(57)【要約】【課題】リニアログ特性の固体撮像装置において、ダイナミックレンジを拡大する。【解決手段】ＴＧ６は、判定部１４により高輝度状態にあると判定された場合、電流源ＩＳが生成する電流を低輝度露光状態の場合に比べて増大させ、コンデンサＣＩＮのセトリング期間を短くする。これにより、カラムＡＤＣ３１がノイズ信号をサンプルホールドするためのサンプルホールド期間が短縮され、読出期間において、ＰＤから溢れてＦＤに流れる信号電荷量が少なくなる。これにより、ノイズ信号のレベルの低下が抑制され、白黒反転現象が抑制され、ダイナミックレンジが拡大する。【選択図】図２４
2012124835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子、浮遊拡散層、及び前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する転送トランジスタを備えるリニアログ特性の画素回路と、
読出期間において、前記画素回路から出力されるノイズ信号をサンプルホールドした後、前記画素回路から出力されるシグナル信号をサンプルホールドし、前記ノイズ信号と前記シグナル信号との差分を求め、映像信号を取得する信号取得部と、
前記画素回路及び前記信号取得部間を繋ぐ信号線を流れる前記ノイズ信号及び前記シグナル信号を電流増幅するための電流を生成する電流生成部と、
被写体の輝度が規定値より高い高輝度露光状態にあるか、前記被写体の輝度が前記規定値よりも低い低輝度露光状態にあるかを判定する判定部と、
前記判定部が前記高輝度露光状態にあると判定した場合、前記電流生成部が生成する電流を前記低輝度露光状態の場合に比べて増大させ、かつ、前記信号取得部が前記ノイズ信号をサンプルホールドするサンプルホールド期間を前記低輝度露光状態の場合に比べて短くする駆動制御部とを備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、
露光期間の少なくとも最後の期間において、前記転送トランジスタを中間状態で駆動させる露光処理と、
前記露光期間が終了して前記読出期間が開始されると前記画素回路に前記浮遊拡散層の電圧を前記ノイズ信号として出力させるノイズ信号出力処理と、
前記ノイズ信号出力処理が終了した後、前記転送トランジスタを導通状態にして前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記浮遊拡散層に転送させる転送処理と、
前記転送処理が終了した後、前記画素回路に前記浮遊拡散層の電圧を前記シグナル信号として出力させるシグナル信号出力処理とを実行し、
前記駆動制御部は、前記読出期間が開始されてから、前記ノイズ信号が出力された後、前記光電変換素子から前記浮遊拡散層に信号電荷が転送されるまでの期間、前記転送トランジスタを中間状態で駆動させる請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記高輝度露光状態は、前記読出期間が開始されてから、前記ノイズ信号が出力されるまでに前記光電変換素子から前記浮遊拡散層に漏れ出る信号電荷によって、前記ノイズ信号のレベルが、前記浮遊拡散層に信号電荷が漏れ出ない場合のノイズ信号のレベルよりも低下する状態である請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記電流生成部は、
前記信号線に接続された第１負荷トランジスタと、
前記第１負荷トランジスタとカレントミラー接続された第２負荷トランジスタと、
前記第２負荷トランジスタに電流を供給する電流源とを備え、
前記駆動制御部は、前記判定部が前記高輝度状態にあると判定した場合、前記電流源が前記第２負荷トランジスタに供給する電流を前記低輝度状態の場合に比べて増大させる請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記信号取得部は、
前記信号線が接続された入力コンデンサと、
前記入力コンデンサが入力ノードに接続された反転アンプと、
前記反転アンプの入出力ノード間に設けられたフィードバックコンデンサと、
前記フィードバックコンデンサに並列接続されたリセットスイッチとを備え、
前記サンプルホールド期間は、前記画素回路から前記ノイズ信号の出力が開始されてから、前記ノイズ信号の出力開始に応じてオンされた前記リセットスイッチがオフされるまでの期間であり、
前記駆動制御部は、前記判定部により前記高輝度状態にあると判定された場合、前記リセットスイッチをオンする期間を前記低輝度状態の場合に比べて短くする請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記画素回路は、マトリックス状に配列されて複数存在し、
前記信号取得部は、前記画素回路の各列に対応して複数存在し、
前記判定部は、前記信号取得部で生成された各画素回路の映像信号の平均値を基に前記被写体の輝度を算出する請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素回路は、マトリックス状に配列されて複数存在し、
前記信号取得部は、前記画素回路の各列に対応して複数存在し、
前記判定部は、前記信号取得部で生成された各画素回路の映像信号のヒストグラムを基に前記被写体の輝度を算出する請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記画素回路は、マトリックス状に配列されて複数存在し、
前記信号取得部は、前記画素回路の各列に対応して複数存在し、
前記判定部は、前記信号取得部で生成された各画素回路の映像信号の最大値を基に前記被写体の輝度を算出する請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低輝度側が線形特性であり、高輝度側が対数特性であるリニアログ特性の画素回路を備える固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、埋込型の光電変換素子（以下、「ＰＤ」と記述する。）を備えた画素回路を備える固体撮像装置が知られている。このような固体撮像装置においては、露光期間中に転送トランジスタを導通状態と非導通状態との中間状態で駆動させ、ＰＤに蓄積される信号電荷を対数的に圧縮し、ダイナミックレンジを広げることが行われている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
つまり、高輝度光入射時にはＰＤがサブスレショルド状態になり、信号電荷の一部を浮遊拡散層（以下、「ＦＤ」と記述する。）に漏らしながら信号電荷を蓄積する。これにより、ＰＤは対数特性を持つ。一方、低輝度光入射時にはＰＤがサブスレショルド状態にならず、信号電荷を全て蓄積する。これにより、ＰＤは線形特性を持つ。よって、画素回路の光電変換特性は、変極点を境に、低輝度側が線形特性を示す線形特性部と、高輝度側が対数特性を示す対数特性部との２つの特性（リニアログ特性）を持つことになる。
