(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影モードによらず、フローティングディフュージョンを複数の画素で共有した撮像素子で良好な画質を得る撮像装置及びシステムを提供する。【解決手段】少なくとも垂直方向の複数画素で、光電変換素子からの電荷を転送する転送スイッチが１つのフローティングディフュージョンに接続されるとともに、フローティングディフュージョンと光電変換素子をリセットするリセットスイッチを共有する共有画素構造を有する。光電変換素子の読出し走査において、共有画素構造の各行の読出し制御の間にフローティングディフュージョンをリセットする期間があり、リセット期間に応じて共有画素構造の先頭行の画素の読出し制御の一定時間前にフローティングディフュージョンのリセット解除を制御する。また、撮影モード選択手段を有し、それにより選択された撮影モードに応じて、全行フローティングディフュージョンリセット解除走査をするか否かを切り替える。【選択図】図５
2017069887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元に配列され、
各画素に光を電荷に変換する光電変換素子と、
光電変換素子からのに電荷を転送するための転送スイッチと、
少なくとも垂直方向の前記複数画素で転送スイッチが１つのフローティングディフュージョンに接続されるとともに、前記フローティングディフュージョンと前記各画素の光電変換部をリセットするためのリセットスイッチを共有する共有画素構造と、
前記光電変換素子から電荷を転送する制御をおこなう読出し走査制御部と、
読出し走査制御部による共有画素構造の光電変換素子の読出し走査において、共有する画素構造の各行の読出し制御の間に前記フローティングフローティングデヒュージョンをリセットする期間があり、前記リセット期間に応じて 前記共有画素構造の先頭行の画素の読出し制御の一定時間前に前記フローティングディフュージョンのリセット解除を制御するフローティングディフュージョンリセット解除走査制御部とを有する撮像素子と、撮影モード選択手段を有し、
前記撮影モード選択手段により選択された撮影モードに応じて全行フローティングディフュージョンリセット解除走査をするか否かを切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮影モード選択手段は少なくとも一部の行のフローティングディフュージョンリセット解除走査をしない行を持つ第１の撮影モードと、全行フローティングディフュージョンリセット解除走査をする撮影モード２の撮影モードを持つことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
撮影モード１は静止画撮影モードであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮影モード２は動画撮影モードであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
フローティングディフュージョンリセット解除走査をしない一部の行は、前記走査をする先頭の請求項１記載の画素を共有する行であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
一定時間は前記画素構造の各行の読出し制御の間に前記フローティングフローティングデヒュージョンをリセットする期間と同じであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像素子、およびカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳ型固体撮像装置の発展が目覚しい。ＣＭＯＳ型固体撮像装置の画素は、フォトダイオードと、転送スイッチにより転送された電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン（以下ＦＤという）、増幅アンプ、ＦＤをリセットするリセットスイッチで構成されている。ＣＭＯＳ型固体撮像装置の多画素化と画素の縮小が年々進んでいる。この傾向に対応するために、複数のフォトダイオードに対してそれぞれ転送スイッチを有し、その転送した電荷を１つのＦＤ領域へ転送する手法が知られている（特許文献１）。同手法によれば、１画素当たりのソースフォロアアンプ、リセットスイッチの数を削減し、フォトダイオード面積を広く確保することができる。
【０００３】
特許文献１に記載された、複数のフォトダイオードの電荷を共通のＦＤ領域へ転送する方法について説明する。２つのフォトダイオードが１つのＦＤ領域を共有している場合、ＦＤはまず、リセットスイッチがＨＩＧＨ状態になることが続くことでリセット状態が維持される。第１のフォトダイオードの信号が読み出される時刻になると、リセットスイッチがＬＯＷとなった後に、第１のフォトダイオードと接続されている転送スイッチがＨＩＧＨになりＦＤに信号電荷が転送される。その後、再びリセットスイッチがＨＩＧＨすることでＦＤがリセットされる。その後、第２のフォトダイオードと接続されている転送スイッチをＨＩＧＨにすることで、ＦＤに信号電荷が転送される。以上のような動作が順次行われることで、全画素の信号が読み出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
