特開 2023-120774 クロック制御回路、および撮像素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023120774

(43)【公開日】2023-08-30

(54)【発明の名称】クロック制御回路、および撮像素子

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/70 20230101AFI20230823BHJP

【ＦＩ】

H04N5/369

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022023816

(22)【出願日】2022-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】316005926

【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】落合 保博

(72)【発明者】

【氏名】河津 直樹

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 慶太

【テーマコード（参考）】

5C024

【Ｆターム（参考）】

5C024CX03

5C024GX02

5C024HX15

(57)【要約】

【課題】低消費電力で画ノイズを抑制しつつ、ＳＳＣを良好に適用することを可能にする。
【解決手段】本開示のクロック制御回路は、複数の画素を有する撮像素子内の少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、複数の画素に対する水平走査期間を認識し、スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、水平走査期間に対して所望の周期となるように拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路とを備える。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の画素を有する撮像素子内の少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、
前記複数の画素に対する水平走査期間を認識し、前記スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、前記水平走査期間に対して所望の周期となるように前記拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路と
を備える
クロック制御回路。

【請求項2】

前記所望の周期は、前記水平走査期間と前記拡散周期とが同一となる周期、または前記水平走査期間が前記拡散周期に対して整数倍となる周期である
請求項１に記載のクロック制御回路。

【請求項3】

前記制御回路は、前記水平走査期間の動的な変化を認識し、前記拡散周期が前記水平走査期間の動的な変化に追従して前記所望の周期となるように前記設定信号を出力する
請求項１に記載のクロック制御回路。

【請求項4】

前記制御回路は、前記水平走査期間のブランキング期間において、前記水平走査期間の動的な変化を認識し、前記水平走査期間の動的な変化に追従して前記設定信号を出力する
請求項３に記載のクロック制御回路。

【請求項5】

前記制御回路は、前記撮像素子における少なくとも前記複数の画素の走査に関連する回路に用いられるクロック設定信号に基づいて、前記水平走査期間を認識する
請求項１に記載のクロック制御回路。

【請求項6】

前記制御回路は、外部入力クロック信号に対する前記スペクトラム拡散回路への入力クロック信号の分周数を示す分周設定信号と、前記撮像素子における少なくとも前記複数の画素の走査に関連する回路に用いられるクロック設定信号とに基づいて、前記水平走査期間を認識する
請求項１に記載のクロック制御回路。

【請求項7】

複数の画素と、
少なくとも１つの所定の回路と、
前記少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、
前記複数の画素に対する水平走査期間を認識し、前記スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、前記水平走査期間に対して所望の周期となるように前記拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路と
を備える
撮像素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、クロック制御回路、および撮像素子に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器におけるＥＭＩ（Electromagnetic Interference）を低減する方法として、スペクトラム拡散クロック（ＳＳＣ：Spread Spectrum Clocking）を用いることが有効である。一方、撮像素子にＳＳＣを適用した場合、画素出力に画ノイズが発生する場合があり、この画ノイズを低減する技術が提案されている（特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１３／４７４０４号

【特許文献2】特開２００１－２６８３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１，２に記載の技術では画ノイズの抑制が不十分であり、また、消費電力が増加する。

【0005】

低消費電力で画ノイズを抑制しつつ、ＳＳＣを良好に適用することが可能なクロック制御回路、および撮像素子を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一実施の形態に係るクロック制御回路は、複数の画素を有する撮像素子内の少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、複数の画素に対する水平走査期間を認識し、スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、水平走査期間に対して所望の周期となるように拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路とを備える。

【0007】

本開示の一実施の形態に係る撮像素子は、複数の画素と、少なくとも１つの所定の回路と、少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、複数の画素に対する水平走査期間を認識し、スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、水平走査期間に対して所望の周期となるように拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路とを備える。