【０００４】
このような固体撮像装置では、露光期間が終了して読出期間が開始されると、まず、信号電荷が転送される前の空のＦＤの電圧がノイズ信号として読み出される。次に、転送トランジスタが導通状態となってＰＤの信号電荷がＦＤに転送される。これによりＦＤの電圧が転送された信号電荷量に応じて下がる。次に、ＦＤの電圧がシグナル信号として読み出される。次に、ノイズ信号とシグナル信号との差分がとられ、シグナル信号に含まれるノイズ成分が除去され映像信号が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５０５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、輝度が非常に高い被写体を露光した場合、読出期間が開始されてからノイズ信号が読み出されるまでの間にＰＤからＦＤに漏れ出る信号電荷によって、ノイズ信号のレベルが、ＦＤが空の状態のときのノイズ信号のレベルよりも低下する。つまり、ノイズ信号のレベルが基準レベルよりも低下する。そうすると、ノイズ信号とシグナル信号との差分をとって映像信号を求めた場合、映像信号のレベルが本来得られるべきレベルよりも低下する。これにより、高輝度の被写体を露光したにもかかわらず、その被写体が暗い画像で再現されてしまう白黒反転現象が生じる。この白黒反転現象は、被写体の輝度が高いほど、ＰＤからＦＤに漏れ出る信号電荷量が増大するため、顕著になる。そして、白黒反転現象が生じると、ダイナミックレンジが低下する。
【０００７】
本発明の目的は、リニアログ特性の固体撮像装置において、ダイナミックレンジを拡大することができる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明による固体撮像装置は、光電変換素子、浮遊拡散層、及び前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記浮遊拡散層に転送する転送トランジスタを備えるリニアログ特性の画素回路と、読出期間において、前記画素回路から出力されるノイズ信号をサンプルホールドした後、前記画素回路から出力されるシグナル信号をサンプルホールドし、前記ノイズ信号と前記シグナル信号との差分を求め、映像信号を取得する信号取得部と、前記画素回路及び前記信号取得部間を繋ぐ信号線を流れる前記ノイズ信号及び前記シグナル信号を電流増幅するための電流を生成する電流生成部と、被写体の輝度が規定値より高い高輝度露光状態にあるか、前記被写体の輝度が前記規定値よりも低い低輝度露光状態にあるかを判定する判定部と、前記判定部が前記高輝度露光状態にあると判定した場合、前記電流生成部が生成する電流を前記低輝度露光状態の場合に比べて増大させ、かつ、前記信号取得部が前記ノイズ信号をサンプルホールドするサンプルホールド期間を前記低輝度露光状態の場合に比べて短くする駆動制御部とを備える。
【０００９】
この構成によれば、読出期間が開始されると、画素回路からノイズ信号が出力された後、シグナル信号が出力される。そして、ノイズ信号とシグナル信号との差分がとられ映像信号が取得されている。そして、被写体の輝度が高く高輝度露光状態にある場合、電流生成部が生成する電流が増大され、信号取得部がノイズ信号をサンプルホールドする際のセトリング期間が短縮される。そして、この短縮に応じて、ノイズ信号をサンプルホールドするサンプルホールド期間が短縮されている。
【００１０】
その結果、読出期間が開始されてからノイズ信号出力が終了されるまでの期間が短くなり、この期間内で光電変換素子から浮遊拡散層に流れ出る信号電荷量が減少する。これにより、高輝度露光状態において、本来、明るく再現されるはずの被写体が暗く再現される白黒反転現象の発生を抑制し、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００１１】
（２）前記駆動制御部は、露光期間の少なくとも最後の期間において、前記転送トランジスタを中間状態で駆動させる露光処理と、前記露光期間が終了して前記読出期間が開始されると前記画素回路に前記浮遊拡散層の電圧を前記ノイズ信号として出力させるノイズ信号出力処理と、前記ノイズ信号出力処理が終了した後、前記転送トランジスタを導通状態にして前記光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記浮遊拡散層に転送させる転送処理と、前記転送処理が終了した後、前記画素回路に前記浮遊拡散層の電圧を前記シグナル信号として出力させるシグナル信号出力処理とを実行し、前記駆動制御部は、前記読出期間が開始されてから、前記ノイズ信号が出力された後、前記光電変換素子から前記浮遊拡散層に信号電荷が転送されるまでの期間、前記転送トランジスタを中間状態で駆動させることが好ましい。
【００１２】
読出期間に入って転送トランジスタを非導通状態で駆動すると、読出期間が開始されてからノイズ信号読出処理が終了されるまでの期間において、光電変換素子には線形特性で信号電荷が蓄積されてしまう。つまり、光電変換素子には、露光期間においてリニアログ特性で蓄積された信号電荷の上に、線形特性で蓄積された信号電荷が載ることになる。これを防止するために、本構成では、読出期間に入っても転送トランジスタを中間状態に維持させている。これにより、読出期間が開始されてからノイズ信号読出処理が終了されるまでの期間において、光電変換素子は線形特性ではなく対数特性で信号電荷を蓄積することができる。その結果、画素回路の光電変換特性の対数特性部の高輝度側に線形特性が現れることを防止することができ、対数特性部のリニアリティを改善することができる。
【００１３】
ところが、このようにして、対数特性部のリニアリティを改善させた場合、読出期間が開始されても転送トランジスタは中間状態で駆動されるため、光電変換素子から溢れて浮遊拡散層に流れ出る信号電荷量がより増大し、白黒反転現象がより低輝度側で発生してしまう。
【００１４】
しかしながら、本構成では、高輝度露光状態にある場合、ノイズ信号をサンプルホールドするためのサンプルホールド期間が短縮されているため、対数特性部のリニアリティの改善を図ると同時に、白黒反転現象の発生を抑制することができる。
【００１５】
なお、少なくとも露光期間の最後の期間とは、例えば露光期間が複数の期間に区分された場合の最後の期間を指している。露光期間が前半期間と後半期間とに分けられた場合、後半期間が該当する。この場合、前半期間において転送トランジスタは非導通状態で駆動され、後半期間において中間状態で駆動される。なお、露光期間が複数の期間に区分されない場合、少なくとも最後の期間は、露光期間の全期間となる。また、中間状態とは、導通状態と非導通状態との中間の状態を指し、転送トランジスタのゲートが半開された状態を指す。