特許文献１の技術では、第１のフォトダイオードからＦＤへの電荷転送動作前にＦＤリセットの静定時間にかけられる時間が長くとれる。それに対し第２のフォトダイオードからＦＤへの電荷転送前に第１のフォトダイオードからＦＤへの電荷転送動作がある。そのためＦＤリセット期間の静定時間にとれる時間が短い。前記静定時間の差により電位差を生じる可能性がある。この差異が画像出力の差異となり画質を低下させる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、全撮影モードで電位をそろえて良好な画質を得ることができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
複数の画素が２次元に配列され、各画素に光を電荷に変換する光電変換素子と、光電変換素子からのに電荷を転送するための転送スイッチと、少なくとも垂直方向の前記複数画素で転送スイッチが１つのフローティングディフュージョンに接続されるとともに、前記フローティングディフュージョンと前記各画素の光電変換部をリセットするためのリセットスイッチを共有する共有画素構造と、前記光電変換素子から電荷を転送する制御をおこなう読出し走査制御部と、読出し走査制御部による共有画素構造の光電変換素子の読出し走査において、共有する画素構造の各行の読出し制御の間に前記フローティングフローティングデヒュージョンをリセットする期間があり、前記リセット期間に応じて 前記共有画素構造の先頭行の画素の読出し制御の一定時間前に前記フローティングディフュージョンのリセット解除を制御するフローティングディフュージョンリセット解除走査制御部とを有する撮像素子と、撮影モード選択手段を有し、前記撮影モード選択手段により選択された撮影モードに応じて全行フローティングディフュージョンリセット解除走査をするか否かを切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る撮像装置によれば、モードによらずＦＤを複数の画素で共有している撮像素子で第１のフォトダイオード出力と第２のフォトダイオード出力の差が少ない良好な画質を得ることができる。さらに読出し動作モード時のみに前記ＦＤの電位をそろえる駆動を実現できるので回路が簡易にできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１における撮像装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１における撮像素子１４００の概略図
【図３】本発明の実施例１における画素２０５の等価回路図
【図４】従来の読出し時のタイミングチャート
【図５】本発明の実施例１における静止画像取得時の状態遷移図と行走査図
【図６】本発明の実施例１における静止画像取得時の予備リセット解除走査のタイミングチャート
【図７】本発明の実施例１における動画像取得時の状態遷移図と行走査図
【図８】本発明の実施例１における動画像取得時の予備リセット解除走査のタイミングチャート
【図９】本発明の実施例１におけるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。
【実施例１】
【００１１】
１００は画像処理装置、２００はメモリーカードやハードディスク等の記録媒体、３００はレンズユニットである。
【００１２】
続いて前記ブロックの詳細について説明する。
【００１３】
まず画像処理装置１００の内部について説明する。１２は撮像素子１４００に入る光量を制御するシャッター、１４００は光学像を電気信号に変換する撮像素子である。撮像素子１４００内部には撮像素子内部を駆動するタイミングジェネレーター１４０１を含む。またアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４０２も内蔵する。
【００１４】
１３０、はミラーであり、１３１はペンタプリズムである。１０４は光学ファインダであり、１３０が光束にあるときはレンズを通った入射光を結像して、ユーザーが撮影する静止画の構図を確認することが可能である。
【００１５】
１７００は撮像素子１４００から出力されるデジタル信号に信号処理をするデジタルフロントエンドである。
【００１６】
１２００は液晶モニターであり、ライブビュー（ＬＶ）画像の表示や、撮影した静止画像を表示することが可能である。
【００１７】
５０は画像処理を含む撮像装置１００全体を制御するシステム制御回路（以下ＣＰＵ）である。
【００１８】
６１はシャッタースイッチである。シャッタースイッチ６１は２段階になっていて、ユーザーが1段目まで浅く押すことを半押しといい、２段目まで深く押すことを全押しという。半押しによりＣＰＵ５０が検知して自動ピント合わせや、撮影前の状態における自動露出機構によるシャッター速度と絞り数値の設定が行われる。全押しはシャッター１２が動作し撮影動作が実施される。
【００１９】
６２はＬＶのスタート・ストップスイッチであり、ユーザーからスタート指示されたら連続して動画記録動作を行う。
【００２０】
６３はＩＳＯ感度設定スイッチであり、ユーザーの指示に従いＣＰＵ５０が撮像装置１００の光の量に対する感度が設定する。
【００２１】
６４は電源スイッチであり、ユーザーの指示に従いＣＰＵ５０が撮像装置１００の電源オン、電源オフの切り替えを行う。又、撮像装置１００に接続されたレンズユニット３００、記録媒体２００等の各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も合わせて切り替え設定可能である。
【００２２】
７０は画像データを一時的に記録する揮発性メモリ（以下ＲＡＭ）である。またＣＰＵ５０のワークメモリとしての機能ももつ。
【００２３】
