(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２行以上の遮光された光電変換部を含む複数の画素を有する第１の遮光画素領域と、
２行以上の遮光されていない光電変換部を含む複数の画素を有する開口画素領域と、
前記第１の遮光画素領域の前記複数の画素の各々の電荷蓄積時間が前記開口画素領域の画素の各々の電荷蓄積時間よりも長く、前記第１の遮光画素領域の第１の行の画素の信号読み出し時刻と前記第１の遮光画素領域の前記第１の行とは異なる第２の行の画素の信号読み出し時刻とが異なるように制御する制御部とを有し、
前記第１の遮光画素領域の前記第１の行の画素の信号読み出し時刻と、前記第１の遮光画素領域の前記第２の行の画素の信号読み出し時刻との間に、前記開口画素領域の２以上の行の画素の信号読み出しが行われることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の行の画素の電荷蓄積時間の開始時と前記第２の行の画素の電荷蓄積時間の開始時が異な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】
前記第１の行の画素の電荷蓄積時間の開始時と前記第２の行の画素の電荷蓄積時間の開始時の間隔が、前記開口画素領域の各画素の電荷蓄積時間よりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の行の画素の電荷蓄積時間の開始時と前記第２の行の画素の電荷蓄積時間の開始時の間隔が、前記開口画素領域の各画素の電荷蓄積時間と等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の行の画素の電荷蓄積時間と、前記第２の行の画素の電荷蓄積時間が等しい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】
前記第１の行の画素の電荷蓄積時間と前記第２の行の画素の電荷蓄積時間が重複していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の遮光画素領域の前記複数の画素の各々の電荷蓄積時間と、前記開口画素領域の画素の各々の電荷蓄積時間が重複していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の遮光画素領域の前記第１の行の画素の信号読み出し時刻と前記第１の遮光画素領域の前記第２の行の画素の信号読み出し時刻の間隔が、前記開口画素領域の画素の電荷蓄積時間以上になるように制御す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】
さらに、前記第１の遮光画素領域の画素の出力信号を用いて前記開口画素領域の画素の出力信号を補正する補正演算部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記補正演算部は、
前記第１の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号を、前記第１の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間と前記開口画素領域の画素の電荷蓄積時間の比で除算する除算部と、
前記開口画素領域の画素の出力信号に基づく信号から前記除算部の出力信号を減算する減算部とを有することを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
さらに、光電変換部を含まない画素を有する非有効画素領域を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
さらに、前記第１の遮光画素領域の画素の出力信号及び前記非有効画素領域の画素の出力信号を用いて前記開口画素領域の画素の出力信号を補正する補正演算部を有することを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記補正演算部は、
前記第１の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号から前記非有効画素領域の画素の出力信号に基づく信号を減算する第１の減算部と、
前記第１の減算部の出力信号を、前記第１の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間と前記開口画素領域の画素の電荷蓄積時間の比で除算する除算部と、
前記開口画素領域の画素の出力信号に基づく信号から前記除算部の出力信号を減算する第２の減算部と、
前記第２の減算部の出力信号から前記非有効画素領域の画素の出力信号に基づく信号を減算する第３の減算部とを有することを特徴とする請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
さらに、遮光された光電変換部を含む画素を有する第２の遮光画素領域を有し、
前記制御部は、前記第２の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間が前記開口画素領域の画素の電荷蓄積時間よりも短くなるように制御することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
さらに、前記第１の遮光画素領域の画素の出力信号及び前記第２の遮光画素領域の画素の出力信号を用いて前記開口画素領域の画素の出力信号を補正する補正演算部を有することを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記補正演算部は、
前記第１の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号から前記第２の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号を減算する第１の減算部と、
前記第１の減算部の出力信号を、前記第１の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間と前記開口画素領域の画素の電荷蓄積時間の比で除算する除算部と、
前記開口画素領域の画素の出力信号に基づく信号から前記除算部の出力信号を減算する第２の減算部と、
前記第２の減算部の出力信号から前記第２の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号を減算する第３の減算部とを有することを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置が出力する信号を処理することにより画像を生成する出力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１８】
２行以上の遮光された光電変換部を含む複数の画素を有する第１の遮光画素領域と、
２行以上の遮光されていない光電変換部を含む複数の画素を有する開口画素領域とを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記第１の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間を前記開口画素領域の画素の電荷蓄積時間よりも長くし、
