(57)【要約】      （修正有）【課題】各画素の素子構成を増加することなく、積分機能を追加することのできる固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置から出力される画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号がそれぞれ、サンプルホールド回路１７のキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３にサンプルホールドされる。その後、キャパシタＣ１，Ｃ２の画像信号及びノイズ信号が補正回路１８の減算器５０に与えられて、画像信号からノイズ除去されて演算器５１に与えられる。この演算器５１では、キャパシタＣ３のオーバーフロー信号の値に応じて、ノイズ除去された画像信号の補正を行うことで、積分成分を付加させる。【選択図】図３
2007097127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光量に応じた光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、該光電変換素子からの光電荷が転送されて一時的に保持する電荷保持部と、前記光電変換素子と前記電荷保持部との間に形成される転送ゲートと、有し、前記転送ゲートにより転送される瞬間の入射光に応じた出力を行う非積分型の撮像動作を行う画素を備える固体撮像装置において、
前記画素が撮像動作を行っている間に前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子より溢れ出て前記電荷保持部で蓄積される光電荷をオーバーフロー信号として前記画素から読み出し、
非積分型の撮像動作を行った前記画素から出力される画像信号を前記オーバーフロー信号により補正する補正処理を行う演算回路を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素が、前記電荷保持部のポテンシャル状態を初期化するためのリセットゲートを備えるとともに、
前記画素において撮像動作を行う際、前記リセットゲートによって前記電荷保持部が前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子より溢れ出る光電荷を保持可能な状態とし、
前記画素から信号を出力する際、前記電荷保持部で蓄積された光電荷を前記オーバーフロー信号として読み出した後に、前記電荷保持部を前記リセットゲートにより初期化し、前記光電変換素子に蓄積された光電荷を前記電荷保持部を通じて画像信号として読み出すことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記画素から出力される前記画像信号及び前記オーバーフロー信号が一時的に保持されるサンプルホールド回路を備えることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素から信号を出力する際、
前記オーバーフロー信号を出力した後に前記リセットゲートにより初期化した際の前記電荷保持部のポテンシャル状態をノイズ信号として出力した後、
前記リセットゲートによって前記電荷保持部が前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を保持可能な状態として、前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を前記電荷保持部に転送し、前記電荷保持部に転送された光電荷を前記画像信号として出力することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素から信号を出力する際、
前記オーバーフロー信号を出力した後に、前記電荷保持部を前記リセットゲートにより初期化し、
前記リセットゲートによって前記電荷保持部が前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を保持可能な状態として、前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を前記電荷保持部に転送した後、前記電荷保持部に転送された光電荷を前記画像信号として出力し、
更に、前記電荷保持部を前記リセットゲートにより初期化することで、初期化された前記電化保持部のポテンシャル状態をノイズ信号として出力することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記演算回路において、前記画素から出力される前記画像信号を前記ノイズ信号によりノイズ除去した後に、前記オーバーフロー信号により補正することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素から出力される前記画像信号、前記ノイズ信号、及び前記オーバーフロー信号が一時的に保持されるサンプルホールド回路を備えることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記画素が非積分型の撮像動作を行う際、
前記転送ゲートに入射光量に応じたサブスレッショルド電流が流れることで入射光量に対して対数的に変化する電気信号を発生する対数変換動作を行い、
前記電荷保持部に前記サブスレッショルド電流による電荷が蓄積されることで、前記オーバーフロー信号が生成され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固体撮像装置。
【請求項９】
前記画素が撮像動作を行う際、
被写体における輝度範囲が所定の輝度範囲となる第１輝度範囲である場合において、前記光電変換素子に入射光量に応じた光電荷を蓄積させることで入射光量に対して線形的に変化する電気信号を発生する線形変換動作を行い、
被写体における輝度範囲が前記第１輝度範囲以外の輝度範囲となる第２輝度範囲において、前記転送ゲートに入射光量に応じたサブスレッショルド電流が流れることで入射光量に対して対数的に変化する電気信号を発生する対数変換動作を行う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固体撮像装置。
【請求項１０】