【0008】

本開示の一実施の形態に係るクロック制御回路、または撮像素子では、複数の画素に対する水平走査期間を認識し、スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、水平走査期間に対して所望の周期となるように拡散周期を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ＥＭＩ規格と妨害波との関係の一例を示す説明図である。

【図2】ＳＳＣのクロック周波数の一例を示す説明図である。

【図3】ＳＳＣを適用した場合の妨害波の一例を示す説明図である。

【図4】撮像素子にＳＳＣを適用した場合の画素出力結果の一例を模式的に示す説明図である。

【図5】１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の一例を模式的に示す説明図である。

【図6】撮像素子の一部の動作パラメータと動作範囲の仕様例を示す説明図である。

【図7】本開示の一実施の形態に係る撮像素子の概要を示すブロック図である。

【図8】一実施の形態に係る撮像素子の要部構成例を概略的に示すブロック図である。

【図9】１Ｈ同定処理回路の一構成例および１Ｈ同定処理回路の動作の概要を概略的に示すブロック図である。

【図10】１Ｈ同定処理回路の入力設定信号と出力信号との関係の一例を示す説明図である。

【図11】１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の変形例を模式的に示す説明図である。

【図12】同一の撮像素子において１Ｈ期間を変動させた場合の１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の一例を模式的に示す。

【図13】一実施の形態に係る技術の実機における性能評価の一例を示す説明図である。

【図14】１Ｖ期間および１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の一例を模式的に示す説明図である。

【図15】１フレーム期間内において１Ｈ期間が変動する場合のＳＳＣ拡散周期の一例を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．比較例（図１～図６）
１．一実施の形態（図７～図１５）
１．１ 構成および動作
１．２ 変形例
１．３ 効果
２．その他の実施の形態

【0011】

＜０．比較例＞
ＬＳＩ（Large Scale Integration）の多機能化による消費電力の増大や、動作速度の向上により、製品、あるいは製品に搭載されるデバイスのＥＭＩの規格を満たさないケースが多くなってきている。図１には、妨害波規格としてのＥＭＩ規格とＥＵＴ（Equipment Under Test）からの妨害波との関係の一例を示す。図１において横軸は周波数、縦軸は妨害波のレベルを示す。

【0012】

ＥＭＩを緩和する有効な手段としては、例えばスペクトラム拡散クロック（ＳＳＣ：Spread Spectrum Clocking）が良く使用される。

【0013】

図２に、ＳＳＣのＣＬＫ（クロック）周波数の一例を示す。図２の（Ａ）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図２の（Ｂ）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図２の（Ａ），（Ｂ）において横軸は時間を示す。図２の（Ｂ）において縦軸は周波数を示す。

【0014】

図２の（Ｂ）においてｆｃはＳＳＣの中心周波数を示す。ＳＳＣでは、拡散周波数（ＳＳＣ拡散周期の逆数）に応じて、動的にクロック周波数が変動する。δは拡散率を示しており、図２の（Ｂ）の例では、中心周波数ｆｃに対して±δ％の周波数変動を生じさせている。

【0015】

図３に、ＳＳＣを適用した場合の妨害波の一例を示す。図３において横軸は周波数、縦軸は妨害波のレベルを示す。

【0016】

ＳＳＣを適用すると、図３に示したように拡散率に応じて妨害波の周波数帯域は広がるが、妨害波のピークレベルは低減する。

【0017】

図４は、撮像素子にＳＳＣを適用した場合の画素出力結果の一例を模式的に示している。

【0018】

前述したＳＳＣを、例えばＩＣ（Integrated Circuit）チップで構成されるイメージセンサなどの撮像素子に適用した場合、画素出力に対して、横筋の画ノイズが発生する場合がある。撮像素子において、横方向の１行単位の画素では同一の時刻帯で光電素子の出力をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換するため、横方向の出力に差分は発生しない。しかしながら、行ごとに画素をみると、ＳＳＣによるクロック周期の時間的揺らぎの影響により、画素出力は一定であっても行ごとにＡ／Ｄ変換結果が異なってしまい、結果的に横筋が発生する場合がある。

