(57)【要約】【課題】１つの実施形態は、例えば、明滅する被写体の点灯した状態の画像を容易に得ることができる固体撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】１つの実施形態によれば、固体撮像装置において、制御部は、複数の画素のそれぞれについて、フレーム期間内に、電荷電圧変換部の電圧に基づく信号を増幅部から出力させることなく単位動作を複数回行わせる。単位動作は、リセット動作と電荷蓄積動作と転送動作とを含む。リセット動作は、転送部を非活性状態に維持しながら光電変換部をリセットする動作である。電荷蓄積動作は、転送部を非活性状態に維持しながら光電変換部のリセットを解除して電荷を蓄積させる動作である。転送動作は、転送部を活性状態に維持して光電変換部の電荷を電荷電圧変換部へ転送する動作である。【選択図】図１
2015109590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列された複数の画素と、
前記複数の画素を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
光電変換部と、
電荷電圧変換部と、
活性状態において、前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部へ転送し、非活性状態において、前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部へ転送しない転送部と、
前記電荷電圧変換部の電圧に基づく信号を出力する増幅部と、
を有し、
前記制御部は、前記複数の画素のそれぞれについて、フレーム期間内に、前記転送部を非活性状態に維持しながら前記光電変換部をリセットするリセット動作と前記転送部を非活性状態に維持しながら前記光電変換部のリセットを解除して電荷を蓄積させる電荷蓄積動作と前記転送部を活性状態に維持して前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部へ転送する転送動作とを含む単位動作を、前記電荷電圧変換部の電圧に基づく信号を前記増幅部から出力させることなく複数回行わせる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の画素のそれぞれについて、フレーム期間内に、前記電荷電圧変換部のリセットを行い、前記電荷電圧変換部のリセットを解除させた後に前記単位動作を複数回行わせ、複数回の前記単位動作を完了させた際に前記電荷電圧変換部の電圧に基づく信号を前記増幅部から出力させる
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】
前記制御部は、前記複数の画素のそれぞれについて、前記電荷電圧変換部のリセットの完了タイミングから始まる第１の期間に前記転送部を非活性状態に維持しながら前記光電変換部をリセットし、前記第１の期間に続く第２の期間に前記転送部を非活性状態に維持しながら前記光電変換部のリセットを解除して前記光電変換部に電荷を蓄積させ、前記第２の期間に続く第３の期間に前記転送部を活性状態にして前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部へ転送させ、前記第３の期間に続く第４の期間に前記転送部を非活性状態に維持しながら前記光電変換部をリセットし、前記第４の期間に続く第５の期間に前記転送部を非活性状態に維持しながら前記光電変換部のリセットを解除して前記光電変換部に電荷を蓄積させ、前記第５の期間に続く第６の期間に前記転送部を活性状態にして前記光電変換部の電荷を前記電荷電圧変換部へ転送させる
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４】
前記制御部は、前記複数の画素のそれぞれについて、前記電荷蓄積動作を行う電荷蓄積期間が、前記転送動作の開始から前記リセット動作の完了までの蓄積休止期間より短くなるように制御する
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】
前記制御部は、前記複数の画素のそれぞれについて、前記複数回の単位動作の各回の単位動作において前記電荷蓄積期間と前記蓄積休止期間との合計長さが一定になるように制御する
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】
前記制御部は、前記複数の画素のそれぞれについて、前記複数回の単位動作において異なる長さの複数の前記蓄積休止期間が発生するように制御する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ交通信号機や電車のＬＥＤ行先表示機などの被写体はパルス点灯（明滅）しているために消灯している期間があり、固体撮像装置で被写体を撮像した場合に、その被写体が点灯した状態の画像を得ることが困難なことがある。そのため、明滅する被写体の点灯した状態の画像を容易に得るための技術が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０９７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、明滅する被写体の点灯した状態の画像を容易に得ることができる固体撮像装置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】
【０００５】
１つの実施形態によれば、複数の画素と制御部とを有する固体撮像装置が提供される。複数の画素は、配列されている。制御部は、複数の画素を制御する。複数の画素のそれぞれは、光電変換部と電荷電圧変換部と転送部と増幅部とを有する。転送部は、活性状態において、光電変換部の電荷を電荷電圧変換部へ転送する。転送部は、非活性状態において、光電変換部の電荷を電荷電圧変換部へ転送しない。増幅部は、電荷電圧変換部の電圧に基づく信号を出力する。制御部は、複数の画素のそれぞれについて、フレーム期間内に、電荷電圧変換部の電圧に基づく信号を増幅部から出力させることなく単位動作を複数回行わせる。単位動作は、リセット動作と電荷蓄積動作と転送動作とを含む。リセット動作は、転送部を非活性状態に維持しながら光電変換部をリセットする動作である。電荷蓄積動作は、転送部を非活性状態に維持しながら光電変換部のリセットを解除して電荷を蓄積させる動作である。転送動作は、転送部を活性状態に維持して光電変換部の電荷を電荷電圧変換部へ転送する動作である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す図。
【図２】実施形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す図。
【図３】実施形態にかかる固体撮像装置の構成を示す図。
【図４】実施形態にかかる固体撮像装置の構成を示す図。
【図５】実施形態における画素の構成を示す図。
【図６】実施形態にかかる固体撮像装置の動作を示す図。
【図７】実施形態における画素の動作を示す図。
【図８】実施形態及び実施形態の変形例における電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図。
【図９】実施形態の変形例における電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図。
【図１０】実施形態の変形例における画素の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
