(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に２次元配置された複数の画素と、
前記複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって各画素とも長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定しつつ行方向の走査をなす第１の走査手段と、
前記第１の走査手段による走査により前記複数の画素の各々から前記長時間蓄積に基づく信号が出力される第１の垂直信号線と、
前記第１の走査手段による走査により前記複数の画素の各々から前記短時間蓄積に基づく信号が出力される第２の垂直信号線と、
各画素とも前記第１の垂直信号線に出力された前記長時間蓄積に基づく信号および前記第２の垂直信号線に出力された前記短時間蓄積に基づく信号に対して列方向の走査をなす第２の走査手段とを備え、
前記第１の垂直信号線と前記第２の垂直信号線は、別々の水平信号線に接続されている
固体撮像素子。
【請求項２】
行列状に２次元配置された複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって各画素とも長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、各画素とも前記長時間蓄積に基づく信号を第１の垂直信号線に出力し、前記短時間蓄積に基づく信号を第２の垂直信号線に出力する固体撮像素子において、
前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号とを、前記第１の垂直信号線と前記第２の垂直信号線とを経由して別々の水平信号線を通して出力する
固体撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
前記別々の信号線を通して出力される同じ行の前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号とを同時化する
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子の駆動方法。
【請求項４】
行列状に２次元配置された複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって各画素とも長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、各画素とも前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号とを、第１の垂直信号線と第２の垂直信号線とを経由して別々の水平信号線を通して出力する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた
カメラシステム。
【請求項５】
前記固体撮像素子から出力される同じ行の前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号とを同時化する信号処理回路を有する
請求項４記載のカメラシステム。
【請求項６】
前記信号処理回路は、同時化した同じ行の前記長時間蓄積に基づく信号と前記短時間蓄積に基づく信号とを加算する
請求項５記載のカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステムに関し、特に画素信号を信号線を通して出力するＣＭＯＳ撮像素子などのＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子およびその駆動方法、並びにこれらを用いたカメラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＯＳ撮像素子などのＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子では、光電変換によって単位画素に蓄積された電荷量に対してほぼ線形な出力信号が得られ、単位画素に蓄積できる電荷量によって撮像素子のダイナミックレンジが決定される。図６に、撮像素子の入射光量と出力信号量の関係を示す。この入出力特性図から明らかなように、撮像素子のダイナミックレンジは、画素の飽和信号量とノイズレベルで決まることになる。
【０００３】
このように、単位画素に蓄積可能な電荷量にはその画素のサイズに応じて限界があることから、この種のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子を撮像デバイスとして用いたカメラシステムにおいて、例えば、低輝度の被写体にカメラレンズの絞りを合わせると高輝度の被写体の信号が飽和してしまい、逆に高輝度の被写体にカメラレンズの絞りを合わせると低輝度の被写体の信号がノイズに埋もれてしまうため、画像認識等に要求される広ダイナミックレンジを得ることができないことになる。
【０００４】
