TWI833194B - 固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備 - Google Patents

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Abstract

本發明提供固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備，其在將相異的多個曝光時間中拍攝的圖像合成的多重曝光處理中，防止運動偽影或LED閃爍的發生並謀求高動態範圍化。 像素PXL20構成為，例如分割為4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3，全部的子像素為同色的第1色(例如G(綠色))Color1的4:0構造，存取控制部80，將多個子像素SPXL的各光電轉換部PD的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異且重疊。也就是說，存取控制部80，將數量相應於全部的同色子像素數量的時間相異的多個電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異且重疊。

Description

固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備
本發明涉及一種固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備。
互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)圖像傳感器已作為使用有光電轉換元件的固態攝像裝置(圖像傳感器)而被實際運用，該光電轉換元件檢測光並產生電荷。 CMOS圖像傳感器已廣泛用作數碼相機、攝像機、監控相機、醫療用內視鏡、個人電腦(Personal Computer，PC)、車用相機、手機等可攜式終端裝置(移動設備)等各種電子設備的一部分。
CMOS圖像傳感器在每個像素中帶有包括光電二極管(光電轉換元件)及浮動擴散層(FD:Floating Diffusion，浮置擴散層)的FD放大器，該CMOS圖像傳感器的主流讀取類型為列並聯輸出型，即，選擇像素陣列中的某一行，同時向列(column)輸出方向對這些行進行讀取。
一般來說，CMOS圖像傳感器的各像素構成為，例如對應於1個光電二極管，包括作為傳輸元件的傳輸晶體管、作為重置元件的重置晶體管、作為源極跟隨元件(放大元件)的源極跟隨晶體管、以及作為選擇元件的選擇晶體管的4元件作為有源元件。
另外，為了提升其性能，已提出了各種實現具有高動態範圍(HDR)的高畫質的CMOS圖像傳感器的方法(例如參照專利文獻1、2)。
專利文獻1記載了區分(分割)為以短曝光時間對應於高照度側的拍攝以及以長曝光時間對應於低照度側的拍攝的相異的兩回以上的曝光時間的高動態範圍技術。
專利文獻2中記載了通過採用將不同的多個曝光時間中拍攝的圖像合成的多次曝光擴大動態範圍的技術。
圖1為顯示一像素的例子，和對於一像素設定長時間曝光期間和短時間曝光期間的多重曝光序列的一例的圖。
在此多重曝光序列中，首先於長時間曝光期間TLE的開始端STLE開始長時間曝光TLE，經過長時間曝光期間TLE，於長時間曝光期間TLE的結束端ETLE結束長時間曝光LE。 與長時間曝光LE的結束平行，於短時間曝光期間TSE的開始端STSE開始短時間曝光SE，經過短時間曝光期間TSE，於短時間曝光期間TSE的結束端ETSE結束短時間曝光SE。
在專利文獻3中提出一種方法，其應用的技術為各像素包含分割為光敏感性或電荷積累量相異區域的多個例如4個子像素，將4個子像素視為1像素，改變4個子像素的各積累時間以實現高動態範圍。在此技術中，將4個子像素的讀取信號相加計算。
圖2為顯示設定了超長時間曝光期間TVLE、長時間曝光期間TLE、中時間曝光期間TME、以及短時間曝光期間TSE的多重曝光序列的一例的圖。
在此多重曝光序列中，首先於超長時間曝光期間TVLE的開始端STVLE開始超長時間曝光VLE，經過超長時間曝光期間TVLE，於超長時間曝光期間TVLE的結束端ETVLE結束超長時間曝光VLE。 與超長時間曝光VLE的結束平行，於長時間曝光期間TLE的開始端STLE開始長時間曝光LE，經過長時間曝光期間TLE，於長時間曝光期間TLE的結束端ETLE結束長時間曝光LE。 與長時間曝光LE的結束平行，於中時間曝光期間TME的開始端STME開始中時間曝光ME，經過中時間曝光期間TME，於中時間曝光期間TME的結束端ETME結束中時間曝光ME。 與中時間曝光ME的結束平行，於短時間曝光期間TSE的開始端STSE開始短時間曝光SE，經過短時間曝光期間TSE，於短時間曝光期間TSE的結束端ETSE結束短時間曝光SE。 現有技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]日本專利特開2000-165754號公報 [專利文獻2]日本專利第4392492號 [專利文獻3]日本專利第4661912號
本發明所要解決的技術問題
然而，上述傳統的多重曝光技術有一個缺點，即當對象在曝光期間移動或變化時，會出現所謂的運動偽影或閃爍問題，如圖3所示。
具體來說，如果被攝體(對象) 在長短曝光期間移動，在合成時會發生位移(運動偽影)。 這是因為被攝體的移動速度比快門速度（拍攝時間）快，在拍攝的圖像中出現被攝體抖動（模糊）。
此外，由於連續執行的長時間側的曝光期間和短時間側的曝光期間之間沒有重疊的時間，會有如後現象發生，例如對象是LED的情況下，在長時間側的曝光期間中可以檢測到2個脈衝，但如由於LED的特有的閃爍（flicker）而在短時間側的曝光期間中沒有檢測到脈衝。
近年來，LED被越來越多地應用於交通標誌、交通信號燈、汽車前燈和刹車燈等，由於LED 的發光(驅動頻率)和圖像傳感器的快門時間之間的關係，拍攝LED的圖像會有特有的閃爍（LED閃爍）。 例如，受到LED的亮暗的影響，可能無法判斷是緊急車輛燈的亮暗還是LED的閃爍，或者誤認交通標誌。
如果增加曝光時間，使LED在曝光期間至少發光一次，在曝光期間內LED有發光的話，就可能抑制LED閃爍的影響。 然而，通過延長曝光時間可以抑制LED的閃爍，但也有如後的缺點：圖像白化，並且難以實現高動態範圍(HDR)。 換句話說，在LED閃爍和高動態範圍（HDR）化之間存在著一種權衡的關係。另一個缺點是，拉長曝光時間使拍攝對象更容易出現模糊。
本發明提供固態攝像裝置、固態攝像裝置的驅動方法、以及電子設備，其在將相異的多個曝光時間中拍攝的圖像合成的多重曝光處理中，防止運動偽影或LED閃爍的發生並謀求高動態範圍化。 解決問題的方案
本發明的第一觀點的固態攝像裝置包括：像素部，配置有分割為包含執行光電轉換的光電轉換部的多個同色子像素的像素；以及存取控制部，分別個別控制對於所述像素的多個子像素的存取；所述存取控制部，將所述多個子像素的各光電轉換部的電荷積累期間以及電荷積累開始時間設定為相異，從所述電荷積累期間長的子像素的光電轉換部起依序開始電荷積累，使得在已開始該電荷積累的光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的光電轉換部的電荷積累的開始與前一個電荷積累期間重疊，來進行曝光控制。
本發明的第二觀點是固態攝像裝置的驅動方法，所述固態攝像裝置包括：具有配置有分割為包含執行光電轉換的光電轉換部的多個同色子像素的像素的像素部，並分別個別控制對於所述像素的多個子像素的存取，將所述多個子像素的各光電轉換部的電荷積累期間以及電荷積累開始時間設定為相異，從所述電荷積累期間長的子像素的光電轉換部起依序開始電荷積累，使得在已開始該電荷積累的光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的光電轉換部的電荷積累的開始與前一個電荷積累期間重疊。
本發明的第三觀點的電子設備包括：固態攝像裝置；以及光學系統，使被攝體像在所述固態攝像裝置中成像，所述固態攝像裝置包括：像素部，配置有分割為包含執行光電轉換的光電轉換部的多個同色子像素的像素；以及存取控制部，分別個別控制對於所述像素的多個子像素的存取；所述存取控制部，將所述多個子像素的各光電轉換部的電荷積累期間以及電荷積累開始時間設定為相異，從所述電荷積累期間長的子像素的光電轉換部起依序開始電荷積累，使得在已開始該電荷積累的光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的光電轉換部的電荷積累的開始與前一個電荷積累期間重疊，來進行曝光控制。 發明效果
根據本發明，能夠在將相異的多個曝光時間中拍攝的圖像合成的多重曝光處理中，防止運動偽影或LED閃爍的發生並謀求高動態範圍化。
以下，搭配附圖說明本發明的實施方式。
(第一實施方式) 圖4是本發明第一實施方式的固態攝像裝置的結構例的方框圖。 在本實施方式中，固態攝像裝置10例如由CMOS圖像傳感器構成。
如圖4所示，該固態攝像裝置10包括以下主要構成要素：作為拍攝部的像素部20、垂直掃描電路(行掃描電路)30、讀取電路(列讀取電路)40、水平掃描電路(列掃描電路)50、時序控制電路60、讀取部70以及存取控制部80。 由這些構成要素中的例如垂直掃描電路30、讀取電路40、水平掃描電路50、以及時序控制電路60構成像素信號的讀取部70以及存取控制部80的一部份。
如下文所詳述，在本第一實施方式中， 固態攝像裝置10，在像素部20以行列狀配列的像素PXL20，被分割為多個(本第一實施方式中為4)同色(例如G(綠色))的子像素SPXL。 在本第一實施方式中，已被分割的各子像素如後所記載那樣，構成為包含光電轉換部(PD)以及作為傳輸元件的傳輸晶體管。 固態攝像裝置10構成為，通過存取控制部80，分別個別地控制對於像素PXL20的多個子像素的存取，可以執行將以相異的多個曝光時間拍攝的圖像合成的多重曝光模式處理。
固態攝像裝置10中的存取控制部80，為了在將以相異的多個曝光時間拍攝的圖像合成的多重曝光處理中，防止運動偽影或LED閃爍的發生，並且可以謀求高動態範圍化，進行如下所述的曝光控制。
存取控制部80，將多個子像素SPXL的各光電轉換部(光電二極管)PD的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。 像素PXL20構成為分割成4個子像素SPXL_0~SPXL_3的情況下，存取控制部80，將多個子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電轉換部(光電二極管)PD的電荷積累期間TE設定作為超長時間曝光期間TVLE、長時間曝光期間TLE、中時間曝光期間TME、以及短時間曝光期間TSE。另外，存取控制部80，設定超長時間曝光期間TVLE的開始時間STVLE、長時間曝光期間TLE的開始時間STLE、中時間曝光期間TME的開始時間STME、以及短時間曝光期間TSE的開始時間STSE。 而且，存取控制部80，從電荷積累期間長的子像素的光電轉換部(光電二極管)起依序開始電荷積累，使得在此已經開始電荷積累的光電轉換部(光電二極管)之後接著進行電荷積累的子像素的光電轉換部(光電二極管)的電荷積累開始與前一個電荷積累期間重疊，來進行曝光控制。
存取控制部80，在曝光控制中，使得多個同色子像素的電荷積累期間在分配到最長時間的電荷積累期間的結束端之前全部結束。 另外，存取控制部80也可以構成為，在曝光控制中，使得多個同色子像素的電荷積累期間同時平行結束。
另外，在本第一實施方式中，像素PXL20，將作為輸出節點的1個浮置擴散層FD以及形成輸出緩衝的源極跟隨元件(源極跟隨晶體管)，由形成子像素SPXL的至少2個(本實施方式中為4)的光電轉換部(光電二極管)以及傳輸元件(傳輸晶體管)共有。
另外，本實施方式的像素讀取部，構成為能夠執行雙轉換增益讀取處理，能將浮置擴散層FD10的電容轉換為第1電容或第2電容，將轉換增益切換為以第1電容決定的第1轉換增益(例如高轉換增益：HCG)或以第2電容決定的第2轉換增益(例如低轉換增益：LCG)，通過轉換增益將轉換後的電壓信號增幅並輸出到內部信號線。
另外，固態攝像裝置10也可以構成為具有全域快門動作功能。 全域快門的構成包括，例如，具有配置有子像素的2倍個數的採樣(S)/保持(H)電容的電壓保持型全域快門，以及包含模擬數字(AD)轉換部、以及與子像素相同個數的數字存儲器的像素型全域快門等。
在本實施方式中，可以採用具有重置功能的模擬數字(AD)轉換部來作為AD轉換部，比較從子像素讀取的讀取信號電壓與參考電壓，並得到比較結果作為讀取結果。以下，詳細說明固態攝像裝置10的各部分構成以及功能概要，尤其是相應於像素部20的像素PXL20的多重曝光處理的構成以及功能，與其相關的多重曝光處理。
