(57)【要約】【課題】電荷蓄積を終了するタイミングのずれに起因した固定パターンノイズや色ずれ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課題とする。【解決手段】解決手段の一例は、複数のセルの各々が、第１及び第２の光電変換部（１０１，１０２）を有し、第１及び第２の光電変換部が電荷蓄積を終了するタイミングのずれをｂとし、前記第１及び第２の光電変換部が電荷蓄積を終了してから再び電荷蓄積を行って次に電荷蓄積を終了するまでの期間をａとし、１以上の整数をｎとし、第１及び第２の光電変換部の主走査方向の間隔をｘとした場合に、第１及び第２の光電変換部の副走査方向の間隔は、｛ｎ＋（ｂ／ａ）｝×ｘである。【選択図】図４
2015139054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルとメモリとを有し、原稿に対して第１の方向で相対的に走査される固体撮像装置であって、
前記複数のセルの各々は、
光を電荷に変換して蓄積する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部に対して前記第１の方向に配置された、光を電荷に変換して蓄積する第２の光電変換部とを有し、
前記メモリは、前記第１及び第２の光電変換部に対して共通に設けられ、前記第１及び第２の光電変換部の各々が蓄積した電荷もしくは前記電荷に基づく信号を保持し、
前記第１及び第２の光電変換部の電荷蓄積を終了するタイミングのずれをｂとし、前記第１及び第２の光電変換部が電荷蓄積を終了してから再び電荷蓄積を行って次に電荷蓄積を終了するまでの期間をａとし、ｎを１以上の整数とし、前記複数のセルのうちの一のセルの前記第１の光電変換部と、前記一のセルと前記第１の方向に対して直交する第２の方向で隣接する別のセルの前記第１の光電変換部との間隔をｘとした場合に、前記一のセルの前記第１及び第２の光電変換部の前記第１の方向の間隔は、｛ｎ＋（ｂ／ａ）｝×ｘであることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の光電変換部の前記第１の方向の間隔は、｛ｎ＋（ｂ／ａ）＋ｃ｝×ｘであり、ｃの絶対値が０．１以上０．１５以下の値であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
複数のセルとメモリとを有し、原稿に対して第１の方向で相対的に走査される固体撮像装置であって、
前記複数のセルの各々は、
光を電荷に変換して蓄積する第１の光電変換部と、
前記第１の光電変換部に対して前記第１の方向とは直交する第２の方向に配置された、光を電荷に変換して蓄積する第２の光電変換部とを有し、
前記メモリは、前記第１及び第２の光電変換部に対して共通に設けられ、前記第１及び第２の光電変換部の各々が蓄積した電荷もしくは前記電荷に基づく信号を保持し、
前記第１及び第２の光電変換部の電荷蓄積を終了するタイミングのずれをｂとし、前記第１及び第２の光電変換部が電荷蓄積を終了してから再び電荷蓄積を行って次に電荷蓄積を終了するまでの期間をａとし、同一セルの前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部との間隔をｘとした場合に、前記同一セルの前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部との前記第１の方向の間隔は、（ｂ／ａ）×ｘであることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
前記同一セルの前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部との前記第１の方向の間隔は、｛（ｂ／ａ）＋ｃ｝×ｘであり、ｃの絶対値が０．１以上０．１５以下の値であることを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記複数のセルの各々は、前記メモリとして、前記第１及び第２の光電変換部の各々が蓄積した電荷を保持するフローティングディフュージョンをさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記複数のセルの各々は、前記フローティングディフュージョンをリセット電位にリセットするためのリセットトランジスタをさらに有することを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数のセルの各々は、前記第１の光電変換部が蓄積した電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する第１の転送トランジスタと、前記第２の光電変換部が蓄積した電荷を前記フローティングディフュージョンに転送する第２の転送トランジスタとをさらに有し、