前記演算回路において、前記画素が前記線形変換動作を行うことで得られた画像信号に対しては、前記補正処理を行わないことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記演算回路において、前記オーバーフロー信号を所定閾値と比較することで、前記画像信号が前記線形変換動作又は前記対数変換動作のいずれによって得られたものであるかを判断することを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記演算回路において、前記オーバーフロー信号に基づく前記補正処理を行う際に与える前記積分成分を、撮像条件に応じて変化させることを特徴とする請求項１〜請求項１１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、入射光に対する電気信号を出力する画素を備える固体撮像装置に関するもので、特に構成される各画素がトランジスタによって構成される固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の用途に供されている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ＣＭＯＳ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、ＣＭＯＳ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直接読み出すようになっていた。
【０００３】
又、従来のＣＭＯＳ型の固体撮像素子として、入射光量に対して対数変換する対数変換動作を行うものがある（特許文献１参照）。この固体撮像素子においては、そのダイナミックレンジが５〜６桁と広いため、少々広い輝度範囲の輝度分布を構成する被写体を撮像しても、輝度分布内の全輝度情報を電気信号に変換して出力することができる。しかしながら、被写体の輝度分布に対してその撮像可能領域が広くなるので、撮像可能領域内の低輝度領域又は高輝度領域において、輝度データの無い領域ができてしまう。
【０００４】
これらに対して、本出願人は、上述の線形変換動作と対数変換動作とを切り換えることが可能なＣＭＯＳ型の固体撮像装置を提案している（特許文献２参照）。又、本出願人は、このような線形変換動作と対数変換動作とを自動的に切り換えるために、光電変換動作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ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を提案している（特許文献３参照）。この特許文献３による固体撮像装置は、トランジスタのポテンシャル状態を変更することにより、その光電変換動作が線形変換動作から対数変換動作に切りかわる変極点を切り換えることができる。
【０００５】
上記特許文献３には、図９のような回路構成を持つ画素を備える固体撮像装置が記載されている。この固体撮像装置は、感光素子として働くフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤのカソードにソースが接続されるＭＯＳトランジスタＴ１と、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレインにソースが接続されたＭＯＳトランジスタＴ２と、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレイン及びＭＯＳトランジスタＴ２のソースの接続ノードにゲートが接続されるＭＯＳトランジスタＴ３と、ＭＯＳトランジスタＴ３のソースにドレインが接続されたＭＯＳトランジスタＴ４と、を備える。
【０００６】
そして、フォトダイオードＰＤのアノード及びＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４のバックゲートに直流電圧ＶPSが印加され、ＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ３それぞれのドレインに直流電圧ＶRS、ＶPDが印加される。又、ＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ４のゲートに信号φＴＸ，φＲＳ，φＶが入力され、ＭＯＳトランジスタＴ４のソースに出力信号線１４が接続される。そして、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４は、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタである。
【０００７】
このような構成を備える画素において、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに与えるゲート電圧を中間電位とすることで、入射光量に対して線形的に電気信号を変化させる線形変換動作と、入射光量に対して対数的に電気信号を変化させる対数変換動作とを、切り換えて動作させることができる。
【０００８】
又、このような画素を備えた固体撮像装置は、図１１のように、各列毎に、各行の画素からの画像信号及びノイズ信号が出力される出力信号線１４と、出力信号線１４に接続された定電流源１６と、出力信号線１４に接続されたスイッチＳ１，Ｓ２と、スイッチＳ１，Ｓ２を介して出力信号線１４に接続されたキャパシタＣ１，Ｃ２及びバッファＡ１，Ａ２とが、備えられ、又、各列のバッファアンプＡ１，Ａ２の出力が入力される差動増幅回路により構成される減算器５０が備えられる。
【０００９】
このように構成されるとき、画素からノイズ信号が出力されるときに、スイッチＳ２がＯＮすることによってキャパシタＣ２にノイズ信号がサンプルホールドされ、その後、画素から画像信号が出力されるときに、スイッチＳ１がＯＮすることによってキャパシタＣ１に画像信号がサンプルホールドされる。そして、このキャパシタＣ１，Ｃ２それぞれにサンプルホールドされた画像信号及びノイズ信号が減算器５０に与えられることで、減算器５０よりノイズ除去された画像信号が出力される。又、図９に示した回路と類似の構造を持つ画素を備えた固体撮像装置で、フォトダイオードが入射光量に応じた電荷量の信号電荷に光電変換して内部に蓄積した信号電荷を、転送トランジスタを介してフローティングノードに転送するタイプの固体撮像装置も提案されている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平１１−３１３２５７号公報
【特許文献２】特開２００２−７７７３３号公報
【特許文献３】特開２００２−３００４７６号公報
【特許文献４】特開２００２−０５１２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図９の構成の画素を備えた上記特許文献３の固体撮像装置において、線形変換動作が行われて画像信号が出力される場合は、入射光によってフォトダイオードＰＤで発生した光電荷が蓄積され、積分回路が具備されていなくても、積分された画像信号が出力されることとなる。それに対して、対数変換動作が行われて画像信号が出力される場合は、露光期間中の入射光量変化にかかわらず、ＭＯＳトランジスタＴ１をＯＦＦとした瞬間に応じた値の画像信号が、出力される。このように、図９の構成の画素から、積分された線形変換された画像信号、又は、積分されることのない対数変換された画像信号が出力されることとなる。