７１は不揮発性メモリ（ＲＯＭ）でありＣＰＵ５０が動作を行う際のプログラムを格納している。
【００２４】
７２は静止画の補正・圧縮等の処理を行う画像処理部である。
【００２５】
７３は撮影モードを制御する撮影モード制御部である。
【００２６】
７４は撮像素子の動作モードを制御する動作モード制御部である。
【００２７】
８０は電源制御部であり、電池検出回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等から構成されている。さらに電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、その検出結果及びシステム制御回路５０の指示に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部に供給する。
【００２８】
８２及び８４はコネクタ、８６はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池、Ｌｉ電池などの二次電池、ＡＣアダプタ等から成る電源部である。
【００２９】
９０はメモリーカードードやハードディスク等の記録媒体とのインターフェース、９２はメモリーカードやハードディスク等の記録媒体との接続を行うコネクタである。
【００３０】
２００はメモリーカードやハードディスク等の記録媒体である。記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０１、撮像装置１００とのインターフェース２０２を有している。
【００３１】
３００はレンズユニットであり、３１０は撮影レンズ、３１２は絞り、３１６、１０６はレンズを接続するレンズマウントである。３２０はレンズ制御部であり、３２２はレンズユニット３００を撮像装置１００と電気的に接続するコネクタである。レンズ制御部３２０はコネクタ３２２、１２２とインターフェース１２０を介して、撮像装置１００からの信号を受ける。前記信号により撮像レンズ３１０の光軸上での位置を変更しフォーカスを制御する。同じようにレンズ制御部３２０は画像処理装置１００からの信号を受け、絞り３１２の口径の大きさを制御する。
【００３２】
図２は撮像素子１４００の簡易構成図である。
【００３３】
撮像素子１４００には画素２０５が２次元に配置されている。マトリクス状に配置されており、垂直方向の並びを「列」と呼び、水平方向の並びを「行」と呼ぶ。２０８は列、行すべて集めた画素群である。２０４は垂直走査回路であり、選択行を読みだすための行選択と各行に電荷の読み出しに必要な信号を各画素の回路に出力する。垂直走査回路２０４内には、読出し走査回路２０９と、後述する動作を行う予備リセット解除走査回路２１０が内蔵されている。
【００３４】
垂直出力線３１０に出力された信号は各垂直出力線につながっている列回路２０７を介して水平走査回路２０３に出力される。水平走査回路２０３は１行分の信号出力を水平方向に順次出力する。なお列回路には列ゲインや列アナログ／デジタル変換回路が含まれる。
【００３５】
図３は画素２０５の等価回路図である。
【００３６】
２０５＿１、２０５＿２、２０５＿３は単位画素であり、単位画素２０５＿１はフォトダイオード３１１Ａ＿１およびフォトダイオード３１１Ｂ＿１を有する。また単位画素２０５＿２フォトダイオード３１１Ａ＿２およびフォトダイオード３１１Ｂ＿２を有する。単位画素２０５＿３はフォトダイオード３１１Ａ＿３およびフォトダイオード３１１Ｂ＿３を有する。
【００３７】
フォトダイオード３１１Ａ＿１、３１１Ｂ＿１にて発生および蓄積された電荷を、転送制御信号３０１＿１を制御して転送スイッチ３０５Ａ＿１を、転送制御信号３０２＿１を制御して転送スイッチ３０５Ｂ＿１を、制御してＦＤ３０７＿１に転送する。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。前記ソースフォロアアンプの出力を行選択制御信号３０４＿１が行選択スイッチ３０９＿１を制御して垂直出力線３１０へ接続する。
【００３８】
ＦＤ３０７＿１に蓄積されている不要電荷をリセットする場合はリセット制御信号３０３＿１によりリセットスイッチ３０６＿１を制御する。さらにフォトダイオード３１１Ａ＿１、３１１Ｂ＿１、のリセットをする際はリセットスイッチ３０６＿１と共に、転送制御信号３０１＿１を制御して転送スイッチ３０５Ａ＿１を、転送制御信号３０２＿１を制御して転送スイッチ３０５Ｂ＿１を、制御してリセットを実行する。
【００３９】
また単位画素２０５＿１と２０５＿２はＦＤを共有している。２０５＿２のフォトダイオード３１１Ａ＿２、３１１Ｂ＿２にて発生および蓄積された電荷を、転送制御信号３０１＿２を制御して転送スイッチ３０５Ａ＿２を、転送制御信号３０２＿２を制御して転送スイッチ３０５Ｂ＿２を制御してＦＤ３０７＿１に転送する。ＦＤ３０７＿１から垂直線への信号出力は画素２０３＿１のときと同じである。
【００４０】
フォトダイオード３１１Ａ＿２、３１１Ｂ＿２、のリセットをする際はリセットスイッチ３０６＿１と共に、転送制御信号３０１＿２を制御して転送スイッチ３０５Ａ＿２を、転送制御信号３０２＿２を制御して転送スイッチ３０５Ｂ＿２を、制御してリセットを実行する。
【００４１】
単位画素２０５＿３は単位画素２０５＿１と同じ構成であり、単位画素２０５＿１の読出しやリセット動作と同じように制御する。図示しない単位画素２０５＿４は単位画素２０５＿２と同じ構成であり、単位画素２０５＿２の読出しやリセット動作と同じように制御する。
【００４２】
図４は従来の読み出しのタイミングチャートである。尚このタイミングチャートは本発明では使用しない参考のためのタイミングチャートである。