前記第１及び第２の光電変換部の電荷蓄積を終了するタイミングのずれは、前記第１の転送トランジスタが前記第１の光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの前記電荷の転送を終了するタイミングと、前記第２の転送トランジスタが前記第２の光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの前記電荷の転送を終了するタイミングとのずれであることを特徴とする請求項５又は６記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記複数のセルは、同一の半導体基板に設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理部とを有し、
前記信号処理部が処理した信号を用いて、印刷を行うことを特徴とする複写機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、画像スキャナなどに用いられる固体撮像装置、撮像システム及び複写機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置は、解像度向上に伴う画素数の増加に伴い、画素サイズの縮小が求められる傾向にある。画素サイズ縮小に対応するための技術として、特許文献１に示されるような画素共有化技術が知られている。特許文献１では、複数の画素（フォトダイオード）でフローティングディフュージョン以降の回路を共有化することにより、画素面積の縮小を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４６５９６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、複写機等に用いられるラインセンサに特許文献１の技術を適用した場合、以下のような課題が生じる。特許文献１では、一つの読み出し回路で複数の画素信号を読み出すため、フローティングディフュージョンを共有化した画素同士の読み出しのタイミングが異なる。つまり、複数の光電変換部の各々が蓄積した電荷あるいは電荷に基づく信号を保持するメモリを共有した画素間では電荷蓄積を終了するタイミングがずれる。これにより、撮像位置にずれが生じ、固定パターンノイズの悪化や色ずれに代表される解像度の劣化といった画質の低下を引き起こす。
【０００５】
本発明の目的は、電荷蓄積を終了するタイミングのずれに起因した固定パターンノイズや色ずれを低減することができる固体撮像装置、撮像システム及び複写機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の固体撮像装置は、複数のセルとメモリとを有し、原稿に対して第１の方向で相対的に走査される固体撮像装置であって、前記複数のセルの各々は、光を電荷に変換して蓄積する第１の光電変換部と、前記第１の光電変換部に対して前記第１の方向に配置された、光を電荷に変換して蓄積する第２の光電変換部とを有し、前記メモリは、前記第１及び第２の光電変換部に対して共通に設けられ、前記第１及び第２の光電変換部の各々が蓄積した電荷もしくは前記電荷に基づく信号を保持し、前記第１及び第２の光電変換部の電荷蓄積を終了するタイミングのずれをｂとし、前記第１及び第２の光電変換部が電荷蓄積を終了してから再び電荷蓄積を行って次に電荷蓄積を終了するまでの期間をａとし、ｎを１以上の整数とし、前記複数のセルのうちの一のセルの前記第１の光電変換部と、前記一のセルと前記第１の方向に対して直交する第２の方向で隣接する別のセルの前記第１の光電変換部との間隔をｘとした場合に、前記一のセルの前記第１及び第２の光電変換部の前記第１の方向の間隔は、｛ｎ＋（ｂ／ａ）｝×ｘであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１及び第２の光電変換部の電荷蓄積を終了するタイミングのずれによって生じる固定パターンノイズや副走査方向の色ずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】図１の画素セルの構成例を示す図である。
