(57)【要約】【課題】前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生する駆動方式を採用した場合であっても、ちらつきのない画像を得る。【解決手段】電圧生成部２８０は、φＴＸの波形を規定するオン電圧ＶＨ、オフ電圧ＶＬ、及び複数の中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢの４種類の電圧を生成し、転送ゲート走査回路２１２に供給する。転送ゲート走査回路２１２は、電圧生成部２８０を構成する複数の中間電圧回路により生成された複数の中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢの中から、行ごとに１つの中間電圧を選択し、選択した中間電圧を持つφＴＸを画素アレイ部２２０の各行に出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素部がマトリックス状に配列された画素アレイ部を含む固体撮像装置であって、
前記画素部は、光電変換素子と、浮遊拡散層と、前記光電変換素子に蓄積される電荷を線形特性から線形対数特性に変換し、前記浮遊拡散層に転送する転送トランジスタとを含み、
前記転送トランジスタをオンさせるオン電圧と、前記転送トランジスタをオフさせるオフ電圧と、前記転送トランジスタに前記線形対数特性の変換を行わせるための中間電圧とによって規定される波形を持つ転送ゲート信号を出力する転送ゲート走査回路と、
前記オン電圧を生成するオン電圧回路と、
それぞれ異なる中間電圧を生成する複数の中間電圧回路とを含み、
前記転送ゲート走査回路は、前記複数の中間電圧回路により生成された複数の中間電圧の中から行ごとに１つの中間電圧を選択し、選択した中間電圧を持つ前記転送ゲート信号を前記画素アレイ部の各行に出力する固体撮像装置。
【請求項２】
前記転送ゲート走査回路は、前記画素アレイ部をローリングシャッタ方式で駆動させ、前記中間電圧の選択を１フレーム単位で行う請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記中間電圧回路は、可変電圧回路により構成されている請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
被写体の照度に関する被写体情報を算出する被写体情報算出部を更に備え、
前記転送ゲート走査回路は、前記被写体情報に基づいて、前記中間電圧の選択を行う請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記被写体情報は、前記被写体の照度分布を示すヒストグラムであり、
前記被写体情報算出部は、前記線形対数特性の線形特性領域が前記ヒストグラムの照度範囲に存在するように露光期間を算出し、
前記転送ゲート走査回路は、前記被写体情報算出部により算出された露光期間で前記画素アレイ部を駆動させ、前記露光期間の変更の前後において、線形対数特性の変曲点の画素値が一定になるように、前記中間電圧を選択する請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記オフ電圧を生成するオフ電圧回路を更に備える請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線形特性と対数特性とが変曲点で切り替わる線形対数特性の光電変換特性を持つ固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、各画素に増幅回路を持ち、フォトダイオード等の光電変換素子で光電変換された電荷を一旦増幅した後、走査回路により順次信号を読み出す固体撮像装置が開発されている。特に画素及び周辺回路をＣＭＯＳ型としたＣＭＯＳ型の固体撮像装置は、ＣＭＯＳ・ＬＳＩの製造プロセスをベースにしており、画素と周辺回路とを同一のプロセスで製造することが容易であるため、広く利用されている。これらのＣＭＯＳ型の固体撮像装置では、強い入射光があった場合、蓄積する電荷が飽和してしまうという問題があり、ダイナミックレンジが広く取れない。
【０００３】
そこで、広ダイナミックレンジの撮像を目的としたＣＭＯＳ型の固体撮像装置が開発されている。これらのうちの一つとして、特許文献１に示すような、線形対数変換型の固体撮像装置が提案されている。この固体撮像装置は、光電変換を行うフォトダイオードに接続されたトランジスタのポテンシャル状態を適当な状態に設定することで、入射光量が少ない場合は入射光に対して線形に変化する信号を出力し、入射光が多い場合はトランジスタにサブスレショルド電流が流れることにより、対数で変化する信号を出力するというように、連続して特性が切り替わる。これにより、低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の光電変換特性を持つ広ダイナミックレンジな固体撮像装置を実現することができる。
【０００４】
このような線形対数特性の固体撮像素子では、線形動作状態では高コントラストで撮像できるが、ダイナミックレンジが狭くなる。一方、対数動作状態では信号が対数圧縮されているため、ダイナミックレンジが広くなるが、コントラストが低くなる。特許文献１には、転送トランジスタの中間電圧を異なる値に設定することで、変曲点のレベルを制御して光電変換特性を作為的に変化させる露出制御方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す固体撮像装置は、全画素同時に露光を行うグローバルシャッター方式の固体撮像装置である。一方、一般的なＣＭＯＳ型の固体撮像装置では、露光開始タイミング及び信号の読出タイミングが行ごとに順次にずらされたローリングシャッタ方式が採用されている。例えば、特許文献２では、ローリングシャッタ方式の固体撮像装置において、線形対数変換特性を得るための構造と駆動方法とが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１９３５２９号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１３１１９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ローリングシャッタ方式では、前フレームの全行の露光期間が終了するまでに次フレームの露光期間が開始され、前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生する。