(57)【要約】  固体撮像装置（１）は、行列状に配置され所定の感度で光電変換する複数の高感度画素と、前記複数の高感度画素の隙間に行列状に配置され前記所定の感度よりも低い感度で光電変換する複数の低感度画素と、前記高感度画素からの信号と前記低感度画素からの信号との差分信号を検出し、前記高感度画素の信号を前記差分信号によって補正することにより画素信号を生成する信号処理部（７０）とを備える。
2018105474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置され所定の感度で光電変換する複数の高感度画素と、
前記複数の高感度画素の隙間に行列状に配置され前記所定の感度よりも低い感度で光電変換する複数の低感度画素と、
前記高感度画素からの信号と前記低感度画素からの信号との差分信号を検出し、前記高感度画素の信号を前記差分信号によって補正することにより画素信号を生成する信号処理部とを備える
固体撮像装置。
【請求項２】
前記高感度画素は、前記低感度画素と平行して露光し、
前記低感度画素の露光時間は、前記高感度画素の露光時間よりも長く、かつ、１垂直同期期間よりも短く、所定のフリッカー周期よりも長い
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記補正として、前記高感度画素の信号に前記差分信号を加算する
請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像装置は、
前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、露光時間の異なる複数回の露光動作を行うことにより複数の高感度フレームを生成し、
前記信号処理部は、
前記複数の高感度フレームそれぞれの信号を、前記低感度画素からの信号によって補正し、
補正後の複数の高感度フレームを合成する
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記固体撮像装置は、
前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、第１露光時間だけ露光する第１露光動作、第２露光時間だけ露光する第２露光動作および第３露光時間だけ露光する第３露光動作を行うことにより第１高感度フレーム、第２高感度フレームおよび第３高感度フレームを生成し、
第１露光時間は第２露光時間よりも長く、第２露光時間は第３露光時間よりも長く、
前記信号処理部は、
前記低感度画素の信号から構成されるフレームに、第２露光時間および第３露光時間に応じた第２係数および第３係数をそれぞれ掛けることにより、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成し、
前記第２高感度フレームからの信号と、前記第２低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第２高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第２補正信号を生成し、
前記第３高感度フレームからの信号と、前記第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第３高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第３補正信号を生成し、
前記第１高感度フレームからの信号、前記第２補正信号および第３補正信号を合成することにより前記画素信号を生成する
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記固体撮像装置は、
前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、第１露光時間だけ露光する第１露光動作、第２露光時間だけ露光する第２露光動作および第３露光時間だけ露光する第３露光動作を行うことにより第１高感度フレーム、第２高感度フレームおよび第３高感度フレームを生成し、
第１露光時間は第２露光時間よりも長く、第２露光時間は第３露光時間よりも長く、
前記信号処理部は、
前記低感度画素の信号から構成されるフレームに、第１露光時間から第３露光時間に応じた第１係数、第２係数および第３係数をそれぞれ掛けることにより、第１低感度フレーム、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成し、
前記第１高感度フレームからの信号と、前記第１低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第１高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第１補正信号を生成し、
前記第２高感度フレームからの信号と、前記第２低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第２高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第２補正信号を生成し、
前記第３高感度フレームからの信号と、前記第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第３高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第３補正信号を生成し、
前記第１補正信号、前記第２補正信号および第３補正信号を合成することにより前記画素信号を生成する
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記複数の低感度画素は、複数の第１低感度画素と複数の第２低感度画素とを含み、
前記第１低感度画素の信号飽和レベルおよび感度の少なくとも一方は、第２低感度画素と異なっている
請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記固体撮像装置は、複数の第１画素群と複数の第２画素群とを有し、
前記第１画素群は、正方領域に配置された４つの前記高感度画素と、当該正方領域に配置された４つの前記第１低感度画素とを有し、
前記第２画素群は、正方領域に配置された４つの前記高感度画素と、当該正方領域に配置された４つの前記第２低感度画素とを有し、
前記第１画素群と前記第２画素群は、行方向および列方向に交互に配置される
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、
前記複数の第１低感度画素から得られた複数の第１画素信号と、前記複数の第１画素信号を用いた補間により得られた複数の第１補間信号とから構成される第１補間フレームを生成し、
前記複数の第２低感度画素から得られた複数の第２画素信号と、前記複数の第２画素信号を用いた補間により得られた複数の第２補間信号とから構成される第２補間フレームを生成し、
前記高感度画素からの信号と、前記第１補間フレームと前記第２補間フレームとの合成により得られた信号との差分信号を検出し、前記高感度画素の信号を前記差分信号によって補正することにより前記画素信号を生成する
請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記固体撮像装置は、
前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、第１露光時間だけ露光する第１露光動作、第２露光時間だけ露光する第２露光動作および第３露光時間だけ露光する第３露光動作を行うことにより第１高感度フレーム、第２高感度フレームおよび第３高感度フレームを生成し、
第１露光時間は第２露光時間よりも長く、第２露光時間は第３露光時間よりも長く、
前記信号処理部は、
前記第１補間フレームと前記第２補間フレームとを、第１露光時間から第３露光時間に応じた第１係数から第３係数をそれぞれ用いて合成することにより、第１低感度フレーム、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成し、
前記第１高感度フレームからの信号と、前記第１低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第１高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第１補正信号を生成し、
前記第２高感度フレームからの信号と、前記第２低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第２高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第２補正信号を生成し、
前記第３高感度フレームからの信号と、前記第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第３高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第３補正信号を生成し、
前記第１補正信号、前記第２補正信号および第３補正信号を合成することにより前記画素信号を生成する
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記固体撮像装置は、行列状に配置された複数の画素回路を備え、
前記複数の画素回路のそれぞれは、
少なくとも１つの前記高感度画素と、
信号電荷を保持する浮遊拡散層と、
前記少なくとも１つの前記高感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する高感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第１転送トランジスタと、
少なくとも１つの前記低感度画素と、
前記少なくとも１つの前記低感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する低感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第２転送トランジスタと、
前記第２転送トランジスタと前記浮遊拡散層とを電気的に切断または接続するトランジスタとを備える
請求項１から１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記固体撮像装置は、さらに、
前記複数の低感度画素毎に設けられた制御電極であって、対応する低感度画素の一部を覆う制御電極を有し、
前記制御電極は、前記制御電極に印加される電圧に応じて対応する低感度画素の表面のポテンシャルを制御する
請求項１から１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記固体撮像装置は、行列状に配置された複数の画素回路を備え、
前記複数の画素回路のそれぞれは、
少なくとも１つの前記高感度画素と、
信号電荷を保持する浮遊拡散層と、
前記少なくとも１つの前記高感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する高感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第１転送トランジスタと、
少なくとも１つの前記低感度画素と、
前記少なくとも１つの前記低感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する低感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第２転送トランジスタとを備え、
前記固体撮像装置は、
前記低感度画素に対して１垂直走査期間内に通常露光動作と中間露光動作とを繰り返し、
前記通常露光動作では、前記第２転送トランジスタのゲート電極がローレベルであり、
前記中間露光動作では、前記第２転送トランジスタのゲート電極がハイレベルまたはミドルレベルであり、
前記通常露光動作から中間露光動作への切り替えを全行同時に行い、前記中間露光動作から前記通常露光動作への切り替えを全行同時に行う
請求項１から１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置を備え、
ビューシステム、ＡＤＡＳ（先進運転支援システム）のセンシングシステム、および、自動運転のセンシングシステムのいずれか１つのシステムを構成する
撮像装置。
【請求項１５】
前記撮像装置は、前記輸送機器の前方、左サイド、右サイド、ルームミラーの１つ以上に搭載される
請求項１４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置では、ダイナミックレンジを拡大するために、例えば、特許文献１に示すような固体撮像装置が提案されている。特許文献１の固体撮像装置は、高感度画素と、高感度画素より感度が低い低感度画素の両方を有し、例えば段落００５９で「高感度画素では電荷蓄積領域を深く形成し、低感度画素では電荷蓄積領域を浅く形成することによって、高感度側と低感度側の両方から広ダイナミックレンジ化を実現すること」を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１によれば、ダイナミックレンジ拡大とフリッカー抑制を両立が困難であるという課題がある。【０００５】