【図３】図１の画素セルのタイミングチャートである。
【図４】図１の画素領域のレイアウト構成例を示す図である。
【図５】図２とは異なる画素セルの構成例を示す図である。
【図６】図５の画素セルのタイミングチャートである。
【図７】図１の画素領域のレイアウト構成例を示す図である。
【図８】固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図９】図８の画素領域の構成例を示す図である。
【図１０】図８の画素領域のタイミングチャートである。
【図１１】図８の画素領域のタイミングチャートである。
【図１２】図８の画素領域のレイアウト構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図１４】図１３の画素領域のレイアウト構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態による撮像システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。画素アレイ１００は、１次元に配列された複数の画素セル１１０を有し、入射光に応じた複数の画素信号を出力する。複数の電流源２００は、それぞれ、複数の画素セル１１０内の増幅器を所定の動作点で動作させるための電流源である。信号処理回路３００は、画素アレイ１００から入力した画素信号を処理し、外部出力線４００へ出力する。固体撮像装置は、例えば、複写機等に用いられるラインセンサであり、原稿に対して相対的に走査されることにより、２次元画像を生成することができる。複写機は、固体撮像装置と、固体撮像装置が出力する信号を処理する信号処理部とを備える。複写機は、固体撮像装置が出力する信号を信号処理部が処理した信号を用いて、印刷を行う。
【００１０】
図２は、図１の画素セル１１０の構成例を示す回路図である。画素セル１１０の各々は、第１の光電変換部１０１、第２の光電変換部１０２、第１の転送トランジスタ１０３、第２の転送トランジスタ１０４、リセットトランジスタ１０５、増幅トランジスタ１０６、及び選択トランジスタ１０７を有する。光電変換部１０１及び１０２は、例えばフォトダイオードであり、光を電荷に変換して蓄積する。ここで、フォトダイオード１０１及び１０２は、相互に異なる分光感度特性を有する。フォトダイオード１０１及び１０２の電荷に基づく画素出力は、最終的にそれぞれ一つの画素信号として画像処理される。フローティングディフュージョンｖｆｄは、電荷を蓄積する。第１の転送トランジスタ１０３は、パルスｐｔｘ１に応じて、フォトダイオード１０１に蓄積されている電荷をフローティングディフュージョンｖｆｄに転送する。第２の転送トランジスタ１０４は、パルスｐｔｘ２に応じて、フォトダイオード１０２に蓄積されている電荷をフローティングディフュージョンｖｆｄに転送する。リセットトランジスタ１０５は、パルスｐｒｅｓに応じて、フローティングディフュージョンｖｆｄを電源電位（リセット電位）ｖｄｄにリセットする。増幅トランジスタ１０６は、フローティングディフュージョンｖｆｄ電位を増幅して出力する。選択トランジスタ１０７は、パルスｐｓｅｌに応じて、増幅トランジスタ１０６の出力信号を出力端子ｖｏｕｔに出力する。出力端子ｖｏｕｔは、図１の電流源２００及び信号処理回路３００に接続される。
【００１１】
図３は、図２の画素セル１１０の制御方法を示すタイミングチャートである。時刻ｔ１では、パルスｐｒｅｓがローレベルとなり、リセットトランジスタ１０５がオフし、フローティングディフュージョンｖｆｄのリセットが解除される。時刻ｔ２では、パルスｐｔｘ１がハイレベルになり、転送トランジスタ１０３がオンし、フォトダイオード１０１からフローティングディフュージョンｖｆｄへの電荷転送が開始される。時刻ｔ３では、パルスｐｔｘ１がローレベルとなり、転送トランジスタ１０３がオフし、フォトダイオード１０１からフローティングディフュージョンｖｆｄへの電荷転送が終了する。なお、時刻ｔ３は、フォトダイオード１０１の電荷蓄積期間の終了を意味する。時刻ｔ３以前の期間は、フォトダイオード１０１が入射光を電荷に変換して蓄積する電荷蓄積期間である。増幅トランジスタ１０６は、フローティングディフュージョンｖｆｄの電荷に応じた電圧を、選択トランジスタ１０７を介して出力端子ｖｏｕｔに出力する。
