から、メカニカルシャッタを開いた状態としていることが考えられる。特許文献２では、この動画モードにおいても、間引き行のＰＤリセットトランジスタＭ５やＦＤリセットトランジスタＭ２を常時ＯＮ状態とすることによって間引き行のフォトダイオードＰＤをリセット状態とし、間引き行のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を画素電源ＶＤＤに排出することによって、隣接する読み出し行の画素信号に対するブルーミング現象を抑圧することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００７−２８３３７号公報
【特許文献２】特開２００５−６５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述のように、特許文献２で開示されたような従来技術の固体撮像装置では、間引き読み出しを行うときに、全ての間引き行のフォトダイオードＰＤを常時リセット状態として、間引き行のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を、画素電源ＶＤＤを介して排出している。このため、画素電源ＶＤＤでは、排出された光電変換信号電荷によって、多大な電流を消費してしまい、固体撮像装置の消費電力が大きくなってしまうという問題がある。
【００２３】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置において、ＲＳ方式によって間引き読出しを行うときに、間引き行のフォトダイオードをリセット状態とする際の消費電力を低減することができる固体撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、被写体像に応じた光電変換信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を一時的に保持するメモリ部と、前記メモリ部に前記光電変換信号電荷を転送する電荷転送部と、前記メモリ部に保持された電荷量に応じた増幅信号を出力する増幅部と、前記増幅部によって増幅された前記増幅信号を画素信号として出力する選択部と、前記メモリ部に保持された電荷をリセットする第１のリセット部と、前記光電変換部で発生した光電変換信号電荷をリセットする第２のリセット部と、を有した画素を、２次元の行列状に複数配列した画素群と、前記画素群の全ての前記画素の前記画素信号を読み出す第１のモードと、前記画素群の一部の前記画素の前記画素信号を読み出す第２のモードとを設定するモード設定部と、前記モード設定部によって設定されたモードに応じて前記画素群の各構成要素を制御するための制御信号を出力する垂直走査部と、を備え、前記垂直走査部は、前記第１のモード時に前記画素群の全ての前記画素の前記画素信号を順次読み出すための第１の読み出し制御信号を出力し、前記第２のモード時に前記画素群の一部の前記画素の前記画素信号を順次読み出すための第２の読み出し制御信号を出力し、さらに、前記第２のモード時に前記画素信号を読み出さない前記画素をリセットするためのリセットパルス信号を出力する、ことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の前記垂直走査部は、前記画素群の全ての前記光電変換部を同時にリセットするための同時リセットパルス信号と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を対応する前記メモリ部に同時に転送するための同時転送パルス信号と、前記画素群の前記画素信号を順次読み出すための順次読み出しパルス信号とを、前記第１の読み出し制御信号として出力し、前記画素群の行単位で前記光電変換部を順次リセットするための順次リセットパルス信号と、前記光電変換部で発生した前記光電変換信号電荷を対応する前記メモリ部に前記画素群の行単位で順次転送するための順次転送パルス信号と、前記順次読み出しパルス信号とを、前記第２の読み出し制御信号として出力し、前記画素群の行単位で前記画素信号を読み出さない前記画素をリセットするためのパルス信号を、前記リセットパルス信号として出力する、ことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の前記垂直走査部は、前記画素信号を読み出さない前記画素群の上側の行、または下側に行に配列された、前記画素信号を読み出す前記画素をリセットするときと同時に、前記リセットパルス信号を出力する、ことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の前記垂直走査部は、前記画素信号を読み出さない前記画素群の上側の行に配列された、前記画素信号を読み出す前記画素をリセットするときから、前記画素信号を読み出さない前記画素群の下側に行に配列された、前記画素信号を読み出す前記画素をリセットするときまでの間に、前記リセットパルス信号を出力する、ことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の前記垂直走査部は、前記順次リセットパルス信号および前記順次転送パルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第２のリセット部に、前記リセットパルス信号として出力する、ことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の前記垂直走査部は、さらに、前記画素群の行単位で前記メモリ部を順次リセットするためのパルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第１のリセット部に、前記リセットパルス信号として出力する、ことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の前記垂直走査部は、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第２のリセット部に、前記順次リセットパルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記電荷転送部に、前記順次転送パルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