(57)【要約】  【課題】  本発明は、各画素の感度バラツキを防ぐとともに残像現象を更に精度良く低減することのできる固体撮像装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  平均値演算部３において、固体撮像装置１からの画像信号の平均値が求められた後、電圧値設定部４において、平均値演算部３で得られた画像信号の平均値により信号φＶPSの電圧値ＶＭを設定する。各画素における残留電荷の放電を行う際に、設定された電圧値ＶＭが各画素に与えられる。【選択図】      図３
2005323127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電圧が印加され入射した光量に応じた電気信号を発生する光電変換部を備える画素を有する固体撮像装置を備えるとともに、前記光電変換部に与える前記バイアス電圧を変化させることでリセット後に前記光電変換部に残留する電荷を放電する撮像装置において、
前記光電変換部における残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を、前記固体撮像装置への入射光量に応じて設定する電圧設定部を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像装置が前記画素を複数備えるとともに、
前記電圧設定部が、前記固体撮像装置における少なくとも１つ以上の前記画素の前記光電変換部からの出力値に基づいて、前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記電圧設定部が、複数の前記画素の前記光電変換部からの出力値の平均値に基づいて、前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像装置が前記画素を複数備えるとともに、所定数の前記画素毎に１群とする複数の領域に分割され、
前記各領域毎に、当該領域に対する入射光量に応じた前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記各画素毎に、当該画素に対する入射光量に応じた前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記電圧設定部において設定される前記バイアス電圧が、前記入射光量に対して離散的に変化することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記電圧設定部において設定される前記バイアス電圧が、前記入射光量に対して連続的に変化することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
前記光電変換部が、
光が入射される感光素子と、
該感光素子と電気的に接続されて前記感光素子への入射光量に応じた前記電気信号を出力する信号発生部と、
前記感光素子と前記信号発生部とを電気的に接離するスイッチと、
を備え、
前記画素において、
まず、前記スイッチをＯＦＦとするとともに前記バイアス電圧を第１電圧としてリセット動作して前記各画素の感度バラツキを表す補正データを出力し、
次に、前記スイッチをＯＮとした後に前記バイアス電圧を第２電圧として前記感光素子及び前記信号発生部の残留電荷を放電させ、
最後に、前記バイアス電圧を第３電圧として前記各画素が撮像動作を行って画像データを出力し、
前記電圧設定部が、前記バイアス電圧の前記第２電圧を前記固体撮像装置への入射光量に応じて設定することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
前記光電変換部が、入射光量の対数値に比例した出力を発生するＭＯＳトランジスタを含む対数変換回路を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光量に応じた電気信号を出力する感光素子を有する撮像装置に関するもので、特に、ＭＯＳトランジスタによって構成されるＭＯＳ型の固体撮像装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、小型、軽量で低消費電力であるのみならず、画像歪や焼き付きが無く、振動や磁界などの環境条件に強い。又、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）と共通の工程又は類似の工程で製造できるので、信頼性が高く、量産にも適している。このため、ライン状に画素が配された固体撮像装置がファクシミリやフラットベッドスキャナに、マトリクス状に画素が配された固体撮像装置がビデオカメラやデジタルカメラなどに幅広く使用されている。ところで、このような固体撮像装置は光電変換素子で発生した光電荷を読み出す（取り出す）手段によってＣＣＤ型とＭＯＳ型に大きく分けられる。ＣＣＤ型は光電荷をポテンシャルの井戸に蓄積しつつ、転送するようになっており、ダイナミックレンジが狭いという欠点がある。一方、ＭＯＳ型はフォトダイオードのｐｎ接合容量に蓄積した電荷をＭＯＳトランジスタを通して読み出すようになっている。
【０００３】
このようなＭＯＳ型固体撮像装置のダイナミックレンジを広くするために、本出願人は、入射した光量に応じた光電流を発生しうる感光手段と、光電流を入力するＭＯＳトランジスタと、このＭＯＳトランジスタをサブスレッショルド電流が流れうる状態にバイアスするバイアス手段とを備え、光電流を対数変換するようにした固体撮像装置を提案した（特許文献１参照）。このような固体撮像装置は、広いダイナミックレンジを有しているものの、画素毎に設けられたＭＯＳトランジスタの閾値特性が異なることがあり、画素毎に感度が異なる場合がある。よって、予め輝度が一様な明るい光（一様光）を照射することによって得られた出力を、被写体の撮像時の各画素の出力を補正する補正データとして保持するなどの対策が必要がある。
【０００４】
しかしながら、操作者が外部光源を用いて各画素を照射するのは煩雑であったり、又、うまく一様に露光できないなどの問題がある。又、一様光の照射機構を撮像装置に設けると撮像装置の構成が複雑になるという問題があった。そこで、本出願人は、予め一様光を照射することなく各画素の感度バラツキをうち消すことができる固体撮像装置の提案を行った（特許文献２参照）。
【０００５】
このように構成された固体撮像装置によると、光電変換動作を行うフォトダイオードとサブスレッショルド領域で動作を行うＭＯＳトランジスタとの間にスイッチが設置され、リセット時において、このスイッチによりフォトダイオードとＭＯＳトランジスタとの電気的な接続を切断して信号を出力する。このリセット時に出力される信号を各画素の感度バラツキを表す補正データとして用いることで、各画素の感度バラツキを打ち消すことができる。しかしながら、このように動作させたとき、リセット終了後にスイッチを接続したとき、フォトダイオードとＭＯＳトランジスタとの接続部分において電荷が残留した状態となり、結果的に、この残留した電荷を伴って撮像動作を行うため、残像現象が生じてしまう。
【０００６】
