(57)【要約】  本技術は、より簡単に高品質な画像を得ることができるようにする固体撮像装置および駆動方法、並びに電子機器に関する。固体撮像装置は、入射した光を光電変換する複数の画素が設けられた画素アレイ領域を有している。画素アレイ領域には、互いに出力特性が異なる第１の画素群と第２の画素群とが設けられ、第２の画素群は、第１の画素群に対して水平方向および垂直方向に半画素だけずれた位置に配置されている。このようにして第１の画素群と第２の画素群とを配置することで、撮影により得られる画像の解像度劣化を最小限に抑え、より簡単に高品質な画像を得ることができる。本技術は、固体撮像装置に適用することができる。
2016147903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、
前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群と
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の画素と前記第２の画素とは、入射した光の量に対する出力の特性が異なる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の画素は、前記特性としてリニア特性を有する画素である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２の画素は、前記特性としてログ特性を有する画素である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の画素は、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素であり、前記第２の画素は太陽電池モードの対数センサを構成する画素である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記行方向に並ぶ前記第１の画素からなる画素行と、その前記画素行に対して前記列方向に隣接する、前記行方向に並ぶ前記第２の画素からなる画素行とが、同時に選択および駆動される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記列方向に並ぶ前記第１の画素のみが接続された、前記第１の画素から信号を読み出すための第１の垂直信号線と、
前記列方向に並ぶ前記第２の画素のみが接続された、前記第２の画素から信号を読み出すための第２の垂直信号線と
をさらに備える請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置は、カラー画像を撮影する固体撮像装置である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、
前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群と
を備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記第１の画素から信号を読み出し、
前記第２の画素から信号を読み出す
ステップを含む駆動方法。
【請求項１０】
行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、
前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群と
を有する固体撮像装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は固体撮像装置および駆動方法、並びに電子機器に関し、特に、より簡単に高品質な画像を得ることができるようにした固体撮像装置および駆動方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトダイオードを太陽電池と同様に開回路で動作させて出力電圧を計測する、太陽電池モードの対数センサが知られている（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】
太陽電池モードの対数センサでは、フォトダイオードのPN接合の順方向に電流を流したときに生じる電位差、すなわち電圧が電流の対数と比例する関係が利用されている。すなわち、ショックレー方程式におけるPN接合の順方向の電流を、PN接合における光電変換によって発生した光電流に置き換えて、PN接合の順方向の電圧をモニタすれば、そのモニタ結果は光電流を対数圧縮した信号となる。【０００４】
また、このような太陽電池モードの対数センサと、一般的な蓄積型CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサとを、画像の撮影に用いるセンサとして組み合わせて用いる固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。【０００５】
この技術では、太陽電池モードの対数センサと、蓄積型CMOSイメージセンサとが空間上に分割されて配置される。そして、画像の撮影時には太陽電池モードの対数センサを構成する画素、および蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素が混在した画素行と、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素のみからなる画素行とから、順次、各画素の画素信号が読み出される。【０００６】
さらに、太陽電池モードの対数センサを構成する画素と、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素とを時分割で組み合わせて用いることで、画像を得る固体撮像装置も提案されている（例えば、特許文献３および特許文献４参照）。【０００７】
このような太陽電池モードの対数センサと、蓄積型CMOSイメージセンサと組み合わせた固体撮像装置によれば、よりダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。【０００８】
ところで、固体撮像装置において太陽電池モードの対数センサと蓄積型CMOSイメージセンサとを組み合わせているのは、太陽電池モードの対数センサの高照度特性はよいが、太陽電池モードの対数センサの低照度特性はよいとはいえず、暗時に弱いからである。【０００９】
太陽電池モードの対数センサの構造を一般的な蓄積型CMOSイメージセンサの構造に対応させると、フォトダイオードに、光電変換により得られた信号の変調に必要となる変調トランジスタへのコンタクトを直接具備した構造に相当する。【００１０】
したがって、太陽電池モードの対数センサでは、フォトダイオードを完全空乏化することができないのでkTCノイズを除去できなかったり、画像に残像が発生したり、フォトダイオード表面をピンニングできないために界面準位起因の白点や暗電流が増加したりする。これらのことが要因となり、太陽電池モードの対数センサでは十分な低照度特性を得ることができない。【００１１】
これに対して、一般的な蓄積型CMOSイメージセンサは転送トランジスタを具備し、この転送トランジスタを介してフォトダイオードで得られた電荷を、変調領域である浮遊拡散領域へと転送する構成となっている。そして、浮遊拡散領域にコンタクトが設けられ、浮遊拡散領域に転送された電荷に対応する電圧信号がコンタクトの接続先である変調トランジスタを介して読み出される。【００１２】
一般的な蓄積型CMOSイメージセンサでは、フォトダイオードと変調領域とを分離させることで、太陽電池モードの対数センサで生じるような低照度特性の低下が抑制されている。【００１３】
