JP2009296465A - 固体撮像装置、その駆動方法及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で理想的なフリッカ検出を行うことができる固体撮像装置、その駆動方法及び撮像システムを提供することを課題とする。
【解決手段】行列状に配され、光を電荷に変換する光電変換素子（１０１ａ〜１０１ｄ）と、前記変換された電荷をフローティングノードに転送するための転送ゲートと、前記フローティングノードの電位に基づく信号を増幅して列毎の信号線に出力するための第１のトランジスタと、前記フローティングノードの電位をリセットするための第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタにより前記フローティングノードをリセットした後、前記フローティングノードの電位に基づく各列の前記信号線の信号を加算する転送手段（１０９）とを有することを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置、その駆動方法及び撮像システムに関する。

近年、固体撮像装置の進歩により、より高画質で安価なデジタルカメラが普及している。特に画素内に能動素子を持ち、周辺回路をオンチップ化できるＣＭＯＳセンサの性能向上はめざましく、一部ＣＣＤセンサを置き換えるに至っている。ＣＭＯＳセンサを用いて動画撮影を行った場合、蛍光灯等の照明下で、動画撮影をすると、蛍光灯の輝度変化の周波数とカメラの垂直同期周波数（撮像周波数）との違いによって、撮影出力の映像信号に時間的な明暗の変化、いわゆる蛍光灯フリッカを生じる。フリッカ現象は、特許文献１に示されているように、フィールド間だけでなくフィールド内でも明暗の変化が生じ、画面上では縞模様として現れることがある。この問題に対して、特許文献１では、以下の方法が提案されている。撮像素子からの映像信号からフリッカの連続性を利用してフリッカ成分を推定し、その推定結果に応じて撮像素子からの映像信号を補正して、フリッカ成分を低減する方法である。

また、記録用ないし鑑賞用の撮像とは異なる、フリッカ検出専用の画素領域を設ける例が特許文献２に提案されている。特許文献２では、フリッカノイズ検出のための画素列の対を設けて露出時刻を異ならせている。

特開２００５−０３３６１６号公報 特開２００５−３１８５０４号公報

しかしながら特許文献１においては、フリッカを低減する駆動モード（フリッカ低減駆動モード）での露光時間の設定に制約があり、被写体の照度に応じた露光時間の最適化が行えないというデメリットがある。例えば６０ｆｐｓの撮影を行っている場合、１フレームは１／６０秒であり、読み出しのためのデッドタイムを考慮すると、露光時間の最大は１／６０秒より若干少ない値となる。上記手法では、露光時間の選択肢は２／１００、１／１００、１／１２０秒に限られる。光源のフリッカ成分を検出した場合に、上記手法によるフリッカ低減駆動モードに入るシステムを考えてみる。この場合、一度フリッカ低減駆動モードに入った後は、フリッカの有無を検知することができず、再び光源のフリッカ成分が解消された場合でも、フリッカ低減駆動モードから脱することができない。そのため、蓄積時間の設定の自由度に制約が出ることによるダイナミックレンジの低下や低照度画像のＳ／Ｎ比の悪化が起こる。上述の問題は、記録用等の撮像画像自体でフリッカの検出を行うために発生する。

また、特許文献２の提案では、撮像に不要な画素列を設け、独立の読み出し処理が必要なため、チップサイズの増大によるコストアップや小型化への弊害がある。また、フリッカ検出を行う撮影領域が、画面端等の一部に限られるため、動きのある被写体を撮影した際に、模様と区別してフリッカを検出する精度を高めることが困難である。

このような課題に鑑み本発明は、簡易な構成で理想的なフリッカ検出を行うことができる固体撮像装置、その駆動方法及び撮像システムを提供することを目的とする。

本発明の固体撮像装置は、行列状に配され、光を電荷に変換する光電変換素子と、前記変換された電荷をフローティングノードに転送するための転送ゲートと、前記フローティングノードの電位に基づく信号を増幅して列毎の信号線に出力するための第１のトランジスタと、前記フローティングノードの電位をリセットするための第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタにより前記フローティングノードをリセットした後、前記フローティングノードの電位に基づく各列の前記信号線の信号を加算する転送手段とを有することを特徴とする。