そこで更に、本出願人は、この残像現象の発生を抑制するために、ＭＯＳトランジスタとフォトダイオードとを接続してリセット動作を終了した後に、再びＭＯＳトランジスタを通じてフォトダイオードとＭＯＳトランジスタとの接続ノードに残留した電荷をリセットする固体撮像装置の提案を行った（特許文献３参照）。
【０００７】
この固体撮像装置に設けられた画素の構成を図１に示す。図１の画素は、ｐｎフォトダイオードＰＤが感光部（光電変換部）を形成している。そのフォトダイオードＰＤのカソードはＭＯＳトランジスタＴ１のドレインに接続され、このＭＯＳトランジスタＴ１のソースは、ＭＯＳトランジスタＴ２のドレインとゲート及びＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＴ３のソースは行選択用のＭＯＳトランジスタＴ４のドレインに接続されている。ＭＯＳトランジスタＴ４のソースは出力信号線６へ接続されている。尚、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４は、それぞれ、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタである。
【０００８】
又、フォトダイオードＰＤのアノード及びＭＯＳトランジスタＴ３のドレインには直流電圧ＶPDが印加されるようになっている。一方、ＭＯＳトランジスタＴ２のソースには、信号φＶPSが入力される。そして、信号φＶPSを３値の電圧値ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ（ＶＬ＜ＶＭ＜ＶＨ）で変化させる。又、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに信号φＳが入力され、ＭＯＳトランジスタＴ４のゲートには信号φＶが入力される。
【０００９】
このような構成の画素に対して、各信号が図２（ａ）に示すタイミングチャートに従って与えられる。即ち、信号φＳをローレベルにしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＮとするとともに、信号φＶPSの電圧をＶＬにして、撮像動作を開始する。このように信号φＶPSの電圧をＶＬとすることで、そのゲート電圧が所定値となったところからＭＯＳトランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作するため、被写体の輝度値が所定値までは線形変換された電気信号が出力され、又、被写体の輝度値が所定値以上となると対数変換された電気信号が出力される。そして、時刻ｔ１となったとき、ローレベルとなるパルス信号φＶを与えてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＮすることにより、撮像時の信号が画像データとして出力信号線に出力される。
【００１０】
そして、パルス信号φＶをハイレベルとした後、時刻ｔ２において、信号φＳをハイレベルにしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＦＦとして撮像動作を停止するとともに、時刻ｔ３において、信号φＶPSの電圧をＶＨにしてＭＯＳトランジスタＴ２に与えるバイアス電圧を撮像時より高くすることによりリセットを開始する。よって、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇは、図２（ｂ）のように、時刻ｔ２まで被写体の輝度に応じて低下する。即ち、被写体の輝度が高いほどゲート電圧Ｖｇの値が低くなる。そして、時刻ｔ３においてリセットが開始されるため、ゲート電圧Ｖｇの値が高くなるように変化を始める。
【００１１】
その後、時刻ｔ４において、ローレベルのパルス信号φＶを与えることで、ＭＯＳトランジスタＴ２の閾値電圧を反映した信号が出力信号線に出力される。この信号は各画素間の感度バラツキを表しており、感度バラツキを補正するための補正データとして用いられる。そして、時刻ｔ５において、信号φＶPSをＶＬとするとともに信号φＶをハイレベルとした後、時刻ｔ６において、信号φＳをローレベルにしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＮとする。よって、時刻ｔ６において、フォトダイオードＰＤとＭＯＳトランジスタＴ２とが電気的に接続されるため、フォトダイオードＰＤに残留された電荷によって、図２（ｂ）のように、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが低下し、残像が現れた状態となる。
【００１２】
その後、時刻ｔ７において、信号φＶPSを一時的にＶＭとすることで、フォトダイオードＰＤとＭＯＳトランジスタＴ２とがＭＯＳトランジスタＴ１を介して接続された状態で、ＭＯＳトランジスタＴ２を一時的に導通させる。このようにすることで、フォトダイオードＰＤのカソードとＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びドレインとの接続部分に蓄積された残像の原因となる電荷が放電され、図２（ｂ）のように、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが高くなる。そして、時刻ｔ８において、信号φＶPSをＶＬとして撮像動作を開始する。
【特許文献１】特開平３−１９２７６４号公報
【特許文献２】特開２００１−０９４８７８号公報
【特許文献３】特開２００３−１６３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のように、図１の構成の画素を図２（ａ）のように動作させることで、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが図２（ｂ）のように変化するが、時刻ｔ３において信号φＶPSの電圧をＶＨにしてＭＯＳトランジスタＴ２のリセット動作を開始するとき、被写体の輝度値に応じてＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが異なる。被写体の輝度値に応じてリセット開始時（時刻ｔ３）のゲート電圧Ｖｇにバラツキが生じることに起因して、時刻ｔ６〜ｔ８それぞれにおけるゲート電圧Ｖｇの電圧値もばらついてしまう。そのため、撮像した被写体の輝度値が異なる各画素において、撮像動作開始直前（時刻ｔ８）の電圧にバラツキが生じてしまう。
【００１４】
又、図１の構成の画素を備えた固体撮像装置におけるそのセンサ面照度（輝度値）Ｘと出力Ｙとの関係の典型例を、図１３に示す。尚、図１３は、固体撮像装置の出力Ｙが入射光量に対して線形的に変化する低輝度領域を拡大して示したものであり、横軸であるセンサ面照度はリニアスケールで表している。図１３において、固体撮像装置の出力Ｙは、補正データによる感度バラツキの補正を施された後の値となる。又、図１３において、実線が、出力Ｙがセンサ面照度（輝度値）Ｘに対して比例した値となる理想の光電変換特性（Ｙ＝Ｘ1.0の関係となる光電変換特性）を示し、又、破線が、実測値となる出力Ｙによる光電変換特性を示す。