そこで、上述したように、太陽電池モードの対数センサを利用した固体撮像装置において、蓄積型CMOSイメージセンサを組み合わせることで、暗時に弱いという太陽電池モードの対数センサの特性を補う提案がなされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Yang Ni,YiMing Zhu,Bogdan Arion “A 768x576 Logarithmic Image Sensor with Photodiode in Solar Cell mode” 2011年 International Image Sensor Workshop (IISW), 2011/6/9, 講演 R35
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１３−１８７７２７号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８７７２８号公報
【特許文献３】特開２０１３−５８９６０号公報
【特許文献４】特開２０１３−１１８５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら上述した技術では、太陽電池モードの対数センサと、蓄積型CMOSイメージセンサとを組み合わせた固体撮像装置において、簡単に高品質な画像を得ることができなかった。【００１７】
例えば太陽電池モードの対数センサを構成する画素と、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素とを、特許文献１に示されているように単純に並べて配置すると、それらのセンサについて、垂直方向と水平方向で空間上のサンプリング周期が増加して画像の解像度が劣化してしまう。また、この場合、水平方向と垂直方向とでセンサでのサンプリング周期が不均一になってしまう。【００１８】
さらに、太陽電池モードの対数センサを構成する画素と、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素とでは、信号レベルとリセットレベルを読み出す順番が異なるだけでなく、それらの信号レベルとリセットレベルのレベル自体も異なる。さらに、画素構成によっては、信号レベルが変化する方向が異なることもある。【００１９】
そのため、太陽電池モードの対数センサを構成する画素と、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素とから同じ垂直信号線を用いて信号を読み出すと、読み出し回路が複雑になるだけでなく、読み出し速度の制約も受けることになる。【００２０】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に高品質な画像を得ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本技術の第１の側面の固体撮像装置は、行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群とを備える。【００２２】
前記第１の画素と前記第２の画素とを、入射した光の量に対する出力の特性が異なる画素とすることができる。【００２３】
前記第１の画素を、前記特性としてリニア特性を有する画素とすることができる。【００２４】
前記第２の画素を、前記特性としてログ特性を有する画素とすることができる。【００２５】
前記第１の画素を、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素とし、前記第２の画素を太陽電池モードの対数センサを構成する画素とすることができる。【００２６】
前記行方向に並ぶ前記第１の画素からなる画素行と、その前記画素行に対して前記列方向に隣接する、前記行方向に並ぶ前記第２の画素からなる画素行とが、同時に選択および駆動されるようにすることができる。【００２７】
固体撮像装置には、前記列方向に並ぶ前記第１の画素のみが接続された、前記第１の画素から信号を読み出すための第１の垂直信号線と、前記列方向に並ぶ前記第２の画素のみが接続された、前記第２の画素から信号を読み出すための第２の垂直信号線とをさらに設けることができる。【００２８】
前記固体撮像装置を、カラー画像を撮影する固体撮像装置とすることができる。【００２９】
本技術の第１の側面の駆動方法は、行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群とを備える固体撮像装置の駆動方法であって、前記第１の画素から信号を読み出し、前記第２の画素から信号を読み出すステップを含む。【００３０】
本技術の第１の側面においては、固体撮像装置に、行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群とが設けられる。【００３１】
本技術の第２の側面の電子機器は、行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群とを有する固体撮像装置を備える。【００３２】
本技術の第２の側面においては、固体撮像装置に、行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群とが設けられる。
【発明の効果】
【００３３】
本技術の第１の側面および第２の側面によれば、より簡単に高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】画素配列について説明する図である。
【図２】信号レベルとリセットレベルの読み出しについて説明する図である。
【図３】本技術を適用した画素配列について説明する図である。
【図４】画素配線について説明する図である。
【図５】固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図６】リニア画素の構成例を示す図である。
【図７】ログ画素の構成例を示す図である。
【図８】リニア画素の駆動について説明する図である。
【図９】ログ画素の駆動について説明する図である。
【図１０】撮像装置の構成例を示す図である。
【図１１】固体撮像装置を使用する使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
【００３６】
〈第１の実施の形態〉
〈固体撮像装置の画素配列について〉
本技術は、互いに特性の異なる画素を空間上に配置する場合に、それらの特性の異なる画素を行方向（水平方向）および列方向（垂直方向）に半画素分だけずれた状態で行列状に２次元配置することで、より簡単に高品質な画像を得ることができるようにするものである。
【００３７】
ここで、互いに特性の異なる画素はどのようなものであってもよいが、以下では、それらの画素が、入射した光の受光量に対する出力の特性（出力特性）がリニア特性である画素とログ特性（対数特性）である画素であるものとする。
【００３８】
具体的には、出力特性としてリニア特性を有する画素は、例えば蓄積型CMOSイメージセンサを構成する、埋め込み型のフォトダイオードからなる画素（以下、リニア画素とも称する）とされる。リニア画素は、入射した光の受光量に比例する電圧信号を出力する。
【００３９】
また、出力特性としてログ特性を有する画素は、例えば太陽電池モードの対数センサを構成する、表面型のフォトダイオードからなる画素（以下、ログ画素とも称する）とされる。ログ画素は、入射した光の受光量の対数値に比例する電圧信号を出力する。
【００４０】
以下では、具体的な実施の形態として、リニア画素からなる蓄積型CMOSイメージセンサと、ログ画素からなる太陽電池モードの対数センサとが空間上に分割して配置された画素アレイ領域を有する固体撮像装置について説明する。
