(57)【要約】【課題】長時間露光画像と短時間露光画像とをレシーバ側で識別できるようにする。【解決手段】パケットデータ生成部１３Ａは、撮像データＤＡがラインごとにパケット化されたパケットデータＰＤをフレームごとに送信し、露光情報付加部１３Ｂは、撮像データＤＡの露光時間を識別可能な露光情報をパケットデータＰＤに付加し、パケットデータ受信部１４Ａは、撮像データＤＡがラインごとにパケット化されたパケットデータＰＤをフレームごとに受信し、識別情報抽出部１４Ｂは、パケットデータＰＤに付加され、撮像データＤＡの露光時間を識別可能な露光情報を抽出し、露光時間判定部１４Ｃは、露光情報に基づいて撮像データＤＡの露光時間を判定する。【選択図】図１
2017017562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像データがラインごとにパケット化されたパケットデータをフレームごとに送信するパケットデータ送信部と、
前記撮像データの露光時間を識別可能な露光情報を前記パケットデータに付加する露光情報付加部とを備える固体撮像装置。
【請求項２】
ＣＳＩ（Ｃａｍｅｒａ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２規格におけるパケットヘッダのＶＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）またはＤＴ  Ｔｙｐｅに長時間露光または短時間露光を示す露光情報をラインごとに付加する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
ＣＳＩ２規格におけるフレームスタートパケットまたはフレームエンドパケットのＶＣに長時間露光または短時間露光を示す露光情報をフレームごとに付加する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
撮像データがラインごとにパケット化されたパケットデータをフレームごとに受信するパケットデータ受信部と、
前記パケットデータに付加され、前記撮像データの露光時間を識別可能な露光情報を抽出する識別情報抽出部と、
前記露光情報に基づいて前記撮像データの露光時間を判定する露光時間判定部とを備えるデータ受信装置。
【請求項５】
前記露光情報は、ＣＳＩ２規格におけるパケットヘッダのＶＣまたはＤＴ  Ｔｙｐｅにラインごとに付加されているか、あるいは前記ＣＳＩ２規格におけるフレームスタートパケットまたはフレームエンドパケットのＶＣにフレームごとに付加されている請求項４に記載のデータ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置およびデータ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置では、ダイナミックレンジを拡大するため、長時間露光画像と短時間露光画像とを合成するものがあった。これらの画像をホスト側で合成するために、長時間露光画像と短時間露光画像とを識別する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５９０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの実施形態は、長時間露光画像と短時間露光画像とをレシーバ側で識別することが可能な固体撮像装置およびデータ受信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】
本発明の一つの実施形態によれば、パケットデータ送信部と、露光情報付加部とを備える。パケットデータ送信部は、撮像データがラインごとにパケット化されたパケットデータをフレームごとに送信する。露光情報付加部は、前記撮像データの露光時間を識別可能な露光情報を前記パケットデータに付加する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置およびデータ受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る撮像データの送信時の露光情報の付加方法を示す図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る撮像データの送信時の露光情報の付加方法を示す図である。
【図４】図４は、図１の撮像部の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４の固体撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。