そのため、前フレームから次フレームにかけて中間電圧が変更された場合、前フレームを露光している行に対しては変更前の中間電圧を印加し、後フレームを露光している行に対しては変更後の中間電圧を印加するというように、同時に複数種類の電圧を印加する必要がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献２の固体撮像装置では、同時に複数種類の中間電圧を印加する構成を備えていない。そのため、前フレームから次フレームにかけて中間電圧が切り替えられた場合、上記の混在する期間においては１種類の中間電圧しか印加することができなかった。その結果、１フレームにおいて全行に同じ中間電圧を同じ期間だけ印加することができず、画像がちらつくという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生する駆動方式を採用した場合であっても、ちらつきのない画像を得ることができる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の一態様による固体撮像装置は、複数の画素部がマトリックス状に配列された画素アレイ部を含む固体撮像装置であって、前記画素部は、光電変換素子と、浮遊拡散層と、前記光電変換素子に蓄積される電荷を線形特性から線形対数特性に変換し、前記浮遊拡散層に転送する転送トランジスタとを含み、前記転送トランジスタをオンさせるオン電圧と、前記転送トランジスタをオフさせるオフ電圧と、前記転送トランジスタに前記線形対数特性の変換を行わせるための中間電圧とによって規定される波形を持つ転送ゲート信号を出力する転送ゲート走査回路と、前記オン電圧を生成するオン電圧回路と、それぞれ異なる中間電圧を生成する複数の中間電圧回路とを含み、前記転送ゲート走査回路は、前記複数の中間電圧回路により生成された複数の中間電圧の中から行ごとに１つの中間電圧を選択し、選択した中間電圧を持つ前記転送ゲート信号を前記画素アレイ部の各行に出力する。
【００１１】
この構成によれば、中間電圧を生成するための中間電圧回路が複数設けられている。そして、複数の中間電圧回路から生成された複数の中間電圧の中から、行ごとに１つの中間電圧が選択され、選択された中間電圧を持つ転送ゲート信号が画素アレイ部の各行に出力される。
【００１２】
その結果、ローリングシャッタ方式のように、前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生するような駆動方式を採用した場合において、中間電圧を切り換えても、中間電圧が異なる複数の転送ゲート信号を同時に出力することができる。よって、各行に対して露光期間中、一定の中間電圧を印加することができ、ちらつきのない画像を得ることができる。
【００１３】
（２）前記転送ゲート走査回路は、前記画素アレイ部をローリングシャッタ方式で駆動させ、前記中間電圧の選択を１フレーム単位で行うことが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、各行の露光開始タイミング及び各行の画素信号の読出タイミングが順次にずらされたローリングシャッタ方式により画素アレイ部が駆動される。そして、中間電圧の選択が１フレーム単位で行われる。そのため、ローリングシャッタ方式で画素アレイ部を駆動した場合において、ちらつきのない画像を得ることができる。
【００１５】
（３）前記中間電圧回路は、可変電圧回路により構成されていることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、中間電圧が可変電圧回路により構成されているため、任意の中間電圧を設定することができる。
【００１７】
（４）被写体の照度に関する被写体情報を算出する被写体情報算出部を更に備え、前記転送ゲート走査回路は、前記被写体情報に基づいて、前記中間電圧の選択を行うことが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、被写体の照度に関する被写体情報が算出され、その被写体情報に基づいて、中間電圧が選択されているため、被写体の照度に応じた適切な中間電圧を選択することができる。
【００１９】
（５）前記被写体情報は、前記被写体の照度分布を示すヒストグラムであり、前記被写体情報算出部は、前記線形対数特性の線形特性領域が前記ヒストグラムの照度範囲に存在するように露光期間を算出し、前記転送ゲート走査回路は、前記被写体情報算出部により算出された露光期間で前記画素アレイ部を駆動させ、前記露光期間の変更の前後において、線形対数特性の変曲点の画素値が一定になるように、前記中間電圧を選択することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、線形特性領域が被写体の照度分布を示すヒストグラムの照度範囲に存在するように露光期間が算出される。そのため、被写体を線形特性領域で撮像することができ、高感度の画像を得ることができる。また、露光期間の変更の前後において、線形特性領域の変曲点の画素値が一定になるように中間電圧が選択されている。そのため、ダイナミックレンジを維持することができる。
【００２１】
（６）前記オフ電圧を生成するオフ電圧回路を更に備えることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、オフ電圧回路によりオフ電圧が生成されるため、オフ電圧を安定させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ローリングシャッタ方式のように、前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生するような駆動方式を採用した場合において、中間電圧を切り換えても中間電圧が異なる複数の転送ゲート信号を同時に出力することができる。よって、各行に対して同一の中間電圧を同一期間印加することができ、ちらつきのない画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す撮像素子の構成図である。