【００４１】
なお、固体撮像装置の画素アレイ領域における画素配列は、カラー画像を撮影するためのカラー配列であってもよいし、モノクロ画像を撮影するためのモノクロ配列であってもよいが、以下では画素アレイ領域の画素配列がカラー配列であるものとする。
【００４２】
そのような場合、例えば画素アレイ領域には、リニア画素としてR（赤）、G（緑）、およびB（青）の各色のカラーフィルタを有する画素が配置される。
【００４３】
以下では、Rのカラーフィルタを有し、R成分の信号を出力するリニア画素をRLNR画素とも称し、Gのカラーフィルタを有し、G成分の信号を出力するリニア画素をGLNR画素とも称することとする。また、Bのカラーフィルタを有し、B成分の信号を出力するリニア画素をBLNR画素とも称することとする。
【００４４】
同様に、画素アレイ領域には、ログ画素としてR、G、およびBの各色のカラーフィルタを有する画素が配置される。
【００４５】
以下では、Rのカラーフィルタを有し、R成分の信号を出力するログ画素をRLOG画素とも称し、Gのカラーフィルタを有し、G成分の信号を出力するログ画素をGLOG画素とも称することとする。また、Bのカラーフィルタを有し、B成分の信号を出力するログ画素をBLOG画素とも称することとする。
【００４６】
本技術を適用した固体撮像装置の画素アレイ領域には、各色のリニア画素がベイヤー配列で配置されるとともに、各色のログ画素もベイヤー配列で配置されている。
【００４７】
固体撮像装置は、リニア画素、つまり蓄積型CMOSイメージセンサにより被写体を撮影して得られた画像（以下、リニア画像とも称する）と、ログ画素、つまり太陽電池モードの対数センサにより被写体を撮影して得られた画像（以下、ログ画像とも称する）とから１つの画像を得る。このように、低照度特性のよいリニア画素と、高照度特性のよいログ画素とを組み合わせて最終的な１つの画像を得るようにすることで、ダイナミックレンジの広い高品質な画像を得ることができる。
【００４８】
ここで、画素アレイ領域にリニア画素とログ画素をベイヤー配列で配置する場合、例えば図１に示すように単純にリニア画素とログ画素とを図中、縦方向または横方向に交互に配置することも考えられる。なお、図１において、図中、横方向が画素アレイ領域における水平方向、つまり行方向であるとし、図中、縦方向が画素アレイ領域における垂直方向、つまり列方向であるとする。
【００４９】
また、図１において各四角形は１つの画素を表しており、画素内の文字「RLNR」、「GLNR」、「BLNR」、「RLOG」、「GLOG」、および「BLOG」は、それらの画素がRLNR画素、GLNR画素、BLNR画素、RLOG画素、GLOG画素、およびBLOG画素であることを示している。
【００５０】
図１において、矢印Q11に示す例では、リニア画素が列方向に並べられたリニア画素列と、ログ画素が列方向に並べられたログ画素列とが行方向に交互に配置されている。また、リニア画素のみに注目すると、各色のリニア画素がベイヤー配列で配置されており、同様にログ画素のみに注目すると、各色のログ画素がベイヤー配列で配置されている。
【００５１】
これに対して、矢印Q12に示す例では、リニア画素が行方向に並べられたリニア画素行と、ログ画素が行方向に並べられたログ画素行とが列方向に交互に配置されている。また、リニア画素のみに注目すると、各色のリニア画素がベイヤー配列で配置されており、同様にログ画素のみに注目すると、各色のログ画素がベイヤー配列で配置されている。
【００５２】
これらの矢印Q11や矢印Q12に示す画素配列でリニア画素とログ画素を配置した場合、リニア画素またはログ画素のみを配置した場合と比較して、行方向（水平方向）または列方向（垂直方向）の何れかの方向において、リニア画像とログ画像の空間上のサンプリング周期が２倍になってしまう。
【００５３】
例えば画素アレイ領域にリニア画素のみを配置した場合に得られるリニア画像（以下、基準リニア画像とも称する）の空間上のサンプリング周期、つまり互いに隣接するリニア画素の中心間の距離は、水平方向および垂直方向ともに１画素ピッチ（１画素分の幅）となる。
【００５４】
これに対して、矢印Q11に示す画素配列では、リニア画像の垂直方向のサンプリング周期は１画素ピッチであるが、水平方向にはリニア画素間にログ画素が配置されているため、リニア画像の水平方向のサンプリング周期は２画素ピッチとなる。
【００５５】
したがって、矢印Q11に示す画素配列では、リニア画像の水平方向のサンプリング周期が基準リニア画像のサンプリング周期の２倍となってしまう。換言すれば、リニア画像の水平方向のサンプリング周波数が半分に劣化してしまう。
【００５６】
そうすると、撮影により得られるリニア画像の水平方向の解像度は、基準リニア画像と比べて半分に劣化してしまうことになる。このような解像度の劣化は偽色などの発生要因にもなる。
【００５７】
さらに、この場合、リニア画像の水平方向と垂直方向のサンプリング周期が異なる。つまり、リニア画像の水平方向と垂直方向の解像度が不均一になってしまう。
【００５８】
このような解像度の劣化や方向ごとの解像度の不均一は、リニア画像だけでなくログ画像についても生じる。
【００５９】
同様に、矢印Q12に示す画素配列では、リニア画像やログ画像の垂直方向の解像度が半分に劣化してしまうとともに、水平方向と垂直方向とで解像度が不均一になってしまう。
【００６０】
さらに、矢印Q11や矢印Q12に示すように、画素アレイ領域にリニア画素とログ画素とを混在させて配置した場合には、画素配線や信号の読み出しにも不都合が生じる。
【００６１】
例えば矢印Q11に示す画素配列では、リニア画素とログ画素の両方の水平信号線を、それぞれ１画素ピッチで図中、縦方向に並べて設ける必要があるため、固体撮像装置が表面照射型のイメージセンサである場合、画素の開口率が劣化してしまう。
【００６２】
また、リニア画素とログ画素とでは信号を読み出す順番や信号自体のレベルが異なるため、矢印Q12に示す画素配列において、それらのリニア画素とログ画素とから、同じ垂直信号線で信号を読み出そうとすると、読み出し回路が複雑になってしまう。また、画素からの信号の読み出し速度も制約を受けることになる。
【００６３】
例えばリニア画素から信号を読み出すときの出力信号波形と、ログ画素から信号を読み出すときの出力信号波形は、図２に示すようになる。なお、図２において縦軸は画素から出力される電圧、つまり信号のレベルを示しており、図中、横軸は時間を示している。
【００６４】
図２では、曲線C11はリニア画素から信号を読み出すときの出力信号波形を示しており、曲線C12はログ画素から信号を読み出すときの出力信号波形を示している。
【００６５】
リニア画素から信号を読み出す場合、まず画素のリセットが行われた後、リセットレベルが読み出され、さらに浮遊拡散領域へと信号の転送が行われてから信号レベルの読み出しが行われる。
【００６６】
この例では、矢印Q21に示す部分がリニア画素のリセットレベルを示しており、矢印Q22に示す部分が信号レベルを示している。
【００６７】
これに対して、ログ画素から信号を読み出す場合、最初に信号レベルが読み出されてから、リセットレベルが読み出される。この例では、矢印Q23に示す部分がログ画素の信号レベルを示しており、矢印Q24に示す部分がリセットレベルを示している。
【００６８】
このように、リニア画素とログ画素とでは、信号レベルとリセットレベルを読み出す順番、およびそれらの信号のレベルが異なる。また、画素構成によっては、リニア画素とログ画素とで、画素を構成する光電変換素子のキャリアが異なることもあり、そのような場合には、信号レベルが変化する方向も異なる。この例では、矢印Q22に示す部分と矢印Q23に示す部分とでは、点線で表されているように、信号レベルが変化する方向が異なっている。