【００１２】
時刻ｔ４では、パルスｐｒｅｓ及びｐｔｘ１がハイレベルになり、リセットトランジスタ１０５及び転送トランジスタ１０３がオンし、フォトダイオード１０１及びフローティングディフュージョンｖｆｄが電源電位ｖｄｄにリセットされる。時刻ｔ５では、パルスｐｔｘ１がローレベルになり、転送トランジスタ１０３がオフし、フォトダイオード１０１のリセットが終了する。それと共に、固体撮像装置が原稿に対して相対的に走査され、フォトダイオード１０１の次行分の電荷蓄積期間が開始される。その後、パルスｐｒｅｓローレベルになり、リセットトランジスタ１０５がオフする。
【００１３】
時刻ｔ６では、パルスｐｔｘ２がハイレベルになり、転送トランジスタ１０４がオンし、フォトダイオード１０２からフローティングディフュージョンｖｆｄへの電荷転送が開始される。時刻ｔ７では、パルスｐｔｘ２がローレベルになり、転送トランジスタ１０４がオフし、フォトダイオード１０２からフローティングディフュージョンｖｆｄへの電荷転送が終了する。時刻ｔ７は、フォトダイオード１０２の電荷蓄積期間の終了を意味する。時刻ｔ７以前の期間は、フォトダイオード１０２が入射光を電荷に変換して蓄積する電荷蓄積期間である。増幅トランジスタ１０６は、フローティングディフュージョンｖｆｄの電荷に応じた電圧を、選択トランジスタ１０７を介して出力端子ｖｏｕｔに出力する。
【００１４】
時刻ｔ８では、パルスｐｒｅｓ及びｐｔｘ２がハイレベルになり、リセットトランジスタ１０５及び転送トランジスタ１０４がオンし、フォトダイオード１０２及びフローティングディフュージョンｖｆｄが電源電位ｖｄｄにリセットされる。時刻ｔ９では、パルスｐｔｘ２がローレベルになり、転送トランジスタ１０３がオフし、フォトダイオード１０２のリセットが終了する。それと共に、固体撮像装置が原稿に対して相対的に走査され、フォトダイオード１０２の次行分の電荷蓄積期間が開始される。
【００１５】
その後、時刻ｔ１以降の処理を繰り返す。上記の動作の１周期（例えば、時刻ｔ３からその次の時刻ｔ３までの期間）をａとする。すなわち、周期ａは、フォトダイオード１０１及び１０２の電荷の読み出し周期である。また、フォトダイオード１０１の電荷蓄積終了時刻ｔ３とフォトダイオード１０２の電荷蓄積終了時刻ｔ７とのずれを、フォトダイオード１０１及び１０２の電荷蓄積を終了するタイミングのずれｂとする。フォトダイオード１０１及び１０２の電荷蓄積を終了するタイミングのずれｂは、フォトダイオード１０１の電荷蓄積開始時刻ｔ５とフォトダイオード１０２の電荷蓄積開始時刻ｔ９とのずれでもある。
【００１６】
図４は、図１の画素領域Ａのレイアウト構成例を示す図であり、図１及び図２と同一部材には同一の参照番号を付してある。図４に示すように、副走査方向（第１の方向）は、固体撮像装置が原稿に対して相対的に走査する方向である。主走査方向（第２の方向）は、副走査方向に対して直交する方向（垂直方向）である。複数の画素セル１１０は、同一の半導体基板に設けられる。フォトダイオード１０１及び１０２は、副走査方向に配列（配置）されている。すなわち、フォトダイオード１０１及び１０２は、複数の画素セル１１０が配列される主走査方向に対して垂直方向である副走査方向に配列されている。ここで、主走査方向に配列される複数の画素セル１１０の間隔をｘとし、副走査方向に配列されるフォトダイオード１０１及び１０２の間隔をｙとする。複数の画素セル１１０は、主走査方向に間隔ｘで配列されている。間隔ｘは、フォトダイオードの主走査方向の間隔である。間隔ｙは、フォトダイオード１０１及び１０２の副走査方向の間隔である。間隔ｘは、画素セル１１０のフォトダイオード１０１の重心と、隣の画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の重心との距離としている。また、間隔ｙは、画素セル１１０のフォトダイオード１０１の重心と、同一の画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０２の重心との距離としている。