【0019】

それゆえ、行ごとにＳＳＣの周波数が変わらないようにするという技術が提案されている。例えば特許文献１（国際公開第２０１３／４７４０４号）では、ＳＳＣのクロックをカウントし、そのカウント値を１Ｈ期間に利用し、１Ｈ期間を行ごとに変動させる。そして、１Ｈ期間の平均値の変動量を０とすることで、ノイズを抑制する技術が提案されている。また、特許文献２（特開２００１－２６８３５５号公報）では、水平走査のタイミングごとにＳＳＣをリセットする技術が提案されている。これにより、水平走査ごとに位相（周波数）の揃った拡散クロックで動作させる。リセットには光電変換素子の電荷蓄積時間を決定する移送ゲートクロック信号を用いる。

【0020】

図５に、水平走査期間（１Ｈ期間）とＳＳＣ拡散周期との関係の一例を模式的に示す。図５の（Ａ）には、水平走査制御信号（水平同期信号）の波形の一例を示す。図５の（Ｂ）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図５の（Ｃ）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において横軸は時間を示す。図５の（Ｃ）において縦軸は周波数を示す。

【0021】

図５には、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを同一にした例を示す。これにより、水平走査する際は、行ごとに１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とが同じとなっているのが分かる。なお、１Ｈ期間をＳＳＣ拡散周期に対して整数倍にした場合にも同じ効果が得られる。

【0022】

図６に、撮像素子の一部の動作パラメータと動作範囲の仕様例を表形式で示す。

【0023】

図５に示したように１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを行ごとに同一にする場合、１Ｈ期間を固定化することが考えられる。１Ｈ期間が固定化されていれば、あらかじめ１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを行ごとに同一となるように設計できるため、その容易性は高い。しかしながら、１Ｈ期間を行ごとに固定化することが難しい場合がある。例えば図６に示したように、撮像素子への入力クロック信号や、撮像素子自体が保有している画角特性、フレームレートなどが、仕様上可変できるようになっている。なお、図６の表において、ＡＡＡ、ＢＢＢ、ＧＧＧ、ＨＨＨ、ＸＸＸ、ＹＹＹは小数点以下を含んだ数値を意味している。このように、撮像素子では動作パラメータが可変となっている場合がある。そして、撮像素子を使用するユーザが、動作範囲内で任意に動作パラメータを設定することができる場合が多分にある。それゆえ、これらのパラメータ次第では、前述した１Ｈ期間が容易に変動してしまう。１Ｈ期間が変動してしまうと、ＳＳＣ拡散周期あるいはＳＳＣ拡散周期の整数倍と乖離が生じてしまうため、画素に横筋ノイズが発生してしまう。

【0024】

一方、上述した特許文献２で提案されているように、水平走査のタイミングごとにＳＳＣをリセットすることで、１Ｈ期間が変動しても、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを同一にすることが可能となる。しかしながら、この手法だとＳＳＣのリセット時、および起動の際に消費する動作電流が増大する。また、ＳＳＣ回路をＰＬＬ（Phase Locked Loop）で構成した際、ＰＬＬが安定動作するまでの起動時間がかかりすぎると、ブランキング期間を短くすることも難しくなる。

【0025】

そこで、低消費電力で画ノイズを抑制しつつ、ＳＳＣを良好に適用することが可能なクロック制御回路、および撮像素子を提供することが望ましい。

【0026】

＜１．一実施の形態＞
［１．１ 構成および動作］
図７は、本開示の一実施の形態に係る撮像素子１の概要を示している。

【0027】

一実施の形態に係る撮像素子１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。一実施の形態に係る撮像素子１は、携帯端末機器やカメラ機器などイメージセンサを使用する機器全般に適用可能である。

【0028】

撮像素子１は、画素アレイ１０と、画素駆動部１１と、画素読み出し部１２と、画素信号処理部１３と、制御部１４とを備えている。撮像素子１は例えばＩＣチップで構成される。