本発明の固体撮像装置の駆動方法は、行列状に配され、光を電荷に変換する光電変換素子と、前記変換された電荷をフローティングノードに転送するための転送ゲートと、前記フローティングノードの電位に基づく信号を増幅して列毎の信号線に出力するための第１のトランジスタと、前記フローティングノードの電位をリセットするための第２のトランジスタとを有する固体撮像装置の駆動方法であって、前記第２のトランジスタにより前記フローティングノードをリセットした後、前記フローティングノードの電位に基づく各列の前記信号線の信号を加算する加算ステップを有することを特徴とする。

各列の信号線を加算した信号をフリッカ検出用信号として利用することができる。フリッカ検出用信号を基に撮影光源のフリッカの有無を検出することができるので、簡易な構成で、フリッカの有無に応じてフリッカ低減駆動モード又は通常駆動モードで固体撮像装置を制御することが可能になる。

（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概略図である。１０１ａ〜１０１ｄはそれぞれが光電変換素子及び光電変換素子で生成した電荷に基づく信号を読み出すための回路を有する画素である。画素１０１ａ〜１０１ｄは行列状等のように２次元に配列される。

１０２は垂直信号線（第１の信号線）であり、画素１０１ａ〜１０１ｄからの信号が出力される。定電流回路１０３及び画素１０１ａ〜１０１ｄ内のトランジスタ（不図示）によりソースフォロワ回路を構成し、各光電変換素子に入射した光量に応じた信号を増幅（インピーダンス変換）する。１０４は画素列毎もしくは複数の画素列毎に設けられた列アンプ１０４である。

１０７,１０８は列アンプからの信号を保持するラインメモリである。列アンプ１０４からの信号はスイッチ１０５、１０６を介してラインメモリ１０７、１０８に保持される。

１１３,１１４は水平出力線（第２の信号線）である。ラインメモリ１０７、１０８の信号がスイッチ１０９を介してそれぞれ水平出力線（第２の信号線）１１３、１１４に転送される。

１１０Ｓ〜１１２Ｓ、１１０Ｎ〜１１２Ｎはパルス供給配線であり、不図示の水平走査回路により各スイッチ１０９の導通を制御するためのパルスが供給される。

１１５はリセットスイッチである。リセットスイッチ１１５にはリセット電源１１６からの電圧が供給されており、リセットスイッチ１１５を導通させることにより、水平出力線１１３、１１４をリセットする。

１１７は出力アンプである。水平出力線１１３、１１４の信号がそれぞれ出力アンプ１１７の入力部に供給される。出力アンプ１１７は、水平出力線１１３,１１４の信号の差動処理を行う。

１１８は出力アンプ１１７の出力端子である。出力端子１１８は出力パッドに引き出され、出力アンプ１１７からの信号が次段のＡＦＥ(Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ)等に出力される。あるいは、ＡＦＥは固体撮像装置中にオンチップ化されていても良い。ここでＡＦＥとはＡ／Ｄ変換に先行するアナログ回路部分を指す。また出力アンプ１１７は全差動型のアンプとしてもよい。つまり２入力、２出力の形式である。

図２は、図１の画素１０１ａ〜１０１ｄのそれぞれの等価回路図である。２０１がフォトダイオード等により構成される光電変換素子であり、光を電荷に変換する。２０２は光電変換素子２０１の信号を転送する転送ゲートであり、例えばＭＯＳトランジスタにより構成することができる。２０３は光電変換素子２０１からの電荷が転送される際に電位をフローティング状態にすることが可能なフローティングノードである。フローティングノード２０３は、例えば半導体基板に形成した半導体領域を含んで構成することができる。

２０４はリセットトランジスタである。リセットトランジスタ２０４は、フローティングノード２０３の電位を基準電位に設定する。

２０５はフローティングノード２０３にゲートが接続された増幅用トランジスタであり、ソースフォロワ回路の入力ＭＯＳトランジスタとして機能させることができる。

２０６は選択トランジスタであり、各画素の信号を選択して読み出す。選択トランジスタ２０６の制御配線を各画素行毎に設けることにより、画素行毎の選択動作をさせることが可能である。

２０７は電源電圧を供給するための配線である。ここではリセットトランジスタ２０４及び増幅トランジスタ２０５に電源電圧を供給しているがそれぞれに対して個別に配線を設けることもできる。

１０２は図１で説明した垂直信号線であり、上述したソースフォロワ回路の出力ノードとして機能させることができる。図２では示されていないが、１０２には図１で説明した定電流回路が接続されており、増幅トランジスタ２０５とともにソースフォロワ回路の一部を構成している。