【００１６】
（３）前記高輝度露光状態は、前記読出期間が開始されてから、前記ノイズ信号が出力されるまでに前記光電変換素子から前記浮遊拡散層に漏れ出る信号電荷によって、前記ノイズ信号のレベルが、前記浮遊拡散層に信号電荷が漏れ出ない場合のノイズ信号のレベルよりも低下する状態であることが好ましい。
【００１７】
低輝度露光状態にある場合、読出期間が開始されると、光電変換素子から浮遊拡散層に信号電荷が流れないため、ノイズ信号は一定の基準レベルを維持する。したがって、ノイズ信号からシグナル信号の差分をとっても白黒反転現象は発生しない。
【００１８】
一方、高輝度露光状態にある場合、読出期間が開始されても光電変換素子から溢れた信号電荷が浮遊拡散層に流れ、ノイズ信号のレベルが基準レベルより低下する。したがって、ノイズ信号からシグナル信号の差分をとったとき、高輝度の被写体が暗く再現され、白黒反転現象が発生する。
【００１９】
この構成によれば、ノイズ信号のレベルが基準レベルより低下した場合に、高輝度露光状態と判定され、サンプルホールド期間が短縮されるため、白黒反転現象をより確実に抑制することができる。
【００２０】
（４）前記電流生成部は、前記信号線に接続された第１負荷トランジスタと、前記第１負荷トランジスタとカレントミラー接続された第２負荷トランジスタと、前記第２負荷トランジスタに電流を供給する電流源とを備え、前記駆動制御部は、前記判定部が前記高輝度状態にあると判定した場合、前記電流源が前記第２負荷トランジスタに供給する電流を前記低輝度状態の場合に比べて増大させることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、信号線に第１負荷トランジスタが接続され、第１負荷トランジスタにはカレントミラー接続された第２負荷トランジスタが接続されている。そして、電流源は第２負荷トランジスタに電流を供給している。そのため、電流源が供給する電流と同じ大きさの電流が信号線に流れることになり、信号線を流れるノイズ信号及びシグナル信号は、電圧をほぼ維持させた状態で、電流源が供給する電流値まで電流増幅される。
【００２２】
そして、高輝度露光状態にある場合、電流源が供給する電流値が増大されるため、ノイズ信号の電流値が増大し、信号取得部がノイズ信号をサンプルホールドする際のセトリング期間を確実に短縮させることができる。
【００２３】
（５）前記信号取得部は、前記信号線が接続された入力コンデンサと、前記入力コンデンサが入力ノードに接続された反転アンプと、前記反転アンプの入出力ノード間に設けられたフィードバックコンデンサと、前記フィードバックコンデンサに並列接続されたリセットスイッチとを備え、前記サンプルホールド期間は、前記画素回路から前記ノイズ信号の出力が開始されてから、前記ノイズ信号の出力開始に応じてオンされた前記リセットスイッチがオフされるまでの期間であり、前記駆動制御部は、前記判定部により前記高輝度状態にあると判定された場合、前記リセットスイッチをオンする期間を前記低輝度状態の場合に比べて短くすることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、高輝度露光状態の場合、入力コンデンサによりサンプルホールドされるノイズ信号のセトリング期間が短縮されることに応じて、リセットスイッチがオンする期間が短縮される。そのため、サンプルホールド期間をより確実に短縮することができる。
【００２５】
（６）前記画素回路は、マトリックス状に配列されて複数存在し、前記信号取得部は、前記画素回路の各列に対応して複数存在し、前記判定部は、前記信号取得部で生成された各画素回路の映像信号の平均値を基に前記被写体の輝度を算出することが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、被写体の輝度を正確に求めることができる。
【００２７】
（７）前記画素回路は、マトリックス状に配列されて複数存在し、前記信号取得部は、前記画素回路の各列に対応して複数存在し、前記判定部は、前記信号取得部で生成された各画素回路の映像信号のヒストグラムを基に前記被写体の輝度を算出することが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、被写体の輝度を正確に求めることができる。
【００２９】
（８）前記画素回路は、マトリックス状に配列されて複数存在し、前記信号取得部は、前記画素回路の各列に対応して複数存在し、前記判定部は、前記信号取得部で生成された各画素回路の映像信号の最大値を基に前記被写体の輝度を算出することが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、被写体の輝度を正確に求めることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、リニアログ特性の固体撮像装置において、白黒反転現象を抑制し、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す画素回路の回路図である。
【図３】図２に示す画素回路を通常駆動させたときのタイミングチャートである。
【図４】図３のタイミングチャートに従って駆動される画素回路の光電変換特性を示したグラフである。
【図５】図３の時刻ｔ０に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図６】図３の時刻ｔ１に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図７】図３の時刻ｔ２に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図８】図３の時刻ｔ３に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図９】図３の時刻ｔ４に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図１０】図１に示すカラムＡＤＣの回路図である。
【図１１】図１０に示すカラムＡＤＣのタイミングチャートである。
【図１２】対数特性部のリニアリティを改善させるための画素回路のタイミングチャートである。
【図１３】画素回路をリニアリティ改善駆動させたときの画素回路の光電変換特性を示したグラフである。