記画素信号を読み出さない前記画素の前記第１のリセット部に、前記画素群の行単位で前記メモリ部を順次リセットするためのパルス信号と同時に変化するパルス信号を、前記リセットパルス信号として出力する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置において、ＲＳ方式によって間引き読出しを行うときに、間引き行のフォトダイオードＰＤをリセット状態とする際の消費電力を低減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態による固体撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における第１の読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形態における第２の読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態における第３の読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図５】従来の固体撮像装置の概略構成の一例を示したブロック図である。
【図６】従来の固体撮像装置における読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。
【図７】従来の固体撮像装置におけるノイズを抑圧するための読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとの切り替えが可能な固体撮像装置１の概略構成を示したブロック図である。図１において、固体撮像装置１は、行方向および列方向（図１においては、４行２列）の二次元に配置された単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２と、単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２を駆動するための駆動パルスを供給する垂直走査部２と、単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２から読み出された信号を伝送する垂直信号線３＿１，３＿２と、垂直信号線３＿１，３＿２に定電流を流す定電流源ＩＢＩＡＳと、垂直信号線３＿１，３＿２に接続され、各単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２から読み出された信号に含まれるノイズ成分の抑圧等の信号処理を行う列回路４＿１，４＿２と、各列回路４＿１，４＿２によって処理された信号処理後の信号を水平信号線５に順次出力するための列選択スイッチＭ６＿１，Ｍ６＿２と、列選択スイッチＭ６＿１，Ｍ６＿２に順次、列選択パルスφＨ１，φＨ２を供給する水平走査部６と、水平信号線５に順次出力された信号を増幅して各単位画素の画素信号（アナログ信号）を出力する出力アンプ７と、固体撮像装置１の読み出しモードを切り替えるためのモード設定部８とから構成される。
【００３４】
なお、図１に示した固体撮像装置１において、各符号の後の“＿：アンダーバー”に続く数字は、固体撮像装置１内に配置されている単位画素の列番号を示す。例えば、第２列の単位画素Ｐ１２〜単位画素Ｐ４２が接続されている第２列の垂直信号線３は、「垂直信号線３＿２」と表す。また、単位画素の列番号を特定しない場合は、各符号の後の“＿：アンダーバー”およびそれに続く数字を表記しない。
なお、図１においては、単位画素が４行２列に配置された例を示したが、固体撮像装置１において配置される単位画素の行方向および列方向の数は、固体撮像装置１の画素数に応じて異なるため、以下の説明において、特定の単位画素を示さない場合は、「単位画素Ｐ」という。
【００３５】
単位画素Ｐは、それぞれ、光電変換を行うフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤで所定の期間に発生した光電変換信号電荷を一時的に保持する電荷保持部ＦＤと、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷をリセットするＰＤリセットトランジスタＭ５と、フォトダイオードＰＤから電荷保持部ＦＤへ光電変換信号電荷を転送する転送トランジスタＭ４と、電荷保持部ＦＤのリセットを行うＦＤリセットトランジスタＭ２と、電荷保持部ＦＤの電圧レベルを増幅して読み出すための増幅トランジスタＭ１と、増幅トランジスタＭ１の出力を垂直信号線３＿１，３＿２に選択して読み出す行選択トランジスタＭ３とから構成される。
【００３６】
垂直走査部２は、単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２を行単位で駆動するための転送パルスφＴＸ１〜φＴＸ４、ＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４、ＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４、行選択パルスφＳＥＬ１〜φＳＥＬ４を、単位画素Ｐ１１〜Ｐ４２に出力する。
【００３７】
モード設定部８は、固体撮像装置１の読み出しモードを設定する。モード設定部８は、固体撮像装置１が全ての単位画素Ｐの画素信号を読み出すときの読み出しモード（以下、「静止画モード」という）、または固体撮像装置１が予め定められた不要な行の画素信号を間引いて読み出すときの読み出しモード（以下、「動画モード」という）のいずれか一方の読み出しモードを設定する。そして、モード設定部８は、設定された固体撮像装置１の読み出しモードの情報を、垂直走査部２、列回路４、および水平走査部６に出力する。これにより、固体撮像装置１は、モード設定部８に設定された読み出しモードの情報に基づいて、各単位画素Ｐの画素信号（アナログ信号）の読み出しを行う。
【００３８】
固体撮像装置１の静止画モードでは、ＧＳ方式の読み出し動作によって、全ての単位画素Ｐの画素信号を読み出す。
また、固体撮像装置１の動画モードでは、ＲＳ方式の読み出し動作によって、不要な行の単位画素Ｐの画素信号を間引いて読み出す。これにより、固体撮像装置１を搭載したデジタルカメラの表示装置が表示することがきる画素数に合わせた画素数分の画素信号を読み出し、表示装置に表示させるフレームレートを向上させることができる。