【図６】図６（ａ）は、長時間露光時の図５の画素の各部の電圧波形を示すタイミングチャート、図６（ｂ）は、短時間露光時の図５の画素の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図７】図７は、第３実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【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、実施形態に係る固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置およびデータ受信装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、カメラ１１はレシーバ１４に接続されている。カメラ１１は撮像を行うとともに、撮像処理された撮像データＤＡをパケット化して送信することができる。この撮像データＤＡには、露光時間が異なる撮像データを含めることができる。レシーバ１４は、パケット化された撮像データＤＡをカメラ１１から受信することができる。また、レシーバ１４は、露光時間が異なる撮像データＤＡを合成することにより、撮像データＤＡのダイナミックを拡大することができる。レシーバ１４は、プロセッサであってもよいし、ホストコンピュータであってもよい。
【０００９】
カメラ１１には、撮像部１２およびインターフェース部１３が設けられている。撮像部１２は、撮像条件に従って撮像および撮像処理を行うことができる。この撮像条件には、露光時間を含めることができる。インターフェース部１３は、撮像部１２で生成された撮像データＤＡがパケット化されたパケットデータＰＤをフレームごとにレシーバ１４に送信することができる。インターフェース部１３は、自己クロック（ソース同期）方式で動作することができる。この時、インターフェース部１３は、クロックＣＬＫもレシーバ１４に送信することができる。なお、パケットデータＰＤおよびクロックＣＬＫは差動化することができる。インターフェース部１３は、ＣＳＩ（Ｃａｍｅｒａ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）２規格に準拠してレシーバ１４と通信することができる。ＣＳＩ２のプロトコルの上位には、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）  Ｄ−ＰＨＹという電気仕様を定めた物理レイヤを設けることができる。インターフェース部１３には、パケットデータ生成部１３Ａおよび露光情報付加部１３Ｂが設けられている。パケットデータ生成部１３Ａは、撮像データＤＡがラインごとにパケット化されたパケットデータＰＤをフレームごとに送信する。露光情報付加部１３Ｂは、撮像データＤＡの露光時間を識別可能な露光情報をパケットデータＰＤに付加する。
【００１０】
レシーバ１４には、パケットデータ受信部１４Ａ、識別情報抽出部１４Ｂおよび露光時間判定部１４Ｃが設けられている。パケットデータ受信部１４Ａは、撮像データＤＡがラインごとにパケット化されたパケットデータＰＤをフレームごとに受信する。識別情報抽出部１４Ｂは、パケットデータＰＤに付加され、撮像データＤＡの露光時間を識別可能な露光情報を抽出する。露光時間判定部１４Ｃは、露光情報に基づいて撮像データＤＡの露光時間を判定する。
そして、撮像部１２では、撮像時に露光時間を異ならせることで露光時間の異なる撮像データＤＡが生成される。なお、露光時間は、ラインごとに異ならせるようにしてもよいし、フレームごとに異ならせるようにしてもよい。
【００１１】
そして、インターフェース部１３において、撮像データＤＡがラインごとにパケット化されることでパケットデータＰＤが生成される。この時、撮像データＤＡの露光時間を識別可能な露光情報がパケットデータＰＤに付加される。ここで、パケットデータＰＤに露光情報を付加する場合、撮像データＤＡに付随するデータ識別情報に露光情報を設定することができる。例えば、ＣＳＩ２規格の場合、ＤＩ（Ｄａｔａ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）に露光情報を設定することができる。そして、レシーバ１４において、露光情報が付加されたパケットデータＰＤが受信されると、そのパケットデータＰＤから露光情報が抽出され、その露光情報に基づいて撮像データＤＡの露光時間が判定される。ここで、カメラ１１およびレシーバ１４では、露光情報を予め定義し、その露光情報を保持することができる。そして、カメラ１１から送られた露光情報をレシーバ１４で保持する露光情報と照合することにより、レシーバ１４側で撮像時間を判定することができる。そして、露光時間の異なる撮像データＤＡが１フレームに合成されることによりダイナミックレンジが拡大された画像が生成される。
ここで、カメラ１１から送られるパケットデータＰＤの所定の位置に露光情報を付加することにより、露光時間がラインごとに交互に繰り返して変化される場合においても、レシーバ１４側での露光時間の判定を容易化することができる。このため、レシーバ１４側において、露光時間の異なる撮像データＤＡの合成を効率化することができる。
【００１２】
図２は、第１実施形態に係る撮像データの送信時の露光情報の付加方法を示す図である。なお、図２では、ＣＳＩ２規格の場合を例にとった。また、図２では、長時間露光および短時間露光を示す露光情報がラインごとに付加される場合を例にとった。また、図２では、１フレームに８ライン分のデータがある場合の２フレーム分（Ｎ（Ｎは正の整数）フレームとＮ＋１フレーム）のデータを示した。