(像素部20的像素PXL20以及形成像素的子像素的構成) 是模式地表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的4個子像素所形成的1像素的一例的圖。 圖6(A)以及(B) 是用以說明形成本發明第一實施方式的固態攝像裝置的1像素的4個子像素被分配到的顏色、電荷積累期間等的圖。圖6(A)表示，第一實施方式的固態攝像裝置的4個子像素都是由同色的第1色color1所形成的4:0構造例。圖6(B) 模式地表示4:0構造的情況下的多重曝光序列例。 圖7是表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的4個子像素所形成的像素的一例的電路圖。
在本第一實施方式中，像素PXL20被分割為4個同色的第1色(例如G(綠色))Color1的子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3。子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3為2×2的正方配列。 本第一實施方式中，已被分割各子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3，如圖7所示，構成為包括作為光電轉換部的光電二極管PD10~PD13以及作為傳輸元件的傳輸晶體管TG10-Tr~TG13-Tr。 構成為對於像素PXL20的多個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3的存取由存取控制部80分別地個別控制，能夠執行將以相異的多個曝光時間拍攝的圖像合成的多重曝光模式處理。
本第一實施方式中，由於形成像素PXL20的4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3由同色的第1色Color1所形成，像素PXL20，由存取控制部80，設定個數相應於子像素數量“4”的時間相異的4個光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE。 像素PXL20構成為分割為4個同色子像素SPXL_0~SPXL_3的情況下，為了實現四重曝光(Quadruple exposure)，設定短時間曝光期間TSE1作為多個子像素SPXL_0~SPXL_3的光電二極管PD10的電荷積累期間TE，設定中時間曝光期間TME1作為光電二極管PD11的電荷積累期間TE，設定長時間曝光期間TLE1作為光電二極管PD12的電荷積累期間TE，設定超長時間曝光期間TVLE1作為光電二極管PD13的電荷積累期間TE。 另外，通過存取控制部80，對於像素PXL20，設定超長時間曝光期間TVLE1的開始時間STVLE1、長時間曝光期間TLE1的開始時間STLE1、中時間曝光期間TME1的開始時間STME1、以及短時間曝光期間TSE1的開始時間STSE1。
而且，像素PXL20，通過存取控制部80，從電荷積累期間長的子像素SPXL_3的光電二極管PD13起依序開始電荷積累(PD13→PD12→PD11→PD10)，使得在此已經開始電荷積累的光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的光電二極管的電荷積累開始與前一個電荷積累期間重疊，來進行曝光控制。 本第一實施方式中，設定4個電荷積累期間，但是基本上，在設定3個以上的情況下，是控制為使得全部的電荷積累期間重疊。
像素PXL20，通過存取控制部80，在曝光控制中，控制為使得多個同色的子像素的電荷積累期間，在分配到最長時間的電荷積累期間(在本例中為超長時間曝光期間TVLE1)的結束端之前全部結束。 另外，在本第一實施方式的像素PXL20中，如圖6(B)所示，存取控制部80，可以執行曝光控制，使得多個同色子像素的電荷積累期間同時平行結束。
(像素PXL20的電路構成例) 圖7的像素PXL20中，包括例如第1光電轉換元件即第1光電二極管PD10、第2光電轉換元件即第2光電二極管PD11、第3光電轉換元件即第3光電二極管PD12、以及第4光電轉換元件即光電二極管PD13。 像素PXL20的第1光電二極管PD10、第2光電二極管PD11、第3光電二極管PD12、以及第4光電二極管PD13共享作為輸出節點ND10的浮置擴散層FD10。
第1光電二極管PD10、第2光電二極管PD11，第3光電二極管PD12、以及第4光電二極管PD13，在由存取控制部80所設定的積累期間積累通過光電轉換產生的電荷。 第1光電二極管PD10的積累部與浮置擴散層FD10之間連接了第1傳輸晶體管TG10-Tr。 第2光電二極管PD11的積累部與浮置擴散層FD10之間連接了第2傳輸晶體管TG11-Tr。 第3光電二極管PD12的積累部與浮置擴散層FD10之間連接了第3傳輸晶體管TG12-Tr。 第4光電二極管PD13的積累部與浮置擴散層FD10之間連接了第4傳輸晶體管TG13-Tr。
由第1光電二極管PD10與第1傳輸晶體管TG10-Tr構成子像素SPXL_0，由第2光電二極管PD11與第2傳輸晶體管TG11-Tr構成子像素SPXL_1，由第3光電二極管PD12與第3傳輸晶體管TG12-Tr構成子像素SPXL_2，由第4光電二極管PD13與第4傳輸晶體管TG13-Tr構成子像素SPXL_3。
而且，像素PXL20，相應於作為一個輸出節點ND10的浮置擴散層FD10，分別各有一個作為重置元件的重置晶體管RST10-Tr、作為源極跟隨元件的源極跟隨晶體管SF10-Tr、以及作為選擇元件的選擇晶體管SEL10-Tr。
第1光電二極管PD10、第2光電二極管PD11、第3光電二極管PD12、以及第4光電二極管PD13，產生並積累數量相應於入射光量的信號電荷(在此為電子)。 以下，針對信號電荷為電子，各晶體管為n型晶體管的情況進行說明，但信號電荷也可以為空穴(hole)，各晶體管也可以是p型晶體管。
像素PXL20中，使用嵌入式完全空乏型光電二極管(PPD)作為光電二極管(PD)。 在形成光電二極管(PD)的基板表面，存在由懸掛鍵等缺陷引起的界面態，因此，會因熱能而產生大量的電荷(暗電流)，導致無法讀取正確的信號。 嵌入式完全空乏型光電二極管(PPD)通過將光電二極管(PD)的電荷積累部嵌入在基板內，可減少暗電流混入信號的情況。
像素PXL20的第1傳輸晶體管TG10-Tr，連接於第1光電二極管PD10與浮置擴散層FD10之間，受到通過控制線施加於柵極的控制信號TG10控制。 第1傳輸晶體管TG10-Tr，在控制信號TG10為高(H)電平的傳輸期間PT被被選擇而成為導通狀態，將由第1光電二極管PD10光電轉換並積累的電荷(電子)傳輸至浮置擴散層FD10。 另外，在第1光電二極管PD10以及浮置擴散層FD10被重置為特定的重置電位後，第1傳輸晶體管TG10-Tr成為控制信號TG10為低(L)電平的非導通狀態，第1光電二極管PD10達到積累期間PI，但此時，在入射光的強度(量)非常高的情況下，超過飽和電荷量的電荷會通過第1傳輸晶體管TG10-Tr下的溢流路徑，作為溢流電荷而溢出至浮置擴散層FD10。
像素PXL20的第2傳輸晶體管TG11-Tr，連接於第2光電二極管PD11與浮置擴散層FD10之間，受到通過控制線施加於柵極的控制信號TG11控制。 第2傳輸晶體管TG11-Tr，在控制信號TG11為高(H)電平的傳輸期間PT被選擇而成為導通狀態，將由第2光電二極管PD11光電轉換並積累電荷(電子)傳輸至浮置擴散層FD10。 另外，在第2光電二極管PD11以及浮置擴散層FD10被重置為特定的重置電位後，第2傳輸晶體管TG11-Tr成為控制信號TG11為低(L)電平的非導通狀態，第2光電二極管PD11達到積累期間PI，但此時，在入射光的強度(量)非常高的情況下，超過飽和電荷量電荷會通過第2傳輸晶體管TG11-Tr下的溢流路徑作為溢流電荷而溢出至浮置擴散層FD10。
像素PXL20的第3傳輸晶體管TG12-Tr，連接於第3光電二極管PD12與浮置擴散層FD10之間，受到通過控制線施加於柵極的控制信號TG12控制。 第3傳輸晶體管TG12-Tr，在控制信號TG12為高(H)電平的傳輸期間PT被選擇而成為導通狀態，將由第3光電二極管PD12光電轉換並積累的電荷(電子)傳輸至浮置擴散層FD10。 另外，在第3光電二極管PD12以及浮置擴散層FD10被重置為特定的重置電位後，第3傳輸晶體管TG12-Tr成為控制信號TG12為低(L)電平的非導通狀態，第3光電二極管PD12達到積累期間PI，但此時入射光的強度(量)非常高的情況下，超過飽和電荷量的電荷通過第3傳輸晶體管TG12-Tr下的溢流路徑，作為溢流電荷溢出到浮置擴散層FD10。
像素PXL20的第4傳輸晶體管TG13-Tr，連接於第4光電二極管PD13與浮置擴散層FD10之間，受到通過控制線施加於柵極的控制信號TG13控制。 第4傳輸晶體管TG13-Tr，在控制信號TG13為高(H)電平的傳輸期間PT被選擇而成為導通狀態，將由第4光電二極管PD13光電轉換並積累的電荷(電子)傳輸到浮置擴散層FD10。 另外，在第4光電二極管PD13以及浮置擴散層FD10被重置為特定的重置電位後，第4傳輸晶體管TG13-Tr成為控制信號TG13為低(L)電平的非導通狀態，第4光電二極管PD13達到積累期間PI，但此時，入射光的強度(量)非常高的情況下，超過飽和電荷量的電荷通過第4傳輸晶體管TG13-Tr下的溢流路徑，作為溢流電荷溢出到浮置擴散層FD10。
重置晶體管RST10-Tr連接在電源電壓VAAPIX的電源線Vaapix與浮置擴散層FD10之間，受到通過控制線施加於柵極的控制信號RST10控制。 重置晶體管RST10-Tr在控制信號RST10為H電平的重置期間被選擇而成為導通狀態，將浮置擴散層FD10重置為電源電壓VAAPIX的電源線Vaapix的電位。
源極跟隨晶體管SF10-Tr與選擇晶體管SEL10-Tr，在電源線Vaapix與垂直信號線LSGN10之間串聯連接。 源極跟隨晶體管SF10-Tr的柵極連接有浮置擴散層FD10，選擇晶體管SEL10-Tr通過控制信號SEL10而被控制。 作為源極跟隨元件的源極跟隨晶體管SF10-Tr的源極與讀取節點ND10連接，漏極側與電源線Vaapix連接，柵極與浮置擴散層FD10連接。 而且，源極跟隨晶體管SF10-Tr的源極所連接的讀取節點ND10側，通過選擇晶體管SEL10-Tr而與垂直信號線LSGN10連接。 選擇晶體管SEL10-Tr，在控制信號SEL10為H電平的期間被選擇而成為導通狀態。由此，源極跟隨晶體管SF10-Tr，將浮置擴散層FD10的電荷增益轉換為電壓信號的列輸出的讀取信號VSL(PIXOUT)輸出到垂直信號線LSGN10。 由於例如傳輸晶體管TG10-Tr、重置晶體管RST10-Tr、以及選擇晶體管SEL10-Tr的各柵極是以行單位而被連接，對於1行分的各像素同時平行執行這些動作。
另外，如圖8所示，固態攝像裝置10具備全域快門功能的情況下，像素PXL20可以構成為包含全域快門用像素內存儲器群210。 圖8的例的存儲器群210中，相應於形成像素PXL20的4個子像素而配置有4個存儲器211~214。 本例的像素PXL20構成為，能夠通過開關元件SW1~SW4而選擇地對於存儲器211~214存取。
垂直掃描電路30，在存取控制部0的控制下，相應於時序控制電路60的控制在快門行以及讀取行中通過行掃描控制線執行像素的驅動。 另外，垂直掃描電路30根據地址信號，輸出進行信號讀取的讀取行、將光電二極管PD中積累的電荷重置的快門行的行地址的行選擇信號。
如上述，在一般的像素讀取動作中，通過由垂直掃描電路30的驅動，執行快門掃描，之後執行讀取掃描。
讀取電路40可以構成為：包括相應於像素部20的各列輸出而配置的多個列信號處理電路(未圖示)，能以多個列信號處理電路執行列並行處理。
讀取電路40可以構成為包括：相關雙重採樣(CDS: Correlated Double Sampling)電路或ADC(模擬數字轉換器；AD轉換器)、放大器(AMP，增幅器)、採樣保持(S/H)電路等。
如此，讀取電路40可以構成為例如圖9(A)所示，包括將像素部20的各列輸出的讀取信號VSL轉換為數字信號的ADC41。 或者，讀取電路40也可以例如圖9(B)所示，配置有將像素部20的各列輸出的讀取信號VSL增幅的放大器(AMP)42。 另外，讀取電路40也可以例如圖9(C)所示，配置有將像素部20的各列輸出的讀取信號VSL採樣、保持的採樣保持(S/H)電路43。
水平掃描電路50，將由讀取電路40的ADC等的多個列信號處理電路處理後的信號掃描並傳輸至水平方向，輸出到未圖示的信號處理電路。
時序控制電路60，在存取控制部80的控制下，產生像素部20、垂直掃描電路30、讀取電路40、水平掃描電路50等的信號處理所必需的時序信號。
讀取部70，在存取控制部80的控制下，在滾動快門模式時，執行對於像素部20所配置的像素PXL20的存取控制並以行單位執行像素信號的讀取。 讀取部70，在存取控制部80的控制下，在全域快門模式時，執行對於像素部20所配置的像素PXL20的存取控制並以行單位執行像素信號的讀取。 讀取部70，在存取控制部80的控制下，執行用於基準曝光處理或多重曝光處理的存取控制處理等。