【００３９】
なお、動画モードにおいて、各行のフォトダイオードＰＤ毎に露光した時刻が異なるＲＳ方式の読み出し動作によって画素信号を読み出している。これは、間引き読み出しによって、高速のフレームレートで画素信号を読み出し、読み出した画素信号を表示装置に表示するのみである動画モードでは、ＲＳ方式の読み出し動作における行毎の露光時刻の違いは表示装置の表示に顕著に現れず、ノイズが少ない画像を得ることに注目することができるためである。
【００４０】
また、ＲＳ方式の読み出し動作では、行毎にリセット信号と画素信号とを順次読み出すため、列回路４によって各画素信号に一律でノイズ成分抑圧の信号処理を行うことができる。これにより、各画素信号のノイズ成分を抑圧するために、固体撮像装置１の外部において、各単位画素Ｐから読み出した画素信号と、先に読み出したリセット信号との差分を取る必要がない。すなわち、電荷保持部ＦＤがリセットされた状態の画素信号（リセット信号）を固体撮像装置１の外部に読み出す必要がないため、表示装置に表示させるフレームレートをさらに高速にすることができる。
【００４１】
固体撮像装置１における画素信号（アナログ信号）の読み出し方法について説明する。静止画モードおよび動画モードとも、画素信号の読み出し方法は、基本的に従来の固体撮像装置と同様であるが、静止画モードと動画モードとにおける具体的な読み出し動作について、図６を参照して説明する。なお、以下の説明においては、動画モードにおいて不要な行の画素信号の間引き読み出しを行わない場合について説明する。なお、動画モードにおける間引き読み出しに関する詳細な説明は、後述する。
【００４２】
最初に図６（ｂ）を参照して、静止画モードにおける読み出し動作について説明する。固体撮像装置１における静止画モードの読み出しでは、まず、フォトダイオードＰＤの電荷をリセットするためのグローバルリセットが行われる。このグローバルリセットでは、ＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４とＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４とによって、全ての単位画素ＰのＰＤリセットトランジスタＭ５とＦＤリセットトランジスタＭ２とが、同時にＯＮされる。これにより、全画素同時にフォトダイオードＰＤ内の光電変換信号電荷および電荷保持部ＦＤに発生したリーク電流等の不要電荷がリセットされる。その後、ＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４によって、全てのフォトダイオードＰＤのリセットが解除され、全てのフォトダイオードＰＤは、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積（露光動作）を同時に開始する。なお、全ての電荷保持部ＦＤでは、フォトダイオードＰＤが発生した光電変換信号電荷の読み出し動作が行われる直前まで、ＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４によってリセットが行われている。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、グローバル転送が行われる。このグローバル転送では、転送パルスφＴＸ１〜φＴＸ４によって、全ての単位画素Ｐの転送トランジスタＭ４が、同時にＯＮされる。これにより、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷が、同時に電荷保持部ＦＤに転送される。なお、全ての電荷保持部ＦＤでは、フォトダイオードＰＤから光電変換信号電荷が転送される直前に、ＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４によってリセットが解除される。そして、電荷保持部ＦＤに転送された光電変換信号電荷は、増幅トランジスタＭ１によって増幅される。そして、行選択パルスφＳＥＬ１〜φＳＥＬ４によって、行毎に行選択トランジスタＭ３を順次ＯＮにすることによって、増幅トランジスタＭ１で増幅された信号が、順次、垂直信号線３＿１，３＿２にそれぞれ読み出される。そして、垂直信号線３＿１，３＿２に読み出された信号は、列回路４＿１，４＿２でそれぞれアナログ処理されたあとに、水平走査部６からの列選択パルスφＨ１，２によって、順次、水平信号線５に読み出され、出力アンプ７を通して出力される。このように、静止画モードの読み出し動作においては、フォトダイオードＰＤが同時に露光した光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。
【００４３】
続いて、図６（ａ）を参照して、動画モードにおける読み出し動作について説明する。固体撮像装置１における動画モードの読み出しでは、まず、フォトダイオードＰＤの電荷をリセットするためのローリングリセットが行われる。このローリングリセットでは、単位画素Ｐが行選択パルスφＳＥＬ１〜φＳＥＬ４によって行毎に選択されながら、転送パルスφＴＸ１〜φＴＸ４とＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４とによって選択されたフォトダイオードＰＤ内の光電変換信号電荷および電荷保持部ＦＤに発生したリーク電流等の不要電荷が、順次リセットされる。このローリングリセットは、フォトダイオードＰＤが発生した光電変換信号電荷の読み出し動作に先駆けて所定間隔を持って行われ、その後、転送パルスφＴＸ１〜φＴＸ４によってリセットが解除されたフォトダイオードＰＤは、入射した光を光電変換して発生した光電変換信号電荷の蓄積（露光動作）を開始する。なお、電荷保持部ＦＤでは、フォトダイオードＰＤが発生した光電変換信号電荷の読み出し動作が行われる直前まで、ＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４による行毎のリセットが行われている。そして、予め定められた露光時間が経過した後に、ローリング転送が行われる。このローリング転送では、転送パルスφＴＸ１〜φＴＸ４によって選択された行毎に、順次、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷が、電荷保持部ＦＤに転送される。なお、電荷保持部ＦＤでは、フォトダイオードＰＤから光電変換信号電荷が転送される直前に、ＦＤリセットパルスφＲＳＴ１〜φＲＳＴ４によって選択された行毎に、順次、リセットが解除される。そして、電荷保持部ＦＤに転送された光電変換信号電荷は、増幅トランジスタＭ１によって増幅され、増幅された信号が行選択パルスφＳＥＬ１〜φＳＥＬ４によって行毎に選択されながら、垂直信号線３＿１，３＿２にそれぞれ読み出される。そして、垂直信号線３＿１，３＿２に読み出された信号は、列回路４＿１，４＿２でそれぞれアナログ処理されたあとに、水平走査部６からの列選択パルスφＨ１，２によって、順次、水平信号線５に読み出され、出力アンプ７を通して出力される。このように、動画モードの読み出し動作においては、フォトダイオードＰＤが順次露光した光電変換信号電荷に応じた画素信号が、行毎に順次読み出される。