【００１７】
次に、固体撮像装置（ラインセンサ）を用いた画像読み取りの特性について説明する。ラインセンサは、フォトダイオード１０１及び１０２に対応する各画素の原画像上の撮像位置の物理的なずれ（一定間隔）ｙによって、フォトダイオード１０１及び１０２で撮像位置がずれる。したがって、一般的なラインセンサでは、フォトダイオード１０１及び１０２の出力画像に対して、撮像位置のずれを補正する機能を設けることがある。ラインセンサ又は原稿が副走査方向に移動中の場合、フォトダイオード１０１及び１０２の位置関係は常に一定に維持されているため、同一時刻における各画素の撮像位置は、間隔ｙに対応した分だけずれることになる。ｙが、主走査方向の画素ピッチｘの整数倍（ｙ＝ｎ×ｘ、ｎは１以上の整数）であれば、後段の処理回路による補正で、ｎ×ｘ行分だけ行をずらした上で画像を合成すれば、撮像位置のずれを低減することができる。しかし、フォトダイオード１０１及び１０２の電荷蓄積を終了するタイミングのずれｂにより、フォトダイオード１０１及び１０２の撮像位置にずれが生じた場合、このずれが上記補正で取りきれない成分として残る。具体的には、読み取り周期ａでの撮像範囲が、主走査方向の画素ピッチｘに対して１対１で対応するとすれば、フォトダイオード１０１及び１０２の撮像位置のずれは（ｂ／ａ）×ｘで表すことができる。このずれだけフォトダイオード１０１及び１０２で撮像位置のずれが生じる。なお、ここでは、電荷蓄積期間は、パルスｐｔｘ１、ｐｔｘ２、ｐｒｅｓによって決まるものとする。すなわち、フォトダイオード１０１及び１０２の電荷蓄積を終了するタイミングのずれｂは、転送トランジスタ１０３，１０４及びリセットトランジスタ１０５の動作タイミングのずれである。
【００１８】
そこで、本実施形態は、ずれ（ｂ／ａ）×ｘだけ、副走査方向の画素ピッチｙをずらす。これによって生じる撮像位置のずれにより、画素共有時の電荷蓄積を終了するタイミングのずれによって生じた撮像位置のずれを低減することで、画質を向上させる。すなわち、画素ピッチｙを次式（１）で示す関係になるように設定する。
ｙ＝｛ｎ＋（ｂ／ａ）｝×ｘ      （１）
【００１９】
なお、実際のラインセンサを用いた複写機等の使用条件下では、上述した撮像位置のずれを生み出す要因として、レンズ等の光学部材の持つ収差等の影響も加わり、その影響分を考慮すると、式（１）には次式（２）のような変数ｃが付け加わる。
ｙ＝｛ｎ＋（ｂ／ａ）＋ｃ｝×ｘ      （２）
【００２０】
ここで、ｃの絶対値は、０．１以上０．１５以下の値と想定される。しかし、本実施形態では、この変数ｃに応じてｙを変えない。周期ａ及びずれｂは、仕様により異なるが、例えば、ａ＝１００μｓ、ｂ=２０μｓとすると、ｂ／ａ＝０．２となる。このｂ／ａの補正により、画像ずれの影響を小さくする効果は大きい。
【００２１】
また、画素セル１１０は、図２の２画素共有の構成に限定されるものではなく、以降の実施形態においても同様である。例えば、図５、図６及び図７に示されるように、画素セル１１０が、３画素以上共有する構成においても同様の効果を得ることができる。
【００２２】
図５は、３画素共有の画素セル１１０の構成例を示す図である。３個のフォトダイオード１１１〜１１３は、３画素に対応する。３個の転送トランジスタ１１４〜１１６は、それぞれ、パルスｐｔｘ１〜ｐｔｘ３に応じて、フォトダイオード１１１〜１１３により光電変換された電荷をフローティングディフュージョンｖｆｄに転送する。トランジスタ１０５〜１０７は、図２と同様である。
【００２３】
図６は、図５の画素セル１１０の制御方法を示すタイミングチャートである。フォトダイオード１１１及び１１２の電荷蓄積を終了するタイミングのずれをｂ１２とし、フォトダイオード１１２及び１１３の電荷蓄積を終了するタイミングのずれをｂ２３とする。読み取り周期はａである。
【００２４】