【００１１】
よって、入射光量変化が起こりやすいと思われる長時間露光時やストロボ撮影時において、その被写体の輝度が高い場合などのように対数変換された画像信号が出力される場合には、被写体情報を正確に取得できないという問題がある。又、固体撮像装置の各画素に積分機能を与えた場合、各画素には、増幅動作を行うトランジスタと、積分動作を行うキャパシタなどの容量素子と、この容量素子をリセットするためのトランジスタとを追加する必要があり、各画素サイズが増大し、開口率の低下を招くこととなる。
【００１２】
このような問題を鑑みて、本発明は、各画素の素子構成を増加することなく、積分機能を追加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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置は、入射光量に応じた光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換素子と、該光電変換素子からの光電荷が転送されて一時的に保持する電荷保持部と、前記光電変換素子と前記電荷保持部との間に形成される転送ゲートと、有し、前記転送ゲートにより転送される瞬間の入射光に応じた出力を行う非積分型の撮像動作を行う画素を備える固体撮像装置において、前記画素が撮像動作を行っている間に前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子より溢れ出て前記電荷保持部で蓄積される光電荷をオーバーフロー信号として前記画素から読み出し、非積分型の撮像動作を行った前記画素から出力される画像信号を前記オーバーフロー信号により補正する補正処理を行う演算回路を備えることを特徴とする。
【００１４】
このように構成されるとき、前記画素が、前記電荷保持部のポテンシャル状態を初期化するためのリセットゲートを備えるとともに、前記画素において撮像動作を行う際、前記リセットゲートによって前記電荷保持部が前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子より溢れ出る光電荷を保持可能な状態とし、前記画素から信号を出力する際、前記電荷保持部で蓄積された光電荷を前記オーバーフロー信号として読み出した後に、前記電荷保持部を前記リセットゲートにより初期化し、前記光電変換素子に蓄積された光電荷を前記電荷保持部を通じて画像信号として読み出す。
【００１５】
そして、前記画素から出力される前記画像信号及び前記オーバーフロー信号が一時的に保持されるサンプルホールド回路を備えるものとしても構わない。
【００１６】
又、上述の固体撮像装置において、前記画素から信号を出力する際、前記オーバーフロー信号を出力した後に前記リセットゲートにより初期化した際の前記電荷保持部のポテンシャル状態をノイズ信号として出力した後、前記リセットゲートによって前記電荷保持部が前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を保持可能な状態として、前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を前記電荷保持部に転送し、前記電荷保持部に転送された光電荷を前記画像信号として出力するものとしても構わない。
【００１７】
又、前記画素から信号を出力する際、前記オーバーフロー信号を出力した後に、前記電荷保持部を前記リセットゲートにより初期化し、前記リセットゲートによって前記電荷保持部が前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を保持可能な状態として、前記転送ゲートを通じて前記光電変換素子で蓄積された光電荷を前記電荷保持部に転送した後、前記電荷保持部に転送された光電荷を前記画像信号として出力し、更に、前記電荷保持部を前記リセットゲートにより初期化することで、初期化された前記電化保持部のポテンシャル状態をノイズ信号として出力するものとしても構わない。
【００１８】
これらの固体撮像装置において、前記画素から出力される前記画像信号を前記ノイズ信号によりノイズ除去した後に、前記オーバーフロー信号により補正する演算回路を備える。又、前記画素から出力される前記画像信号、前記ノイズ信号、及び前記オーバーフロー信号が一時的に保持されるサンプルホールド回路を備えるものとしても構わない。
【００１９】
上述の各固体撮像装置において、前記画素が非積分型の撮像動作を行う際、前記転送ゲートに入射光量に応じたサブスレッショルド電流が流れることで入射光量に対して対数的に変化する電気信号を発生する対数変換動作を行い、前記電荷保持部に前記サブスレッショルド電流による電荷が蓄積されることで、前記オーバーフロー信号が生成されるものとしても構わない。
【００２０】
上述の各固体撮像装置において、前記画素が撮像動作を行う際、被写体における輝度範囲が所定の輝度範囲となる第１輝度範囲である場合において、前記光電変換素子に入射光量に応じた光電荷を蓄積させることで入射光量に対して線形的に変化する電気信号を発生する線形変換動作を行い、被写体における輝度範囲が前記第１輝度範囲以外の輝度範囲となる第２輝度範囲において、前記転送ゲートに入射光量に応じたサブスレッショルド電流が流れることで入射光量に対して対数的に変化する電気信号を発生する対数変換動作を行うものとしても構わない。
【００２１】
又、前記画素が撮像動作を行う際、被前記光電変換素子に入射光量に応じた光電荷を蓄積させることで入射光量に対して線形的に変化する電気信号を発生する線形変換動作を行うものとしても構わない。
【００２２】
そして、前記演算回路において、前記画素が前記線形変換動作を行うことで得られた画像信号に対しては、前記補正処理を行わないものとする。このとき、前記演算回路において、前記オーバーフロー信号を所定閾値と比較することで、前記画像信号が前記線形変換動作又は前記対数変換動作のいずれによって得られたものであるかを判断するものとしても構わない。
【００２３】
更に、前記演算回路において、前記オーバーフロー信号に基づく前記補正処理を行う際に与える前記積分成分を、撮像条件に応じて変化させるものとしても構わない。このとき、前記演算回路が、前記オーバーフロー信号の値によって与えられる前記積分成分の値を決定する基準値参照テーブルを、各撮像条件に応じて複数種類備えるものとしても構わない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、転送ゲートを通じて光電変換素子より溢れ出た光電荷をオーバーフロー信号として出力するため、オーバーフロー信号の信号値に基づいて、画像信号に与える積分成分を予測することができる。よって、従来と同様の画素構成で簡単に積分機能を備えた固体撮像装置とすることができ、装置の増大化及び開口率の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態について、以下に、図面を参照して説明する。