ここで、フリッカー抑制について、まず説明する。近年、ＬＥＤ光源（発光ダイオード光源）やＬＤ光源（レーザーダイオード光源）が普及している。これらの光源は、人の目には感知できない程度の速度で点灯と消灯を繰り返すダイナミック点灯を行うことが多い。言い換えれば、人の目には感知できない速度のフリッカーが生じている。例えば、ＬＥＤ光源は、照明器具の他に、信号機、車のヘッドライト、ストップランプなどに利用されている。ダイナミック点灯では人間の目には光源が常時点灯しているように見えるけれども、固体撮像装置にはフリッカーが影響する。固体撮像装置が、このような光源を撮像した場合、あるいは、このような光源を用いた照明環境で撮像した場合、光源が点灯している画像が得られる場合（あるいは明るい画像が得られる場合）と、光源が消灯している画像が得られる場合（あるいは暗い画像が得られる場合）とがある。つまり、撮像画像そのものにフリッカーが現れる現象が生じる。後者、つまり、光源が消灯している画像が得られる場合（あるいは暗い画像が得られる場合）は、撮像不良と言える。以下、このようなフリッカー起因の撮像不良を抑制することをフリッカー抑制と呼ぶ。【０００６】
特許文献１によれば、ダイナミックレンジを拡大するために、低照度時は、高感度画素を使用して露光時間を長くし、高照度時は、低感度画素を使用して露光時間を短くしている。【０００７】
このため、高照度時は露光時間が短いためフリッカー抑制が困難であるという課題がある。逆に、露光時間を長くすれば、フリッカー抑制はできるが、画素が飽和するのでダイナミックレンジが狭くなってしまう。【０００８】
一方、低照度時は露光時間が長いためフリッカー抑制を期待できるが画素が飽和するのでダイナミックレンジが狭いという課題がある。逆に、露光時間を短くすれば、ダイナミックレンジが狭くなる課題は抑制できるが、フリッカー抑制を期待できない。【０００９】
上記課題に鑑み本開示は、フリッカー抑制とダイナミックレンジの拡大とを両立する固体撮像装置および撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本開示における固体撮像装置は、行列状に配置され所定の感度で光電変換する複数の高感度画素と、前記複数の高感度画素の隙間に行列状に配置され前記所定の感度よりも低い感度で光電変換する複数の低感度画素と、前記高感度画素からの信号と前記低感度画素からの信号との差分信号を検出し、前記高感度画素の信号を前記差分信号によって補正することにより画素信号を生成する信号処理部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の固体撮像装置および撮像装置によれば、フリッカー抑制とダイナミックレンジの拡大とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る画素回路の回路例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る画素読み出しの動作例を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、ＬＥＤフリッカーの説明図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係るゲイン制御を伴う画素読み出しの動作例を示すタイムチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態１に係る低感度画素の制御電圧と画素飽和レベルとを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の形態１に係る照度・露光時間と電荷蓄積レベルとを示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る高感度画素および低感度画素の配置例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施の形態１に係る高感度画素および低感度画素の露光動作の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施の形態１に係る高感度画素および低感度画素の露光動作と行走査の一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施の形態１に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施の形態１に係る補正回路の構成例を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、実施の形態１に係る図９Ａの信号処理部の動作例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る、被写体照度に対する高感度画素および低感度画素の特性例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１に係る、図９Ａの信号処理部におけるＷＤＲ合成例を示す説明図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態１に係る信号処理部の他の構成例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施の形態１に係る図１２Ａの信号処理部の動作例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る、図１２Ａの信号処理部におけるＷＤＲ合成例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２に係る画素回路の回路例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係るゲイン制御を伴う画素読み出しの動作例を示すタイムチャートである。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施の形態２に係る低感度画素の制御電圧と画素飽和レベルとを示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施の形態２に係る照度・露光時間と電荷蓄積レベルとを示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２に係る高感度画素および低感度画素の配置例を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施の形態２に係る高感度画素および低感度画素の露光時間の一例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施の形態２に係る高感度画素および低感度画素の露光時間と行走査の一例を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、実施の形態２に係る信号処理部の構成例を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、実施の形態２に係る図１９Ａの信号処理部の動作例を示す説明図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２に係る、被写体照度に対する高感度画素および低感度画素の特性を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態２に係る、図１９Ａの信号処理部におけるＷＤＲ合成例を示す説明図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、実施の形態３に係る、通常露光と中間露光とを示すタイムチャートである。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、実施の形態３に係る、通常露光と中間露光との動作例を示す説明図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、実施の形態３に係る高感度画素および低感度画素の露光時間の一例を示す図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、実施の形態３に係る高感度画素および低感度画素の露光時間と行走査の一例を示す図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、実施の形態３に係る高感度画素および低感度画素の露光時間の他の例を示す図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、実施の形態３に係る高感度画素および低感度画素の露光時間と行走査の他の例を示す図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、実施の形態４に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、実施の形態４に係る撮像装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、実施の形態４に係る撮像装置の自動車への搭載例を示す図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、実施の形態４に係る図２６Ａの搭載例における撮像範囲の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本開示に至った経緯）
まず、背景技術で述べた課題について、図４を用いて説明する。
【００１４】
図４は、ＬＥＤフリッカーの説明図である。同図の横軸は、フリッカーの周波数、つまり、ＬＥＤの点灯と消灯とを１周期とする周波数を示す。縦軸は、フリッカーのデューティ、つまり、点灯と消灯の周期のうちの点灯の割合を示す。例えば、信号機のフリッカー周波数は９０Ｈｚ程度であり、車のヘッドライトのフリッカー周波数は１０００Ｈｚ程度である。
【００１５】
一般に、ＬＥＤフリッカーの抑制には、文献１のように、感度の異なる画素を複数設けて、これら複数の画素の出力信号の処理により正しい画像を出力する。
【００１６】
このとき、１つ目の課題は、ＬＥＤ光（点灯と消灯を繰り返す発光、パルス光）の取りこぼし（課題１）である。原因は、特に明時で露光時間が短いとき、ローリングシャッターによる露光タイミングとＬＥＤ点灯タイミングとの不一致である（原因１）。これに対しては、飽和／感度比の高い低感度画素露光時間を長くすること（例えば１垂直走査期間）により解決可能である（対策１）。
【００１７】
２つ目の課題は、画素飽和（課題２）である。原因は、ＬＥＤフリッカーのＤｕｔｙが大きい場合や露光時間が長い場合に、画素が飽和レベルに達してしまい、ホワイトバランスが崩れてしまう（原因２）。これに対しては、飽和／感度比の異なる複数の画素を搭載して、画素飽和を生じにくくし、低感度画素のダイナミックレンジを拡大する（対策２）。
【００１８】
言い換えると、ＬＥＤ光を撮像する低感度画素は、上記課題１、２に対して、常時露光（対策１）と飽和／感度比の異なる複数の画素を搭載（対策２）すればよい。
【００１９】
さらに、この非連続的なＬＥＤ光を撮像する低感度画素の露光時間やゲインのパラメータは、連続的な光を撮像する高感度画素の露光時間やゲインのパラメータと独立に設定してもよい。
【００２０】
これにより、輸送機器（一例として、自動車）を固体撮像装置により撮像するとき、フリッカー抑制とワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）のパラメータを完全に独立に設定でき、両立することが可能になる。
【００２１】
このように、ダイナミックレンジ拡大とフリッカー抑制の両立は、感度の異なる高感度画素と低感度画素を備え、高感度画素と低感度画素は平行して露光し、低感度画素の露光時間は高感度画素の露光時間よりも長く、高感度画素の信号を低感画素の信号で補正して１画素信号を生成することにより実現可能である。さらに、この低感度画素の仕様としては、飽和レベルを高くするためにフォトゲート構造を使用して、感度を低くするためにＮＤフィルタ（グレイフィルタ）を使用して、飽和／感度比を高くしてもよい。
【００２２】
このような方法によれば、例えば低照度時においては、高感度画素を使用することで、画素内ゲインを高くして、画素増幅トランジスタやアナログ回路で発生するノイズに対して、受光量に応じた電圧（画素信号）が大きくなるようにしてもよい。つまり、暗い被写体に対しては、ＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）の高い高画質の画像の出力を可能にしている。
【００２３】
一方、高照度時においては、飽和／感度比の高い低感度画素を使用して、画素内ゲインを低くすることで、ダイナミックレンジを拡大し、長期間の露光時間を可能にしている。つまり、明るい被写体に対しては、被写体に応じた階調を正確に再現して白とびのない画像の出力を可能にし、さらに、フリッカーの抑制を可能にしている。
【００２４】
そこで、本発明者らは、ダイナミックレンジ拡大とフリッカー抑制する技術として、飽和／感度比の高い低感度画素を使用することにより、低照度時の高画質化と高照度時のダイナミックレンジ拡大とフリッカー抑制を両立する固体撮像装置等を想到するに至った。
【００２５】
以下、本開示を実施するための形態に係る固体撮像装置を、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。
【００２７】
例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は当業者が本開示を十分に理解するためのものであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。つまり、以下の実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものであり、数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、処理の順序などは、一例であり、本開示を限定するものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成例について説明する。
