(57)【要約】【課題】固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる固体撮像装置および撮像方法を提供する。【解決手段】垂直走査回路８は、内部転送が許可されているときは第１の行群及び第２の行群に属する画素から蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに出力部２３から蓄積信号を画素単位で順次出力させる制御を実行する。また、垂直走査回路８は、内部転送が禁止されているときは第１の行群及び第２の行群に属する画素から補正信号を行単位で並列に読み出すとともに第１の行群に属する画素から読み出された補正信号のみを出力部２３から画素単位で順次出力させる制御を実行する。【選択図】図４
2011030061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第１の行群と第２の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部と、
前記画素部から読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力する出力部と、
前記内部転送が許可されているときは前記第１の行群及び前記第２の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに前記出力部から前記蓄積信号を画素単位で順次出力させる制御を実行し、前記内部転送が禁止されているときは前記第１の行群及び前記第２の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに前記第１の行群に属する前記画素から読み出された前記補正信号のみを前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を実行する制御部と、
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、
その後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記出力部から出力された前記蓄積信号及び前記補正信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記補正信号のデジタル信号に基づいて固定パターンノイズを検出する検出部と、
検出された前記固定パターンノイズに基づいて前記蓄積信号のデジタル信号を補正する補正部と、
を更に有する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第１の行群と第２の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、
前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第１のステップと、
前記第１のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第２のステップと、
前記第２のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第３のステップと、
前記第３のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第４のステップと、
を有する撮像方法。
【請求項６】
光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第１の行群と第２の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、
前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第１のステップと、
前記第１のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第２のステップと、
前記第２のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第３のステップと、
前記第３のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第４のステップと、
を有する撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定パターンノイズを補正する固体撮像装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のエリアイメージセンサの分野においては多画素化、高速撮像の需要がさらに拡大し、高速な信号処理が要求されるようになってきている。このため、画素から出力されたアナログ信号を処理する回路の高速化が課題となっている。そこで、通常、画素からの信号を列毎に同時に読み出したり、またその後の水平転送を１本に集約せず、出力段にアンプを複数備えたりするなど、いろいろな並列読み出し処理技術によって、多画素、高速撮像に対応している。
【０００３】
しかしながら、これら並列読み出し処理技術を適用した並列処理回路をレイアウト設計上では同じように設計しても、製造工程におけるばらつきなどが原因で、それら各々の特性にばらつきが生じる。この特性のばらつきは、出力画像においてはスジ状の固定パターンノイズとして見えてくる。
【０００４】
固定パターンノイズは、そのノイズパターンを記憶することができれば、補正することが可能である。そこで、後段にラインメモリ等を用いてノイズパターンを記憶し、デジタル信号処理にて、その補正を行う方法が用いられる。