【図３】図２に示す画素部の回路図である。
【図４】画素部の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態の固体撮像装置における露光制御の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態による固体撮像装置において、露光条件が切り替えられる際の画素アレイ部の駆動を示すタイミングチャートである。
【図７】図２に示す電圧生成部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図８】オン電圧回路、中間電圧回路、オフ電圧回路のそれぞれを構成する電圧回路の回路図である。
【図９】オン電圧回路、中間電圧回路、オフ電圧回路として定電圧回路を採用した場合の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態による固体撮像装置の全体構成図である。固体撮像装置は、撮像素子制御部１００、撮像素子２００、及び信号処理部３００を備えている。撮像素子制御部１００は、システムクロック信号（ｓｙｓｃｌｋ）及びレジスタ制御信号を撮像素子２００に出力する。ここで、システムクロック信号は、固体撮像装置を構成する回路素子を同期させるためのクロック信号である。レジスタ制御信号は、画素部２２ｘ（図２参照）を制御するための画素制御信号の波形を規定するためのレジスタ値を撮像素子２００が備えるレジスタに書き込むための信号である。
【００２６】
撮像素子２００は、画像データを信号処理部３００に出力する。画像データは撮像素子２００により撮像された被写体の画像データである。
【００２７】
信号処理部３００は、被写体情報算出部３０１を備え、撮像素子２００から出力される画像データに対して画像処理を行う。また、信号処理部３００は、撮像素子制御部１００に、中間電圧や露光期間を通知するための通知信号を出力する。なお、被写体情報算出部３０１の詳細については後述する。
【００２８】
図２は、図１に示す撮像素子２００の構成図である。撮像素子２００は、ローデコーダ２１０、画素アレイ部２２０、タイミング制御部２３０、カラムＡＤＣアレイ部２４０、カラムデコーダ２５０、ランプ波形発生回路２６０、出力回路２７０、及び電圧生成部２８０を備えている。
【００２９】
画素アレイ部２２０は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）行×Ｍ（１以上の整数）列でマトリックス状に配列された複数の画素部２２ｘを備える。
【００３０】
タイミング制御部２３０は、ＰＬＬ、タイミングジェネレータ（ＴＧ）、及びレジスタを備える。ＰＬＬは、システムクロック信号（ｓｙｓｃｌｋ）の周波数を撮像素子２００の動作に適した周波数にするために、システムクロック信号を逓倍する。
【００３１】
レジスタは、レジスタ制御信号により、画素制御信号の波形を規定するレジスタ値が書き込まれる。ＴＧは、ＰＬＬにより逓倍されたシステムクロック信号から水平同期信号及び垂直同期信号を生成し、ローデコーダ２１０及びカラムデコーダ２５０に供給する。また、ＴＧは、レジスタ値をローデコーダ２１０に供給し、ローデコーダ２１０から画素制御信号を出力させる。
【００３２】
ローデコーダ２１０は、画素アレイ部２２０の各行をサイクリックに選択し、画素アレイ部２２０を垂直走査し、選択した行の画素部２２ｘから信号を出力させる。本実施の形態では、ローデコーダ２１０は、垂直読出走査回路２１１、転送ゲート走査回路２１２、及びリセット走査回路２１３を備えている。ローデコーダ２１０は、画素アレイ部２２０の各行に画素制御信号を出力する。画素制御信号としては、リセット信号（以下、φＲＳＴｉと記述する。）、転送ゲート信号（以下、φＴＸｉと記述する。）、及び行選択信号（以下、φＶＳＥＮｉと記述する。）を含む。但し、ｉは行番号規定するインデックスであり、ｎ＝０、１、２・・・Ｎの値を取る。以下、これらの信号を区別しない場合は、ｉで示すインデックスを省略してこれらの信号を表す。
【００３３】
φＶＳＥＮ、φＴＸ、及びφＲＳＴはそれぞれ、垂直読出走査回路２１１、転送ゲート走査回路２１２、及びリセット走査回路２１３から出力される。垂直読出走査回路２１１は、φＶＳＥＮを画素アレイ部２２０の各行に出力し、各行を順次に選択し、選択した行の画素部２２ｘからリファレンス信号及びシグナル信号を出力させる。
【００３４】
転送ゲート走査回路２１２は、電圧生成部２８０を構成する複数の中間電圧回路により生成された複数の中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢの中から、行ごとに１つの中間電圧を選択し、選択した中間電圧を持つφＴＸを画素アレイ部２２０の各行に出力する。本実施の形態では、転送ゲート走査回路２１２は、１〜Ｎ行目にかけて位相が一定期間遅延したφＴＸを順次に出力することで、画素アレイ部２２０をローリングシャッタ方式で駆動させ、１フレーム単位で中間電圧を選択する。
【００３５】
リセット走査回路２１３は、画素アレイ部２２０の各行にφＲＳＴを供給し、画素部２２ｘの浮遊拡散層ＦＤに蓄積された電荷を排出させる。
【００３６】
カラムＡＤＣアレイ部２４０は、画素アレイ部２２０の各列に対応して設けられたＭ個のＡＤ変換部（以下、「ＡＤＣ」と記述する。）２４ｘを備える。ＡＤＣ２４ｘは、画素部２２ｘから出力される信号をＡＤ変換する。また、ＡＤＣ２４ｘは、ＡＤ変換したデジタルの信号を一時的に保持するメモリを備えている。ここで、ＡＤＣ２４ｘは、画素部２２ｘから出力されるアナログの信号とランプ波形発生回路２６０から出力されるランプ波形とを比較することで、信号をＡＤ変換するシングルスロープ型のＡＤＣである。具体的には、ＡＤＣ２４ｘは、ランプ波形がアナログの信号のレベルに到達するまでの時間をカウントすることで、当該信号をＡＤ変換する。但し、これは一例であり、ＡＤＣ２４ｘは、シングルスロープ型以外のＡＤＣ（例えばダブルスロープ型のＡＤＣ）を採用してもよい。