実施形態にかかる固体撮像装置１について説明する。固体撮像装置１は、例えば、図１及び図２に示す撮像システム９１に適用される。図１及び図２は、撮像システム９１の概略構成を示す図である。
【０００９】
撮像システム９１は、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであってもよいし、カメラモジュールが電子機器に適用されたもの（例えばカメラ付き携帯端末等）でもよい。あるいは、撮像システム９１は、例えば、車載のドライブレコーダであってもよい。撮像システム９１は、図２に示すように、撮像部９２及び後段処理部９３を備える。撮像部９２は、例えば、カメラモジュールである。撮像部９２は、撮像光学系９４及び固体撮像装置１を有する。後段処理部９３は、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）９６、記憶部９７、及び表示部９８を有する。
【００１０】
撮像光学系９４は、撮影レンズ４７、ハーフミラー４３、メカシャッタ４６、レンズ４４、プリズム４５、及びファインダー４８を有する。撮影レンズ４７は、撮影レンズ４７ａ，４７ｂ、及びレンズ駆動機構４７ｃを有する。撮像光学系９４は、絞りを有しない。レンズ駆動機構４７ｃは、撮影レンズ４７ｂを光軸ＯＰに沿って駆動可能である。なお、図１では、撮影レンズ４７が２枚の撮影レンズ４７ａ，４７ｂを有する場合が例示的に示されているが、撮影レンズ４７は多数枚の撮影レンズを有していてもよい。
【００１１】
固体撮像装置１は、撮影レンズ４７の予定結像面に配置されている。例えば、撮影レンズ４７は、入射した光を屈折させて、ハーフミラー４３及びメカシャッタ４６経由で固体撮像装置１の撮像面へ導き、固体撮像装置１の撮像面（画素配列ＰＡ）に被写体の像を形成する。固体撮像装置１は、被写体像に応じた画像信号を生成する。
【００１２】
固体撮像装置１は、図３及び図４に示すように、撮像センサ２０、及び信号処理回路１０を有する。図３及び図４は、固体撮像装置１の回路構成を示す図である。撮像センサ２０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであってもよいし、ＣＣＤイメージセンサであっても良い。撮像センサ２０は、画素配列ＰＡ、タイミング発生部２１、制御部３０、相関二重サンプリング部（ＣＤＳ回路）２８、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ回路）２７、ラインメモリ２６、及び水平シフトレジスタ（ＨＲレジスタ）２５を有する。
【００１３】
画素配列ＰＡでは、図４に示すように、複数の画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（ｋ，Ｊ）が２次元的に配列されている。例えば、画素配列ＰＡでは、ｋ行×Ｊ列の画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（ｋ，Ｊ）が配列されている。制御部３０は、タイミング発生部２１からの制御信号に応じて、画素配列ＰＡを例えば行単位で制御する。
【００１４】
各画素Ｐは、図５に示すように、例えば、光電変換部３、転送部８、電荷電圧変換部４、第１のリセット部９、第２のリセット部７、増幅部５、及び選択部６を有する。図５は、各画素Ｐの構成を示す図である。図５では、ｎ行ｍ列目の画素Ｐ（ｎ，ｍ）について例示的に示されているが、他の画素についても同様である。
【００１５】
光電変換部３は、光電変換を行い、受けた光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部３は、例えば、フォトダイオードＰＤを有する。
【００１６】
転送部８は、活性状態において、光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送し、非活性状態において、光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送しない。転送部８は、制御部３０からアクティブレベルの制御信号φＲＥＡＤｎを受けた場合に、光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送する。転送部８は、制御部３０からノンアクティブレベルの制御信号φＲＥＡＤｎを受けた場合に、光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送しない。転送部８は、例えば、トランスファーゲートとして機能する転送トランジスタＴｄを有し、そのゲートにアクティブレベルの制御信号φＲＥＡＤｎを受けた場合にオンすることにより、光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送し、そのゲートにノンアクティブレベルの制御信号φＲＥＡＤｎを受けた場合にオフすることにより、光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送しない。
【００１７】
電荷電圧変換部４は、その寄生容量を用いて、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部４は、例えば、フローティングジャンクションＦＪを有する。
【００１８】
第１のリセット部９は、制御部３０からアクティブレベルの制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎを受けた場合に、光電変換部３の電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットする。例えば、第１のリセット部９は、転送部８が非活性状態に維持されている状態で、光電変換部３の電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットする。第１のリセット部９は、例えば、リセットトランジスタＴｅを有し、そのゲートにアクティブレベルの制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎを受けた場合にオンすることにより、光電変換部３の電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットする。
【００１９】
これに応じて、光電変換部３は、第１のリセット部９によるリセットが解除されてから電荷の蓄積を開始し、転送部８により電荷が電荷電圧変換部４へ転送されるまで電荷の蓄積を行う。すなわち、光電変換部３は、第１のリセット部９によるリセット動作の解除タイミングから転送部８による転送動作の開始タイミングまでの電荷蓄積期間において、電荷蓄積動作を行う。
【００２０】
第２のリセット部７は、制御部３０からアクティブレベルの制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎを受けた場合に、電荷電圧変換部４の電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットする。第２のリセット部７は、例えば、リセットトランジスタＴｃを有し、そのゲートにアクティブレベルの制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎを受けた場合にオンすることにより、電荷電圧変換部４の電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットする。