【００４３】
タイミングＴ４００の前の期間は読出し前の状態であり、リセット制御信号３０３＿１はＨＩＧＨになっておりＦＤ３０７＿１がリセットされている状態である。
【００４４】
タイミングＴ４００でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿１をＨＩＧＨにする。
【００４５】
タイミングＴ４０１ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。
【００４６】
タイミングＴ４０２では単位画素２０５＿１の転送制御信号３０１＿１と３０２＿１をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿１、３１１Ｂ＿１の電荷がＦＤ３０７＿１に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００４７】
タイミングＴ４０３では転送制御信号３０１＿１と３０２＿１をＬＯＷに設定する。
【００４８】
タイミングＴ４０４ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。
【００４９】
タイミングＴ４０５では行選択制御信号３０４＿１をＬＯＷにする。
【００５０】
これにより画素共有している先頭行目の読出しを終える。
【００５１】
タイミングＴ４０６でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿１をＨＩＧＨにする。
【００５２】
タイミングＴ４０７ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。
【００５３】
タイミングＴ４０８では単位画素２０５＿２の転送制御信号３０１＿２と３０２＿２をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿２、３１１Ｂ＿２の電荷がＦＤ３０７＿１に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００５４】
タイミングＴ４０９では転送制御信号３０１＿２と３０２＿２をＬＯＷに設定する。
【００５５】
タイミングＴ４１０ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。
【００５６】
タイミングＴ４１１では行選択制御信号３０４＿１をＬＯＷにする。
【００５７】
これにより画素共有している２行目の読出しを終える。以下このように２行毎に繰り返すことで読出し動作が実現できる。
【００５８】
タイミングＴ４１２でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿３をＨＩＧＨにする。
【００５９】
タイミングＴ４１３ではリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【００６０】
タイミングＴ４１４では単位画素２０５＿３の転送制御信号３０１＿３と３０２＿３をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿３、３１１Ｂ＿３の電荷がＦＤ３０７＿３に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿３はＦＤ３０７＿３に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００６１】
タイミングＴ４１５では転送制御信号３０１＿３と３０２＿３をＬＯＷに設定する。
【００６２】
タイミングＴ４１６ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【００６３】
タイミングＴ４１７では行選択制御信号３０４＿３をＬＯＷにする。
【００６４】
タイミングＴ４１８でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿３をＨＩＧＨにする。
【００６５】
タイミングＴ４１９ではリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【００６６】
タイミングＴ４２０では単位画素２０５＿４の転送制御信号３０１＿４と３０２＿４をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿４、３１１Ｂ＿４の電荷がＦＤ３０７＿３に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿３はＦＤ３０７＿３に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００６７】
タイミングＴ４２１では転送制御信号３０１＿４と３０２＿４をＬＯＷに設定する。
【００６８】
タイミングＴ４２２ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【００６９】
タイミングＴ４２３では行選択制御信号３０４＿３をＬＯＷにする。
【００７０】
図４では単位画素２０５＿３の読みだす前までのリセット時間はタイミングＴ４００の前からＴ４１３までと長い。それに対し単位画素２０５＿４を読み出す前までのリセット時間はＴ４１６からＴ４１９までであり単位画素２０５＿３と読みだす前よりも短い。そのためＦＤリセット期間の静定時間について、２０５＿１と２０５＿２を送る際の画素のＦＤ３０７＿１電位には差がでる。この差異が画像出力の差異となり画質を低下させる可能性があるという課題をもつ。以下の説明で前記課題を解決するための動作を説明する。