【0029】

画素アレイ１０は、マトリックス状に配置された複数の画素Ｐを有している。画素駆動部１１は、制御部１４からの指示に基づいて、画素アレイ１１における複数の画素Ｐを行ごとに順次駆動する。

【0030】

画素読み出し部１２は、制御部１４からの指示に基づいて、複数の画素Ｐからの画像信号を読み出して出力する。画素信号処理部１３は、画素読み出し部１２から出力された画像信号に対して所定の信号処理部を行う。

【0031】

制御部１４は、撮像素子１内の各回路の制御を行う。制御部１４は、クロック制御回路１５を有している。クロック制御回路１５は、撮像素子１内の各回路に用いられるクロック信号の生成に関する制御を行う。

【0032】

図８は、一実施の形態に係る撮像素子１の要部構成例を概略的に示している。図８には、クロック信号の生成に関連する部分の回路構成例を示す。図８には、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを同一にするための回路構成例を示す。

【0033】

一実施の形態に係る撮像素子１は、ＣＬＫ系統構成回路２と、ＳＳＣ回路３と、１Ｈ同定処理回路４と、モードレジスタ５とを備えている。制御部１４は、これらの構成ブロックを有していてもよい。クロック制御回路１５は、少なくとも、ＳＳＣ回路３と、１Ｈ同定処理回路４とを有する。

【0034】

ＳＳＣ回路３は、撮像素子１内の少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路である。ＳＳＣ回路３には、ＰＬＬと、ＰＬＬのクロックを動的に制御する変調回路とが含まれる。ＳＳＣ回路３の出力クロック信号は１つでもよいし、複数の出力クロック信号が存在してもよい。ＳＳＣ回路３の変調回路には、ＳＳＣの拡散周波数、およびＳＳＣの拡散率などに関する１Ｈ同定処理回路４からの設定信号（ＳＳＣ拡散周期設定信号）が入力される。ＳＳＣ回路３は、１Ｈ同定処理回路４からの設定信号に基づいて、１Ｈ期間の逆数（周波数）に合致した周波数となるようにＳＳＣ拡散周波数の周波数調整を行う。

【0035】

ＣＬＫ系統構成回路２は、撮像素子１内の各回路の動作周波数に対応したクロック信号を各回路に供給する。ＣＬＫ系統構成回路２は、モードレジスタ５からの設定信号に応じたクロックの分周およびクロックの分配などを行う。ＣＬＫ系統構成回路２は、ＳＳＣ非適用クロック信号を生成するＳＳＣ非適用ＣＬＫ用回路２１と、ＳＳＣ適用クロック信号を生成するＳＳＣ適用ＣＬＫ用回路２２とを有する。ＣＬＫ系統構成回路２には、入力クロック信号として、外部入力クロック信号ＩＮＣＫと、ＳＳＣ回路３からの出力クロック信号とが入力される。ＳＳＣ非適用ＣＬＫ用回路２１には、外部入力クロック信号ＩＮＣＫが入力クロック信号として入力される。ＳＳＣ適用ＣＬＫ用回路２２には、ＳＳＣ回路３からの出力クロック信号が入力クロック信号として入力される。ＳＳＣ非適用クロック信号の一部は、ＳＳＣ回路３への入力クロック信号として入力される（後述する図９参照）。

【0036】

モードレジスタ５は、撮像素子１の各種動作モードを決める設定信号を生成する。モードレジスタ５で生成した設定信号は、撮像素子１内の各回路へ供給される。撮像素子１内の各回路は、モードレジスタ５で決定された設定に準拠して動作を行う。モードレジスタ５は、設定信号としてクロック周波数設定信号（分周設定信号）をＣＬＫ系統構成回路２と１Ｈ同定処理回路４とに出力する。