【００６９】
そのため、同じ垂直信号線にリニア画素とログ画素が接続されている場合、その垂直信号線を用いてリニア画素とログ画素から信号を読み出そうとすると、読み出し回路の構成が複雑になってしまうだけでなく、読み出し速度にも制約を受けることになる。
【００７０】
そこで、本技術を適用した固体撮像装置では、例えば図３に示すように画素アレイ領域において、リニア画素群に対して、行方向および列方向に半画素ピッチ（半画素幅）だけずれた位置にログ画素群が配置されるようにした。
【００７１】
なお、図３において、図中、横方向は画素アレイ領域における水平方向（行方向）を示しており、図中、縦方向は画素アレイ領域における垂直方向（列方向）を示している。また、図３において各四角形は１つの画素を表しており、画素内の文字「RLNR」、「GLNR」、「BLNR」、「RLOG」、「GLOG」、および「BLOG」は、それらの画素がRLNR画素、GLNR画素、BLNR画素、RLOG画素、GLOG画素、およびBLOG画素であることを示している。
【００７２】
図３においてリニア画素のみに注目すると、各色のリニア画素がベイヤー配列で行方向および列方向に、つまり行列状に２次元配置されている。同様にログ画素のみに注目すると、各色のログ画素がベイヤー配列で行列状に２次元配置されている。
【００７３】
この例では、行列配置されたリニア画素群に対して、行方向および列方向に半画素ピッチ分だけずれた位置にログ画素群が行列配置されている。
【００７４】
換言すれば、各リニア画素の上下左右には他のリニア画素が隣接して設けられており、各リニア画素の斜め４５度方向、つまり右斜め上方向、右斜め下方向、左斜め上方向、および左斜め下方向には、それぞれログ画素が隣接して設けられている。ここで、斜め４５度方向とは、水平方向（行方向）または垂直方向（列方向）に対して、４５度の角度をなす方向である。
【００７５】
また各リニア画素から見れば、リニア画素に対して行方向および列方向には、リニア画素のみが並んでいることになる。同様に各ログ画素から見れば、ログ画素に対して行方向および列方向には、ログ画素のみが並んでいることになる。
【００７６】
このような画素配列とすることで、本技術を適用した固体撮像装置においては、リニア画像やログ画像の解像度の劣化を最小限に抑えるとともに、水平方向と垂直方向とで均一な解像度の画像を得ることができる。
【００７７】
すなわち、この例では各画素が図１に示した例に対して、４５度だけ回転された状態、つまり図中、画素を表す四角形の辺が水平方向と４５度の角度をなす状態で２次元配置されている。
【００７８】
そのため、リニア画像の行方向および列方向のサンプリング周期は、２1/2画素ピッチとなる。換言すれば、リニア画像のサンプリング周波数が基準リニア画像のサンプリング周波数の1/(21/2)倍となる。また、リニア画像のサンプリング周期は、行方向および列方向で同じとなる。
【００７９】
したがって、リニア画像の解像度の劣化が図１に示した画素配列の場合よりも少なくて済むだけでなく、リニア画像の解像度も水平方向と垂直方向とで均一となる。また、リニア画像だけでなく、ログ画像についても解像度の劣化を最小限に抑えるとともに、水平方向と垂直方向の解像度を均一にすることができる。
【００８０】
しかも図３に示す画素配列では、同色のリニア画素とログ画素とが水平方向および垂直方向に半画素ピッチだけずれた位置に配置されており、リニア画素とログ画素との空間的なサンプリング位置のずれも最小限に抑制されている。
【００８１】
以上のことから、画素アレイ領域の画素配列を図３に示す配列とすることで、より簡単により高品質な画像を得ることができる。すなわち、より簡単に固体撮像装置で得られるカラー画像の高画質化を実現することができる。
【００８２】
さらに、図３に示す画素配列とすることで、図４に示すように配線を行うことができるようになる。なお、図４は、図３における画素配列に、さらに配線が描かれたものとなっており、図４において図３における場合と対応する部分については、その説明を省略する。また、図４中、縦方向および横方向は、画素アレイ領域における垂直方向（列方向）および水平方向（行方向）を示している。
【００８３】
図４では、各画素を結ぶ水平方向に延びる折れ線が、画素を駆動するための信号線（水平信号線）を表しており、垂直方向に並ぶ各画素を結ぶ垂直方向の直線が、画素から信号を読み出すために用いられる垂直信号線を表している。
【００８４】
図３を参照して説明した画素配列とすることで、図４に示すようにリニア画素とログ画素の両方の水平信号線を21/2画素ピッチで設ければよく、画素の開口率の劣化を抑制することができる。
【００８５】
さらに、図３を参照して説明した画素配列では、垂直方向にはリニア画素またはログ画素の何れかの画素のみが並ぶようになっている。そのため、図４に示すように１つの垂直信号線に接続される画素は、必ずリニア画素のみか、ログ画素のみかとなる。
【００８６】
そうすると、画素からの信号の読み出し時に、リニア画素からの信号の読み出しと、ログ画素からの信号の読み出しとを分離することができる。
【００８７】
したがって、例えばリニア画素に接続された垂直信号線には、リニア画素用の読み出し回路を接続し、ログ画素に接続された垂直信号線には、ログ画素用の読み出し回路を接続して、読み出し回路が複雑になることを防止することができる。すなわち、より簡単な回路構成で画素から信号を読み出すことができるようになる。
【００８８】
しかも、リニア画素用の読み出し回路と、ログ画素用の読み出し回路とを独立に動作させることで互いの回路動作の干渉を避け、より高速に読み出し回路を動作させることができる。その結果、より簡単かつ迅速に、より高品質な画像を得ることができるようになる。
【００８９】
なお、リニア画素からの信号の読み出しのタイミングと、ログ画素からの信号の読み出しのタイミングは、それらの読み出しタイミングが、撮影する画像の１フレーム分の期間内であれば、同じタイミングであっても異なるタイミングであってもよい。また、リニア画素とログ画素の露光時間および露光タイミングも同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００９０】
〈固体撮像装置の構成例〉
続いて、以上において説明した固体撮像装置のより具体的な実施の形態について説明する。図５は、本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００９１】
なお、図５において各四角形は１つの画素を表しており、画素内の文字「RLNR」、「GLNR」、「BLNR」、「RLOG」、「GLOG」、および「BLOG」は、それらの画素がRLNR画素、GLNR画素、BLNR画素、RLOG画素、GLOG画素、およびBLOG画素であることを示している。また、図中、横方向は画素アレイ領域２１における水平方向（行方向）を示しており、図中、縦方向は画素アレイ領域２１における垂直方向（列方向）を示している。
【００９２】
図５に示す固体撮像装置１１は、カラー画像を撮影する固体撮像装置であり、固体撮像装置１１は画素アレイ領域２１、画素駆動回路２２、ログ画素用読み出し回路２３、およびリニア画素用読み出し回路２４を有している。
【００９３】
画素アレイ領域２１には、図３に示した画素配列で、リニア画素とログ画素とが行列状に２次元配置されており、各画素は、被写体から入射した光を光電変換し、その結果に応じた信号を出力する。
【００９４】