【００４４】
＜第１の動画モード＞
次に、本実施形態の固体撮像装置の動画モードにおける読み出し動作について説明する。図２は、本実施形態の固体撮像装置１の動画モードにおける第１の読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。なお、以下の説明においては、固体撮像装置１の間引き読み出しの一例として、１行おきに画素信号を読み出す１／２間引き読み出しにおいて、１行目と３行目を読み出し行、２行目と４行目を間引き行とした場合の例を説明する。
【００４５】
まず、タイミングｔ１において、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のＰＤリセットパルスφＦＴ１を“Ｈｉｇｈ”レベル（ＰＤリセットトランジスタＭ５をＯＮ）とし、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のフォトダイオードＰＤをリセットする。そして、タイミングｔ２において、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のＰＤリセットパルスφＦＴ１を“Ｌｏｗ”レベル（ＰＤリセットトランジスタＭ５をＯＦＦ）として、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のフォトダイオードＰＤの露光を開始する。また、このとき、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を、１行目のＰＤリセットパルスφＦＴ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２のフォトダイオードＰＤもリセットする。なお、１行目のＰＤリセットパルスφＦＴ１と同様のタイミングで２行目のフォトダイオードＰＤをリセットする理由については、後述する。
【００４６】
続いて、タイミングｔ３において、３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のＰＤリセットパルスφＦＴ３を“Ｈｉｇｈ”レベルとし、３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のフォトダイオードＰＤをリセットする。そして、タイミングｔ４において、３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のＰＤリセットパルスφＦＴ３を“Ｌｏｗ”レベルとして、３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のフォトダイオードＰＤの露光を開始する。また、このとき、４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を、３行目のＰＤリセットパルスφＦＴ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２のフォトダイオードＰＤもリセットする。なお、３行目のＰＤリセットパルスφＦＴ３と同様のタイミングで４行目のフォトダイオードＰＤをリセットする理由については、後述する。
【００４７】
なお、図７に示した従来の固体撮像装置１０におけるＧＳ方式の読み出しや静止画モードでは、露光時間以外はＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４を“Ｈｉｇｈ”レベルとしているが、本第１の動画モードでは、タイミングｔ１〜タイミングｔ４に示したように、ＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４をパルス入力として、フォトダイオードＰＤをパルス的にリセットしている。このため、図７に示したＧＳ方式の読み出し動作のタイミングチャートと図２に示した本第１の動画モードのタイミングチャートとを比べてわかるように、本第１の動画モード、すなわち、ＲＳ方式の読み出しでは、電荷保持部ＦＤによる光電変換信号電荷の保持時間が、ＧＳ方式の読み出しに比べて大幅に短い。これは、ＲＳ方式の読み出しでは、電荷保持部ＦＤが光電変換信号電荷を保持しているときに、光ノイズの影響を受けることが少ないことを示している。これにより、ＧＳ方式の読み出しでは、露光期間以外のＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４を“Ｈｉｇｈ”レベルとして、電荷保持部ＦＤが光ノイズの影響を受けないようにしていたのに対し、ＲＳ方式の読み出しでは、フォトダイオードＰＤをリセットするとき以外はＰＤリセットパルスφＦＴ１〜φＦＴ４を“Ｌｏｗ”レベルとすることができる。このことにより、ＰＤリセットトランジスタＭ５がＯＮしている期間を短くすることができる。
【００４８】
続いて、タイミングｔ５において、１行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１を“Ｈｉｇｈ”レベル（ＦＤリセットトランジスタＭ２をＯＮ）として電荷保持部ＦＤをリセットし、行選択パルスφＳＥＬ１を“Ｈｉｇｈ”レベルとして１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のリセット信号を垂直信号線３＿１，３＿２および列回路４＿１，４＿２に出力する。
【００４９】