圖4中顯示了本第一實施方式的存取控制部80的基本構成。 存取控制部80構成為包括：曝光時間設定部810、模式選擇部820以及圖像合成部830。
模式選擇部820，根據已取得的拍攝場景信息，進行模式選擇，選擇對於相應於帶有標準曝光處理的正常拍攝模式的像素部20進行存取控制處理、還是對於相應於帶有多重曝光處理的多重曝光模式的像素部20進行存取控制處理。
曝光時間設定部810，在正常拍攝模式時，相應於對象(被攝體)的亮度設定標準曝光時間，存取控制部80，進行用以執行相應於已設定的標準曝光時間的自動曝光的存取控制處理。
曝光時間設定部810，在多重曝光模式時，將像素PXL20的多個子像素SPXL的各光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。
也就是說，存取控制部80，在多重曝光模式時，分別個別控制對於像素PXL20的多個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3的存取，圖像合成部830將以相異的多個曝光時間拍攝的圖像合成。
本第一實施方式中，由於形成像素PXL20的4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3是由同色的第1色Color1形成，存取控制部80，設定個數相應於子像素數“4”的時間相異的4個光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE。
在本第一實施方式中，由於像素PXL20構成為分割成4個同色的子像素SPXL_0~SPXL_3，為了實現四重曝光，存取控制部80執行如後的曝光期間設定。 存取控制部80，設定短時間曝光期間TSE1作為多個子像素SPXL_0~SPXL_3的光電二極管PD10的電荷積累期間TE，設定中時間曝光期間TME1作為光電二極管PD11的電荷積累期間TE，設定長時間曝光期間TLE1作為光電二極管PD12的電荷積累期間TE，設定超長時間曝光期間TVLE1作為光電二極管PD13的電荷積累期間TE。 而且，存取控制部80對於像素PXL20設定超長時間曝光期間TVLE1的開始時間STVLE1、長時間曝光期間TLE1的開始時間STLE1、中時間曝光期間TME1的開始時間STME1、以及短時間曝光期間TSE1的開始時間STSE1。
而且，存取控制部80，對於像素PXL20，從電荷積累期間長的子像素SPXL_3的光電二極管PD13起依序開始電荷積累(PD13→PD12→PD11→PD10)，使得在此已經開始電荷積累的光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的光電二極管的電荷積累開始與前一個電荷積累期間重疊，來進行多重曝光控制。 在本第一實施方式中，設定4個電荷積累期間，但是基本上，在設定3個以上的情況下，存取控制部80控制使得全部的電荷積累期間重疊。
存取控制部80，在對於像素PXL20的多重曝光控制中，控制為使得多個同色的子像素的電荷積累期間，在分配到最長時間的電荷積累期間(在本例中為超長時間曝光期間TVLE1)的結束端之前全部結束。 另外，本第一實施方式中，存取控制部80，執行曝光控制，使得多個同色子像素的電荷積累期間同時平行結束。
圖10是表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式時的各子像素的動作時序的圖。
在此，說明多重曝光模式時的圖7的像素PXL20的動作。
多重曝光模式時中，存取控制部80，首先在快門掃描時，將控制信號RST設定為高電平將重置晶體管RST10-Tr保持在導通狀態，使浮置擴散層FD10與電源電位VAAPIX連接並保持在重置狀態。 在此狀態下，存取控制部80，對於像素PXL20，從電荷積累期間長的子像素SPXL_3的光電二極管PD13起依序開始電荷積累。
具體來說，最先是將控制信號TG13在特定期間tp13內設定為高電平並使子像素SPXL_3的傳輸晶體管TG13-Tr在特定期間tp13內保持導通狀態，將光電二極管PD13的電荷積累區域與位於重置狀態的浮置擴散層FD10連接並使光電二極管PD13重置。 然後，經過特定期間tp13之後將控制信號TG13設定為低電平並將子像素SPXL_3的傳輸晶體管TG13-Tr切換到非導通狀態，開始超長時間曝光期間TVLE1。也就是說，控制信號TG13切換到低電平的時間點成為超長時間曝光期間TVLE1的開始時間STVLE1。
接著，在特定的間隔後，將控制信號TG12在特定期間tp12內設定為高電平並將子像素SPXL_2的傳輸晶體管TG12-Tr在特定期間tp12內保持在導通狀態，將光電二極管PD12的電荷積累區域與位於重置狀態的浮置擴散層FD10連接並將光電二極管PD12重置。 然後，經過特定期間tp12後將控制信號TG12設定為低電平並將子像素SPXL_2的傳輸晶體管TG12-Tr切換為非導通狀態，開始長時間曝光期間TLE1。也就是說，控制信號TG12切換到低電平的時間點成為長時間曝光期間TLE1的開始時間STLE1。
接著，在特定的間隔後，將控制信號TG11在特定期間tp11內設定為高電平並將子像素SPXL_1的傳輸晶體管TG11-Tr在特定期間tp11內保持在導通狀態，將光電二極管PD11的電荷積累區域與位於重置狀態的浮置擴散層FD10連接並將光電二極管PD11重置。 然後，經過特定期間tp11後將控制信號TG11設定為低電平並將子像素SPXL_1的傳輸晶體管TG11-Tr切換為非導通狀態，開始中時間曝光期間TME1。也就是說，控制信號TG11切換到低電平的時間點成為中時間曝光期間TME1的開始時間STME1。
接著，在特定的間隔後，將控制信號TG10在特定期間tp10內設定為高電平並將子像素SPXL_0的傳輸晶體管TG10-Tr在特定期間tp10內保持在導通狀態，將光電二極管PD10的電荷積累區域與位於重置狀態的浮置擴散層FD10連接並將光電二極管PD10重置。 然後，經過特定期間tp10後將控制信號TG10設定為低電平並將子像素SPXL_0的傳輸晶體管TG10-Tr切換到非導通狀態，開始短時間曝光期間TSE1。也就是說，控制信號TG10切換到低電平的時間點成為短時間曝光期間TSE1的開始時間STSE1。
通過上述完成了快門掃描時的多重曝光控制。然後，將控制信號RST設定為低電平並將重置晶體管RST10-Tr保持在非導通狀態，將浮置擴散層FD10從電源電位VAAPIX電性斷開以解除重置狀態。
接著，執行讀取掃描，其執行重置期間中的重置信號的第1讀取處理、傳輸期間中的各子像素SPXL_0~SPXL_3的光電二極管PD10~PD13的積累電荷向浮置擴散層FD10的傳輸處理，以及與已被傳輸的積累電荷相應的電壓信號的第2讀取處理。
然後，存取控制部80，定義並依序完成電荷積累期間，並且，進行控制使得各子像素SPXL_0~SPXL_3的光電二極管PD10~PD13的積累電荷向浮置擴散層FD10的傳輸處理開始。 在此情況下，存取控制部80，從分配到短電荷積累期間的子像素SPXL_0~SPXL_3的傳輸晶體管TG10-Tr~TG13-Tr開始，依序使其於特定傳輸期間tf10~tf13導通並依序移行到各子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD10~PD13的各個所積累的電荷的傳輸期間tf10~tf13，並且依序結束光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間。
具體來說，在對於子像素SPXL_0的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf10中，將控制信號TG10設定為高電平並將子像素SPXL_0的傳輸晶體管TG10-Tr在傳輸期間tf10內保持在導通狀態，將光電二極管PD10的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf10之後，將控制信號TG10設定為低電平並將子像素SPXL_0的傳輸晶體管TG10-Tr切換到非導通狀態，結束短時間曝光期間TSE1。也就是說，控制信號TG10切換到低電平的時間點成為短時間曝光期間TSE1的結束時間ETSE1。
接著，在對於子像素SPXL_1的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf11中，將控制信號TG11設定為高電平並將子像素SPXL_1的傳輸晶體管TG11-Tr在傳輸期間tf11內保持在導通狀態，將光電二極管PD11的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf11後，將控制信號TG11設定為低電平並將子像素SPXL_1的傳輸晶體管TG11-Tr切換為非導通狀態，結束中時間曝光期間TME1。也就是說，控制信號TG11切換到低電平的時間點成為中時間曝光期間TME1的結束時間ETME1。
接著，在對於子像素SPXL_2的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf12中，將控制信號TG12設定為高電平並將子像素SPXL_2的傳輸晶體管TG12-Tr在傳輸期間tf12內保持在導通狀態，將光電二極管PD12的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf12後，將控制信號TG12設定為低電平並將子像素SPXL_2的傳輸晶體管TG12-Tr切換到非導通狀態，結束長時間曝光期間TLE1。也就是說，控制信號TG12切換到低電平的時間點成為長時間曝光期間TLE1的結束時間ETLE1。
接著，在對於子像素SPXL_3的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf13中，將控制信號TG13設定為高電平並將子像素SPXL_3的傳輸晶體管TG13-Tr在傳輸期間tf13內保持在導通狀態，將光電二極管PD13的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf13後，將控制信號TG13設定為低電平並將子像素SPXL_3的傳輸晶體管TG13-Tr切換到非導通狀態，結束超長時間曝光期間TVLE1。也就是說，控制信號TG13切換到低電平的時間點成為超長時間曝光期間TVLE1的結束時間ETVLE1。
如此，存取控制部80，在對於像素PXL20的多重曝光控制中，進行控制以將多個同色(第1色)的子像素SPXL_0~SPXL_3的電荷積累期間TVLE1，TLE1，TME1，TSE1在分配到最長時間的超長時間曝光期間TVLE1的結束端之前全部結束。 另外，本第一實施方式中，存取控制部80，可以執行曝光控制，使多個同色子像素的電荷積累期間同時平行結束。
如以上说明，根据本第一实施方式，像素PXL20構成為被分割為多个例如4个子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3，全部的子像素為同色的第1色(例如G(綠色))Color1的4:0構造。存取控制部80將多個子像素SPXL的各光電轉換部PD的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。 存取控制部80，將多個子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD13~PD10的電荷積累期間TE設定作為超長時間曝光期間TVLE1、長時間曝光期間TLE1、中時間曝光期間TME1、以及短時間曝光期間TSE1。然後，存取控制部80，設定超長時間曝光期間TVLE1的開始時間STVLE1、長時間曝光期間TLE1的開始時間STLE1、中時間曝光期間TME1的開始時間STME1、以及短時間曝光期間TSE1的開始時間STSE1。 另外，存取控制部80，從電荷積累期間長的子像素的光電二極管起依序開始電荷積累，在此已開始電荷積累的光電二極管之後接著進行電荷積累的子像素的光電二極管的電荷積累開始與前一個電荷積累中重疊，來進行曝光控制。 另外，存取控制部80，在曝光控制中，將多個同色子像素的電荷積累期間在分配到最長時間的電荷積累期間的結束端之前全部結束。
因此，根據本第一實施方式，能夠在將相異的多個曝光時間中拍攝的圖像合成的多重曝光處理中，防止運動偽影或LED閃爍的發生並謀求高動態範圍化。
(第二实施方式) 圖11是表示本發明第二實施方式的固態攝像裝置的像素的一例的電路圖。 圖12是表示本發明第二實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式中的各子像素的動作時序的圖。
本第二實施方式的固態攝像裝置10A的共有像素PXL20A與上述第一實施方式的固態攝像裝置10的共有像素PXL20的相異點如下。