この中で特定の素子、たとえばフローティングノード２０３、増幅トランジスタ２０５、選択トランジスタ２０６、リセットトランジスタ２０４等を複数の光電変換素子で共有化することが可能である。また選択トランジスタ２０６の代わりに、増幅トランジスタ２０５のゲートの電位を制御することにより信号を読み出すような構成にすることもできる。

図３は、第１の実施形態の固体撮像装置の駆動パルスの概略図である。３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄはそれぞれ画素１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの転送ゲート２０２への印加パルスである。３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄはそれぞれ画素１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄのリセットトランジスタ２０４のゲートへの印加パルスである。３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ、３０６ｄはそれぞれ画素１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの選択トランジスタ２０６のゲートへの印加パルスである。

また、３０７はスイッチ１０５への印加パルスであり、画素からの信号に対して相関二重サンプリング動作を行う場合のノイズ信号のサンプルホールドパルスを意味する。そして、３０８はスイッチ１０６への印加パルスであり、相関二重サンプリング動作の光信号のサンプルホールドパルスを意味する。ここでノイズ信号としては、列アンプ１０４のオフセット信号が該当する。列アンプ１０４を設けない場合には、画素のノイズ信号が該当する。列アンプ１０４を設けた場合には、画素のノイズ信号は列アンプ１０４もしくは列アンプ１０４の前段のクランプ回路により低減させることができる。

３０９はフリッカ検出用信号のサンプルホールドパルスを示している。パルス３０９は、具体的には後述のフリッカ検出行の読み出し時刻において、スイッチ１０６に印加される。また全てのスイッチにおいてハイレベルパルスにより各スイッチが導通する。

このタイミング図の駆動方式は、光電変換素子２０１をリセットして蓄積を開始する行（以下、先幕行）と、転送ゲート２０２を導通させてフローティングノード２０３へ電荷を読み出す行（以下、後幕行）を画面内でスクロールする。そして、先幕行と後幕行が通過する際の時間差により蓄積時間を制御する。

画素１０１ａが含まれる画素行は先幕行であり、光電変換素子及びフローティングノード２０３のリセットを行う。画素１０１ｂが含まれる画素行はフリッカ検出行であり、フリッカ検出用信号の読み出しを行う。画素１０１ｄが含まれる画素行は後幕行であり、光電変換素子２０１内の光信号の読み出しを行う。

１フレーム期間における駆動としては、先幕行、フリッカ検出行、後幕行は画素のアレイ内を上下方向に順次スクロールしていく。

具体的な固体撮像装置の動作及び駆動方法を図２及び図３を用いて説明する。先幕行はパルス３０２ａ及び３０４ａのハイレベルにて、フローティングノード２０３及び光電変換素子２０１がリセットされる。

フリッカ検出行では光電変換素子２０１の電荷を転送させることなくパルス３０６ｂのハイレベルにてフローティングノード２０３の電位に基づく信号を垂直信号線１０２へ読み出す。この画素行は時間を遡ると、過去のある時刻には先幕行として光電変換素子２０１及びフローティングノード２０３がリセットされている。そのため、先幕行の通過後からサンプルホールドパルス３０９にて信号がサンプルホールドされるまでの期間がフリッカ検出のための蓄積期間となる。すなわち、この蓄積時間中にフローティングノード２０３が検知した感度成分がフリッカ検出用信号として検出される。フローティングノード２０３は上述したように半導体領域を用いて構成することができる。この半導体領域は光が入射しないように配線層等により遮光されているが、その遮光部の間をとおって直接入射される光や、半導体基板内の電荷の拡散の影響で若干の感度を有することが解っている。フローティングノード２０３の感度は光電変換素子２０１に比べて著しく低いものの、その近傍の光電変換素子２０１とほぼ比例した信号を検知することができる。すなわち、光電変換素子２０１の二次元の配列により構成される撮像領域と概ね同じ領域にて、フローティングノード２０３の二次元の配列によるフリッカ検出用信号の検出を行うことができる。また、個々のフローティングノード２０３の感度が低くても、後述するように、フリッカ検出用信号は画面水平方向の積算値をもって出力すれば、光源のフリッカ成分を検出する目的としては十分である。