【００２９】
［固体撮像装置１の構成例］
図１は、実施の形態に係る固体撮像装置１の構成例を示すブロック図である。
【００３０】
同図に示す固体撮像装置１は、画素アレイ部１０、水平走査回路１２、垂直走査回路１４、複数の垂直信号線１９、タイミング制御部２０、カラム処理部２６、参照信号生成部２７、出力回路２８、および信号処理部７０を備える。また、固体撮像装置１は、外部からマスタークロック信号の入力を受けるＭＣＬＫ端子、外部との間でコマンドまたはデータを送受信するためのＤＡＴＡ端子、外部へ映像データを送信するためのＤ１端子等を備え、これ以外にも電源電圧、グラウンド電圧が供給される端子類を備える。
【００３１】
画素アレイ部１０は、行列状に配置された複数の画素回路３を有する。複数の画素回路３は、図１ではｎ行ｍ列に配置されている。各画素回路３は、少なくとも一対の高感度画素と低感度画素を含む。すなわち、各画素回路３は、所定の感度で光電変換する少なくとも１つの高感度画素と、所定の感度よりも低い感度で光電変換する少なくとも１つの低感度画素とを含む。
【００３２】
水平走査回路１２は、複数のカラムＡＤ回路２５内のメモリ２５６を順に走査することにより、ＡＤ変換された画素信号を水平信号線１８に出力する。この走査は、カラムＡＤ回路２５の並び順と同じでよい。
【００３３】
垂直走査回路１４は、画素アレイ部１０内の画素回路３の行毎に設けられた水平走査線群（行制御線群とも呼ぶ）１５を行単位に走査する。これにより、垂直走査回路１４は、画素回路３を行単位に選択し、選択した行に属する画素回路３から画素信号をｍ本の垂直信号線１９に同時に出力させる。水平走査線群１５は、画素回路３の行と同数設けられる。図１では、ｎ個の水平走査線群１５（図１ではＶ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎ）が設けられている。水平走査線群１５のそれぞれは、リセット制御線φＲＳ、読み出し制御線φＴＲ１、φＴＲ２、ゲイン制御線φＧＣ、選択制御線φＳＥＬを含む。
【００３４】
垂直信号線１９は、画素アレイ部１０内の画素回路３の列毎に設けられ、選択された行に属する画素回路３からの画素信号をカラムＡＤ回路２５に伝播する。複数の垂直信号線１９は、図１では垂直信号線Ｈ１〜Ｈｍのｍ本からなる。複数のＡＤＣ入力線は、図１ではＡＤＣ入力線ＡＤＩＮ１〜ＡＤＩＮｍのｍ本からなる。
【００３５】
タイミング制御部２０は、種々の制御信号群を生成することにより、固体撮像装置１の全体を制御する。種々の制御信号群には、制御信号群ＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ４、ＣＮ５、ＣＮ８、カウンタクロック信号ＣＫ０が含まれる。例えば、タイミング制御部２０は、端子を介してマスタークロックＭＣＬＫを受け取り、種々の内部クロックを生成し水平走査回路１２や垂直走査回路１４などを制御する。
【００３６】
カラム処理部２６は、列毎に設けられたカラムＡＤ回路２５を備える。各カラムＡＤ回路２５は、垂直信号線１９からの画素信号をＡＤ変換する。
【００３７】
カラムＡＤ回路２５のそれぞれは、電圧比較器２５２、カウンタ部２５４、およびメモリ２５６を備える。
【００３８】
電圧比較器２５２は、垂直信号線１９からのアナログの画素信号と、参照信号生成部２７で生成される、ランプ波形（つまり三角波）を含む参照信号ＲＡＭＰとを比較し、例えば、前者が後者より大きくなった時に比較結果を示す出力信号を反転する。
【００３９】
カウンタ部２５４は、参照信号ＲＡＭＰ中の三角波の変化開始から電圧比較器２５２の出力信号が反転するまでの時間をカウントする。反転するまでの時間は、アナログ画素信号の値に応じて定まるので、カウント値はデジタル化された画素信号の値になる。
【００４０】
メモリ２５６は、カウンタ部２５４のカウント値つまりデジタルの画素信号を保持する。
【００４１】
参照信号生成部２７は、三角波を含む参照信号ＲＡＭＰを生成し、各カラムＡＤ回路２５内の電圧比較器２５２のプラス入力端子に参照信号ＲＡＭＰを出力する。
【００４２】
出力回路２８は、デジタルの画素信号を映像データ端子Ｄ１に出力する。
【００４３】
信号処理部７０は、補正部７５とＷＤＲ合成回路７６とを有し、高感度画素からの信号と低感度画素からの信号との差分信号を検出し、高感度画素の信号を差分信号によって補正することにより画素信号を生成する。これにより、信号処理部７０は、ダイナミックレンジの拡大とフリッカー抑制との両立を図る。
【００４４】
［画素回路３の構成例］
次に、画素回路３の構成例について説明する。
【００４５】
図２は、実施の形態１に係る画素回路３の回路例を示す図である。同図の画素回路３は、一対の高感度画素ＰＤおよび低感度画素Ｋと、浮遊拡散層ＦＤと、第１転送トランジスタＴＲ１と、第２転送トランジスタＴＲ２と、リセットトランジスタＲＳと、ゲイン制御トランジスタＧＣと、増幅トランジスタＳＦと、選択トランジスタＳＥＬとを備える。
【００４６】
高感度画素ＰＤは、フォトダイオード等の光電変換素子であり、所定の感度で光電変換する、すなわち、受光量に応じた電荷を発生する。
【００４７】
低感度画素Ｋは、フォトダイオード等の光電変換素子であり、所定の感度よりも低い感度で光電変換する。例えば、低感度画素Ｋの受光面積は、高感度画素ＰＤの受光面積よりも小さい。
【００４８】
また、低感度画素Ｋには、低感度画素Ｋの一部を覆う制御電極ＰＧが設けられている。制御電極ＰＧは、制御電極ＰＧに印加される電圧（同図では制御電圧φＰＧ）に応じて対応する低感度画素Ｋの表面のポテンシャルを制御する。これにより、制御電極ＰＧは、低感度画素Ｋの飽和レベルを増減させることができる。
【００４９】
浮遊拡散層ＦＤは、高感度画素ＰＤまたは低感度画素Ｋから転送される信号電荷（例えば電子）を保持し、保持する信号電荷を電圧に変換し、変換した電圧を増幅トランジスタＳＦのゲートに供給する。浮遊拡散層ＦＤの実質的な容量は、浮遊拡散層ＦＤそのものの容量だけでなく、増幅トランジスタＳＦのゲート容量Ｃｆｄ１、増幅トランジスタＳＦのゲート−ドレイン間容量Ｃｐ１、および、ゲイン制御トランジスタＧＣがオンのときのゲイン制御トランジスタＧＣのドレイン配線の浮遊容量Ｃｆｄ２を含む。
【００５０】
第１転送トランジスタＴＲ１は、読み出し制御信号φＴＲ１に応じてオンおよびオフするスイッチトランジスタである。第１転送トランジスタＴＲ１は、読み出し制御信号φＴＲ１がハイレベルのときに、高感度画素ＰＤが光電変換した信号電荷を浮遊拡散層ＦＤに転送する（言い換えれば、読み出す）。
【００５１】
第２転送トランジスタＴＲ２は、読み出し制御信号φＴＲ２に応じてオンおよびオフするスイッチトランジスタである。第２転送トランジスタＴＲ２は、読み出し制御信号φＴＲ２がハイレベルのときに、低感度画素Ｋが光電変換した信号電荷を、ゲイン制御トランジスタＧＣを介して、浮遊拡散層ＦＤに転送する（言い換えれば、読み出す）。
【００５２】
リセットトランジスタＲＳは、リセット制御信号φＲＳに応じてオンおよびオフするスイッチトランジスタである。リセットトランジスタＲＳは、リセット制御信号φＲＳがハイレベルのときに、ドレインに印加されている電源電圧をリセットレベルとして、ゲイン制御トランジスタＧＣを介して、浮遊拡散層ＦＤに設定する。つまり、リセットトランジスタＲＳは、リセット制御信号φＲＳがハイレベルのときに、浮遊拡散層ＦＤをリセットレベルにリセットする。
【００５３】
ゲイン制御トランジスタＧＣは、ゲイン制御信号φＧＣに応じて、第２転送トランジスタＴＲ２と浮遊拡散層ＦＤとを電気的に切断または接続する。これにより、浮遊拡散層ＦＤにおける信号電荷を電圧に変換する変換ゲイン変更する。すなわち、高感度画素ＰＤから浮遊拡散層ＦＤへの信号電荷の転送において、ゲイン制御トランジスタＧＣをオフにすれば浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインをより高くする。また、低感度画素Ｋから浮遊拡散層ＦＤへの信号電荷の転送において、ゲイン制御トランジスタＧＣをオンにすることにより浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインを低くする。
【００５４】
増幅トランジスタＳＦは、垂直信号線１９に接続されたロード電流源３０とペアとともにソースフォロアを構成し、ゲートの電圧つまり浮遊拡散層ＦＤの電圧をアナログ画素信号として垂直信号線１９に出力する。
【００５５】
選択トランジスタＳＥＬは、選択制御信号φＳＥＬに応じてオンおよびオフするスイッチトランジスタである。選択トランジスタＳＥＬは、選択制御信号φＳＥＬがハイレベルのとき、増幅トランジスタＳＦのソースと垂直信号線１９とを電気的に接続する。
【００５６】
なお、図２に示した画素回路３は、２画素１セル構造の例を示している。ここでいう「２画素」は、高感度画素ＰＤと低感度画素Ｋの２つ、つまり、フォトダイオード等の光電変換素子が２つあることを意味する。「１セル」は、当該「２画素」が共有する浮遊拡散層ＦＤ、リセットトランジスタＲＳ、増幅トランジスタＳＦおよび選択トランジスタＳＥＬを備える回路単位に対応する。
【００５７】
［相関二重検出による読み出し動作例］
次に、アナログ画素信号のリセットレベルと信号レベルとを読み出して相関二重検出する動作について説明する。
【００５８】
図３は、実施の形態に係る固体撮像装置１の１回の露光動作に伴う信号読み出し動作例を示すタイムチャートである。固体撮像装置１は、高感度画素に対しては、１垂直走査期間内に、露光時間の異なる複数回の露光動作を行う。また、固体撮像装置１は、低感度画素に対しては、１垂直走査期間内に、１回の露光動作を行う。
【００５９】
参照信号ＲＡＭＰは、図３のダウンカウント期間（ｔ１０からｔ１４）およびアップカウント期間（ｔ２０からｔ２４）のそれぞれにおいて三角波となる。
【００６０】
ダウンカウント期間は、増幅トランジスタＳＦから出力されるアナログ画素信号のうちのリセット成分ＶｒｓｔのレベルをＡＤ変換するための期間である。ダウンカウント期間の開始（三角波の変化開始）から電圧比較器２５２の出力が反転するまでの時間がカウンタ部２５４によりダウンカウントされる。このカウント値はアナログ画素信号のリセット成分ＶｒｓｔのＡＤ変換結果そのものである。
【００６１】
アップカウント期間は、増幅トランジスタＳＦから出力される、アナログ画素信号のうちのデータ成分（信号成分Ｖｓｉｇ＋リセット成分Ｖｒｓｔ）のレベルをＡＤ変換するための期間である。アップカウント期間の開始（三角波の変化開始）から電圧比較器２５２の出力が反転するまでの時間がカウンタ部によりアップカウントされる。このアップカウントは、アナログ画素信号のうちのデータ成分（Ｖｓｉｇ＋Ｖｒｓｔ）をデジタル値に変換する。このアップカウントは、リセット成分Ｖｒｓｔを示すダウンカウント値を初期値とするので、アップカウント期間の終了時のカウント値は、データ成分からリセット成分を減算するＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重検出）の結果を表す。つまり、アップカウント期間の終了時のカウント値は、信号成分Ｖｓｉｇを表すデジタル値そのものである。このように、カラムＡＤ回路２５は、誤差となる各列のクロックスキューやカウンタディレイ等のばらつきを排除して、真の信号成分Ｖｓｉｇのみを取り出す、つまり、デジタルＣＤＳを行う。
【００６２】
［ゲイン制御を伴う読み出し動作］
図５は実施の形態１に係るゲイン制御を伴う画素読み出しの動作例を示すタイムチャートである。浮遊拡散層ＦＤにおける信号電荷を電圧に変換するゲインは、ゲイン制御トランジスタＧＣのオンおよびオフに応じて高いゲインと低いゲインとに切り替え可能である。図５の（ａ）は、浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインが高い状態での高感度画素ＰＤから浮遊拡散層ＦＤへの信号電荷の読み出し動作を示す。図５の（ｂ）は、浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインが低い状態での低感度画素Ｋから浮遊拡散層ＦＤへの信号電荷の読み出し動作を示す。
【００６３】
図５の（ａ）において、浮遊拡散層ＦＤは、リセット制御信号φＲＳの正パルスによってリセットされ、読み出し制御信号φＴＲ１の正パルスによって高感度画素ＰＤから信号電荷が転送される。読み出し制御信号φＴＲ１がハイレベルのときに、ゲイン制御信号φＧＣはローレベルであり、ゲイン制御トランジスタＧＣはオフになっている。つまり、浮遊拡散層ＦＤの容量は主にＣｆｄ１となりＦＤ変換ゲインが高くなる。
【００６４】
図５の（ｂ）において、浮遊拡散層ＦＤは、リセット制御信号φＲＳの正パルスによってリセットされ、読み出し制御信号φＴＲ２の正パルスによって低感度画素Ｋから信号電荷が転送される。読み出し制御信号φＴＲ２がハイレベルのときに、ゲイン制御信号φＧＣはハイレベルであり、ゲイン制御トランジスタＧＣはオンになっている。つまり、浮遊拡散層ＦＤの容量は主にＣｆｄ１＋Ｃｆｄ２となり、ＦＤ変換ゲインが低くなる。
【００６５】
このように、ゲイン制御トランジスタＧＣは、ゲイン制御信号φＧＣによって、読み出し時にローレベルであれば浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインが高くなる。逆に、読み出し時にハイレベルであれば低くなる。
【００６６】