【図１４】図１２の時刻ｔ０に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図１５】図１２の時刻ｔ１に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図１６】図１２の時刻ｔ２に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図１７】図１２の時刻ｔ３に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図１８】図１２の時刻ｔ４に対応する画素回路のエネルギーバンド図である。
【図１９】ノイズ信号及びシグナル信号の入射光強度と電圧との関係を示したグラフである。
【図２０】図１９のノイズ信号とシグナル信号との差分信号の入射光強度と電圧との関係を示したグラフである。
【図２１】画素回路をリニアリティ改善駆動させた場合におけるノイズ信号及びシグナル信号の入射光強度と電圧との関係を示したグラフである。
【図２２】図２１に示すノイズ信号とシグナル信号との差分信号の入射光強度と電圧との関係を示したグラフである。
【図２３】リニアリティ改善駆動を行った場合と通常駆動を行った場合とにおける画素回路の光電変換特性を示したグラフである。
【図２４】図１に示す電流生成部の回路図である。
【図２５】サンプルホールド期間を短くした場合のカラムＡＤＣのタイミングチャートである。
【図２６】本実施の形態による画素回路の光電変換特性を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態における固体撮像装置の全体構成図である。図１に示すように固体撮像装置は、列並列型ＡＤ変換方式（カラムＡＤ変換方式）のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像装置であって、画素アレイ部１、ローデコーダ２、カラムＡＤＣアレイ部３、カラムデコーダ４、ＰＬＬ５、タイミングジェネレータ（以下、「ＴＧ」と記述する。）６（駆動制御部の一例）、ＤＡＣ７、センスアンプ８、ランプ生成回路９、シリアライザ１０、クロック端子１１、制御端子１２、出力端子１３、判定部１４、及び電流生成部１５を備えている。
【００３４】
本実施の形態では、画素アレイ部１〜出力端子１３及び電流生成部１５を構成するトランジスタＱ１，Ｑ２（図２４参照）は、１チップに集積化されており、固体撮像素子を構成している。但し、これは一例であり、画素アレイ部１〜電流生成部１５までを１チップに集積化して固体撮像素子を構成してもよい。
【００３５】
画素アレイ部１は、Ｍ（Ｍは２以上の正の整数）行×Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）列にマトリックス状に配列された複数の画素回路ＧＣにより構成されている。なお、図１の例では、画素回路ＧＣは、１４行×１７列でマトリックス状に配列されている。
【００３６】
ローデコーダ２は、例えば、垂直走査回路と、ドライバ回路とを備えている。垂直走査回路は、例えば、シフトレジスタにより構成され、ＴＧ６から出力される垂直同期信号に同期して、画素アレイ部１の各行をサイクリックに選択することで、画素アレイ部１を垂直走査する。
【００３７】
ドライバ回路は、画素制御信号を生成し、垂直走査回路により選択された行に属する各画素回路ＧＣに画素制御信号を出力することで、各画素回路ＧＣを駆動させる。
【００３８】
カラムＡＤＣアレイ部３は、画素アレイ部１の各列に対応するＮ個のカラムＡＤＣ３１（信号取得部の一例）を備えている。カラムＡＤＣ３１は、画素アレイ部１の各列に対応する垂直信号線Ｌ＿１（信号線の一例）を介して各列の画素回路ＧＣと接続され、垂直走査回路により選択された行の画素回路ＧＣからノイズ信号及びシグナル信号を読み出す。そして、カラムＡＤＣ３１は、読み出したノイズ信号及びシグナル信号に対して相関二重サンプリング処理を行って映像信号を取得する。そして、カラムＡＤＣ３１は、取得した映像信号に対してアナログデジタル変換処理を行い、デジタルの映像信号を保持する。
【００３９】
カラムデコーダ４は、例えばシフトレジスタにより構成され、ＴＧ６から出力される水平同期信号に同期した列選択信号を出力することで、１水平走査期間において、各列のカラムＡＤＣ３１をサイクリックに選択し、カラムＡＤＣアレイ部３を水平走査し、各列のカラムＡＤＣ３１が保持するデジタルの映像信号をセンスアンプ８に順次に出力させる。
【００４０】
ＰＬＬ５は、クロック端子１１を介して外部の装置（例えば、判定部１４）から供給されるクロック信号（ＳＹＳＣＬＫ）を逓倍し、ＴＧ６に出力する。本実施の形態において、クロック端子１１には、例えば、５４ＭＨｚのクロック信号が供給され、ＰＬＬ５は、この５４ＭＨｚのクロック信号を２逓倍して、１０８ＭＨｚのクロック信号をＴＧ６に供給する。
【００４１】
ＴＧ６は、ＰＬＬ５から供給されるクロック信号に従って、垂直同期信号及び水平同期信号等の、固体撮像装置を制御するうえで必要となるタイミング信号を生成し、固体撮像装置の全体制御を司る。
【００４２】
また、ＴＧ６は、タイミング信号の設定値等を記憶するためのレジスタを備えている。なお、レジスタは、制御端子１２を介して接続される外部の装置（例えば判定部１４）と例えばシリアル通信することによって設定値が書き込まれる。ここで、設定値としては、例えば後述する転送トランジスタＴＸ（図２参照）を導通状態と非導通状態との中間状態で駆動し、転送トランジスタＴＸのゲートを半開するための中間電圧の値を定めるための設定値等が含まれる。
【００４３】
本実施の形態では、画素アレイ部１は、例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等の複数の色成分の映像信号を取得するための複数種類の画素回路ＧＣが、ベイヤー配列等の所定の配列方式に従って、規則的に配列されている。よって、ＴＧ６は、レジスタに画素回路ＧＣの種類毎の中間電圧を規定する予め定められた設定値を記憶している。そして、ＴＧ６は、画素回路ＧＣの種類に応じた設定値により規定される中間電圧によって各画素回路ＧＣが駆動されるように、ＤＡＣ７及びローデコーダ２を制御する。
【００４４】
具体的には、ＴＧ６は、画素アレイ部１の各行各列にどの種類の画素回路ＧＣが配列されているかを予め記憶している。ローデコーダ２がある１行を選択した場合、ＴＧ６は、その行の各列にどの種類の画素回路ＧＣが配列されているかを特定し、特定した種類に応じた設定値をＤＡＣ７に出力する。
【００４５】
そして、ＴＧ６は、設定値をＤＡＣ７にデジタルアナログ変換させる。デジタルアナログ変換された設定値はローデコーダ２に入力される。ローデコーダ２は、ＴＧ６の制御の下、入力された設定値によって規定される中間電圧を、選択した各列の画素回路ＧＣの転送トランジスタＴＸ（図２参照）に出力する。
【００４６】
このように、種類に応じた中間電圧で画素回路ＧＣを駆動することで、各画素回路ＧＣは、自身の種類に応じた適切なダイナミックレンジを得ることができる。