【００２６】
＜撮像装置の構成＞
本実施形態の撮像装置は、図１に示すように、複数のレンズから構成される光学系１と、光学系１への露光時間を決定するメカシャッター１ａと、光学系１を通じて入射される光の入射光量を電気信号に変換して画像信号として出力する固体撮像装置２と、固体撮像装置２から出力される画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部３と、Ａ／Ｄ変換部３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４と、固体撮像装置２における各信号の電圧値の制御を行う信号制御部５と、を備える。
【００２７】
このように構成される撮像装置において、メカシャッター１ａが開くことによって、光学系１を通じて固体撮像装置２に被写体からの光が入射される。そして、固体撮像装置２が撮像動作を行うことで得られた画像信号がＡ／Ｄ変換部３に出力されて、デジタル信号に変換される。このように動作するとき、固体撮像装置２には、信号制御部５より各信号が与えられて、固体撮像装置２内の水平走査回路及び垂直走査回路が動作し、各画素の画像信号が順にＡ／Ｄ変換部３に出力される。このＡ／Ｄ変換部３でデジタル信号に変換された画像信号が画像処理部４に与えられて、エッジ強調処理やホワイトバランス処理などの画像処理が施される。
【００２８】
＜固体撮像装置の構成＞
まず、本実施形態の固体撮像装置について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態である二次元のＭＯＳ型固体撮像装置の一部の構成を概略的に示している。
【００２９】
図２において、Ｇ11〜Ｇmnは行列配置（マトリクス配置）された画素を示している。１１は垂直走査回路であり、各画素に信号φＶを与える行（ライン）１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎを順次走査していく。１２は水平走査回路であり、画素から出力信号線１４−１、１４−２、・・・、１４−ｍに導出された光電変換信号を画素ごとに水平方向に順次読み出す。１５は電源ラインである。各画素に対し、上記ライン１３−１〜１３−ｎや出力信号線１４−１〜１４−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２ではこれらについて省略する。
【００３０】
又、出力信号線１４−１〜１４−ｍのそれぞれには、定電流源１６−１〜１６−ｍが接続されるとともに、出力信号線１４−１〜１４−ｍのそれぞれを介して与えられる画素Ｇ11〜Ｇmnから与えられる各信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍが設けられる。そして、補正回路１８にサンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍでサンプルホールドされた各信号が与えられると、この補正回路１８で補正処理が行われて、ノイズ除去された画像信号が外部に出力される。尚、定電流源１６−１〜１６−ｍの一端に直流電圧ＶPSが印加される。
【００３１】
このように構成されるとき、画素Ｇ11〜Ｇmnからは、後述するが、画像信号及びノイズ信号以外に、露光中に埋込型フォトダイオードＰＤで発生した光電荷が浮遊拡散層ＦＤにあふれ出ることで、浮遊拡散層ＦＤに発生したポテンシャルによるオーバーフロー信号が出力される。よって、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれには、各画素の画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号が順番に与えられて、サンプルホールドされることとなる。
【００３２】
このような固体撮像装置２において、画素Ｇab（ａ：１≦ａ≦ｍの自然数、ｂ：１≦ｂ≦ｎの自然数）からの出力となる画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号が、それぞれ、出力信号線１４−ａを介して出力されるとともに、この出力信号線１４−ａに接続された定電流源１６−ａによって増幅される。そして、画素Ｇabから出力された画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号が順番にサンプルホールド回路１７−ａに送出されるとともに、このサンプルホールド回路１７−ａにおいて、送出された画像信号、ノイズ信号及びオーバーフロー信号がサンプルホールドされる。
【００３３】
その後、サンプルホールド回路１７−ａより、サンプルホールドされた画像信号が補正回路１８に送出された後、同じくサンプルホールドされたノイズ信号が補正回路１８に送出される。補正回路１８では、サンプルホールド回路１７−ａより与えられた画像信号を、同じくサンプルホールド回路１７−ａより与えられたノイズ信号に基づいて補正処理する。その後、サンプルホールド回路１７−ａよりオーバーフロー信号が与えられることで、ノイズ信号によりノイズ除去された画像信号に対して、オーバーフロー信号に基づく露光期間中の入射光の変化による補正を行った後、外部に出力する。
【００３４】
又、このような固体撮像装置２に対して、信号制御部５より垂直走査回路１１に信号が与えられることにより、各行の画素の転送ゲートを閉じるタイミングが設定される信号、及び、画素Ｇ11〜Ｇmnが撮像動作を開始するタイミングと画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号の出力タイミングとを設定するための信号が垂直走査回路１１より出力される。更に、信号制御部５から水平走査回路１２に信号が与えられることにより、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍから画像信号、ノイズ信号及びオーバーフロー信号が補正回路１８に出力されるタイミングを設定するための信号が水平走査回路１２より出力される。
【００３５】
＜画素の構成＞