【００３７】
カラムデコーダ２５０は、タイミング制御部２３０から出力される水平同期信号にしたがって、各列のＡＤＣ２４ｘを順次に選択して、カラムＡＤＣアレイ部２４０を水平走査し、ＡＤＣ２４ｘからデジタルの信号を順次に出力させる。
【００３８】
ランプ波形発生回路２６０は、ＡＤＣ２４ｘがＡＤ変換する際に用いるランプ波形を生成し、ＡＤＣ２４ｘに出力する。ここで、ランプ波形としては、例えば、一定の傾きでリニアに増加又は減少する波形が採用される。
【００３９】
出力回路２７０は、カラムＡＤＣアレイ部２４０から順次に出力されるデジタルの信号の波形を成形し、信号処理部３００に出力する。ここで、出力回路２７０は、センスアンプ及びＬＶＤＳシリアライザを備える。センスアンプは、カラムＡＤＣアレイ部２４０から出力されるデジタルの信号の波形を成形する。ＬＶＤＳシリアライザは、センスアンプにより波形が成形されたパラレルの信号をシリアルの信号に変換し、信号処理部３００に出力する。
【００４０】
電圧生成部２８０は、φＴＸの波形を規定するオン電圧ＶＨ、オフ電圧ＶＬ、及び複数の中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢの４種類の電圧を生成し、転送ゲート走査回路２１２に供給する。ここで、オン電圧ＶＨは転送トランジスタをオンさせる電圧であり、オフ電圧ＶＬは転送トランジスタをオフさせる電圧であり、中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢはオン電圧ＶＨ、オフ電圧ＶＬの間の値を持ち、転送トランジスタに線形対数特性変換を行わせる電圧である。中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢは、それぞれ固定値でも良いが、露光制御を高精度に行なうためには、それぞれ可変値であることが望ましい。
【００４１】
なお、本実施の形態では、中間電圧として、ＶＭＡ、ＶＭＢの２種類を用いるが、これは一例であり、３種類、４種類、５種類というように複数種類用意して使い分けてもよい。なお、電圧生成部２８０の詳細については後述する。
【００４２】
図３は、図２に示す画素部２２ｘの回路図である。画素部２２ｘは、光電変換素子ＰＤ、転送トランジスタＴＲ１、浮遊拡散層ＦＤ、リセットトランジスタＴＲ２、増幅トランジスタＴＲ３、及び行選択トランジスタＴＲ４を備えている。
【００４３】
転送トランジスタＴＲ１〜行選択トランジスタＴＲ４は、例えば、ｎＭＯＳ（negative channel Metal Oxide Semiconductor）により構成されている。光電変換素子ＰＤは、例えばフォトダイオードにより構成され、アノードがグランド（以下、ＧＮＤと記述する。）に接続され、カソードが転送トランジスタＴＲ１のソースに接続されている。光電変換素子ＰＤは被写体の照度に応じた電荷を寄生容量で蓄積する。
【００４４】
転送トランジスタＴＲ１は、光電変換素子ＰＤに蓄積される電荷を線形特性から線形対数特性に変換し、浮遊拡散層ＦＤに転送する。ここで、線形対数特性とは、線形特性と対数特性とが変曲点で切り替わる光電変換特性である。本実施の形態では、線形対数特性として、変曲点を境に低照度側が線形特性を持ち、高照度側が対数特性を持つものを採用する。
【００４５】
転送トランジスタＴＲ１のソースは、光電変換素子ＰＤに接続され、転送トランジスタＴＲ１のドレインはリセットトランジスタＴＲ２に接続され、転送トランジスタＴＲ１のゲートはφＴＸが流れるφＴＸ信号線に接続されている。そして、転送トランジスタＴＲ１は、転送ゲート走査回路２１２により制御される。φＴＸはオン電圧ＶＨ、中間電圧（ＶＭＡ又はＶＭＢ）、及びオフ電圧ＶＬの３種類の電圧により規定される波形を持つ。φＴＸがオン電圧ＶＨのとき、転送トランジスタＴＲ１はオン状態となり、φＴＸがオフ電圧ＶＬのとき、転送トランジスタＴＲ１はオフ状態となる。また、φＴＸが中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢであるとき、被写体の照度が所定レベルより低ければ、転送トランジスタＴＲ１は入射光に対して線形に変化する電荷を光電変換素子ＰＤに蓄積させ、被写体の照度が所定レベルより高ければ、転送トランジスタＴＲ１はサブスレショルド状態となり、光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷の一部をサブスレショルド電流としてリークさせ、光電変換素子ＰＤにログ特性の電荷を蓄積させる。これにより、光電変換素子ＰＤは、被写体の照度が所定レベル以下であれば線形特性、所定レベルより高ければ対数特性である線形対数特性で電荷を蓄積する。
【００４６】
リセットトランジスタＴＲ２は、浮遊拡散層ＦＤをリセットし、浮遊拡散層ＦＤが蓄積する電荷を外部に排出する。リセットトランジスタＴＲ２のドレインは正の基準電圧であるＰＶＤＤが流れるＰＶＤＤ信号線に接続され、リセットトランジスタＴＲ２のソースは浮遊拡散層ＦＤを介して転送トランジスタＴＲ１に接続され、リセットトランジスタＴＲ２のゲートはφＲＳＴが流れるφＲＳＴ信号線に接続される。そして、リセットトランジスタＴＲ２は、リセット走査回路２１３（図２参照）からφＲＳＴがゲートに供給されて制御される。φＲＳＴはＨｉｇｈとＬｏｗとの２状態に設定可能で、Ｈｉｇｈのとき、リセットトランジスタＴＲ２はオンとなり、Ｌｏｗのとき、リセットトランジスタＴＲ２はオフとなる。
【００４７】
転送トランジスタＴＲ１及びリセットトランジスタＴＲ２間のノードは浮遊拡散層ＦＤを形成している。浮遊拡散層ＦＤは、転送トランジスタＴＲ１により光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷が転送され、転送された電荷に応じた電圧信号を生成する。
【００４８】
増幅トランジスタＴＲ３のドレインはＰＶＤＤ信号線に接続され、増幅トランジスタＴＲ３のソースは行選択トランジスタＴＲ４に接続されている。増幅トランジスタＴＲ３のゲートは浮遊拡散層ＦＤに接続されている。増幅トランジスタＴＲ３は、ソースフォロワ動作により、浮遊拡散層ＦＤにより生成された電圧信号を電流増幅する。ＰＶＤＤは、例えば図略の電源回路により供給され、正の電位に設定される。