前記第１の遮光画素領域の第１の行の画素の信号読み出し時刻と前記第１の遮光画素領域の前記第１の行とは異なる第２の行の画素の信号読み出し時刻とを異ならせ、
前記第１の遮光画素領域の前記第１の行の画素の信号読み出し時刻と、前記第１の遮光画素領域の前記第２の行の画素の信号読み出し時刻との間に、前記開口画素領域の２以上の行の画素の信号読み出しが行われることを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、撮像システム及び固体撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ型やＣＣＤ型の固体撮像装置では、フォトダイオードが光電変換を行う。その際に、遮光状態であっても、暗電流による黒オフセット値の変動が生じる。また、暗電流は温度依存が大きいため、黒オフセット値の時間変化も大きい。そのため、固体撮像装置において、光を入射させる画素だけでなく、遮光画素を備えて黒オフセット値の変動を補正したり、遮光画素の情報から画像を補正したりする技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、遮光画素の電荷蓄積時間を延ばすことで、暗電流の測定精度を高めて、正確に撮像素子の温度を推定する技術が開示されている。この撮像装置は、撮像素子の温度を正確に推定することで、撮像素子の温度に合わせた画像処理の変更を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、蓄積された電荷を破壊して計測するため、遮光画素の電荷蓄積中は、暗電流値を測定できない。暗電流値の測定精度を向上させるには蓄積時間を延ばすことが有効であるが、計測のリアルタイム性が悪化する。そのため、動画撮像に適用した場合、補正のタイミングの間隔が空いて不自然な画像となる課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、動画撮像時に暗電流による黒オフセットの経時変化をリアルタイムに精度よく補正することができる固体撮像装置、撮像システム及び固体撮像装置の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像装置は、２行以上の遮光された光電変換部を含む複数の画素を有する第１の遮光画素領域と、２行以上の遮光されていない光電変換部を含む複数の画素を有する開口画素領域と、前記第１の遮光画素領域の前記複数の画素の各々の電荷蓄積時間が前記開口画素領域の画素の各々の電荷蓄積時間よりも長く、前記第１の遮光画素領域の第１の行の画素の信号読み出し時刻と前記第１の遮光画素領域の前記第１の行とは異なる第２の行の画素の信号読み出し時刻とが異なるように制御する制御部とを有し、前記第１の遮光画素領域の前記第１の行の画素の信号読み出し時刻と、前記第１の遮光画素領域の前記第２の行の画素の信号読み出し時刻との間に、前記開口画素領域の２以上の行の画素の信号読み出しが行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、暗電流による黒オフセットの経時変化を動画撮影時においてもリアルタイムに精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態の固体撮像装置の画素アレイ構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態の固体撮像装置の読み出しタイミングを示す図である。
【図４】第１の実施形態の固体撮像装置の画像フレームタイミングを示す図である。
【図５】第１の実施形態の固体撮像装置の補正演算部を示す図である。
【図６】第２の実施形態の固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態の固体撮像装置の画像フレームタイミングを示す図である。
【図８】第２の実施形態の固体撮像装置の補正演算部を示す図である。
【図９】第３の実施形態の固体撮像装置のリセットタイミングを示す図である。
【図１０】固体撮像装置の画像フレームタイミングを示す図である。
【図１１】第３の実施形態の固体撮像装置の補正演算部を示す図である。
【図１２】第４の実施形態の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】
【００１０】
（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１０００の構成例を示す図である。固体撮像装置１０００は、撮像素子１０、出力部１１、補正演算部１２、及びタイミングジェネレータ１３を有する。撮像素子１０は、遮光画素領域１００と、開口画素領域１０１とを有する。遮光画素領域１００は、第１の遮光画素領域であり、遮光された光電変換部を含む画素を有する。開口画素領域１０１は、遮光されていない光電変換部を含む画素を有する。出力部１１は、撮像素子１０から入力した信号を増幅し、順次、補正演算部１２に出力する。なお、出力部１１は、アナログデータをデジタルデータに変換するアナログデジタル変換部を備えていてもよい。補正演算部１２は、遮光画素領域１００のデータを用いて、開口画素領域１０１のデータを補正する演算を行う。タイミングジェネレータ１３は、撮像素子１０の駆動制御を行うとともに、出力部１１と補正演算部１２にデータ出力タイミングを通知する。
【００１１】
図２は、図１の撮像素子１０の構成例を示す図である。図２において、図１と同様の部材には同じ符号が示されている。撮像素子１０は、遮光画素領域１００、開口画素領域１０１、垂直出力線１０２、垂直選択回路１０３、列回路１０４、及び水平走査回路１０５を有する。なお、図２では、説明の簡単化のために、遮光画素領域１００は１行２列の画素を有し、開口画素領域１０１は１行２列の画素を有する場合を示しているが、実際には、より多くの行及び列の画素が配列される。本実施形態では、垂直選択回路１０３が出力する駆動信号によって画素が駆動され、画素の画素信号が列信号線１０２に読み出される。
【００１２】
各画素は、光電変換部１００１と、フローティングディフュージョン部（以下、ＦＤ部という）１００６と、転送トランジスタ１００２と、増幅トランジスタ１００３と、リセットトランジスタ１００４と、選択トランジスタ１００５とを有する。なお、各画素は、リセットトランジスタ１００４及び選択トランジスタ１００５を削除してもよい。光電変換部１００１は、例えば、フォトダイオードであり、入射光を光電変換し、これによって発生した電荷を蓄積する。なお、光電変換部１００１によって発生した電荷は、光電変換部１００１とＦＤ部１００６との間に配された電荷保持部に保持されてもよい。転送トランジスタ１００２は、光電変換部１００１に蓄積された電荷をＦＤ部１００６に転送する。ＦＤ部１００６の電位は、ＦＤ部１００６に転送された電荷の量に応じて変化する。増幅トランジスタ１００３は、ソースフォロワ回路を構成し、ＦＤ部１００６の電圧を増幅し、列信号線１０２に出力する。リセットトランジスタ１００４は、電源線より供給されるリセット電圧にＦＤ部１００６の電位をリセットする。選択トランジスタ１００５は、増幅トランジスタ１００２により増幅された電圧を列信号線１０２に選択的に出力する