さらに、低感度画素Ｋは、制御電圧φＰＧによって低感度画素Ｋの表面近くに蓄積できる信号電荷量ひいては飽和レベルを可変にすることができる。図５の（ｂ）のように、露光時間中は、制御電圧φＰＧはハイレベルであり、より多くの信号電荷を蓄積する。読み出し時には制御電圧φＰＧはローレベルであり、信号電荷を排出する。
【００６７】
次に、低感度画素Ｋの飽和レベルおよび感度について図６Ａ、図６Ｂを用いて説明する。
【００６８】
図６Ａは、実施の形態１に係る低感度画素Ｋの制御電圧φＰＧと画素飽和レベルとを示す図である。同図の横軸は、制御電圧φＰＧを、縦軸は画素飽和レベルを示す。また、図６Ｂは、実施の形態１に係る照度・露光時間と電荷蓄積レベルとを示す図である。同図の横軸は、照度と露光時間の積、一定時間の照度、または、一定照度での露光時間を示す。縦軸は、電荷蓄積レベルを示す。
【００６９】
低感度画素Ｋの電荷蓄積領域は、制御電極ＰＧのない従来のフォトダイオードと同様に深く形成された領域と、制御電極ＰＧによって新たに表面近くに形成された領域とからなる。制御電圧ΦＰＧが低い電圧であるときには、主に深い領域に電荷が蓄積され、制御電圧ΦＰＧが高くなれば、表面近くの浅い領域にも電荷が蓄積される。このように、制御電圧ΦＰＧのポテンシャルに応じて、低感度画素Ｋの飽和レベルは、図６Ａ、図６Ｂのように可変である。
【００７０】
また、低感度画素Ｋの感度は、（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）のオンチップフィルタにＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ、例えば、グレイフィルタを積層し、このグレイフィルタの厚さや積層領域を調整することにより調整することができる。また、ＮＤフィルタの代替手段として、メタル遮光を行って、開口面積を調整し感度を調整することができる。また、シャッターと読出しはローリング駆動を用いる。また、図６Ｂに示すよう、低感度画素Ｋの飽和レベルは高感度画素ＰＤよりも大きく、低感度画素Ｋの感度は高感度画素ＰＤよりも小さい。
【００７１】
このように、飽和レベルと感度レベルは別々に調整することができるので、電荷蓄積レベルの傾きと飽和レベルは、照度と露光時間の積に対して、適切な値に設定することができる。この結果、飽和／感度比を調整することができ、画素のダイナミックレンジを任意に調整することができるようになる。
【００７２】
［画素配置例］
つづいて、固体撮像装置１の画素配置について説明する。
【００７３】
図７は、実施の形態１に係る高感度画素および低感度画素の配置例を示す図である。同図のように、固体撮像装置１は、行列状に配置された複数の画素群Ｇ０を有する。画素群Ｇ０は、正方領域に配置された４つの高感度画素ＰＤと、当該正方領域に配置された４つの低感度画素Ｋとを有する。同図の画素群Ｇ０内のＲ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂは、４つの高感度画素ＰＤを示す。同図の画素群Ｇ０内の４つＫは、４つの低感度画素Ｋを示す。図７より、本実施の形態に係る固体撮像装置１は、高感度画素ＰＤ１つと低感度画素Ｋ１つを１対とする。
【００７４】
４つの高感度画素ＰＤ（図のＲ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）と、各々に対応した４つの低感度画素Ｋとは、それぞれ基本ベイヤ配列になっている。ここで、感度は、（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）のオンチップフィルタにグレイフィルタを積層して入射光を減衰させて感度を低減することができる。
【００７５】
以上より、低感度画素Ｋの飽和レベルは、高感度画素ＰＤのよりも大きく、低感度画素Ｋの感度は高感度画素ＰＤよりも小さくすることができる。
【００７６】
これにより、低感度画素の点灯信号に対するダイナミックレンジを上げることができ、例えば、点灯と消灯を繰り返す発光源（パルス発光源、ＬＥＤ光源）に対して、同一フレームで比較的低照度の信号機から高照度のヘッドライトまでの信号までを受光できる。
【００７７】
なお、図２に示した２画素１セルの画素回路３は、図７中のＧＳ１〜ＧＳ４に対応する。
【００７８】
［高感度画素ＰＤおよび低感度画素Ｋの露光動作］
次に、固体撮像装置１における高感度画素ＰＤおよび低感度画素Ｋの露光動作について説明する。
【００７９】
本実施形態における固体撮像装置１は、高感度画素ＰＤに対して１垂直走査期間内に、露光時間の異なる複数回の露光動作を行うことにより複数の高感度フレームを生成し、低感度画素Ｋに対して１推力操作期間内に、１回の露光動作を行うことにより低感度フレームを生成する。信号処理部７０は、複数の高感度フレームそれぞれの信号を、低感度画素Ｋからの信号によって補正し、補正後の複数の高感度フレームを合成する。
【００８０】
図８Ａは、実施の形態１に係る高感度画素および低感度画素の露光動作の一例を示す図である。また、図８Ｂは、実施の形態１に係る高感度画素および低感度画素の露光動作と行走査の一例を示す図である。
【００８１】
図８Ａ、図８Ｂに示すように固体撮像装置１は、高感度画素ＰＤに対して１垂直走査期間１Ｖ内に、第１露光時間（ｔＬ）だけ露光する第１露光動作（Ｌｏｎｇ）、第２露光時間（ｔＭ）だけ露光する第２露光動作（Ｍｉｄｄｌｅ）および第３露光時間ｔＳだけ露光する第３露光動作（Ｓｈｏｒｔ）を行うことにより、第１高感度フレーム（Ｌ）、第２高感度フレーム（Ｍ）および第３高感度フレーム（Ｓ）を生成する。また、固体撮像装置１は、低感度画素Ｋに対して１垂直走査期間１Ｖ内に、１垂直走査期間に相当する露光期間（ｔＫ）だけ露光する露光動作を行い、低感度フレーム（Ｋ）を生成する。第１露光動作、第２露光動作、第３露光動作、低感度画素Ｋの露光動作では、それぞれ図３に示した読み出し動作が行われる。
【００８２】
このように、本実施の形態に係る固体撮像装置１は、高感度画素ＰＤに対してダイナミックレンジ拡大のために、時分割して異なる露光時間（ｔＬ、ｔＭ、ｔＳ）で３回露光する。低感度画素Ｋに対して並行して高感度画素ＰＤよりも長い露光時間ｔＫで露光する。
【００８３】
ここで、図８Ａ中のＬＥＤ光は、高感度画素ＰＤの露光動作（Ｌｏｎｇ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｓｈｏｒｔ）では露光できないが（×印）、低感度画素Ｋでは露光できており（〇印）、高感度画素ＰＤの信号を低感度画素Ｋの信号で補正すればフリッカー抑制可能であることがわかる。
【００８４】
なお、図８Ｂは、行走査によるローリングシャッター駆動として、高感度画素ＰＤと低感度画素Ｋの出力シーケンスを示している。高感度画素ＰＤおよび低感度画素Ｋの各露光時間は任意に設定することが出来る。
【００８５】
低感度画素Ｋの露光時間ｔＫをほぼ１垂直走査期間と同じにすることにより、点灯と消灯とを周期的に繰り返す発光源（パルス発光源、ＬＥＤ光源）を撮像するとき、点灯信号を確実に低感度画素Ｋで捉えることができる。
【００８６】
画素飽和の問題に対しては、高感度画素ＰＤに比較して、飽和／感度比の高い低感度画素のフォトダイオードＫでは、低照度から高照度の外部光（パルス光、ＬＥＤ光、ＬＤ光）を捉えることができる。すなわち、点灯信号の課題に対しては時間軸では連続的に受光し、また、ダイナミックレンジの課題に対しては低感度画素Ｋで広く受光することができる。
【００８７】
なお、飽和／感度比が高いというのは、次の意味である。すなわち、低感度画素Ｋは、高感度画素ＰＤよりも飽和レベルが大きく、および／または、感度が小さい。
【００８８】
［信号処理部７０の構成例］
次に、信号処理部７０の構成について説明する。
【００８９】
図９Ａは、実施の形態１に係る信号処理部７０の構成例を示す図である。同図のように、信号処理部７０は、低感度信号生成回路７４２、低感度信号生成回路７４３、補正部７５、および、ＷＤＲ合成回路７６を備える。補正部７５は、補正回路７５２と補正回路７５３とを備える。図９Ｂは、実施の形態１に係る補正回路７５２の構成例を示す図である。また、図９Ｃは、実施の形態１に係る図９Ａの信号処理部７０の動作例を示す説明図である。なお、補正回路７５３は図９Ｂと同じ構成でよい。
【００９０】
図９Ａおよび図９Ｃに示すように、低感度信号生成回路７４２は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）に、第２係数を掛けることにより、新たな第２低感度フレームの信号を生成する。ここで、第２係数は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）を、第２高感度フレームの画素信号（Ｍ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第２係数は、露光時間ｔＫ、第２露光時間ｔＭ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋのゲインおよび感度に応じて定められる。
【００９１】
低感度信号生成回路７４３は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）に、第３係数を掛けることにより、新たな第３低感度フレームの信号を生成する。ここで、第３係数は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）を、第３高感度フレームの画素信号（Ｓ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第３係数は、露光時間ｔＫ、第２露光時間ｔＭ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋのゲインおよび感度に応じて定められる。
【００９２】
補正回路７５２は、第２高感度フレームからの画素信号（Ｍ）と、低感度信号生成回路７４２に生成された第２低感度フレームからの信号との差分を示す差分信号を検出し、第２高感度フレームからの画素信号（Ｍ）を差分信号によって補正することにより第２補正信号を生成する。
【００９３】
図９Ｂに示すように、補正回路７５２は、差分検出回路７５７と加算回路７５８とを備える。
【００９４】
差分検出回路７５７は、第２高感度フレームの画素信号（Ｍ）と、第２低感度フレームの信号との差分信号を検出する。
【００９５】
加算回路７５８は、第２高感度フレームの画素信号（Ｍ）に、差分検出回路７５７からの差分信号を加算し、加算結果を第２補正信号として出力する。
【００９６】
補正回路７５３は、第３高感度フレームからの画素信号（Ｓ）と、第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、第３高感度フレームからの画素信号（Ｓ）を差分信号によって補正することにより第３補正信号を生成する。補正回路７５３は、図９Ｂと同じでよく、第２高感度フレームの画素信号（Ｓ）と、第３低感度フレームの信号との差分を検出し、当該画素信号（Ｓ）に差分を加算し、加算結果を第３補正信号として出力する。
【００９７】
ＷＤＲ合成回路７６は、第１高感度フレームからの画素信号（Ｌ）、補正回路７５２からの第２補正信号および補正回路７５３からの第３補正信号を合成することにより合成画素信号を生成する。
【００９８】
図９Ｃに示すように、低感度信号生成回路７４２、低感度信号生成回路７４３は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）から、ワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）用の、つまり、ダイナミックレンジを拡大するために、第２高感度フレーム（Ｍ）、第３高感度フレーム（Ｓ）に対応する第２低感度フレーム、第３低感度フレームを生成する。
【００９９】
一方、高感度画素ＰＤからは、露光時間の異なる第１露光動作、第２露光動作および第３露光動作を実施することにより、第１高感度画素フレーム（Ｌ）、第２高感度フレーム（Ｍ）および第３高感度フレーム（Ｓ）を生成する。
【０１００】
その後、補正部７５は、第２高感度フレーム（Ｍ）および第３高感度フレーム（Ｓ）を、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームで補正し、補正した第２高感度フレーム（Ｍ）および補正した第３高感度フレーム（Ｓ）を生成する。
【０１０１】
その後、ＷＤＲ合成回路７６は、補正していない第１高感度フレームの画素信号（Ｌ）と、補正した第２高感度フレームの補正画素信号（Ｍ）と、補正した第３高感度フレームの補正画素信号（Ｓ）を合成する。この合成により、ワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）を実現する、つまり、ダイナミックレンジが拡大される。
【０１０２】
次に、高感度画素ＰＤおよび低感度画素Ｋの特性例と合成後の画素信号のダイナミックレンジについて説明する。
【０１０３】
図１０は、実施の形態１に係る、被写体照度に対する高感度画素および低感度画素の光電変換特性の例を示す図である。
【０１０４】
図１０は、図９Ｃの高感度画素ＰＤからの画素信号（Ｌ）と画素信号（Ｍ）と画素信号（Ｓ）の出力信号をつなぎ、被写体照度に対する画像のＳＮを示したものである。また、低感度画素Ｋについても、画素信号（Ｋ）の出力信号に対して、被写体照度に対する画像のＳＮを示したものである。
【０１０５】
図１０では、各露光の境界（Ｋｎｅｅポイント）におけるＳＮを満足した状態で、広いダイナミックレンジを確保することができる。
【０１０６】