また、画素アレイ領域２１内の各画素は、駆動信号線２５−１乃至駆動信号線２５−６により画素駆動回路２２に接続されている。なお、以下、駆動信号線２５−１乃至駆動信号線２５−６を特に区別する必要のない場合、単に駆動信号線２５とも称する。
【００９５】
画素アレイ領域２１内の画素は、図４を参照して説明したように駆動信号線２５に接続されている。すなわち、画素アレイ領域２１において、行方向（水平方向）に並ぶリニア画素からなる画素行と、その画素行の図中、下側に隣接する、行方向に並ぶログ画素からなる画素行とが、１つの（同一の）駆動信号線２５に接続されている。この例では、各駆動信号線２５は、リニア画素とリグ画素とに交互に接続されるように、ジグザグに配線されている。
【００９６】
また、画素アレイ領域２１内の垂直方向に並ぶログ画素からなる各画素列は、垂直方向に長い垂直信号線２６−１乃至垂直信号線２６−６によりログ画素用読み出し回路２３に接続されている。なお、以下、垂直信号線２６−１乃至垂直信号線２６−６を特に区別する必要のない場合、単に垂直信号線２６とも称する。
【００９７】
この例では、画素列を構成する、垂直方向に並ぶ各ログ画素が１つの垂直信号線２６に接続されている。換言すれば、垂直信号線２６にはログ画素のみが接続されている。
【００９８】
同様に、画素アレイ領域２１内の垂直方向に並ぶリニア画素からなる各画素列は、垂直方向に長い垂直信号線２７−１乃至垂直信号線２７−６によりリニア画素用読み出し回路２４に接続されている。なお、以下、垂直信号線２７−１乃至垂直信号線２７−６を特に区別する必要のない場合、単に垂直信号線２７とも称する。
【００９９】
この例では、画素列を構成する、垂直方向に並ぶ各リニア画素が１つの垂直信号線２７に接続されている。換言すれば、垂直信号線２７にはリニア画素のみが接続されている。
【０１００】
画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介して各画素に駆動用の信号を供給することで、各画素を駆動させる。
【０１０１】
例えば、画素駆動回路２２は、垂直方向に連続して並ぶいくつかの画素行をシャッタ動作を行う、つまり露光を開始させる画素行であるシャッタラインとして選択する。そして、画素駆動回路２２は、シャッタラインを構成する各画素に駆動信号線２５を介して各種の駆動信号を供給し、シャッタ動作をさせる。
【０１０２】
また、画素駆動回路２２は、シャッタラインから所定行数だけ離れた位置にある、垂直方向に連続して並ぶいくつかの画素行を画素からの信号の読み出しを行うリードラインとして選択する。そして、画素駆動回路２２は、リードラインを構成する各画素に駆動信号線２５を介して各種の駆動信号を供給し、信号を出力させる。
【０１０３】
画素駆動回路２２は、シャッタラインとリードラインが時間とともに垂直方向に移動していくようにそれらのラインを垂直方向に走査させる。このとき、例えば画素駆動回路２２は、リニア画素からなる画素行の各リニア画素と、その画素行に隣接する、ログ画素からなる画素行の各ログ画素とを同時に選択したり、同時に駆動させたりする。
【０１０４】
なお、ここでは画素駆動回路２２と各画素とが１つの駆動信号線２５により接続されているが、より詳細には、画素駆動回路２２と各画素とは複数の駆動信号線２５により接続されている。例えば、画素に供給する駆動信号の種別ごとに駆動信号線２５が設けられている。
【０１０５】
ログ画素用読み出し回路２３は、垂直信号線２６を介してログ画素から信号レベルとリセットレベルを読み出し、それらの信号レベルとリセットレベルから、ログ画像上における対応するログ画素の画素値を示す画素信号を算出して後段のブロックに出力する。
【０１０６】
リニア画素用読み出し回路２４は、垂直信号線２７を介してリニア画素から信号レベルとリセットレベルを読み出し、それらの信号レベルとリセットレベルから、リニア画像上における対応するリニア画素の画素値を示す画素信号を算出して後段のブロックに出力する。
【０１０７】
このようにして得られたログ画素の画素信号からなるカラーのログ画像と、リニア画素の画素信号からなるカラーのリニア画像とから、信号処理により１つのカラー画像が生成され、固体撮像装置１１により撮影された、最終的な画像とされる。なお、この最終的な画像を生成する処理は、ログ画素用読み出し回路２３およびリニア画素用読み出し回路２４の後段のブロックにより行われるが、そのブロックは固体撮像装置１１内に設けられてもよいし、固体撮像装置１１の外部に設けられるようにしてもよい。
【０１０８】
固体撮像装置１１では、図５に示すように画素アレイ領域２１の周囲に、ログ画素用読み出し回路２３やリニア画素用読み出し回路２４といった周辺回路を配置することで、図３を参照して説明した画素配列の特徴を活かすことができる。
【０１０９】
〈リニア画素の構成について〉
ここで、画素アレイ領域２１に設けられたリニア画素とログ画素の具体的な構成例について説明する。
【０１１０】
画素アレイ領域２１に設けられたリニア画素は、例えば図６に示す構成とされる。なお、図６において図５における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１１】
図６に示すリニア画素５１では、半導体基板上のp型ウェル６１に光電変換素子であるフォトダイオード６２、転送トランジスタ６３、電荷電圧変換部６４、トランジスタ６５、容量６６、およびリセットトランジスタ６７が設けられている。
【０１１２】
フォトダイオード６２は、p型ウェル６１内に設けられたp＋型半導体領域７１とn−型半導体領域７２とからなる埋め込み型のフォトダイオードであり、入射した光を光電変換して、その結果得られた電荷を蓄積する。また、フォトダイオード６２と電荷電圧変換部６４の間に設けられた転送トランジスタ６３は、ゲート電極に供給される駆動信号TRGが高レベルとなったときに導通状態（オン状態）となり、フォトダイオード６２に蓄積されている電荷を電荷電圧変換部６４に転送する。
【０１１３】
電荷電圧変換部６４は、p型ウェル６１内に設けられたn＋型半導体領域からなる浮遊拡散領域であり、転送トランジスタ６３を介してフォトダイオード６２から供給された電荷を蓄積するとともに、蓄積している電荷を電圧信号に変換する。また、電荷電圧変換部６４には、増幅トランジスタ７３のゲート電極が接続されている。
【０１１４】
増幅トランジスタ７３は、ドレインが所定電圧VDDの電源に接続されており、電荷電圧変換部６４に蓄積された電荷（電圧信号）を読み出すソースフォロワ回路の入力部となる。つまり、増幅トランジスタ７３は、ソースが選択トランジスタ７４を介して垂直信号線２７に接続されることにより、垂直信号線２７の一端に接続される定電流源とソースフォロワ回路を構成する。
【０１１５】
選択トランジスタ７４は、増幅トランジスタ７３のソースと垂直信号線２７との間に接続されている。選択トランジスタ７４は、ゲート電極に供給される駆動信号SELが高レベルとなったときにオン状態、つまり導通状態となり、増幅トランジスタ７３から出力される電圧信号を、垂直信号線２７を介してリニア画素用読み出し回路２４に供給する。
【０１１６】
トランジスタ６５は、p型ウェル６１内の電荷電圧変換部６４と容量６６の間に設けられた、p−型半導体領域またはn−型半導体領域とゲート電極とからなる。トランジスタ６５は、ゲート電極に供給された駆動信号FDGが高レベルとなったとき、導通状態（オン状態）となり、電荷電圧変換部６４と容量６６を電気的に接続する。
【０１１７】
容量６６はn＋型半導体領域からなり、電荷電圧変換部６４と電気的に接続されたとき、電荷電圧変換部６４に転送されてきた電荷の一部を蓄積する。また、容量６６は、リセットトランジスタ６７のゲート電極に供給される駆動信号RSTが高レベルとなり、リセットトランジスタ６７がオンしたときに初期化（リセット）される。