【0037】

図９に、１Ｈ同定処理回路４の一構成例および１Ｈ同定処理回路４の動作の概要を概略的に示す。

【0038】

１Ｈ同定処理回路４は、ＳＳＣ拡散周期設定用メモリ４１と、制御回路４２とを有する。制御回路４２は、複数の画素Ｐに対する１Ｈ期間を認識し、ＳＳＣ回路３によるスペクトラム拡散の拡散周期（ＳＳＣ拡散周期）が、１Ｈ期間に対して所望の周期となるようにＳＳＣ拡散周期を制御する設定信号（ＳＳＣ拡散周期設定信号）をＳＳＣ回路３に出力する。ここで、所望の周期は、例えば、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とが同一となる周期である。

【0039】

制御回路４２は、後述する図１２、図１５に示すように１Ｈ期間が変動する場合であっても、１Ｈ期間の動的な変化を認識し、ＳＳＣ拡散周期が１Ｈ期間の動的な変化に追従して所望の周期となるようにＳＳＣ拡散周期設定信号を出力可能となっている。この場合、制御回路４２は、１Ｈ期間のブランキング期間において、１Ｈ期間の動的な変化を認識し、１Ｈ期間の動的な変化に追従して設定信号を出力するようにしてもよい。

【0040】

制御回路４２は、撮像素子１における少なくとも複数の画素Ｐの走査に関連する各回路に用いられるクロック設定信号に基づいて、１Ｈ期間を認識する。クロック設定信号には、例えばクロックの分周設定を示す信号が含まれる。例えば、制御回路４２は、外部入力クロック信号ＩＮＣＫに対するＳＳＣ回路３への入力クロック信号の分周数を示す分周設定信号と、撮像素子１における少なくとも複数の画素Ｐの走査に関連する各回路に用いられるクロック設定信号とに基づいて、１Ｈ期間を認識するようにしてもよい。

【0041】

制御回路４２は、例えばデコーダ、組み合わせ論理回路、およびＦｌｉｐＦｌｏｐなどを使用した回路を含む。制御回路４２は、ＳＳＣ拡散周期設定用メモリ４１に格納された情報を参照し、入力設定信号に基づいて、１Ｈ期間を認識する。ＳＳＣ拡散周期設定用メモリ４１は、例えば図１０に示したようなテーブル情報を格納している。制御回路４２は、入力設定信号で示される設定値とテーブル情報とのマッチングを行い、出力信号としてＳＳＣ拡散周期設定信号を出力する。

【0042】

図１０に、１Ｈ同定処理回路４の入力設定信号と出力信号との関係の一例を表形式で示す。

【0043】

図１０には、入力設定信号の一例として、画素走査に関連する各回路に用いるクロック設定信号と、ＳＳＣ入力クロックの外部入力クロック信号ＩＮＣＫに対する分周数とを示す。また、出力信号（ＳＳＣ拡散周期設定信号）の一例として、１Ｈ期間に対応するＳＳＣ入力クロックの分周数を示す。

【0044】

図１０では、画素走査に関連する各回路に用いるクロック設定信号として、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆが存在する例を示しているが、クロック設定信号の信号数は、撮像素子１の回路仕様に応じて変わってもよい。また、信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの各信号は１ｂｉｔでもよいし、複数ｂｉｔで構成されてもよい。

【0045】

図１０では、入力設定信号としてＳＳＣ入力クロックの外部入力クロック信号ＩＮＣＫに対する分周数を示す分周設定信号を含んでいるが、画素走査に関連する各回路に用いるクロック設定信号だけで１Ｈ期間を認識可能であれば、入力設定信号は画素走査に関連する各回路に用いるクロック設定信号のみであってもよい。

【0046】

また、図１０のテーブル情報において、ＳＳＣ入力クロックの外部入力クロック信号ＩＮＣＫに対する分周数の値は、モードレジスタ５によって後から任意に設定できるようにしてもよい。例えば、現在の値に対して、全体的にマイナス１、あるいはプラス１、２倍、０．５倍などの値に設定できるようにしてもよい。同様に、１Ｈ期間に対応するＳＳＣ入力クロックの分周数も、モードレジスタ５によって後から任意に設定できるようにしてもよい。例えば、現在の値に対して、全体的にマイナス１、あるいはプラス１、２倍、０．５倍などの値に設定できるようにしてもよい。