図２に示した構成の固体撮像装置内に設けられる各画素の構成は、［背景技術］で説明した図９に示すものと同様の構成となる。より詳しくは図１０に示すように、Ｐ型基板３０上に形成されたＰ型ウェル層３１とＰ型ウェル層３１の表面に形成された高濃度のＰ型層２０とＮ型埋込層２１とから構成される埋込型フォトダイオードＰＤと、埋込型フォトダイオードＰＤが構成される領域に隣接する領域表面に絶縁膜２２を介して構成されたゲート電極２３を備える転送ゲートＴＧとＮ型埋込層２１とＮ型浮遊拡散層ＦＤとから構成されるＭＯＳトランジスタＴ１と、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤに隣接する領域表面に絶縁膜２４を介して構成されたゲート電極２５を備えるリセットゲートＲＧとＮ型浮遊拡散層ＦＤとＮ型拡散層Ｄとから構成されるＭＯＳトランジスタＴ２と、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤにゲートが接続されるＭＯＳトランジスタＴ３と、ＭＯＳトランジスタＴ３のソースにドレインが接続されたＭＯＳトランジスタＴ４と、を備える。このように埋込型フォトダイオードＰＤを画素内に構成することで、Ｐ型層２０の表面における電位が、この埋込型フォトダイオードＰＤ周囲のＰ型層よりなるチャンネルストッパ層と同一の電位に固定される。
【００３６】
そして、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４がＮチャネルのＭＯＳトランジスタであり、フォトダイオードＰＤのカソード及びＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４のバックゲートに直流電圧ＶPSが印加されるとともに、ＭＯＳトランジスタＴ２，Ｔ３それぞれのドレインに直流電圧ＶRS、ＶPDが印加される。又、ＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ４のゲートに信号φＴＸ，φＲＳ，φＶが入力される。更に、ＭＯＳトランジスタＴ４のソースに出力信号線１４（図１の出力信号線１４−１〜１４−ｍに相当する）が接続される。
【００３７】
本実施形態における固体撮像装置２を構成する各画素において、転送ゲートＴＧに与える信号φＴＸが、３値の電圧値ＶＨ，ＶＭ，ＶＬ（ＶＨ＞ＶＭ＞ＶＬ）の間で変化させる信号である。このとき、信号φＴＸの電圧値ＶＭを適切な値に設定することで、ＭＯＳトランジスタＴ１に、埋込型フォトダイオードＰＤにより発生する光電荷量がある値より大きくなるときに、サブスレッショルド領域で動作させることができ、入射光量に応じて光電変換動作を線形変換動作と対数変換動作とに切りかわるようにすることができる。又、信号φＴＸの電圧値ＶＭを変化させることで、埋込型フォトダイオードＰＤとＭＯＳトランジスタＴ１とによる光電変換動作が線形変換動作から対数変換動作に切りかわる変極点を切り換えることができる。
【００３８】
＜サンプルホールド回路及び補正回路の構成＞
以下に、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍ及び補正回路１８の構成について、図３を参照して説明する。図３は、サンプルホールド回路と補正回路の内部構成を示すブロック図である。
【００３９】
図３に示すように、サンプルホールド回路１７（図１のサンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍに相当する）は、出力信号線１４（図１の出力信号線１４−１〜１４−ｍに相当する）と定電流源１６（図１の定電流源１６−１〜１６−ｍに相当する）との接続部分に並列に接続されたスイッチＳ１〜Ｓ３と、スイッチＳ１〜Ｓ３それぞれを介して出力信号線１４に接続されたキャパシタＣ１〜Ｃ３及びバッファアンプＡ１〜Ａ３と、を備える。又、補正回路１８が、各列のバッファアンプＡ１，Ａ２の出力が入力される差動増幅回路により構成される減算器５０と、減算器５０からの出力をバッファアンプＡ３からの出力により補正する演算器５１と、を備える。
【００４０】
このように構成されるとき、画素から画像信号が出力されるときにスイッチＳ１がＯＮされることで、キャパシタＣ１に画像信号がサンプルホールドされ、画素からノイズ信号が出力されるときにスイッチＳ２がＯＮされることで、キャパシタＣ２にノイズ信号がサンプルホールドされ、画素からオーバーフロー信号が出力されるときにスイッチＳ３がＯＮされることで、キャパシタＣ３にオーバーフロー信号がサンプルホールドされる。そして、キャパシタＣ１〜Ｃ３それぞれに、画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号がサンプルホールドされると、バッファアンプＡ１〜Ａ３がそれぞれＯＮとされる。
【００４１】
よって、キャパシタＣ１，Ｃ２それぞれにサンプルホールドされた画像信号及びノイズ信号がバッファアンプＡ１，Ａ２を介して減算器５０に与えられることで、減算器５０において画像信号とノイズ信号とが減算され、ノイズ除去された画像信号が出力される。このノイズ除去された画像信号が演算器５１に与えられるとともに、キャパシタＣ３にサンプルホールドされたオーバーフロー信号がバッファアンプＡ３を介して演算器５１に与えられる。これにより、演算器５１では、オーバーフロー信号の値により、露光期間中の入射光量の変化を確認し、確認した入射光量の変化に応じた補正を画像信号に対して行った後、補正した画像信号を外部に出力する。
【００４２】
＜固体撮像装置の動作＞
上述の画素、サンプルホールド回路、及び補正回路を備える固体撮像装置の動作について、図４のタイミングチャートを参照して説明する。図４（ａ）が、全画素同時に動作させる垂直ブランク期間中の動作を示すタイミングチャートであり、図４（ｂ）が、行毎に動作させる水平ブランク期間中の動作を示すタイミングチャートである。又、図５〜図８が、画素における各チャンネルのポテンシャル状態を示す図である。
【００４３】
まず、図４（ａ）によって全画素Ｇ11〜Ｇmnを垂直ブランク期間で同時に撮像動作させる際の各信号の変遷について説明する。このとき、信号φＴＸ，φＲＳがローとされて、画素Ｇ11〜ＧmnそれぞれのＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２をＯＦＦとするとともに、メカシャッター１ａを閉じた状態とする。その後、信号φＲＳを同時にハイとして、全ての画素Ｇ11〜ＧmnにおけるリセットゲートＲＧのポテンシャルを図５（ａ）のように高くした後、送信号φＴＸの電圧値を同時にＶＨとして、全ての画素Ｇ11〜Ｇmnにおける転送ゲートＴＧのポテンシャルを図５（ｂ）のように高くする。このようにすることで、画素Ｇ11〜ＧmnそれぞれのＮ型浮遊拡散層ＦＤ及び埋込型フォトダイオードＰＤそれぞれの初期化を行う。
【００４４】