【００２１】
増幅部５は、画素Ｐ（ｎ，ｍ）が選択状態になった際に、電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を信号線ＶＬＩＮへ出力する。増幅部５は、例えば、アンプトランジスタＴｂを有し、画素Ｐ（ｎ，ｍ）が選択状態になった際に、信号線ＶＬＩＮを介して接続された負荷電流源ＣＳとともにソースフォロワ動作を行うことにより、電荷電圧変換部４の電圧に応じた信号を信号線ＶＬＩＮへ出力する。なお、負荷電流源ＣＳは負荷トランジスタＴＬＭ及びバイアス発生回路３１を有する。
【００２２】
選択部６は、制御部３０からアクティブレベルの制御信号φＡＤＲＥＳｎを受けた場合に、画素Ｐ（ｎ，ｍ）を選択状態にし、制御部３０からノンアクティブレベルの制御信号φＡＤＲＥＳｎを受けた場合に、画素Ｐ（ｎ，ｍ）を非選択状態にする。選択部６は、例えば、選択トランジスタＴａを有し、そのゲートにアクティブレベルの制御信号φＡＤＲＥＳｎを受けた際にオンすることにより、画素Ｐ（ｎ，ｍ）を選択状態にし、そのゲートにノンアクティブレベルの制御信号φＡＤＲＥＳｎを受けた際にオフすることにより、画素Ｐ（ｎ，ｍ）を非選択状態にする。
【００２３】
なお、画素Ｐは、選択部６が省略された構成であってもよい。その場合、第２のリセット部７が画素Ｐを選択状態／非選択状態にするための動作を行ってもよい。例えば、第２のリセット部７は、電荷電圧変換部４の電位を第１の電位（例えば、ＶＤＤレベル）にリセットすることにより画素Ｐを選択状態にし、電荷電圧変換部４の電位を第２の電位（増幅部５（アンプトランジスタＴｂ）がオフするような電位、例えば、ＧＮＤレベル）にリセットすることにより画素Ｐを非選択状態にしてもよい。
【００２４】
また、各画素Ｐには、図示しないが、撮像光学系９４から入射した光のうち特定の波長域の光を選択的に光電変換部３へ導くカラーフィルタが設けられていてもよい。この場合、複数の画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（ｋ，Ｊ）のカラーフィルタは、図４に示すように、ベイヤー配列を構成するように配列されていてもよい。図４では、Ｒ，Ｇ，Ｂがそれぞれ赤、緑、青色のカラーフィルタが設けられていることを示している。
【００２５】
図３に示すタイミング発生部２１は、ＩＳＰ９６から受けた制御信号と信号処理回路１０から受けた制御信号とに応じて、各種のタイミングを制御するための制御信号を生成する。
【００２６】
制御部３０は、タイミング発生部２１からの制御信号に応じて、画素配列ＰＡを制御する。制御部３０は、例えば、電子シャッタレジスタ（ＥＳレジスタ）２２、垂直シフトレジスタ（ＶＲレジスタ）２３、及びセレクタ２４を有する。
【００２７】
各画素Ｐで生成された信号は、タイミング発生部２１、ＥＳレジスタ２２、ＶＲレジスタ２３、及びセレクタ２４により画素ＰからＣＤＳ回路２８側へ読み出され、ＣＤＳ回路２８／ＡＤＣ回路２７を経て画素信号（デジタル信号）へ変換され、ラインメモリ２６で保持される。ラインメモリ２６に保持された各列の画素信号（デジタル信号）Ｖｏｕｔは、ＨＲレジスタ２５により順次に選択され信号処理回路１０に出力される。信号処理回路１０では、複数の画素の信号に対して信号処理が行われて画像データが生成される。
【００２８】
例えば、信号処理回路１０は、低周波ノイズリダクション部（低周波ＮＲ部）１１、キズ補正部１２、シェーディング補正部１３、ホワイトバランス部（ＷＢ部）１４、同時化部１５、ガンマ補正部１６、及びシャッタースピード調整部１７を有する。低周波ＮＲ部１１は、画素信号（デジタル信号）Ｖｏｕｔを撮像センサ２０から受け、画素信号のノイズを低減させるためのノイズキャンセル処理を行う。キズ補正部１２は、ノイズキャンセル処理後の画素信号を受け、キズ画素の信号を周辺画素の信号で補間するキズ補正を行う。シェーディング補正部１３は、キズ補正後の画素信号を受け、画面周辺における明るさの低下を補正するためのシェーディング補正を行う。ＷＢ部１４は、シェーディング補正後の画素信号を受け、光源の色温度に応じたホワイトバランス調整を行う。同時化部１５は、ホワイトバランス調整後の画素信号を受け、デジタル画像信号の補間処理（デモザイク処理）により、各画素についてＲＧＢの各信号を生成する。ガンマ補正部１６は、生成されたＲＧＢの各信号を受けて、画像の階調を補正するためのガンマ補正を行い、ガンマ補正後の画素信号を画像データとする。信号処理回路１０は、画像データを出力ノードＮｏｕｔ経由でＩＳＰ９６に出力する。
【００２９】
また、上記のように、撮像光学系９４が絞りを有しないので、適正露出を得るための露出制御は、信号処理回路１０で電子シャッターのシャッタースピードを調整することで行う。例えば、シャッタースピード調整部１７は、ホワイトバランス調整後の画素信号を受け、画素ごとの輝度値を求める。シャッタースピード調整部１７は、画素ごとに取得された輝度値を画面全体について積算し、その積算結果を露出評価値とする。シャッタースピード調整部１７は、露出評価値が目標値に近づくように、各画素Ｐの光電変換部３の電荷蓄積動作を行うべき電荷蓄積期間の長さ（すなわち、シャッタースピード）を求める。シャッタースピード調整部１７は、求めた電荷蓄積期間の長さ（シャッタースピード）を指示する制御信号をタイミング発生部２１へ供給する。
【００３０】
これに応じて、タイミング発生部２１は、電荷蓄積期間の長さ（シャッタースピード）を指示する制御信号に応じて、電荷蓄積期間の開始タイミングを指示する制御信号をＥＳレジスタ２２へ供給する。ＥＳレジスタ２２は、受けた制御信号に応じて蓄積開始制御信号を生成してセレクタ２４へ供給する。タイミング発生部２１は、電荷蓄積期間の長さ（シャッタースピード）を指示する制御信号に応じて、電荷蓄積期間の終了タイミングを指示する制御信号をＶＲレジスタ２３へ供給する。ＶＲレジスタ２３は、受けた制御信号に応じて蓄積終了制御信号を生成してセレクタ２４へ供給する。また、タイミング発生部２１は、タイミング制御信号ＲＥＳＥＴ＿ＰＤ、ＲＥＳＥＴ＿ＦＪ、ＡＤＲＥＳ、ＲＥＡＤをセレクタ２４へ供給する。セレクタ２４は、タイミング制御信号ＲＥＳＥＴ＿ＦＪに応じて、電荷電圧変換部４の電位をリセットするための制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪ１〜φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｋを各行の画素Ｐに供給する。セレクタ２４は、蓄積開始制御信号とタイミング制御信号ＲＥＳＥＴ＿ＰＤとに応じて、電荷蓄積動作を開始させるための制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤ１〜φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｋを各行の画素Ｐに供給する。セレクタ２４は、蓄積終了制御信号に応じて、電荷蓄積動作を終了させるための制御信号φＲＥＡＤ１〜φＲＥＡＤｋを各行の画素Ｐに供給する。セレクタ２４は、タイミング制御信号ＡＤＲＥＳに応じて、画素を選択状態にし電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号が画素から出力されるようにするための制御信号φＡＤＲＥＳ１〜φＡＤＲＥＳｋを各行の画素Ｐに供給する。これにより、各行の画素Ｐの電荷蓄積期間の長さ（シャッタースピード）を露出評価値が目標値に近づくようなものに制御することができ、そのように制御された画素信号を得ることができる。