【００１３】
列回路１０４は、各列信号線１０２に出力される画素信号を処理して、保持部に保持する。列回路１０４内には、列信号線１０２に出力されるノイズ信号と出力信号の差分をとり、ノイズをキャンセルする回路（相関二乗サンプリング）、信号を増幅する回路、増幅した信号を保持する回路（サンプルホールド）を備えてもよい。水平走査回路１０５は、列回路１０４に保持されている画素信号を列毎に走査し、列回路１０４に保持されている各列の画素信号を出力部１１へ順次出力する。
【００１４】
遮光画素領域１００の複数の画素は、それぞれ、遮光された光電変換部１００１を有する。これに対し、開口画素領域１０１の複数の画素は、それぞれ、遮光されていない光電変換部１００１を有する。
【００１５】
図３は、撮像素子１０の１行分の画素の読み出しタイミング（駆動方法）を示す図である。遮光画素領域１００の画素及び開口画素領域１０１の画素は共に同じ読み出し動作であるが、図３では遮光画素領域１００の画素を例示する。
【００１６】
時刻Ｔ１１では、タイミングジェネレータ１３は、垂直選択回路１０３の選択信号ＰＶをハイレベルにすることで、行を選択する。例えば、第１行が選択される。時刻Ｔ１２では、垂直選択回路１０３が信号ＲＥＳ（１）をハイレベルにすることで、第１行の画素のリセットトランジスタ１００４がオンし、第１行の画素のＦＤ部１００６がリセットされる。時刻Ｔ１３では、垂直選択回路１０３が信号ＳＥＬ（１）をハイレベルにすることで、第１行の画素の選択トランジスタ１００５がオンすることにより第１行の画素が選択される。時刻Ｔ１４では、タイミングジェネレータ１３が信号Ｎｃをハイレベルにすることで、第１行のそれぞれの画素のＦＤ部１００６のリセットレベルに対応するリセット電圧Ｎが列回路１０４のリセット電圧保持部に保持される。時刻Ｔ１５では、垂直選択回路１０３が信号ＴＸ（１）をハイレベルにすることで、第１行の画素において、転送トランジスタ１００２は光電変換部１００１の電荷をＦＤ部１００６に転送する。時刻Ｔ１６では、タイミングジェネレータ１３が列回路１０４を制御するための制御線Ｓｃをハイレベルにすることで、各列の画素のＦＤ部１００６に転送された電荷量に対応した信号電圧Ｓが列回路１０４の信号保持部に保持される。この時刻Ｔ１６を信号読み出しタイミングとする。
【００１７】
時刻Ｔ１７では、タイミングジェネレータ１３が信号ＰＨＳＴをハイレベルにすることで、水平走査回路１０５に走査開始を指示する。時刻Ｔ１７から時刻Ｔ１８までの期間では、水平走査回路１０５が信号ＰＨをハイレベルにするたびに、第１行の複数の列の画素の信号を順に選択され、列回路１０４は、第１行の各列の画素の信号を順に出力部１１に出力する。ここで、出力部１１は、信号電圧Ｓとリセット電圧Ｎとの差分（Ｓ−Ｎ）を増幅した信号を出力してもよいし、あるいは、列回路１０４が、信号電圧Ｓとリセット電圧Ｎとの差分（Ｓ−Ｎ）を出力部１１に供給するようにしてもよい。
【００１８】
図４は、第１期間Ｐ１から第６期間Ｐ６までの遮光画素領域１００及び開口画素領域１０１の画素の読み出しタイミング（駆動方法）を例示した図である。図４では、遮光画素領域１００は４行の画素、開口画素領域１０１はＮ行の画素を例示している。ここで、第１期間Ｐ１は遮光画素領域１００の第１行の画素の読み出しから開口画素領域１０１の最終行の画素の読み出しまでの期間を指している。図中の四角で表された期間は、図３の読み出し期間Ｔ１１からＴ１７までの期間、すなわち各行の画素の信号の読み出しを行う期間を示している。
【００１９】
第１期間Ｐ１の時刻Ｔ２１では、遮光画素領域１００の１行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の２行目から４行目までは行選択を行わない。時刻Ｔ２２では、開口画素領域１０１の１行目の画素の信号を読み出す。その後、開口画素領域１０１の２行目〜Ｎ−１行目の画素の信号を順に読み出す。時刻Ｔ２３では、開口画素領域１０１のＮ行目の画素の信号を読み出す。
【００２０】
第２期間Ｐ２において、時刻Ｔ２４では、遮光画素領域１００の２行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の１行目と３行目から４行目までは行選択を行わない。時刻Ｔ２５では、開口画素領域１０１の１行目の画素の信号を読み出す。その後、開口画素領域１０１の２行目〜Ｎ−１行目の画素の信号を順に読み出す。時刻Ｔ２６では、開口画素領域１０１のＮ行目の画素の信号を読み出す。開口画素領域１０１の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２５までの期間（図４中のΔＴｖａｌ）となる。同様に、開口画素領域１０１のＮ行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２６までの期間（図４中のΔＴｖａｌ）となり、開口画素領域１０１の１行目の画素の電荷蓄積時間と同じになる。
【００２１】
第３期間Ｐ３では、遮光画素領域１００の１行目から２行目と４行目は読みださず、３行目のみの画素の信号を読み出す。その後、第１期間Ｐ１及び第２期間Ｐ２と同様に、開口画素領域１０１の１行目〜Ｎ行目の画素の信号を順に読み出す。
【００２２】
第４期間Ｐ４では、遮光画素領域１０１の１〜３行目は読み出さず、４行目のみの画素の信号を読み出す。期間Ｐ１〜Ｐ３と同様に、開口画素領域１０１の１行目〜Ｎ行目の画素の信号を順に読み出す。
【００２３】
第５期間Ｐ５において、時刻Ｔ２７では、遮光画素領域１００の１行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の２行目から４行目までは行選択を行わない。時刻Ｔ２８では、開口画素領域１０１の１行目の画素の信号を読み出す。その後、開口画素領域１０１の２行目〜Ｎ行目の画素の信号を順に読み出す。遮光画素領域１００の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ２１からＴ２７までの期間（図４中のΔＴｏｂ）となる。ΔＴｏｂは、ΔＴｖａｌの４倍となる。
【００２４】
第６期間Ｐ６では、第２期間Ｐ２と同じ読み出し動作を行う。時刻Ｔ２９では、遮光画素領域１００の２行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の１行目と３行目から４行目までは行選択を行わない。時刻Ｔ２１０以降では、開口画素領域１０１の１行目〜Ｎ行目の画素の信号を順に読み出す。遮光画素領域１００の２行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ２４からＴ２９までの期間となり、遮光画素領域１００の１行目の画素の電荷蓄積時間と同じになる。
【００２５】
以降、第３期間Ｐ３と同じ読み出し動作を行い、次に、第４期間Ｐ４と同じ読み出し動作を行う。第１期間Ｐ１〜第４期間Ｐ４の読み出し動作を繰り返す。各期間において、遮光画素領域１００の１行分の画素の信号が読み出され、開口画素領域１０１のＮ行分の画素の信号が読み出される。遮光画素領域１００の画素の電荷蓄積時間ΔＴｏｂを開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌの４倍とすることができる。