【００４９】
行選択トランジスタＴＲ４のドレインは増幅トランジスタＴＲ３に接続され、行選択トランジスタＴＲ４のソースはＶＩＤＥＯ線に接続され、行選択トランジスタＴＲ４のゲートはφＶＳＥＮ信号線に接続される。そして、行選択トランジスタＴＲ４は、垂直読出走査回路２１１（図２参照）からφＶＳＥＮがゲートに供給されて制御される。φＶＳＥＮがＨｉｇｈの場合には行選択トランジスタＴＲ４はオンとなり、増幅トランジスタＴＲ３で増幅された信号がＶＩＤＥＯ線に流れる。φＶＳＥＮがＬｏｗの場合、行選択トランジスタＴＲ４はオフとなる。
【００５０】
図４は、画素部２２ｘの動作を示すタイミングチャートである。期間ｔ０は光電変換素子ＰＤのリセット期間である。φＴＸがオン電圧ＶＨに設定され、φＲＳＴがＨｉｇｈに設定される。これにより、光電変換素子ＰＤに蓄積されている全電荷が転送トランジスタＴＲ１及びリセットトランジスタＴＲ２を介してＰＶＤＤ信号線に流れ、光電変換素子ＰＤがリセットされる。
【００５１】
期間ｔ０が終了すると、φＴＸが中間電圧ＶＭＡ又は中間電圧ＶＭＢに設定され、露光期間ＴＥが開始される。露光期間ＴＥにおいては、転送トランジスタＴＲ１により線形対数特性変換された電荷が光電変換素子ＰＤの寄生容量に蓄積される。露光期間ＴＥは、期間ｔ０と期間ｔ１との間の期間として定義される。
【００５２】
期間ｔ１はリファレンス信号ｒｅｆの読出期間である。φＴＸがオフ電圧ＶＬとなって転送トランジスタＴＲ１のゲートが閉じられ、且つ、φＲＳＴがＬｏｗとなってリセットトランジスタＴＲ２のゲートが閉じられ、浮遊拡散層ＦＤで生成された電圧信号Ｖ＿ｒｅｆがリファレンス信号ｒｅｆとしてＡＤＣ２４ｘに読み出される。リファレンス信号ｒｅｆには、リセットトランジスタＴＲ２のゲートを閉じたときに発生するランダムノイズであるＫＴＣノイズ等が含まれている。
【００５３】
期間ｔ２は電荷の転送期間である。φＴＸがオン電圧ＶＨにされて転送トランジスタＴＲ１のゲートが開けられ、光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷が浮遊拡散層ＦＤに転送される。浮遊拡散層ＦＤには、期間ｔ１で読み出されたリファレンス信号ｒｅｆを基準電圧として、光電変換素子ＰＤから転送された電荷に応じた電圧が発生する。
【００５４】
期間ｔ３はシグナル信号ｓｉｇの読出し期間である。φＴＸがオフ電圧ＶＬにされて転送トランジスタＴＲ１のゲートが閉じられ、且つ、φＶＳＥＮがＨｉｇｈにされて行選択トランジスタＴＲ４のゲートが開けられ、浮遊拡散層ＦＤで生成された電圧信号Ｖ＿ｓｉｇがシグナル信号ｓｉｇとしてＡＤＣ２４ｘに読み出される。
【００５５】
ＡＤＣ２４ｘは、期間ｔ１で読み出したリファレンス信号ｒｅｆと期間ｔ３で読み出したシグナル信号ｓｉｇとの差をとり、画素信号を生成する。この画素信号にはランダムノイズであるＫＴＣノイズがキャンセルされているため、低ノイズの画素信号が得られる。
【００５６】
次に、図２に示す電圧生成部２８０について説明する。図７は、電圧生成部２８０の詳細な構成を示すブロック図である。電圧生成部２８０は、オン電圧回路７０１、中間電圧回路７０２、７０３、及びオフ電圧回路７０４を備えている。
【００５７】
オン電圧回路７０１〜オフ電圧回路７０４のそれぞれには、正のアナログ用の電源電圧であるＡＶＤＤと、負のアナログ用の電源電圧であるＡＶＳＳとが入力される。ＡＶＤＤ、ＡＶＳＳは図略の電源回路により生成される。これらの電源回路は、撮像素子２００の外部に設けてもよいし、撮像素子２００の内部に内蔵してもよい。
【００５８】
オン電圧回路７０１は〜オフ電圧回路７０４のそれぞれには出力電圧を設定するための設定値が入力される。設定値は、撮像素子制御部１００から供給されるレジスタ制御信号によってタイミング制御部２３０のレジスタに記憶されたデジタルデータである。設定値には、オン電圧ＶＨ、中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢ、及びオフ電圧ＶＬを定める４種の設定値があり、それぞれ、タイミング制御部２３０からオン電圧回路７０１〜オフ電圧回路７０４に個別に入力される。
【００５９】
オン電圧回路７０１は、設定値で定められた電圧値を持つオン電圧ＶＨを生成する。中間電圧回路７０２、７０３は、設定値で定められた電圧値を持つ中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢを生成する。オフ電圧回路７０４は、設定値で定められた電圧値を持つオフ電圧ＶＬを生成する。
【００６０】
オン電圧回路７０１〜オフ電圧回路７０４はそれぞれ同じ電圧回路により構成されている。図８は、オン電圧回路７０１〜オフ電圧回路７０４のそれぞれを構成する電圧回路の回路図である。電圧回路は、ＤＡコンバータ８０１、出力バッファ８０２、正の電源端子８０３、負の電源端子８０４、及び出力端子８０５を備えている。
【００６１】
ＤＡコンバータ８０１は、直列接続された例えば４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４含むラダー抵抗と、例えば３つのスイッチＳ８０１〜Ｓ８０３とを備える。抵抗Ｒ１〜Ｒ４は例えば抵抗値が同じ値である。スイッチＳ８０１は抵抗Ｒ２の上側の端子と出力バッファ８０２の一方の入力端子８０６との間に接続されている。スイッチＳ８０２は抵抗Ｒ３の上側の端子と入力端子８０６との間に接続されている。スイッチＳ８０３は抵抗Ｒ３の下側の端子と入力端子８０６との間に接続されている。また、抵抗Ｒ１の上側の端子は出力バッファ８０２の正の電源端子に接続され、抵抗Ｒ４の下側の端子は出力バッファ８０２の負の電源端子に接続されている。
【００６２】
スイッチＳ８０１〜Ｓ８０３は、それぞれ、設定値に応じてオン又はオフされる。これにより、ＤＡコンバータ８０１は設定値に応じた電圧を出力する。出力バッファ８０２は、ＤＡコンバータ８０１から出力された電圧をバッファリングし、出力端子８０５から出力する。