【００３１】
このような固体撮像装置１において、ＬＥＤ交通信号機や電車のＬＥＤ行先表示機などの被写体を撮像したいと要求されることがある。このようなパルス点灯（明滅）する被写体は、図６に示すように、消灯している期間があり、点灯している期間に比べて消灯している期間が長い傾向にある。これにより、固体撮像装置１で被写体を単純に撮像した場合に、その被写体が点灯した状態の画像を得ることができない可能性がある。
【００３２】
また、ＬＥＤ交通信号機や電車のＬＥＤ行先表示機などの被写体は商用電源と異なる周波数で動作する可能性があり、被写体の明滅周期を予め把握することが困難なことがある。被写体の明滅周期が分からないと、被写体が点灯した状態に合わせて被写体を撮像する、すなわち被写体の明滅周期に各画素Ｐの電荷蓄積期間を同期させることが困難である。
【００３３】
ここで、仮に、明滅する被写体の点灯した状態の画像を得るために、被写体の点灯パルス位相を検出することにより被写体の明滅周期を求め、その明滅周期に各画素Ｐの電荷蓄積期間を同期させようとする場合を考える。この場合、被写体の点灯している期間に各画素Ｐの電荷蓄積期間を同期させるために、被写体の明滅周期を正確に検出する必要があり、固体撮像装置１内に複雑な構成（複雑な検出系）を設けることが必要である。これにより、固体撮像装置１の製造コストが増大する可能性がある。
【００３４】
また、文字が横方向に流れるＬＥＤ行先表示機などのように被写体の明滅周期が動的に変化する場合、固体撮像装置１内に複雑な構成（複雑な検出系）を設けても、被写体の明滅周期を検出できない可能性が高い。この場合、被写体の明滅周期に各画素Ｐの電荷蓄積期間を同期させることが困難になる。
【００３５】
あるいは、仮に、明滅する被写体の点灯した状態の画像を得るために、被写体の明滅周期（例えば、１／１００〜１／１２０秒）よりも各画素Ｐの電荷蓄積期間を長くする場合を考える。この場合、撮像光学系９４が絞りを有しないので、撮像光学系９４のＦ値が小さい（レンズが明るい）場合、信号処理回路１０側で露光ゲイン（例えば、ホワイトバランス調整のゲイン）を落としきれず適正露出を得ることが困難になる。
【００３６】
そこで、実施形態では、固体撮像装置１の各画素Ｐにおいて、第１のリセット部９によるリセット動作と光電変換部３による電荷蓄積動作と転送部８による転送動作とを含む単位動作を１フレーム期間内に複数回行うことで、明滅する被写体の点灯した状態の画像を簡易な構成で（複雑な検出系を設けることなく）得ることを目指す。１フレーム期間は、固体撮像装置１における、１フレームの画像を得るための信号を取得する期間である。
【００３７】
具体的には、制御部３０は、図５に示す各画素Ｐについて、各フレーム期間内に、電荷電圧変換部４のリセットを行い、電荷電圧変換部４のリセットを完了させた後に単位動作を複数回行わせ、複数回の転送動作を完了させた際に電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を増幅部５から出力させる。単位動作は、リセット動作と電荷蓄積動作と転送動作とを含む。
【００３８】
複数回の単位動作に先立って行われる電荷電圧変換部４のリセットでは、転送部８を非活性状態に維持しながら第２のリセット部７により電荷電圧変換部４をリセットする。例えば、このリセットでは、転送トランジスタＴｄをオフ状態に維持しながらリセットトランジスタＴｃがオンしてフローティングジャンクションＦＪの電位をＶＤＤｒｅｓｅｔにリセットする。これにより、フローティングジャンクションＦＪに電荷が残留している場合に、その残留している電荷を例えばリセット電源側へ排出できる。
【００３９】
単位動作におけるリセット動作では、転送部８を非活性状態に維持しながら第１のリセット部９により光電変換部３をリセットする。例えば、このリセット動作では、転送トランジスタＴｄをオフ状態に維持しながらリセットトランジスタＴｅがオンしてフォトダイオードＰＤの電位をＶＤＤｒｅｓｅｔにリセットする。これにより、フォトダイオードＰＤに電荷が残留している場合に、その残留している電荷を例えばリセット電源側へ排出でき、フォトダイオードＰＤで再び電荷を蓄積可能な状態にすることができる。
【００４０】
単位動作における電荷蓄積動作では、転送部８を非活性状態に維持しながら第１のリセット部９による光電変換部３のリセットを解除して光電変換部３による電荷の蓄積を行わせる。例えば、電荷蓄積動作では、転送トランジスタＴｄ及びリセットトランジスタＴｅをオフ状態に維持しながらフォトダイオードＰＤが受光した光に応じた電荷を蓄積する。
【００４１】
単位動作における転送動作では、転送部８を活性状態に維持して光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送する。例えば、転送動作では、転送トランジスタＴｄをオン状態に維持してフォトダイオードＰＤの電荷をフローティングジャンクションＦＪへ転送する。
【００４２】
複数回の単位動作のそれぞれにおいて、電荷電圧変換部４（例えば、フローティングジャンクションＦＪ）では、電荷が転送されるたびに、既に保持している電荷に転送された電荷が加算される。すなわち、電荷電圧変換部４は、１フレーム期間内に、電荷が転送されるたびに電荷を加算することで、複数回の電荷の加算を行う。電荷の加算の回数は、転送動作の回数より１少ない回数である。
【００４３】
そして、複数回の転送動作を完了させ電荷電圧変換部４での複数回の電荷の加算が完了した際に行われる画素Ｐの信号の出力動作では、選択部６が画素Ｐを選択状態に維持しながら増幅部５が電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を信号線ＶＬＩＮへ出力する。例えば、選択動作では、選択トランジスタＴａをオン状態に維持して画素Ｐが選択状態であることに応じて、増幅トランジスタＴｂが負荷電流源ＣＳとともにソースフォロワ動作を行うことにより、電荷電圧変換部４の電圧に応じた信号を信号線ＶＬＩＮへ出力する。
【００４４】
より具体的には、固体撮像装置１は図６に示すように動作する。図６は、固体撮像装置１の動作を示す図である。
【００４５】
固体撮像装置１では、制御部３０が、例えば、画素配列ＰＡにおける１行目の画素からｋ行目の画素まで行単位で走査して制御する。これに応じて、１行目の画素のフレーム期間ＦＴ１−１，ＦＴ２−１からｋ行目の画素のフレーム期間ＦＴ１−ｋ，ＦＴ２−ｋまでは、順次にずれた期間になる。各フレーム期間は、例えば、各行の画素における電荷電圧変換部４のリセットが開始されるタイミングから次に電荷電圧変換部４のリセットが開始されるタイミングまでの期間である（図７参照）。
【００４６】
例えば、画素配列ＰＡでは、まず、各電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６での露光（電荷蓄積動作）に先だって制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪが画面上部のライン（１行目）から下のライン（ｋ行目）に向かって順次にアクティブレベルに発生される。これにより、各行の画素Ｐにおける電荷電圧変換部４の電位をリセットする。
【００４７】
そして、露光（電荷蓄積動作）を開始させるための制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤが画面上部のライン（１行目）から下のライン（ｋ行目）に向かって順次にアクティブレベルに発生される。各行の画素Ｐでは、φＲＥＳＥＴ＿ＰＤがアクティブレベルからノンアクティブレベルに変わるタイミングで光電変換部３による電荷蓄積動作が開始される。すなわち、このタイミングで電荷蓄積期間Ｔｅｘ１が開始する。