【００１５】
図１３の破線で示される実際の光電変換特性が、Ｙ＝Ｘ0.65によって表される曲線に近い特性となり、固体撮像装置が線形変換動作を行う範囲において、センサ面照度（輝度値）が高くなるにつれて、出力Ｙの実測値が理想値よりも低くなり、固体撮像装置において損失が発生していることがわかる。これは、線形変換された値が出力される低輝度領域において、撮像動作開始直前（時刻ｔ８）でのＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが、ＭＯＳトランジスタＴ１をＯＦＦとしたときのリセット終了時（時刻ｔ６）でのＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇよりも高くなることが原因であるものと考えられる。
【００１６】
即ち、残像改善を行うために信号φＶPSの電圧をＶＭとする際、この電圧値ＶＭが輝度値に依らず一定であるとともに電圧値ＶＭとする期間が一定であるため、撮像される被写体の輝度値によっては、信号φＶPSの電圧をＶＭとしたときの変化が大きくなり、上述のような損失が発生するものと考えられる。
【００１７】
このような問題を鑑みて、本発明は、固体撮像装置の光電変換部に与えるバイアス電圧を変化させることでリセット後に光電変換部に残留する電荷を放電するようにした撮像装置において、各画素の感度バラツキを防ぐとともに残像現象を更に精度良く低減することのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、バイアス電圧が印加され入射した光量に応じた電気信号を発生する光電変換部を備える画素を有する固体撮像装置を備えるとともに、前記光電変換部に与える前記バイアス電圧を変化させることでリセット後に前記光電変換部に残留する電荷を放電する撮像装置において、前記光電変換部における残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を、前記固体撮像装置への入射光量に応じて設定する電圧設定部を備えることを特徴とする。
【００１９】
このような撮像装置において、前記固体撮像装置が前記画素を複数備えるとともに、前記電圧設定部が、前記固体撮像装置における少なくとも１つ以上の前記画素の前記光電変換部からの出力値に基づいて、前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定するものとしても構わない。このとき、前記固体撮像装置が備える前記画素全ての前記光電変換部からの出力値に基づいて前記バイアス電圧が設定されるものとしても構わないし、前記固体撮像装置が備える前記画素の一部の前記光電変換部からの出力値に基づいて前記バイアス電圧が設定されるものとしても構わない。更に、前記電圧設定部が、複数の前記画素の前記光電変換部からの出力値の平均値に基づいて、前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定するものとしても構わない。
【００２０】
又、前記固体撮像装置が前記画素を複数備えるとともに、所定数の前記画素毎に１群とする複数の領域に分割され、前記各領域毎に、当該領域に対する入射光量に応じた前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定するものとしても構わない。このとき、前記各領域毎に、当該領域内の少なくとも１つの前記画素の前記光電変換部の出力値に基づいて、当該領域の前記バイアス電圧が設定されるものとしても構わない。
【００２１】
又、前記各画素毎に、当該画素に対する入射光量に応じた前記残留電荷の放電時の前記バイアス電圧を設定するものとしても構わない。
【００２２】
更に、前記電圧設定部において設定される前記バイアス電圧が、前記入射光量に対して離散的に変化するものとしても構わないし、前記入射光量に対して連続的に変化するものとしても構わない。
【００２３】
又、上述の撮像装置において、前記光電変換部が、光が入射される感光素子と、該感光素子と電気的に接続されて前記感光素子への入射光量に応じた前記電気信号を出力する信号発生部と、前記感光素子と前記信号発生部とを電気的に接離するスイッチと、を備え、前記画素において、まず、前記スイッチをＯＦＦとするとともに前記バイアス電圧を第１電圧としてリセット動作して前記各画素の感度バラツキを表す補正データを出力し、次に、前記スイッチをＯＮとした後に前記バイアス電圧を第２電圧として前記感光素子及び前記信号発生部の残留電荷を放電させ、最後に、前記バイアス電圧を第３電圧として前記各画素が撮像動作を行って画像データを出力し、前記電圧設定部が、前記バイアス電圧の前記第２電圧を前記固体撮像装置への入射光量に応じて設定する。
【００２４】
前記光電変換部が、入射した光量に応じた電気信号を発生する感光素子と、該感光素子に第１電極が電気的に接続されるとともに前記バイアス電圧が印加されるトランジスタと、前記感光素子と前記トランジスタの第１電極とを電気的に接離するスイッチと、を備えるものとしても構わない。
【００２５】
このとき、前記トランジスタの第２電極に与える電圧を変化させることによって、前記トランジスタに与える前記バイアス電圧を変化させる。更に、前記各画素が、前記トランジスタの第１電極に制御電極が接続されるとともに入射光量に対して対数変換された電気信号を増幅して第２電極から出力する増幅用トランジスタを有するものにしても構わない。このとき、前記各画素が、前記増幅用のトランジスタの第２電極に第１電極が接続されるとともに第２電極が出力信号線に接続された選択用トランジスタを有するものとしても構わない。又、前記スイッチをトランジスタで構成するものとしても構わない。
【００２６】
又、複数の当該画素をマトリクス状に配置するようにしても構わない。又、前記画素が、前記光電変換部からの電気信号を積分する積分回路を備えるものとしても構わない。又、前記光電変換部が入射光量に対して対数変換した前記電気信号を出力するものとしても構わない。又、前記光電変換部が、入射光量が所定値までは入射光量に対して線形変換した前記電気信号を出力し、又、入射光量が所定値以上となると入射光量に対して対数変換した前記電気信号を出力するものとしても構わない。又、前記光電変換部を、入射光量の対数値に比例した出力を発生するＭＯＳトランジスタを含む対数変換回路を備えたものとしてもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、残留電荷の放電時の光電変換部におけるバイアス電圧を、固体撮像装置への入射光量に応じて設定することができるため、固体撮像装置の入射光量に応じてバラツキが生じる残留電荷に応じた値にそのバイアス電圧を設定することができる。よって、各画素の残留電荷の放電動作直後、即ち、撮像動作開始直前における各画素のポテンシャル状態が固体撮像装置への入射光量に応じてばらつくことを防ぐことができる。又、残留電荷の放電動作を行うことで、画素のポテンシャル状態を、リセット時に設定されたポテンシャル状態よりも、撮像動作時に変位する方向と逆側に変位させることを防ぐことができるため、残留電荷の放電動作後のポテンシャル状態の変位による損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。又、図４は、図３の撮像装置に備えられる二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の一部の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２９】