この動作において重要な事は、フローティングノード２０３の電位に基づく信号を読み出す際に、光電変換素子２０１に蓄積された電荷は保持したままにするという点である。そのため、フリッカ検出用信号の検出のための蓄積期間と撮像のための蓄積期間を独立に制御することができる。光電変換素子２０１に蓄積された電荷は、パルス３０４ｄにて後幕行のフローティングノード２０３をリセットする。その後、ノイズ信号のサンプルホールドパルス３０７にてリセットノイズを読み出し、光電変換素子２０１の電荷を転送パルス３０２ｄにて転送した後に光信号のサンプルホールドパルス３０８にて光信号を読み出すことで相関二重サンプリングが可能となる。

上述の駆動方法にて、ノイズ信号、光信号、フリッカ検出用信号をラインメモリにサンプルホールドすることができる。さらにこれらの信号の出力方法を図１及び図４にて説明する。後幕行の出力時にはラインメモリ１０７にはノイズ信号が保持されており、ラインメモリ１０８には光信号が保持されている。ラインメモリの水平走査は以下のように行う。水平走査回路からの出力により１１０Ｓと１１０Ｎ、１１１Ｓと１１１Ｎ、１１２Ｓと１１２Ｎ・・・を順次オンし、ラインメモリ１０７、１０８に保持された信号を順次、出力チャネル線１１３、１１４に転送する。出力チャネル線１１３、１１４に転送された信号は差動アンプ１１７に入力され、その差分が差動アンプ１１７より出力される。水平走査時には１ビット毎に出力チャネルリセットスイッチ１１５をオンし、出力チャネル線１１３、１１４をリセットする。このような動作を行うことで、ラインメモリ１０７、１０８に保持されたノイズ信号と光信号の差分を出力１１８より出力することができる。この差分の信号が、ノイズが除去された画素信号となる。

一方、フリッカ検出行の出力時は、図５に示すように、ラインメモリ１０７の転送は行わず、出力チャネル線１１３にはリセット電圧１１６が書き込まれている。各列のラインメモリ１０８に保持された信号は、１１０Ｓ、１１１Ｓ、１１２Ｓを少なくとも一部の期間が同時にハイレベルとなるように動作させ出力チャネル線１１４に転送され、加算される。以上の動作によりフリッカ検出行のフローティングノード２０３の信号の積算値（加算値）を撮影光源のフリッカ検出用信号として出力１１８に出力することができる。この動作では、フリッカ検出行の読み出しに１水平走査の時間を要することが無いため、フレームレートの高速化に影響をほとんど与えることなくフリッカ検出用信号を読み出すことができる。さらに、本実施形態においては、フリッカ検出用信号専用の出力アンプや出力パッド（ＰＡＤ）を設ける必要がなく、フリッカ検出機能を持たせるためのチップサイズの増大やコストアップを抑制することができる。

本実施形態によれば、フリッカ検出行を入れる位置（時刻）を先幕行、後幕行とは独立に決めることができるため、光電変換素子２０１の蓄積期間とは独立にフリッカ検出のための蓄積期間を設定することができる。これにより、記録や鑑賞用の撮像においてフリッカが発生しにくい撮影モード中にも、光源のフリッカの有無を検知できるため、フリッカ低減駆動モードを脱し、通常の駆動モードに戻る判定をシステムにて行うことが可能である。

（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を説明するタイミング図である。この実施形態では第１の実施形態の図３の動作を図６の動作に置き換えている。第１の実施形態と同様の機能を有するものには同様の番号を付し詳細な説明は省略する。本実施形態ではフリッカ検出行と後幕行は撮像領域の空間的に同じ行に位置する。すなわち、フローティングノード２０３の電位をフリッカ検出用信号としてパルス３０６ｂのハイレベルにて読み出した後、図５にて示したタイミングにて出力する。その後、同じ行のフローティングノード２０３をリセットし、ノイズ信号の読み出し、光信号の読み出しを行う。このあとで図４にて示したタイミングで撮像信号を順次、水平走査にて読み出すことができる。

本実施形態ではフリッカ検出のための蓄積期間は、パルス３０４ｂのハイレベルにてフローティングノード２０３をリセットする時刻からパルス３０９のハイレベルにて読み出すまでの期間となる。パルス３０４ｂのハイレベルによるフローティングノード２０３をリセットする時刻は任意に選択することが可能であるため、フリッカ検出のための蓄積期間は撮像の先幕行、後幕行とは独立に制御することができる。