このように、露光時間に関して、高感度画素ＰＤから、高いＳＮとＷＤＲの両立のため、時分割して露光時間の異なる画素信号（Ｌ）、画素信号（Ｍ）、画素信号（Ｓ）を生成する。例えば、各々の露光時間ｔＬ：ｔＭ：ｔＳを２５６：１６：１程度にしてもよい。また、低感度画素Ｋは、高感度画素ＰＤに平行して露光させ、露光時間はｔＫ＞ｔＬ＋ｔＭ＋ｔＳとしてもよい。ｔＫは、例えば、１垂直同期期間とほぼ同じ時間としてもよいし、１垂直同期期間の１６．６ｍｓ（＝１／６０ｆｐｓ）程度からＬＥＤの最小周波数に対応した１１ｍｓ（＝１／９０Ｈｚ）程度の間にしてもよい。
【０１０７】
図１１は、実施の形態１に係る、図９Ａの信号処理部における合成例を示す説明図である。図９Ｃに示したように、ＷＤＲ合成回路７６には、第１高感度フレームの画素信号（Ｌ）、低感度信号生成回路７４２からの第２補正信号（つまり補正画素信号（Ｍ））、低感度信号生成回路７４３からの第３補正信号（つまり補正画素信号（Ｓ））が入力され、これらを合成する。図１１の合成例では、ＷＤＲ合成回路７６は、画素信号（Ｌ）と、補正画素信号（Ｍ）に合成係数Ｇ１を掛けた信号と、補正画素信号（Ｓ）に合成係数Ｇ２を掛けた信号とを加算することにより合成後の画素信号を生成する。
【０１０８】
これにより、フリッカー抑制とダイナミックレンジの拡大とを両立した画素信号をえることができる。
【０１０９】
以上説明してきたように実施の形態１における固体撮像装置１は、行列状に配置され所定の感度で光電変換する複数の高感度画素と、前記複数の高感度画素隙間に行列状に配置され前記所定の感度よりも低い感度で光電変換する複数の低感度画素と、前記高感度画素からの信号と前記低感度画素からの信号との差分信号を検出し、前記高感度画素の信号を前記差分信号によって補正することにより画素信号を生成する信号処理部７０と、を備える。
【０１１０】
これによれば、フリッカー抑制とダイナミックレンジの拡大とを容易にする。
【０１１１】
ここで、前記高感度画素は、前記低感度画素と平行して露光し、前記低感度画素の露光時間は、前記高感度画素の露光時間よりも長く、かつ、１垂直同期期間よりも短く、所定のフリッカー周期よりも長くしてもよい。
【０１１２】
これによれば、所定のフリッカー周期よりも短い周期のフリッカーに対して十分にフリッカー抑制することができる。所定のフリッカー周期は、例えばＬＥＤ交通信号機など、一般的なＬＥＤ光源の点滅周期のうち最も長い点滅周期でよい。
【０１１３】
ここで、前記信号処理部７０は、前記補正として、前記高感度画素の信号に前記差分信号を加算してもよい。
【０１１４】
これによれば、補正は、判定作用と伴わない単純は加減算のみでできるので、補正回路の構成を単純化し高速化にも適している。
【０１１５】
ここで、前記固体撮像装置１は、前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、露光時間の異なる複数回の露光動作を行うことにより複数の高感度フレームを生成し、前記信号処理部７０は、前記複数の高感度フレームそれぞれの信号を、前記低感度画素からの信号によって補正し、補正後の複数の高感度フレームを合成してもよい。
【０１１６】
これによれば、高感度画素からの１垂直期間内における露光時間の異なる複数の信号によってダイナミックレンジの拡大を容易にする。また、補正によって、フリッカー抑制もできる。
【０１１７】
ここで、前記固体撮像装置１は、前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、第１露光時間だけ露光する第１露光動作、第２露光時間だけ露光する第２露光動作および第３露光時間だけ露光する第３露光動作を行うことにより第１高感度フレーム、第２高感度フレームおよび第３高感度フレームを生成し、第１露光時間は第２露光時間よりも長く、第２露光時間は第３露光時間よりも長く、前記信号処理部７０は、前記低感度画素の信号から構成されるフレームに、第２露光時間および第３露光時間に応じた第２係数および第３係数をそれぞれ掛けることにより、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成し、前記第２高感度フレームからの信号と、前記第２低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第２高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第２補正信号を生成し、前記第３高感度フレームからの信号と、前記第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第３高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第３補正信号を生成し、前記第１高感度フレームからの信号、前記第２補正信号および第３補正信号を合成することにより前記画素信号を生成してもよい。
【０１１８】
これによれば、高感度画素からの１垂直期間内における露光時間の異なる３つの信号によってダイナミックレンジの拡大を容易にする。また、補正によって、フリッカー抑制もできる。
【０１１９】
ここで、前記固体撮像装置１は、行列状に配置された複数の画素回路３を備え、前記複数の画素回路３のそれぞれは、少なくとも１つの前記高感度画素と、信号電荷を保持する浮遊拡散層ＦＤと、前記少なくとも１つの前記高感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する高感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第１転送トランジスタと、少なくとも１つの前記低感度画素と、前記少なくとも１つの前記低感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する低感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第２転送トランジスタと、前記第２転送トランジスタと前記浮遊拡散層とを電気的に切断または接続するトランジスタＧＣとを備えてもよい。
【０１２０】
ここで、前記固体撮像装置１は、さらに、前記複数の低感度画素毎に設けられた制御電極であって、対応する低感度画素の一部を覆う制御電極ＰＧを有し、前記制御電極ＰＧは、前記制御電極ＰＧに印加される電圧に応じて対応する低感度画素の表面のポテンシャルを制御してもよい。
【０１２１】
次に、実施の形態１における信号処理部７０の他の構成例について説明する。
【０１２２】
図１２Ａは、実施の形態１に係る信号処理部７０の他の構成例を示す図である。また、図１２Ｂは、図１２Ａの信号処理部７０の動作例を示す説明図である。
【０１２３】
図１２Ａは、図９Ａと比べて、低感度信号生成回路７４１と補正回路７５１とが追加されている点が主に異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１２４】
低感度信号生成回路７４１は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）から第１低感度フレームを生成する。具体的には、信号処理部７０は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）から構成されるフレームに、第１露光時間（ｔＬ）、第２露光時間（ｔＭ）、第３露光時間（ｔＳ）に応じた第１係数、第２係数および第３係数をそれぞれ掛けることにより、第１低感度フレーム、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成する。第１係数は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）を、第１高感度フレームの画素信号（Ｌ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第１係数は、露光時間ｔＫ、第１露光時間ｔＬ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋのゲインおよび感度に応じて定められる。
【０１２５】
補正回路７５１は、補正回路７５２と同じ内部構成であり、第１高感度フレームからの画素信号（Ｌ）と、低感度信号生成回路７４１に生成された第１低感度フレームからの信号との差分を示す差分信号を検出し、第１高感度フレームからの画素信号（Ｌ）を差分信号によって補正することにより第１補正信号を生成する。
【０１２６】
ＷＤＲ合成回路７６は、補正回路７５１からの第１補正信号、補正回路７５２からの第２補正信号および補正回路７５３からの第３補正信号を合成することにより合成画素信号を生成する。
【０１２７】
図１２Ｂに示すように、図１２Ａの低感度信号生成回路７４１、７４２、７４３は、低感度画素Ｋの画素信号（Ｋ）から、ワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）用に、第１低感度フレームから第３低感度フレームの３フレームを生成する。
【０１２８】
一方、高感度画素ＰＤからは、露光時間を変えた第１高感度フレームから第３高感度フレームの３フレームを生成する。
【０１２９】
その後、補正部７５は、第１高感度フレーム（Ｌ）、第２高感度フレーム（Ｍ）および第３高感度フレーム（Ｓ）を、第１低感度フレーム、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームでそれぞれ補正し、補正した第１高感度フレーム（Ｌ）、補正した第２高感度フレーム（Ｍ）および補正した第３高感度フレーム（Ｓ）を生成する。
【０１３０】
その後、ＷＤＲ合成回路７６は、補正した第１高感度フレームの補正画素信号（Ｌ）と、補正した第２高感度フレームの補正画素信号（Ｍ）と、補正した第３高感度フレームの補正画素信号（Ｓ）とを合成する。この合成により、ワイドダイナミックレンジ機能（ＷＤＲ機能）を実現する、つまり、ダイナミックレンジが拡大される。
【０１３１】
図１３は、実施の形態２に係る、図１２Ａの信号処理部７０における合成例を示す説明図である。図１２Ａに示したように、ＷＤＲ合成回路７６には、低感度信号生成回路７４１からの第１補正信号（つまり補正画素信号（Ｌ）、低感度信号生成回路７４２からの第２補正信号（つまり補正後の画素信号（Ｍ））、低感度信号生成回路７４３からの第３補正信号（つまり補正画素信号（Ｓ））が入力され、これらを合成する。図１３の合成例では、ＷＤＲ合成回路７６は、補正画素信号（Ｌ）と、補正画素信号（Ｍ）に合成係数Ｇ１を掛けた信号と、補正画素信号（Ｓ）に合成係数Ｇ２を掛けた信号とを加算することにより合成後の画素信号を生成する。
【０１３２】
これにより、フリッカー抑制とダイナミックレンジの拡大とを両立した画素信号をえることができる。また、図１３の合成画素信号は、図１１と比べると、画素信号（Ｌ）の代わりに補正画素信号（Ｌ）を用いているので、フリッカー抑制をより確実にすることができる。
【０１３３】
上記のように実施の形態１の他の構成例における固体撮像装置１は、前記固体撮像装置１は、前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、第１露光時間だけ露光する第１露光動作、第２露光時間だけ露光する第２露光動作および第３露光時間だけ露光する第３露光動作を行うことにより第１高感度フレーム、第２高感度フレームおよび第３高感度フレームを生成し、第１露光時間は第２露光時間よりも長く、第２露光時間は第３露光時間よりも長く、前記信号処理部７０は、前記低感度画素の信号から構成されるフレームに、第１露光時間から第３露光時間に応じた第１係数、第２係数および第３係数をそれぞれ掛けることにより、第１低感度フレーム、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成し、前記第１高感度フレームからの信号と、前記第１低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第１高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第１補正信号を生成し、前記第２高感度フレームからの信号と、前記第２低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第２高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第２補正信号を生成し、前記第３高感度フレームからの信号と、前記第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第３高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第３補正信号を生成し、前記第１補正信号、前記第２補正信号および第３補正信号を合成することにより前記画素信号を生成する。
【０１３４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２における固体撮像装置１について説明する。実施の形態２では、低感度画素Ｋの代わりに、２種類の低感度画素Ｋ１、Ｋ２を備える固体撮像装置１の構成例について説明する。
【０１３５】
図１４は、実施の形態２に係る画素回路３の回路例を示す図である。
【０１３６】
図１４において画素回路３は、４画素１セル構造として、高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２、低感度画素Ｋ１、Ｋ２、高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２に対応する読み出しトランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２、低感度画素Ｋ１、Ｋ２に対応する読み出しトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２、リセットトランジスタＲＳ、ゲイン制御トランジスタＧＣ、浮遊拡散層ＦＤ、増幅トランジスタＳＦおよび選択トランジスタＳＥＬを備える。