【００２６】
図４では、遮光画素領域１００が４行の画素、開口画素領域１０１がＮ行の画素の場合を例示したが、遮光画素領域１００は４行の画素に限定されるものではない。遮光画素領域１００は、２行以上の複数の画素を有する。また、撮像素子１０に備えられている開口画素領域１０１の全行の画素の信号を必ずしも読み出す必要はなく、所望の一部の開口画素領域１０１の画素の信号を読み出してもよい。
【００２７】
垂直選択回路１０３は、制御部であり、遮光画素領域１００の複数の画素の各々の電荷蓄積時間ΔＴｏｂが開口画素領域１０１の画素の各々の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌよりも長くなるように制御する。また、垂直選択回路１０３は、遮光画素領域１００の第１の行の画素の信号読み出し時刻Ｔ２１と遮光画素領域１００の第１の行とは異なる第２の行の画素の信号読み出し時刻Ｔ２４とが異なるように制御する。
【００２８】
図４では、遮光画素領域１００の第１の行の画素の信号読み出し時刻Ｔ２１と遮光画素領域１００の第２の行の画素の信号読み出し時刻Ｔ２４の間隔が、開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌと同じであるが、これに限定されない。垂直選択回路１０３は、遮光画素領域１００の第１の行の画素の信号読み出し時刻Ｔ２１と遮光画素領域１００の第２の行の画素の信号読み出し時刻Ｔ２４の間隔が、開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌ以上になるように制御すればよい。
【００２９】
図５（Ａ）は、第１期間Ｐ１及び第２期間Ｐ２における遮光画素領域１００及び開口画素領域１０１の或る列の画素の出力信号を示す概念図である。第１期間Ｐ１では、遮光画素領域１００の１行目の画素の信号が出力され、開口画素領域１０１の１行目〜Ｎ行目の画素の信号が出力される。第２期間Ｐ２では、遮光画素領域１００の２行目の画素の信号が出力され、開口画素領域１０１の１行目〜Ｎ行目の画素の信号が出力される。補正演算部１２は、同一の期間の遮光画素領域１００の画素の出力信号を用いて、同一の期間の開口画素領域１０１の画素の出力信号を補正する。
【００３０】
図５（Ｂ）は、第１の実施形態による補正演算部１２の補正方法を例示した図である。第１期間Ｐ１において、遮光画素出力保持部１２０は、遮光画素領域１００の１行目の画素の出力信号を保持する。ここで、遮光画素出力保持部１２０が保持した遮光画素領域１００の１行目の画素の出力信号値をＯＢ（ｘ，１）と示す。遮光画素出力保持部１２０は、列毎に補正する場合は、ラインメモリを用いてもよい。列毎のばらつきが小さく、画素の信号の列平均値を用いる場合は、遮光画素出力保持部１２０は、ライン平均回路と１画素分のメモリを用いてもよい。遮光画素出力保持部１２０は、遮光画素領域１００の画素の出力信号に基づく信号を出力する。
【００３１】
開口画素出力保持部１２１は、開口画素領域１０１の画素の出力信号を保持し、演算のタイミングに合わせて出力する。ここで、開口画素領域１０１のｎ行目の画素の出力値をＰｎ（ｘ，ｎ）と示す。列毎に補正する場合は、開口画素領域１０１の画素の列番号に合わせて、遮光画素出力保持部１２０は対応する列の遮光画素領域１００の画素の出力値を出力する。列平均値を用いる場合は、同一期間においては同じ列平均値を使用する。
【００３２】
遮光画素領域１００の画素は、開口画素領域１０１の画素に対して、（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）倍の電荷蓄積時間がある。そのため、黒オフセット値が電荷蓄積時間に比例すると仮定して、除算部１３１は、遮光画素出力保持部１２０が出力する出力値ＯＢ（ｘ，１）を（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）で除算し、その値を黒オフセット補正値として出力する。（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）は、遮光画素領域１００の画素の電荷蓄積時間ΔＴｏｂと開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌの比である。減算部１３２は、開口画素出力保持部１２１の出力信号Ｐｎ（ｘ，ｎ）から除算部１３１の出力信号（黒オフセット補正値）を減算し、補正演算部１２の出力信号として出力する。
【００３３】
第２期間Ｐ２では、補正演算部１２は、第２期間Ｐ２に出力される遮光画素領域１００の２行目の画素の出力信号を用いて、第１期間Ｐ１と同様の補正を行う。
【００３４】
このような補正を行うことで、各期間において、遮光画素領域１００の画素の補正値をリアルタイムに更新することが可能となる。また、遮光画素領域１００の画素は、開口画素領域１０１の画素と同じ電荷蓄積時間にした場合、信号値が小さくなり、画素や列回路１０４から出力されるノイズ（読み出しノイズ）に対し、十分なＳ／Ｎを確保できない場合がある。本実施形態では、遮光画素領域１００の画素の電荷蓄積時間ΔＴｏｂが開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌより長いため、暗電流による黒オフセットの補正値を精度よく求めることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置２０００の構成例を示す図である。図６の固体撮像装置２０００は、図１の固体撮像装置１０００に対して、撮像素子１０の代わりに撮像素子１４が設けられる。撮像素子１４は、撮像素子１０に対して、非有効画素領域６０１が追加されている。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。固体撮像装置２０００は、撮像素子１４、出力部１１、補正演算部１２、及びタイミングジェネレータ１３を有する。撮像素子１４は、光電変換部１００１が遮光された画素を含む遮光画素領域１００と、通常の光電変換部１００１を有する画素を含む開口画素領域１０１と、光電変換部１００１を含まない画素を有する非有効画素領域６０１を有する。非有効画素領域６０１の画素は、開口画素領域１０１の画素に対して、光電変換部１００１が削除されている。
【００３６】
図７は、図４に対応し、第１期間Ｐ１から第６期間Ｐ６までの非有効画素領域６０１と遮光画素領域１００と開口画素領域１０１の画素の信号読み出しタイミング（駆動方法）を例示した図である。図７では、非有効画素領域６０１は２行の画素、遮光画素領域１００は４行の画素、開口画素領域１０１はＮ行の画素を有する場合を例示している。ここで、第1期間Ｐ１は、非有効画素領域６０１の１行目の画素の信号読み出しから、開口画素領域１０１のＮ行目の画素の信号読み出しまでの期間を指している。図中の四角で表された期間は、第１の実施形態と同じく、図３の読み出し期間Ｔ１１からＴ１７までの期間、すなわち各行の信号の読み出しを行う期間を示している。
【００３７】