本実施形態は、第1の実施形態で得られる効果に加えて、撮像内の空間的な位置が同じ行である、フリッカ検出の信号と撮像の信号が連続して出力される利点がある。この利点を用いて、フリッカ低減駆動モードでの撮影時にも、わずかながら残存するフリッカ成分をさらにリアルタイムで補正することが可能である。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の説明図であり、画素アレイの二次元に配列を示している。垂直方向の走査は、先幕行、後幕行、フリッカ検出行ともに上から下へ走査している。この実施形態では、後幕行の読み出しは、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４・・・で示したように全ての行で順次行い、画素信号を出力する。一方、フリッカ検出行については、必ずしも全ての行の読み出しを行う必要が無い。そのため、本実施形態では４行毎（図７中のハッチングのかかった行）のみでフリッカ検出用信号の出力を行う。フリッカ検出用信号は、図中Ｆ４、Ｆ８、Ｆ１２で示した。

撮像のための信号とフリッカ検出用の信号は、同一の出力経路から出力することができる。本実施形態の信号出力のタイミングは図８のようになり、撮像のための信号（後幕の信号）を水平に走査した信号出力の水平走査（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、・・・）の間に、４行に一回、フリッカ検出のための信号（Ｆ４、Ｆ８、・・・）を出力している。本実施形態によれば、フリッカ検出のための信号を間引いて出力するために、フレームレートの高速化が可能である。

（第４の実施形態）
第１の実施形態にて図２で説明した画素回路は複数の画素で読み出し回路を共有化することが可能である。図９は、本発明の第４の実施形態における画素の回路図である。第１の実施形態と同様の機能を有するものには同様の番号を付し詳細な説明は省略する。読み出し回路を共有している光電変換素子の添え字の番号と転送ゲートの添え字の番号には行毎にａ、ｂ、ｃ、ｄの記号を付加した。

本実施形態による画素においては、撮像のための蓄積を行う４個の光電変換素子２０１ａ〜２０１ｄに対して、フリッカ検出のための信号の蓄積を行えるフローティングノード２０３は１つしかない。そのため、第３の実施形態同様に、フリッカ検出用の信号は撮像の信号に対して間引かれた数での出力が可能となる。また、本実施形態による画素を駆動する方法としては、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様に、光電変換素子２０１ａ〜２０１ｄとフローティングノード２０３の蓄積期間を独立に制御して読みだす事が可能である。

本実施形態に特有の効果としては、フローティングノード２０３が複数画素の領域にわたって延在して形成されているため、フローティングノード２０３の感度は大きくなる。このため、フリッカ検出の感度が向上する。さらには、フリッカ検出用の信号の蓄積期間を短い時間に設定することが可能となるため、時間分解能の高いフリッカ検出が可能となり、フリッカの周波数、位相等の情報を抽出しやすくなるという利点がある。

（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態による動画撮像システムのブロック図である。図１０において１００１は固体撮像装置である。固体撮像装置１００１の出力部より撮像信号及びフリッカ検出用信号１００２が時系列に出力される。１００３はＡＦＥブロックである。ここで、信号１００２はＡＦＥブロック１００３に入力され、撮像信号（画素信号）１００４とフリッカ検出用信号１００５に分けられ、撮像信号１００４は記録又は鑑賞用の撮像信号として次ブロックに送られる。フリッカ検出用信号１００５はフリッカ検出ブロック１００６にてフリッカの有無を判定され、フリッカ有無判定値１００７は駆動タイミングジェネレータ１００８に送られる。駆動タイミングジェネレータ１００８では、フリッカの有無に従って駆動パルス１００９を制御し、駆動パルス１００９は固体撮像装置１００１に入力される。本実施形態の特徴として、このような処理ループは固体撮像装置１００１がフリッカ低減駆動モードにて駆動されている場合にも働いている。フリッカ低減駆動モードにて駆動中であっても、光源のフリッカがあるレベル以下になった場合、光源のフリッカ成分が少ないことを検知し、フリッカ低減駆動モードを脱し、通常の駆動モード（すなわち、蓄積時間の制約が取り払われた駆動）に戻ることができる。