【００４７】
ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）７は、ＴＧ６から出力されるデジタルの信号をアナログの信号に変換して、ローデコーダ２に供給する。例えば、ＤＡＣ７は、ＴＧ６から出力される中間電圧を規定するための設定値を、アナログ信号に変換して中間電圧を生成し、ローデコーダ２に供給する。
【００４８】
ランプ生成回路９は、ランプ信号を生成して、各カラムＡＤＣ３１に出力する。センスアンプ８は、カラムＡＤＣアレイ部３から水平信号線Ｌ＿２を介して出力されるデジタルの映像信号を増幅し、シリアライザ１０に出力する。本実施の形態では、カラムＡＤＣ３１は、１４ビットのデジタルの映像信号を生成し、各ビットの信号の位相を１８０度ずらし、位相が１８０度ずらされた信号と、位相がずらされていない信号とからなる合計２８個の信号をセンスアンプ８に出力する。よって、カラムＡＤＣアレイ部３とセンスアンプ８とを接続する水平信号線Ｌ＿２は、合計２８本となる。そして、センスアンプ８は、２８本の水平信号線Ｌ＿２を流れる信号をそれぞれ増幅して、各信号の波形を成形してシリアライザ１０に出力する。
【００４９】
シリアライザ１０は、例えば、ＬＶＤＳ（Low Voltage differential singalings）規格に準拠したシリアライザにより構成され、センスアンプ８から２８本の水平信号線Ｌ＿２を介してパラレルで出力される信号を差動増幅して１４ビットの信号とし、シリアルに変換して出力端子１３に出力する。出力端子１３は、シリアライザ１０からの信号を判定部１４に出力する。
【００５０】
判定部１４は、例えば専用のハードウエア回路により構成され、被写体の輝度が規定値より高い高輝度露光状態にあるか、被写体の輝度が規定値よりも低い低輝度露光状態にあるかを判定する。
【００５１】
ここで、判定部１４は、例えば過去の１又は複数フレームにおいて、全部又は一部の画素回路ＧＣが被写体を露光することで得られた映像信号の平均値を被写体の輝度値として求める。そして、判定部１４は、この平均値を規定値Ｖ＿ｔｈ１と比較し、平均値が規定値Ｖ＿ｔｈ１以上の場合、高輝度露光状態にあると判定し、平均値が規定値Ｖ＿ｔｈ１未満の場合、低輝度露光状態にあると判定すればよい。
【００５２】
本実施の形態では、高輝度露光状態は、読出期間が開始されてからノイズ信号が出力されるまでに光電変換素子ＰＤから浮遊拡散層ＦＤに漏れ出る信号電荷によって、ノイズ信号のレベルが、浮遊拡散層ＦＤに信号電荷が漏れ出ない場合のノイズ信号のレベルよりも低下する状態を指している。
【００５３】
つまり、本実施の形態では、高輝度露光状態は白黒反転現象が生じる状態を指している。そのため、規定値Ｖ＿ｔｈ１としては、白黒反転現象が生じることが推定される被写体の輝度値を採用すればよい。具体的には、規定値Ｖ＿ｔｈ１としては、図２６の入射光強度Ｆ（ｃ）に対応する映像信号のレベルを採用すればよい。
【００５４】
また、判定部１４は、例えば過去の１又は複数フレームにおいて、全部又は一部の画素回路ＧＣが被写体を露光することで得られた映像信号のヒストグラムを求め、このヒストグラムに基づいて、高輝度露光状態にあるか否かを判定してもよい。
【００５５】
この場合、判定部１４は、横軸に映像信号の階調値、縦軸に頻度を規定する映像信号のヒストグラムのグラフを求め、このグラフから最も高階調側にあるピークを特定し、そのピークの階調値が規定値Ｖ＿ｔｈ２以上であれば、被写体が明るいと判定し、そのピークの階調値が規定値Ｖ＿ｔｈ２未満であれば、被写体が暗いと判定すればよい。
【００５６】
規定値Ｖ＿ｔｈ２としては、白黒反転現象が生じることが推定される規定値Ｖ＿ｔｈ１を採用してもよいし、規定値Ｖ＿ｔｈ１よりも多少低い値を採用してもよいし、規定値Ｖ＿ｔｈ１よりも多少高い値を採用してもよい。
【００５７】
また、判定部１４は、ヒストグラムにおいて、規定値Ｖ＿ｔｈ１よりも高い階調値の頻度の合計値を求め、この合計値が規定値Ｖ＿ｔｈ３以上であれば、高輝度露光状態にあると判定してもよい。ここで、規定値Ｖ＿ｔｈ３としては、例えば、画素アレイ部１を構成する全画素回路ＧＣの個数に対して、規定値Ｖ＿ｔｈ１以上の階調値の映像信号を出力した画素回路ＧＣの個数が所定の割合（例えば、９０％、８０％）となるような値を採用すればよい。
【００５８】
また、判定部１４は、例えば過去の１又は複数フレームにおいて、全部又は一部の画素回路ＧＣが被写体を露光することで得られた映像信号の最大値を求め、この最大値が規定値Ｖ＿ｔｈ４より大きければ高輝度露光状態にあると判定してもよい。ここで、規定値Ｖ＿ｔｈ４としては白黒反転現象が確実に生じ得ることが推定される値であって、規定値Ｖ＿ｔｈ１より大きい値を採用することが好ましい。
【００５９】
電流生成部１５は、垂直信号線Ｌ＿１を流れるノイズ信号及びシグナル信号を電流増幅するための電流を生成する。
【００６０】
図２は、図１に示す画素回路ＧＣの回路図である。図２に示すように画素回路ＧＣは、光電変換素子（以下、「ＰＤ」と記述する。）、転送トランジスタ（以下、「ＴＸ」と記述する。）、リセットトランジスタ（以下、「ＲＳＴ」と記述する。）、増幅トランジスタ（以下、「ＳＦ」と記述する。）、及び行選択トランジスタ（以下、「ＳＥＬ」と記述する。）を備える、ＣＭＯＳの画素回路ＧＣにより構成されている。
【００６１】
ＰＤは被写体からの光を受光し、受光した入射光強度に応じた信号電荷を発生し、寄生容量で蓄積する。ここで、ＰＤはカソードがＴＸのソースに接続され、アノードに駆動電圧であるＰＶＳＳが入力される。
【００６２】
ＴＸは、例えばｎＭＯＳ（negative channel Metal Oxide Semiconductor）により構成され、ＰＤにより蓄積された信号電荷を浮遊拡散層（以下、「ＦＤ」floating diffusionと記述する。）に転送する。ＴＸのゲートには、ＴＸを導通状態、非導通状態、及び中間状態で駆動するための信号（以下、「φＴＸ」と記述する。）が入力される。ＴＸのドレインは、ＦＤに接続されている。φＴＸがゼロ電圧又は負電圧（以下、「ＶＬ」と記述する。）になるとＴＸのゲートが閉じてＴＸが非導通状態なる。また、φＴＸが中間電圧（以下、「ＶＭ」と記述する。）になると、ＴＸのゲートが半開してＴＸが導通状態と非導通状態との中間状態になる。また、φＴＸがハイレベルの電圧（以下、「ＶＨ」と記述する。）になると、ＴＸのゲートが開いてＴＸが導通状態になる。なお、φＴＸはローデコーダ２から出力される。
【００６３】
ＦＤは、ＰＤから転送された信号電荷を蓄積する。これにより、ＦＤには信号電荷に応じた電圧が現れる。
【００６４】