【００６３】
なお、図８では、オン電圧回路７０１〜オフ電圧回路７０４をそれぞれ可変電圧回路で構成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、定電圧回路で構成してもよい。
【００６４】
図９は、オン電圧回路７０１〜オフ電圧回路７０４として定電圧回路を採用した場合の回路図である。図９の例では、定電圧回路は、複数（例えば２個）の抵抗Ｒ１、Ｒ２を含むラダー抵抗と出力バッファ８０２とを備えている。図９に示す定電圧回路では、図８に示すスイッチＳ８０１〜Ｓ８０３が省かれている。なお、図９に示すラダー抵抗を構成する抵抗の個数としては、目標となる電力値が生成できる個数を採用すればよい。
【００６５】
また、図８、図９に示すＡＶＳＳは、例えば、接地電位であるグランド（ＧＮＤ）に固定してもよい。オフ電圧ＶＬは転送ゲートをオフすることが可能な値を持てばよく、ＡＶＳＳと同電位（例えば、ＧＮＤ）にしてもよい。この場合、オフ電圧回路７０４は不要となる。
【００６６】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施の形態の固体撮像装置における露光制御の説明図である。図５（Ａ）〜（Ｃ）において縦軸は画素信号又は度数を示し、横軸は被写体の照度を示す。Ｈ５０１、Ｈ５０２は被写体の照度と度数との関係を示すヒストグラムを示す。Ｇ５０１、Ｇ５０２は画素部２２ｘの光電変換特性を示す。
【００６７】
図５（Ａ）においては、画素部２２ｘの光電変換特性が光電変換特性Ｇ５０１を持っている。そのため、被写体のヒストグラムがヒストグラムＨ５０１であれば、ヒストグラムＨ５０１は大半が線形特性領域Ｇ５０１＿１内に存在しているため、高感度な画素信号が得られる。
【００６８】
ここで、被写体のヒストグラムがヒストグラムＨ５０１からヒストグラムＨ５０２に動いた場合を考える。なお、このヒストグラムの変化は、信号処理部３００で検出することが可能である。この場合、露光期間を短く設定すると、図５（Ｂ）に示すように光電変換特性は光電変換特性Ｇ５０１から光電変換特性Ｇ５０２に変化する。ここで、光電変換特性Ｇ５０２の対数特性領域Ｇ５０２＿２の傾きは、光電変換特性Ｇ５０１の対数特性領域Ｇ５０１＿２の傾きから変化していないが、光電変換特性Ｇ５０２の変曲点Ｐ５０２の画素値は光電変換特性Ｇ５０１の変曲点Ｐ５０１の画素値よりも高くなっている。したがって、ヒストグラムＨ５０２は大半が光電変換特性Ｇ５０２の線形特性領域Ｇ５０２＿１内に入っているため、高感度な画素信号が得られる。
【００６９】
しかしながら、光電変換特性Ｇ５０２の線形特性領域Ｇ５０２＿１が、光電変換特性Ｇ５０１の線形特性領域Ｇ５０１＿１に対して全体的に右側にシフトしているため、光電変換特性Ｇ５０２のダイナミックレンジＤＭ２は、光電変換特性Ｇ５０１のダイナミックレンジＤＭ１よりも狭くなっている。なお、ダイナミックレンジは、画素値＝０から最大画素値Ｍ５００までの照度範囲である。
【００７０】
そこで、図５（Ｃ）に示すように、露光期間を変えても変曲点の画素値が一定になるように、光電変換特性を光電変換特性Ｇ５０１から光電変換特性Ｇ５０３に変化させる。これにより、光電変換特性Ｇ５０３の線形特性領域Ｇ５０３＿１は、線形特性領域Ｇ５０１＿１に対して全体的に右側にシフトされているが、光電変換特性Ｇ５０３の対数特性領域Ｇ５０３＿２の範囲が光電変換特性Ｇ５０１の対数特性領域Ｇ５０１＿２と同じになる。その結果、光電変換特性Ｇ５０３のダイナミックレンジＤＭ３を光電変換特性Ｇ５０１のダイナミックレンジＤＭ１と同じにすることができる。そこで、本実施の形態では、被写体のヒストグラムに基づき、被写体が線形特性領域で撮像されるように露光期間を変化させると共に、ダイナミックレンジが維持されるように中間電圧を変化させる。
【００７１】
具体的には、図１に示す被写体情報算出部３０１は、撮像素子２００により撮像された画像データから被写体の照度分布を示すヒストグラムを算出する。この場合、被写体情報算出部３０１は、１又は数フレーム前の１枚の画像データを用いてヒストグラムを算出してもよいし、１又は数フレーム前のフレームから所定フレーム前までの複数の画像データを用いてヒストグラムを算出してもよい。これにより、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すようなヒストグラムＨ５０１、Ｈ５０２が算出される。
【００７２】
そして、被写体情報算出部３０１は、図５（Ａ）に示す光電変換特性Ｇ５０１の線形特性領域Ｇ５０１＿１が、ヒストグラムＨ５０２の照度範囲に存在するように露光期間を算出する。この場合、被写体情報算出部３０１は、例えば、図５（Ａ）に示すように、線形特性領域の照度範囲の中央照度Ｌ５０１がヒストグラムＨ５０２のピークの照度Ｌ５０２に位置するように露光期間を算出すればよい。
【００７３】
具体的には、被写体情報算出部３０１は、基準光電変換特性を光電変換特性Ｇ５０１とし、中央照度Ｌ５０１とピークの照度Ｌ５０２との差分を線形特性領域Ｇ５０１＿１のシフト量ΔＳとして求める。また、シフト量ΔＳに応じた露光期間が予め対応付けられた露光期間設定テーブルを被写体情報算出部３０１に設けておく。そして、被写体情報算出部３０１は、この露光期間設定テーブルを用いてシフト量ΔＳに対応する露光期間を算出すればよい。
【００７４】
次に、被写体情報算出部３０１は、露光期間を変更しても、変曲点の画素値を一定にすることができる中間電圧を算出する。中間電圧の算出の一例としては下記の手法を採用することができる。まず、被写体情報算出部３０１は、光電変換特性Ｇ５０１の露光期間に対する露光期間の変更量を求める。また、露光期間の変更量に応じた中間電圧が予め対応付けられた中間電圧設定テーブルを被写体情報算出部３０１に設けておく。ここで、中間電圧設定テーブルには、露光期間の変更量に応じた、変曲点の画素値を一定にすることができる中間電圧が登録されている。そして、被写体情報算出部３０１は、算出した露光期間に対応する中間電圧を中間電圧設定テーブルを参照して決定する。そして、被写体情報算出部３０１は、算出した中間電圧及び露光期間の通知信号を撮像素子制御部１００に出力する。