本第二實施方式的固態攝像裝置10A的像素PXL20A中，具有多個作為電荷溢流柵極元件的快門柵極晶體管SG10-Tr、SG11-Tr、SG12-Tr、SG13-Tr，其連接於各光電二極管PD10、PD11、PD12、PD13的各電荷積累部與電源電壓VAAPIX的電源線Vaapix之間，能夠將電荷從各光電二極管PD10、PD11、PD12、PD13向浮置擴散層區域方向或浮置擴散層區域外方向溢流。
具體來說，子像素SPXL_0A中，第1光電二極管PD10與浮置擴散層FD10之間連接有作為第1傳輸元件的第1傳輸晶體管TG10-Tr，第1光電二極管PD10與特定的固定電位VAAPIX之間，則連接有作為第1電荷溢流柵極元件的第1快門柵極晶體管SG10-Tr。
子像素SPXL_1A中，第2光電二極管PD11與浮置擴散層FD10之間連接有作為第2傳輸元件的第2傳輸晶體管TG11-Tr，第2光電二極管PD11與特定的固定電位VAAPIX之間連接有作為第2電荷溢流柵極元件的第2快門柵極晶體管SG11-Tr。
子像素SPXL_2A中，第3光電二極管PD12與浮置擴散層FD10之間連接有作為第3傳輸元件的第3傳輸晶體管TG12-Tr，第3光電二極管PD12與特定的固定電位VAAPIX之間連接有作為第3電荷溢流柵極元件的第3快門柵極晶體管SG12-Tr。
子像素SPXL_3A中，第4光電二極管PD13與浮置擴散層FD10之間連接有作為第4傳輸元件的第4傳輸晶體管TG13-Tr，第4光電二極管PD13與特定的固定電位VAAPIX之間連接有作為第4電荷溢流柵極元件的第4快門柵極晶體管SG13-Tr。
如上述，作為第1電荷溢流柵極元件的第1快門柵極晶體管SG10-Tr，連接於第1光電二極管PD10與特定的固定電位VAAPIX之間，由通過控制線所施加的控制信號SG10控制。 第1快門柵極晶體管SG10-Tr，在控制信號SG10為H電平的期間被選擇而成為導通狀態，在第1光電二極管PD10與特定的固定電位VAAPIX之間，形成將第1光電二極管PD10所產生的電荷排出的漏極路徑(形成對於浮置擴散層FD10側的抑制高光溢出路徑)，使多於的電荷釋放至固定電位VAAPIX。
子像素SPXL_0A的第1傳輸晶體管TG10-Tr和第1快門柵極晶體管SG10-Tr分別以各別的時序受到驅動控制。
作為第2電荷溢流柵極元件的第2快門柵極晶體管SG11-Tr，連接於第2光電二極管PD11與特定的固定電位VAAPIX之間，由通過控制線施加的控制信號SG11控制。 第2快門柵極晶體管SG11-Tr，在控制信號SG11為H電平的期間被選擇而成為導通狀態，在第2光電二極管PD11與特定的固定電位VAAPIX之間，形成將第2光電二極管PD11所產生的電荷排出的漏極路徑(形成對於浮置擴散層FD10側的抑制高光溢出路徑)，使多於的電荷釋放至固定電位VAAPIX。
子像素SPXL_1A中，如上述，第2傳輸晶體管TG11-Tr和第2快門柵極晶體管SG11-Tr分別以各別的時序受到驅動控制。
作為第3電荷溢流柵極元件的第3快門柵極晶體管SG12-Tr，連接於第3光電二極管PD12與規定的固定電位VAAPIX之間，由通過控制線施加的控制信號SG12控制。 第3快門柵極晶體管SG12-Tr，在控制信號SG12為H電平的期間被選擇而成為導通狀態，在第3光電二極管PD12與特定的固定電位VAAPIX之間，形成將第3光電二極管PD12所產生的電荷排出的漏極路徑(形成對於浮置擴散層FD側的抑制高光溢出路徑)，使多於的電荷釋放至固定電位VAAPIX。
子像素SPXL_2A中，如上述，第3傳輸晶體管TG12-Tr和第3快門柵極晶體管SG12-Tr分別以各別的時序受到驅動控制。
作為第4電荷溢流柵極元件的第4快門柵極晶體管SG13-Tr，連接於第4光電二極管PD13與特定的固定電位VAAPIX之間，由通過控制線施加的控制信號SG13控制。 第4快門柵極晶體管SG13-Tr，在控制信號SG13為H電平的期間被選擇而成為導通狀態，在第4光電二極管PD13與特定的固定電位VAAPIX之間，形成將第4光電二極管PD13所產生的電荷排出的漏極路徑(形成對於浮置擴散層FD10側的抑制高光溢出路徑)，使多於的電荷釋放至固定電位VAAPIX。
子像素SPXL_3A中，如上述，第4傳輸晶體管TG13-Tr和第4快門柵極晶體管SG13-Tr分別以各別的時序受到驅動控制。
另外，作為第1電荷溢流柵極元件的第1快門柵極晶體管SG10-Tr、作為第2電荷溢流元件的第2快門柵極晶體管SG11-Tr、作為第3電荷溢流元件的第3快門柵極晶體管SG12-Tr、以及做為第4電荷溢流元件的第4快門柵極晶體管SG13-Tr，也可以分別以調整為個別的閾值。
在本第二實施方式中，例如，存取控制部80，在曝光控制中，從分配到長電荷積累期間TE的子像素SPXL_3的快門柵極SG10-Tr開始依序使其於特定期間導通並將光電二極管PD10重置後，依序開始各子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間。
然後，從分配到短電荷積累期間TE的子像素SPXL_3的傳輸晶體管TG13-Tr起依序使其於特定期間導通並依序使各子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間結束，同時依序移行到積累在各光電二極管PD10~PD13的電荷的傳送期間。另外，在本第二實施方式中，例如，存取控制部80可以構成為，在曝光控制中，在長電荷積累期間TVLE，TLE的子像素SPXL_3的電荷積累期間結束之前，重複執行後述處理：分配到短電荷積累期間TSE的子像素SPXL_0，從傳輸晶體管起依序使其於特定期間導通並依序使各子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間結束後，再度使子像素的快門柵極SG10-Tr~SG13-Tr於特定期間導通並將光電二極管PD10~PD13重置後，依序開始各子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間，從子像素SPXL_0的傳輸晶體管TG10-Tr起，依序使其於特定期間導通並依序結束各子像素SPXL_0~SPXL_3的各光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間。
在此，參照圖12說明多重曝光模式時的圖11的像素PXL20A的動作。
多重曝光模式時中，存取控制部80，首先在快門掃描時，將控制信號RST設定為高電平將重置晶體管RST10-Tr保持在導通狀態，使浮置擴散層FD10與電源電位VAAPIX連接並保持在重置狀態。 在此狀態下，存取控制部80，對於像素PXL20A，從電荷積累期間長的子像素SPXL_3A的光電二極管PD13起依序開始電荷積累。
具體來說，最先是將控制信號SG13在特定期間tp13內設定為高電平並使子像素SPXL_3A的快門柵極晶體管SG13-Tr在特定期間tp13內保持為導通狀態，將光電二極管PD13的電荷積累區域與固定電位VAAPIX連接並使光電二極管PD13重置。 然後，經過特定期間tp13後將控制信號SG13設定為低電平並將子像素SPXL_3A的快門柵極晶體管TG13-Tr切換到非導通狀態，開始超長時間曝光期間TVLE1。也就是說，控制信號SG13切換到低電平的時間點成為超長時間曝光期間TVLE1的開始時間STVLE1。
接著，在特定的間隔後，將控制信號SG12在特定期間tp12內設定為高電平並將子像素SPXL_2A的快門柵極晶體管SG12-Tr在特定期間tp12內保持在導通狀態，將光電二極管PD12的電荷積累區域與固定電位VAAPIX連接並將光電二極管PD12重置。 然後，經過特定期間tp12後將控制信號SG12設定為低電平並將子像素SPXL_2A的快門柵極晶體管SG12-Tr切換到非導通狀態，開始長時間曝光期間TLE1。也就是說，控制信號SG12切換到低電平的時間點成為長時間曝光期間TLE1的開始時間STLE1。
接著，在特定的間隔後，將控制信號SG11在特定期間tp11內設定為高電平並將子像素SPXL_1A的快門柵極晶體管SG11-Tr在特定期間tp12內保持在導通狀態，將光電二極管PD11的電荷積累區域與固定電位VAAPIX連接並將光電二極管PD11重置。 然後，經過特定期間tp11後將控制信號SG11設定為低電平並將子像素SPXL_1A的快門柵極晶體管SG11-Tr切換到非導通狀態，開始中時間曝光期間TME1。也就是說，控制信號SG11切換到低電平的時間點成為中時間曝光期間TME1的開始時間STME1。
接著，在特定的間隔後，將控制信號SG10在特定期間tp10內設定為高電平並將子像素SPXL_0A的快門柵極晶體管TG10-Tr在特定期間tp10內保持在導通狀態，將光電二極管PD10的電荷積累區域與固定電位VAAPIX連接並將光電二極管PD10重置。 將SPXL_0A的快門柵極晶體管SG10-Tr切換到非導通狀態，開始短時間曝光期間TSE1。也就是說，控制信號SG10切換到低電平的時間點成為短時間曝光期間TSE1的開始時間STSE1。
通過上述完成了快門掃描時的多重曝光控制。 接著，執行讀取掃描，其執行重置期間中的重置信號的第1讀取處理、傳輸期間中的各子像素SPXL_0A~SPXL_3A的光電二極管PD10~PD13的積累電荷向浮置擴散層FD10的傳輸處理，以及與已被傳輸的積累電荷相應的電壓信號的第2讀取處理。
然後，存取控制部80，定義並依序完成電荷積累期間，並且，進行控制使得各子像素SPXL_0A~SPXL_3A的光電二極管PD10~PD13的積累電荷向浮置擴散層FD10的傳輸處理開始。 在此情况下，存取控制部80，從分配到短電荷積累期間的子像素SPXL_0A~SPXL_3A的傳輸晶體管TG10-Tr~TG13-Tr的傳輸晶體管TG10-Tr~TG13-Tr開始，依序使其於特定傳輸期間tf10~tf13導通並依序移行到各子像素SPXL_0A~SPXL_3A的各光電二極管PD10~PD13的各個所積累的電荷的傳輸期間tf10~tf13，並且依序結束光電二極管PD10~PD13的電荷積累期間。
具體來說，在對於子像素SPXL_0A的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf10中，將控制信號TG10設定為高電平並將子像素SPXL_0A的傳輸晶體管TG10-Tr在傳輸期間tf10內保持在導通狀態，將光電二極管PD10的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf10之後，將控制信號TG10設定為低電平並將子像素SPXL_0A的傳輸晶體管TG10-Tr切換到非導通狀態，結束短時間曝光期間TSE1。也就是說，控制信號TG10切換到低電平的時間點成為短時間曝光期間TSE1的結束時間ETSE1。
接著，在對於子像素SPXL_1A的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf11中，將控制信號TG11設定為高電平並將子像素SPXL_1A的傳輸晶體管TG11-Tr在傳輸期間tf11內保持在導通狀態，將光電二極管PD11的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf11後，將控制信號TG11設定為低電平並將子像素SPXL_1A的傳輸晶體管TG11-Tr切換為非導通狀態，結束中時間曝光期間TME1。也就是說，控制信號TG11切換到低電平的時間點成為中時間曝光期間TME1的結束時間ETME1。
接著，在對於子像素SPXL_2A的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf12中，將控制信號TG12設定為高電平並將子像素SPXL_2A的傳輸晶體管TG12-Tr在傳輸期間tf12內保持在導通狀態，將光電二極管PD12的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf12後，將控制信號TG12設定為低電平並將子像素SPXL_2A的傳輸晶體管TG12-Tr切換到非導通狀態，結束長時間曝光期間TLE1。也就是說，控制信號TG12切換到低電平的時間點成為長時間曝光期間TLE1的結束時間ETLE1。
接著，在對於子像素SPXL_3A的讀取掃描中的重置期間的第1讀取處理後的傳輸期間tf13中，將控制信號TG13設定為高電平並將子像素SPXL_3A的傳輸晶體管TG13-Tr在傳輸期間tf13內保持在導通狀態，將光電二極管PD13的積累電荷傳輸到浮置擴散層FD10。 然後，經過傳輸期間tf13後，將控制信號TG13設定為低電平並將子像素SPXL_3A的傳輸晶體管TG13-Tr切換到非導通狀態，結束超長時間曝光期間TVLE1。也就是說，控制信號TG13切換到低電平的時間點成為超長時間曝光期間TVLE1的結束時間ETVLE1。