続いて、１行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１を“Ｌｏｗ”レベル（ＦＤリセットトランジスタＭ２をＯＦＦ）とし、露光時間が経過した後のタイミングｔ６において、１行目の転送パルスφＴＸ１を“Ｈｉｇｈ”レベル（転送トランジスタＭ４をＯＮ）として１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送する。
【００５０】
これにより、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２の増幅トランジスタＭ１で増幅された画素信号が垂直信号線３＿１，３＿２および列回路４＿１，４＿２に出力される。そして、出力された１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２の画素信号は、列回路４＿１，４＿２によって、例えば、先に出力された１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２のリセット信号との差分処理などのノイズ成分抑圧の信号処理が行われる。
【００５１】
また、このとき、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を、１行目の転送パルスφＴＸ１と同様のパルスとすることによって、２行目のフォトダイオードＰＤをリセットする。なお、１行目の転送パルスφＴＸ１と同様のタイミングで２行目のフォトダイオードＰＤをリセットする理由については、後述する。
【００５２】
続いて、１行目の転送パルスφＴＸ１を“Ｌｏｗ”レベル（転送トランジスタＭ４をＯＦＦ）とした後のタイミングｔ７において、列選択パルスφＨ１を“Ｈｉｇｈ”レベルとし、１行目の単位画素Ｐ１１のノイズ成分が抑圧された画素信号を水平信号線５に読み出し、出力アンプ７によって増幅した後に、単位画素Ｐ１１の画素信号（アナログ信号）として出力する。そして、列選択パルスφＨ１を“Ｌｏｗ”レベルとした後、同様に、列選択パルスφＨ２を“Ｈｉｇｈ”レベルとし、１行目の単位画素Ｐ１２のノイズ成分が抑圧された画素信号を、単位画素Ｐ１２の画素信号（アナログ信号）として出力する。
【００５３】
続いて、タイミングｔ８において、３行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ３を“Ｈｉｇｈ”レベルとして電荷保持部ＦＤをリセットし、行選択パルスφＳＥＬ３を“Ｈｉｇｈ”レベルとして３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のリセット信号を垂直信号線３＿１，３＿２および列回路４＿１，４＿２に出力する。
【００５４】
続いて、３行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ３を“Ｌｏｗ”レベルとし、露光時間が経過した後のタイミングｔ９において、３行目の転送パルスφＴＸ３を“Ｈｉｇｈ”レベルとして３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送する。
【００５５】
これにより、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２の画素信号と同様に、３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２の増幅トランジスタＭ１で増幅された画素信号が垂直信号線３＿１，３＿２および列回路４＿１，４＿２に出力される。そして、出力された３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２の画素信号は、列回路４＿１，４＿２によって、例えば、先に出力された３行目の単位画素Ｐ３１，Ｐ３２のリセット信号との差分処理などのノイズ成分抑圧の信号処理が行われる。
【００５６】
また、このとき、２行目のフォトダイオードＰＤと同様に、４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を、３行目の転送パルスφＴＸ３と同様のパルスとすることによって、４行目のフォトダイオードＰＤをリセットする。なお、３行目の転送パルスφＴＸ３と同様のタイミングで４行目のフォトダイオードＰＤをリセットする理由については、後述する。
【００５７】
続いて、１行目の単位画素Ｐ１１，Ｐ１２の画素信号と同様に、３行目の転送パルスφＴＸ３を“Ｌｏｗ”レベルとした後のタイミングｔ１０において、列選択パルスφＨ１および列選択パルスφＨ２を順次“Ｈｉｇｈ”レベルとして、３行目の単位画素Ｐ３１および単位画素Ｐ３２のノイズ成分が抑圧された画素信号を、単位画素Ｐ３１および単位画素Ｐ３２の画素信号（アナログ信号）として出力する。
【００５８】
このように、１行おき（本第１の動画モードでは、１行目と３行目）に、画素信号を順次読み出すことによって、固体撮像装置１から行方向に１／２間引きされた画素信号が読み出される。なお、列選択パルスφＨの制御（例えば、列選択パルスφＨ１のみを“Ｈｉｇｈ”レベルとする）によって列方向の間引きを行うこともできる。
【００５９】
ここで、２行目と４行目のフォトダイオードＰＤをリセットする理由について説明する。まず、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２および４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を１行目のＰＤリセットパルスφＦＴ１および３行目のＰＤリセットパルスφＦＴ３と同様のパルスとすることによって、間引き行（２行目と４行目）のフォトダイオードＰＤも、読み出し行（１行目と３行目）のフォトダイオードＰＤと同様に、露光が行われる。しかし、間引き行（２行目と４行目）のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷は読み出されないため、この光電変換信号電荷が多くなって過剰電荷となると、隣接する単位画素ＰのフォトダイオードＰＤに溢れ出してしまい、読み出し行（１行目と３行目）の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象となる。
【００６０】