【０１１８】
〈ログ画素の構成について〉
また、画素アレイ領域２１に設けられたログ画素は、例えば図７に示す構成とされる。なお、図７において図５または図６における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１９】
図７に示すログ画素１０１では、半導体基板上のp型ウェル６１に光電変換素子であるフォトダイオード１１１、変調トランジスタ１１２、および定電流のためのトランジスタ１１３が設けられている。
【０１２０】
フォトダイオード１１１は、p型ウェル６１内に設けられたp＋型半導体領域１２１とn−型半導体領域１２２とからなる表面型のフォトダイオードである。
【０１２１】
また、n−型半導体領域１２２内部には、n＋型半導体領域１２３が形成されており、このn＋型半導体領域１２３と、p＋型半導体領域１２１との間にリセットトランジスタ１２４が設けられている。このリセットトランジスタ１２４のゲート電極に供給される駆動信号RST’が高レベルとなり、リセットトランジスタ１２４がオン状態となると、p＋型半導体領域１２１とn−型半導体領域１２２との電位が等しくなり、フォトダイオード１１１が初期化（リセット）される。
【０１２２】
変調トランジスタ１１２は、p型ウェル６１内に設けられたn＋型半導体領域１２５およびn＋型半導体領域１２６と、ゲート電極とから構成され、変調トランジスタ１１２のゲート電極はフォトダイオード１１１を構成するp＋型半導体領域１２１に接続されている。
【０１２３】
また、ログ画素１０１には、図６に示したリニア画素５１を構成する増幅トランジスタ７３および選択トランジスタ７４に対応する、増幅トランジスタ１２７および選択トランジスタ１２８が設けられている。
【０１２４】
増幅トランジスタ１２７は、ドレインが所定電圧VDDの電源に接続されており、フォトダイオード１１１で入射光を受光することで得られ、さらに変調トランジスタ１１２で変調（増幅）された電圧信号を読み出すソースフォロワ回路の入力部となる。つまり、増幅トランジスタ１２７は、ソースが選択トランジスタ１２８を介して垂直信号線２６に接続されることにより、垂直信号線２６の一端に接続される定電流源とソースフォロワ回路を構成する。また、増幅トランジスタ１２７のゲート電極は、変調トランジスタ１１２を構成するn＋型半導体領域１２６に接続されている。
【０１２５】
選択トランジスタ１２８は、増幅トランジスタ１２７のソースと垂直信号線２６との間に接続されている。選択トランジスタ１２８は、ゲート電極に供給される駆動信号SEL’が高レベルとなったときにオン状態、つまり導通状態となり、増幅トランジスタ１２７から出力される電圧信号を、垂直信号線２６を介してログ画素用読み出し回路２３に供給する。
【０１２６】
定電流のためのトランジスタ１１３は、p型ウェル６１内に設けられたn＋型半導体領域１２６およびn＋型半導体領域１２９と、ゲート電極とから構成され、トランジスタ１１３のゲート電極にはバイアス電圧VBSが印加される。
【０１２７】
フォトダイオード１１１に外部から光が入射すると、その入射した光の量（受光量）に応じてp＋型半導体領域１２１からn−型半導体領域１２２へとホールが移動し、これに応じて変調トランジスタ１１２のゲート電極に印加される電圧が変化する。
【０１２８】
変調トランジスタ１１２のゲート電極に印加される電圧、つまりフォトダイオード１１１で得られた電圧信号は、変調トランジスタ１１２およびトランジスタ１１３によって増幅され、さらに増幅トランジスタ１２７および選択トランジスタ１２８を介して垂直信号線２６に出力される。
【０１２９】
画素アレイ領域２１に以上において説明したリニア画素５１とログ画素１０１が設けられる場合、例えば駆動信号SELと駆動信号SEL’を供給するための駆動信号線２５を同一の駆動信号線とすることができる。
【０１３０】
〈固体撮像装置の動作について〉
続いて、固体撮像装置１１の動作について説明する。
【０１３１】
固体撮像装置１１は、被写体の撮影が指示されると撮影処理を開始して、リニア画像およびログ画像を出力する。
【０１３２】
すなわち、画素駆動回路２２は、シャッタラインとリードラインを選択し、その選択結果に応じて各種の駆動信号を駆動信号線２５を介して画素アレイ領域２１内の各画素に供給する。このとき、画素駆動回路２２は、シャッタラインとリードラインを時間とともに垂直方向に走査させながら、各画素を駆動させる。
【０１３３】
具体的には、画素アレイ領域２１に設けられたリニア画素５１は、例えば図８に示すように駆動される。
【０１３４】
なお、図８において、折れ線C21乃至折れ線C24は、それぞれ上述した駆動信号SEL、駆動信号RST、駆動信号FDG、および駆動信号TRGの駆動波形を表している。また、図８において横方向は時間を示しており、縦方向は各駆動信号のレベルを示している。つまり、駆動信号が上に突である状態は高レベルの状態を示しており、下に突である状態は低レベルの状態を示している。
【０１３５】
この例では、リニア画素５１が含まれる画素行がシャッタラインとしてもリードラインとしても選択されていない場合には、駆動信号SEL、駆動信号RST、駆動信号FDG、および駆動信号TRGは低レベルとされている。
【０１３６】
すなわち、選択トランジスタ７４、リセットトランジスタ６７、トランジスタ６５、および転送トランジスタ６３はオフ状態とされている。
【０１３７】
そのような状態で、リニア画素５１が含まれる画素行がシャッタラインとして選択されると、時刻t11において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してリニア画素５１に供給する駆動信号RST、駆動信号FDG、および駆動信号TRGを高レベルとする。
【０１３８】
これにより、転送トランジスタ６３およびトランジスタ６５がオン状態とされて、フォトダイオード６２、電荷電圧変換部６４、および容量６６が接続された状態となる。このような状態で、駆動信号RSTによりリセットトランジスタ６７がオン状態とされると、フォトダイオード６２、電荷電圧変換部６４、および容量６６が初期化される。
【０１３９】
そして、その後、画素駆動回路２２により駆動信号RST、駆動信号FDG、および駆動信号TRGが低レベルとされると、リセットトランジスタ６７、トランジスタ６５、および転送トランジスタ６３がオフ状態となり、初期化が解除される。このようにして初期化が解除されると、リニア画素５１、つまりフォトダイオード６２の露光期間が開始される。
【０１４０】
フォトダイオード６２の露光が開始されると、フォトダイオード６２は、被写体から入射した光を光電変換し、その結果得られた電荷を蓄積する。
【０１４１】
フォトダイオード６２の露光が継続して行われ、リニア画素５１が含まれる画素行がリードラインとして選択されると、時刻t12において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してリニア画素５１に供給する駆動信号SEL、駆動信号RST、および駆動信号FDGを高レベルとする。
【０１４２】
駆動信号SELが高レベルとなると、選択トランジスタ７４がオン状態となり、リニア画素５１が選択状態となる。つまり、リニア画素５１から垂直信号線２７を介して、リニア画素用読み出し回路２４へと信号が出力されるようになる。
【０１４３】