このため、１フィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを出力し、これらの信号に基づいて非常に広い範囲の入射光量に対してコントラストのある映像信号を得るようにすることにより、広ダイナミックレンジ撮像を可能としたＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子が提案されている。ここに、長時間蓄積信号とは長時間蓄積による信号電荷に基づく信号のことを言い、短時間蓄積信号とは短時間蓄積による信号電荷に基づく信号のことを言う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＸ‐Ｙアドレス型固体撮像素子では、図７のタイミングチャートに示すように、長時間蓄積信号を１ライン分出力した後、短時間蓄積信号を１ライン分出力するようにしていたので、水平映像期間中に垂直読み出し走査パルスφＶが立ち上がったり、１水平走査期間中に水平走査回路が２回走査することになることから、その２回の水平走査で得られる長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間にインターバル（不連続期間）が生じたりし、これらがカメラ信号処理回路に回り込んで、画面の中央付近に縦筋状のシステムノイズとして現れるという問題があった。
【０００６】
また、同じ水平走査期間中に長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを共通の信号線を通して１個の出力端子から出力するようにしていることから、広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子に対して、出力信号周波数がほぼ２倍となるため、消費電力が増大したり、ＳＮ比が劣化するなどの問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、縦筋状のシステムノイズを原理的に解消することができるとともに、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防止し得る固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による固体撮像素子は、行列状に２次元配置された複数の画素と、これら画素の各々に対して異なる行を走査することによって各画素とも長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定しつつ行方向の走査をなす第１の走査手段と、この第１の走査手段による走査により複数の画素の各々から長時間蓄積に基づく信号が出力される第１の垂直信号線と、第１の走査手段による走査により複数の画素の各々から短時間蓄積に基づく信号が出力される第２の垂直信号線と、各画素とも第１の垂直信号線に出力された長時間蓄積に基づく信号および第２の垂直信号線に出力された短時間蓄積に基づく信号に対して列方向の走査をなす第２の走査手段とを備え、第１の垂直信号線と第２の垂直信号線は、別々の水平信号線に接続された構成となっている。
【０００９】
上記構成の固体撮像素子において、長時間蓄積に基づく信号と短時間蓄積に基づく信号を信号線を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現するに当り、複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって得られる長時間蓄積に基づく信号と短時間蓄積に基づく信号とを、第１の垂直信号線と第２の垂直信号線とを経由して別々の水平信号線を通して出力する。これにより、出力信号周波数、即ち撮像素子の駆動周波数を、広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできる。
【００１０】
本発明による固体撮像素子の駆動方法は、行列状に２次元配置された複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって各画素とも長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、各画素とも長時間蓄積に基づく信号を第１の垂直信号線に出力し、短時間蓄積に基づく信号を第２の垂直信号線に出力する固体撮像素子において、長時間蓄積に基づく信号と短時間蓄積に基づく信号とを、第１の垂直信号線と第２の垂直信号線とを経由して別々の水平信号線を通して出力するようにする。
【００１２】
本発明によるカメラシステムは、行列状に２次元配置された複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって各画素とも長時間蓄積および短時間蓄積の各モードを設定し、各画素とも長時間蓄積に基づく信号と短時間蓄積に基づく信号とを、第１の垂直信号線と第２の垂直信号線とを経由して別々の水平信号線を通して出力する固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた構成となっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、Ｘ‐Ｙアドレス型固体撮像素子である例えばＣＭＯＳ撮像素子に適用された場合を例に採って図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子を示す概略構成図である。図１において、第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０は、行列状に２次元配置された単位画素１１、垂直走査線１２、垂直読み出し走査線１３、垂直信号線１４、水平選択トランジスタ１５、水平信号線１６、垂直走査回路１７および水平走査回路１８を有する構成となっている。