そこで、このブルーミング現象を抑圧するために、２行目と４行目のフォトダイオードＰＤをリセットする。この間引き行のフォトダイオードＰＤのリセットは、読み出し行のフォトダイオードＰＤをリセットするタイミングと同様のタイミングで行う。すなわち、上述のように、１行目のＰＤリセットパルスφＦＴ１と同様に２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を入力（タイミングｔ１）し、３行目のＰＤリセットパルスφＦＴ３と同様に４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を入力（タイミングｔ３）する。
【００６１】
また、１行目のフォトダイオードＰＤの露光の終了を決定する転送パルスφＴＸ１と同様のタイミング（タイミングｔ６）で、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を入力し、３行目のフォトダイオードＰＤの露光の終了を決定する転送パルスφＴＸ３と同様のタイミング（タイミングｔ９）で、４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を入力する。これは、例えば、転送パルスφＴＸ１によって１行目のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送するということは、１行目のフォトダイオードＰＤをリセットすることと等価であるため、間引き行である２行目のフォトダイオードＰＤも１行目と同様に発生した光電変換信号電荷を転送したのと等価とするために行われるリセットである。
【００６２】
上記に述べたとおり、本第１の動画モードによれば、読み出し行と同様のタイミングで間引き行のフォトダイオードＰＤも定期的にリセットされる。これにより、読み出しを行わない間引き行のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷が、過剰電荷となって隣接する単位画素ＰのフォトダイオードＰＤに溢れ出し、読み出し行の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象を抑圧することができる。
【００６３】
また、本第１の動画モードにおいては、間引き行のリセットを、ＰＤリセットトランジスタＭ５のみを制御し、かつ、短期間で行うため、間引き行のリセットに伴って制御する信号線の数が少ない。これにより、低消費電力で、固体撮像装置１のブルーミング現象を抑圧することが可能となる。
【００６４】
＜第２の動画モード＞
次に、本実施形態の固体撮像装置の動画モードにおける別の読み出し動作について説明する。図３は、本実施形態の固体撮像装置１の動画モードにおける第２の読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。なお、以下の説明においては、第１の動画モードと同様に、固体撮像装置１から１行おきに画素信号を読み出す１／２間引き読み出しの例を説明する。
【００６５】
なお、本第２の動画モードにおいては、間引き行のリセットタイミングが、図２に示した第１の動画モードにおけるタイミングと異なるのみである。従って、読み出し行の読み出しタイミングは、図２に示した第１の動画モードにおけるタイミングと同様であるため、読み出し行の読み出し動作に関しての説明を省略する。
【００６６】
図３に示すように、本第２の動画モードにおける間引き行のリセットタイミングは、まず、タイミングｔ１において、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を、１行目のＰＤリセットパルスφＦＴ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２のフォトダイオードＰＤをリセットする。
【００６７】
続いて、タイミングｔ２において、４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を、３行目のＰＤリセットパルスφＦＴ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２のフォトダイオードＰＤをリセットする。
【００６８】
続いて、タイミングｔ３において、２行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ２を、１行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２の電荷保持部ＦＤをリセットする。なお、１行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１と同様のタイミングで２行目の電荷保持部ＦＤをリセットする理由については、後述する。
【００６９】
続いて、タイミングｔ４において、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を、１行目の転送パルスφＴＸ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２のフォトダイオードＰＤをリセットする。
【００７０】
続いて、タイミングｔ５において、４行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ４を、３行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２の電荷保持部ＦＤをリセットする。なお、３行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ３と同様のタイミングで４行目の電荷保持部ＦＤをリセットする理由については、後述する。
【００７１】
続いて、タイミングｔ６において、４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を、３行目の転送パルスφＴＸ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２のフォトダイオードＰＤをリセットする。
【００７２】