本実施形態の撮像装置は、図３に示すように、被写体を撮像することで入射光量に応じた画像信号を出力する固体撮像装置１と、固体撮像装置１からの画像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部２と、ＡＤ変換部２でデジタル信号に変換された画像信号の平均値を求める平均値演算部３と、平均値演算部３で得られた平均値により信号φＶPSの電圧値ＶＭを設定する電圧値設定部４と、電圧値設定部４で設定された信号φＶPSの電圧値ＶＭが与えられるとともに固体撮像装置１における各信号の電圧値の制御を行う信号制御部５と、ＡＤ変換部２でデジタル信号に変換された画像信号に対して各種画像処理を施す画像処理部６と、を備える。
【００３０】
このように構成される撮像装置において、固体撮像装置１は、図４に示すように、行列配置（マトリクス配置）されるとともに図１のような回路構成となる画素Ｇ11〜Ｇｍｎと、行（ライン）１４−１、１４−２、・・・、１４−ｎを順次走査する垂直走査回路１２と、出力信号線１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍに導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す水平走査回路１３と、画素Ｇ11〜Ｇmnに垂直走査回路１２からの信号を送出するライン１４−１〜１４−ｎと、画素Ｇ11〜Ｇmnに電源供給を行う電源ライン１５と、画素Ｇ11〜Ｇmnからの信号が与えられる出力信号線１６−１〜１６−ｍと、を備える。各画素に対し、上記ライン１４−１〜１４−ｎや出力信号線１６−１〜１６−ｍ、電源ライン１５だけでなく、他のライン（例えば、クロックラインやバイアス供給ライン等）も接続されるが、図４ではこれらについて省略する。
【００３１】
出力信号線１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍごとにＰチャネルのＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２が図示の如く１組ずつ設けられている。出力信号線１６−１を例にとって説明すると、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは直流電圧線１７に接続され、ドレインは出力信号線１６−１に接続され、ソースは直流電圧ＶPS’のライン１８に接続されている。一方、ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインは出力信号線１６−１に接続され、ソースは最終的な信号線１９に接続され、ゲートは水平走査回路１３に接続されている。
【００３２】
画素Ｇ11〜Ｇｍｎには、後述するように、それらの画素で発生した光電荷に基づく信号を出力するＭＯＳトランジスタＴ３が設けられている。ＭＯＳトランジスタＴ３と上記ＭＯＳトランジスタＱ１との接続関係は図５（ａ）のようになる。ここで、ＭＯＳトランジスタＱ１のソースに接続される直流電圧ＶPS’と、ＭＯＳトランジスタＴ３のドレインに接続される直流電圧ＶPD’との関係はＶPD’＜ＶPS’であり、直流電圧ＶPD’は例えばグランド電圧（接地）である。この回路構成は上段のＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに信号が入力され、下段のＭＯＳトランジスタＱ１のゲートには直流電圧ＤＣが常時印加される。このため下段のＭＯＳトランジスタＱ１は抵抗又は定電流源と等価であり、図５（ａ）の回路はソースフォロワ型の増幅回路となっている。この場合、ＭＯＳトランジスタＴ３から増幅出力されるのは電流であると考えてよい。
【００３３】
ＭＯＳトランジスタＱ２は水平走査回路１３によって制御され、スイッチ素子として動作する。尚、後述するように各実施形態の固体撮像装置における画素内にはスイッチ用のＭＯＳトランジスタＴ４も設けられている。このＭＯＳトランジスタＴ４も含めて表わすと、図５（ａ）の回路は正確には図５（ｂ）のようになる。即ち、ＭＯＳトランジスタＴ４がＭＯＳトランジスタＱ１とＭＯＳトランジスタＴ３との間に挿入されている。ここで、ＭＯＳトランジスタＴ４は行の選択を行うものであり、ＭＯＳトランジスタＱ２は列の選択を行うものである。
【００３４】
図５のように構成することにより信号を増幅して出力することができる。従って、画素がダイナミックレンジ拡大のために感光素子から発生する光電流を自然対数的に変換しているような場合は、そのままでは出力信号が小さいが、本増幅回路により充分大きな信号に増幅されるため、後続の信号処理回路（図示せず）での処理が容易になる。また、増幅回路の負荷抵抗部分を構成するＭＯＳトランジスタＱ１を画素内に設けずに、列方向に配置された複数の画素が接続される出力信号線１６−１、１６−２、・・・、１６−ｍ毎に設けることにより、負荷抵抗又は定電流源の数を低減でき、半導体チップ上で増幅回路が占める面積を少なくできる。
【００３５】
この固体撮像装置１に設けられた画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれは、背景技術で説明した固体撮像装置と同様、図１のような回路構成となるとともに、図２（ａ）のようなタイミングチャートに従って動作する。即ち、信号φＳをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＮとすることで、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びドレインとフォトダイオードＰＤのアノードとを電気的に接続するとともに、ＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与える信号φＶPSをＶＬとして、撮像動作を行う。このとき、信号φＶPSの電圧値ＶＬが信号制御部５によって設定され、垂直走査回路１２を通じて与えられる。
【００３６】
この撮像動作を行うとき、フォトダイオードＰＤにおいて光が入射され、その入射光量に応じた光電流が発生する。このとき、被写体の輝度が低いと、ＭＯＳトランジスタＴ２がカットオフ状態であるために、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに光電荷が蓄積され、ＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ３のゲートに入射光量に対して線形的に比例した電圧が現れる。又、被写体の輝度が高く、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電圧が低くなると、ＭＯＳトランジスタＴ２がサブスレッショルド領域で動作を行うため、入射光量に対して自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに現れる。