ＲＳＴは、例えばｎＭＯＳにより構成され、ゲートにＲＳＴを導通状態又は非導通状態にするための信号であるφＲＳＴが入力され、ドレインに駆動電圧であるＰＶＤＤが入力され、ソースがＦＤを介して増幅トランジスタＳＦのゲートに接続されている。φＲＳＴ＝ＶＨになると、ＲＳＴが導通状態となり、φＲＳＴ＝ＶＬになると、ＲＳＴが非導通状態になる。
【００６５】
そして、ＲＳＴは、導通状態になるとＦＤの信号電荷を排出して、ＦＤをリセットする。なお、ＰＶＤＤ、ＰＶＳＳは図略の電圧源から出力され、φＲＳＴは、ローデコーダ２から出力される。
【００６６】
ＳＦは、例えばｎＭＯＳにより構成され、ゲートがＦＤを介してＴＸ及びＲＳＴに接続され、ドレインに駆動電圧であるＰＶＤＤが入力され、ソースがＳＥＬに接続されている。そして、ＳＦはＦＤに現れる電圧を電流増幅してＳＥＬに出力する。
【００６７】
ＳＥＬは、例えばｎＭＯＳにより構成され、ゲートに行選択信号であるφＶＳＥＮが入力され、ドレインがＳＦに接続され、ソースが垂直信号線Ｌ＿１を介して対応する列のカラムＡＤＣ３１に接続されている。そして、ＳＥＬは、ＳＦにより電流増幅された電圧を出力信号として、垂直信号線Ｌ＿１を介して対応する列のカラムＡＤＣ３１に出力する。ここで、φＶＳＥＮはローデコーダ２から出力される。
【００６８】
図３は、図２に示す画素回路ＧＣを通常駆動させたときのタイミングチャートである。図３に示すように画素回路ＧＣは、露光期間Ｔ＿Ｅと、読出期間Ｔ＿Ｒとがサイクリックに繰り返され、露光期間Ｔ＿Ｅにおいて蓄積した信号電荷に応じたシグナル信号を出力する。
【００６９】
露光期間Ｔ＿Ｅでは、時刻ｔ０に示すように、φＴＸ＝ＶＭとされている（露光処理）。そのため、ＰＤは高輝度光入射時にはサブスレショルド状態となり、ＦＤに信号電荷を流しつつ信号電荷を蓄積する。これにより、リニアログ特性が実現される。
【００７０】
なお、露光期間Ｔ＿Ｅでは、ＦＤはＲＳＴにより常時リセットされるため、ＰＤから流れ出る信号電荷を絶えず排出し、信号電荷を蓄積しない。そのため、ＦＤの電圧は絶えずＰＶＤＤを維持する。また、露光期間Ｔ＿ＥではφＶＳＥＮ＝ＶＬであるため、画素回路ＧＣからカラムＡＤＣ３１にシグナル信号は出力されない。
【００７１】
露光期間Ｔ＿Ｅが終了され、読出期間Ｔ＿Ｒが開始されると、φＲＳＴ＝ＶＬにされ、ＲＳＴはＦＤのリセットを終了し、φＴＸ＝ＶＬにされ、ＴＸは非導通状態となる。
【００７２】
時刻ｔ１において、φＶＳＥＮ＝ＶＨであり、ＳＥＬが導通状態にされている。これにより、垂直信号線Ｌ＿１からは、ＦＤに現れるノイズレベルの電圧Ｖ＿ｎがＳＦで電流増幅され、ノイズ信号としてカラムＡＤＣ３１に出力される（ノイズ信号出力処理）。ここで、ＦＤの電圧が、ＰＶＤＤから電圧Ｖ＿ｎに下がっているのは、主にφＲＳＴをＶＨからＶＬに変化させたことによるＦＤとＲＳＴとの間の寄生容量の影響によるものであるが、ＦＤのｋｔｃノイズの影響も含まれている。このｋｔｃノイズは画素回路ＧＣ毎にばらついているため、ノイズ信号は画素回路ＧＣ毎にバラツキを持つ。なお、ＦＤの電圧は、蓄積する信号電荷量が増大するにつれて低下する。
【００７３】
時刻ｔ２において、φＶＳＥＮ＝ＶＬであり、ＳＥＬが非導通状態であり、ノイズ信号の出力が停止されている。また、時刻ｔ２において、φＴＸ＝ＶＨであり、ＴＸが導通状態であり、ＰＤの信号電荷がＦＤに転送されている（転送処理）。
【００７４】
これにより、ＦＤの電圧はＦＤに転送される信号電荷に応じて低下し、シグナルレベルの電圧Ｖ＿ｓとなる。
【００７５】
時刻ｔ３において、φＶＳＥＮ＝ＶＨであり、ＦＤの電圧Ｖ＿ｓがＳＦで電流増幅され、シグナル信号として、垂直信号線Ｌ＿１を介してカラムＡＤＣ３１に出力されている（シグナル信号出力処理）。出力されたシグナル信号は、カラムＡＤＣ３１によりノイズ信号との差分がとられ、映像信号が生成される。ここで、映像信号は、ＦＤのノイズレベルの電圧Ｖ＿ｎと、シグナルレベルの電圧Ｖ＿ｓとの差分に相当する値を有している。よって、ノイズ信号とシグナル信号との差分をとることで、シグナル信号に含まれるノイズ成分が除去された映像信号が得られるのである。
【００７６】
読出期間Ｔ＿Ｒが終了すると、再度、φＲＳＴ＝ＶＨ、φＶＳＥＮ＝ＶＬ、φＴＸ＝ＶＭとされ、次のフレームの映像信号を得るための露光期間Ｔ＿Ｅが開始される。
【００７７】
図４は、図３のタイミングチャートに従って駆動される画素回路ＧＣの光電変換特性を示したグラフである。図４において、縦軸は線形軸であり画素回路ＧＣから出力される映像信号を示し、横軸は対数軸であり、光電変換素子ＰＤに入射する入射光強度を示している。
【００７８】
このグラフから分かるように、光電変換特性は、変曲点Ｐ１を境に低輝度側が線形（リニア）特性を示す線形特性部Ｄ１と、高輝度側が対数（ログ）特性を示す対数特性部Ｄ２とからなるリニアログ特性を持つ。なお、図４のグラフにおいて、線形特性部Ｄ１がカーブを描いて上昇し、対数特性部Ｄ２がほぼ直線状に上昇しているのは、横軸を対数軸としたからである。
【００７９】
また、図４に示す対数特性部Ｄ２の高輝度側が上側にカーブを描いて反り返り高輝度線形特性部Ｄ２１が現れ、対数特性部Ｄ２のリニアリティが悪化していることが分かる。これは、図３に示す期間Ｔ１０において、ＴＸが非導通状態になっているために生じる。
【００８０】
つまり、露光期間Ｔ＿Ｅが終了し、読出期間Ｔ＿Ｒが開始されると、φＴＸがＶＬに下げられ、期間Ｔ１０が開始されている。ここで、期間Ｔ１０においても、ＰＤは信号電荷の蓄積を継続して行うが、期間Ｔ１０ではφＴＸ＝ＶＬであるため、ＰＤは線形特性で信号電荷を蓄積する。
【００８１】
よって、高輝度の被写体を露光した場合、期間Ｔ１０の終了時点において、ＰＤには露光期間Ｔ＿Ｅにおいてリニアログ特性で蓄積された信号電荷の上に、期間Ｔ１０において線形特性で蓄積された信号電荷が載ることになる。この線形特性で蓄積された信号電荷により、図４に示す高輝度線形特性部Ｄ２１が現れるのである。
【００８２】
図５から図９は、図３の時刻ｔ０から時刻ｔ４に対応する画素回路ＧＣのエネルギーバンド図である。図５〜図９に示すエネルギーバンド図は、下側に向かうにつれて電圧が高い。
【００８３】
図５に示す時刻ｔ０において、φＲＳＴ＝ＶＨとされているため、ＦＤはＲＳＴによってリセットされ、ＰＶＤＤの電圧を維持する。また、φＴＸ＝ＶＭに設定されているため、ＰＤとＦＤとの間にはエネルギー障壁ＥＳが発生する。ＰＤが蓄積する信号電荷量が一定の値未満の場合、ＰＤに蓄積された信号電荷は、エネルギー障壁ＥＳを乗り越えることができないため、ＰＤからＦＤに移動できない。そのため、第１層Ｌ１の信号電荷は入射光強度に対して線形特性となる。
【００８４】
一方、ＰＤが蓄積する信号電荷量が一定の値以上になると、信号電荷はエネルギー障壁ＥＳを乗り越えてＰＤからＦＤに移動することができる。これにより、ＰＤはサブスレショルド状態となり、ＦＤに信号電荷を漏らしつつ信号電荷を蓄積する。その結果、第２層Ｌ２の信号電荷は入射光強度に対して対数特性となる。これにより、時刻ｔ０に示す露光期間Ｔ＿Ｅではリニアログ特性が実現される。