【００７１】
図５は撮像装置１００で静止画撮影するときの状態遷移図と行走査図である。
【００７２】
静止画撮影時はＣＰＵ５０が撮影モード制御部を制御して静止画のためのシーケンスを駆動する。まずＣＰＵ５０が動作モード制御部を介して撮像素子を制御する。タイミングＴ５１０以前に撮像素子１４００を起動して全行リセットの後に蓄積モードにする。蓄積モード中にシャッター１２が空いている間、光の量に応じてフォトダイオード３１１に電荷が発生する。タイミングＴ５１１でＣＰＵ５０が撮像素子１４００を読出しモードに入れる。タイミングＴ５１１でＬ１からＣＰＵ５０が読出し走査制御部２０９を制御して読出し走査をスタートする。さらにタイミングＴ５１１でＣＰＵ５０が予備リセット解除走査回路２１０を制御して予備リセット解除動作を３行目である行Ｌ３から走査する。つまり静止画像駆動時はＣＰＵ５０が撮像素子１４００の垂直走査回路２０４を制御して、読出し走査はするが予備リセット解除走査をしない２行、Ｌ１とＬ２の２ラインを設けている。
【００７３】
図６は静止画撮影で予備リセット解除走査をするときの読み出しのタイミングチャートである。
【００７４】
タイミングＴ５１１とＴ６００の間の期間は読出し前の状態であり、リセット制御信号３０３＿１はＨＩＧＨになっておりＦＤ３０７＿１がリセットされている状態である。
【００７５】
タイミングＴ６００でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿１をＨＩＧＨにする。
【００７６】
タイミングＴ６０１ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【００７７】
タイミングＴ６０２では単位画素２０５＿１の転送制御信号３０１＿１と３０２＿１をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿１、３１１Ｂ＿１の電荷がＦＤ３０７＿１に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００７８】
タイミングＴ６０３では転送制御信号３０１＿１と３０２＿１をＬＯＷに設定する。
【００７９】
タイミングＴ６０４ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【００８０】
タイミングＴ６０５では行選択制御信号３０４＿１をＬＯＷにする。
【００８１】
これにより画素共有している先頭行目の読出しを終える。
【００８２】
タイミングＴ６０６でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿１をＨＩＧＨにする。
【００８３】
タイミングＴ６０７ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【００８４】
タイミングＴ６０８では単位画素２０５＿２の転送制御信号３０１＿２と３０２＿２をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿２、３１１Ｂ＿２の電荷がＦＤ３０７＿１に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００８５】
タイミングＴ６０９では転送制御信号３０１＿２と３０２＿２をＬＯＷに設定する。
タイミングＴ６１０ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【００８６】
タイミングＴ６１１では行選択制御信号３０４＿１をＬＯＷにする。
【００８７】
これにより画素共有している２行目の読出しと次に読みだす行のＦＤリセット解除動作を終える。以下このように２行毎に繰り返すことで読出し動作が実現できる。
【００８８】
タイミングＴ６１２でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿３をＨＩＧＨにする。
【００８９】
タイミングＴ６１３ではリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【００９０】
タイミングＴ６１４では単位画素２０５＿３の転送制御信号３０１＿３と３０２＿３をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿３、３１１Ｂ＿３の電荷がＦＤ３０７＿３に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿３はＦＤ３０７＿３に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００９１】
タイミングＴ６１５では転送制御信号３０１＿３と３０２＿３をＬＯＷに設定する。
【００９２】
タイミングＴ６１６ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【００９３】
タイミングＴ６１７では行選択制御信号３０４＿３をＬＯＷにする。
【００９４】
タイミングＴ６１８でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿３をＨＩＧＨにする。
【００９５】
タイミングＴ６１９ではリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【００９６】