【０１３７】
高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２、低感度画素Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ、光電変換する受光素子であり、受光量に応じた電荷を生成する。また、高感度画素ＰＤ１と高感度画素ＰＤ２の感度は同じである。低感度画素Ｋ１と低感度画素Ｋ２の感度は異なる。高感度画素ＰＤ１と低感度画素Ｋ１は１対であり、高感度画素ＰＤ２と低感度画素Ｋ２は１対である。
【０１３８】
浮遊拡散層ＦＤは、高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２、低感度画素Ｋ１、Ｋ２から読み出しトランジスタＴＲ１１、ＴＲ１２、ＴＲ２１、ＴＲ２２によってそれぞれ読み出された電荷を一時的に保持する。
【０１３９】
図１５は、ゲイン制御を伴う画素読み出しの動作例を示すタイムチャートである。浮遊拡散層ＦＤにおける信号電荷を電圧に変換するゲインは、ゲイン制御トランジスタＧＣのオンおよびオフに応じて高いゲインと低いゲインとに切り替え可能である。図１５の（ａ）は、浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインが高い状態での高感度画素ＰＤ１またはＰＤ２から浮遊拡散層ＦＤへの信号電荷の読み出し動作を示す。図１５の（ｂ）は、浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインが低い状態での低感度画素Ｋ１またはＫ２から浮遊拡散層ＦＤへの信号電荷の読み出し動作を示す。
【０１４０】
図１５の（ａ）において、浮遊拡散層ＦＤは、リセット制御信号φＲＳの正パルスによってリセットされ、読み出し制御信号φＴＲ１１またはφＴＲ１２の正パルスによって高感度画素ＰＤ１またはＰＤ２から信号電荷が転送される。読み出し制御信号φＴＲ１１またはφＴＲ１２がハイレベルのときに、ゲイン制御信号φＧＣはローレベルであり、ゲイン制御トランジスタＧＣはオフになっている。つまり、浮遊拡散層ＦＤの容量は主にＣｆｄ１となりＦＤ変換ゲインが高くなる。
【０１４１】
図１５の（ｂ）において、浮遊拡散層ＦＤは、リセット制御信号φＲＳの正パルスによってリセットされ、読み出し制御信号φＴＲ２１またはφＴＲ２２の正パルスによって低感度画素Ｋ１またはＫ２から信号電荷が転送される。読み出し制御信号φＴＲ２１またはφＴＲ２２がハイレベルのときに、ゲイン制御信号φＧＣはハイレベルであり、ゲイン制御トランジスタＧＣはオンになっている。つまり、浮遊拡散層ＦＤの容量は主にＣｆｄ１＋Ｃｆｄ２となり、ＦＤ変換ゲインが低くなる。
【０１４２】
このように、ゲイン制御トランジスタＧＣは、ゲイン制御信号φＧＣによって、読み出し時にローレベルであれば浮遊拡散層ＦＤの変換ゲインが高くなる。逆に、読み出し時にハイレベルであれば低くなる。
【０１４３】
さらに、低感度画素Ｋ１およびＫ２は、制御電圧φＰＧによって低感度画素Ｋの表面近くに蓄積できる信号電荷量ひいては飽和レベルを可変にすることができる。図１５の（ｂ）のように露光時間中は制御電圧φＰＧはハイレベルであり、より多くの信号電荷を蓄積する。読み出し時には制御電圧φＰＧはローレベルであり、信号電荷を排出する。
【０１４４】
なお、図１４では、いわゆる４画素１セル構造の画素回路３の例を示したが、画素回路３は、４画素１セル以外の多画素１セル構造であってもよい。多画素１セル構造の単位画素は、例えば、複数の光電変換素子を有し、浮遊拡散層ＦＤ、リセットトランジスタＲＳ、増幅トランジスタＳＦおよび選択トランジスタＳＥＬのいずれか、あるいは、すべてを単位セル内で共有する構造であってもよい。
【０１４５】
図１６Ａは、実施の形態２に係る低感度画素Ｋ１、Ｋ２の制御電圧と画素飽和レベルとを示す図である。また、図１６Ｂは、実施の形態２に係る照度・露光時間と電荷蓄積レベルとを示す図である。
【０１４６】
図１６Ａは、図６Ａと同様に、低感度画素Ｋ１、Ｋ２の飽和レベルが、制御電圧φＰＧ１、φＰＧ２によって可変であることを示している。低感度画素Ｋの制御電極ＰＧは、このような特徴を有していることから、図１６Ｂに示すように、（低感度画素Ｋ１の飽和／感度比）＜（低感度画素Ｋ２の飽和／感度比）、とするためには、（制御電圧ΦＰＧ１＜制御電圧ΦＰＧ２）とすれよい。
【０１４７】
また、低感度画素Ｋ１、Ｋ２の感度は、（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）のオンチップフィルタにＮＤフィルタ、例えば、グレイフィルタを積層し、このグレイフィルタの厚さや積層領域を調整することにより感度を調整することができる。また、ＮＤフィルタの代替手段として、メタル遮光を行って、開口面積を調整し感度を調整することができる。また、シャッターと読出しはローリング駆動を用いる。
【０１４８】
図１６Ｂにおける、飽和レベルと感度レベルは別々に調整することができるので、電荷蓄積レベルの傾きと飽和レベルは、照度と露光時間の積に対して、適切な値に設定することができる。この結果、飽和／感度比を調整することができ、画素のダイナミックレンジを任意に調整することができるようになる。
【０１４９】
図１７は、実施の形態２に係る高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２および低感度画素Ｋ１、Ｋ２の配置例を示す図である。
【０１５０】
図１７に示すように、本実施の形態に係る固体撮像装置１は、複数の第１画素群Ｇ１と複数の第２画素群Ｇ２とを有する。第１画素群Ｇ１は、正方領域に配置された４つの高感度画素ＰＤ１と、当該正方領域に配置された４つの低感度画素Ｋ１とを有する。第２画素群Ｇ２は、正方領域に配置された４つの高感度画素ＰＤ２と、当該正方領域に配置された４つの低感度画素Ｋ２とを有する。第１画素群Ｇ１と第２画素群Ｇ２は、行方向および列方向に交互に配置される。
【０１５１】
言い換えれば、第１画素群Ｇ１、Ｇ２は、それぞれ高感度画素４つと低感度画素４つを基本構成する。
【０１５２】
４つの高感度画素ＰＤ１またはＰＤ２は、（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）で示される。飽和／感度比の小さい低感度画素を総称してＫ１、大きい画素を総称してＫ２とする。そして、第１画素群Ｇ１は、４つ高感度画素（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）と、それに対応する４つ低感度画素Ｋ１からなる。第２画素群Ｇ２は、４つ高感度画素（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）と、それに対応する４つ低感度画素Ｋ２からなる。第１画素群Ｇ１または第２画素群内の４つ高感度画素ＰＤ１またはＰＤ２は、ベイヤ配列になっている。同様に、４つの低感度画素Ｋ１もベイヤ配列になっている。また、同様に、４つの低感度画素Ｋ２もベイヤ配列になっている。
【０１５３】
低感度画素Ｋ１と低感度画素Ｋ２とは、異なる飽和／感度比を有する。例えば、低感度画素Ｋ１の飽和／感度比は低感度画素Ｋ２よりも小さいものとする。
【０１５４】
これにより、低感度画素Ｋ１、Ｋ２の点灯信号に対するダイナミックレンジを上げることができ、例えば、点灯と消灯を繰り返す発光源（パルス発光源、ＬＥＤ光源）に対して、同一フレームで比較的低照度の信号機から高照度のヘッドライトまでの信号までを受光できる。  なお、図１４に示した画素回路３の構成例は、図１７中の画素群ＧＳ５およびＧＳ６に対応する。
【０１５５】
次に、固体撮像装置１における高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２および低感度画素Ｋ１、Ｋ２の露光動作について説明する。
【０１５６】
図１８Ａ、実施の形態２に係る高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２および低感度画素Ｋ１、Ｋ２の露光時間の一例を示す図である。また、図１８Ｂは、実施の形態２に係る高感度画素ＰＤ１、ＰＤ２および低感度画素の露光時間と行走査の一例を示す図である。
【０１５７】
高感度画素ＰＤ１は、高感度画素ＰＤ２と同じ感度、同じ飽和レベルである。高感度画素ＰＤ１およびＰＤ２は、図８Ａ、図８Ｂに示した高感度画素ＰＤと同様に、１垂直走査期間１Ｖ内に、第１露光時間（ｔＬ）だけ露光する第１露光動作（Ｌｏｎｇ）、第２露光時間（ｔＭ）だけ露光する第２露光動作（Ｍｉｄｄｌｅ）および第３露光時間ｔＳだけ露光する第３露光動作（Ｓｈｏｒｔ）を行うことにより、第１高感度フレーム（Ｌ）、第２高感度フレーム（Ｍ）および第３高感度フレーム（Ｓ）を生成する。
【０１５８】
また、固体撮像装置１は、低感度画素Ｋ１に対して１垂直走査期間１Ｖ内に、１垂直走査期間に相当する露光期間（ｔＫ１）だけ露光する露光動作を行い、低感度フレーム（Ｋ１）を生成する。同様に、固体撮像装置１は、低感度画素Ｋ２に対して１垂直走査期間１Ｖ内に、１垂直走査期間に相当する露光期間（ｔＫ２）だけ露光する露光動作を行い、低感度フレーム（Ｋ２）を生成する。
【０１５９】
なお、図１８Ｂにおいて、低感度画素Ｋ１と低感度画素Ｋは同じ行内に存在するので、低感度画素Ｋ１の読み出しと低感度画素Ｋ２の読み出しは、同じタイミングで行うことができる。
【０１６０】
本実施の形態に係る固体撮像装置は、高感度画素はダイナミックレンジ拡大のために、時分割して異なる露光時間（ｔＬ、ｔＭ、ｔＳ）で３回露光する。低感度画素Ｋ１、Ｋ２は並行して高感度画素よりも長い露光時間でそれぞれ露光する。すなわち、ｔＫ１＞ｔＬ＋ｔＭ＋ｔＳであり、ｔＫ２＞ｔＬ＋ｔＭ＋ｔＳである。
【０１６１】
ここで、図中のＬＥＤ光は、高感度画素の露光期間（Ｌｏｎｇ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｓｈｏｒｔ）では露光できないが（×印）、低感度画素Ｋ１、Ｋ２では露光できており（〇印）、高感度画素の信号を低感度画素の信号で補正すればフリッカー抑制可能であることがわかる。
【０１６２】
なお、図１８Ｂは、ローリングシャッター駆動として、高感度画素と低感度画素の出力シーケンスであり、各露光時間はＫ１、Ｋ２ともに任意に設定することが出来る。
【０１６３】
低感度画素Ｋ１、Ｋ２の露光時間ｔＫ１、ｔＫ２をほぼ１垂直走査期間と同じにすることにより、点灯と消灯を繰り返す発光源（パルス発光源、ＬＥＤ光源）を受光するとき、点灯信号を確実に低感度画素で捉えることができる。
【０１６４】
また、低感度画素Ｋ１の飽和／感度比は、低感度画素Ｋ２よりも小さいものとする。画素飽和の問題に対しては、低感度画素Ｋ１（飽和／感度比：小）では、低照度の外部光（パルス光、ＬＥＤ光、ＬＤ光）を捉えることができる。一方、低感度画素Ｋ２（飽和／感度比：大）では、高照度の外部光（パルス光、ＬＥＤ光、ＬＤ光）を捉えることができる。すなわち、点灯信号の課題に対しては時間軸では連続的に受光し、また、ダイナミックレンジの課題に対しては低感度画素Ｋ１とＫ２で広く受光することができる。
【０１６５】
［信号処理部７０の構成例］
次に、信号処理部７０の構成について説明する。
【０１６６】
図１９Ａは、実施の形態２に係る信号処理部７０の構成例を示す図である。また、図１９Ｂは、実施の形態２に係る図１９Ａの信号処理部７０の動作例を示す説明図である。なお、補正回路７５１、７５３は図９Ｂと同じ構成でよい。
【０１６７】
図１９Ａは、図１２Ａと比べて、主に、分割回路７２１、補間回路７３１、補間回路７３２が追加されている点と、低感度信号生成回路７４１〜７４３の異なる動作をする点とが異なる。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１６８】
分割回路７２１は、図１９Ｂに示すように、低感度画素Ｋ１の画素信号（Ｋ１）と低感度画素Ｋ２からの画素信号（Ｋ２）とが混在する低感度フレームを、画素信号（Ｋ１）からなる低感度フレーム（Ｋ１）と、画素信号（Ｋ２）からなる低感度フレーム（Ｋ２）とに分割する。
【０１６９】
補間回路７３１は、低感度フレーム（Ｋ１）において欠落している画素信号を補間して補間低感度フレーム（Ｋ１）を生成する。言い換えれば、複数の低感度画素Ｋ１から得られた複数の画素信号（Ｋ１）と、複数の画素信号（Ｋ１）を用いた補間により得られた複数の補間信号（Ｐ１）とから構成される補間低感度フレーム（Ｋ１）を生成する。補間信号Ｐ１は、周囲の少なくとも４つの画素信号（Ｋ１）を用いて、重心位置に応じた重み付け補間をすることにより生成される。
【０１７０】
補間回路７３２は、低感度フレーム（Ｋ２）において欠落している画素信号を補間して補間低感度フレーム（Ｋ２）を生成する。言い換えれば、複数の低感度画素Ｋ２から得られた複数の画素信号（Ｋ２）と、複数の画素信号（Ｋ２）を用いた補間により得られた複数の補間信号（Ｐ２）とから構成される補間低感度フレーム（Ｋ２）を生成する。補間信号Ｐ２は、周囲の少なくとも４つの画素信号（Ｋ２）を用いて、重心位置に応じた重み付け補間をすることにより生成される。
【０１７１】