【００４８】
次に、電荷蓄積期間Ｔｅｘ１の完了タイミングに対応して、制御信号φＲＥＡＤが画面上部のライン（１行目）から下のライン（ｋ行目）に向かって順次にアクティブレベルに発生される。各行の画素Ｐでは、φＲＥＡＤがノンアクティブレベルからアクティブレベルに変わるタイミングで光電変換部３による電荷蓄積動作が終了される。すなわち、このタイミングで電荷蓄積期間Ｔｅｘ１が完了する。
【００４９】
続いて、蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１が経過した後に、再び、露光（電荷蓄積動作）を開始させるための制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤ信号が画面上部のライン（１行目）から下のライン（ｋ行目）に向かって順次にアクティブレベルに発生される。各行の画素Ｐでは、再び、φＲＥＳＥＴ＿ＰＤがアクティブレベルからノンアクティブレベルに変わるタイミングで光電変換部３による電荷蓄積動作が開始される。すなわち、このタイミングで、再び、電荷蓄積期間Ｔｅｘ２が開始する。
【００５０】
そして、電荷蓄積期間Ｔｅｘ２の完了タイミングに対応して、再び、制御信号φＲＥＡＤが画面上部のライン（１行目）から下のライン（ｋ行目）に向かって順次にアクティブレベルに発生される。各行の画素Ｐでは、再び、φＲＥＡＤがノンアクティブレベルからアクティブレベルに変わるタイミングで光電変換部３による電荷蓄積動作が終了される。すなわち、このタイミングで電荷蓄積期間Ｔｅｘ２が完了する。
【００５１】
この制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤの走査と制御信号φＲＥＡＤの走査とが繰り返され、最後の制御信号φＲＥＡＤの走査で露光（電荷蓄積動作）が終了した後、電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を信号線ＶＬＩＮへ出力するための制御信号φＡＤＲＥＳが走査される。すなわち、制御信号φＡＤＲＥＳが画面上部のライン（１行目）から下のライン（ｋ行目）に向かって順次にアクティブレベルに発生される。各行の画素Ｐから信号線ＶＬＩＮへ出力された信号は、ＣＤＳ回路２８経由でＡＤＣ回路２７へ供給され、ＡＤＣ回路２７でＡ／Ｄ変換され後、ラインメモリ２６経由で信号処理回路１０へ供給され、信号処理回路１０へ露光量が読み出される。
【００５２】
図６に示すように、ＬＥＤ電光表示器やＬＥＤ交通信号機などのパルス点灯（明滅）する被写体の点灯した状態の画像を得るために、１フレーム期間を被写体の明滅周期Ｔｏよりも大幅に長くしている。このような最適露光量を得ることが絞りやＮＤフィルターなどで困難であるにもかかわらず露光時間を短くしたい場合でも、本実施形態では、電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６を蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１〜Ｔｃｕｔ６に比して短くすることによって、適正な露出を得ることが可能となる。すなわち、全露光操作の所要時間は露光開始点（フレーム期間の開始タイミング）から露光終了点（フレーム期間の終了タイミング）までの時間であるが、光量としての露光時間は電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６の部分だけを合計した長さとなり、蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１〜Ｔｃｕｔ６は露光に寄与しない。よって、被写体に反応する時間としては長いが総光量的には短いのと同等な露光効果が得られる。これにより、露出オーバーとなることを避けながら、ＬＥＤ電光表示器やＬＥＤ交通信号機などのパルス点灯（明滅）する被写体の点灯した状態の画像を容易に得ることができる。
【００５３】
例えば、図６に示す場合、電荷蓄積期間Ｔｅｘ２と電荷蓄積期間Ｔｅｘ５とにおいて、点灯した状態の被写体を撮像できる。
【００５４】
このとき、例えば、図３に示すタイミング発生部２１は、電荷蓄積期間の長さ（シャッタースピード）を指示する制御信号に応じて、指示された電荷蓄積期間を複数の電荷蓄積期間に分割する。タイミング発生部２１は、分割された複数の電荷蓄積期間に応じて、各電荷蓄積期間の開始タイミングを指示する制御信号をＥＳレジスタ２２へ供給する。ＥＳレジスタ２２は、受けた制御信号に応じて蓄積開始制御信号を生成してセレクタ２４へ供給する。タイミング発生部２１は、分割された複数の電荷蓄積期間に応じて、各電荷蓄積期間の終了タイミングを指示する制御信号をＶＲレジスタ２３へ供給する。ＶＲレジスタ２３は、受けた制御信号に応じて蓄積終了制御信号を生成してセレクタ２４へ供給する。また、タイミング発生部２１は、タイミング制御信号ＲＥＳＥＴ＿ＰＤ、ＲＥＳＥＴ＿ＦＪ、ＡＤＲＥＳ、ＲＥＡＤをセレクタ２４へ供給する。セレクタ２４は、蓄積開始制御信号とタイミング制御信号ＲＥＳＥＴ＿ＰＤとに応じて、電荷蓄積動作を開始させるための制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤ１〜φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｋを各行の画素Ｐに供給する。セレクタ２４は、蓄積終了制御信号に応じて、電荷蓄積動作を終了させるための制御信号φＲＥＡＤ１〜φＲＥＡＤｋを各行の画素Ｐに供給する。これにより、各行の画素Ｐの電荷蓄積期間の長さ（シャッタースピード）を露出評価値が目標値に近づくようなものに制御することができる。
【００５５】
例えば、図６に示すように単位動作を６回行う場合（すなわち、電荷蓄積動作を６回行う場合）、要求されるシャッタースピードＴｅｓと１フレーム期間内の各電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６とについて次の数式１が成り立つ。
【００５６】
Ｔｅｓ＝Ｔｅｘ１＋Ｔｅｘ２＋Ｔｅｘ３＋Ｔｅｘ４＋Ｔｅｘ５＋Ｔｅｘ６
・・・数式１
【００５７】
次に、各画素Ｐの具体的な動作について図７を用いて説明する。図７は、画素Ｐの動作を示す波形図である。図７では、ｎ行目の画素Ｐの動作について例示的に説明するが、他の行の画素についても同様である。
【００５８】
タイミングｔ１において、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎをノンアクティブレベルからアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、リセットトランジスタＴｃがオンしてフローティングジャンクションＦＪの電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットし始める。すなわち、第２のリセット部７が電荷電圧変換部４の電位をリセットし始める。
【００５９】
タイミングｔ２において、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎをアクティブレベルからノンアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、リセットトランジスタＴｃがオフしてフローティングジャンクションＦＪの電位のリセットを完了させる。すなわち、第２のリセット部７が電荷電圧変換部４の電位のリセットを完了させる。