そして、信号φＲＳをローとするとともに信号φＴＸの電圧値をＶＭとして、画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれにおいて、埋込型フォトダイオードＰＤ、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤ、転送ゲートＴＧ及びリセットゲートＲＧそれぞれのポテンシャル状態を図５（ｃ）のような関係にする。即ち、リセットゲートＲＧのポテンシャルを低くし、又、転送ゲートＴＧに現れるポテンシャルを、埋込型フォトダイオードＰＤのポテンシャルとリセットゲートＲＧのポテンシャルの間の値とする。このとき、信号φＲＳをローとしてＭＯＳトランジスタＴ２をＯＦＦとして、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤを浮遊状態とすることで、埋込型フォトダイオードＰＤよりオーバーフローする光電荷がＮ型浮遊拡散層ＦＤに蓄積される。その後、メカシャッター１ａを開き、画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれに対して露光させる。
【００４５】
このようにして露光動作が開始すると、埋込型フォトダイオードＰＤにおいて入射光量に応じた光電荷が発生して、埋込型フォトダイオードＰＤに蓄積されて、埋込型フォトダイオードＰＤのポテンシャルが変化する。ここで、被写体の輝度が低いとき、埋込型フォトダイオードＰＤに光電荷が蓄積されて、図６（ａ）のように、埋込型フォトダイオードＰＤのポテンシャルが入射光量の積分値に対して線形的に変化する。
【００４６】
又、被写体の輝度が高いとき、埋込型フォトダイオードＰＤのポテンシャルが低くなって転送ゲートＴＧのポテンシャルとの差が閾値に近づくと、図６（ｂ）のように、転送ゲートＴＧを含むＭＯＳトランジスタＴ１がサブスレッショルド領域で動作し、電流が流れる。よって、埋込型フォトダイオードＰＤに現れるポテンシャルが光電変換で発生する電流の対数値に比例するように変化する。このとき、リセットゲートＲＧのポテンシャルが低くなるように設定されているため、転送ゲートＴＧを介して流出した光電荷がＮ型浮遊拡散層ＦＤに蓄積され、露光時間分だけ溢れ出た光電荷分だけ、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤのポテンシャルが低くなる。
【００４７】
そして、メカシャッター１ａを閉じて露光動作を終了し、信号φＴＸの電圧値をＶＬとして、画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれにおいて、図６（ｃ）又は図７（ａ）のように、転送ゲートＴＧのポテンシャルを低くすることで、埋込型フォトダイオードＰＤに発生しているポテンシャルを保持させる。尚、図６（ｃ）は、輝度の低い被写体からの光が入射されたときのポテンシャル状態を示し、図７（ａ）は、輝度の高い被写体からの光が入射されたときのポテンシャル状態を示す。即ち、輝度の低い被写体を撮像した場合は、埋込型フォトダイオードＰＤからオーバーフローされる光電荷がないため、図６（ｃ）のように、浮遊拡散層ＦＤのポテンシャルに変化はない。それに対して、輝度の高い被写体を撮像した場合は、埋込型フォトダイオードＰＤから光電荷がオーバーフローされるため、図７（ａ）のように、露光動作の間にオーバーフローされた光電荷分だけ浮遊拡散層ＦＤのポテンシャルが低くなる。尚、上で説明したようなオーバーフロー信号の取得を行わない場合であって、被写体の輝度が高いとき、転送ゲートＴＧをローとしてＯＦＦ状態にしたときの電荷量に相当する信号が画像信号として出力されることとなる。即ち、非積分型の撮像動作が行われることになる。
【００４８】
このように全画素Ｇ11〜Ｇmn同時に撮像動作を行っている間、信号φＶをローとしてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＦＦとし、又、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍ内のスイッチＳ１〜Ｓ３をＯＦＦとする。この垂直ブランク期間で全画素の撮像動作が行われると、固体撮像装置２の各行毎に与える信号φＴＸ、φＲＳ、φＶ及びスイッチＳ１〜Ｓ３それぞれを水平ブランク期間毎に図４（ｂ）のように変遷することで、各行毎に、画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号が、各行毎にサンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍ内にサンプルホールドされる。
【００４９】
まず、図６（ｃ）及び図７（ａ）の状態となり撮像動作が終了した画素Ｇ11〜mnに対して、１行目から順に、図４（ｂ）によって示される動作が行われる。以下では、ｋ行目（ｋは、１以上ｎ以下の整数）の画素Ｇ1k〜mkに対する動作を例に挙げて、説明する。まず、露光動作時にＮ型浮遊拡散層ＦＤに埋込型フォトダイオードＰＤよりオーバーフローした光電荷によるポテンシャルを表すオーバーフロー信号をキャパシタＣ３にサンプルホールドするために、画素Ｇ1k〜mkそれぞれにハイとなるパルス信号φＶを与えてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＮとすると同時に、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのスイッチＳ３をＯＮとする。
【００５０】
これにより、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤのポテンシャル状態に応じた電流がＭＯＳトランジスタＴ３より流れて、キャパシタＣ３に、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤのポテンシャル状態に応じた電圧信号が与えられる。その後、スイッチＳ３をＯＦＦとするとともに信号φＶをローとすることで、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのキャパシタＣ３に、画素Ｇ1k〜mkそれぞれのオーバーフロー信号となる電圧信号がサンプルホールドされる。
【００５１】
このように、オーバーフロー信号がサンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれにサンプルホールドされると、次に、画素Ｇ1k〜mkそれぞれにおいて、信号φＲＳをハイとしてＭＯＳトランジスタＴ２をＯＮとすることで、図７（ｂ）のように、リセットゲートＲＧのポテンシャルを高くする。これにより、浮遊拡散層ＦＤのポテンシャルをリセットした後、信号φＲＳをローとしてＭＯＳトランジスタＴ２をＯＦＦとすることで、図７（ｃ）のように、リセットゲートＲＧのポテンシャルを低くし、浮遊拡散層ＦＤのポテンシャルを浮遊状態とする。
【００５２】