【００１６】
単位画素１１は、フォトダイオード１１１、読み出しトランジスタ１１２、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１１３、増幅トランジスタ１１４、垂直選択トランジスタ１１５および画素リセットトランジスタ１１６によって構成されている。読み出しトランジスタ１１２は、ソース電極がフォトダイオード１１１に、ドレイン電極がフローティングディフュージョン１１３に、ゲート電極が垂直読み出し走査線１３にそれぞれ接続されている。
【００１７】
増幅トランジスタ１１４は、ゲート電極がフローティングディフュージョン１１３に、ドレイン電極が電源ＶＤＤに、ソース電極が垂直選択トランジスタ１１５のドレイン電極にそれぞれ接続されている。垂直選択トランジスタ１１５は、ゲート電極が垂直走査線１２に、ソース電極が垂直信号線１４にそれぞれ接続されている。リセットトランジスタ１１６は、ゲート電極が１行前の垂直読み出し走査線１３に、ドレイン電極が電源ＶＤＤに、ソース電極がフローティングディフュージョン１１３にそれぞれ接続されている。
【００１８】
垂直走査線１２は、垂直走査回路１７の対応する行の垂直走査パルスφＶの出力端に接続されている。垂直読み出し走査線１３は、垂直走査回路１７の対応する行の垂直読み出し走査パルスφＶＲの出力端に接続されている。垂直信号線１４は、水平選択トランジスタ１５のドレイン電極に接続されている。水平選択トランジスタ１５は、ゲート電極が水平走査回路１８の対応する列の水平走査パルスφＨの出力端に、ソース電極が水平信号線１６にそれぞれ接続されている。水平信号線１６の端部には、出力端子１９が接続されている。
【００１９】
次に、上記構成のＣＭＯＳ撮像素子１０の基本動作について説明する。先ず、光電変換によりフォトダイオード１１１には信号電荷が蓄積される。この信号電荷は、垂直走査回路１７から垂直読み出し走査線１３に垂直読み出し走査パルスφＶＲ（φＶＲ1 ，…，φＶＲm ，…φＶＲM ）が印加され、読み出しトランジスタ１１２が導通することにより、この読み出しトランジスタ１１２を通してフローティングディフュージョン１１３に読み出される。その結果、フローティングディフュージョン１１３の電位が変化する。
【００２０】
フローティングディフュージョン１１３の電位変化は、増幅トランジスタ１１４のゲート電極に伝えられる。これにより、増幅トランジスタ１１４には、ゲート電極の電位変化に応じたドレイン電流が信号電流として流れる。そして、この信号電流は、垂直走査回路１７から垂直走査線１２に垂直走査パルスφＶ（φＶ1 ，…，φＶm ，…φＶM ）が印加され、垂直選択トランジスタ１１５が導通することにより、この垂直選択トランジスタ１１５を通して垂直信号線１４に出力される。
【００２１】
垂直信号線１４に出力された信号電流は、水平走査回路１８から水平走査パルスφＨ（φＨ1 ，…，φＨn ，…φＨN ）が順次出力され、水平選択トランジスタ１５が順に導通することにより、この水平選択トランジスタ１５を通して水平信号線１６に出力され、さらにこの水平信号線１６を通して出力端子１９から外部へ出力される。
【００２２】
続いて、第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０における広ダイナミックレンジ撮像動作について、図２のタイミングチャートを用いて説明する。
【００２３】
ある水平走査期間について、その最初にある水平ブランキング期間に、垂直走査回路１７からｍ行目とｋ行目の各垂直読み出し走査線１３にｍ行目とｋ行目の垂直読み出し走査パルスφＶＲm ，φＶＲk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素の各読み出しトランジスタ１１２が導通することにより、これら読み出しトランジスタ１１２を通してｍ行目とｋ行目の画素のフォトダイオード１１１からフローティングディフュージョン１１３に信号電荷が読み出される。すると、フローティングディフュージョン１１３には、フォトダイオード１１１での蓄積時間と入射光量に依存した信号電荷に相当する電位変化が現れる。
【００２４】
次に水平映像期間に入ると、水平走査回路１８から水平走査パルスφＨが順次出力されることによって各列の水平選択トランジスタ１５が順に選択される。そして、ある列の水平選択トランジスタ１５が選択されている期間内に、垂直走査回路１７からｍ行目とｋ行目の各垂直走査線１２にｍ行目とｋ行目の垂直走査パルスφＶm ，φＶk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素の各垂直選択トランジスタ１１５が導通することにより、これら垂直選択トランジスタ１１５を通してｍ行目とｋ行目の画素の増幅トランジスタ１１４から垂直信号線１４へ、さらに水平走査パルスφＨによって導通状態になった水平選択トランジスタ１５および水平信号線１６を通して出力端子１９から信号電流Ｉｏｕｔが出力される。