【００８５】
図６に示す時刻ｔ１において、露光期間Ｔ＿Ｅが終了したため、φＴＸ＝ＶＬとされ、ＴＸが非導通状態となる。そのため、エネルギー障壁ＥＳが高くなり、信号電荷はＰＤからＦＤに移動することができなくなる。但し、高輝度露光状態においては、ＰＤからＦＤに信号電荷が漏れ出る。
【００８６】
時刻ｔ１では、ＦＤのリセットが終了しているため、主にφＲＳＴをＶＨからＶＬに変化させたことによるＦＤとＲＳＴとの間の寄生容量の影響によって、ＦＤの電圧がＰＶＤＤから電圧Ｖ＿ｎに低下している。そして、時刻ｔ１では、φＶＳＥＮ＝ＶＨとされ、電圧Ｖ＿ｎがＳＦで電流増幅され、電流増幅された電圧Ｖ＿ｎがＳＥＬを介して垂直信号線Ｌ＿１からノイズ信号として出力される。
【００８７】
なお、被写体が高輝度である場合、時刻ｔ１において、上述した期間Ｔ１０において線形特性で蓄積された信号電荷からなる第３層Ｌ３（図略）が第２層Ｌ２の上に載ることになる。
【００８８】
図７に示す時刻ｔ２において、φＴＸ＝ＶＨとされＴＸが導通状態とされる。これにより、エネルギー障壁ＥＳが無くなり、ＰＤからＦＤに信号電荷が転送される。そして、ＦＤは第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２からなる信号電荷を蓄積し、電圧が電圧Ｖ＿ｎから電圧Ｖ＿ｓに低下する。
【００８９】
なお、被写体が高輝度である場合、時刻ｔ２において、上述した期間Ｔ１０において、線形特性で蓄積された信号電荷からなる第３層Ｌ３（図略）が第２層Ｌ２の上に載ることになる。この場合、第１層Ｌ１〜第３層Ｌ３によって電圧Ｖ＿ｓが定まる。
【００９０】
図８に示す時刻ｔ３において、φＴＸ＝ＶＬとされＴＸが非導通状態とされる。そして、φＶＳＥＮ＝ＶＨとされ、電圧Ｖ＿ｓがＳＦにより電流増幅され、電流増幅された電圧Ｖ＿ｓがＳＥＬを介して垂直信号線Ｌ＿１からシグナル信号として出力される。
【００９１】
図９に示す時刻ｔ４において、読出期間Ｔ＿Ｒが終了して露光期間Ｔ＿Ｅが開始されたため、φＴＸ＝ＶＭとされ、ＴＸが中間状態となって再度露光が行われている。また、時刻ｔ４において、φＲＳＴ＝ＶＨとされたため、ＦＤの電圧が再度ＰＶＤＤに上がっている。
【００９２】
図１０は、図１に示すカラムＡＤＣ３１の回路図である。カラムＡＤＣ３１は、上流側から順番に、ＣＤＳ回路４１、クランプ部４２、比較部４３、及びラッチ回路４４を備えている。ＣＤＳ回路４１は、反転アンプ（以下、「ＡＭＰ」と記述する。）、コンデンサＣＩＮ（入力コンデンサの一例）、コンデンサＣＦ（フィードバックコンデンサの一例）、及びスイッチＳＷ１（リセットスイッチの一例）を備えている。
【００９３】
ＡＭＰの入力ノードＩ＿１はコンデンサＣＩＮを介して垂直信号線Ｌ＿１と接続されている。ＡＭＰの入出力ノード間には、コンデンサＣＦが接続されている。コンデンサＣＦにはスイッチＳＷ１が並列接続されている。コンデンサＣＩＮの垂直信号線Ｌ＿１側の端子はノードＶＰＩＸである。
【００９４】
クランプ部４２は、コンデンサＣ０及びスイッチＳＷ２を備える。φＣＬがハイレベルになるとスイッチＳＷ２がオンし、ノードＢＢの電圧がクランプ電圧ＶＣＬでクランプされる。
【００９５】
比較部４３は、スイッチＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６、コンパレータＣＯＭＰ１（以下、「ＣＯＭＰ１」と記述する。）、コンパレータＣＯＭＰ２（以下、「ＣＯＭＰ２」と記述する。）、コンデンサＣ１，Ｃ２を備えている。
【００９６】
スイッチＳＷ３は、ノードＢＢ及びノードＣＣ間に接続されている。スイッチＳＷ４は一端がノードＣＣに接続され、他端がランプ信号（以下、「ＶＲＡＭＰ」と記述する。）の電圧源に接続される。
【００９７】
ＣＯＭＰ１は入力ノード（以下、「ノードＤＤ」と記述する。）がコンデンサＣ１を介してノードＣＣに接続されている。ＣＯＭＰ１の入出力ノード間にはスイッチＳＷ５が接続されている。ＣＯＭＰ１の出力ノードはコンデンサＣ２を介してコンパレータＣＯＭＰ２（以下、「ＣＯＭＰ２」と記述する。）に接続されている。ＣＯＭＰ２の入出力ノード間にはスイッチＳＷ６が接続されている。ＣＯＭＰ２の出力ノードは、インバータＩ１を介してラッチ回路４４が接続されている。ラッチ回路４４は、最上位ビットがＤ０、最下位ビットがＤ（ｎ）のｎ＋１ビットのデジタルの映像信号を保持する、ｎ＋１ビットのラッチ回路である。本実施の形態では、例えばｎ＝１３が採用され、ラッチ回路４４は１４ビットの映像信号を保持する。
【００９８】
図１１は、図１０に示すカラムＡＤＣ３１のタイミングチャートである。なお、図１１に示す時刻ｔ１，ｔ３は図３の同時刻に対応している。
【００９９】
読出期間Ｔ＿Ｒが開始されると、画素回路ＧＣからノイズ信号が出力される。これにより、ノードＶＰＩＸの電圧はノイズレベルＬＶ＿ｎに上昇する（時刻ｔ１）。次に、φＰＲＳＴが一定期間、ハイレベルにされ、ＣＤＳ回路４１のコンデンサＣＩＮにはノイズ信号がサンプルホールドされる。
【０１００】
本実施の形態では、画素回路ＧＣからノイズ信号の出力が開始される時刻ｔ０＿１からφＰＲＳＴがオフになる時刻ｔ１＿１までの期間をサンプルホールド期間ＴＳＨと定義する。ここで、時刻ｔ０＿１は、図３に示すようにφＶＳＥＮ＝ＶＨとなった時刻である。時刻ｔ１＿１は、図１１に示すように、φＰＲＳＴがローレベルになる時刻である。
【０１０１】
サンプルホールド期間ＴＳＨでは、コンデンサＣＩＮにノイズ信号をサンプルホールドさせながら、ＣＤＳ回路４１のＡＭＰの入力ノード（Ｉ＿１）と出力ノード（ＡＡ）とをショートして、入力ノードＩ＿１とノードＡＡとの電圧をＶｔｈ（ＡＭＰ）にする処理が行われる。
【０１０２】
ここで、コンデンサＣＩＮは、ノイズ信号が入力されても直ぐにセトリングすることはできない。また、ＡＭＰの入出力ノード間にはコンデンサＣＦが接続されているため、ＡＭＰの入出力ノードの電圧をＶｔｈ（ＡＭＰ）にするには一定の時間がかかる。また、この時間はコンデンサＣＩＮのセトリング時間に応じて決定される。したがって、サンプルホールド期間ＴＳＨは、コンデンサＣＩＮのセトリング期間に応じて決定される。
【０１０３】
また、φＰＲＳＴがハイレベルになるのと連動して，φＣＬ，φＳ１，φＳ２がそれぞれ、一定時間、ハイレベルとなり、ＣＤＳ回路４１、クランプ部４２、及びＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２がそれぞれリセットされる。これにより、ノードＡＡの電圧はＶＴＨ（ＡＭＰ）となり、ノードＢＢ，ＣＣの電圧はＶＣＬとなり、ノードＤＤの電圧はＶＴＨ（ＣＯＭＰ１）となる。