そして、リセット後の浮遊拡散層ＦＤのポテンシャル状態を表すノイズ信号をキャパシタＣ２にサンプルホールドするために、画素Ｇ1k〜mkそれぞれにハイとなるパルス信号φＶを与えてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＮとし、又、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのスイッチＳ２をＯＮとする。よって、キャパシタＣ２に、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤのポテンシャル状態に応じた電圧信号が与えられることとなる。その後、スイッチＳ２をＯＦＦとするとともに信号φＶをローとすることで、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのキャパシタＣ２に、画素Ｇ1k〜mkそれぞれのノイズ信号となる電圧信号がサンプルホールドされる。
【００５３】
このように、ノイズ信号がサンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれにサンプルホールドされると、画素Ｇ1k〜mkそれぞれにおいて、信号φＴＸの電圧値をＶＨとしてＭＯＳトランジスタＴ１をＯＮとすることで、図８（ａ）のように、転送ゲートＴＧのポテンシャルを高くする。よって、埋込型フォトダイオードＰＤに蓄積された光電荷がＮ型浮遊拡散層ＦＤに転移することで、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤのポテンシャルが、埋込型フォトダイオードＰＤにおけるポテンシャルに応じた値に変化する。そして、信号φＴＸの電圧値をＶＬに切り換えることによって、図８（ｂ）のように、転送ゲートＴＧのポテンシャルを低くして、埋込型フォトダイオードＰＤからの光電荷の転移を禁止することで、Ｎ型浮遊拡散層ＦＤに埋込型フォトダイオードＰＤにおけるポテンシャルを保持させる。
【００５４】
その後、浮遊拡散層ＦＤに保持された埋込型フォトダイオードＰＤにおけるポテンシャルを表す画像信号をキャパシタＣ１にサンプルホールドするために、画素Ｇ1k〜mkそれぞれにハイとなるパルス信号φＶを与えてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＮとすると同時に、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのスイッチＳ１をＯＮとする。よって、キャパシタＣ１に、浮遊拡散層ＦＤに保持されたポテンシャルに応じた電圧信号が与えられることとなる。その後、スイッチＳ１をＯＦＦとするとともに信号φＶをローとすることで、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのキャパシタＣ１に、画素Ｇ1k〜mkそれぞれの画像信号となる電圧信号がサンプルホールドされる。
【００５５】
このようにして、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍそれぞれのキャパシタＣ１〜Ｃ３に、画素Ｇ1k〜mkそれぞれからの画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号がサンプルホールドされると、サンプルホールド回路１７−１，１７−２，…，１７−ｍの順番に、バッファアンプＡ１〜Ａ３がＯＮとされる。これにより、キャパシタＣ１〜Ｃ３にサンプルホールドされた１画素分の画像信号、ノイズ信号、及びオーバーフロー信号が、バッファアンプＡ１〜Ａ３を介して、補正回路１８に与えられる。
【００５６】
即ち、サンプルホールド回路１７−ｉ（ｉは、１以上ｍ以下の整数）のバッファアンプＡ１〜Ａ３がＯＮとされると、画素Ｇikの画像信号及びノイズ信号がバッファアンプＡ１，Ａ２を介して、補正回路１８の減算器５０に与えられる。そして、減算器５０で画像信号からノイズ信号が減算されて得られたノイズ除去後の画素Ｇikの画像信号が演算器５１に入力されるとともに、画素Ｇikのオーバーフロー信号がバッファアンプＡ３を介して演算器５１に与えられる。
【００５７】
この演算器５１には、減算器５０での差分処理後のノイズ除去された画像信号の値Ｘそれぞれに対する、露光期間中に入射光量の変化がなかったときのオーバーフロー信号の値Ｙ（基準値Ｙ）の関係を示す基準値参照テーブルが備えられる。このような基準値参照テーブルを備えた演算器５１に減算器５０からの画像信号が入力されると、まず、画像信号の値Ｘが線形変換領域の値又は対数変換領域の値のいずれであるかが確認される。
【００５８】
この画像信号の値Ｘが対線形変換領域又は対数変換領域のいずれに属するかについて、例えば、減算器５０で演算処理された画像信号と同一画素のオーバーフロー信号の値Ｚが正の値となるとき、所定の閾値Ｔｈ（例えば、０）以下であるか否かによって確認されるものとしても構わない。即ち、オーバーフロー信号の値が閾値Ｔｈ以下となるとき、埋込型フォトダイオードＰＤで発生した光電荷量が少ないことから、撮像する被写体の輝度値が低く、埋込型フォトダイオードＰＤで積分動作が行われる線形変換領域であることが確認できる。又、オーバーフロー信号の値が閾値Ｔｈ以上となるとき、埋込型フォトダイオードＰＤで発生した光電荷量が多いことから、撮像する被写体の輝度値が高く、埋込型フォトダイオードＰＤからサブスレッショルド電流が流れる対数変換領域であることが確認できる。
【００５９】
そして、画像信号の値Ｘが線形変換領域の値であることが確認された場合は、基準値参照テーブルに基づく補正演算を行うことなく、減算器５０でノイズ除去された画像信号を演算器５１より出力する。逆に、画像信号の値Ｘが対数変換領域の値であることが確認された場合は、減算器５０でノイズ除去された画像信号の値Ｘに対する基準値Ｙを基準値参照テーブルにより確認する。そして、基準値参照テーブルより確認された基準値Ｙに対して、バッファアンプＡ３を介して演算器５１に与えられるオーバーフロー信号の値Ｚを比較する。この基準値Ｙとオーバーフロー信号値Ｚとの比較結果に基づいて、減算器５０での差分処理後のノイズ除去された画像信号の値Ｘを補正演算する。
【００６０】
即ち、オーバーフロー信号値Ｚが基準値Ｙよりも少ない場合、メカシャッター１ａを閉じ、信号φＴＸの値がＶＬとされた瞬間の画像信号に応じた入射光量よりも暗い状態が露光期間中にあることが確認される。更に、このオーバーフロー信号値Ｚと基準値Ｙとの差を確認することで、暗い状態の程度を定量的に認識し、その程度に応じて画像信号の値Ｘを補正することができる。逆に、オーバーフロー信号値Ｚが基準値Ｙよりも多い場合、メカシャッター１ａを閉じると同時に信号φＴＸの値がＶＬとされた瞬間の画像信号に応じた入射光量よりも明るい状態が露光期間中にあることが確認される。更に、このオーバーフロー信号値Ｚと基準値Ｙとの差を確認することで、明るい状態の程度を定量的に認識し、その程度に応じて画像信号の値Ｘを補正することができる。よって、演算器５１において、ノイズ除去された画像信号に対して、対数変換領域の値となる場合でも、オーバーフロー信号の値に応じた積分成分を付加させて、積分成分を備えた画像信号を出力することができる。