【0047】

［１．２ 変形例］
図１１に、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の変形例を模式的に示す。図１１の（Ａ）には、水平走査制御信号（水平同期信号）の波形の一例を示す。図１１の（Ｂ）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図１１の（Ｃ）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図１１の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において横軸は時間を示す。図１１の（Ｃ）において縦軸は周波数を示す。

【0048】

１Ｈ同定処理回路４の制御回路４２が制御する所望の周期は、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とが同一となる周期に限らず、１Ｈ期間がＳＳＣ拡散周期に対して整数倍となる周期であってもよい。例えば、図５には、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを同一にする例を示したが、モードレジスタ５の設定信号によって、図１１に示した例のように１Ｈ期間をＳＳＣ拡散周期に対して２倍にすることができるように構成してもよい。また、モードレジスタ５の設定信号によって、２倍に限らず、１Ｈ期間をＳＳＣ拡散周期に対して任意の整数倍にすることができるように構成してもよい。１Ｈ期間がＳＳＣ拡散周期に対して整数倍となることが望ましいが、画素Ｐの横筋ノイズが強調されない範囲内においては、整数倍から多少の誤差は生じてもよい。例えば整数倍から概ね数％の誤差があってもよい。なお、この整数倍にするための制御信号は、１Ｈ同定処理回路４に入力してもよいし、ＳＳＣ回路３に入力してもよい。

【0049】

［１．３ 効果］
以上説明したように、一実施の形態に係る撮像素子１によれば、１Ｈ期間を認識し、ＳＳＣ回路３によるスペクトラム拡散の拡散周期（ＳＳＣ拡散周期）が、１Ｈ期間に対して所望の周期となるようにＳＳＣ拡散周期を制御する。これにより、低消費電力で画ノイズを抑制しつつ、ＳＳＣを良好に適用することが可能となる。

【0050】

１Ｈ期間が撮像素子１の動作時に固定されるのであれば、１Ｈ期間はジッタなどの周期的な時間揺れは起こらないが、一実施の形態に係る撮像素子１によれば、１Ｈ期間がどのように変わったとしても、撮像素子１内部で１Ｈ期間の変動に追従し、ＳＳＣ拡散周期を所望の周期にすることができる。１Ｈ期間はＳＳＣ拡散周期に対して整数倍となることが望ましいが、画素Ｐの横筋ノイズが強調されない範囲内においては、この時間に差分（１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との差分）は生じてもよい。例えば概ね数％の誤差が生じてもよい。

【0051】

図１２に、同一の撮像素子１において１Ｈ期間を変動させた場合の１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の一例を模式的に示す。図１２の（Ａ１），（Ａ２）には、水平走査制御信号（水平同期信号）の波形の一例を示す。図１２の（Ｂ１），（Ｂ２）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図１２の（Ｃ１），（Ｃ２）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図１２の（Ａ１），（Ｂ１），（Ｃ１），（Ａ２），（Ｂ２），（Ｃ２）において横軸は時間を示す。図１２の（Ｃ１），（Ｃ２）において縦軸は周波数を示す。

【0052】

図１２には１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを同一にした場合を示す。図１２の（Ａ１），（Ｂ１），（Ｃ１）では１Ｈ期間はＡ（ｓ）となっている。図１２の（Ａ２），（Ｂ２），（Ｃ２）では１Ｈ期間はＢ（ｓ）となっている。数値の大小関係は、Ａ＞Ｂとなっている。上述したように、１Ｈ同定処理回路４の制御回路４２は、少なくとも画素走査に関連する各回路に用いられるクロック設定信号に基づいて、１Ｈ期間の変動を認識することが可能であり、ＳＳＣ拡散周期が１Ｈ期間の動的な変化に追従して所望の周期となるようにＳＳＣ拡散周期設定信号を出力可能である。