図２において、撮像データＤＡがパケット化される場合、各ラインごとにパケットヘッダＰＨが先頭に付加される。パケットヘッダＰＨには、識別子ＤＩ、ワードカウンタＷＣおよびエラー訂正符号ＥＣＣが格納される。ワードカウンタＷＣは、１ラインに画素がいくつあるかを示すことができる。識別子ＤＩには、仮想チャネル識別子ＶＣおよびＤＴ  Ｔｙｐｅが格納される。ＣＳＩ２規格では、データを多重化して送信する場合、複数のチャネルを用いることができる。この時、仮想チャネル識別子ＶＣは、どのチャネルが各データに割り当てられているかを示すことができる。仮想チャネル識別子ＶＣには２ビットを割り当てることができる。ＤＴ  Ｔｙｐｅは、撮像データＤＡのフォーマットや内容を示すことができる。ＤＴ  Ｔｙｐｅには６ビットを割り当てることができる。ＤＴ  Ｔｙｐｅには、ユーザ定義領域を設けることができる。
各フレームの先頭には、フレームスタートパケットＦＳが付加され、各フレームの最後尾には、フレームエンドパケットＦＥが付加される。フレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥには、識別子ＤＩ、フレームカウンタＦＣおよびエラー訂正符号ＥＣＣがそれぞれ格納される。この識別子ＤＩにも、仮想チャネル識別子ＶＣおよびＤＴ  Ｔｙｐｅが格納される。フレームカウンタＦＣは、自分のフレームが何フレーム目かを示すことができる。フレームスタートパケットＦＳのＤＴ  Ｔｙｐｅは６’ｈ００に固定することができる。フレームエンドパケットＦＥのＤＴ  Ｔｙｐｅは６’ｈ０１に固定することができる。
【００１３】
ここで、撮像部１２では、２ラインずつ交互に長時間露光および短時間露光が行われることで、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２が生成されるものとする。そして、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２が撮像部１２からインターフェース部１３に送られると、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２がそれぞれラインごとにパケット化されるとともに、パケットヘッダＰＨが先頭に付加される。さらに、各フレームの先頭には、フレームスタートパケットＦＳが付加され、各フレームの最後尾には、フレームエンドパケットＦＥが付加される。長時間露光データＤＡ１に付加されるパケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣには、長時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇを設定し、短時間露光データＤＡ２に付加されるパケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣには、短時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｓｈｏｒｔを設定することができる。
【００１４】
そして、レシーバ１４において、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２が受信されると、パケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣが参照される。パケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔが設定されている場合、その露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔから長時間露光データＤＡ１であるか、短時間露光データＤＡ２であるかが判別される。なお、パケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔが設定される場合、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２に割り当てられているチャネルは、フレームスタートパケットＦＳまたはフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣから判断するようにしてもよい。あるいは、パケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔが設定される場合、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２に割り当てられているチャネルは、カメラ１１およびレシーバ１４間でデフォルトとして設定するようにしてもよい。
【００１５】