【００３７】
そして、ローレベルのパルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ４のゲートに与えられることによって、ＭＯＳトランジスタＴ４がＯＮとなり、ＭＯＳトランジスタＴ３のゲート電圧によって増幅されたドレイン電流がＭＯＳトランジスタＴ３，Ｔ４を通じて出力電流として出力信号線１６（図４の出力信号線１６−１〜１６−ｍに相当する）に流れる。この出力信号線１６に出力される出力電流は入射光量の対数値に比例した値となる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ３及びＭＯＳトランジスタＱ１（図４）の導通時抵抗とそれらを流れる電流によって決まるＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン電圧が、信号として出力信号線１６に現れる。このようにして画像データが出力される。
【００３８】
このようにして撮像動作が行われた後、信号φＳをハイレベルにしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＦＦとし、フォトダイオードＰＤのアノードとＭＯＳトランジスタＴ２のドレインとの電気的な接続を切断して、リセット動作を開始する。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ２のソース側より正の電荷が流れ込み、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びドレインとＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに蓄積された負の電荷が再結合される。
【００３９】
そして、信号φＶPSをＶＨにしてＭＯＳトランジスタＴ２のソース電圧を高くする。このとき、信号φＶPSの電圧値ＶＨが信号制御部５によって設定され、垂直走査回路１２を通じて与えられる。このように信号φＶPSをＶＨとすることで、ＭＯＳトランジスタＴ１のソース側から流入する正の電荷の量が増加させて、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びドレインとＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに蓄積された負の電荷が速やかに再結合される。その後、ローレベルのパルス信号φＶを与えて、ＭＯＳトランジスタＴ４をＯＮとする。
【００４０】
よって、リセットされたＭＯＳトランジスタＴ３のゲート電圧によって増幅されたドレイン電流が、ＭＯＳトランジスタＴ３，Ｔ４を通じて出力信号線１６に出力電流として出力される。この出力信号線１６に出力される出力電流によって決まるＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン電圧が、信号として出力信号線１６に現れる。この信号はＭＯＳトランジスタＴ２の閾値電圧を反映しており、各画素についてこの信号を得ることで画素間の感度バラツキを検出することができ、感度バラツキを補正するための補正データとして出力される。
【００４１】
その後、信号φＶPSの電圧値をＶＬとするとともに信号φＶをハイレベルとした後、信号φＳをローレベルとする。このようにして、ＭＯＳトランジスタＴ１をＯＮとすることで、フォトダイオードＰＤのアノードとＭＯＳトランジスタＴ２のドレイン及びゲートとを接続する。そして、信号φＶPSの電圧値をＶＭとすることによって、フォトダイオードＰＤ及びフォトダイオードＰＤとＭＯＳトランジスタＴ２のドレインとの間に蓄積されている残留電荷が再結合される。このとき、信号φＶPSの電圧値ＶＭが電圧値設定部４及び信号制御部５によって設定され、垂直走査回路１２を通じて与えられる。
【００４２】
このように各画素Ｇ11〜Ｇmnが撮像動作を行うことで、画像データ及び補正データが各画素Ｇ11〜Ｇmnより出力される。このとき、固体撮像装置１より補正データによって画素バラツキが低減された画像データが各画素毎に出力されることで、固体撮像装置１より画像信号が出力される。そして、この固体撮像装置１から出力される画像信号がＡＤ変換部２に与えられる。
【００４３】
このように動作する固体撮像装置１を備える撮像装置の各部の動作について、以下に説明する。固体撮像装置１からの補正データによる画素バラツキが除去された画像データによる画像信号がＡＤ変換部２に与えられると、ＡＤ変換部２においてデジタル信号に変換されて、平均値演算部３と画像処理部６に与えられる。この平均値演算部３では、画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれの画像データである１フレーム分の画像信号が与えられると、与えられた画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれの画像データを積算して画素数ｍ×ｎで平均することで、画像信号の平均値を算出する。
【００４４】
平均値演算部３で求められた画像信号の平均値が電圧値設定部４に与えられると、この画像信号の平均値に基づいて信号φＶPSの電圧値ＶＭが設定される。この電圧値設定部４には、信号φＶPSの電圧値ＶＭを設定するための複数の電圧値ＶＭ１〜ＶＭ５（ＶＭ１＜
ＶＭ２＜ＶＭ３＜ＶＭ４＜ＶＭ５）が格納されており、平均値演算部３からの画像信号の平均値に基づいて電圧値ＶＭ１〜ＶＭ５のいずれか１つが選択されて信号φＶPSの電圧値ＶＭとして設定される。
【００４５】
この信号φＶPSの電圧値ＶＭとして設定される電圧値ＶＭ１〜ＶＭ５及び固体撮像装置１からの画像信号の平均値と、被写体の輝度値に相当するセンサ面照度との関係を、図６のグラフを参照して説明する。上述のように、固体撮像装置１における各画素Ｇ11〜Ｇmnは、所定の輝度値Ｌｔｈまで線形変換動作を行うとともに、所定の輝度値Ｌｔｈから対数変換動作を行う。よって、図６（ａ）のように、固体撮像装置１からの画像信号の平均値は、センサ面照度がＬｔｈ以下まではセンサ面照度に対して比例し、又、センサ面照度がＬｔｈより大きくなるとセンサ面照度の自然対数に対して比例する。尚、図６（ａ），（ｂ）それぞれにおいて、横軸のセンサ面照度は対数スケールで表している。
【００４６】
そして、図６（ａ）のように固体撮像装置１からの画像信号の平均値がセンサ面照度に対して変化するとき、画像信号の平均値が、センサ面照度Ｌａ〜Ｌｄそれぞれに相当する値Ｖａ〜Ｖｄにおいて、信号φＶPSの電圧値ＶＭとして設定される値が切り換えられる。即ち、電圧値設定部４において、図６（ｂ）のように、固体撮像装置１からの画像信号の平均値がＶａ以下となるとき、信号φＶPSの電圧値ＶＭが電圧値ＶＭ１に設定され、固体撮像装置１からの画像信号の平均値がＶａより大きくＶｂ以下となるとき、信号φＶPSの電圧値ＶＭが電圧値ＶＭ２に設定され、固体撮像装置１からの画像信号の平均値がＶｂより大きくＶｃ以下となるとき、信号φＶPSの電圧値ＶＭが電圧値ＶＭ３に設定され、固体撮像装置１からの画像信号の平均値がＶｃより大きくＶｄ以下となるとき、信号φＶPSの電圧値ＶＭが電圧値ＶＭ４に設定され、固体撮像装置１からの画像信号の平均値がＶｄより大きくなるとき、信号φＶPSの電圧値ＶＭが電圧値ＶＭ５に設定される。