また、駆動信号FDGおよび駆動信号RSTが高レベルとなると、トランジスタ６５およびリセットトランジスタ６７がオン状態とされ、電荷電圧変換部６４と容量６６が接続された状態で、それらの電荷電圧変換部６４と容量６６が初期化されることになる。このとき、駆動信号TRGは低レベルのままであるので、フォトダイオード６２は電荷電圧変換部６４から切り離された状態のままであり、継続してフォトダイオード６２の露光が行われている。
【０１４４】
そして、時刻t13において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してリニア画素５１に供給する駆動信号RSTを低レベルとして、電荷電圧変換部６４と容量６６の初期化を終了する。
【０１４５】
ここで、駆動信号FDGを高レベルとするか、または低レベルとするかを適宜選択することで、トランジスタ６５をオン状態とするか、またはオフ状態とするかを切り替えることができる。
【０１４６】
このとき、電荷電圧変換部６４の蓄積電荷、または電荷電圧変換部６４と容量６６が接続された状態の蓄積電荷に応じた電圧信号が、増幅トランジスタ７３、選択トランジスタ７４、および垂直信号線２７を介して、リニア画素用読み出し回路２４により読み出され、リニア画素５１のリセットレベルとされる。つまり、リニア画素用読み出し回路２４によりリニア画素５１からのリセットレベルの読み出しが行われる。
【０１４７】
その後、時刻t14において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してリニア画素５１に供給する駆動信号TRGを高レベルとする。これにより、転送トランジスタ６３がオン状態とされて、フォトダイオード６２と電荷電圧変換部６４とが接続され、露光によりフォトダイオード６２に蓄積された電荷が電荷電圧変換部６４へと転送される。
【０１４８】
このとき、トランジスタ６５をオン状態とすると、電荷電圧変換部６４と容量６６が接続された状態で信号のダイナミックレンジを拡大することができる。また、トランジスタ６５をオフ状態とすると、電荷電圧変換部６４と容量６６が切り離された状態となり、電荷の電圧信号への変換効率を向上させることができる。
【０１４９】
このようにしてフォトダイオード６２から電荷電圧変換部６４への電荷の転送が開始されると、フォトダイオード６２の露光期間が終了する。
【０１５０】
さらに、時刻t15において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してリニア画素５１に供給する駆動信号TRGを低レベルとして、フォトダイオード６２と電荷電圧変換部６４が切り離された状態とする。
【０１５１】
このとき、電荷電圧変換部６４の蓄積電荷に応じた電圧信号が、増幅トランジスタ７３、選択トランジスタ７４、および垂直信号線２７を介して、リニア画素用読み出し回路２４により読み出され、リニア画素５１の信号レベルとされる。つまり、リニア画素用読み出し回路２４によりリニア画素５１からの信号レベルの読み出しが行われる。
【０１５２】
このようにしてリセットレベルと信号レベルが読み出されると、リニア画素用読み出し回路２４は、それらのリセットレベルと信号レベルからリニア画素５１の画素信号を演算により生成して、後段のブロックに出力する。
【０１５３】
一方、画素駆動回路２２による駆動制御によって、画素アレイ領域２１に設けられたログ画素１０１は、例えば図９に示すように駆動される。
【０１５４】
なお、図９において、折れ線C31および折れ線C32は、それぞれ上述した駆動信号SEL’および駆動信号RST’の駆動波形を表している。また、図９において横方向は時間を示しており、縦方向は各駆動信号のレベルを示している。つまり、駆動信号が上に突である状態は高レベルの状態を示しており、下に突である状態は低レベルの状態を示している。
【０１５５】
この例では、ログ画素１０１が含まれる画素行がシャッタラインとしてもリードラインとしても選択されていない場合には、駆動信号SEL’および駆動信号RST’は低レベルとされている。すなわち、選択トランジスタ１２８およびリセットトランジスタ１２４はオフ状態とされている。
【０１５６】
そのような状態で、ログ画素１０１が含まれる画素行がシャッタラインとして選択されると、時刻t21において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してログ画素１０１に供給する駆動信号RST’を高レベルとする。
【０１５７】
これにより、リセットトランジスタ１２４がオン状態となって、フォトダイオード１１１が初期化される。そして、その後、駆動信号RST’が低レベルとされてフォトダイオード１１１の初期化が解除されると、フォトダイオード１１１の露光が開始される。すなわち、フォトダイオード１１１の初期化が解除されると、露光期間が開始される。
【０１５８】
フォトダイオード１１１の露光時には、フォトダイオード１１１は入射した光を光電変換し、その結果として、入射した光の受光量に応じた電圧が変調トランジスタ１１２のゲート電極に印加される。
【０１５９】
フォトダイオード１１１の露光が継続して行われ、ログ画素１０１が含まれる画素行がリードラインとして選択されると、時刻t22において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してログ画素１０１に供給する駆動信号SEL’を高レベルとする。
【０１６０】
駆動信号SEL’が高レベルとなると、選択トランジスタ１２８がオン状態となり、ログ画素１０１が選択状態となる。つまり、ログ画素１０１から垂直信号線２６を介して、ログ画素用読み出し回路２３へと信号が出力されるようになる。
【０１６１】
この場合、フォトダイオード１１１での光電変換により得られた電圧（電圧信号）が、変調トランジスタ１１２、増幅トランジスタ１２７、選択トランジスタ１２８、および垂直信号線２６を介して、ログ画素用読み出し回路２３により読み出され、ログ画素１０１の信号レベルとされる。つまり、ログ画素用読み出し回路２３によりログ画素１０１からの信号レベルの読み出しが行われる。
【０１６２】
信号レベルの読み出しが行われると同時に、時刻t23において、画素駆動回路２２は、駆動信号線２５を介してログ画素１０１に供給する駆動信号RST’を高レベルとする。
【０１６３】
これにより、リセットトランジスタ１２４がオン状態となって、フォトダイオード１１１が初期化される。このようにしてフォトダイオード１１１が初期化されると、フォトダイオード１１１の露光期間が終了することになる。
【０１６４】
また、フォトダイオード１１１が初期化されると、その状態におけるフォトダイオード１１１の出力電圧、つまり変調トランジスタ１１２のゲート電極に印加される電圧が、変調トランジスタ１１２、増幅トランジスタ１２７、選択トランジスタ１２８、および垂直信号線２６を介して、ログ画素用読み出し回路２３により読み出され、ログ画素１０１のリセットレベルとされる。つまり、ログ画素用読み出し回路２３によりログ画素１０１からのリセットレベルの読み出しが行われる。
【０１６５】
このようにしてリセットレベルと信号レベルが読み出されると、ログ画素用読み出し回路２３は、それらのリセットレベルと信号レベルからログ画素１０１の画素信号を演算により生成して、後段のブロックに出力する。
【０１６６】
以上において説明した駆動によって、画素アレイ領域２１にある全リニア画素５１の画素信号と、全ログ画素１０１の画素信号が得られると、リニア画像およびログ画像が得られたことになる。
【０１６７】
このようにして得られたリニア画像とログ画像とから、固体撮像装置１１の図示せぬ信号処理ブロック、または固体撮像装置１１外部の信号処理ブロックによって、最終的な１つの画像が生成され、静止画像または動画像の１フレーム分の画像とされる。
【０１６８】