【０００５】
上記のように各画素信号を列毎に並列に読み出しているので、列読み出し回路の特性がばらつくことによって出力信号がばらついてしまう。この列毎の入出力特性のばらつきを要因毎に分離すると、おもにオフセット性、ゲイン性、非線形性の３つに大別できる。これらばらつきのうち、出力画像で一番目につきやすく、またデジタル補正も容易なオフセット性のばらつきを抑え込むことが第一に要求される。
【０００６】
オフセット性のばらつきをデジタル値として認識させるには、一度、各並列回路のすべてに一定の同レベルの入力信号を与える期間を、有効画素を処理する期間とは別に設け、その出力のばらつきを記憶すればよい。そして、有効画素の撮像画像信号から、その記憶したばらつき量を減算すれば、オフセット性の縦スジ固定パターンノイズを補正することができる。
【０００７】
ただし、通常、出力信号には、熱雑音や１／ｆ雑音などといったアナログ回路特有のランダムノイズがのっているため、それを抑圧するフィルタリング処理も不可欠となる。そこで、特許文献１では、加算平均法を用いてランダムノイズを抑圧しており、また、補正値の精度を向上させるために、複数フレームにわたって加算平均したものを補正値としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６７９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、複数フレームにわたって補正値を求める方式は、デジタルスチルカメラ等の静止画撮影には適さない。そのため、複数フレームではなく、１枚の画像から縦スジ状の固定パターンノイズを取得する必要があるが、遮光された画素を用いて縦スジ状の固定パターンノイズの補正データを数多く取得することが困難になる。
【００１０】
そこで、遮光されていない画素を用いて縦スジ状の固定パターンノイズの補正データを取得する方法が考えられる。しかし、被写体像を露光した後にフォトダイオード等に蓄積された電荷の状態を変化させずに、露光後の画素から縦スジ状の固定パターンノイズの補正データを取得すると、画素の状態変化などの影響によって、露光画像に影響を与えてしまう場合があった。具体的には、補正値の算出に用いる補正信号を読み出したラインと読み出していないラインとの境界で画像に段差が生じる場合があった。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる固体撮像装置および撮像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】
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第１の行群と第２の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部と、前記画素部から読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力する出力部と、前記内部転送が許可されているときは前記第１の行群及び前記第２の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに前記出力部から前記蓄積信号を画素単位で順次出力させる制御を実行し、前記内部転送が禁止されているときは前記第１の行群及び前記第２の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに前記第１の行群に属する前記画素から読み出された前記補正信号のみを前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を実行する制御部と、を有する固体撮像装置である。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置において、前記制御部は、前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う。
【００１４】
また、本発明の固体撮像装置において、前記制御部は、前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行い、その後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う。
【００１５】
また、本発明の固体撮像装置は、前記出力部から出力された前記蓄積信号及び前記補正信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記補正信号のデジタル信号に基づいて固定パターンノイズを検出する検出部と、検出された前記固定パターンノイズに基づいて前記蓄積信号のデジタル信号を補正する補正部と、を更に有する。
【００１６】
また、本発明は、光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第１の行群と第２の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第１のステップと、前記第１のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第２のステップと、前記第２のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第３のステップと、前記第３のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する前記画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第４のステップと、を有する撮像方法である。