ここで、２行目と４行目の電荷保持部ＦＤをリセットする理由について説明する。単位画素Ｐ内の電荷保持部ＦＤは、フォトダイオードＰＤから光電変換信号電荷が転送されていないときには、保持する電荷がない状態である。しかし、例えば、固体撮像装置１に入射し、フォトダイオードＰＤが露光している光が電荷保持部ＦＤに飛び込んできたり、光が飛び込んでいない状態であっても、固体撮像装置１の温度が上昇するなどによって暗電流が発生したりすることによって、僅かながら電荷保持部ＦＤに電荷が発生する。また、例えば、フォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷が過剰電荷となって電荷保持部ＦＤに流入することもある。この間引き行の電荷保持部ＦＤに保持している電荷は、読み出されないため、この電荷が過剰電荷となって隣接する単位画素Ｐや垂直信号線３に溢れ出してしまい、読み出し行（１行目と３行目）の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象となる。
【００７３】
そこで、このブルーミング現象を抑圧するために、２行目と４行目の電荷保持部ＦＤをリセットする。この間引き行の電荷保持部ＦＤのリセットは、読み出し行の電荷保持部ＦＤをリセットするタイミングと同様のタイミングで行う。すなわち、上述のように、１行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１と同様に２行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ２を入力（タイミングｔ３）し、３行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ３と同様に４行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ４を入力（タイミングｔ５）する。
【００７４】
上記に述べたとおり、本第２の動画モードによれば、読み出し行と同様のタイミングで間引き行のフォトダイオードＰＤも定期的にリセットされる。これにより、読み出しを行わない間引き行のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷が、過剰電荷となって隣接する単位画素ＰのフォトダイオードＰＤに溢れ出し、読み出し行の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象を抑圧することができる。
【００７５】
また、本第２の動画モードにおいては、読み出し行と同様のタイミングで間引き行の電荷保持部ＦＤも定期的にリセットされる。これにより、読み出しを行わない間引き行の電荷保持部ＦＤに保持されている電荷が、過剰電荷となって隣接する単位画素Ｐや垂直信号線３に溢れ出し、読み出し行の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象を抑圧することができる。
【００７６】
また、本第２の動画モードにおいては、間引き行のフォトダイオードＰＤおよび電荷保持部ＦＤのリセットを短期間で行う。これにより、低消費電力で、固体撮像装置１のブルーミング現象を抑圧することが可能となる。
【００７７】
＜第３の動画モード＞
次に、本実施形態の固体撮像装置の動画モードにおける別の読み出し動作について説明する。図４は、本実施形態の固体撮像装置１の動画モードにおける第３の読み出し動作のタイミングを示したタイミングチャートである。なお、以下の説明においては、第２の動画モードおよび第２の動画モードと同様に、固体撮像装置１から１行おきに画素信号を読み出す１／２間引き読み出しの例を説明する。
【００７８】
なお、本第３の動画モードにおいては、間引き行のリセットタイミングが、図２に示した第１の動画モードおよび図３に示した第２の動画モードにおけるタイミングと異なるのみである。従って、読み出し行の読み出しタイミングは、図２に示した第１の動画モードおよび図３に示した第２の動画モードにおけるタイミングと同様であるため、読み出し行の読み出し動作に関しての説明を省略する。
【００７９】
図４に示すように、本第３の動画モードにおける間引き行のリセットタイミングは、まず、タイミングｔ１において、２行目のＰＤリセットパルスφＦＴ２を、１行目のＰＤリセットパルスφＦＴ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２のフォトダイオードＰＤをリセットする。
【００８０】
続いて、タイミングｔ２において、４行目のＰＤリセットパルスφＦＴ４を、３行目のＰＤリセットパルスφＦＴ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２のフォトダイオードＰＤをリセットする。
【００８１】
続いて、タイミングｔ３において、２行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ２を、１行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２の電荷保持部ＦＤをリセットする。
【００８２】
続いて、タイミングｔ４において、２行目の転送パルスφＴＸ２を、１行目の転送パルスφＴＸ１と同様のパルスとすることによって、２行目の単位画素Ｐ２１，Ｐ２２のフォトダイオードＰＤをリセットする。なお、１行目の転送パルスφＴＸ１と同様のタイミングで２行目のフォトダイオードＰＤがリセットされる理由は、図２に示した第１の動画モードにおけるフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送したときの理由と同様である。
【００８３】
続いて、タイミングｔ５において、４行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ４を、３行目のＦＤリセットパルスφＲＳＴ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２の電荷保持部ＦＤをリセットする。
【００８４】
続いて、タイミングｔ６において、４行目の転送パルスφＴＸ４を、３行目の転送パルスφＴＸ３と同様のパルスとすることによって、４行目の単位画素Ｐ４１，Ｐ４２のフォトダイオードＰＤをリセットする。なお、３行目の転送パルスφＴＸ３と同様のタイミングで４行目のフォトダイオードＰＤがリセットされる理由は、図２に示した第１の動画モードにおけるフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷を電荷保持部ＦＤに転送したときの理由と同様である。