如此，存取控制部80，在對於像素PXL20A的多重曝光控制中，進行控制以將多個同色(第1色)的子像素SPXL_0A~SPXL_3A的電荷積累期間TVLE1、TLE1、TME1、TSE1在分配到最長時間的超長時間曝光期間TVLE1的結束端之前全部結束。 另外，本第二實施方式中，存取控制部80，可以執行曝光控制，使多個同色子像素的電荷積累期間同時平行結束。
如以上說明，根據本第二實施方式，各子像素SPXL_0A~SPXL_3A中，具有多個作為電荷溢流柵極元件的快門柵極晶體管SG10-Tr、SG11-Tr、SG12-Tr、SG13-Tr，其連接於各光電二極管PD10、PD11、PD12、PD13的各電荷積累部與電源電壓VAAPIX的電源線Vaapix之間，能夠將電荷從光電二極管向浮置擴散層區域方向或浮置擴散層區域外方向溢流。 因此，根據本第二實施方式，不僅可以實現與上述第一實施方式相同的效果，而且還可以實現以下效果。
也就是說，根據本第二實施方式，能夠防止超過特定的光電二極管PD的積累電荷的信號(溢流電荷)流入鄰接像素並導致電荷混合(導致偽信號)。
(第三實施方式) 圖13是表示本發明第三實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式中的各子像素的動作概要的圖。 圖14是表示本發明第三實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式中的各子像素的動作時序的圖。
本第三實施方式的固態攝像裝置10B與上述第二實施方式的固態攝像裝置10A的相異點如下。
在本第二實施方式的固態攝像裝置10A中，存取控制部80，設定一次超長時間曝光期間TVLE1作為多個子像素SPXL_0A~SPXL_3A的光電二極管PD13的電荷積累期間TE，設定一次長時間曝光期間TLE1作為光電二極管PD12的電荷積累期間TE，設定一次中時間曝光期間TME1作為光電二極管PD11的電荷積累期間TE，設定一次短時間曝光期間TSE1作為光電二極管PD10的電荷積累期間TE。
相對於此，在本第三實施方式的固態攝像裝置10B中，存取控制部80，設定一次超長時間曝光期間TVLE1作為多個子像素SPXL_0~SPXL_3的光電二極管PD13的電荷積累期間TE，設定一次長時間曝光期間TLE1作為光電二極管PD12的電荷積累期間TE，設定一次中時間曝光期間TME1作為光電二極管PD11的電荷積累期間TE，這和第二實施方式一樣，但是，設定多次短時間曝光期間TSE1作為光電二極管PD10的電荷積累期間TE，在超長時間曝光期間TVLE1內，重複執行包括傳輸期間的處理的短時間曝光處理(或者超短時間曝光期間TVSE1的處理)。 然後，此重複輸出由圖15所示的像素內存儲器部210B的加法器220整合。
根據本第三實施方式，不僅可以實現與上述第一實施方式相同的效果，還能夠顯著降低LED閃爍發生的影響同時謀求高動態範圍化。
(第四實施方式) 圖16是表示本發明第四實施方式的固態攝像裝置的像素的一例的電路圖。
本第四實施方式的固態攝像裝置10C的像素PXL20C實現了雙增益(Dual Gain)構成。 本第四實施方式的固態攝像裝置10C的像素PXL20C與上述第二實施方式的固態攝像裝置10A的共有像素PXL20A的相異點如下。
本第四實施方式的像素PXL20C，配置有增益切換部230，其切換作為輸出緩衝部的源極跟隨晶體管SF10-Tr的轉換增益。 增益切換部230構成為，能夠將作為輸出節點的浮置擴散層FD10的電容變更為第1電容或第2電容並將轉換增益切換為以第1電容決定的第1轉換增益(例如高轉換增益：HCG)或者以第2電容決定的第2轉換增益(例如低轉換增益：LCG)。另外，在本第三實施方式中，相應於在所謂的2次讀取中讀取的電荷量分別使用第1轉換增益及第2轉換增益。
增益切換部230構成為包含：作為與浮置擴散層FD10連接的積累元件的積累晶體管BIN10-Tr、作為通過積累晶體管BIN10-Tr積累浮置擴散層FD10的電荷的積累電容元件的積累電容CS1。
積累晶體管BIN10-Tr，連接於浮置擴散層FD10與重置晶體管RST10-T之間，其在連接節點ND12與基準電位VSS之間連接有積累電容CS。 積累晶體管BIN10-Tr受到通過控制線施加至柵極的控制信號BIN10控制。 積累晶體管BIN10-Tr，在控制信號BIN10為H電平的重置期間被選擇而成為導通狀態，將浮置擴散層FD10與積累電容CS1連接。
本第四實施方式中，伴隨增益轉換的讀取處理執行如下。 在第1轉換增益信號讀取處理HCGSRD時，積累晶體管BIN10-Tr保持為非導通狀態，使輸出節點ND10即浮置擴散層FD10的電荷與積累電容CS的電荷分離而執行讀取處理。 在第1轉換增益重置讀取處理HCGRRD時，積累晶體管BIN10-Tr保持為非導通狀態，使輸出節點ND10即浮置擴散層FD10的電荷與積累電容CS的電荷分離而執行讀取處理。 在第2轉換增益信號讀取處理LCGSRD時，積累晶體管BIN10-Tr保持為導通狀態，共享輸出節點ND10即浮置擴散層FD10的電荷與積累電容CS的電荷而執行讀取處理。 在第2轉換增益重置讀取處理LCGRRD時，重置晶體管RST120-Tr以及積累晶體管BIN10-Tr保持為導通狀態，清除輸出節點ND10即浮置擴散層FD10的電荷與積累電容CS的電荷而執行讀取處理。
如上述本第四實施方式中，可以構成為，在像素PXL20C中，積累晶體管BIN10-Tr配置在浮置擴散層FD10與重置晶體管RST10-Tr之間，能將作為輸出節點的浮置擴散層FD10的電容轉換為第1電容或第2電容，將轉換增益切換為以第1電容決定的第1轉換增益HCG或以第2電容決定的第2轉換增益LCG，在存取控制部80的控制下，能執行相應於2次讀取所讀取的電荷量區分使用第1轉換增益及第2轉換增益的雙轉換增益讀取。 在此，以下簡要說明在雙轉換增益讀取模式中，執行第1子像素SPXL_0的讀取，再接著執行第2子像素SPXL_1的讀取的情況下的處理概要。
(雙轉換增益讀取模式的動作概要例) 在第1子像素SPXL_0中，將積累晶體管BIN10-Tr切換為導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益切換為第2轉換增益LCG，執行第2轉換增益重置讀取處理。 將積累晶體管BIN10-Tr切換為非導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益切換為第1轉換增益HCG，執行第1轉換增益重置讀取處理。 將積累晶體管BIN10-Tr維持在非導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益維持在第1轉換增益HCG，在第1傳輸期間執行傳輸處理後，執行第1轉換增益信號讀取處理。 接著，將積累晶體管BIN10-Tr切換為導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益切換為第2轉換增益LCG，在第2傳輸期間執行傳輸處理後，執行第2轉換增益信號讀取處理。
接著在第2子像素SPXL_1中，將積累晶體管BIN10-Tr切換為導通狀態， 將浮置擴散層FD10的增益切換為第2轉換增益LCG，執行第2轉換增益重置讀取處理。 將積累晶體管BIN10-Tr切換為非導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益切換為第1轉換增益HCG，執行第1轉換增益重置讀取處理。 將積累晶體管BIN10-Tr維持在非導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益維持在第1轉換增益HCG，在第3傳輸期間執行傳輸處理後，執行第1轉換增益信號讀取處理。 接著，將積累晶體管BIN10-Tr切換為導通狀態，將浮置擴散層FD10的增益切換為第2轉換增益LCG，在第4傳輸期間執行傳輸處理後，執行第2轉換增益信號讀取處理。
如此，在本第四實施方式中，配置有增益切換部230，其具有積累晶體管BIN10-Tr以及積累電容CS，能夠將作為輸出節點的浮置擴散層FD10的電容變更為第1電容或第2電容並將轉換增益切換為以第1電容決定的第1轉換增益(例如高轉換增益：HCG)或者以第2電容決定的第2轉換增益(例如低轉換增益：LCG)。另外，在本第三實施方式中，相應於在所謂的2次讀取中讀取的電荷量分別使用第1轉換增益及第2轉換增益。 如此，在高轉換增益(HCG)時浮置擴散層FD的FWC(Full Well Capacity)變小，在低轉換增益(LCG)時浮置擴散層FD的FWC變大。
根據此第四實施方式，不僅可以實現與上述第一至第三實施方式的效果，還能夠用小的像素尺寸，通過特定的讀取模式來擴大動態範圍。 另外，根據本第四實施方式，能夠實現實質上的廣動態範圍化、高幀率化，還能謀求低噪聲化。
(第五實施方式) 圖17(A)以及(B) 是用以說明本發明第五實施方式的形成固態攝像裝置的1像素的4個子像素被分配到的顏色、電荷積累期間等的圖。 圖17(A)顯示第五實施方式的固態攝像裝置10D的4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3當中的3個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2是由同色的即第1色color1形成、而剩下的1個子像素SPXL_3是由第2色(例如R(紅色)color2所形成的3:1構造例。圖17(B)模式地顯示3:1構造的情況下的多重曝光序列例。
第一至第四實施方式中，像素PXL20~PXL20C構成為：分割為多個(例如4個)子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3，全部的子像素為同色即第1色(例如G(綠色))Color1的4:0構造。 存取控制部80將多個子像素SPXL的各光電二極管PD的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。也就是說，存取控制部80將全部同色的子像素數相應個數的時間相異的多個電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。 而且，存取控制部80，從電荷積累期間長的子像素的光電二極管起依序開始電荷積累，使得在此已經開始電荷積累的光電二極管之後接著進行電荷積累的子像素的光電二極管的電荷積累開始與前一個電荷積累中重疊，來進行曝光控制。
相對於此，本第五實施方式中，固態攝像裝置10D具有3:1構造，其中，形成像素PXL20D的4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3當中的3個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2是由同色的第1色color1所形成，剩下的1個子像素SPXL_3是由第2色(例如R(紅色) )color2所形成。 然後，存取控制部80，對於3個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2，將同色的子像素數相應個數的時間相異的多個的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異且重疊，對於子像素SPXL_3設定單一的電荷積累期間TSNE1。
存取控制部80，對於3個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2，設定使得短時間曝光期間TSE1、中時間曝光期間TME1、長時間曝光期間TLE1重疊。 另外，存取控制部80，將單一的電荷積累期間TSNE1的長度(時間)設定為與長時間曝光期間TLE1相同的長度(時間)。
根據本第五實施方式，能夠得到與上述第一至第四實施方式相同的效果。
(第六實施方式) 圖18(A)以及(B) 是用以說明本發明第六實施方式的形成固態攝像裝置的1像素的4個子像素被分配到的顏色、電荷積累期間等的圖。 圖18(A)顯示第六實施方式的固態攝像裝置10E的4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3當中的2個子像素SPXL_0、SPXL_1是由同色即第1色color1所形成，剩下的2個子像素SPXL_2、SPXL_3是由第2(例如R(紅色)color2所形成的2:2構造例。圖18(B)模式地顯示2:2構造的情況下的多重曝光序列例。
第一至第四實施方式中，像素PXL20~PXL20C構成為：分割為多個(例如4個)子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3，全部的子像素為同色即第1色(例如G(綠色))Color1的4:0構造。 存取控制部80將多個子像素SPXL的各光電二極管PD的電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。也就是說，存取控制部80將全部同色的子像素數相應個數的時間相異的多個電荷積累期間TE以及電荷積累開始時間STE設定為相異。 而且，存取控制部80，從電荷積累期間長的子像素的光電二極管起依序開始電荷積累，使得在此已經開始電荷積累的光電二極管之後接著進行電荷積累的子像素的光電二極管的電荷積累開始與前一個電荷積累中重疊，來進行曝光控制。