図７は、３画素共有の画素領域Ａのレイアウト構成例を示す図であり、図１及び図５と同一部材には同一の参照番号を付してある。画素ピッチｙ１２は、副走査方向に配列されるフォトダイオード１１１及び１１２の間隔である。画素ピッチｙ１２は、副走査方向に配列されるフォトダイオード１１１及び１１２の間隔である。画素ピッチｙ２３は、副走査方向に配列されるフォトダイオード１１２及び１１３の間隔である。画素ピッチｙ１２及びｙ２３は、それぞれ、式（２）と同様に、次式（３）及び（４）で表わされる。
ｙ１２＝｛ｎ＋（ｂ１２／ａ）｝×ｘ      （３）
ｙ２３＝｛ｎ＋（ｂ２３／ａ）｝×ｘ      （４）
【００２５】
また、画素の動作条件によっては、主走査方向の画素ピッチｘの整数倍の副走査方向の画素ピッチｙ（ｙ１２、ｙ２３）をもつ画素セル１１０を含んでいてもよい。その例を図８〜図１２を参照しながら説明する。
【００２６】
図８は、副走査方向に２個の画素セル１１０が並んだ場合の固体撮像装置の構成例を示す図である。複数の画素領域１４０は、主走査方向に配列される。画素領域１４０では、副走査方向に２個の画素セル１１０が配列されている。下側の画素セル１１０の出力端子は、電流源２００及び信号処理回路３００に接続される。信号処理回路３００は、画素セル１１０から入力した画素信号を処理し、外部出力線４００へ出力する。上側の画素セル１１０の出力端子は、電流源２０１及び信号処理回路３０１に接続される。信号処理回路３０１は、画素セル１１０から入力した画素信号を処理し、外部出力線４０１へ出力する。
【００２７】
図９は、図８の画素領域１４０の構成例を示す図である。上側の画素セル１１０では、２個の転送トランジスタ１２５及び１２６は、それぞれ、パルスｐｔｘｍ及びｐｔｘｒに応じて、２個のフォトダイオード１２１及び１２２により光電変換された電荷をフローティングディフュージョンｖｆｄｍｒに転送する。そして、出力端子ｖｏｕｔｍｒから画素信号が出力される。下側の画素セル１１０では、２個の転送トランジスタ１２７及び１２８は、それぞれ、パルスｐｔｘｇ及びｐｔｘｂに応じて、２個のフォトダイオード１２３及び１２４により光電変換された電荷をフローティングディフュージョンｖｆｄｇｂに転送する。そして、出力端子ｖｏｕｔｇｂから画素信号が出力される。ここで、フォトダイオード１２１をモノクロ画素のフォトダイオードＰＤ＿Ｍとし、フォトダイオード１２２、１２３、１２４をそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に対応した分光感度特性を持つフォトダイオードＰＤ＿Ｒ、ＰＤ＿Ｇ、ＰＤ＿Ｂとする。本実施形態の固体撮像装置は、第１のモードと第２のモードを含むモード群の中から選択されたモードで動作する。第１のモードは、フォトダイオードＰＤ＿Ｍが画素信号を出力せず、フォトダイオードＰＤ＿Ｒ、ＰＤ＿Ｇ、ＰＤ＿Ｂのそれぞれが画素信号を出力するモードである。また、第２のモードは、フォトダイオードＰＤ＿Ｒ、ＰＤ＿Ｇ、ＰＤ＿Ｂのそれぞれが画素信号を出力せず、フォトダイオードＰＤ＿Ｍが画素信号を出力するモードである。
【００２８】
図１０は、第１のモードとして、フォトダイオードＰＤ＿Ｒ、ＰＤ＿Ｇ，ＰＤ＿Ｂのみを読み出す場合の制御方法を示すタイミングチャートである。フォトダイオードＰＤ＿Ｇ及びＰＤ＿Ｂの関係は、上述したフォトダイオード１０１及び１０２の関係と同じである。これに対し、フォトダイオードＰＤ＿Ｍは、リセット動作以外では動かない。フォトダイオードＰＤ＿Ｒは、フォトダイオードＰＤ＿Ｇと同じ動作タイミングで動作する。
【００２９】
図１１は、第２のモードとして、フォトダイオードＰＤ＿Ｍのみを読み出す場合の制御方法を示すタイミングチャートである。電荷の読み出しは、フォトダイオードＰＤ＿Ｍのみで行われる。それ以外のフォトダイオードＰＤ＿Ｒ，ＰＤ＿Ｇ，ＰＤ＿Ｂでは、リセット動作のみが行われる。
【００３０】
図１２は、図８の画素領域Ａのレイアウト構成例を示す図である。画素ピッチｙｍｒは、フォトダイオード１２１（ＰＤ＿Ｍ）及びフォトダイオード１２２（ＰＤ＿Ｒ）間の副走査方向の間隔である。画素ピッチｙｒｇは、フォトダイオード１２２（ＰＤ＿Ｒ）及びフォトダイオード１２３（ＰＤ＿Ｇ）間の副走査方向の間隔である。画素ピッチｙｇｂは、フォトダイオード１２３（ＰＤ＿Ｇ）及びフォトダイオード１２４（ＰＤ＿Ｂ）間の副走査方向の間隔である。画素ピッチｘは、フォトダイオード間の主走査方向の間隔である。
【００３１】