第１期間Ｐ１の時刻Ｔ３１では、非有効画素領域６０１の１行目〜２行目の画素の信号を行順次で２行分読み出す。時刻Ｔ３２では、遮光画素領域１００の１行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の２行目から４行目までの画素は読み出さない。時刻Ｔ３３から時刻Ｔ３４までの期間では、開口画素領域１０１の１行目からＮ行目までの画素の信号を行順次で読み出す。
【００３８】
第２期間Ｐ２において、時刻Ｔ３５では、非有効画素領域６０１の１行目〜２行目の画素の信号を行順次で２行分読み出す。時刻Ｔ３６では、遮光画素領域１００の２行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の１行目と３〜４行目は読み出さない。時刻Ｔ３７からＴ３８までの期間では、開口画素領域１０１の１行目からＮ行目までの画素の信号を行順次で読み出す。開口画素領域１０１の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ３３から時刻Ｔ３７までの期間（図７中のΔＴｖａｌ）となる。同様に、開口画素領域１０１のＮ行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ３４から時刻Ｔ３８までの期間（図７中のΔＴｖａｌ）となり、開口画素領域１０１の１行目の画素の電荷蓄積時間と同じになる。
【００３９】
第３期間Ｐ３では、遮光画素領域１００の１~２行目と４行目は読み出さず、遮光画素領域１００の３行目の画素の信号のみを読み出す。その後、第１期間Ｐ１及び第２期間Ｐ２と同様に、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００４０】
第４期間Ｐ４では、遮光画素領域１００の１〜３行目は読み出さず、遮光画素領域１００の４行目の画素の信号のみを読み出す。その後、第１期間Ｐ１〜第３期間Ｐ３と同様に、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００４１】
第５期間Ｐ５において、時刻Ｔ３９では、非有効画素領域６０１の１〜２行目の画素の信号を行順次で読み出す。時刻Ｔ３１０では、遮光画素領域１００の1行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の２行目から４行目までは行選択を行わない。時刻Ｔ３１１からＴ３１２までの期間では、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。遮光画素領域１００の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ３２からＴ３１０までの期間（図７中のΔＴｏｂ）となる。期間ΔＴｏｂは期間ΔＴｖａｌの４倍となる。
【００４２】
第６期間Ｐ６では、第２期間Ｐ２と同じ読み出し動作を行う。時刻Ｔ３１３では、非有効画素領域６０１の１〜２行目の画素の信号を行順次で読み出す。時刻Ｔ３１４では、遮光画素領域１００の２行目の画素の信号を読み出す。遮光画素領域１００の１行目と３行目から４行目までは行選択を行わない。時刻Ｔ３１５から時刻Ｔ３１６までの期間では、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００４３】
以降、第３期間Ｐ３と同じ読み出しを行い、次に第４期間Ｐ４と同じ読み出しを行う。期間Ｐ１〜Ｐ４の読み出し動作を繰り返す。各期間において、非有効画素領域６０１の２行分の画素の信号読み出しと、遮光画素領域１００の１行分の画素の信号読み出しと、開口画素領域１０１のＮ行分の画素の信号読み出しが行われる。遮光画素領域１００の画素の電荷蓄積時間を開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間の４倍とすることが可能となる。
【００４４】
図７では、非有効画素領域６０１が２行の画素、遮光画素領域１００が４行の画素、開口画素領域１０１がＮ行の画素を有する場合を例示したが、非有効画素領域６０１が２行の画素、遮光画素領域１００が４行の画素を有する場合に限定されるものではない。また、撮像素子１４に備えられている開口画素領域１０１の全行の画素を必ずしも読み出す必要はなく、開口画素領域１０１の所望の一部の画素を読み出してもよい。
【００４５】
図８（Ａ）は、第５期間Ｐ５及び第６期間Ｐ６における非有効画素領域６０１、遮光画素領域１００、及び開口画素領域１０１の或る列の画素の出力信号の模式図である。補正演算部１２は、同一期間の非有効画素領域６０１の画素の出力信号及び遮光画素領域１００の画素の出力信号を用いて、同一期間の開口画素領域１０１の画素の出力信号を補正する。
【００４６】
図８（Ｂ）は、第２の実施形態による補正演算部１２の補正方法を例示した図である。第５期間Ｐ５において、遮光画素出力保持部１２０は、遮光画素領域１００の１行目の画素の出力信号を保持する。ここで、遮光画素出力保持部１２０が保持した遮光画素領域１００の１行目の画素の出力信号値をＯＢ（ｘ，１）と示す。遮光画素出力保持部１２０は、補正演算部１２が列毎に補正する場合は、ラインメモリを用いてもよい。列毎のばらつきが小さく、列平均値を用いる場合は、遮光画素出力保持部１２０は、ライン平均回路と１画素分のメモリを用いてもよい。遮光画素出力保持部１２０は、遮光画素領域１００の画素の出力信号に基づく信号を出力する。
【００４７】
非有効画素出力保持部１２２は、非有効画素領域６０１の画素の出力信号を保持する。非有効画素領域６０１の画素の出力信号は、主に、光電変換部１００１以外の回路のオフセット成分であり、ばらつきを含む。温度変化分は暗電流に比較して小さいので、フレーム平均することで、ばらつき影響を減ずることができる。そこで、非有効画素出力保持部１２２は、数フレーム分のデータの平均値を保持する形とする。ここで、非有効画素出力保持部１２２が保持した非有効画素領域６０１の画素の出力信号値をＮＵＬＬ（ｘ）と示す。列毎に補正する場合は、非有効画素出力保持部１２２はラインメモリを用いてもよい。列毎のばらつきが小さく、列平均値を用いる場合は、非有効画素出力保持部１２２は、フレーム平均回路に加え、ライン平均回路と１画素分のメモリを用いてもよい。非有効画素出力保持部１２２は、非有効画素領域６０１の画素の出力信号に基づく信号を出力する。
【００４８】
開口画素出力保持部１２１は、開口画素領域１０１の画素の出力信号を保持し、演算のタイミングに合わせて出力する。ここで、開口画素領域１０１のｎ行目の画素の出力値をＰ（ｘ，ｎ）と示す。列毎に補正する場合は、開口画素領域１０１の画素の列番号に合わせて、遮光画素出力保持部１２０及び非有効画素出力保持部１２２は、それぞれ、対応する列の画素値を出力する。列平均値を用いる場合は、同一期間においては同じ列平均値を使用する。
【００４９】
次に、黒オフセット値の演算について説明する。遮光画素領域１００の画素は、開口画素領域１０１の画素に対して、（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）倍の電荷蓄積時間分の暗電流成分と回路オフセット成分を含む。そこで、まず、第１の減算部１３３は、遮光画素出力保持部１２０の出力信号ＯＢ（ｘ，１）から、非有効画素出力保持部１２２の出力信号ＮＵＬＬ（ｘ）を減算する（ＯＢ（ｘ，１）−ＮＵＬＬ（ｘ））。次に、除算部１３４は、減算部１３３の出力信号を（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）で除算し、黒オフセットの暗電流成分として出力する。第２の減算部１３５は、開口画素出力保持部１２１の出力信号Ｐｎ（ｘ，ｎ）から、除算部１３４の出力信号を減算する。第３の減算部１３６は、第２の減算部１３５の出力信号から、非有効画素出力保持部１２２の出力信号（回路オフセット成分）ＮＵＬＬ（ｘ）を減算し、補正演算部１２の出力信号として出力する。