【００６１】
このようにして、ノイズ除去された後に補正演算された画素Ｇikの画像信号が演算器５１より出力されると、サンプルホールド回路１７−（ｉ＋１）のバッファアンプＡ１〜Ａ３がＯＮとされ、補正回路１８が同様の動作を行うことで、ノイズ除去された後に補正演算された画素Ｇ(i+1)kの画像信号が出力される。このようにして、画素Ｇ1k，Ｇ2k，…，Ｇmkの順に、ノイズ除去された後に補正演算された各画素の画像信号が出力されると、次のｋ＋１行の画素Ｇ1(k+1)〜Ｇm(k+1)、サンプルホールド回路１７−１〜１７−ｍ、及び補正回路１８が同様の動作を行う。このようなサンプルホールド動作及び補正動作が、行毎に行われることで、画素Ｇ11〜Ｇmnそれぞれの画像信号がノイズ除去された後に補正演算されて出力される。
【００６２】
尚、本実施形態において、補正回路１８が固体撮像装置２に対して１つだけ備えられるものとしたが、例えば、固体撮像装置２が色フィルタを備え、色フィルタの種類毎にチャンネルを設けた場合のように、設けられたチャンネル数に応じた個数の補正回路１８が備えられるものとしても構わない。
【００６３】
更に、演算器５０において、ノイズ除去された画像信号の値Ｘそれぞれに対する基準値Ｙの関係を示す基準値参照テーブルを複数種類備えるものとしても構わない。即ち、露光時間や、絞りなどの露出条件や、信号φＴＸの電圧値ＶＭなどの値を変化させた複数種類の撮像条件に応じた基準値参照テーブルを備える。これにより、露光時間や露出条件や電圧値ＶＭによる撮像条件に応じた基準値参照テーブルを演算器５０が選択し、選択した基準値参照テーブルに基づいた補正演算が成されることで、対数変換領域の値となる画像信号に対して、より正確な積分成分を与えることができる。
【００６４】
又、固体撮像装置２に備えられた各画素において、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４それぞれをＮチャネルのＭＯＳトランジスタによって構成されるものとした。このように、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４それぞれがＮチャネルのＭＯＳトランジスタで構成されるとき、Ｐ型ウェル層又はＰ型サブストレートに構成される。又、ＭＯＳトランジスタＴ１、Ｔ２をＮチャネルのＭＯＳトランジスタに構成するとともに、ＭＯＳトランジスタＴ３、Ｔ４をＰチャネルのＭＯＳトランジスタに構成するものとしても構わない。更に、画素が図８の構成以外の回路構成となる固体撮像装置であっても構わない。
【００６５】
又、本実施形態では、固体撮像装置２に備えられた各画素において、埋込型フォトダイオードＰＤの光電荷をＮ型浮遊拡散層ＦＤに転送する前にリセットゲートＲＧによるＮ型浮遊拡散層ＦＤのリセットを行ったときのポテンシャル状態を、リセット信号として読み出すものとし、そして、撮像時に全画素同時に再度リセット動作を行うものとしたが、埋込型フォトダイオードＰＤの光電荷をＮ型浮遊拡散層ＦＤに転送して、画像信号を読み出した後に、リセットゲートＲＧによるＮ型浮遊拡散層ＦＤのリセットを行って、ノイズ信号が出力されるものとしても構わない。
【００６６】
更に、固体撮像装置２の各画素において、撮像時における転送ゲートＴＧに与えるポテンシャルを線形変換動作及び対数変換動作の切換が行われるような値に設定するものとしたが、常に線形変換動作となるような値に設定するものとしても構わない。このように、常に線形変換動作としたとき、高輝度の被写体を撮像した場合に、転送ゲートＴＧを超えてオーバーフローした光電荷がＮ型浮遊拡散層ＦＤに保持されるとともに、保持された光電荷によるオーバーフロー信号がキャパシタＣ３にサンプルホールドされる。よって、補正回路１８において、減算器５０でノイズ除去された画像信号にオーバーフロー信号の信号値の加算などが施されることで、高輝度域の信号値を備えた画像信号を出力することができ、固体撮像装置２のダイナミックレンジを増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】は、本発明の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】は、図１の撮像装置に備えられる固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】は、図２の固体撮像装置に設けられるサンプルホールド回路及び補正回路の構成を示すブロック図である。
【図４】は、図２の固体撮像装置における動作例を説明するための各信号の状態を示すタイミングチャートである。
【図５】は、図２の固体撮像装置内の画素における各チャンネルのポテンシャル状態を示す図である。
【図６】は、図２の固体撮像装置内の画素における各チャンネルのポテンシャル状態を示す図である。
【図７】は、図２の固体撮像装置内の画素における各チャンネルのポテンシャル状態を示す図である。
【図８】は、図２の固体撮像装置内の画素における各チャンネルのポテンシャル状態を示す図である。
【図９】は、固体撮像装置に設けられる画素の構成を示す回路図である。
【図１０】は、図９の画素の構成を示す概略構成図である。
【図１１】は、従来の固体撮像装置に設けられるサンプルホールド回路及び補正回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    光学系
２    固体撮像装置
３    Ａ／Ｄ変換部
４    画像処理部
５    信号制御部
１３−１〜１３−ｎ    ライン
１４−１〜１４−ｍ    出力信号線
１５    電源ライン
１６−１〜１６−ｍ    定電流源
１７−１〜１７−ｍ    サンプルホールド回路
１８    補正回路
２０    Ｐ型層
２１    Ｎ型埋込層
２２，２４    絶縁膜
２３，２５    ゲート電極
３０    Ｐ型基板
３１    Ｐ型ウェル層
５０    減算器
５１    演算器
ＦＤ    Ｎ型浮遊拡散層
Ｄ    Ｎ型拡散層
ＰＤ    埋込型フォトダイオード
Ｔ１〜Ｔ４    ＭＯＳトランジスタ
ＴＧ    転送ゲート
ＲＧ    リセットゲート
Ｓ１〜Ｓ３    スイッチ
Ｃ１〜Ｃ３    キャパシタ
Ａ１〜Ａ３    バッファアンプ
【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】
2007097127.tif 000011
【図１０】
2007097127.tif 000012
【図１１】
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