【００１７】
また、本発明は、光電変換素子に蓄積された電荷を内部転送する機能を有し、前記内部転送が許可されているときは、前記電荷に応じた蓄積信号を出力し、前記内部転送が禁止されているときは補正信号を出力する画素が、第１の行群と第２の行群に分類される複数行かつ複数列に配置された画素部から前記蓄積信号及び前記補正信号を読み出し、読み出された前記蓄積信号及び前記補正信号を出力部から出力する撮像方法であって、前記内部転送が禁止されているときに前記第１の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記補正信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第１のステップと、前記第１のステップの後、前記内部転送が禁止されているときに前記第２の行群に属する画素から前記補正信号を行単位で並列に読み出す制御を行う第２のステップと、前記第２のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第１の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第３のステップと、前記第３のステップの後、前記内部転送が許可されているときに前記第２の行群に属する画素から前記蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに読み出された前記蓄積信号を前記出力部から画素単位で順次出力させる制御を行う第４のステップと、を有する撮像方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内部転送が禁止されているときに、第１の行群及び第２の行群に属する画素から補正信号を行単位で並列に読み出すとともに第１の行群に属する画素から読み出された補正信号のみを出力部から画素単位で順次出力させる制御が実行される。これによって、第１の行群に属する画素と、第２の行群に属する画素とでは、補正信号の読み出しの有無による状態の違いが生じないので、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置が備える固定パターンノイズ検出部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置が備える画素の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置が備える画素アレイおよびその周辺回路の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による固体撮像装置の構成を示している。図１に示す固体撮像装置は、画素アレイ１、Ａ／Ｄ変換部１１、固定パターンノイズ検出部１２、固定パターンノイズ補正部１３、およびコントローラ１４を備える。図１では、画素アレイ１の周辺回路（図４）については省略している。
【００２２】
画素アレイ１は、入射光に応じた信号を出力する光電変換素子を有し、この信号の内部転送機能を有する画素が複数行かつ複数列に配置された構造を有する。画素アレイ１を構成する各画素は、所定時間、光を受けて光電荷を蓄積して光電変換を行い、光電荷に応じた信号（蓄積信号）を出力する。また、画素アレイ１を構成する各画素は、画素をリセットしたときの信号（補正信号およびリセット信号）を出力する。画素アレイ１を構成する各画素は、内部転送が許可されているときは、光電変換素子に蓄積された電荷に応じた信号を出力し、内部転送が許可されていないときは、固定パターンノイズを補正するための補正値の算出に用いる補正信号を出力する。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換部１１は、画素アレイ１から出力された信号のＡ／Ｄ変換を行う。固定パターンノイズ検出部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１から出力された補正信号に基づいて、縦スジ状の固定パターンノイズを検出し、その固定パターンノイズを示すＦＰＮデータを保持する。固定パターンノイズ補正部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１から出力される信号に含まれる固定パターンノイズを補正する。コントローラ１４は固体撮像装置全体を制御する。
【００２４】
図１に示す固体撮像装置の概略動作は以下のようになる。画素アレイ１には、図示しないレンズ系によって被写体からの光が入射される。画素アレイ１は、コントローラ１４により制御される駆動パルスで駆動し、被写体光を光電変換により電気信号に変換する。画素アレイ１で変換された電気信号は順次読み出され、Ａ／Ｄ変換部１１によりデジタル画像信号に変換される。一方、固定パターンノイズ検出部１２は、コントローラ１４からの制御によって、固定パターンノイズの検出およびＦＰＮデータの保持を行う。ＦＰＮデータの取得方法の詳細は後述する。固定パターンノイズ補正部１３は、Ａ／Ｄ変換部１１から出力された露光信号から、ＦＰＮデータに基づく補正値を減算することで、縦スジ状の固定パターンノイズの補正を行う。
【００２５】