【0053】

（評価）
図１３に、一実施の形態に係る技術の実機における性能評価の一例を示す。図１３の（Ａ）には、水平走査制御信号（水平同期信号）の波形の一例を示す。図１３の（Ｂ）には、ＳＳＣが適用された回路の電源電圧の揺れの波形の一例を示す。電源電圧の揺れは、撮像素子１の外の電源電圧をモニタすることにより得られる。図１３の（Ｃ）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図１３の（Ｄ）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図１３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）において横軸は時間を示す。図１３の（Ｄ）において縦軸は周波数を示す。

【0054】

１Ｈ期間を表す水平走査制御信号（図１３の（Ａ））は、撮像素子１の外部に出力され、撮像素子１を制御するホスト側へ同期を取るために送付される。一方、ＳＳＣが適用された回路の電源線における伝導ノイズの評価を撮像素子１を構成するチップの外から行うことにより、撮像素子１の外から電源ノイズのピーク周期の間隔をモニタできる（図１３の（Ｂ））。これにより、撮像素子１の外部において、ＳＳＣのスペクトラム拡散クロック周波数のトレンドを知ることができる（ＳＳＣ拡散周期を知ることができる）（図１３の（Ｄ））。このように、撮像素子１の外部において、１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期とを容易に把握することができる。このため、一実施の形態に係る技術の実機における性能評価を撮像素子１の外部において容易に行うことが可能となる。

【0055】

図１４に、垂直走査期間（１Ｖ期間）および１Ｈ期間とＳＳＣ拡散周期との関係の一例を模式的に示す。図１４の（Ａ）には、垂直走査制御信号（垂直同期信号）の波形の一例を示す。図１４の（Ｂ）には、水平走査制御信号（水平同期信号）の波形の一例を示す。図１４の（Ｃ）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図１４の（Ｄ）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図１４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）において横軸は時間を示す。図１４の（Ｄ）において縦軸は周波数を示す。

【0056】

仮に水平走査信号（図１４の（Ｂ））が撮像素子１の外部へ出力されず、垂直走査信号（垂直同期信号）（図１４の（Ａ））が出力される場合は、垂直走査期間に基づいて、上記図１３に示した場合と同様の評価が可能となる。また、垂直走査期間が撮像素子１の１フレーム期間であっても、上記図１３に示した場合と同様の評価が可能となる。この場合、垂直走査期間は、１Ｈ期間に対して、撮像素子１の画素Ｐの行数を乗算すれば得られる。なお、行数については撮像素子１の仕様に準ずるものとなる。

【0057】

図１５に、１フレーム期間内において１Ｈ期間が変動する場合のＳＳＣ拡散周期の一例を模式的に示す。図１５の（Ａ）には、垂直走査制御信号（垂直同期信号）の波形の一例を示す。図１５の（Ｂ）には、水平走査制御信号（水平同期信号）の波形の一例を示す。図１５の（Ｃ）には、ＳＳＣによるスペクトラム拡散後のクロック信号の波形の一例を示す。図１５の（Ｄ）には、ＳＳＣの周波数変動（周波数トレンド）の一例を示す。図１５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）において横軸は時間を示す。図１５の（Ｄ）において縦軸は周波数を示す。