タイミングＴ６２０では単位画素２０５＿４の転送制御信号３０１＿４と３０２＿４をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿４、３１１Ｂ＿４の電荷がＦＤ３０７＿３に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿３はＦＤ３０７＿３に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【００９７】
タイミングＴ６２１では転送制御信号３０１＿４と３０２＿４をＬＯＷに設定する。
【００９８】
タイミングＴ６２２ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【００９９】
タイミングＴ６２３では行選択制御信号３０４＿３をＬＯＷにする。
【０１００】
尚タイミングＴ６０１でリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしているがこれは読出し走査に合わせて実施しているものである。そのためタイミングＴ６０７のリセット解除動作が実現していれば、タイミングＴ６０１からＴ６０４までの期間ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットしたままでもかまわない。
【０１０１】
図４と図６のタイミングチャートを比べると、図４では単位画素２０５＿３の読みだす前までのリセット時間はタイミングＴ４００の前からＴ４１３までと長い。それに対し単位画素２０５＿４を読み出す前までのリセット時間はＴ４１６からＴ４１９までであり単位画素２０５＿３と読みだす前よりも短い。それに対し図６では単位画素２０５＿３の読みだす前までのリセットがＴ６１０からＴ６１３までの期間で、単位画素２０５＿４を読み出す前のリセットがＴ６１６からＴ６１９までの期間で、両方とも同じ期間になっている。このリセットスイッチ３０６＿３を読み出し開始より前に一度リセット解除する動作を行ごとに行うことが予備リセット解除走査である。これによりＬ５０３より先の読出し行はＦＤを共有している画素Ｎ行目とＮ＋１行目のＦＤのリセット解除時の状態を同じにすることができる。
【０１０２】
次に図７に撮像装置１００で動画像を撮影するときの状態遷移図と行走査図である。動画撮影時はＣＰＵ５０が読出しモード制御部を制御して静止画のためのシーケンスを駆動する。まずＣＰＵ５０が撮像素子１４００を立ち上げてに連続読出し動作に入る。Ｔ７００ではフレームｎ−１の読出しを行う。Ｔ７０１では読出しフレームｎの読出し前に、予備リセット解除走査を開始する。その後Ｔ７０２において読出しフレームｎの読出しを開始する。
【０１０３】
図８は動画像撮影で予備リセット解除走査をするときの読み出しのタイミングチャートである。
【０１０４】
タイミングＴ８００の前の期間は読出し前の状態であり、リセット制御信号３０３＿１はＨＩＧＨになっておりＦＤ３０７＿１がリセットされている状態である。
【０１０５】
タイミングＴ８００ではＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御してリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。
タイミングＴ８０１ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。
【０１０６】
タイミングＴ８０２ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。
【０１０７】
タイミングＴ８０３ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。
【０１０８】
これにより最初に読みだす行のＦＤリセット解除動作を終える。
【０１０９】
タイミングＴ７０１で撮像素子１４００をｎフレーム目の読出し走査開始する動作モードに入れる。
【０１１０】
タイミングＴ８０４でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿１をＨＩＧＨにする。
【０１１１】
タイミングＴ８０５ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【０１１２】
タイミングＴ８０６では単位画素２０５＿１の転送制御信号３０１＿１と３０２＿１をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿１、３１１Ｂ＿１の電荷がＦＤ３０７＿１に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【０１１３】
タイミングＴ８０７では転送制御信号３０１＿１と３０２＿１をＬＯＷに設定する。
【０１１４】
タイミングＴ８０８ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【０１１５】
タイミングＴ８０９では行選択制御信号３０４＿１をＬＯＷにする。
【０１１６】
これにより画素共有している先頭行目の読出しを終える。
【０１１７】
タイミングＴ８１０でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿１をＨＩＧＨにする。
【０１１８】
タイミングＴ８１１ではリセット制御信号３０３＿１をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿１をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【０１１９】