【００７５】
この通知信号を受けた撮像素子制御部１００は、次のフレーム以降は通知信号に含まれる露光期間及び中間電圧で画素アレイ部２２０を駆動させるφＴＸが生成されるように、φＴＸの波形を規定する設定値をタイミング制御部２３０のレジスタに書き込む。
【００７６】
本実施の形態では、転送ゲート走査回路２１２は、各行の露光開始タイミング及び各行の画素信号の読出タイミングを順次にずらすローリングシャッタ方式で画素アレイ部２２０を駆動させる。
【００７７】
したがって、前フレームから次フレームにかけて中間電圧が変更された場合、前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生する。この期間においては、転送ゲート走査回路２１２は、前フレームの中間電圧を持つφＴＸと次フレームの中間電圧を持つφＴＸとの２種類のφＴＸを出力する必要がある。以後、２種類のφＴＸのうち、一方のφＴＸは中間電圧としてＶＭＡを持つとし、「φＴＸ＿Ａ」で表し、他方のφＴＸは中間電圧としてＶＭＢを持つとし、「φＴＸ＿Ｂ」で表す。
【００７８】
タイミング制御部２３０は、例えば、φＴＸ＿Ａの露光期間を記憶する第１露光期間レジスタ、φＴＸ＿Ｂの露光期間を記憶する第２露光期間レジスタ、オン電圧ＶＨを記憶するオン電圧レジスタ、オフ電圧ＶＬを記憶するオフ電圧レジスタ、及びφＴＸ＿Ａの中間電圧ＶＭＡを記憶する第１中間電圧レジスタ、及びφＴＸ＿Ｂの中間電圧ＶＭＢを記憶する第２中間電圧レジスタを備えている。転送ゲート走査回路２１２は、これらのレジスタに書き込まれたオン電圧ＶＨ、オフ電圧ＶＬ、中間電圧ＶＭＡ、ＶＭＢ、露光期間を適宜選択して、φＴＸ＿Ａ及びφＴＸ＿Ｂを生成し、画素アレイ部２２０に出力する。
【００７９】
まず、中間電圧がＶＭＡからＶＭＢに切り替えられる場合を考える。この場合、撮像素子制御部１００は、通知信号に含まれる露光期間を第２露光期間レジスタに書き込むと共に通知信号に含まれる中間電圧を中間電圧ＶＭＢとして第２中間電圧レジスタに書き込む。これにより、転送ゲート走査回路２１２は、後フレームを露光する行に対しては、第２露光期間レジスタ及び第２中間電圧レジスタに書き込まれた露光期間及び中間電圧ＶＭＢを持つφＴＸ＿Ｂを出力する。
【００８０】
以後、中間電圧がＶＭＢからＶＭＡに切り替えられるまで、転送ゲート走査回路２１２は、第２露光期間レジスタ及び第２中間電圧レジスタに書き込まれた露光期間及び中間電圧ＶＭＢを持つφＴＸ＿Ｂを画素アレイ部２２０の各行に出力する。
【００８１】
そして、信号処理部３００から通知信号が通知され、中間電圧がＶＭＢからＶＭＡに切り替えられる場合、撮像素子制御部１００は、通知信号に含まれる露光期間を第１露光期間レジスタに書き込むと共に、通知信号に含まれる中間電圧を中間電圧ＶＭＡとして第１中間電圧レジスタに書き込む。これにより、転送ゲート走査回路２１２は、後フレームを露光する行に対しては、第１露光期間レジスタ及び第１中間電圧レジスタに書き込まれた露光期間及び中間電圧ＶＭＡを持つφＴＸ＿Ａを出力する。以後、中間電圧がＶＭＡからＶＭＢに切り替えられるまで、転送ゲート走査回路２１２は、第１露光期間レジスタ及び第１中間電圧レジスタに書き込まれた露光期間及び中間電圧ＶＭＡを持つφＴＸ＿Ａを画素アレイ部２２０の各行に出力する。
【００８２】
なお、上記説明では、被写体情報算出部３０１は、被写体のヒストグラムから露光期間及び中間電圧を算出する例を示したが、これはほんの一例にすぎず、本発明はこれに限定されない。例えば、予め定められた複数の露光条件の中から、被写体のヒストグラムに応じて１つの露光条件を選択する態様を採用してもよい。ここで、露光条件は、露光期間及び中間電圧の組を規定する。
【００８３】
以下、説明の便宜上２つの露光条件Ａ、Ｂが存在するものとして説明する。画素部２２ｘが露光条件Ａで駆動されると、その画素部２２ｘは、図５（Ａ）に示す光電変換特性Ｇ５０１を持つものとする。一方、画素部２２ｘが露光条件Ｂで駆動されると、その画素部２２ｘは、図５（Ｃ）に示す光電変換特性Ｇ５０３を持つものとする。
【００８４】
被写体情報算出部３０１は、被写体のヒストグラムのピークの照度Ｌ５０２が、図５（Ａ）に示す光電変換特性Ｇ５０１の線形特性領域Ｇ５０１＿１の照度範囲の中央照度Ｌ５０１に近いか、図５（Ｃ）に示すＬ５０３に近いかを判定する。そして、被写体情報算出部３０１は近い方の光電変換特性に対応する露光条件を選択する。そして、被写体情報算出部３０１は、選択した露光条件に対して予め定められた露光期間及び中間電圧を含む通知信号を撮像素子制御部１００に通知する。これにより、上記で説明したように、撮像素子制御部１００はタイミング制御部２３０のレジスタに通知信号に含まれる露光期間及び中間電圧を書き込み、転送ゲート走査回路２１２にφＴＸの切り替えを実行させればよい。
【００８５】
なお、上記の説明では、予め定められた露光条件が２種類の場合を示したが、３種類以上であってもよい。この場合、被写体情報算出部３０１は、被写体のヒストグラムのピークの照度が、光電変換特性の線形特性領域の中央照度に最も近い露光条件を選択すればよい。
【００８６】
図６は、本発明の実施の形態による固体撮像装置において、露光条件が切り替えられる際の画素アレイ部２２０の駆動を示すタイミングチャートである。図６において、上段は画素アレイ部２２０の各行を構成する画素部２２ｘの状態を示し、下段は画素アレイ部２２０の各行の画素部２２ｘに印加されるφＴＸを示す。また、図６の上段において、「ｒｅｆ」はリファレンス信号の読み出し期間を示し、「転送」は光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷が浮遊拡散層ＦＤに転送される転送期間を示し、「ｓｉｇ」はシグナル信号の読み出し期間を示す。
【００８７】
図６では、フレームＦ１、Ｆ３、Ｆ４では露光条件Ａが設定され、フレームＦ２では露光条件Ｂが設定されている。露光条件Ａでは中間電圧としてＶＭＡが採用され、露光期間としてＴＡが採用されている。露光条件Ｂでは中間電圧としてＶＭＢが採用され、露光期間としてＴＢが採用されている。
【００８８】