固体撮像装置１１は、ユーザ等の操作により撮影処理の停止が指示されるまで、上述した駆動を繰り返し行う。そして、固体撮像装置１１は、撮影処理の停止が指示されると、各部の動作を停止させ、撮影処理を終了する。
【０１６９】
固体撮像装置１１では、以上のようにしてリニア画像とログ画像を撮影することで、より簡単に高品質な画像を得ることができる。
【０１７０】
〈撮像装置の構成例〉
さらに、本技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、光電変換部に固体撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。
【０１７１】
図１０は、本技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示す図である。
【０１７２】
図１０の撮像装置９０１は、レンズ群などからなる光学部９１１、固体撮像装置（撮像デバイス）９１２、およびカメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路９１３を備える。また、撮像装置９０１は、フレームメモリ９１４、表示部９１５、記録部９１６、操作部９１７、および電源部９１８も備える。DSP回路９１３、フレームメモリ９１４、表示部９１５、記録部９１６、操作部９１７および電源部９１８は、バスライン９１９を介して相互に接続されている。
【０１７３】
光学部９１１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像装置９１２の撮像面上に結像する。固体撮像装置９１２は、光学部９１１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この固体撮像装置９１２は、図５に示した固体撮像装置１１に対応する。
【０１７４】
表示部９１５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ(electro luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置９１２で撮影された動画像または静止画像を表示する。記録部９１６は、固体撮像装置９１２で撮影された動画像または静止画像を、ビデオテープやDVD(Digital Versatile Disk)等の記録媒体に記録する。
【０１７５】
操作部９１７は、ユーザによる操作の下に、撮像装置９０１が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部９１８は、DSP回路９１３、フレームメモリ９１４、表示部９１５、記録部９１６および操作部９１７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【０１７６】
なお、上述した実施形態においては、可視光の光量に応じた信号を検知する画素が行列状に配置されてなる蓄積型CMOSイメージセンサと、太陽電池モードの対数センサとからなる固体撮像装置に適用した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本技術はそのような固体撮像装置の適用に限られるものではなく、固体撮像装置全般に対して適用可能である。
【０１７７】
＜固体撮像装置の使用例＞
図１１は、上述の固体撮像装置（イメージセンサ）を使用する使用例を示す図である。
【０１７８】
上述した固体撮像装置は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【０１７９】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０１８０】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１８１】
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
【０１８２】
［１］
行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、
前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群と
を備える固体撮像装置。
［２］
前記第１の画素と前記第２の画素とは、入射した光の量に対する出力の特性が異なる
［１］に記載の固体撮像装置。
［３］
前記第１の画素は、前記特性としてリニア特性を有する画素である
［２］に記載の固体撮像装置。
［４］
前記第２の画素は、前記特性としてログ特性を有する画素である
［２］または［３］に記載の固体撮像装置。
［５］
前記第１の画素は、蓄積型CMOSイメージセンサを構成する画素であり、前記第２の画素は太陽電池モードの対数センサを構成する画素である
［１］乃至［４］の何れか一項に記載の固体撮像装置。
［６］
前記行方向に並ぶ前記第１の画素からなる画素行と、その前記画素行に対して前記列方向に隣接する、前記行方向に並ぶ前記第２の画素からなる画素行とが、同時に選択および駆動される
［１］乃至［５］の何れか一項に記載の固体撮像装置。
［７］
前記列方向に並ぶ前記第１の画素のみが接続された、前記第１の画素から信号を読み出すための第１の垂直信号線と、
前記列方向に並ぶ前記第２の画素のみが接続された、前記第２の画素から信号を読み出すための第２の垂直信号線と
をさらに備える［１］乃至［６］の何れか一項に記載の固体撮像装置。
［８］
前記固体撮像装置は、カラー画像を撮影する固体撮像装置である
［１］乃至［７］の何れか一項に記載の固体撮像装置。
［９］
行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、
前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群と
を備える固体撮像装置の駆動方法であって、
前記第１の画素から信号を読み出し、
前記第２の画素から信号を読み出す
ステップを含む駆動方法。
［１０］
行列状に配置された複数の第１の画素からなる第１の画素群と、
前記第１の画素群を構成する前記第１の画素のそれぞれに対して行方向および列方向に半画素分だけずれた状態で行列状に配置された、前記第１の画素とは異なる特性を有する複数の第２の画素からなる第２の画素群と
を有する固体撮像装置を備える電子機器。
【符号の説明】
【０１８３】
１１  固体撮像装置，  ２１  画素アレイ領域，  ２２  画素駆動回路，  ２３  ログ画素用読み出し回路，  ２４  リニア画素用読み出し回路，  ２５−１乃至２５−６，２５  駆動信号線，  ２６−１乃至２６−６，２６  垂直信号線，  ２７−１乃至２７−６，２７  垂直信号線，  ５１  リニア画素，  １０１  ログ画素
【図１】
2016147903.tif 000003
【図２】
2016147903.tif 000004
【図３】
2016147903.tif 000005
【図４】
2016147903.tif 000006
【図５】
2016147903.tif 000007
【図６】
2016147903.tif 000008
【図７】
2016147903.tif 000009
【図８】
2016147903.tif 000010
【図９】
2016147903.tif 000011
【図１０】
2016147903.tif 000012
【図１１】
2016147903.tif 000013
【国際調査報告】
2016147903.tif 000014
2016147903.tif 000015
2016147903.tif 000016
2016147903.tif 000017