【0058】

１フレーム期間内において１Ｈ期間が変動する場合、一実施の形態に係る技術では、１Ｈ期間の変動に追従してＳＳＣ拡散周期も変動する。例えば、撮像素子１の入力クロック信号（外部入力クロック信号ＩＮＣＫ）の周波数を変更させた場合、あるいは、１フレーム期間を外部から制御し、変更させた場合等には、１Ｈ期間が変更される。そのような場合において、前述した電源ノイズのピークの変動の周期（ＳＳＣ拡散周期と等価）が、１Ｈ期間と等しくなっているか否かの実証が可能である。撮像素子１を使用するユーザによっては、図１５に示したように、１Ｈ期間を１フレーム期間内で任意に変更する可能性がある。一実施の形態に係る技術では、図１５に示したように１フレーム期間内で１Ｈ期間がダイナミックに変動したとしてもブランキング期間内での逐次処理により、随時、ＳＳＣ拡散周期と１Ｈ期間とを同じとすることが可能となる。例えば、ブランキング期間に１Ｈ期間の変更が外部から制御された場合、撮像素子１内では、１Ｈ同定処理回路４の処理、およびＳＳＣ回路３の分周設定変更のみを行うようにしてもよい。これにより、例えば数クロック内にＳＳＣの設定を完結させることができる。なお、図１５の（Ｄ）において、ＳＳＣ拡散周期は、Ａ＞Ｂとなる。

【0059】

なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。

【0060】

＜２．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記一実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。

【0061】

例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
以下の構成の本技術によれば、複数の画素に対する水平走査期間を認識し、スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、水平走査期間に対して所望の周期となるように拡散周期を制御する。これにより、低消費電力で画ノイズを抑制しつつ、ＳＳＣを良好に適用することが可能となる。

【0062】

（１）
複数の画素を有する撮像素子内の少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、
前記複数の画素に対する水平走査期間を認識し、前記スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、前記水平走査期間に対して所望の周期となるように前記拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路と
を備える
クロック制御回路。
（２）
前記所望の周期は、前記水平走査期間と前記拡散周期とが同一となる周期、または前記水平走査期間が前記拡散周期に対して整数倍となる周期である
上記（１）に記載のクロック制御回路。
（３）
前記制御回路は、前記水平走査期間の動的な変化を認識し、前記拡散周期が前記水平走査期間の動的な変化に追従して前記所望の周期となるように前記設定信号を出力する
上記（１）または（２）に記載のクロック制御回路。
（４）
前記制御回路は、前記水平走査期間のブランキング期間において、前記水平走査期間の動的な変化を認識し、前記水平走査期間の動的な変化に追従して前記設定信号を出力する
上記（３）に記載のクロック制御回路。
（５）
前記制御回路は、前記撮像素子における少なくとも前記複数の画素の走査に関連する回路に用いられるクロック設定信号に基づいて、前記水平走査期間を認識する
上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載のクロック制御回路。
（６）
前記制御回路は、外部入力クロック信号に対する前記スペクトラム拡散回路への入力クロック信号の分周数を示す分周設定信号と、前記撮像素子における少なくとも前記複数の画素の走査に関連する回路に用いられるクロック設定信号とに基づいて、前記水平走査期間を認識する
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載のクロック制御回路。
（７）
複数の画素と、
少なくとも１つの所定の回路と、
前記少なくとも１つの所定の回路に用いられるクロック信号に対してスペクトラム拡散を行うスペクトラム拡散回路と、
前記複数の画素に対する水平走査期間を認識し、前記スペクトラム拡散回路によるスペクトラム拡散の拡散周期が、前記水平走査期間に対して所望の周期となるように前記拡散周期を制御する設定信号を出力する制御回路と
を備える
撮像素子。

【符号の説明】

【0063】

１…撮像素子、２…ＣＬＫ系統構成回路、３…ＳＳＣ（Spread Spectrum Clocking）回路（スペクトラム拡散回路）、４…１Ｈ同定処理回路、５…モードレジスタ、１０…画素アレイ、１１…画素駆動部、１２…画素読み出し部、１３…画素信号処理部、１４…制御部、１５…クロック制御回路、２１…ＳＳＣ非適用ＣＬＫ用回路、２２…ＳＳＣ適用ＣＬＫ用回路、４１…ＳＳＣ拡散周期設定用メモリ、４２…制御回路、ＩＮＣＫ…外部入力クロック（ＣＬＫ）信号、Ｐ…画素。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】