【００６０】
タイミングｔ３において、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをノンアクティブレベルからアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、リセットトランジスタＴｅがオンしてフォトダイオードＰＤの電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットし始める。すなわち、第１のリセット部９が光電変換部３の電位（電荷）をリセットし始める。
【００６１】
タイミングｔ４において、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをアクティブレベルからノンアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、リセットトランジスタＴｅがオフしてフォトダイオードＰＤの電位のリセットを完了させる。すなわち、第１のリセット部９が光電変換部３の電位のリセットを完了させ、光電変換部３が電荷蓄積動作を開始する。
【００６２】
タイミングｔ５において、制御部３０は、制御信号φＲＥＡＤｎをノンアクティブレベルからアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、転送トランジスタＴｄがオンしてフォトダイオードＰＤの電荷をフローティングジャンクションＦＪへ転送する。すなわち、光電変換部３が電荷蓄積動作を終了するとともに、転送部８が転送動作を開始する。
【００６３】
タイミングｔ６において、制御部３０は、制御信号φＲＥＡＤｎをアクティブレベルからノンアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、転送トランジスタＴｄがオフしてフローティングジャンクションＦＪへの電荷の転送を完了させる。すなわち、転送部８が転送動作を完了する。
【００６４】
タイミングｔ７において、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをノンアクティブレベルからアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、リセットトランジスタＴｅがオンしてフォトダイオードＰＤの電位を所定の電位（例えば、ＶＤＤｒｅｓｅｔ）にリセットし始める。すなわち、第１のリセット部９が光電変換部３の電位（電荷）をリセットし始める。
【００６５】
タイミングｔ８において、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをアクティブレベルからノンアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、リセットトランジスタＴｅがオフしてフォトダイオードＰＤの電位のリセットを完了させる。すなわち、第１のリセット部９が光電変換部３の電位のリセットを完了させ、光電変換部３が電荷蓄積動作を開始する。
【００６６】
タイミングｔ９〜ｔ１２では、それぞれ、タイミングｔ５〜ｔ８と同様の動作が行われる。同様に、タイミングｔ１３〜ｔ１６では、それぞれ、タイミングｔ３〜ｔ６と同様の動作が行われる。
【００６７】
タイミングｔ１７において、制御部３０は、制御信号φＡＤＲＥＳｎをノンアクティブレベルからアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、選択トランジスタＴａがオンして画素Ｐを選択状態にし、増幅トランジスタＴｂが負荷電流源ＣＳとともにソースフォロワ動作を行うことにより、電荷電圧変換部４の電圧に応じた信号を信号線ＶＬＩＮへ出力し始める。すなわち、選択部６が画素Ｐを選択状態にし、増幅部５が電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を信号線ＶＬＩＮへ出力し始める。
【００６８】
タイミングｔ１８において、制御部３０は、制御信号φＡＤＲＥＳｎをアクティブレベルからノンアクティブレベルにする。これにより、ｎ行目の画素Ｐ（図５参照）では、選択トランジスタＴａがオフして画素Ｐを非選択状態にし、増幅トランジスタＴｂによる信号の出力を完了させる。すなわち、選択部６が画素Ｐを非選択状態にし、増幅部５による信号の出力を完了させる。
【００６９】
タイミングｔ１９では、タイミングｔ１と同様の動作が行われる。
【００７０】
ここで、タイミングｔ１〜ｔ１９の期間がフレーム期間ＦＴ１−ｎになる。フレーム期間ＦＴ１−ｎにおいて、タイミングｔ１〜ｔ２の期間ＴＰ０では、複数回の単位動作に先立って行われる電荷電圧変換部４のリセットが行われる。タイミングｔ２〜ｔ４の期間ＴＰ１では、単位動作におけるリセット動作が行われる。タイミングｔ４〜ｔ５の期間ＴＰ２では、単位動作における電荷蓄積動作が行われる。タイミングｔ５〜ｔ６の期間ＴＰ３では、単位動作における転送動作が行われる。
【００７１】
すなわち、フレーム期間ＦＴ１−ｎでは、期間ＴＰ０において、電荷電圧変換部４のリセットが行われる。期間ＴＰ１〜ＴＰ３において、１回目の単位動作が行われる。同様に、期間ＴＰ４〜ＴＰ６において、２回目の単位動作が行われる。・・・期間ＴＰ８〜ＴＰ１０において、６回目の単位動作が行われる。期間ＴＰ１１において、画素Ｐの信号の出力動作が行われる。
【００７２】
このとき、期間ＴＰ０及び期間ＴＰ１を合わせた期間は、画素Ｐの初期設定を行うための初期設定期間Ｔｉｎｉとみなすことができる。期間ＴＰ２は、１回目の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１である。期間ＴＰ３及び期間ＴＰ４を合わせた期間は、１回目の蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１である。電荷蓄積期間Ｔｅｘ１及び蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１を合わせた期間は、１回目の単位期間Ｔｕｎ１とみなすことができる。
【００７３】
すなわち、フレーム期間ＦＴ１−ｎでは、初期設定期間Ｔｉｎｉを経た後に、１回目の単位期間Ｔｕｎ１、２回目の単位期間Ｔｕｎ２、・・・、６回目の単位期間Ｔｕｎ６を経ることになる。各回の単位期間Ｔｕｎ１〜Ｔｕｎ６では、電荷蓄積期間Ｔｅｘ１が蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１より短くなっている。また、各回の単位期間Ｔｕｎ１〜Ｔｕｎ６は、互いに均等な時間的長さを有している。さらに、図８（ａ）に示すように、各回の単位期間Ｔｕｎ１〜Ｔｕｎ６において、電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６が互いに均等な時間的長さを有していてもよく、蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１〜Ｔｃｕｔ６が互いに均等な時間的長さを有していてもよい。なお、図８（ａ）は、電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図である。
【００７４】