画素ピッチｙｍｒは、フォトダイオードＰＤ＿Ｍ及びＰＤ＿Ｒの画素信号が同一画像に使われない点から、撮像位置のずれを考慮する必要はないので、次式（５）のように、主走査方向の画素ピッチｘの整数倍に設定できる。
ｙｍｒ＝ｎ×ｘ      （５）
【００３２】
画素ピッチｙｒｇも、図１０より、フォトダイオードＰＤ＿Ｒ及びＰＤ＿Ｇの電荷蓄積タイミングが揃っている点から、次式（６）のように、主走査方向の画素ピッチｘの整数倍にできる。
ｙｒｇ＝ｎ×ｘ      （６）
【００３３】
画素ピッチｙｇｂは、図１０より、フォトダイオードＰＤ＿Ｇ及びＰＤ＿Ｂの電荷蓄積を終了するタイミングのずれｂに応じた分だけずらす必要があるため、式（２）と同様に、次式（７）のように、表すことができる。
ｙｇｂ＝｛ｎ＋（ｂ／ａ）｝×ｘ      （７）
【００３４】
以上のように、本実施形態では、画素の動作条件によっては、主走査方向の画素ピッチｘの整数倍の副走査方向の画素ピッチをもつ画素セル１１０を含んでいてもよい。副走査方向の画素ピッチを適切に設定することにより、電荷蓄積を終了するタイミングのずれによって生じる固定パターンノイズを低減した良好な画像を取得することができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図１３は、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の構成例を示す図である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。画素セル１１０は、主走査方向に対して配列される２個の画素を共有している。また、副走査方向には、２個の画素セル１１０が配列されている。
【００３６】
図１４は、図１３の画素領域Ａのレイアウト構成例を示す図であり、図２と同一部材には同一の参照番号を付している。なお、画素セル１１０の回路構成及び動作タイミングは、図２及び図３と同じである。複数の画素セル１１０は、副走査方向に配列される。同一画素セル（同一セル）１１０のフォトダイオード１０１及び１０２は、主走査方向に間隔ｘで配列される。間隔ｙは、フォトダイオード１０１及び１０２の副走査方向の間隔である。同一画素セル（同一セル）１１０のフォトダイオード１０１及びフォトダイオード１０２の副走査方向の間隔ｙは、式（２）式と同様の考え方により、次式（８）のように表すことができる。
ｙ＝（ｂ／ａ）×ｘ      （８）
【００３７】
本実施形態の画素ピッチｙは、第１の実施形態と違い、式（８）のように、式（１）の変数ｎが０の場合の画素ピッチになり、変数ｎが消える。第１及び第２の実施形態を考慮すると、式（１）の変数ｎは０以上の整数である。主走査方向に並ぶ２個の画素の共有を行った場合でも、式（８）のように画素ピッチｙを設定することにより、電荷蓄積を終了するタイミングのずれによって生じる固定パターンノイズを低減した良好な画像を取得することが可能となる。本実施形態においても、レンズ等の光学部材の持つ収差等の影響を考慮し、式（８）に次式（９）のような変数ｃを付け加えてもよい。ここでも、ｃの絶対値は、０．１以上０．１５以下の値と想定される。
ｙ＝｛（ｂ／ａ）＋ｃ｝×ｘ      （９）
【００３８】
なお、第１の実施形態と第２の実施形態では、第１及び第２の光電変換部が蓄積した電荷を保持するメモリがフローティングディフュージョンである例を示した。他の例として、メモリは第１及び第２の光電変換部が蓄積した電荷に基づいて増幅トランジスタ１０６が出力する信号を保持するものであっても良い。つまりメモリは、第１及び第２の光電変換部とに共通して設けられ、第１及び第２の光電変換部が蓄積した電荷もしくは電荷に基づく信号を保持する構成であれば良い。
【００３９】
なお、間隔ｘは、画素セル１１０のフォトダイオード１０１の重心と、隣の画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の重心との距離としていた。他の例として、画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の左端と、隣接する画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の左端との間隔を間隔ｘとしてもよい。同様に、画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の右端と、隣接する画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の右端との間隔を間隔ｘとしてもよい。