相對於此，本第六實施方式中，固態攝像裝置10E具有2:2構造，其中，形成像素PXL20E的4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3當中的2個子像素SPXL_0、SPXL_1是由同色的第1色color1所形成，剩下的2個子像素SPXL_2、SPXL_3是由第2色(例如R(紅色))color2所形成。 然後，存取控制部80，對於2個子像素SPXL_0、SPXL_1，將同色的子像素數相應個數的時間相異的多個電荷積累期間TE1以及電荷積累開始時間STE1設定為相異且重疊，對於子像素SPXL_2、SPXL_3，將同色的子像素數相應個數的時間相異的多個電荷積累期間TE2以及電荷積累開始時間STE2設定為相異且重疊。
存取控制部80，對於2個子像素SPXL_0、SPXL_1，將短時間曝光期間TSE1、中時間曝光期間TME1設定為重疊。 另外， 存取控制部80，對於2個子像素SPXL_2、SPXL_3，將短時間曝光期間TSE2、中時間曝光期間TME2設定為重疊。
根據本第六實施方式，能夠得到與上述第一至第四實施方式相同的效果。
(第七實施方式) 圖19是表示本發明第七實施方式的對於固態攝像裝置的4個子像素各配置有1個微透鏡的1像素的構成例的圖。
本第七實施方式的固態攝像裝置10F具有可執行廣範圍中的PDAF信號處理即HDR中的PDAF(Phase Detection Auto Focus)功能的像素的構成。
在本例中構成為，對於第一實施方式等中已說明的形成像素PXL20E的同色(例如第1色)的4個子像素SPXL_0，SPXL_1，SPXL_2，SPXL_3配置1個微透鏡MCL1，以使得PDAF功能得以體現。
例如，若同時平行地執行子像素SPXL_0與SPXL_1的合併(binning)動作，子像素SPXL_2與SPXL_3的合併動作來進行讀取，可以執行縱方向上的2PD種類的PDAF動作。 若同時平行地執行子像素SPXL_0與SPXL_2的合併(binning)動作、子像素SPXL_1與SPXL_3的合併動作，可以執行橫方向的2PD種類的PDAF動作。 同樣地也可以執行斜方向的PDAF動作。
若在全域快門動作中有2個以上的存儲器，則可以同時保存並同時讀取2個PDAF信號。
（第八實施方式） 圖20為表示本發明第八實施方式的對於固態攝像裝置的4個子像素分別配置一個直徑相異的個別微透鏡的1像素的構成例的圖。
本第八實施方式的固態攝像裝置10G構成為，4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3的光電二極管PD的大小相異，4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3分別具有不同的靈敏度。 而且，對於4個子像素SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3中的每一各分別配置一個直徑各個不同的個別的微透鏡MCL10、MCL11、MCL12、MCL13。 在本例中構成為，子像素SPXL_0的靈敏度為小靈敏度、子像素SPXL_1的靈敏度為中靈敏度、子像素SPXL_2的靈敏度為大靈敏度、子像素SPXL_3的靈敏度為超大靈敏度。
根據本第八實施方式，通過讀取並合成4個靈敏度不同的光電二極管PD的信號，可以產生高動態範圍(HDR)圖像。 另外，也可以結合所述的多重曝光動作的4個信號輸出進行操作。
另外，本發明也可應用於具有數字像素(pixel)傳感器（DPS）的固態攝像裝置，例如在各像素中配置包含比較器的ADC(還包含存儲器部)，能夠實現對於像素陣列部中的全像素以相同的時序執行曝光開始及曝光結束的全域快門。 上述功能可以通過DPS結構任意選擇讀取像素來實現。
(第九實施方式) 圖21為表示本發明第九實施方式的固態攝像裝置，其為具有在各像素配置包含比較器的ADC、存儲器部並能實現對於像素陣列部中的全像素以相同的時序執行曝光開始及曝光結束的全域快門的數字像素的固態攝像裝置的構成例的圖。
在本第九實施方式中，固態攝像裝置10H，在像素部20H中包含作為數字像素的光電轉換讀取部250、AD(模擬數字)轉換部260、以及存儲器部270，從而構成為具有全域快門的動作功能的例如層疊型的CMOS圖像傳感器。另外，由AD轉換部260、存儲器部270、以及存儲器控制部280形成保持讀取像素信號的信號保持部290。 在本第九實施方式的固態攝像裝置10H中、各數字像素DP具有AD轉換功能，AD轉換部260具有比較器(comparator)261，該比較器執行比較處理，對作為由光電轉換讀取部所讀取的像素信號的電壓信號及參考電壓進行比較，並輸出數字化後的比較結果信號。
而且，固態攝像裝置10H具有存儲器控制部280，根據比較器261的比較結果信號的狀態(在本實施方式中為電平)來控制對於存儲器部的存取。 而且，存儲器控制部280，依據第1比較處理的第1比較結果信號的狀態，控制是否將第2比較處理的第2比較結果信號相應的數據寫入存儲器部270。 具體來說，存儲器控制部280，在第1比較處理期間內，第1比較處理的第1比較結果信號的電平由第1電平變成第2電平的情況下，則禁止將第2比較處理的第2比較結果信號相應的數據寫入存儲器部270。 另一方面，存儲器控制部280，在第1比較處理期間內，第1比較處理的第1比較結果信號的電平維持在第1電平而沒有改變的情況下，則允許將第2比較處理的第2比較結果信號相應的數據寫入存儲器部270。
另外，本實施方式的存儲器控制部280，也可以根據第1比較處理及第2比較處理的第1比較結果信號及第2比較結果信號的狀態，控制是否將第3比較處理的第3比較結果信號相應的數據寫入存儲器部270。 例如，存儲器控制部280，在第2比較處理期間內，第2比較處理的第2比較結果信號的電平維持在第2電平而沒有改變的情況下，則允許將第3比較處理的第3比較結果信號相應的數據寫入存儲器部270。
存儲器部270，如圖21所示，具有第1存儲器(Mem1)271及第2存儲器(Mem2)272。
第1存儲器271，在存儲器控制部280的控制下、將比較器261得到的第1比較結果信號SCMP1、第2比較結果信號SCMP2存儲為n位元的數字數據。
第2存儲器272中，在存儲器控制部280的控制下，存儲了動作模式的狀態信息。 第2存儲器272中，例如，在HCG模式(PD-ADC模式)時存儲狀態信息“0”、在LCG模式(FD-ADC模式)時存儲狀態信息“1”。
如此，根據本第九實施方式的固態攝像裝置10H，其具有如後功能，從通過多重曝光或多個分割像素在同一積累期間中被讀取的多個像素信號中選擇性地依像素單位將滿足特定條件的信號及其分割像素信息存儲於存儲器部270。 而且，固態攝像裝置10H具有滿足特定條件的信號保持以及從其像素信息產生對應的光信號的功能。
例如，在具有高靈敏度、低靈敏度的多個光電轉換部的像素中，若高靈敏度的電平為特定電平以下則保持其數據並禁止數據寫入，且連同其狀態寫入存儲器部270。若在其以上則釋放存儲器並寫入低靈敏度的像素的數據。 固態攝像裝置10H，連同寫入狀態信息進行讀取，在外部電路依據事先測量的靈敏度比數據進行靈敏度的修正以實施線性化修正。
根據本第九實施方式的固態攝像裝置10H，適用於以數字方式保持電荷的設備，能夠謀求低功耗、以及縮小像素尺寸。 另外，根據本第九實施方式，能夠實現實質上的廣動態範圍化、高幀率化，能夠有效率地存取存儲器，還能謀求低噪聲化，最大限度地擴大有效像素區，並能夠最大限度地提高單位成本的最大價值。 另外，根據本第九實施方式的固態攝像裝置10，能夠防止構造複雜化，並防止部局方面的面積效率降低。
另外，根據本實施方式，從曝光時間相異的信號之間、靈敏度相異的光電二極管PD的信號之間進行減算，而能夠在1子像素內執行差分抽出動作。
在此，以存取4個子像素SPXL_0~SPXL_3時的讀取動作為例，說明全域快門為例如具有配置有子像素的2倍個數的採樣(S)/保持(H)電容的電壓保持型全域快門的功能時的讀取處理，以及包含模擬數字(AD)轉換部、以及與子像素相同個數的數字存儲器的數字像素型全域快門功能時的讀取處理的動作概要。
(具有電壓保持型全域快門的功能時的讀取處理) 在此情況下，信號保持部290，具有配置有子像素SPXL的2倍個數的採樣(S)/保持(H)電容的電壓保持型全域快門功能，在全域快門模式時，依序存取第1子像素SPXL_0、第2子像素SPXL_1、第3子像素SPXL_2、第4子像素SPXL_3的情況下，在所述存取控制部280的控制下，執行如下述的讀取處理。
在第1子像素SPXL_0中，在曝光期間開始後，將第1重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第1重置讀取期間，執行讀取第1重置讀取信號的第1重置讀取處理。 於第1重置讀取期間後的第1傳輸期間接續的第1信號讀取期間，執行讀取第1讀取信號的第1信號讀取處理。
接著，在第2子像素SPXL_1中，將第2重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第2重置讀取期間，執行讀取第2重置讀取信號的第2重置讀取處理。 於第2重置讀取期間後的第2傳輸期間接續的第2信號讀取期間，執行讀取第2讀取信號的第2信號讀取處理。
接著，在第3子像素SPXL_2中，將第3重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第3重置讀取期間，執行讀取第3重置讀取信號的第3重置讀取處理。 於第3重置讀取期間後的第3傳輸期間接續的第3信號讀取期間，執行讀取第3讀取信號的第3信號讀取處理。
接著，在第4子像素SPXL_3中，將第4重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第4重置讀取期間，執行讀取第4重置讀取信號的第4重置讀取處理。 於所述第4重置讀取期間後的第4傳輸期間接續的第4信號讀取期間，執行讀取第4讀取信號的第4信號讀取處理。
在信號保持部290中，將從第1子像素SPXL_0、第2子像素SPXL_1、第3子像素SPXL_2、第4子像素SPXL_3讀取出的信號保持在對應的S/H電容中，之後逐行讀取。
(具有數字像素型全域快門功能時的讀取處理) 在此情況下，信號保持部290構成為具有數字像素型全域快門功能，其包括具有重置功能的模擬數字(AD)轉換部，比較從子像素讀取的讀取信號電壓與參考電壓，並得到比較結果作為讀取結果；以及與所述子像素相同個數的數字存儲器。 而且，在全域快門模式時，依序存取第1子像素SPXL_0、第2子像素SPXL_1、第3子像素SPXL_2、第4子像素SPXL_3的情況下，在存取控制部280的控制下，執行如下述的讀取處理。
在第1子像素SPXL_0中，在曝光期間開始後，將第1重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第1重置讀取期間，執行將第1重置讀取信號於AD轉換部260的重置狀態時讀取的第1重置讀取處理。 於第1重置讀取期間後的第1傳輸期間接續的第1信號讀取期間，執行將第1讀取信號用AD轉換部260讀取的第1信號讀取處理。
接著，在第2子像素SPXL_1中，將第2重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第2重置讀取期間，執行將第2重置讀取信號於AD轉換部260的重置狀態時讀取的第2重置讀取處理。 於第2重置讀取期間後的第2傳輸期間接續的第2信號讀取期間，執行將第2讀取信號用AD轉換部260讀取的第2信號讀取處理。
接著，在第3子像素SPXL_2中，將第3重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第3重置讀取期間，執行將第3重置讀取信號於AD轉換部260的重置狀態時讀取的第3重置讀取處理。 於第3重置讀取期間後的第3傳輸期間接續的第3信號讀取期間，執行將第3讀取信號用AD轉換部260讀取的第3信號讀取處理。
接著，在第4子像素SPXL_3中， 將第4重置晶體管RST10-Tr在特定期間保持在導通狀態並將浮置擴散層FD10重置後，於第4重置讀取期間，執行將第4重置讀取信號於AD轉換部260的重置狀態時讀取的第4重置讀取處理。 於第4重置讀取期間後的第4傳輸期間接續的第4信號讀取期間，執行將第4讀取信號用AD轉換部260讀取的第4信號讀取處理。
在信號保持部290中，將從第1子像素SPXL_0、第2子像素SPXL_1、第3子像素SPXL_2、第4子像素SPXL_3讀取出、並由AD轉換部260讀取的信號保持在對應的數字存儲器中，之後以逐行(row)列讀取。