図２は固定パターンノイズ検出部１２の構成を示している。図２に示す固定パターンノイズ検出部１２は、乗算器１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ、加算器１６、およびラインメモリ１７を備える。乗算器１５Ａは、入力信号（ＦＰＮデータ）に対して、コントローラ１４により設定された係数αを乗算して出力する。乗算器１５Ｂは、ラインメモリ１７に記憶されている補正値に対して、コントローラ１４により設定された係数１−αを乗算して出力する。
【００２６】
加算器１６は、乗算器１５Ａの出力と乗算器１５Ｂの出力を加算し、新しい固定パターンノイズの補正値を算出する。ラインメモリ１７は、コントローラ１４からのメモリ制御信号に応じて、加算器１６の出力を補正値として記憶する。乗算器１５Ｃは、ラインメモリ１７に記憶されている補正値に対して、コントローラ１４によって設定された係数βを乗算して出力する。ここで係数βは、ラインメモリ１７の出力のレベルと固定パターンノイズ補正部１３のビット精度とのレベルを合わせるためのものである。
【００２７】
乗算器１５Ａ，１５Ｂ、加算器１６、およびラインメモリ１７は、以下の（Ａ）式に示す演算によって、いわゆる巡回型ローパスフィルタを構成している。
新補正値 ＝ 入力信号×α ＋ 旧補正値 ×（１−α）  ・・・（Ａ）
ここで、０＜α≦１であり、αの値が大きくなると入力信号の割合が増えるため、現フレームの固定パターンノイズの値が、新しく生成される補正値に大きく反映されることとなる。αの値が小さくなると今までの補正値の割合が増えるため、ランダムノイズが抑圧された補正値が、新しく生成される補正値に大きく反映されることになる。
【００２８】
なお、初期動作時には、コントローラ１４によりαに１が設定され、入力信号が直接ラインメモリ１７に記憶される。以降は、０＜α≦１となる値がαに設定され、巡回型ローパスフィルタの動作が行われる。
【００２９】
図３は、画素アレイ１を構成する単位画素１−ｉｊの構成を示している。単位画素１−ｉｊは、光電変換部２、転送スイッチ３、リセットスイッチ４、読み出し部５（フロ−ティングディフュージョン）、増幅ＭＯＳアンプ６、選択スイッチ７を備える。
【００３０】
光電変換部２は転送スイッチ３に接続される。光電変換部２は、所定時間光を受けて光電荷を蓄積して光電変換する。転送スイッチ３の各端子は、光電変換部２、読み出し部５、および転送パルス信号線ＴＸｉに接続される。転送スイッチ３は、ＯＮ（オン）状態時に光電変換部２から出力された電気信号を読み出し部５に転送する。
【００３１】
リセットスイッチ４の各端子は、電源ＶＤＤ、読み出し部５、およびリセットパルス信号線ＲＳｉに接続される。リセットスイッチ４は、入力されるリセットパルス信号φＲＳｉにより端子間をＯＮ（オン）状態にさせ、読み出し部５に蓄積された電荷をリセットする。
【００３２】
増幅ＭＯＳアンプ６の各端子は、電源ＶＤＤ、選択スイッチ７、および読み出し部５に接続される。選択スイッチ７の各端子は、増幅ＭＯＳアンプ６、信号出力線９、および行選択パルス信号線ＳＥＬｉに接続される。選択スイッチ７は、行選択パルスφＳＥＬｉにより、増幅ＭＯＳアンプ６で増幅された信号を信号出力線９に出力する。
【００３３】
図４は、画素アレイ１およびその周辺回路の構成を示している。画素アレイ１は、２次元のマトリックス状に配置された複数の単位画素を備える。図４に示す例では、画素アレイ１は、６行６列の３６個の単位画素を備える。垂直走査回路８は、画素アレイ１の単位画素を行毎に動作させるための制御信号であるリセット制御信号（φＲＳ１，φＲＳ２，・・・，φＲＳ６）、転送制御信号（φＴＸ１，φＴＸ２，・・・，φＴＸ６）、選択スイッチ制御信号（φＳＥＬ１，φＳＥＬ２，・・・，φＳＥＬ６）を出力する。垂直走査回路８の動作は、コントローラ１４によって制御される。
【００３４】
信号出力線９は列毎に設けられ、負荷電流源２０に接続されている。カラムアンプ部２１は、単位画素から垂直信号線９へ出力された信号を増幅する。水平選択スイッチ２２は、単位画素からの信号を選択的に出力部２３へ出力する。出力部２３は、水平選択スイッチ２２によって各列の垂直信号線９から順次出力される信号を画素単位で外部へ出力する。水平走査回路２４は、水平選択スイッチ２２を列毎に動作させるための制御信号を出力する。水平走査回路２４の動作は、コントローラ１４によって制御される。
【００３５】
次に、図５を参照しながら、本実施形態による固体撮像装置の動作を説明する。本実施形態においては、垂直方向の行数が６行の画素を用いて、３行分のＦＰＮデータを取得する方法を例として示す。以下の説明で使用するφＲＳ（ｎ）、φＴＸ（ｎ）、およびφＳＥＬ（ｎ）における添え字ｎは行位置を表している。以下の説明では、１行目〜３行目が本発明における第１の行群に属し、４行目〜６行目が本発明における第２の行群に属する。
【００３６】
以下で説明するように、垂直走査回路８が出力する各種制御信号により、内部転送が許可されているときは、１行目〜６行目の画素から蓄積信号を行単位で並列に読み出すとともに、蓄積信号およびリセット信号に基づく露光信号を画素単位で出力部２３から順次出力させる制御が実行される。また、内部転送が禁止されているときは、１行目〜６行目の画素から補正信号を行単位で並列に読み出すとともに１行目〜３行目の画素から読み出された補正信号のみを出力部２３から画素単位で順次出力させる制御が実行される。
【００３７】
図５に示すように、まず期間（１）（１行目ダミー読み出し）において、１行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（１）およびリセット制御信号φＲＳ（１）が印加され、読み出し部５をリセットしたときの補正信号が読み出され、出力部２３へ出力される。
【００３８】