【００２５】
言い換えると、ｎ列目が選択されているときに、その前半にｍ行目の画素の蓄積電荷に基づく信号電流が出力され、その後半にｋ行目の画素の蓄積電荷に基づく信号電流が出力される。このような動作が、１列目からＮ列目（列の最後）まで繰り返されることで、１水平走査期間中にｍ行目の長時間蓄積信号とｋ行目の短時間蓄積信号が交互に出力される。
【００２６】
上述したように、第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０においては、１フィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現する際に、ある列の信号が出力されるときに、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を交互に出力するようにしたことにより、図２のタイミングチャートから明らかなように、水平映像期間中に不連続なタイミングパルスが立ち上がったり、時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間にインターバルが生じたりすることがないため、これらに起因する縦筋状のシステムノイズが発生しなくなる。
【００２７】
図３は、本発明の第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子を示す概略構成図である。図３において、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０は、行列状に２次元配置された単位画素２１、２本の垂直走査線２２-1，２２-2、垂直読み出し走査線２３、２本の垂直信号線２４-1，２４-2、２つの水平選択トランジスタ２５-1，２５-2、２本の水平信号線２６-1，２６-2、垂直走査回路２７および２つの水平走査回路２８-1，２８-2を有する構成となっている。
【００２８】
単位画素２１は、フォトダイオード２１１、読み出しトランジスタ２１２、フローティングディフュージョン（ＦＤ）２１３、増幅トランジスタ２１４、２つの垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2および画素リセットトランジスタ２１６によって構成されている。読み出しトランジスタ２１２は、ソース電極がフォトダイオード２１１に、ドレイン電極がフローティングディフュージョン２１３に、ゲート電極が垂直読み出し走査線２３にそれぞれ接続されている。
【００２９】
増幅トランジスタ２１４は、ゲート電極がフローティングディフュージョン２１３に、ドレイン電極が電源ＶＤＤに、ソース電極が垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2の各ドレイン電極にそれぞれ接続されている。垂直選択トランジスタ２１５-1，２１５-2は、各ゲート電極が垂直走査線２２-1，２２-2に、各ソース電極が垂直信号線２４-1，２４-2にそれぞれ接続されている。リセットトランジスタ２１６は、ゲート電極が１行前の垂直読み出し走査線２３に、ドレイン電極が電源ＶＤＤに、ソース電極がフローティングディフュージョン２１３にそれぞれ接続されている。
【００３０】
垂直走査線２２-1，２２-2は、垂直走査回路２７の対応する行の垂直走査パルスφＶＬ，φＶＳの各出力端に接続されている。ここに、垂直走査パルスφＶＬは長時間蓄積信号のための走査パルス、垂直走査パルスφＶＳは短時間蓄積信号のための走査パルスである。垂直読み出し走査線２３は、垂直走査回路２７の対応する行の垂直読み出し走査パルスφＶＲの出力端に接続されている。
【００３１】
垂直信号線２４-1，２４-2は、水平選択トランジスタ２５-1，２５-2の各ドレイン電極に接続されている。水平選択トランジスタ２５-1，２５-2は、各ゲート電極が水平走査回路２８-1，２８-2の対応する列の水平走査パルスφＨの各出力端に、各ソース電極が水平信号線２６-1，２６-2にそれぞれ接続されている。水平信号線２６-1，２６-2の各端部には、出力端子２９-1，２９-2がそれぞれ接続されている。
【００３２】
上記構成の第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０の基本動作については、第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０の場合と基本的には同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００３３】
次に、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０における広ダイナミックレンジ撮像動作について、図４のタイミングチャートを用いて説明する。
【００３４】
ある水平ブランキング期間中に、垂直走査回路２７からｍ行目の垂直読み出し走査線２３に長時間蓄積信号を出力するｍ行の垂直読み出し走査パルスφＶＲm が印加され、ｋ行目の垂直読み出し走査線２３に短時間蓄積信号を出力するｋ行の垂直読み出し走査パルスφＶＲk が印加され、ｍ行目とｋ行目の画素の各読み出しトランジスタ２１２が導通する。