タイミングＴ８１２では単位画素２０５＿２の転送制御信号３０１＿２と３０２＿２をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿２、３１１Ｂ＿２の電荷がＦＤ３０７＿１に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿１はＦＤ３０７＿１に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【０１２０】
タイミングＴ８１３では転送制御信号３０１＿２と３０２＿２をＬＯＷに設定する。
【０１２１】
タイミングＴ８１４ではリセット制御信号３０３＿１をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿１をリセットする。さらにリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【０１２２】
タイミングＴ８１５では行選択制御信号３０４＿１をＬＯＷにする。
【０１２３】
これにより画素共有している２行目の読出しと次に読みだす行のＦＤリセット解除動作を終える。以下このように２行毎に繰り返すことで読出し動作が実現できる。
【０１２４】
タイミングＴ８１６でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿３をＨＩＧＨにする。
【０１２５】
タイミングＴ８１７ではリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【０１２６】
タイミングＴ８１８では単位画素２０５＿３の転送制御信号３０１＿３と３０２＿３をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿３、３１１Ｂ＿３の電荷がＦＤ３０７＿３に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿３はＦＤ３０７＿３に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【０１２７】
タイミングＴ８１９では転送制御信号３０１＿３と３０２＿３をＬＯＷに設定する。
タイミングＴ８２０ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【０１２８】
タイミングＴ８２１では行選択制御信号３０４＿３をＬＯＷにする。
【０１２９】
タイミングＴ８２２でＣＰＵ５０が撮像素子１４００内のＴＧ１４０１を制御して行選択制御信号３０４＿３をＨＩＧＨにする。
【０１３０】
タイミングＴ８２３ではリセット制御信号３０３＿３をＬＯＷにしてＦＤ３０７＿３をリセット解除状態にする。
【０１３１】
タイミングＴ８２４では単位画素２０５＿４の転送制御信号３０１＿４と３０２＿４をＨＩＧＨに設定してフォトダイオード３１１Ａ＿４、３１１Ｂ＿４の電荷がＦＤ３０７＿３に送られる。ソースフォロアアンプ３０８＿３はＦＤ３０７＿３に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。
【０１３２】
タイミングＴ８２５では転送制御信号３０１＿４と３０２＿４をＬＯＷに設定する。
【０１３３】
タイミングＴ８２６ではリセット制御信号３０３＿３をＨＩＧＨにしてＦＤ３０７＿３をリセットする。
【０１３４】
タイミングＴ８２７では行選択制御信号３０４＿３をＬＯＷにする。
【０１３５】
図６と図８のタイミングチャートを比べると図６ではＦＤ３０７＿１もＦＤ３０７＿３と同じように予備リセット解除走査を実施することができる。
【０１３６】
図９には実施例１のフローチャートを示す。
【０１３７】
起動した後にＣＰＵ５０が静止画撮影か動画撮影動作かを判別し（ｓ９００）、静止画撮影時は設定するためＣＰＵ５０が読出し走査回路２０９と予備リセット解除走査回路２１０を制御してリセット解除走査しない読出し行の設定をする（ｓ９０１）。その後ＣＰＵ５０がＴＧ１４０１を制御して予備リセット解除走査を読出し走査と同時に行う設定をして（ｓ９０２）、静止画読み出しを実施する（ｓ９０３）。動画撮影時は動画用の予備リセット解除走査を読出し２行分前から開始する設定をして（ｓ９０４）、動画用読出しを実施する（ｓ９０５）。撮影終了かどうかの判別をし（ｓ９０６）、撮影終了の場合はそのまま終了する。再度撮影される場合は、静止画撮影か動画撮影動作かを判別に戻る。
【０１３８】
以上のように本実施例では予備リセット解除走査を実現するため、静止画撮影では読出し走査はするが予備リセット解除走査をしない行を２ライン設けている。動画撮影では読出し走査の１フレーム前の期間から予備リセット解除走査を開始することで実現している。このように静止画撮影と動画撮影の間で操作方法を切り替えることで、撮影モードによらずＦＤに複数のフォトダイオードが接続される撮像素子で適切な出力が得ることができる。さらに読出し走査時のみに予備リセット解除走査が実現できるので予備リセット解除走査の回路を簡易化することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１００  撮像装置、２０４  垂直走査回路、２０５  画素部、
３０７  フローティングディフュージョン、１４００  第１の撮像素子
【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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