以上のように、実施形態では、固体撮像装置１において、制御部３０が、複数の画素Ｐのそれぞれについて、１フレーム期間内に、電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を増幅部５から出力させることなく単位動作を複数回行わせる。単位動作を複数回行わせる。単位動作は、リセット動作と電荷蓄積動作と転送動作とを含む。リセット動作は、画素Ｐにおける転送部８を非活性状態に維持しながら光電変換部３をリセットする動作である。電荷蓄積動作は、画素Ｐにおける転送部８を非活性状態に維持しながら光電変換部３のリセットを解除して電荷を蓄積させる動作である。転送動作は、画素Ｐにおける転送部８を活性状態に維持して光電変換部３の電荷を電荷電圧変換部４へ転送する動作である。これにより、１フレーム期間中で光電変換部３から電荷電圧変換部４への電荷転送を間欠的に、点滅周期よりも長時間に渡って行うことで、オーバー露光にならずに適正露出を保ちながら、フリッカーする表示器や信号機などの被写体の点灯した状態の撮影を行うことができる。すなわち、連続露光したときよりも光電変換部３における実効露光量（光電子数）を少なくすることができ、光電変換部３における画素飽和を抑制でき、フリッカー除去のための長時間露光でも露出オーバーの無い撮像が可能になる。したがって、明滅する被写体の点灯した状態の画像を簡易な構成で（複雑な検出系を設けることなく）得ることができる。
【００７５】
また、実施形態では、固体撮像装置１において、制御部３０が、複数の画素Ｐのそれぞれについて、１フレーム期間内に、電荷電圧変換部４のリセットを行い、電荷電圧変換部４のリセットを解除させた後に単位動作を複数回行わせ、複数回の単位動作を完了させた際に電荷電圧変換部４の電圧に基づく信号を増幅部５から信号線ＶＬＩＮへ出力させる。これにより、１フレーム期間内に複数回の間欠的な露光を行って得られた電荷を画素内で加算でき、加算された電荷に応じた信号を信号線ＶＬＩＮへ出力させることができる。この結果、被写体の予想される明滅周期に比べて１フレーム期間の長さを大幅に長くした場合に、適正露出を保ちながら明滅する被写体の点灯した状態の画像を容易に得ることができる。
【００７６】
また、実施形態では、固体撮像装置１において、制御部３０は、複数の画素Ｐのそれぞれについて、電荷蓄積動作を行う電荷蓄積期間が、転送動作の開始からリセット動作の完了までの蓄積休止期間より短くなるように制御する。これにより、被写体の予想される明滅周期に比べて１フレーム期間の長さを大幅に長くした場合に電荷蓄積期間が被写体の点灯している期間に重なるようにすることができ、適正露出を保ちながら明滅する被写体の点灯した状態の画像を容易に得ることができる。
【００７７】
また、実施形態では、固体撮像装置１において、制御部３０は、複数の画素Ｐのそれぞれについて、複数回の単位動作の各回の単位動作において電荷蓄積期間と蓄積休止期間との合計長さが一定になるように制御する。これにより、被写体の予想される明滅周期に比べて１フレーム期間の長さを大幅に長くした場合に電荷蓄積期間が被写体の点灯している期間に容易に重なるようにすることができる。
【００７８】
なお、固体撮像装置１において、制御部３０は、複数の画素Ｐのそれぞれについて、複数回の単位動作において異なる長さの複数の蓄積休止期間が発生するように制御してもよい。
【００７９】
例えば、図８（ｂ）に示すように、各回の単位期間Ｔｕｎ１〜Ｔｕｎ６が互いに均等な時間的長さに維持されたまま、蓄積休止期間の長さを一部の単位期間について変えてもよい。図８（ｂ）は、電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図である。図８（ｂ）に示す場合、単位期間Ｔｕｎ２ｉの電荷蓄積期間Ｔｅｘ２ｉは、単位期間Ｔｕｎ１の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１に比べて長くなっている。これに応じて、単位期間Ｔｕｎ２ｉの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ２ｉは、単位期間Ｔｕｎ１の蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１に比べて短くなっている。そして、単位期間Ｔｕｎ３の電荷蓄積期間Ｔｅｘ３は、単位期間Ｔｕｎ１の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１に均等な長さに戻っている。例えば、１フレーム期間内において、このような単位期間Ｔｕｎ１のパターンと単位期間Ｔｕｎ２ｉのパターンとを交互に繰り返してもよい。
【００８０】
あるいは、例えば、図８（ｃ）に示すように、各回の単位期間Ｔｕｎ１〜Ｔｕｎ６が互いに均等な時間的長さに維持されたまま、蓄積休止期間の長さを一部の単位期間について段階的に変えてもよい。図８（ｃ）は、電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図である。図８（ｃ）に示す場合、単位期間Ｔｕｎ２ｉの電荷蓄積期間Ｔｅｘ２ｉは、単位期間Ｔｕｎ１の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１に比べて長くなっている。これに応じて、単位期間Ｔｕｎ２ｉの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ２ｉは、単位期間Ｔｕｎ１の蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１に比べて短くなっている。単位期間Ｔｕｎ３ｊの電荷蓄積期間Ｔｅｘ３ｊは、単位期間Ｔｕｎ２ｉの電荷蓄積期間Ｔｅｘ２ｉに比べて長くなっている。これに応じて、単位期間Ｔｕｎ３ｊの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ３ｊは、単位期間Ｔｕｎ２ｉの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ２ｉに比べて短くなっている。そして、単位期間Ｔｕｎ４の電荷蓄積期間Ｔｅｘ４は、単位期間Ｔｕｎ１の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１に均等な長さに戻っている。例えば、１フレーム期間内において、このような単位期間Ｔｕｎ１のパターンと単位期間Ｔｕｎ２ｉのパターンと単位期間Ｔｕｎ３ｊのパターンとを周期的に繰り返してもよい。
【００８１】
あるいは、例えば、図９（ａ）に示すように、各回の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６が互いに均等な時間的長さに維持されたまま、単位期間の長さを一部の単位期間について変えてもよい。図９（ａ）は、電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図である。図９（ａ）に示す場合、単位期間Ｔｕｎ２ｋは、単位期間Ｔｕｎ１に比べて長くなっている。これに応じて、単位期間Ｔｕｎ２ｋの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ２ｋは、単位期間Ｔｕｎ１の蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１に比べて長くなっている。そして、単位期間Ｔｕｎ３は、単位期間Ｔｕｎ１に均等な長さに戻っている。例えば、１フレーム期間内において、このような単位期間Ｔｕｎ１のパターンと単位期間Ｔｕｎ２ｋのパターンとを交互に繰り返してもよい。