【００３５】
これにより、これら読み出しトランジスタ２１２を通して、ｍ行目の画素のフォトダイオード２１１からは長時間蓄積による信号電荷がフローティングディフュージョン２１３に、ｋ行目の画素のフォトダイオード２１１からは短時間蓄積による信号電荷がフローティングディフュージョン２１３にそれぞれ読み出される。その結果、ｍ行目の画素のフローティングディフュージョン２１３には長時間蓄積による信号電荷に相当する電位変化が、ｋ行目の画素のフローティングディフュージョン２１３には短時間蓄積による信号電荷に相当する電位変化がそれぞれ現れる。
【００３６】
次に水平映像期間に入ると、水平走査回路２８-1，２８-2の各々から水平走査パルスφＨが順次出力されることにより、各列の水平選択トランジスタ２５-1，２５-2が順に選択される。そして、ある列の水平選択トランジスタ２５-1，２５-2が選択されている期間に、垂直走査回路２７からｍ行目の垂直走査線２２-1に長時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＬm が印加され、ｋ行目の垂直走査線２２-2に短時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＳk が印加されると、ｍ行目の画素の垂直選択トランジスタ２１５-1とｋ行目の画素の垂直選択トランジスタ２１５-2が導通する。
【００３７】
これにより、垂直選択トランジスタ２１５-1を通してｍ行目の長時間蓄積信号（信号電流）が垂直信号線２４-1に、垂直選択トランジスタ２１５-2を通してｋ行目の短時間蓄積信号（信号電流）が垂直信号線２４-2にそれぞれ出力される。さらに、ｍ行目の長時間蓄積信号は水平走査パルスφＨによって導通状態になった垂直選択スイッチ２５-1および水平信号線２６-1を通して出力端子２９-1から信号出力Ｉｏｕｔ１として、ｋ行目の短時間蓄積信号は水平走査パルスφＨによって導通状態になった垂直選択スイッチ２５-2および水平信号線２６-2を通して出力端子２９-2から信号出力Ｉｏｕｔ２としてそれぞれ出力される。
【００３８】
すなわち、水平映像期間に入り、垂直走査回路２７から長時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＬm および短時間蓄積信号用の垂直走査パルスφＶＳk が出力され、また水平走査回路２８-1，２８-2から水平走査パルスφＨが順次出力されることにより、ｍ行ｎ列の長時間蓄積信号が垂直信号線２４-1、水平選択トランジスタ２５-1および水平信号線２６-1を通して出力端子２９-1から信号出力Ｉｏｕｔ１として出力され、ｋ行ｎ列の短時間蓄積信号が垂直信号線２４-2、水平選択トランジスタ２５-2および水平信号線２６-2を通して出力端子２９-2から信号出力Ｉｏｕｔ２として出力される。
【００３９】
このような動作を、垂直走査回路２７による垂直走査、水平走査回路２８-1，２８-2による水平走査によって繰り返すことにより、信号出力Ｉｏｕｔ１として長時間蓄積信号が、信号出力Ｉｏｕｔ２として短時間蓄積信号が別々の出力端子２９-1，２９-2から同時に得られる。このとき、それぞれの出力端子２９-1，２９-2から出力される各信号は、広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じ出力信号周波数になる。
【００４０】
上述したように、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０においては、１フィールドまたは１フレームの中で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現するに当り、画素が信号を出力する信号線を２系統設け、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを別々の出力端子２９-1，２９-2から出力するようにしたことにより、撮像素子の駆動周波数、即ち信号出力周波数を広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできるため、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防ぐことができる。
【００４１】
また、図４のタイミングチャートから明らかなように、水平映像期間中に不連続なタイミングパルスが立ち上がったり、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間にインターバルが生じたりすることがないため、第１実施形態の場合と同様に、これらに起因する縦筋状のシステムノイズが発生しなくなるという作用効果も得られる。
【００４２】
なお、上記第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０においては、上述した説明から明らかなように、同時に出力される長時間蓄積信号と短時間蓄積信号が違う行の信号であるために、同じ行の長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を同時化する必要がある。それを実現するための信号処理系を備えた本発明に係るカメラシステムを図５に示す。