【００４０】
また、間隔ｙは、画素セル１１０のフォトダイオード１０１の重心と、同一の画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０２の重心との距離としていた。他の例として、画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の上端と、同じ画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０２の上端との間隔を間隔ｙとしてもよい。同様に、画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０１の下端と、同じ画素セル１１０に含まれるフォトダイオード１０２の下端との間隔を間隔ｙとしてもよい。
【００４１】
（第３の実施形態）
図１５は、本発明の第３の実施形態による撮像システムの構成例を示す図である。撮像システム８００は、例えば、光学部８１０、撮像装置１０００、映像信号処理回路部８３０、記録・通信部８４０、タイミング制御回路部８５０、システムコントロール回路部８６０、及び再生・表示部８７０を含む。撮像装置１０００としては、第１及び第２の実施形態で述べた固体撮像装置を用いることができる。
【００４２】
レンズなどの光学系である光学部８１０は、被写体からの光を撮像装置１０００の画素アレイ１００に結像させ、被写体の像を形成する。なお、光学部８１０は、削除可能である。撮像装置１０００は、タイミング制御回路部８５０からの信号に基づくタイミングで、画素アレイ１００に結像された光に応じた信号を出力する。撮像装置１０００から出力された信号は、映像信号処理部である映像信号処理回路部８３０に入力される。映像信号処理回路部８３０は、プログラムなどによって定められた方法に従って、撮像装置１０００の出力信号に対してアナログデジタル（ＡＤ）変換などの処理を行う。映像信号処理回路部８３０での処理によって生成された信号は、画像データとして記録・通信部８４０に出力される。記録・通信部８４０は、画像を形成するための信号を再生・表示部８７０に出力する。再生・表示部８７０には、動画や静止画像が再生・表示させる。記録・通信部８４０は、また、映像信号処理回路部８３０からの信号を入力し、システムコントロール回路部８６０とも通信を行うほか、不図示の記録媒体に、画像を形成するための信号を記録する動作も行う。
【００４３】
システムコントロール回路部８６０は、撮像システム８００の動作を統括的に制御するものであり、光学部８１０、タイミング制御回路部８５０、記録・通信部８４０、及び再生・表示部８７０の駆動を制御する。また、システムコントロール回路部８６０は、例えば記録媒体である不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システム８００の動作を制御するのに必要なプログラムなどが記録される。また、システムコントロール回路部８６０は、例えばユーザの操作に応じて駆動モードを切り替える信号を供給する。具体的な例としては、読み出す行やリセットする行の変更、電子ズームに伴う画角の変更や、電子防振に伴う画角のずらしなどである。タイミング制御回路部８５０は、制御部であるシステムコントロール回路部８６０による制御に基づいて撮像装置１０００及び映像信号処理回路部８３０の駆動タイミングを制御する。
【００４４】
なお、上記実施形態は、何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。
【符号の説明】
【００４５】
１０１  第１の光電変換部、１０２  第２の光電変換部、１０３  第１の転送トランジスタ、１０４  第２の転送トランジスタ、１０５  リセットトランジスタ、１０６  増幅トランジスタ、１０７  選択トランジスタ、１１０  画素セル
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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