低感度信号生成回路７４１は、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）と、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｐ２またはＫ２）とを合成することにより、第１高感度フレーム（Ｌ）を補正するための第１低感度フレーム（Ｌ）を生成する。具体的には、低感度信号生成回路７４１は、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）に第１種第１係数を掛け、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｐ２またはＫ２）に第２種第１係数を掛ける。
【０１７２】
ここで、第１種第１係数は、第１露光時間（ｔＬ）および低感度画素Ｋ１の露光時間（ｔＫ１）に応じた係数であって、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）を、第１高感度フレームの画素信号（Ｌ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第１種第１係数は、露光時間ｔＫ１、第１露光時間ｔＬ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋ１のゲインおよび感度に応じて定められる。同様に、第２種第１係数は、第１露光時間（ｔＬ）および低感度画素Ｋ２の露光時間（ｔＫ２）に応じた係数であって、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｋ２またはＰ２）を、第１高感度フレームの画素信号（Ｌ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第２種第１係数は、露光時間ｔＫ２、第１露光時間ｔＬ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋ２のゲインおよび感度に応じて定められる。
【０１７３】
さらに、低感度信号生成回路７４１は、第１種第１係数を掛けた補間低感度フレーム（Ｋ１）と、第２種第１係数を掛けた補間低感度フレーム（Ｋ２）とを合成することにより、第１低感度フレーム（Ｌ）を生成する。
【０１７４】
低感度信号生成回路７４２は、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）と、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｐ２またはＫ２）とを合成することにより、第２高感度フレーム（Ｍ）を補正するための第２低感度フレーム（Ｍ）を生成する。具体的には、低感度信号生成回路７４２は、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）に第１種第２係数を掛け、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｐ２またはＫ２）に第２種第２係数を掛ける。
【０１７５】
ここで、第１種第２係数は、第２露光時間（ｔＭ）および低感度画素Ｋ１の露光時間（ｔＫ１）に応じた係数であって、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）を、第２高感度フレームの画素信号（Ｍ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第１種第２係数は、露光時間ｔＫ１、第２露光時間ｔＭ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋ１のゲインおよび感度に応じて定められる。同様に、第２種第２係数は、第２露光時間（ｔＭ）および低感度画素Ｋ２の露光時間（ｔＫ２）に応じた係数であって、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｋ２またはＰ２）を、第２高感度フレームの画素信号（Ｍ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第２種第２係数は、露光時間ｔＫ２、第２露光時間ｔＭ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋ２のゲインおよび感度に応じて定められる。
【０１７６】
さらに、低感度信号生成回路７４２は、第１種第２係数を掛けた補間低感度フレーム（Ｋ１）と、第２種第２係数を掛けた補間低感度フレーム（Ｋ２）とを合成することにより、第２低感度フレーム（Ｍ）を生成する。
【０１７７】
低感度信号生成回路７４３は、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）と、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｐ２またはＫ２）とを合成することにより、第３高感度フレーム（Ｓ）を補正するための第３低感度フレーム（Ｓ）を生成する。具体的には、低感度信号生成回路７４２は、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）に第１種第３係数を掛け、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｐ２またはＫ２）に第２種第３係数を掛ける。
【０１７８】
ここで、第１種第３係数は、第３露光時間（ｔＳ）および低感度画素Ｋ１の露光時間（ｔＫ１）に応じた係数であって、補間低感度フレーム（Ｋ１）の画素信号（Ｋ１またはＰ１）を、第２高感度フレームの画素信号（Ｓ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第１種第３係数は、露光時間ｔＫ１、第３露光時間ｔＳ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋ１のゲインおよび感度に応じて定められる。同様に、第２種第３係数は、第３露光時間（ｔＳ）および低感度画素Ｋ２の露光時間（ｔＫ２）に応じた係数であって、補間低感度フレーム（Ｋ２）の画素信号（Ｋ２またはＰ２）を、第３高感度フレームの画素信号（Ｓ）にスケール合わせするための係数である。例えば、第２種第３係数は、露光時間ｔＫ２、第３露光時間ｔＳ、高感度画素ＰＤのゲインおよび感度、低感度画素Ｋ２のゲインおよび感度に応じて定められる。
【０１７９】
さらに、低感度信号生成回路７４３は、第１種第３係数を掛けた補間低感度フレーム（Ｋ１）と、第２種第３係数を掛けた補間低感度フレーム（Ｋ２）とを合成することにより、第３低感度フレーム（Ｓ）を生成する。
【０１８０】
補正部７５およびＷＤＲ合成回路７６は、図１２Ａと同様である。
【０１８１】
図２０は、実施の形態２に係る、被写体照度に対する高感度画素および低感度画素の特性を示す図である。また、図２１は、実施の形態２に係る、図１９Ａの信号処理部７０におけるＷＤＲ合成例を示す説明図である。図２０および図２１は、図１０および図１１と比べると、画素信号（Ｋ）の代わりに画素信号（Ｋ１）と画素信号（Ｋ２）に用いているので、ダイナミックレンジの拡大がより効果的になっている。
【０１８２】
なお、低感度画素Ｋ１、Ｋ２の露光時間はｔＫ１＞ｔＬ＋ｔＭ＋ｔＳ、ｔＫ２＞ｔＬ＋ｔＭ＋ｔＳとし、ｔＫ１、ｔＫ２は１Ｖ同期期間の１６．６ｍｓ（＝１／６０ｆｐｓ）程度からＬＥＤの最小周波数に対応した１１ｍｓ（＝１／９０Ｈｚ）程度にしてもよい。
【０１８３】
また、低感度画素Ｋ１、Ｋ２の飽和／感度比に関しては、“低感度画素Ｋ１の飽和／感度比：低感度画素Ｋ２の飽和／感度比”は、例えば、１：２０とし、最大被写体照度（太陽光の照度）の１０万ｌｕｘを受光しても飽和しないようにしてもよい。
【０１８４】
また、このとき、高感度画素のダイナミックレンジ（ＤＲ）は簡易計算で、以下のようになる。
【０１８５】
ＷＤＲのＤＲ＝１フレームのＤＲ＋最大／最小露光比
＝７２ｄＢ（ＡＤ１２ｂｉｔ）＋４８ｄＢ（２５６／１倍）
＝１２０ｄＢ
【０１８６】
なお、ここで、１フレームのＤＲに関しては、画素のＤＲ（＝飽和／ノイズ比）が、ＡＤｂｉｔ精度を超えているとして、ＡＤｂｉｔ精度で制約を受けるとする。  
【０１８７】
また、低感度画素Ｋ１およびＫ２のＤＲに関しては、簡易計算で、同様に以下のようになる。
【０１８８】
ＷＤＲのＤＲ＝１フレームのＤＲ＋飽和／感度比のＫ２／Ｋ１の比
＝７２ｄＢ（ＡＤ１２ｂｉｔ）＋２６ｄＢ（２０倍）
＝９８ｄＢ≒１００ｄＢ
【０１８９】
低感度画素Ｋ１およびＫ２のＤＲは１０万ｌｕｘからＳＮカーブを描くように設定する。
【０１９０】
また、本実施の形態に係る固体撮像装置は、低感度画素の信号処理において、低感度画素が飽和しないように、また、飽和レベルが低すぎないように、制御電極ＰＧの制御電圧ΦＰＧを調整して自動露光制御（ＡＥ）、ホワイトバランスを実施することもできる。
【０１９１】
また、補間回路７３１および７３２による補間において、画素の重心がずれないように重心補正を実施する。
【０１９２】
これにより、低感度画素に対しても最適な露光状態にすることが出来る。
【０１９３】
また、制御電極ＰＧは表面近くに電荷を蓄積するために暗電流の課題があり画質（Ｓ／Ｎ）が悪く、特に、Ｓ／Ｎを重視する低照度の画質としては許容できない場合がある。
【０１９４】
しかしながら実施の形態１、２では、制御電極ＰＧを有する低感度画素は、フリッカー抑制のための高感度画素信号の補正に使用しているため、Ｓ／Ｎが悪化するという課題を有しない。
【０１９５】
なお、低感度画素Ｋ、Ｋ１、Ｋ２は飽和レベルの調整手段として、フォトゲート構造の制御電極ＰＧを有する例を示したが、感度調整だけで所望の飽和／感度比を調整できれば、フォトゲートの構造を有しなくてもよい。
【０１９６】
また、高感度画素が３つの高感度フレーム（Ｌ、Ｍ、Ｓ）を生成する例を示したが、これに限定するものではない。
【０１９７】
また、高感度画素の配列として、ベイヤ配列（Ｒ、Ｇｒ、Ｂ、Ｇｂ）の例を示したが、これに限定するものではなく、（Ｒ、Ｃ、Ｃ、Ｂ）、（Ｒ、Ｃ、Ｃ、Ｃ）、（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｉｒ）としてもよい。
【０１９８】
以上説明してきたように実施の形態２における固体撮像装置１は、前記複数の低感度画素は、複数の第１低感度画素Ｋ１と複数の第２低感度画素Ｋ２とを含み、前記第１低感度画素Ｋ１の信号飽和レベルおよび感度の少なくとも一方は、第２低感度画素Ｋ２と異なっている。
【０１９９】
ここで、前記固体撮像装置１は、複数の第１画素群Ｇ１と複数の第２画素群Ｇ２とを有し、前記第１画素群Ｇ１は、正方領域に配置された４つの前記高感度画素と、当該正方領域に配置された４つの前記第１低感度画素とを有し、前記第２画素群Ｇ２は、正方領域に配置された４つの前記高感度画素と、当該正方領域に配置された４つの前記第２低感度画素とを有し、前記第１画素群Ｇ１と前記第２画素群Ｇ２は、行方向および列方向に交互に配置されてもよい。
【０２００】
ここで、前記信号処理部７０は、前記複数の第１低感度画素から得られた複数の第１画素信号と、前記複数の第１画素信号を用いた補間により得られた複数の第１補間信号とから構成される第１補間フレームを生成し、前記複数の第２低感度画素から得られた複数の第２画素信号と、前記複数の第２画素信号を用いた補間により得られた複数の第２補間信号とから構成される第２補間フレームを生成し、前記高感度画素からの信号と、前記第１補間フレームと前記第２補間フレームとの合成により得られた信号との差分信号を検出し、前記高感度画素の信号を前記差分信号によって補正することにより前記画素信号を生成してもよい。
【０２０１】
ここで、前記固体撮像装置１は、前記高感度画素に対して１垂直走査期間内に、第１露光時間だけ露光する第１露光動作、第２露光時間だけ露光する第２露光動作および第３露光時間だけ露光する第３露光動作を行うことにより第１高感度フレーム、第２高感度フレームおよび第３高感度フレームを生成し、第１露光時間は第２露光時間よりも長く、第２露光時間は第３露光時間よりも長く、前記信号処理部７０は、前記第１補間フレームと前記第２補間フレームとを、第１露光時間から第３露光時間に応じた第１係数から第３係数をそれぞれ用いて合成することにより、第１低感度フレーム、第２低感度フレームおよび第３低感度フレームを生成し、前記第１高感度フレームからの信号と、前記第１低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第１高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第１補正信号を生成し、前記第２高感度フレームからの信号と、前記第２低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第２高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第２補正信号を生成し、前記第３高感度フレームからの信号と、前記第３低感度フレームからの信号との差分信号を検出し、前記第３高感度フレームからの信号を前記差分信号によって補正して第３補正信号を生成し、前記第１補正信号、前記第２補正信号および第３補正信号を合成することにより前記画素信号を生成してもよい。
【０２０２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、上述した実施の形態１に係る固体撮像装置の変形例として、通常露光と中間露光とを繰り返す時間配分によって低感度画素Ｋの感度を調整可能にする固体撮像装置１について説明する。なお、以下では、実施の形態１との違いを中心に説明し、重複する説明は省略する。
【０２０３】
図２２Ａは、実施の形態３に係る、通常露光と中間露光とを示すタイムチャートである。また、図２２Ｂは、実施の形態３に係る、通常露光と中間露光との動作例を示す説明図である。
【０２０４】