以上所說明的固態攝像裝置10、10A~10H能夠作攝像裝置而應用於數碼相機或攝像機、可攜式終端、或者監控用相機、醫療用內視鏡用相機等電子設備。
圖22是表示搭載有如下相機系統的電子設備的結構的一例的圖，該相機系統應用了本發明實施方式的固態攝像裝置。
如圖22所示，本電子設備900包括可應用本實施方式的固態攝像裝置10、10A、10B的CMOS圖像傳感器910。 而且，電子設備900包括將入射光引導至該CMOS圖像傳感器910的像素區域(使被攝體像成像)的光學系統(透鏡等)920。 電子設備900包括對CMOS圖像傳感器910的輸出信號進行處理的信號處理電路(PRC) 930。
信號處理電路930對CMOS圖像傳感器910的輸出信號實施特定的信號處理。 由信號處理電路930處理後的圖像信號可以是各種形態，可作為動態圖像而顯示在液晶顯示器等構成的監視器中，或也可輸出至印表機，或者，例如直接記錄於存儲卡等記錄介質。
如上所述，通過搭載所述固態攝像裝置10、10A~10H作為CMOS圖像傳感器910，可提供高性能、小型、低成本的相機系統。 而且，能夠實現使用於在相機的設置條件方面存在安裝尺寸、可連接的線纜條數、線纜長度、設置高度等限制的用途的例如監控用相機、醫療用內視鏡用相機等電子設備。
10、10A~10H:固態攝像裝置 20:像素部 SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3:子像素 PD10:第1光電二極管 PD11:第2光電二極管 PD12:第3光電二極管 PD13:第4光電二極管 TG0-Tr:第10傳輸晶體管 TG11-Tr:第2傳輸晶體管 TG12-Tr:第3傳輸晶體管 TG13-Tr:第4傳輸晶體管 SG10-Tr:第1快門柵極晶體管 SG11-Tr:第2快門柵極晶體管 SG12-Tr:第3快門柵極晶體管 SG13-Tr:第4快門柵極晶體管 FD10:浮置擴散層 RST10-Tr:重置晶體管 SF10-Tr:源極跟隨晶體管 BIN10-Tr:積累晶體管 CS:積累電容 30:垂直掃描電路 40:讀取電路 50:水平傳輸電路 60:時序控制電路 70:讀取部 80:存取控制部 900:電子設備 910:CMOS圖像傳感器 920:光學系統 930:信號處理電路(PRC)
圖1是表示1像素的一例，以及，對於1像素設定長時間曝光期間和短時間曝光期間的多重曝光序列的一例的圖。 圖2是表示設定超長時間曝光期間、長時間曝光期間、中時間曝光期間、以及短時間曝光期間的多重曝光序列的一例的圖。 圖3是用於說明傳統的多重曝光處理的課題的圖。 圖4是本發明第一實施方式的固態攝像裝置的結構例的方框圖。 圖5是模式地表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的4個子像素所形成的1像素的一例的圖。 圖6是用以說明形成本發明第一實施方式的固態攝像裝置的1像素的4個子像素被分配到的顏色、電荷積累期間等的圖。 圖7是表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的4個子像素所形成的像素的一例的電路圖。 圖8是表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的像素內存儲器群的構成例的圖。 圖9是用以說明本發明第一實施方式的固態攝像裝置的像素部的列輸出的讀取系統的構成例的圖。 圖10是表示本發明第一實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式時的各子像素的動作時序的圖。 圖11是表示本發明第二實施方式的固態攝像裝置的像素的一例的電路圖。 圖12是表示本發明第二實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式中的各子像素的動作時序的圖。 圖13是表示本發明第三實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式中的各子像素的動作概要的圖。 圖14是表示本發明第三實施方式的固態攝像裝置的多重曝光模式中的各子像素的動作時序的圖。 圖15是表示本發明第三實施方式的固態攝像裝置的像素內存儲器群的構成例的圖。 圖16是表示本發明第四實施方式的固態攝像裝置的像素的一例的電路圖。 圖17是用以說明本發明第五實施方式的形成固態攝像裝置的1像素的4個子像素被分配到的顏色、電荷積累期間等的圖。 圖18是用以說明本發明第六實施方式的形成固態攝像裝置的1像素的4個子像素被分配到的顏色、電荷積累期間等的圖。 圖19是表示本發明第七實施方式的對於固態攝像裝置的4個子像素配置有1個微透鏡的1像素的構成例的圖。 圖20為表示本發明第八實施方式的對於固態攝像裝置的４個子像素分別配置一個直徑相異的個別微透鏡的1像素的構成例的圖。 圖21為表示本發明第九實施方式的固態攝像裝置，其為具有在各像素配置包含比較器的ADC、存儲器部並能實現全域快門的數字像素的固態攝像裝置的構成例的圖。 圖22為表示本發明實施方式的固態攝像裝置所適用的電子設備的構成的一例的圖。
SPXL_0、SPXL_1、SPXL_2、SPXL_3:子像素

Claims (21)

  1. 一種固態攝像裝置，包括：像素部，配置有像素，所述像素被分割成多個同色子像素，所述多個同色子像素包含執行光電轉換的光電轉換部，其中所述像素包括：作為輸出節點的浮置擴散層，通過各個傳輸元件被傳輸各個所述光電轉換部的積累電荷；重置元件，於重置期間將所述浮置擴散層重置為規定的電位；與所述浮置擴散層連接的積累元件；通過所述積累元件積累所述浮置擴散層的電荷的積累電容元件；以及作為輸出緩衝部的源極跟隨元件，將所述浮置擴散層的電荷轉換為與電荷量相應的電壓信號，並輸出轉換所得的電壓信號；所述子像素包含分別與所述光電轉換部以及該光電轉換部連接的所述傳輸元件，所述積累元件被配置於所述浮置擴散層與所述重置元件之間；能將作為所述輸出節點的浮置擴散層的電容轉換為第1電容或第2電容，將轉換增益切換為以所述第1電容決定的第1轉換增益或以所述第2電容決定的第2轉換增益，在存取控制部的控制下，能執行相應於2次讀取所讀取的電荷量區分使用所述第1轉換增益及所述第2轉換增益的雙轉換增益讀取， 在雙轉換增益讀取模式中，執行第1子像素的讀取，再接著執行第2子像素的讀取的情況下，在所述第1子像素中，將所述積累元件切換為導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，執行第2轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件切換為非導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第1轉換增益，執行第1轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件維持在非導通狀態，將所述浮置擴散層的增益維持在所述第1轉換增益，在第1傳輸期間執行傳輸處理後，執行第1轉換增益信號讀取處理，將所述積累元件切換為導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，在第2傳輸期間執行傳輸處理後，執行第2轉換增益信號讀取處理，接著在所述第2子像素中，將所述積累元件切換為導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，並執行所述第2轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件切換為非導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第1轉換增益，並執行所述第1轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件維持在非導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益維持在所述第1轉換增益，在第3傳輸期間執行傳輸處理後，執行所述第1轉換增益信號讀取處理， 將所述積累元件切換為導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，在第4傳輸期間執行傳輸處理後，執行所述第2轉換增益信號讀取處理；以及所述存取控制部，分別個別地控制對於所述像素的所述多個子像素的存取；所述存取控制部將所述多個子像素的所述各光電轉換部的電荷積累期間以及電荷積累開始時間設定為不同，所述存取控制部進行曝光控制，所述曝光控制是從所述電荷積累期間長的所述子像素的所述光電轉換部起依序開始電荷積累，使得在已開始該電荷積累的所述光電轉換部之後接著進行電荷積累的所述子像素的所述光電轉換部的電荷積累的開始與前一個電荷積累期間重疊開始。
  2. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中即使在設定3個以上的所述電荷積累期間的情況下，所述存取控制部也使得所有的電荷積累期間重疊。
  3. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中在所述曝光控制中，所述存取控制部將所述多個同色子像素的電荷積累期間在分配了最長時間的電荷積累期間的結束端時全部結束。
  4. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中在所述曝光控制中，所述存取控制部使所述多個同色子像素的電荷積累期間同時並行地結束。
  5. 根據請求項1所述的固態攝像裝置， 其中在長時間側的曝光期間中，所述存取控制部重複執行短時間側的曝光期間的曝光處理。
  6. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中形成所述像素的多個子像素均為同色，所述存取控制部設定與所述子像素數相應的數量的時間不同的多個所述電荷積累期間。
  7. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中所述存取控制部在所述像素包含多個色的子像素的情況下，針對各色分別並行地執行所述曝光控制。
  8. 根據請求項7所述的固態攝像裝置，其中所述像素針對各色含有多個子像素，所述存取控制部針對各色設定與所述子像素數相應的數量的時間不同的多個所述電荷積累期間。
  9. 根據請求項7所述的固態攝像裝置，其中所述像素包含特定色的一個子像素，所述存取控制部對於所述特定色的子像素設定單一的電荷積累期間，對於與所述特定色不同的其他色的所述子像素，設定與所述子像素數相應的數量的時間不同的多個所述電荷積累期間。
  10. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中在所述像素中，所述多個子像素的光電轉換部共有一個微透鏡。
  11. 根據請求項1所述的固態攝像裝置， 其中所述像素包括：至少2個所述光電轉換部，在積累期間積累通過光電轉換產生的電荷；多個所述傳輸元件，能夠在所述積累期間後的傳輸期間分別個別地傳輸各個所述光電轉換部所積累的電荷；作為輸出節點的所述浮置擴散層，通過各個所述傳輸元件來被傳輸由各個所述光電轉換部積累的電荷；所述重置元件，在重置期間，將所述浮置擴散層重置為特定的電位；以及作為輸出緩衝部的所述源極跟隨元件，將所述浮置擴散層的電荷轉換為與電荷量對應的電壓信號，並輸出轉換所得的電壓信號，所述子像素包含分別與所述光電轉換部以及該光電轉換部連接的所述傳輸元件，1個所述浮置擴散層以及1個所述源極跟隨元件由所述多個光電轉換部以及所述多個傳輸元件所共有。
  12. 根據請求項11所述的固態攝像裝置，其中所述像素包含多個快門柵極，所述多個快門柵極與各個所述光電轉換部連接，使電荷從所連接的所述光電轉換部溢出至所述浮置擴散層區域外方向，以電子快門動作將光電轉換部的電荷排出。
  13. 根據請求項12所述的固態攝像裝置， 其中所述存取控制部在曝光控制中，從分配到長電荷積累期間的所述子像素的快門柵極開始，依次僅在規定期間導通而將光電轉換部重置後，依序開始各子像素的各光電轉換部的電荷積累期間，從分配到短電荷積累期間的所述子像素的所述傳輸元件開始，依次僅在規定期間導通而依次結束各子像素的各光電轉換部的電荷積累期間的同時，依序移行到各個所述光電轉換部積累的電荷的傳輸期間。
  14. 根據請求項13所述的固態攝像裝置，其中所述存取控制部在曝光控制中，直到在長電荷積累期間的所述子像素的電荷積累期間結束為止，重複執行後述處理：分配到短電荷積累期間的所述子像素，從所述傳輸元件開始，依次僅在規定期間導通而依次結束各子像素的各光電轉換部的電荷積累期間之後，再次使所述子像素的快門柵極僅在規定期間導通而將光電轉換部重置後，依次開始各子像素的各光電轉換部的電荷積累期間，從所述子像素的傳輸元件開始，依次僅在規定期間導通而依次結束各子像素的各光電轉換部的電荷積累期間。