【００５０】
第６期間Ｐ６では、補正演算部１２は、第６期間Ｐ６に出力される遮光画素領域１００の２行目の画素の出力値を用いて、補正演算を行う。
【００５１】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、このように補正演算を行うことで、各期間において、遮光画素領域１００の画素の補正値をリアルタイムに更新することが可能となる。また、遮光画素領域１００の画素の電荷蓄積時間が開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間より長いため、暗電流による黒オフセットの補正値を精度よく求めることができる。また、本実施形態では、非有効画素領域６０１を有することにより、暗電流成分と回路オフセット成分を分離して補正演算することが可能となる。
【００５２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による固体撮像装置１０００の全体構成は、第１の実施形態の図１と同じである。本実施形態の撮像素子１０の構成は、第１の実施形態の図２と同じである。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、遮光画素領域１００である。遮光画素領域１００は、長秒の遮光画素領域（第１の遮光画素領域）及び短秒の遮光画素領域（第２の遮光画素領域）を有する。長秒の遮光画素領域及び短秒の遮光画素領域は、それぞれ、遮光された光電変換部１００１を含む複数の画素を有する。長秒の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間は、開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間より長い。短秒の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間は、開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間より短い。
【００５３】
図９は、遮光画素領域１００の画素のリセットのタイミング（駆動方法）を示す図である。時刻Ｔ４１では、タイミングジェネレータ１３が垂直選択回路１０３のシャッタ行選択用パルス信号ＰＶ＿ｓｈをハイレベルにすることで、画素リセットを行う行を選択する。図９では、遮光画素領域１００の５行目の画素を選択している。時刻Ｔ４２では、垂直選択回路１０３が信号ＲＥＳ（５）をハイレベルにすることで、５行目の画素において、リセットトランジスタ１００４がオンし、ＦＤ部１００６の電位がリセットレベルになる。時刻Ｔ４３では、垂直選択回路１０３が信号ＴＸ（５）をハイレベルにすることで、５行目の画素において、転送トランジスタ１００２がオンし、光電変換部１００１に蓄積された電荷がリセットされる。この際に、信号ＳＥＬ（５）はローレベルのままなので、５行目の画素の選択トランジスタ１００５がオフ状態であり、列信号線１０２には影響を及ぼさない。
【００５４】
図１０は、第１期間Ｐ１から第６期間Ｐ６までの長秒の遮光画素領域と短秒の遮光画素領域と開口画素領域１０１の画素の信号読み出しタイミング（駆動方法）を例示した図である。図１０では、長秒の遮光画素領域は４行の画素、短秒の遮光画素領域は２行の画素、開口画素領域１０１をＮ行の画素を有する場合を例示している。ここで、各期間は、遮光画素領域１００の画素の信号読み出し開始から、開口画素領域１０１の画素のＮ行目の画素の信号読み出しまでの期間を指している。
【００５５】
第１期間Ｐ１において、時刻Ｔ５１では、長秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出す。長秒の遮光画素領域の２行目から４行目までの画素は行選択を行わない。また、時刻Ｔ５１では、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の画素リセットを行う。図１０において、ハッチで表した四角の画素リセットタイミングは、図９の時刻Ｔ４１から時刻Ｔ４４までの期間を表している。時刻Ｔ５２では、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出すとともに、短秒の遮光画素領域の２行目の画素を画素リセットする。短秒の遮光画素領域の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ５２までの時間（ΔＴｏｂｓ）となる。その後、短秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。次に、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４までの期間では、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００５６】
第２期間Ｐ２において、時刻Ｔ５５では、長秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。長秒の遮光画素領域の１行目と３〜４行目の画素は行選択を行わない。また、時刻Ｔ５５では、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の画素リセットを行う。次に、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出すとともに、短秒の遮光画素領域の２行目の画素を画素リセットする。次に、短秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。次に、時刻Ｔ５６から時刻Ｔ５７までの期間では、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。開口画素領域１０１の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５６までの期間（図１０中のΔＴｖａｌ）となる。同様に、開口画素領域１０１のＮ行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ５４から時刻Ｔ５７までの期間（図１０中のΔＴｖａｌ）となり、開口画素領域１０１の１行目の画素の電荷蓄積時間と同じになる。
【００５７】
第３期間Ｐ３では、長秒の遮光画素領域の１~２行目と４行目の画素の信号は読み出さず、長秒の遮光画素領域の３行目の画素の信号のみを読み出し、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の画素リセットを行う。次に、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出すとともに、短秒の遮光画素領域の２行目の画素を画素リセットする。次に、短秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。次に、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００５８】