【００８５】
上記に述べたとおり、本第３の動画モードによれば、読み出し行と同じのタイミングで間引き行のフォトダイオードＰＤおよび電荷保持部ＦＤが定期的にリセットされる。これにより、読み出しを行わない間引き行のフォトダイオードＰＤで発生した光電変換信号電荷や、電荷保持部ＦＤに保持されている電荷が、過剰電荷となって隣接する単位画素Ｐや垂直信号線３に溢れ出し、読み出し行の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象を抑圧することができる。
【００８６】
また、本第３の動画モードにおいては、間引き行のフォトダイオードＰＤおよび電荷保持部ＦＤのリセットを短期間で行う。これにより、低消費電力で、固体撮像装置１のブルーミング現象を抑圧することが可能となる。
【００８７】
また、本第３の動画モードにおいては、間引き行のフォトダイオードＰＤおよび電荷保持部ＦＤのリセットを読み出し行と同じタイミングで行う。これにより、単位画素Ｐを駆動する垂直走査部２の制御を容易にすることができる。
【００８８】
上記に述べたとおり、本発明を実施するための形態によれば、ＲＳ方式の読み出しとＧＳ方式の読み出しとを切り替えることが可能な固体撮像装置において、ＲＳ方式によって間引き読出しを行う場合に、間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤをリセットすることができるので、読み出し行の画素信号を劣化させてしまうブルーミング現象を抑圧することができる。また、このことによって、最終的に得られる画像の品質を向上することができる。
【００８９】
また、本発明を実施するための形態によれば、間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤのリセットを短期間で行うことができるため、固体撮像装置１の消費電力を上昇させることなく、ブルーミング現象を抑圧することができる。
【００９０】
なお、本第１〜第３の動画モードにおいては、間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤをリセットするタイミングを、間引き行の前に画素信号を読み出す読み出し行と同じタイミングとした場合の一例について説明したが、この間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤをリセットするタイミングを、間引き行の後に画素信号を読み出す読み出し行と同じタイミングとすることもできる。例えば、２行目の間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤをリセットするタイミングを、３行目の読み出し行と同じタイミングとすることもできる。
【００９１】
なお、本第１〜第３の動画モードにおいては、間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤをリセットするタイミングを、間引き行の前に画素信号を読み出す読み出し行と、間引き行の後に画素信号を読み出す読み出し行との間の任意のタイミングとすることもできる。例えば、２行目の間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤをリセットするタイミングを、１行目の読み出し行と同じタイミングから３行目の読み出し行と同じタイミングまでの任意のタイミングとすることもできる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、１行おきに画素信号を読み出す１／２間引き読み出しの場合を一例として説明したが、例えば、２行おきに画素信号を読み出す１／３間引き読み出しや、３行おきに画素信号を読み出す１／４間引き読み出しなど、他の間引き方法で画素信号を読み出す際にも、本実施形態における間引き行のフォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤのリセット制御を適用することもできる。
【００９３】
その際、フォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤのリセット制御は、複数の間引き行を同時または順次行うことができる。また、読み出し行に隣接する予め定められた数の間引き行のみ、フォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤのリセット制御を行うこともできる。この場合、フォトダイオードＰＤや電荷保持部ＦＤのリセット制御を行う間引き行を少なくすることができるため、ブルーミング現象を抑圧する際の消費電力を、さらに低く抑えることができる。
【００９４】
また、本実施形態においては、単位画素Ｐの行方向および列方向の配置に関して、４行２列の例を示したが、単位画素Ｐの行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において単位画素Ｐを配置する行方向および列方向の数を変更することができる。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【符号の説明】
【００９６】
１，１０・・・固体撮像装置
２・・・垂直走査部
３，３＿１，３＿２・・・垂直信号線
４，４＿１，４＿２・・・列回路
５・・・水平信号線
６・・・水平走査部
７・・・出力アンプ
８・・・モード設定部
ＩＢＩＡＳ・・・定電流源
Ｐ，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ４１，Ｐ４２・・・単位画素（画素）
ＰＤ・・・フォトダイオード（光電変換部）
ＦＤ・・・電荷保持部（メモリ部）
Ｍ１・・・増幅トランジスタ（増幅部）
Ｍ２・・・ＦＤリセットトランジスタ（第１のリセット部）
Ｍ３・・・行選択トランジスタ（選択部）
Ｍ４・・・転送トランジスタ（電荷転送部）
Ｍ５・・・ＰＤリセットトランジスタ（第２のリセット部）
Ｍ６＿１，Ｍ６＿２・・・列選択スイッチ
【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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