【００４３】
図５から明らかなように、本発明に係るカメラシステムは、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０、レンズ３１および信号処理回路３２を有する構成となっている。このカメラシステムにおいて、レンズ３１は被写体（図示せず）からの像光をＣＭＯＳ撮像素子２０の撮像面上に結像させる。ＣＭＯＳ撮像素子２０は、撮像面上に結像された像光に基づいて先述した長時間蓄積信号を出力Ｉｏｕｔ１として、短時間蓄積信号を出力Ｉｏｕｔ２として出力する。
【００４４】
信号処理回路３２は、同じ行の長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を同時化するためのラインメモリ３２１と、このラインメモリ３２１によって同時化された長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を加算する加算器３２２とを有している。ラインメモリ３２１は、ＦＩＦＯ(First In First Out)メモリであり、ＣＭＯＳ撮像素子２０から同時に出力される長時間蓄積信号と短時間蓄積信号がそれぞれ、ｍ行目の画素からのものとｋ行目の画素からのものであれば、（ｍ−ｋ）ライン分のメモリ容量を持つ。
【００４５】
すなわち、ｍ行目の画素からの長時間蓄積信号Ｉｏｕｔ１をラインメモリ３２１を通すことにより、この長時間蓄積信号Ｉｏｕｔ１と同一の行で、かつ（ｍ−ｋ）ライン相当の時間の後にｋ行目の画素からの長時間蓄積信号と同時に出力される短時間蓄積信号Ｉｏｕｔ２に時間を合わせる（同時化する）ことができる。そして、この同時化された同一の行の長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を加算器で加算して映像信号ＯＵＴとして出力する。
【００４６】
なお、本例では、第２実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子２０を撮像デバイスとして用いた構成のカメラシステムについて説明したが、第１実施形態に係るＣＭＯＳ撮像素子１０を撮像デバイスとして用いたカメラシステムとすることも可能である。この場合には、ＣＭＯＳ撮像素子１０の信号出力系は１系統であり、図２のタイミングチャートから明らかなように、垂直走査パルスφＶの１／２周期で長時間蓄積信号と短時間蓄積信号が交互に出力されることから、これらを分離しかつその一方を垂直走査パルスφＶの１／２周期相当の遅延時間を持つ遅延回路を通すことで同時化できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号を信号線を通して出力し、広ダイナミックレンジ撮像を実現するに当たり、複数の画素の各々に対して異なる行を走査することによって長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを得る一方、画素が信号を出力する信号線を２系統設け、ある列の信号が出力されるときに、長時間蓄積信号と短時間蓄積信号とを、第１の垂直信号線と第２の垂直信号線とを経由して別々の水平信号線を通して出力するようにしたことにより、水平映像期間中に不連続なタイミングパルスが立ち上がったり、時間蓄積信号と短時間蓄積信号の間にインターバルが生じたりすることがないため、これらに起因する縦筋状のシステムノイズが発生しなくなる。また、撮像素子の駆動周波数、即ち信号出力周波数を広ダイナミックレンジ撮像動作を行わない撮像素子と同じにできるため、消費電力の増大やＳＮ比の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】第２実施形態の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の係るカメラシステムを示す概略構成図である。
【図６】撮像素子の入射光量と出力信号量の関係を示す入出力特性図である。
【図７】従来例の動作説明のためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０，２０…ＣＭＯＳ撮像素子、１１，２１…単位画素、１２，２２-1，２２-2…垂直走査線、１４，２４-1，２４-2…垂直信号線、１５，２５-1，２５-2…水平選択トランジスタ、１６，２６-1，２６-2…水平信号線、１７，２７…垂直走査回路、１８，２８-1，２８-2…水平走査回路、１１１，２１１…フォトダイオード、１１２，２１２…読み出しトランジスタ、１１３，２１３…フローティングディフュージョン（ＦＤ）、１１４，２１４…増幅トランジスタ、１１５，２１５-1，２１５-2…垂直選択トランジスタ、１１６，２１６…画素リセットトランジスタ
【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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