【００４７】
よって、図６（ｂ）のように、ＡＤ変換部２を通じて固体撮像装置１から出力される前フレームの画像信号の平均値より確認される固体撮像装置１に対するセンサ面照度（被写体平均輝度）に応じて、信号φＶPSの電圧値ＶＭが段階的に切り換えられる。このとき、固体撮像装置１において線形変換動作がおこなわれる範囲において、そのセンサ面照度が高くなるほど信号φＶPSの電圧値ＶＭが段階的に高くなるように切り換えられる。図６の例では、センサ面照度Ｌａ〜Ｌｄ，Ｌｔｈの関係が、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃ＜Ｌｔｈ＜Ｌｄとされる。
【００４８】
このようにして、電圧値設定部４において図６の関係によって信号φＶPSの電圧値ＶＭが設定されると、この設定された信号φＶPSの電圧値ＶＭが信号制御部５に与えられる。そして、信号制御部５によって、固体撮像装置１の画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれに与える信号φＶPSを、電圧値設定部４で設定された電圧値ＶＭと予め設定されている電圧値ＶＨ，ＶＬとの間で切り換える。このとき、平均値演算部３における画像信号の平均値演算動作及び電圧値設定部４における信号φＶPSの電圧値ＶＭの設定動作がそれぞれ、１フレーム毎又は所定数フレーム毎に行われるものとし、１フレーム毎又は所定数フレーム毎に信号φＶPSの電圧値ＶＭの値が切り換えられる。
【００４９】
こうして、残像低減動作させる場合の信号φＶPSの電圧値が被写体の輝度に応じて適切な値に変化するので、撮像動作開始直前のＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが被写体の輝度値によってばらつくことが抑制され、特に低輝度領域での出力損失が防止される。
【００５０】
又、ＡＤ変換部２によってデジタル信号に変換された画像信号が画像処理部６に与えられると、オフセット電圧処理、ホワイトバランス処理、カラーバランス処理、γ補正処理、エッジ強調処理、グラデーション処理などの各種画像処理が施される。
【００５１】
尚、本実施形態において、平均値演算部３において、１フレーム分となるｍ×ｎ画素の画像データを平均値演算することにより、固体撮像装置１からの画像信号の平均値を求めるものとしたが、図７のように、固体撮像装置１を構成するｍ×ｎ画素のうち、特定位置、例えばその中心領域５０に配設されたｓ×ｔ画素の画像データを平均値演算することにより、固体撮像装置１からの画像信号の平均値を求めるものとしても構わない。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図８は、本実施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。尚、図８に示す構成において、図３の構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の撮像装置は、図８に示すように、図３の撮像装置と同様のＡＤ変換部２と画像処理部６とを備えるとともに、複数の画素を１群とする複数領域に分割された固体撮像装置１ａと、ＡＤ変換部２でデジタル信号に変換された画像信号の平均値を固体撮像装置１ａにおける各領域毎に求める平均値演算部３ａと、平均値演算部３ａで得られた各領域毎の平均値により信号φＶPSの電圧値ＶＭを設定する電圧値設定部４ａ〜４ｄと、電圧値設定部４ａ〜４ｄそれぞれで設定された信号φＶPSの電圧値ＶＭが与えられるとともに固体撮像装置１ａ内の各領域における各信号の電圧値の制御を行う信号制御部５ａ〜５ｄと、を備える。
【００５４】
このように撮像装置が構成されるとき、固体撮像装置１ａが、図８のように、ｍ／２×ｎ／２画素を１群とする４つの領域Ａ11〜Ａ22に分割されるものとする。そして、第１の実施形態と同様、固体撮像装置１ａを構成する画素Ｇ11〜Ｇmnから補正データにより各画素の感度バラツキが除去された画像データがシリアルに出力されることで、ＡＤ変換部２に固体撮像装置１ａからの画像信号が与えられる。そして、ＡＤ変換部２でデジタル信号に変換された固体撮像装置１ａからの画像信号が、平均値演算部３ａ及び画像処理部６それぞれに送出される。
【００５５】
このとき、固体撮像装置１ａから平均値演算部３ａ及び画像処理部６に与えられる画像信号は、画素Ｇ11，Ｇ12，Ｇ13，…，Ｇmn-１，Ｇmnの順に出力された画像データにより生成される。そして、平均値演算部３ａでは、このようにして固体撮像装置１ａから与えられる画像信号による画像データを、領域Ａ11〜Ａ22それぞれに属する画素毎に分配した後、領域Ａ11〜Ａ22それぞれにおける平均値を求めて、領域Ａ11〜Ａ22それぞれにおける画像信号の平均値とする。
【００５６】
即ち、領域Ａ11に対しては、画素Ｇ11〜Ｇ(m/2)(n/2)それぞれの画像データを平均することにより、又、領域Ａ12に対しては、画素Ｇ1(n/2+1)〜Ｇ(m/2)nそれぞれの画像データを平均することにより、又、領域Ａ21に対しては、画素Ｇ(m/2+1)1〜Ｇm(n/2)それぞれの画像データを平均することにより、又、領域Ａ22に対しては、画素Ｇ(m/2+1)(n/2+1)〜Ｇmnそれぞれの画像データを平均することにより、領域Ａ11〜Ａ22それぞれにおける画像信号の平均値を求める。
【００５７】
このようにして平均値演算部３ａで求められた領域Ａ11〜Ａ22それぞれにおける画像信号の平均値がそれぞれ、電圧値設定部４ａ〜４ｄに与えられると、電圧値設定部４ａ〜４ｄにおいて領域Ａ11〜Ａ22それぞれに対する信号φＶPSの電圧値ＶＭの値が設定される。このとき、電圧値設定部４ａ〜４ｄは、第１の実施形態における電圧値設定部４と同様、図６の関係に基づいて電圧値ＶＭ１〜ＶＭ５より選択して、得られた画像信号の平均値より信号φＶPSの電圧値ＶＭの値を設定する。
【００５８】
このようにして、固体撮像装置１ａの領域Ａ11〜Ａ22それぞれに対して、信号φＶPSの電圧値ＶＭの値が設定されると、この領域Ａ11〜Ａ22それぞれに対して設定された信号φＶPSの電圧値ＶＭの値がそれぞれ、信号制御部５ａ〜５ｄに与えられる。そして、信号制御部５ａ〜５ｄが、第１の実施形態における信号制御部５と同様、領域Ａ11〜Ａ22それぞれに属する画素に対するタイミングに応じて、信号φＶPSの電圧値ＶＨ，ＶＬ，ＶＭを切り換える。
【００５９】