なお、本実施形態にて説明した動画撮像システムは、第１〜第４の実施形態で説明した固体撮像装置や駆動方法にて構成することが可能である。

また、本発明の効果は本実施形態に限定されるものでは無く、ＡＦＥブロック１００３までが固体撮像装置１００１にオンチップ化されていても良いし、ＡＦＥブロック１００３には次段１００４と記述した処理を含むことも可能である。

以上のように、第１〜第５の実施形態では、光源のフリッカを検出するために最適な情報の取得は、以下の要件を満たすことである。まず第１点目は、記録用もしくは鑑賞用の撮像の蓄積時間（露光時間）とは独立に、フリッカ検出用信号取得のための蓄積時間が設定できることである。次に第２点目として画像端部等の特定の結像領域における信号ではなく、撮像の広範囲もしくは撮像領域全域に渡っての光量を取得できることである。これらの要件が実現できれば、撮像におけるフリッカの有無、また、被写体の模様、被写体の動きによらず、光源のフリッカの検出が可能となる。

動画撮影時のフリッカを検出するために、フローティングノード２０３の感度を利用する。光電変換素子２０１又は２０１ａ〜２０１ｄの蓄積期間とフローティングノード２０３の蓄積期間を独立に制御することにより、記録用撮像ではフリッカ低減駆動モードで撮影をしている場合にも、撮影光源のフリッカを検出することできる。これにより、撮影光源のフリッカ成分が解消された時に、フリッカ低減駆動モードを脱し、通常駆動モードに戻ることができる。

光電変換素子２０１又は２０１ａ〜２０１ｄは、行列状に配され、光を電荷に変換する。転送ゲート２０２又は２０２ａ〜２０２ｄは、前記変換された電荷をフローティングノード２０３に転送するためのトランジスタである。増幅トランジスタ（第１のトランジスタ）２０５は、フローティングノード２０３の電位に基づく信号を増幅して列毎の信号線１０２に出力する。リセットトランジスタ（第２のトランジスタ）２０４は、フローティングノード２０３の電位をリセットするためのトランジスタである。転送手段（水平転送回路）は、スイッチ１０９、リセットスイッチ１１５及び差動出力アンプ１１７を有する。その転送手段は、リセットトランジスタ２０４によりフローティングノード２０３をリセットした後、フローティングノード２０３の電位に基づく各列の信号線１０２の信号を加算する。すなわち、図５において、信号１１０Ｓ，１１１Ｓ，１１２Ｓを同時にハイレベルにすることにより、ラインメモリ１０８の信号が出力チャネル線１１４上で加算される。

前記転送手段は、フローティングノード２０３の電位に基づく各列の信号線１０２の信号を加算することにより撮影光源のフリッカ検出用信号を出力する。

ここで転送ゲート２０２等により転送されたフローティングノード２０３の電荷に基づく信号線１０２の信号を第１の信号とし、リセットトランジスタ２０４によりリセットされたフローティングノード２０３の信号に基づく信号線１０２の信号を第２の信号とする。前記転送手段は、第１の信号と第２の信号との列毎の差分信号を画素信号として出力する。

フローティングノード２０３は、撮影光源から半導体領域に入射される光又は半導体基板内の電荷の拡散により、撮影光源のフリッカ検出用信号が生成される。

第３の実施形態では、前記転送手段は、全ての行（後幕行）について前記画素信号の出力を行い、一部の行（フリッカ検出行）について前記撮影光源のフリッカ検出用信号の出力を行う。

第５の実施形態の撮像システムは、第１〜第４の実施形態の固体撮像装置１００１を有する。ＡＦＥブロック１００３は、固体撮像装置１００１により出力される画素信号及び撮影光源のフリッカ検出用信号を固体撮像装置１００１内の同一の経路から時系列に入力し、画素信号１００４及び撮影光源のフリッカ検出用信号１００５を異なる経路に出力する。フリッカ検出ブロック１００６は、ＡＦＥブロック１００３により出力される撮影光源のフリッカ検出用信号１００５を基に撮影光源のフリッカの有無の判定値１００７を出力する。タイミングジェネレータ１００８は、判定値１００７に応じてフリッカ低減駆動モード又は通常駆動モードの駆動パルス１００９を固体撮像装置１００１に出力する。

以上のように、第１〜第５の実施形態によれば、各列の信号線を加算した信号をフリッカ検出用信号として利用することができる。フリッカ検出用信号を基に撮影光源のフリッカの有無を検出することができるので、簡易な構成で、フリッカの有無に応じてフリッカ低減駆動モード又は通常駆動モードで固体撮像装置を制御することが可能になる。