第４期間Ｐ４では、長秒の遮光画素領域の１〜３行目の画素の信号は読み出さず、長秒の遮光画素領域の４行目の画素の信号のみを読み出し、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の画素リセットを行う。次に、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出すとともに、短秒の遮光画素領域の２行目の画素を画素リセットする。次に、短秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。次に、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００５９】
第５期間Ｐ５において、時刻Ｔ５８では、長秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出し、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の画素リセットを行う。長秒の遮光画素領域の２行目から４行目までの画素は行選択を行わない。長秒の遮光画素領域の１行目の画素の電荷蓄積時間は、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ５８までの期間（図１０中のΔＴｏｂ）となる。期間ΔＴｏｂは期間ΔＴｖａｌ の４倍となる。時刻Ｔ５９では、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出すとともに、短秒の遮光画素領域の２行目の画素を画素リセットする。その後、短秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。次に、時刻Ｔ５１０から時刻Ｔ５１１までの期間では、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００６０】
第６期間Ｐ６では、第２期間Ｐ２と同じ動作を行う。時刻Ｔ５１２では、長秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出し、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の画素リセットを行う。時刻Ｔ５１３では、短秒の遮光画素領域の１行目の画素の信号を読み出すとともに、短秒の遮光画素領域の２行目の画素を画素リセットする。その後、短秒の遮光画素領域の２行目の画素の信号を読み出す。次に、時刻Ｔ５１４から時刻Ｔ５１５までの期間では、開口画素領域１０１の１〜Ｎ行目の画素の信号を行順次で読み出す。
【００６１】
以降、第３期間Ｐ３と同じ動作を行い、次に第４期間Ｐ４と同じ動作を行う。すなわち、第１期間Ｐ１〜第４期間Ｐ４の動作を繰り返す。各期間において、長秒の遮光画素領域の１行分の画素の信号読み出しと、短秒の遮光画素領域の２行分の画素の信号読み出しと、開口画素領域１０１のＮ行分の画素の信号読み出しが行われる。長秒の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間は、開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間の４倍となる。
【００６２】
図１０では、長秒の遮光画素領域が４行の画素、短秒の遮光画素領域が２行の画素、開口画素領域１０１がＮ行の画素を有する場合を例示したが、長秒の遮光画素領域が４行の画素、短秒の遮光画素領域が２行の画素を有する場合に限定されるものではない。また、撮像素子１０に備えられている開口画素領域１０１の全行の信号を必ずしも読み出す必要はなく、開口画素領域１０１の所望の一部の画素の信号を読み出してもよい。
【００６３】
垂直選択回路１０３は、長秒の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間ΔＴｏｂが開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌよりも短くなるように制御する。また、垂直選択回路１０３は、短秒の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間ΔＴｏｂｓが開口画素領域１０１の画素の電荷蓄積時間ΔＴｖａｌよりも短くなるように制御する。
【００６４】
図１１（Ａ）は、第５期間Ｐ５及び第６期間Ｐ６における長秒の遮光画素領域、短秒の遮光画素領域、及び開口画素領域１０１の或る列の画素の出力信号の模式図である。補正演算部１２は、同一期間の長秒の遮光画素領域の画素の出力信号及び短秒の遮光画素領域の画素の出力信号を用いて、同一期間の開口画素領域１０１の画素の出力信号を補正する。
【００６５】
図１１（Ｂ）は、第３の実施形態による補正演算部１２の補正方法を例示した図である。第５期間Ｐ５において、遮光画素（長秒）出力保持部１２３は、長秒の遮光画素領域の１行目の画素の出力信号を保持する。ここで、遮光画素（長秒）出力保持部１２３が保持した長秒の遮光画素領域の１行目の画素の出力信号値をＯＢ（ｘ，１）と示す。遮光画素（長秒）出力保持部１２３は、列毎に補正する場合は、ラインメモリを用いてもよい。列毎のばらつきが小さく、列平均値を用いる場合は、遮光画素（長秒）出力保持部１２３は、ライン平均回路と１画素分のメモリを用いてもよい。遮光画素（長秒）出力保持部１２３は、長秒の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号を出力する。
【００６６】
開口画素出力保持部１２１は、開口画素領域１０１の画素の出力信号を保持し、演算のタイミングに合わせて出力する。ここで、開口画素領域１０１のｎ行目の画素の出力値をＰ（ｘ，ｎ）と示す。列毎に補正する場合は、開口画素領域１０１の画素の列番号に合わせて、遮光画素（長秒）出力保持部１２３は、対応する列の長秒の遮光画素領域の画素の出力値を出力する。開口画素出力保持部１２１は、列平均値を用いる場合は、同一期間においては同じ列平均値を使用する。
【００６７】
遮光画素（短秒）出力保持部１２４は、短秒の遮光画素領域の画素の出力信号を保持する。短秒の遮光画素領域の画素は電荷蓄積時間ΔＴｏｂｓが短いので、電荷蓄積時間に比例する暗電流成分の影響は小さく、光電変換部１００１以外の回路のオフセット成分が主である。回路のオフセット成分はばらつきを含むが、温度依存は暗電流成分と比較して小さいので、短秒の遮光画素領域の画素の出力信号をフレーム平均することで、ばらつき影響を減ずることができる。そこで、遮光画素（短秒）出力保持部１２４は、短秒の遮光画素領域の画素の出力信号の数フレーム分の平均値を保持する。ここで、遮光画素（短秒）出力保持部１２４が保持した信号値をＯＢｓ（ｘ）と示す。遮光画素（短秒）出力保持部１２４は、列毎に補正する場合は、ラインメモリを用いてもよい。列毎のばらつきが小さく、列平均値を用いる場合は、遮光画素（短秒）出力保持部１２４は、フレーム平均回路に加え、ライン平均回路と１画素分のメモリを用いてもよい。遮光画素（短秒）出力保持部１２４は、短秒の遮光画素領域の画素の出力信号に基づく信号を出力する。