即ち、信号制御部５ａによって固体撮像装置１ａの領域Ａ11に配設される画素Ｇ11〜Ｇ(m/2)(n/2)それぞれに与えられる信号φＶPSの電圧値ＶＨ，ＶＬ，ＶＭが切り換えられ、又、信号制御部５ｂによって固体撮像装置１ａの領域Ａ12に配設される画素Ｇ1(n/2+1)〜Ｇ(m/2)nそれぞれに与えられる信号φＶPSの電圧値ＶＨ，ＶＬ，ＶＭが切り換えられ、信号制御部５ｃによって固体撮像装置１ａの領域Ａ21に配設される画素Ｇ(m/2+1)1〜Ｇm(n/2)それぞれに与えられる信号φＶPSの電圧値ＶＨ，ＶＬ，ＶＭが切り換えられ、信号制御部５ｄによって固体撮像装置１ａの領域Ａ22に配設される画素Ｇ(m/2+1)(n/2+1)〜Ｇmnそれぞれに与えられる信号φＶPSの電圧値ＶＨ，ＶＬ，ＶＭが切り換えられる。
【００６０】
このように構成することで、第１の実施形態に比べて回路構成が若干複雑になるが、領域毎に独立して信号φＶPSを制御することができるので、領域によって輝度が大きく変化するような場合に有利である。
【００６１】
尚、本実施形態において、固体撮像装置１ａが４つの領域に分割されるものとしたが、分割される領域数は４に限定されるものでなく、２以上の複数領域に分割されるものであればよい。そして、各領域毎に画像信号の平均値を求めるとともに、その画像信号の平均値に基づいて各領域毎の信号φＶPSの電圧値ＶＭの値を設定する。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図９は、本実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１０は、本実施形態の撮像装置の固体撮像装置に設けられる各画素の構成を示す回路図である。尚、図９及び図１０に示す構成において、図３及び図１の構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
本実施形態では、図９のように、図３の撮像装置の構成から平均値演算部３及び電圧値設定部４を除いた構成とされ、第１の実施形態と異なり、固体撮像装置１ｃ内部において電圧値ＶＭの値を設定する。そして、この固体撮像装置１ｃから出力される画像信号がＡＤ変換部２（図３及び図８参照）でデジタル信号に変換されると、信号処理部６（図３及び図８参照）で各種画像処理が施される。このとき、第１の実施形態と同様、信号制御部５によって固体撮像装置１ｃ内の各画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれに与える信号が制御される。
【００６４】
このような撮像装置が備えた固体撮像装置１ｃに配設される画素Ｇ11〜Ｇmnの構成について、図１０を参照して以下に説明する。図１０に示す画素は、図１の画素と同様の接続関係となるフォトダイオードＰＤ及びＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４を備えるとともに、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧により信号φＶPSの電圧値ＶＭを設定する電圧値設定部４１と、ＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与える電圧を設定するドライバＤ１と、電圧値設定部４１で設定された電圧値ＶＭと予め設定された電圧値ＶＨとの間から電圧値を選択してドライバＤ１に与えるドライバＤ２と、を備える。
【００６５】
このとき、ドライバＤ１は、ドライバＤ２で選択された電圧値と予め設定された電圧値ＶＬとの間から電圧値を選択してＭＯＳトランジスタＴ２のソースに供給する。そして、ドライバＤ１に対して、電圧値の選択を行うための２値の信号φＶPS1が入力され、信号φＶPS1がハイレベルとなるとき、ドライバＤ２で選択された電圧値が選択されるとともに、信号φＶPS1がローレベルとなるとき、電圧値ＶＬが選択される。又、ドライバＤ２に対して、電圧値の選択を行うための２値の信号φＶPS2が入力され、信号φＶPS2がハイレベルとなるとき、電圧値設定部４１で設定された電圧値が選択されるとともに、信号φＶPS2がローレベルとなるとき、電圧値ＶＨが選択される。尚、電圧値ＶＬ，ＶＨは、信号制御部５によって設定され、垂直走査回路１２を通じて与えられる。
【００６６】
又、電圧値設定部４１では、第１の実施形態における電圧値設定部４（図３参照）と同様の動作を行うことで、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇに応じて、電圧値ＶＭの値を設定する。即ち、図６（ａ）の縦軸をＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇとすることで、図６の関係に基づいて、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇに応じた電圧値ＶＭの値を段階的に設定することができる。
【００６７】
このように構成される画素Ｇ11〜Ｇmnが、以下のように動作する。このときの動作について、図１１のタイミングチャートを参照して説明する。即ち、信号φＳをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＮとすることで、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びドレインとフォトダイオードＰＤのアノードとを電気的に接続する。そして、信号φＶPS1をローレベルとすることで、ドライバＤ１が電圧値ＶＬを選択してＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与え、撮像動作を行う。
【００６８】
この撮像動作を行うとき、フォトダイオードＰＤにおいて光が入射され、ＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ３のゲートに入射光量に対して線形的又は自然対数的に比例した電圧が現れる。そして、ローレベルのパルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ４のゲートに与えられることによって、ＭＯＳトランジスタＴ４がＯＮとなり、画像データが出力される。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが電圧値設定部４１に与えられ、電圧値ＶＭが設定される。
【００６９】
このようにして撮像動作が行われた後、信号φＳをハイレベルにしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＦＦとし、リセット動作を開始すると、信号φＶPS1をハイレベルとするとともに信号φＶPS2をローレベルとする。よって、ドライバＤ２で選択された電圧値ＶＨがドライバＤ１によっても選択され、ＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与えられる。このようにすることで、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレインとＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに蓄積された負の電荷が速やかに再結合されて、リセットされる。そして、ローレベルのパルス信号φＶを与えて、ＭＯＳトランジスタＴ４をＯＮとすることで、感度バラツキを補正するための補正データを出力する。