なお、長時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇを、長時間露光データＤＡ１に付加されるパケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに設定する代わりに、パケットヘッダＰＨのＤＴ  Ｔｙｐｅに設定するようにしてもよい。また、短時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｓｈｏｒｔを、短時間露光データＤＡ２に付加されるパケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに設定する代わりに、短時間露光データＤＡ２に付加されるパケットヘッダＰＨのＤＴ  Ｔｙｐｅに設定するようにしてもよい。露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔをＤＴ  Ｔｙｐｅに設定する場合、ＤＴ  Ｔｙｐｅのユーザ定義領域に設定するようにしてもよい。また、図２では、２ラインずつ交互に長時間露光および短時間露光が行われる方法を例にとったが、必ずしも２ラインずつ交互に長時間露光および短時間露光が行われる方法に限定されることなく、例えば、１ラインずつ交互に長時間露光および短時間露光が行われる方法に適用してもよいし、１ライン分の長時間露光と２ライン分の短時間露光が交互に行われる方法に適用してもよい。
【００１６】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る撮像データの送信時の露光情報の付加方法を示す図である。なお、図３では、ＣＳＩ２規格の場合を例にとった。また、図３では、長時間露光および短時間露光を示す露光情報がフレームごとに付加される場合を例にとった。また、図３では、１フレームに８ライン分のデータがある場合の２フレーム分（Ｎ（Ｎは正の整数）フレームとＮ＋１フレーム）のデータを示した。また、図３の方法でも、図１と同様の構成を用いることができる。
図３において、撮像部１２では、１フレームごと交互に長時間露光および短時間露光が行われることで、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２が生成されるものとする。そして、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２が撮像部１２からインターフェース部１３に送られると、Ｎフレームの短時間露光データＤＡ２がラインごとにパケット化されるとともに、Ｎ＋１フレームの長時間露光データＤＡ１がラインごとにパケット化され、パケットヘッダＰＨがラインごとに付加される。さらに、各フレームの先頭には、フレームスタートパケットＦＳが付加され、各フレームの最後尾には、フレームエンドパケットＦＥが付加される。長時間露光データＤＡ１が格納されるフレームのフレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣには、長時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇを設定し、短時間露光データＤＡ２が格納されるフレームのフレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣには、短時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｓｈｏｒｔを設定することができる。
【００１７】
そして、レシーバ１４において、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２が受信されると、フレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣが参照される。フレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣに露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔが設定されている場合、その露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔから長時間露光データＤＡ１であるか、短時間露光データＤＡ２であるかが判別される。なお、フレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣに露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔが設定される場合、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２に割り当てられているチャネルは、パケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣから判断するようにしてもよい。あるいは、フレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣに露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇ、ＶＣ＿ｓｈｏｒｔが設定される場合、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２に割り当てられているチャネルは、カメラ１１およびレシーバ１４間でデフォルトとして設定するようにしてもよい。