【００６８】
開口画素出力保持部１２１は、開口画素領域１０１の画素の出力信号を保持し、演算のタイミングに合わせて出力する。列毎に補正する場合は、開口画素出力保持部１２１が出力する画素の列番号に合わせて、遮光画素（長秒）出力保持部１２３及び遮光画素（短秒）出力保持部１２４は、対応する列の画素の値を出力する。列平均値を用いる場合は、同一期間においては同じ列平均値を使用する。
【００６９】
次に、黒オフセット値の演算について説明する。遮光画素（長秒）出力保持部１２３の出力値ＯＢ（ｘ，１）は、開口画素出力保持部１２１の出力値Ｐｎ（ｘ，ｎ）に対して、（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）倍の電荷蓄積時間分の暗電流成分と回路オフセット成分を含む。そこで、まず、第１の減算部１３７は、遮光画素（長秒）出力保持部１２３の出力信号ＯＢ（ｘ，１）から遮光画素（短秒）出力保持部１２４の出力信号ＯＢｓ（ｘ）を減算する。次に、除算部１３８は、第１の減算部１３７の出力信号を（ΔＴｏｂ／ΔＴｖａｌ）で除算し、黒オフセットの暗電流成分として出力する。第２の減算部１３９は、開口画素出力保持部１２１の出力信号Ｐｎ（ｘ，ｎ）から除算部１３８の出力信号を減算する。第３の減算部１４０は、第２の減算部１３９の出力信号から遮光画素（短秒）出力保持部１２４の出力信号（回路オフセット成分）ＯＢｓ（ｘ）を減算し、補正演算部１２の出力信号として出力する。
【００７０】
第６期間Ｐ６では、補正演算部１２は、第６期間Ｐ６に出力される長秒の遮光画素領域の２行目の画素の出力信号を用いて、第５期間Ｐ５と同様に、補正演算を行う。
【００７１】
本実施形態は、第１の実施形態と同様に、上記の演算を行うことで、各期間において長秒の遮光画素領域の画素の補正値をリアルタイムに更新することが可能となる。また、長秒の遮光画素領域の画素の電荷蓄積時間ΔＴｏｂが長いため、暗電流による黒オフセットの補正値を精度よく求めることができる。また、短秒の遮光画素領域では、短秒蓄積した電荷に基づく出力信号を補正に用いることにより、図６の非有効画素領域６０１という特別な画素構造を持たずとも、暗電流成分と回路オフセット成分を分離して演算することが可能となる。
【００７２】
（第４の実施形態）
上記の第１〜第３の実施形態による固体撮像装置は、種々の撮像システムに適用可能である。撮像システムの一例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラなどがあげられる。図１２に、撮像システムの一例としてデジタルスチルカメラに上記の第１〜第３の実施形態による固体撮像装置を適用した撮像システムの模式図を示す。撮像装置１５４は、第１〜第３の実施形態による固体撮像装置である。
【００７３】
図１２に例示した撮像システムは、撮像装置１５４、レンズの保護のためのバリア１５１、被写体の光学像を撮像装置１５４に結像させるレンズ１５２、及びレンズ１５２を通過する光量を可変にするための絞り１５３を有する。レンズ１５２及び絞り１５３は、撮像装置１５４に光を集光する光学系である。また、図１２に例示した撮像システムは、撮像装置１５４が出力する信号を処理することにより画像を生成する出力信号処理部１５５を有する。
【００７４】
出力信号処理部１５５は、撮像装置１５４が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換を行う。また、出力信号処理部１５５は、その他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。図１２に例示した撮像システムは、さらに、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部１５６、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）１５７を有する。さらに、撮像システムは、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体１５９、記録媒体１５９に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）１５８を有する。なお、記録媒体１５９は、撮像システムに内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【００７５】
さらに、撮像システムは、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部１５１０、撮像装置１５４と出力信号処理部１５５に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１５１１を有する。ここで、タイミング信号などは、外部から入力されてもよく、撮像システムは少なくとも撮像装置１５４と、撮像装置１５４から出力された出力信号を処理する出力信号処理部１５５とを有すればよい。以上のように、本実施形態の撮像システムは、撮像装置１５４を適用して撮像動作を行うことが可能である。
【００７６】
また、像面位相差ＡＦを行う撮像装置の場合には、撮像装置１５４は、焦点検出用画素が出力する信号に基づく焦点検出用信号と撮像信号とを出力信号処理部１５５に出力する。出力信号処理部１５５は、焦点検出用信号を用いて、合焦しているか否かを検出する。また、出力信号処理部１５５は、撮像信号を用いて、画像を生成する。尚、出力信号処理部１５５が合焦していないことを検出した場合には、全体制御・演算部１５１０は合焦する方向に光学系を駆動する。再び出力信号処理部１５５は、撮像装置１５４から出力される焦点検出用信号を用いて、再び合焦しているか否かを検出する。以下、撮像装置１５４、出力信号処理部１５５、全体制御・演算部１５１０は、合焦するまでこの動作を繰り返す。
【００７７】
なお、上記実施形態は、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、これらの例示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。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、様々な態様で実施することができる。また、これまで述べた各実施形態を種々組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１００  遮光画素領域、１０１  開口画素領域、１０３  垂直選択回路
【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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【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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