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。

本発明による第１の実施形態の固体撮像装置の説明図である。 本発明による第１の実施形態の画素の説明図である。 本発明による第１の実施形態の動作説明図である。 本発明による第１の実施形態の撮像のタイミング図である。 本発明による第１の実施形態のフリッカ検出のタイミング図である。 本発明による第２の実施形態のタイミング図である。 本発明による第３の実施形態の説明図である。 本発明による第３の実施形態の信号出力のタイミング図である。 本発明による第４の実施形態における画素の回路図である。 本発明による第５の実施形態における動画撮像システムのブロック図である。

符号の説明

１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ 画素
１０２ 垂直信号線
１０３ 定電流回路
１０４ 列アンプ
１０５、１０６ スイッチ
１０７、１０８ ラインメモリ
１０９ 信号転送スイッチ
１１３、１１４ 出力チャネル線
１０９ 信号転送スイッチ
１１３、１１４ 出力チャネル線
１１５ 出力チャネルリセットスイッチ
１１６ 出力チャネルリセット電源
１１７ 差動出力アンプ
２０１、２０１a、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ 光電変換素子
２０２、２０２a、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ 転送ゲート
２０３ フローティングノード
２０４ リセットトランジスタ
２０５ ソースフォロワアンプ
２０６ 行選択トランジスタ
２０７ 電源
１００１ 固体撮像装置
１００２ フリッカ検出用信号
１００３ ＡＦＥブロック
１００４ 撮像信号
１００５ フリッカ検出用信号
１００６ フリッカ検出ブロック
１００８ 駆動タイミングジェネレータ
１００９ 駆動パルス

Claims (7)

1. 行列状に配され、光を電荷に変換する光電変換素子と、
   前記変換された電荷をフローティングノードに転送するための転送ゲートと、
   前記フローティングノードの電位に基づく信号を増幅して列毎の信号線に出力するための第１のトランジスタと、
   前記フローティングノードの電位をリセットするための第２のトランジスタと、
   前記第２のトランジスタにより前記フローティングノードをリセットした後、前記フローティングノードの電位に基づく各列の前記信号線の信号を加算する転送手段と
   を有することを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記転送手段は、前記フローティングノードの電位に基づく各列の前記信号線の信号を加算することにより撮影光源のフリッカ検出用信号を出力することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
3. 前記転送手段は、前記転送ゲートにより転送された前記フローティングノードの電荷に基づく前記信号線の信号と、前記第２のトランジスタによりリセットされた前記フローティングノードの信号に基づく前記信号線の信号との列毎の差分信号を画素信号として出力することを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
4. 前記フローティングノードは、前記撮影光源から半導体領域に入射される光又は半導体基板内の電荷の拡散により、前記撮影光源のフリッカ検出用信号が生成されることを特徴とする請求項２又は３記載の固体撮像装置。
5. 前記転送手段は、全ての行について前記画素信号の出力を行い、一部の行について前記撮影光源のフリッカ検出用信号の出力を行うことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
6. 請求項３記載の固体撮像装置と、
   前記固体撮像装置により出力される前記画素信号及び前記撮影光源のフリッカ検出用信号を前記固体撮像装置内の同一の経路から時系列に入力し、前記画素信号及び前記撮影光源のフリッカ検出用信号を異なる経路に出力するＡＦＥブロックと、
   前記ＡＦＥブロックにより出力される前記撮影光源のフリッカ検出用信号を基に前記撮影光源のフリッカの有無の判定値を出力するフリッカ検出ブロックと、
   前記判定値に応じてフリッカ低減駆動モード又は通常駆動モードの駆動パルスを前記固体撮像装置に出力するタイミングジェネレータと
   を有することを特徴とする撮像システム。
7. 行列状に配され、光を電荷に変換する光電変換素子と、
   前記変換された電荷をフローティングノードに転送するための転送ゲートと、
   前記フローティングノードの電位に基づく信号を増幅して列毎の信号線に出力するための第１のトランジスタと、
   前記フローティングノードの電位をリセットするための第２のトランジスタとを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
   前記第２のトランジスタにより前記フローティングノードをリセットした後、前記フローティングノードの電位に基づく各列の前記信号線の信号を加算する加算ステップを有することを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。

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