【００１８】
なお、長時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｌｏｎｇを、長時間露光データＤＡ１に付加されるフレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣに設定する代わりに、長時間露光データＤＡ１に付加されるパケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに設定するようにしてもよいし、パケットヘッダＰＨのＤＴ  Ｔｙｐｅに設定するようにしてもよい。また、短時間露光を示す露光情報ＶＣ＿ｓｈｏｒｔを、短時間露光データＤＡ２に付加されるフレームスタートパケットＦＳおよびフレームエンドパケットＦＥの仮想チャネル識別子ＶＣに設定する代わりに、短時間露光データＤＡ２に付加されるパケットヘッダＰＨの仮想チャネル識別子ＶＣに設定するようにしてもよいし、パケットヘッダＰＨのＤＴ  Ｔｙｐｅに設定するようにしてもよい。
【００１９】
図４は、図１の撮像部の構成例を示すブロック図である。
図４において、撮像部には、画素アレイ部１が設けられている。画素アレイ部１には、光電変換した電荷を蓄積する画素ＰＣがロウ方向ＲＤおよびカラム方向ＣＤにマトリックス状に配置されている。また、この画素アレイ部１において、ロウ方向ＲＤには画素ＰＣの読み出し制御を行う水平制御線Ｈｌｉｎが設けられ、カラム方向ＣＤには画素ＰＣから読み出された信号を伝送する垂直信号線Ｖｌｉｎが設けられている。
【００２０】
また、撮像部には、読み出し対象となる画素ＰＣを垂直方向に走査する垂直走査回路２、画素ＰＣとの間でソースフォロア動作を行うことにより、画素ＰＣから垂直信号線Ｖｌｉｎにカラムごとに信号を読み出す負荷回路３、各画素ＰＣの信号成分をＣＤＳにてカラムごとに検出するカラムＡＤＣ回路４、読み出し対象となる画素ＰＣを水平方向に走査する水平走査回路５、カラムＡＤＣ回路４に基準電圧ＶＲＥＦを出力する基準電圧発生回路６および各画素ＰＣの読み出しや蓄積のタイミングを制御するタイミング制御回路７が設けられている。なお、基準電圧ＶＲＥＦはランプ波を用いることができる。
【００２１】
画素アレイ部１では、撮像画像をカラー化するために、４個の画素ＰＣを１組としたベイヤ配列ＨＰをなすことができる。このベイヤ配列ＨＰでは、一方の対角方向に２個の緑色用画素ｇが配置され、他方の対角方向に１個の赤色用画素ｒと１個の青色用画素ｂが配置される。このベイヤ配列ＨＰは、２ラインに跨るため、長時間露光および短時間露光を２ラインごとに交互に行うことができる。このため、図２に示すように、長時間露光データＤＡ１および短時間露光データＤＡ２を２ラインごとに交互に送信することができる。
【００２２】
タイミング制御回路７には、長時間露光用リセットタイミング制御部７Ａ、短時間露光用リセットタイミング制御部７Ｂおよび読み出しタイミング制御部７Ｃが設けられている。長時間露光用リセットタイミング制御部７Ａは、画素アレイ部１の第１ライン上の画素ＰＣに蓄積された電荷のリセットタイミングを制御する。短時間露光用リセットタイミング制御部７Ｂは、画素アレイ部１の第１ライン上の画素ＰＣよりも露光期間が短くなるように第２ライン上の画素ＰＣに蓄積された電荷のリセットタイミングを制御する。読み出しタイミング制御部７Ｃは、画素ＰＣに蓄積された電荷の読み出しタイミングを制御する。なお、第１ラインと第２ラインは、画素アレイ部１上で交互に設定することができる。例えば、ベイヤ配列ＨＰでは、第１ラインは、画素アレイ部１の４ｎ＋１（ｎは０以上の整数）行目と４ｎ＋２行目、第２ラインは、画素アレイ部１の４ｎ＋３行目と４ｎ＋４行目に設定することができる。
【００２３】
そして、垂直走査回路２にて画素ＰＣが垂直方向に走査されることで、ロウ方向ＲＤに画素ＰＣが選択される。そして、負荷回路３において、その画素ＰＣとの間でソースフォロア動作が行われることにより、画素ＰＣから読み出された信号が垂直信号線Ｖｌｉｎを介して伝送され、カラムＡＤＣ回路４に送られる。また、基準電圧発生回路６において、基準電圧ＶＲＥＦとしてランプ波が設定され、カラムＡＤＣ回路４に送られる。そして、カラムＡＤＣ回路４において、画素ＰＣから読み出された信号レベルとリセットレベルがランプ波のレベルに一致するまでクロックのカウント動作が行われ、その時の信号レベルとリセットレベルとの差分がとられることで各画素ＰＣの信号成分がＣＤＳにて検出され、出力信号Ｓ１として出力される。
【００２４】
図５は、図４の固体撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。
図５において、画素ＰＣには、フォトダイオードＰＤ、行選択トランジスタＴａ、増幅トランジスタＴｂ、リセットトランジスタＴｃおよび読み出しトランジスタＴｄがそれぞれ設けられている。また、増幅トランジスタＴｂとリセットトランジスタＴｃと読み出しトランジスタＴｄとの接続点には検出ノードとしてフローティングディフュージョンＦＤが形成されている。