図２２Ａ、図２２Ｂに示すように、通常露光では、転送電圧ΦＴＲ＝Ｌ、フォトゲートの制御電圧ΦＰＧ＝Ｈとして、低感度画素Ｋの表面近い電荷蓄積領域と深い電荷蓄積領域に電荷を蓄積する。一方、中間露光ではΦＴＲ＝Ｈ（ハイレベル）またはＭ（ミドルレベル）、ΦＰＧ＝Ｈとして低感度画素Ｋの表面近い電荷蓄積領域には電荷が蓄積され続けるが、深い電荷蓄積領域に電荷は蓄積されない。このような、通常露光と中間露光を交互に繰り返し制御することにより（多重露光と称する）、低感度画素Ｋの感度、つまり、受光量に対して発生する電荷量を調整することができるようになる。
【０２０５】
つまり、低感度画素Ｋの感度は、上述のフォトダイオードの制御電圧ΦＰＧと転送電圧ΦＴＲのパルスのデューティを調整し、通常露光と中間露光（電荷排出）を繰り返し制御することによって蓄積電荷が可変される。
【０２０６】
ここで、例えば、実施の形態２のように、２種類の低感度画素Ｋ１、Ｋ２を有すれば、感度の大小関係は、Ｋ１の通常露光時間＞Ｋ２の通常露光時間とすれば、Ｋ１の感度＞Ｋ２の感度となり、Ｋ１の飽和／感度比＜Ｋ２の飽和／感度比とすることができる。
【０２０７】
これにより、飽和レベルはφＰＧの電圧レベル、感度レベルは通常露光時間と中間露光時間との配分で調整することができる。これにより、飽和／感度比を任意に設定してのダイナミックレンジを任意に決めることができる。
【０２０８】
また、この多重露光時の低感度画素Ｋの感度は、次式で表すことができる。
【０２０９】
多重露光の感度＝（感度１×通常露光時間＋感度２×中間露光時間）／１Ｖ
【０２１０】
感度１は１Ｖ当たり通常露光の感度である。また、感度２は１Ｖの当たりの中間露光の感度である。
【０２１１】
さらに、通常露光と中間露光（電荷排出）のタイミングは、全行同時駆動が好ましい。これはローリングシャッター駆動では垂直走査回路１４のアドレスデコード部の設計が複雑になるためである。
【０２１２】
図２３Ａは、実施の形態３に係る高感度画素および低感度画素の露光時間の一例を示す図である。図２３Ｂは、実施の形態３に係る高感度画素および低感度画素の露光時間と行走査の一例を示す図である。
【０２１３】
図２３Ａのように、実施の形態に係る固体撮像装置１は、高感度画素に対してダイナミックレンジ拡大のために、時分割して異なる露光時間（ｔＬ、ｔＭ、ｔＳ）で３回露光する。低感度画素Ｋは並行して高感度画素よりも長い露光時間ｔＫで多重露光する。多重露光は、例えば、通常露光と中間露光の繰り返しである。
【０２１４】
なお、図２３Ｂは、ローリングシャッター駆動として、高感度画素出力シーケンスを示し、各露光時間は任意に設定することが出来る。また、低感度画素Ｋの感度は、通常露光時間Ｅ１〜Ｅｎの合計と、中間露光時間Ｍ１〜Ｍｍの合計との割合に応じて、上記の式に従って設定することができる。
【０２１５】
これにより、ダイナミックレンジの課題に対しては低感度画素Ｋの多重露光で感度を広く調整することができる。
【０２１６】
多重露光に関しては、低感度画素のフォトダイオードＫの露光時間と中間露光時間の比は調整可能である。一例として、１Ｈ露光時間と３Ｈ中間露光時間、１Ｈ露光時間と７Ｈ中間露光時間、１Ｈ露光時間と１５Ｈ中間露光時間、１Ｈ露光時間と３１Ｈ中間露光時間、で設定することができる。また、信号読出し駆動と中間露光駆動が同時になるときは、信号読出し駆動が優先するように設計する。
【０２１７】
以上説明してきたように実施の形態３における固体撮像装置１は、前記固体撮像装置１は、行列状に配置された複数の画素回路３を備え、前記複数の画素回路３のそれぞれは、少なくとも１つの前記高感度画素と、信号電荷を保持する浮遊拡散層ＦＤと、前記少なくとも１つの前記高感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する高感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第１転送トランジスタと、少なくとも１つの前記低感度画素と、前記少なくとも１つの前記低感度画素それぞれに対応して設けられ、対応する低感度画素の信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する第２転送トランジスタとを備え、前記固体撮像装置１は、前記低感度画素に対して１垂直走査期間内に通常露光動作と中間露光動作とを繰り返し、前記通常露光動作では、前記第２転送トランジスタのゲート電極がローレベルであり、前記中間露光動作では、前記第２転送トランジスタのゲート電極がハイレベルまたはミドルレベルであり、前記通常露光動作から中間露光動作への切り替えを全行同時に行い、前記中間露光動作から前記通常露光動作への切り替えを全行同時に行う。
【０２１８】
これによれば、低感度画素Ｋの多重露光で感度を広く調整することができる。
【０２１９】
（実施の形態４）
以下、図面を参照しながら、実施の形態４に係る撮像装置について説明する。なお、本実施の形態に備わる撮像装置は、上述した実施の形態１〜３に係る固体撮像装置１を１つ以上備える。以下、詳細を説明する。
【０２２０】
図２５Ａは、実施の形態５に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。同図の撮像装置は、ＣＩＳ（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）９１、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）９２およびモニタ９３を備え、例えば、デジタルカメラやスマートフォンのカメラである。
【０２２１】
ＣＩＳ９１は、各実施の形態に示した固体撮像装置１である。
【０２２２】
ＩＳＰ９２は、ＣＩＳ９１からの画像信号を受けて、画像の拡大、縮小、圧縮符号化、復号化等々の画像処理を行う。
【０２２３】
モニタ９３は、撮像時のユーザ確認用のモニタである。
【０２２４】
なお、ＣＩＳ９１とＩＳＰ９２とは、１チップのＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）９０であってもよいし、別チップであってもよい。ＣＩＳ９１とＩＳＰ９２とが別チップある場合、信号処理部７０は、ＣＩＳ９１に備えられてもよいし、ＣＩＳ９２に備えられてもよい。
【０２２５】
また、信号処理部７０の一部は回路ではなくソフトウェアにより実現してもよい。
【０２２６】
さらに、図２５Ｂは、実施の形態５に係る撮像装置の他の構成例を示すブロック図である。同図の撮像装置は、ＣＩＳ（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）９１、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）９２、センサー９４、センサーＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）９５、警告部９６、および制御部９７を備え、例えば、自動車に搭載されるカメラシステムである。
【０２２７】
ＣＩＳ９１とＩＳＰ９２とは、図２５Ａと同様である。
【０２２８】
センサー９４は、例えば、測距用のレーダ（ｒａｄａｒ）センサー、測距用のライダー（Ｌｉｄａｒ：Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）センサーである。
【０２２９】
センサーＥＣＵ９５は、ＩＳＰ９２、センサー９４からの信号を受けた、警告部９６および制御部９７を制御する。
【０２３０】
警告部９６は、例えば、自動車のインスツルメントパネル内の各種の状態表示灯や警告灯等である。
【０２３１】
制御部９７は、例えば、自動車のステアリングやブレーキ等を動かすアクチュエーター等を制御する。
【０２３２】
なお、図２５Ｂの撮像装置は、ビューシステム、ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：先進運転支援システム）や自動運転などのセンシングシステムに対応し、ビューシステムではモニタに接続され、前記センシングシステムではセンサーＥＣＵを介して、警告または制御（ステアリング、ブレーキなど）を実施するようにしてもよい。
【０２３３】
図２６Ａは、実施の形態５に係る撮像装置の自動車Ｍ１への搭載例を示す図である。図２６Ｂは、実施の形態５に係る図２６Ａの搭載例における撮像範囲の一例を示す図である。
【０２３４】
図２６Ａでは、例えば図２５Ａの撮像装置が複数の取り付け箇所Ｃ１〜Ｃ９のそれぞれに取り付けられる。取り付け箇所Ｃ１は、自動車Ｍ１の前方部分である。取り付け箇所Ｃ２は、自動車Ｍ１の車体左側部分である。取り付け箇所Ｃ３は、自動車Ｍ１の車体右側部分である。取り付け箇所Ｃ４は、左側ドアミラーである。取り付け箇所Ｃ５は、右側ドアミラーである。取り付け箇所Ｃ６は、ルームミラーである。取り付け箇所Ｃ７は、自動車Ｍ１の後方中央部分である。取り付け箇所Ｃ８は、自動車Ｍ１の後方左側部分である。取り付け箇所Ｃ９は、自動車Ｍ１の後方右側部分である。
【０２３５】
また、図２６Ｂに示す、撮像範囲Ｓ１〜Ｓ９は、取り付け箇所Ｃ１〜Ｃ９の撮像カメラに対応している。
【０２３６】
図２６Ａ、図２６Ｂに示すように、ビュー用カメラやセンシング用カメラとしての撮像装置は、撮像の対象範囲に応じて、輸送機器（車両、自動車）の前方、サラウンド、サイド、リア、インテリジェントリアを取り付け位置にすることが出来る。
【０２３７】
以上のように、実施の形態４における撮像装置は、上記の固体撮像装置１を備え、ビューシステム、ＡＤＡＳ（先進運転支援システム）のセンシングシステム、および、自動運転のセンシングシステムのいずれか１つのシステムを構成する。
【０２３８】
ここで、前記撮像装置は、前記輸送機器の前方、左サイド、右サイド、ルームミラーの１つ以上に搭載されてもよい。
【０２３９】
（その他の実施の形態）
以上、本開示の固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置について、上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示の固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の固体撮像装置、及びそれを用いる撮像装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２４０】
本開示は、固体撮像装置および撮像装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０２４１】
１  固体撮像装置
３  画素回路
１０  画素アレイ部
１２  水平走査回路
１４  垂直走査回路
１５  水平走査線群
１８  水平信号線
１９  垂直信号線
２０  タイミング制御部
２５  カラムＡＤ回路
２６  カラム処理部
２７  参照信号生成部
７０  信号処理部
７２  ＷＤＲ合成回路
７５  補正部
７６  ＷＤＲ合成回路
７１１、７１２、７１３  補正回路
７２１  分割回路
７３１、７３２  補間回路
７４１、７４２、７４３  低感度信号生成回路
７５１、７５２、７５３  補正回路
７５７  差分検出回路
７５８  加算回路
【図１】
2018105474.tif 000003
【図２】
2018105474.tif 000004
【図３】
2018105474.tif 000005
【図４】
2018105474.tif 000006
【図５】
2018105474.tif 000007
【図６Ａ】
2018105474.tif 000008
【図６Ｂ】
2018105474.tif 000009
【図７】
2018105474.tif 000010
【図８Ａ】
2018105474.tif 000011
【図８Ｂ】
2018105474.tif 000012
【図９Ａ】
2018105474.tif 000013
【図９Ｂ】
2018105474.tif 000014
【図９Ｃ】
2018105474.tif 000015
【図１０】
2018105474.tif 000016
【図１１】
2018105474.tif 000017
【図１２Ａ】
2018105474.tif 000018
【図１２Ｂ】
2018105474.tif 000019
【図１３】
2018105474.tif 000020
【図１４】
2018105474.tif 000021
【図１５】
2018105474.tif 000022
【図１６Ａ】
2018105474.tif 000023
【図１６Ｂ】
2018105474.tif 000024
【図１７】
2018105474.tif 000025
【図１８Ａ】
2018105474.tif 000026
【図１８Ｂ】
2018105474.tif 000027
【図１９Ａ】
2018105474.tif 000028
【図１９Ｂ】
2018105474.tif 000029
【図２０】
2018105474.tif 000030
【図２１】
2018105474.tif 000031
【図２２Ａ】
2018105474.tif 000032
【図２２Ｂ】
2018105474.tif 000033
【図２３Ａ】
2018105474.tif 000034
【図２３Ｂ】
2018105474.tif 000035
【図２４Ａ】
2018105474.tif 000036
【図２４Ｂ】
2018105474.tif 000037
【図２５Ａ】
2018105474.tif 000038
【図２５Ｂ】
2018105474.tif 000039
【図２６Ａ】
2018105474.tif 000040
【図２６Ｂ】
2018105474.tif 000041
【国際調査報告】
2018105474.tif 000042
2018105474.tif 000043