【００７０】
その後、信号φＶPS1をローレベルとして、ＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与える電圧値をＶＬとするとともに信号φＶをハイレベルとした後、信号φＳをローレベルとする。そして、信号φＶPS1，φＶPS2それぞれをハイレベルとする。よって、電圧値設定部４１で設定された電圧値ＶＭがドライバＤ１，Ｄ２で選択されて、ＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与えられる。このようにすることで、フォトダイオードＰＤ及びフォトダイオードＰＤとＭＯＳトランジスタＴ２のドレインとの間に蓄積されている残留電荷が再結合される。
【００７１】
このように、本実施形態によると、信号φＶが与えられて画像データが出力されるときのＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇによって、電圧値設定部４１が電圧値ＶＭを設定する。尚、この電圧値設定部４１における電圧値ＶＭの設定動作は、１フレーム毎でなく２フレーム以上の所定フレーム毎に行われるものとしても構わない。又、電圧値設定部４１において、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇでなく、ＭＯＳトランジスタＴ４のソースに現れる画像データの出力電圧によって、電圧値ＶＭを設定するものとしても構わない。
【００７２】
本実施形態のように構成することで、第２の実施形態に比べて回路構成は複雑になるものの、画素毎に独立して信号φＶPSを制御することができるので、撮像動作開始直前のＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが被写体の輝度値によってばらつく問題を回避することができる。
【００７３】
上述の各実施形態において、電圧値設定部においてＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与える電圧値ＶＭの値が、図６のように、画像信号の平均値又はゲート電圧Ｖｇに対して離散的に変化するものとしたが、連続的に変化するものとしても構わない。このとき、センサ面照度と電圧値ＶＭとの関係が、図６（ａ）におけるセンサ面照度と画像信号の平均値又はゲート電圧Ｖｇとの関係に近似するように、図１２に示すような変化率で設定される。即ち、図１２のように、センサ面照度がＬｔｈ以下となる線形変換動作が行われる領域において、低輝度側ではその変化率が小さく、高輝度側ではその変化率が大きくなるように、設定されるとともに、センサ面照度がＬｔｈより大きい対数変換動作が行われる領域において、その変化率が小さくなるように、設定される。
【００７４】
又、上述の各実施形態において、固体撮像装置の各画素が、ＰチャネルのＭＯＳトランジスタで構成されるようにしたが、特許文献３の固体撮像装置と同様、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタで構成されるようにしても構わない。このとき、各素子の極性が逆になるのみで、その接続関係は同様である。又、各素子が逆極性になることにより、各素子に与えられる各信号の極性も逆となる。更に、上述の各実施形態のようにＰチャネルのＭＯＳトランジスタで構成したとき逆に、固体撮像装置からの画像信号の平均値又はＭＯＳトランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇが高い輝度値（センサ面照度）を表す値となるにつれて、設定される残留電荷を放電する際のＭＯＳトランジスタＴ２のソースに与える電圧値ＶＭの値が低くなる。
【００７５】
又、上述の各実施形態において、前記各画素が、常に対数変換動作を行うものとしても構わない。更に、上述の各実施形態において、各画素が、特許文献３の固体撮像装置と同様、ＭＯＳトランジスタＴ３の後段にキャパシタを備えた積分回路を備えるものとしても構わない。又、上述の各実施形態において、予め一様光を照射することによって得られた補正データを用いて更に撮像時の各画素の出力を補正するような構成を追加しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】は、画素の構成を示す回路図である。
【図２】は、図１の画素の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】は、第１の実施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】は、固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】は、図４の固体撮像装置の一部の構成を示す回路図である。
【図６】は、信号φＶPSの電圧値ＶＭとして設定される電圧値及び固体撮像装置からの画像信号の平均値と、センサ面照度との関係を示すグラフである。
【図７】は、固体撮像装置からの画像信号の平均値を求めるために指定された領域の一例を示す図である。
【図８】は、第２の実施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【図９】は、第３の実施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】は、第３の実施形態の撮像装置の固体撮像装置に設けられた各画素の内部構成を示す回路図である。
【図１１】は、図１０の画素の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】は、信号φＶPSの電圧値ＶＭとして設定される電圧値と、センサ面照度との関係を示すグラフである。
【図１３】は、従来の固体撮像装置からの出力と、センサ面照度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
１    固体撮像装置
２    ＡＤ変換部
３    平均値演算部
４    電圧値設定部
５    信号制御部
６    画像処理部
【図１】
2005323127.tif 000003
【図２】
2005323127.tif 000004
【図３】
2005323127.tif 000005
【図４】
2005323127.tif 000006
【図５】
2005323127.tif 000007
【図６】
2005323127.tif 000008
【図７】
2005323127.tif 000009
【図８】
2005323127.tif 000010
【図９】
2005323127.tif 000011
【図１０】
2005323127.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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