【００２５】
そして、読み出しトランジスタＴｄのソースは、フォトダイオードＰＤに接続され、読み出しトランジスタＴｄのゲートには、読み出し信号ＲＥＡＤが入力される。また、リセットトランジスタＴｃのソースは、読み出しトランジスタＴｄのドレインに接続され、リセットトランジスタＴｃのゲートには、リセット信号ＲＥＳＥＴが入力され、リセットトランジスタＴｃのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、行選択トランジスタＴａのゲートには、行選択信号ＡＤＲＥＳが入力され、行選択トランジスタＴａのドレインは、電源電位ＶＤＤに接続されている。また、増幅トランジスタＴｂのソースは、垂直信号線Ｖｌｉｎに接続され、増幅トランジスタＴｂのゲートは、読み出しトランジスタＴｄのドレインに接続され、増幅トランジスタＴｂのドレインは、行選択トランジスタＴａのソースに接続されている。
なお、図４の水平制御線Ｈｌｉｎは、読み出し信号ＲＥＡＤ、リセット信号ＲＥＳＥＴおよび行選択信号ＡＤＲＥＳをロウごとに画素ＰＣに伝送することができる。
【００２６】
図６（ａ）は、長時間露光時の図５の画素の各部の電圧波形を示すタイミングチャート、図６（ｂ）は、短時間露光時の図５の画素の各部の電圧波形を示すタイミングチャートである。
図６（ａ）において、図４の画素アレイ部１の第１ライン上の画素ＰＣには第１露光期間ＥＸ１が設定され、図６（ｂ）において、図４の画素アレイ部１の第２ライン上の画素ＰＣには第２露光期間ＥＸ２が設定される。第１露光期間ＥＸ１は第２露光期間ＥＸ２よりも長い。
【００２７】
そして、図６（ａ）に示すように、第１ライン上の画素ＰＣでは、行選択信号ＡＤＲＥＳがロウレベルの場合、行選択トランジスタＴａがオフ状態となり、垂直信号線Ｖｌｉｎに画素信号ＶＳＩＧは出力されない。この時、読み出し信号ＲＥＡＤとリセット信号ＲＥＳＥＴがハイレベルになると（ｔａ１）、読み出しトランジスタＴｄがオンし、第１非露光期間ＮＸ１にフォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに排出される。そして、リセットトランジスタＴｃを介して電源ＶＤＤに排出される。
【００２８】
第１非露光期間ＮＸ１にフォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷が電源ＶＤＤに排出された後、読み出し信号ＲＥＡＤがロウレベルになると、フォトダイオードＰＤでは、有効な信号電荷の蓄積が開始され、第１非露光期間ＮＸ１から第１露光期間ＥＸ１に移行する。
次に、行選択信号ＡＤＲＥＳがハイレベルになると（ｔａ２）、画素ＰＣの行選択トランジスタＴａがオンし、増幅トランジスタＴｂのドレインに電源電位ＶＤＤが印加される。
【００２９】
そして、行選択トランジスタＴａがオンの状態でリセット信号ＲＥＳＥＴがハイレベルになると（ｔａ３）、リセットトランジスタＴｃがオンし、フローティングディフュージョンＦＤにリーク電流などで発生した余分な電荷がリセットされる。そして、フローティングディフュージョンＦＤのリセットレベルに応じた電圧が増幅トランジスタＴｂのゲートにかかり、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加された電圧に垂直信号線Ｖｌｉｎの電圧が追従することで、リセットレベルの画素信号ＶＳＩＧが垂直信号線Ｖｌｉｎに出力される。
そして、リセットレベルの画素信号ＶＳＩＧはカラムＡＤＣ回路４に入力され、基準電圧ＶＲＥＦと比較される。そして、その比較結果に基づいてリセットレベルの画素信号ＶＳＩＧがデジタル値に変換され保持される。
【００３０】
次に、画素ＰＣの行選択トランジスタＴａがオンの状態で読み出し信号ＲＥＡＤがハイレベルになると（ｔａ４）、読み出しトランジスタＴｄがオンし、第１露光期間ＥＸ１にフォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。そして、フローティングディフュージョンＦＤの信号読み出しレベルに応じた電圧が増幅トランジスタＴｂのゲートにかかり、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加された電圧に垂直信号線Ｖｌｉｎの電圧が追従することで、信号読み出しレベルの画素信号ＶＳＩＧが垂直信号線Ｖｌｉｎに出力される。
そして、信号読み出しレベルの画素信号ＶＳＩＧはカラムＡＤＣ回路４に入力され、基準電圧ＶＲＥＦと比較される。そして、その比較結果に基づいてリセットレベルの画素信号ＶＳＩＧと信号読み出しレベルの画素信号ＶＳＩＧとの差分がデジタル値に変換され、第１露光期間ＥＸ１に応じた出力信号Ｓ１として出力される。この時の出力信号Ｓ１は、長時間露光データＤＡ１としてインターフェース部１３に送られる。
【００３１】