【００８２】
あるいは、例えば、図９（ｂ）に示すように、各回の電荷蓄積期間Ｔｅｘ１〜Ｔｅｘ６が互いに均等な時間的長さに維持されたまま、単位期間の長さを一部の単位期間について段階的に変えてもよい。図９（ｂ）は、電荷蓄積期間及び蓄積休止期間を示す図である。図９（ｂ）に示す場合、単位期間Ｔｕｎ２ｋは、単位期間Ｔｕｎ１に比べて長くなっている。これに応じて、単位期間Ｔｕｎ２ｋの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ２ｋは、単位期間Ｔｕｎ１の蓄積休止期間Ｔｃｕｔ１に比べて長くなっている。単位期間Ｔｕｎ３ｐは、単位期間Ｔｕｎ２ｋに比べて長くなっている。これに応じて、単位期間Ｔｕｎ３ｐの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ３ｐは、単位期間Ｔｕｎ２ｋの蓄積休止期間Ｔｃｕｔ２ｋに比べて長くなっている。そして、単位期間Ｔｕｎ４は、単位期間Ｔｕｎ１に均等な長さに戻っている。例えば、１フレーム期間内において、このような単位期間Ｔｕｎ１のパターンと単位期間Ｔｕｎ２ｋのパターンと単位期間Ｔｕｎ３ｐのパターンとを周期的に繰り返してもよい。
【００８３】
あるいは、例えば、固体撮像装置１において、制御部３０は、図７に示す期間ＴＰ０に光電変換部３のリセットもさらに行ってもよい。例えば、制御部３０は、タイミングｔ１において、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎ，φＲＥＡＤｎをそれぞれノンアクティブレベルからアクティブレベルにする。これにより、転送トランジスタＴｄ、リセットトランジスタＴｃがオンするので、リセットトランジスタＴｃは、フローティングジャンクションＦＪの電位とフォトダイオードＰＤの電位とを同時にリセットする。そして、制御部３０は、タイミングｔ２において、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎ，φＲＥＡＤｎをそれぞれアクティブレベルからノンアクティブレベルにする。これにより、リセットトランジスタＴｃは、フローティングジャンクションＦＪの電位のリセットとフォトダイオードＰＤの電位のリセットとを同時に完了させる。この場合、図７の波形図における期間ＴＰ１の部分を省略できるので、その分、１フレーム期間の長さを短くできる。このとき、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔは、複数の画素行について共通の電位になっていてもよい。
【００８４】
あるいは、固体撮像装置１において、制御部３０は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、リセット電源の電位を画素行ごとに変化させてもよい。図１０（ａ），（ｂ）は、画素Ｐの動作を示す波形図である。図１０（ａ），（ｂ）は、ｎ行目の画素Ｐについて例示的に示しているが、他の行の画素についても同様である。
【００８５】
例えば、図１０（ａ）に示す場合、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎをアクティブレベルに維持するタイミングｔ１〜ｔ２の期間を含む期間ＴＰ０１において、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎを電位Ｖｒｆｊにする。制御部３０は、期間ＴＰ０１が完了した後に（例えばタイミングｔ３の直前に）、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎを電位Ｖｒｆｊより低い電位Ｖｒｐｄにする。電位Ｖｒｆｊは、フローティングジャンクションＦＪのリセット用の電位であり、フォトダイオードＰＤのリセット用の電位Ｖｒｐｄより高く設定されている。これにより、フォトダイオードＰＤからフローティングジャンクションＦＪへの複数回の電荷の転送において、フローティングジャンクションＦＪからフォトダイオードＰＤへの電荷の逆流を確実に抑制できる。
【００８６】
あるいは、例えば、図１０（ｂ）に示す場合、制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＦＪｎをアクティブレベルに維持するタイミングｔ１〜ｔ２の期間を含む期間ＴＰ０１において、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎをレベルＶｒｆｊにする。制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをアクティブレベルに維持するタイミングｔ３〜ｔ４の期間を含む期間ＴＰ０２において、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎをレベルＶｒｆｊより低いレベルＶｒｐｄ１にする。制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをアクティブレベルに維持するタイミングｔ７〜ｔ８の期間を含む期間ＴＰ０３において、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎをレベルＶｒｐｄ１より低いレベルＶｒｐｄ２にする。制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをアクティブレベルに維持するタイミングｔ１１〜ｔ１２の期間を含む期間ＴＰ０４において、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎをレベルＶｒｐｄ２より低いレベルＶｒｐｄ３にする。・・・制御部３０は、制御信号φＲＥＳＥＴ＿ＰＤｎをアクティブレベルに維持するタイミングｔ１３〜ｔ１４の期間を含む期間ＴＰ０５において、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎをレベルＶｒｐｄ３より低いレベルＶｒｐｄ６にする。レベルＶｒｆｊは、フローティングジャンクションＦＪのリセット用の電位レベルであり、フォトダイオードＰＤのリセット用のレベルＶｒｐｄ１〜Ｖｒｐｄ６より高く設定されている。これにより、フォトダイオードＰＤからフローティングジャンクションＦＪへの複数回の電荷の転送において、フローティングジャンクションＦＪからフォトダイオードＰＤへの電荷の逆流を確実に抑制できる。また、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎのレベルをＶｒｆｊ→Ｖｒｐｄ１→Ｖｒｐｄ２→Ｖｒｐｄ３→・・・→Ｖｒｐｄ６と段階的に下げていくので、フローティングジャンクションＦＪからフォトダイオードＰＤへの電荷の逆流を確実に抑制しながら、リセット電源の電位ＶＤＤｒｅｓｅｔｎの振動（ハンチング）を抑制できる。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１  固体撮像装置、９１  撮像システム。
【図１】
2015109590.tif 000003
【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】
2015109590.tif 000009
【図８】
2015109590.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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