フレームＦ１では、中間電圧ＶＭＡを持つφＴＸ＿Ａにより画素アレイ部２２０が駆動されている。時刻ｔ０から始まるフレームＦ２の露光期間ＴＢでは、露光条件Ａと露光条件Ｂとにおいて変曲点の画素値を一定にするために、中間電圧がＶＭＡからＶＭＢに変化されている。ＶＭＡからＶＭＢへの中間電圧の変化は、露光期間ＴＢの開始タイミングまでに変化していればよい。
【００８９】
そのため、図６の例では、フレームＦ１のシグナル信号ｓｉｇの読出期間が終了した直後の時刻ｔａにおいて中間電圧がＶＭＡからＶＭＢに変化されている。この場合、時刻ｔａから光電変換素子ＰＤは線形対数特性で電荷を蓄積することになるが、時刻ｔｂにおいて、φＴＸ１がオン電圧ＶＨにされるため、時刻ｔａから時刻ｔｂまでの期間に光電変換素子ＰＤに蓄積された電荷は外部に排出される。よって、フレームＦ２の露光期間の開始タイミングは時刻ｔ０となる。
【００９０】
以後、２〜Ｎ行目の画素部２２ｘに対して位相がこの順番で遅れたφＴＸ２〜φＴＸＮが出力され、２〜Ｎ行目の画素部２２ｘにおいてフレームＦ２の露光が実行されている。
【００９１】
なお、ＶＭＡからＶＭＢへの中間電圧の変化は、露光期間の開始タイミング（時刻ｔ０）と同時に行ってもよい。時刻ｔ０の直後の時刻ｔｃにおいて、２〜４行目の画素部２２ｘはフレームＦ２を露光しているが、Ｎ行目の画素部２２ｘはフレームＦ１を露光している。そのため、時刻Ｔｃでは、φＴＸ＿ＡとφＴＸ＿Ｂとの２種類のφＴＸを画素アレイ部２２０に供給する必要がある。
【００９２】
しかしながら、従来のローリングシャッタ方式の固体撮像装置では、中間電圧を生成する中間電圧回路が１つしか設けられていなかったため、中間電圧の異なる複数のφＴＸを画素アレイ部２２０に同時に供給するこができなかった。
【００９３】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、中間電圧回路７０２、７０３の２つの中間電圧回路を設けた。そのため、時刻Ｔｃに示すようにφＴＸ＿Ａが供給される行とφＴＸ＿Ｂが供給される行とが混在する期間において、φＴＸ＿ＡとφＴＸ＿Ｂとを同時に供給することができる。
【００９４】
図６に戻り、１行目の画素部２２ｘにおいて、フレームＦ２のシグナル信号ｓｉｇの読出期間が終了すると、中間電圧ＶＭＢを持つφＴＸ＿ＢがφＴＸ１として１行目の画素部２２ｘに出力され、中間電圧がＶＭＢからＶＭＡに戻される。そして、φＴＸ１がオン電圧ＶＨに設定されて光電変換素子ＰＤの電荷が排出され、時刻ｔ１が到来すると、中間電圧がＶＭＡに設定され、フレームＦ３の露光期間ＴＡが開始される。
【００９５】
以後、２〜Ｎ行目の画素部２２ｘに対して位相がこの順番で一定期間ずつ遅延されたφＴＸ＿ＡがφＴＸ＿２〜φＴＸ＿Ｎとして出力され、２〜Ｎ行目の画素部２２ｘにおいてフレームＦ３の露光が実行される。
【００９６】
なお、フレームＦ３における中間電圧ＶＭＡはフレームＦ１における中間電圧ＶＭＡと異なる値であってもよい。例えば、フレームＦ３において、露光条件Ｃを採用したとすると、中間電圧ＶＭＡとして露光条件Ｃに対応する中間電圧を設定すればよい。
【００９７】
このように、本実施の形態による固体撮像装置では、中間電圧を生成するための中間電圧回路が複数設けられている。したがって、複数の中間電圧回路から生成された中間電圧のうち、行ごとに１つの中間電圧を任意に選択することが可能となる。その結果、ローリングシャッタ方式のように前フレームを露光している行と次フレームを露光している行とが混在する期間が発生する駆動方式を採用した場合において、中間電圧を切り換えても、中間電圧が異なる複数の転送ゲート信号を同時に出力することができる。よって、各行に対して同一の中間電圧を同一期間印加することができ、ちらつきが低減された画像が得られる。
【００９８】
また、被写体のヒストグラムが線形特性領域で撮像されるように、露光期間が変更されているため、高感度な画像を得ることができる。更に、露光期間の変更の前後において、変曲点の画素値が一定になるように中間電圧が選択されているため、ダイナミックレンジを維持することができる。
【００９９】
なお、図７の例では、２個の中間電圧回路７０２、７０３を設けたが、これに限定されず、３個以上の中間電圧回路を設けてもよい。この場合、例えば、各中間電圧回路を定電圧回路により構成し、転送ゲート走査回路がこれらの中間電圧回路のうち、いずれか１つの中間電圧回路により生成された中間電圧を選択するようにしてもよい。
【０１００】
また、３つ以上のフレームの露光期間が混在する期間が発生するような駆動方式を採用した場合、３つ以上の中間電圧回路を設ければよい。例えば、３つのフレームの露光期間が混在する期間が発生するような駆動方式を採用した場合、３つの中間電圧回路を設ければよい。
【符号の説明】
【０１０１】
２２ｘ    ：画素部
１００    ：撮像素子制御部
２００    ：撮像素子
２１０    ：ローデコーダ
２１１    ：垂直読出走査回路
２１２    ：転送ゲート走査回路
２１３    ：リセット走査回路
２２０    ：画素アレイ部
２３０    ：タイミング制御部
２４０    ：カラムＡＤＣアレイ部
２５０    ：カラムデコーダ
２６０    ：ランプ波形発生回路
２７０    ：出力回路
２８０    ：電圧生成部
３００    ：信号処理部
３０１    ：被写体情報算出部
７０１    ：オン電圧回路
７０２    ：中間電圧回路
７０４    ：オフ電圧回路
ＴＲ１    ：転送トランジスタ
ＴＲ２    ：リセットトランジスタ
ＴＲ３    ：増幅トランジスタ
ＴＲ４    ：行選択トランジスタ
ＶＨ      ：オン電圧
ＶＬ      ：オフ電圧
ＶＭＡ    ：中間電圧
ＶＭＢ    ：中間電圧
【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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【図８】
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【図９】
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