一方、図６（ｂ）に示すように、第２ライン上の画素ＰＣでは、行選択信号ＡＤＲＥＳがロウレベルの場合、行選択トランジスタＴａがオフ状態となり、垂直信号線Ｖｌｉｎに画素信号ＶＳＩＧは出力されない。この時、読み出し信号ＲＥＡＤとリセット信号ＲＥＳＥＴがハイレベルになると（ｔｂ１）、読み出しトランジスタＴｄがオンし、第２非露光期間ＮＸ２にフォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに排出される。そして、リセットトランジスタＴｃを介して電源ＶＤＤに排出される。
第２非露光期間ＮＸ２にフォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷が電源ＶＤＤに排出された後、読み出し信号ＲＥＡＤがロウレベルになると、フォトダイオードＰＤでは、第２非露光期間ＮＸ２における有効な信号電荷の蓄積が開始され、第２非露光期間ＮＸ２から第２露光期間ＥＸ２に移行する。
次に、行選択信号ＡＤＲＥＳがハイレベルになると（ｔｂ２）、画素ＰＣの行選択トランジスタＴａがオンし、増幅トランジスタＴｂのドレインに電源電位ＶＤＤが印加される。
【００３２】
そして、行選択トランジスタＴａがオンの状態でリセット信号ＲＥＳＥＴがハイレベルになると（ｔｂ３）、リセットトランジスタＴｃがオンし、フローティングディフュージョンＦＤにリーク電流などで発生した余分な電荷がリセットされる。そして、フローティングディフュージョンＦＤのリセットレベルに応じた電圧が増幅トランジスタＴｂのゲートにかかり、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加された電圧に垂直信号線Ｖｌｉｎの電圧が追従することで、リセットレベルの画素信号ＶＳＩＧが垂直信号線Ｖｌｉｎに出力される。
そして、リセットレベルの画素信号ＶＳＩＧはカラムＡＤＣ回路４に入力され、基準電圧ＶＲＥＦと比較される。そして、その比較結果に基づいてリセットレベルの画素信号ＶＳＩＧがデジタル値に変換され保持される。
【００３３】
次に、画素ＰＣの行選択トランジスタＴａがオンの状態で読み出し信号ＲＥＡＤがハイレベルになると（ｔｂ４）、読み出しトランジスタＴｄがオンし、第２露光期間ＥＸ２にフォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。そして、フローティングディフュージョンＦＤの信号読み出しレベルに応じた電圧が増幅トランジスタＴｂのゲートにかかり、増幅トランジスタＴｂのゲートに印加された電圧に垂直信号線Ｖｌｉｎの電圧が追従することで、信号読み出しレベルの画素信号ＶＳＩＧが垂直信号線Ｖｌｉｎに出力される。
そして、信号読み出しレベルの画素信号ＶＳＩＧはカラムＡＤＣ回路４に入力され、基準電圧ＶＲＥＦと比較される。そして、その比較結果に基づいてリセットレベルの画素信号ＶＳＩＧと信号読み出しレベルの画素信号ＶＳＩＧとの差分がデジタル値に変換され、第２露光期間ＥＸ２に応じた出力信号Ｓ１として出力される。この時の出力信号Ｓ１は、短時間露光データＤＡ２としてインターフェース部１３に送られる。
【００３４】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
図７において、デジタルカメラ２１は、カメラモジュール２２および後段処理部２３を有する。カメラモジュール２２は、撮像光学系２４および固体撮像装置２５を有する。後段処理部２３は、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）２６、記憶部２７及び表示部２８を有する。なお、固体撮像装置２５は、図１の撮像部１２の構成を用いることができる。この時、インターフェース部１３は、ＩＳＰ２６に組み込むようにしてもよい。また、ＩＳＰ２６の少なくとも一部の構成は固体撮像装置２５とともに１チップ化するようにしてもよい。
【００３５】
撮像光学系２４は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置２５は、被写体像を撮像する。ＩＳＰ２６は、固体撮像装置２５での撮像により得られた画像信号を信号処理する。記憶部２７は、ＩＳＰ２６での信号処理を経た画像を格納する。記憶部２７は、ユーザの操作等に応じて、表示部２８へ画像信号を出力する。表示部２８は、ＩＳＰ２６あるいは記憶部２７から入力される画像信号に応じて、画像を表示する。表示部２８は、例えば、液晶ディスプレイである。なお、カメラモジュール２２は、デジタルカメラ２１以外にも、例えばカメラ付き携帯端末等の電子機器に適用するようにしてもよい。
【００３６】
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】
【００３７】
１１  カメラ、１２  撮像部、１３  インターフェース部、１３Ａ  パケットデータ生成部、１３Ｂ、露光情報付加部、１４  レシーバ、１４Ａ  パケットデータ受信部、１４Ｂ  識別情報抽出部、１４Ｃ  露光時間判定部
【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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