続いて、期間（２）（１行目ＦＰＮデータ読み出し）において、出力部２３から出力された補正信号がＡ／Ｄ変換部１１によってＡ／Ｄ変換され、固定パターンノイズ検出部１２によって固定パターンノイズの検出が行われる。
【００３９】
これ以降、期間（３）（２行目ダミー読み出し）、期間（４）（２行目ＦＰＮデータ読み出し）、期間（５）（３行目ダミー読み出し）、および期間（６）（３行目ＦＰＮデータ読み出し）において、２行目および３行目に関して、１行目と同様の動作が行われ、固定パターンノイズ検出部１２による固定パターンノイズの検出が完了する。上記の期間（１）〜（６）は、内部転送が禁止されている期間である。
【００４０】
上記のように、１行目から３行目までの行では、読み出し部５がリセットされ、Ａ／Ｄ変換部１１へ補正信号が出力される。これに対して、４行目から６行目までの行では、読み出し部５がリセットされるが、Ａ／Ｄ変換部１１へ補正信号は出力されない。以下、詳細について説明する。
【００４１】
期間（７）（４行目ダミー読み出し）において、４行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（４）およびリセット制御信号φＲＳ（４）が印加され、読み出し部５をリセットしたときの補正信号が読み出される。続いて、期間（８）（５行目ダミー読み出し）および期間（９）（６行目ダミー読み出し）において、５行目および６行目に関して、４行目と同様の動作が行われる。期間（７）〜（９）で読み出された補正信号は、例えばカラムアンプ部２１において消去されるため、Ａ／Ｄ変換部１１へ出力されない。上記の期間（７）〜（９）は、内部転送が禁止されている期間である。
【００４２】
次に、露光された画素から蓄積信号を読み出す動作について説明する。期間（１０）（１行目露光画素読み出し）において、１行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（１）、リセット制御信号φＲＳ（１）が印加され、読み出し部５をリセットしたときのリセット信号が読み出され、出力部２３へ出力される。さらに、選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（１）、転送制御信号φＴＸ（１）が印加され、光電変換部２が所定時間光を受けて蓄積した電荷に基づく蓄積信号が読み出され、出力部２３へ出力される。
【００４３】
続いて、期間（１１）（１行目信号データ読み出し）において、出力部２３は、期間（１０）で読み出された蓄積信号とリセット信号の差分である露光信号を出力する。出力アンプから出力された露光信号は、Ａ／Ｄ変換部１１によってＡ／Ｄ変換され、固定パターンノイズ補正部１３によって固定パターンノイズの補正が行われる。これ以降、期間（１２）、（１３）、・・・、（２１）において、残りの５行分のリセット信号および蓄積信号が読み出され、露光信号が固定パターンノイズ補正部１３によって補正される。上記の期間（１０）〜（２１）は、内部転送が許可されている期間である。
【００４４】
以上のような動作により、固定パターンノイズを補正するためのＦＰＮデータを取得する場合に、全ての行において、ダミー読み出し動作が行われ、画素アレイ１から補正信号が読み出される。このため、画素の状態変化などの影響によって露光画像に影響を与えてしまう問題が発生することなく、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態による固体撮像装置の構成は第１の実施形態と同一である。
【００４６】
以下、図６を参照しながら、本実施形態による固体撮像装置の動作を説明する。本実施形態においては、垂直方向の行数が６行の画素を用いて、３行分のＦＰＮデータを取得する方法を例として示す。以下の説明で使用するφＲＳ（ｎ）、φＴＸ（ｎ）、およびφＳＥＬ（ｎ）における添え字ｎは行位置を表している。以下の説明では、１行目〜３行目が本発明における第１の行群に属し、４行目〜６行目が本発明における第２の行群に属する。
【００４７】
図６に示すように、まず期間（１）（１行目ダミー読み出し）において、１行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（１）およびリセット制御信号φＲＳ（１）が印加され、読み出し部５をリセットしたときの補正信号が読み出され、出力部２３へ出力される。
【００４８】
続いて、期間（２）（１行目ＦＰＮデータ読み出し）において、出力部２３から出力された補正信号がＡ／Ｄ変換部１１によってＡ／Ｄ変換され、固定パターンノイズ検出部１２によって固定パターンノイズの検出が行われる。
【００４９】
これ以降、期間（３）（２行目ダミー読み出し）、期間（４）（２行目ＦＰＮデータ読み出し）、期間（５）（３行目ダミー読み出し）、および期間（６）（３行目ＦＰＮデータ読み出し）において、２行目および３行目に関して、１行目と同様の動作が行われ、固定パターンノイズ検出部１２による固定パターンノイズの検出が完了する。上記の期間（１）〜（６）は、内部転送が禁止されている期間である。
【００５０】
上記のように、１行目から３行目までの行では、読み出し部５がリセットされ、Ａ／Ｄ変換部１１へ補正信号が出力される。これに対して、４行目から６行目までの行では、読み出し部５がリセットされるが、Ａ／Ｄ変換部１１へ補正信号は出力されない。また、４行目から６行目までの行では、露光された画素からリセット信号および蓄積信号を読み出す動作の直前に補正信号のダミー読み出し動作が行われる。以下、詳細について説明する。
【００５１】