  15. 根據請求項1所述的固態攝像裝置，其中所述像素包含信號存儲部，所述信號存儲部包括能夠存儲所述多個子像素的讀取信號的存儲器，且能夠實現對於像素陣列部 中的所有像素以同一時序執行曝光開始以及曝光結束的全域快門功能。
  16. 根據請求項15所述的固態攝像裝置，其中所述信號存儲部有從同一積累期間中被讀取的多個像素信號中有選擇地依像素單位將滿足規定條件的信號及所述子像素信息存儲於所述存儲器的功能。
  17. 根據請求項15所述的固態攝像裝置，其中所述像素至少包括：作為輸出節點的所述浮置擴散層，通過各個所述傳輸元件被傳輸各個所述光電轉換部的積累電荷；所述重置元件，於重置期間將所述浮置擴散層重置為特定的電位；與所述浮置擴散層連接的所述積累元件；通過所述積累元件積累所述浮置擴散層的電荷的所述積累電容元件；以及作為輸出緩衝部的所述源極跟隨元件，將所述浮置擴散層的電荷轉換為與電荷量相應的電壓信號，並輸出轉換所得的電壓信號；所述子像素包含分別與所述光電轉換部以及該光電轉換部連接的所述傳輸元件，信號保持部具有配置有所述子像素的2倍個數的採樣(S)/保持(H)電容的電壓保持型全域快門功能，在全域快門模式時，依序存取所述第1子像素、所述第2子像素、第3子像素、第4子像素的情況下，在所述存取控制部的控制下， 在所述第1子像素中，在曝光期間開始後，將第1重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第1重置讀取期間，執行讀取第1重置讀取信號的第1重置讀取處理，在所述第1重置讀取期間後的所述第1傳輸期間接續的第1信號讀取期間，執行讀取第1讀取信號的第1信號讀取處理，接著，在所述第2子像素中，將第2重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第2重置讀取期間，執行讀取第2重置讀取信號的第2重置讀取處理，在所述第2重置讀取期間後的所述第2傳輸期間接續的第2信號讀取期間，執行讀取第2讀取信號的第2信號讀取處理，接著，在所述第3子像素中，將第3重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第3重置讀取期間，執行讀取第3重置讀取信號的第3重置讀取處理，在所述第3重置讀取期間後的第3傳輸期間接續的第3信號讀取期間，執行讀取第3讀取信號的第3信號讀取處理，接著，在所述第4子像素中，將第4重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第4重置讀取期間，執行讀取第4重置讀取信號的第4重置讀取處理，在所述第4重置讀取期間後的第4傳輸期間接 續的第4信號讀取期間，執行讀取第4讀取信號的第4信號讀取處理，在所述信號保持部中，將從所述第1子像素、所述第2子像素、所述第3子像素、所述第4子像素讀取出的信號保持在對應的S/H電容中，之後逐行讀取。
  18. 根據請求項15所述的固態攝像裝置，其中所述像素至少包括：作為輸出節點的所述浮置擴散層，通過各個所述傳輸元件被傳輸各個所述光電轉換部的積累電荷；所述重置元件，在重置期間將所述浮置擴散層重置為規定的電位；與所述浮置擴散層連接的所述積累元件；通過所述積累元件積累所述浮置擴散層的電荷的所述積累電容元件；以及作為輸出緩衝部的所述源極跟隨元件，將所述浮置擴散層的電荷轉換為與電荷量相應的電壓信號，並輸出轉換所得的電壓信號；所述子像素包含分別與所述光電轉換部以及該光電轉換部連接的所述傳輸元件，信號保持部包括：具有重置功能的模擬數字(AD)轉換部，從所述子像素讀取的讀取信號電壓與參考電壓進行比較，並得到比較結果作為讀取結果；以及與所述子像素相同個數的數字存儲器， 所述信號保持部具有數字像素型全域快門功能，在全域快門模式時，依序存取所述第1子像素、所述第2子像素、第3子像素、第4子像素的情況下，在所述存取控制部的控制下，在所述第1子像素中，在曝光期間開始後，將第1重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第1重置讀取期間，將第1重置讀取信號由所述AD轉換部的輸出入短路維持在特定的重置電平，在所述第1重置讀取期間後的所述第1傳輸期間接續的第1信號讀取期間，執行將第1讀取信號用所述AD轉換部讀取的第1信號讀取處理，接著，在所述第2子像素中，將第2重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第2重置讀取期間，將第2重置讀取信號由所述AD轉換部的輸出入短路維持在規定的重置電平，在所述第2重置讀取期間後的所述第2傳輸期間接續的第2信號讀取期間，執行將第2讀取信號用所述AD轉換部讀取的第2信號讀取處理，接著，在所述第3子像素中，將第3重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，在第3重置讀取期間，將第3重置讀取信號由所述AD轉換部的輸出入短路維持在規定的重置電平， 在所述第3重置讀取期間後的第3傳輸期間接續的第3信號讀取期間，執行將第3讀取信號用所述AD轉換部讀取的第3信號讀取處理，接著，在所述第4子像素中，將第4重置元件在特定期間保持在導通狀態並將所述浮置擴散層重置後，於第4重置讀取期間，將第4重置讀取信號由所述AD轉換部的輸出入短路維持在規定的重置電平，在所述第4重置讀取期間後的第4傳輸期間接續的第4信號讀取期間，執行將第4讀取信號用所述AD轉換部讀取的第4信號讀取處理，在所述信號保持部中，將從所述第1子像素、所述第2子像素、所述第3子像素、所述第4子像素讀取出，並由所述AD轉換部讀取的信號保持在對應的數字存儲器中，之後以列並聯處理操作的方式逐行讀取。
  19. 根據請求項16所述的固態攝像裝置，其中所述信號存儲部有從滿足規定條件的信號存儲以及其像素信息產生相應的光信號的功能。
  20. 一種固態攝像裝置的驅動方法，其中所述固態攝像裝置具有像素部，所述像素部配置有像素，所述像素被分割成多個同色子像素，所述多個同色子像素包含執行光電轉換的光電轉換部，其中所述像素包括： 作為輸出節點的浮置擴散層，通過各個傳輸元件被傳輸各個所述光電轉換部的積累電荷；重置元件，於重置期間將所述浮置擴散層重置為規定的電位；與所述浮置擴散層連接的積累元件；通過所述積累元件積累所述浮置擴散層的電荷的積累電容元件；以及作為輸出緩衝部的源極跟隨元件，將所述浮置擴散層的電荷轉換為與電荷量相應的電壓信號，並輸出轉換所得的電壓信號；所述子像素包含分別與所述光電轉換部以及該光電轉換部連接的所述傳輸元件，所述積累元件被配置於所述浮置擴散層與所述重置元件之間；能將作為所述輸出節點的浮置擴散層的電容轉換為第1電容或第2電容，將轉換增益切換為以所述第1電容決定的第1轉換增益或以所述第2電容決定的第2轉換增益，在存取控制部的控制下，能執行相應於2次讀取所讀取的電荷量區分使用所述第1轉換增益及所述第2轉換增益的雙轉換增益讀取，在雙轉換增益讀取模式中，執行第1子像素的讀取，再接著執行第2子像素的讀取的情況下，在所述第1子像素中，將所述積累元件切換為導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，執行第2轉換增益重置讀取處理， 將所述積累元件切換為非導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第1轉換增益，執行第1轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件維持在非導通狀態，將所述浮置擴散層的增益維持在所述第1轉換增益，在第1傳輸期間執行傳輸處理後，執行第1轉換增益信號讀取處理，將所述積累元件切換為導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，在第2傳輸期間執行傳輸處理後，執行第2轉換增益信號讀取處理，接著在所述第2子像素中，將所述積累元件切換為導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，並執行所述第2轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件切換為非導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第1轉換增益，並執行所述第1轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件維持在非導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益維持在所述第1轉換增益，在第3傳輸期間執行傳輸處理後，執行所述第1轉換增益信號讀取處理，將所述積累元件切換為導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，在第4傳輸期間執行傳輸處理後，執行所述第2轉換增益信號讀取處理，分別個別地控制對於所述像素的所述多個子像素的存取，將所述多個子像素的所述各光電轉換部的電荷積累期間以及電荷積累開始時間設定為不同， 從所述電荷積累期間長的所述子像素的所述光電轉換部起依序開始電荷積累，使得在已開始該電荷積累的所述光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的所述光電轉換部的電荷積累的開始與前一個電荷積累期間重疊。
  21. 一種電子設備，包括：固態攝像裝置；以及在所述固態攝像裝置上將被攝體像成像的光學系統，所述固態攝像裝置包括：像素部，其配置有像素，所述像素被分割成割成多個同色子像素，所述多個同色子像素包含執行光電轉換的光電轉換部，其中所述像素包括：作為輸出節點的浮置擴散層，通過各個傳輸元件被傳輸各個所述光電轉換部的積累電荷；重置元件，於重置期間將所述浮置擴散層重置為規定的電位；與所述浮置擴散層連接的積累元件；通過所述積累元件積累所述浮置擴散層的電荷的積累電容元件；以及作為輸出緩衝部的源極跟隨元件，將所述浮置擴散層的電荷轉換為與電荷量相應的電壓信號，並輸出轉換所得的電壓信號；所述子像素包含分別與所述光電轉換部以及該光電轉換部連接的所述傳輸元件，所述積累元件被配置於所述浮置擴散層與所述重置元件之間； 能將作為所述輸出節點的浮置擴散層的電容轉換為第1電容或第2電容，將轉換增益切換為以所述第1電容決定的第1轉換增益或以所述第2電容決定的第2轉換增益，在存取控制部的控制下，能執行相應於2次讀取所讀取的電荷量區分使用所述第1轉換增益及所述第2轉換增益的雙轉換增益讀取，在雙轉換增益讀取模式中，執行第1子像素的讀取，再接著執行第2子像素的讀取的情況下，在所述第1子像素中，將所述積累元件切換為導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，執行第2轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件切換為非導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第1轉換增益，執行第1轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件維持在非導通狀態，將所述浮置擴散層的增益維持在所述第1轉換增益，在第1傳輸期間執行傳輸處理後，執行第1轉換增益信號讀取處理，將所述積累元件切換為導通狀態，將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，在第2傳輸期間執行傳輸處理後，執行第2轉換增益信號讀取處理，接著在所述第2子像素中，將所述積累元件切換為導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，並執行所述第2轉換增益重置讀取處理， 將所述積累元件切換為非導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第1轉換增益，並執行所述第1轉換增益重置讀取處理，將所述積累元件維持在非導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益維持在所述第1轉換增益，在第3傳輸期間執行傳輸處理後，執行所述第1轉換增益信號讀取處理，將所述積累元件切換為導通狀態，且將所述浮置擴散層的增益切換為所述第2轉換增益，在第4傳輸期間執行傳輸處理後，執行所述第2轉換增益信號讀取處理；以及所述存取控制部，分別個別地控制對於所述像素的所述多個子像素的存取，所述存取控制部將所述多個子像素的所述各光電轉換部的電荷積累期間以及電荷積累開始時間設定為不同，所述存取控制部進行曝光控制，所述曝光控制是從所述電荷積累期間長的所述子像素的所述光電轉換部起依序開始電荷積累，使得在已開始該電荷積累的所述光電轉換部之後接著進行電荷積累的子像素的所述光電轉換部的電荷積累的開始與前一個電荷積累期間重疊。
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