期間（７）（１行目露光画素読み出し）において、１行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（１）、リセット制御信号φＲＳ（１）が印加され、読み出し部５をリセットしたときのリセット信号が読み出され、出力部２３へ出力される。さらに、選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（１）、転送制御信号φＴＸ（１）が印加され、光電変換部２が所定時間光を受けて蓄積した電荷に基づく蓄積信号が読み出され、出力部２３へ出力される。
【００５２】
続いて、期間（８）（１行目信号データ読み出し）において、出力部２３は、期間（７）で読み出された蓄積信号とリセット信号の差分である露光信号を出力する。出力アンプから出力された露光信号は、Ａ／Ｄ変換部１１によってＡ／Ｄ変換され、固定パターンノイズ補正部１３によって固定パターンノイズの補正が行われる。これ以降、期間（９）、（１０）、（１１）、（１２）において、２行目および３行目のリセット信号および蓄積信号が読み出され、露光信号が固定パターンノイズ補正部１３によって補正される。上記の期間（７）〜（１２）は、内部転送が許可されている期間である。
【００５３】
続いて、期間（１３）（４行目ダミー読み出し）において、４行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（４）およびリセット制御信号φＲＳ（４）が印加され、読み出し部５をリセットしたときの補正信号が読み出される。期間（１３）で読み出された補正信号は、例えばカラムアンプ部２１において消去されるため、Ａ／Ｄ変換部１１へ出力されない。この期間（１３）は、内部転送が禁止されている期間である。
【００５４】
続いて、期間（１４）（４行目露光画素読み出し）において、４行目の単位画素に選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（４）、リセット制御信号φＲＳ（４）が印加され、読み出し部５をリセットしたときのリセット信号が読み出され、出力部２３へ出力される。さらに、選択スイッチ制御信号φＳＥＬ（４）、転送制御信号φＴＸ（４）が印加され、光電変換部２が所定時間光を受けて蓄積した電荷に基づく蓄積信号が読み出され、出力部２３へ出力される。
【００５５】
続いて、期間（１５）（４行目信号データ読み出し）において、出力部２３は、期間（１４）で読み出された蓄積信号とリセット信号の差分である露光信号を出力する。出力アンプから出力された露光信号は、Ａ／Ｄ変換部１１によってＡ／Ｄ変換され、固定パターンノイズ補正部１３によって固定パターンノイズの補正が行われる。上記の期間（１４）〜（１５）は、内部転送が許可されている期間である。
【００５６】
これ以降、期間（１６）〜（２１）において、４行目と同様の動作が行われ、５行目および６行目に関して、ダミー読み出し動作、露光画素読み出し動作、および信号データ読み出し動作が行われる。期間（１６）、（１９）で読み出された補正信号は、例えばカラムアンプ部２１において消去されるため、Ａ／Ｄ変換部１１へ出力されない。期間（１６）、（１９）は、内部転送が禁止されている期間である。また、期間（１７）、（１８）、（２０）、（２１）は、内部転送が許可されている期間である。
【００５７】
以上のような動作により、固定パターンノイズを補正するためのＦＰＮデータを取得する場合に、全ての行において、ダミー読み出し動作が行われ、画素アレイ１から補正信号が読み出される。このため、画素の状態変化などの影響によって露光画像に影響を与えてしまう問題が発生することなく、固定パターンノイズの補正を精度良く行うことができる。
【００５８】
また、全ての行のダミー読み出し動作が完了する前に１行目の露光信号をＡ／Ｄ変換部１１へ出力することができるので、後段の画像処理などを早く開始することができる。具体的には、第１の実施形態では１行目の露光信号が期間（１１）でＡ／Ｄ変換部１１へ出力されるが、第２の実施形態では１行目の露光信号が期間（８）でＡ／Ｄ変換部１１へ出力されるため、第２の実施形態のほうが、第１の実施形態よりも後段の画像処理などを早く開始することができる。
【００５９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、Ａ／Ｄ変換部１１を、画素アレイ１のカラム毎に対応させてＡ／Ｄ変換する構成としても同等の効果が得られるのは言うまでもない。また、固定パターンノイズ検出部１２、固定パターンノイズ補正部１３、コントローラ１４などが画素アレイ１と同一基板上にあっても別基板上であっても同等の効果が得られるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・画素アレイ（画素部）、２・・・光電変換部、３・・・転送スイッチ、４・・・リセットスイッチ、５・・・読み出し部、６・・・増幅ＭＯＳアンプ、７・・・選択スイッチ、８・・・垂直走査回路（制御部）、１１・・・Ａ／Ｄ変換部、１２・・・固定パターンノイズ検出部、１３・・・固定パターンノイズ補正部、１４・・・コントローラ（制御部）、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ・・・乗算器、１６・・・加算器、１７・・・ラインメモリ、２０・・・負荷電流源、２１・・・カラムアンプ部、２２・・・水平選択スイッチ、２３・・・出力部、２４・・・水平走査回路
【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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