【０１０４】
ここで、ハイレベルとなる期間が、φＰＲＳＴ＜φＣＬ＜φＳ１＜φＳ２となっているのは、ノードＶＰＩＸを上流側とすると、上流側から下流側に向けて、ＣＤＳ回路４１、クランプ部４２、及びＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２が接続されているからである。
【０１０５】
次に、画素回路ＧＣからシグナル信号が出力されると、ノードＶＰＩＸの電圧がΔＶだけ低下してシグナルレベルＬＶ＿ｓとなる（時刻ｔ３）。
【０１０６】
ノードＶＰＩＸのΔＶ分の電圧の低下に応じて、ノードＡＡ，ＢＢ，ＣＣ，ＤＤの電圧がそれぞれ上昇する。具体的には、ノードＡＡ，ＢＢはΔＶ×ＣＩＮ／ＣＦ上昇する。ノードＣＣ，ＤＤはΔＶ×（ＣＩＮ／ＣＦ）×Ｃ０／（Ｃ０＋Ｃ１）上昇する。つまり、ＣＤＳ回路４１により、相関二重サンプリングが行われて、ノイズ信号とシグナル信号との差分がとられ、この差分を示すΔＶに応じた電圧がノードＡＡ〜ノードＤＤに現れる。このΔＶに応じてノードＡＡ〜ノードＤＤに現れる電圧が映像信号である。
【０１０７】
次に、φＳＨがローレベル、φＳＨＸがハイレベルとなり、スイッチＳＷ３がオン、スイッチＳＷ４がオフし、ＶＲＡＭＰの入力が開始される（時刻ＴＴ１）。
【０１０８】
また、時刻ＴＴ１になると、カウンタ４５のカウント動作が開始される。そして、時刻ＴＴ２において、ノードＤＤの電圧がＶＴＨ（ＣＯＭＰ１）を超えると、ＣＯＭＰ１の出力が反転し、その反転に応じて、インバータＩ１からの出力信号であるＣＯＭＰＯＵＴが反転する。
【０１０９】
ＣＯＭＰＯＵＴが反転すると、ラッチ回路４４はそのときのカウント値をラッチする。時刻ＴＴ１において、ノードＣＣの電圧は、ΔＶ×（ＣＩＮ／ＣＦ）×Ｃ０／（Ｃ０＋Ｃ１）から、ＶＲＡＭＰの入力開始時の電圧Ｖａ分低下するため、このときのノードＣＣのレベルはΔＶに応じた値を持つ。したがって、時刻ＴＴ１〜時刻ＴＴ２の期間はΔＶに応じた値を持つ。そのため、ＶＲＡＭＰが入力されてから、ＣＯＭＰＯＵＴが反転するまでの時間をカウントすることで、ΔＶに応じたデジタル値、つまり、映像信号のデジタル値を得ることができる。
【０１１０】
図１２は図１に示す高輝度線形特性部Ｄ２１を除去して対数特性部Ｄ２のリニアリティを改善させる場合の画素回路ＧＣのタイミングチャートである。以下、図１２に示すタイミングチャートによる画素回路ＧＣの駆動をリニアリティ改善駆動と呼ぶ。なお、本実施の形態の固体撮像装置では、画素回路ＧＣを通常駆動ではなく、リニアリティ改善駆動させている。
【０１１１】
図１２では、図３とは異なり、読出期間Ｔ＿Ｒが開始されても、転送処理が開始されるまで、φＴＸ＝ＶＭに維持され、ＴＸは中間状態で駆動される。そのため、高輝度の被写体を露光した場合であっても、期間Ｔ１０において、ＰＤには対数特性で信号電荷が蓄積されることになる。これにより、露光期間Ｔ＿ＥにおいてＰＤにリニアログ特性で蓄積された信号電荷の上には期間Ｔ１０において対数特性で蓄積された信号電荷が載ることになる。これにより、期間Ｔ１０においてＰＤが線形特性で信号電荷を蓄積することが防止される。その結果、高輝度線形特性部Ｄ２１を除去することができる。
【０１１２】
時刻ｔ３では、図３の時刻ｔ３とは異なり、φＴＸ＝ＶＭでＴＸが駆動され、φＶＳＥＮ＝ＶＨとされシグナル信号が出力されている（シグナル信号出力処理）。これにより、ノイズ信号出力処理とシグナル信号出力処理とにおいてφＴＸの条件が同じになる。これにより、両信号に含まれるノイズ成分をより一致させ、ＣＤＳ回路４１にてノイズ信号とシグナル信号との差分をとったとき、両信号に含まれるノイズ成分をより確実に相殺することができる。
【０１１３】
図１３は、画素回路ＧＣをリニアリティ改善駆動させたときの画素回路ＧＣの光電変換特性を示したグラフである。縦軸及び横軸のスケールは図３と同じである。図１３に示すように、対数特性部Ｄ２が直線状に変化しており、図３で現れていた高輝度線形特性部Ｄ２１が除去され、対数特性部Ｄ２のリニアリティが改善していることが分かる。
【０１１４】
図１４から図１８は、図１２の時刻ｔ０から時刻ｔ４に対応する画素回路ＧＣのエネルギーバンド図である。図１４〜図１８に示すエネルギーバンド図は、下側に向かうにつれて電圧が高い。
【０１１５】
図１４に示す時刻ｔ０では、図５と同様、φＴＸ＝ＶＭにされ、被写体がリニアログ特性で露光されている。図１５に示す時刻ｔ１では、φＴＸ＝ＶＭとされ、ＴＸは中間状態で駆動されている。そのため、被写体が高輝度でありＰＤがサブスレショルド状態になっていると、ＰＤはＦＤに信号電荷を漏らしつつ、信号電荷を蓄積する。これにより、ＰＤは、第２層Ｌ２の上に、線形特性ではなく対数特性の信号電荷を蓄積でき、高輝度線形特性部Ｄ２１を除去することができる。
【０１１６】
図１６の時刻ｔ２では、図６と同様、φＴＸ＝ＶＨとされ、ＰＤに蓄積された信号電荷がＦＤに転送されている（転送処理）。図１７の時刻ｔ３では、図７とは異なり、φＴＸ＝ＶＬではなくφＴＸ＝ＶＭにされてシグナル信号が出力される。図１８の時刻ｔ４では、図９と同様、再度、φＲＳＴ＝ＶＨとされ、次のフレームの露光期間Ｔ＿Ｅが開始されている。
【０１１７】
次に、白黒反転現象について説明する。図１９は、ノイズ信号及びシグナル信号の入射光強度と電圧との関係を示したグラフである。なお、図１９において縦軸は線形軸であり、両信号の電圧を示し、横軸は線形軸であり入射光強度を示している。図１９において、Ｎｏｉｓｅはノイズ信号を示し、Ｎｏｉｓｅ＋Ｓｉｇｎａｌはシグナル信号を示している。ここで、説明を簡単にするために、画素回路ＧＣはリニアログ特性ではなく線形特性で駆動させている。また、読出期間Ｔ＿Ｒにおいて、画素回路ＧＣは通常駆動されたものとする。
【０１１８】
入射光強度が０の暗時には、ノイズ信号とシグナル信号とは電圧が同じで、高電圧である電圧Ｖ＿ＢＬをとる。入射光強度が増大するにつれて、シグナル成分（Ｓｉｇｎａｌ）が線形に増大するため、シグナル信号は、電圧が線形に減少している。入射光強度がＦ１を超えるとＰＤは飽和し、以後、入射光強度が増大してもシグナル信号の電圧は一定の飽和電圧である電圧Ｖ＿ＳＴを維持する。
【０１１９】
一方、ノイズ信号は、入射光強度がＦ２になるまでは電圧Ｖ＿ＢＬを維持し、入射光強度がＦ２を超えると、以降、入射光強度が増大するにつれて電圧が徐々に低下している。
【０１２０】
これは、図３に示すように、読出期間Ｔ＿Ｒが開始されてからノイズ信号出力処理が終了するまでの期間において、飽和したＰＤから溢れてきた信号電荷がＦＤ部に流れ込み、ＦＤの電圧を下げるためでる。つまり、ＰＤが飽和するような超高輝度の被写体を露光すると、ノイズ信号出力処理の実行中にＰＤから溢れてＦＤに流れ込む信号電荷の影響により、ノイズ信号の電圧が低下するのである。そして、ＰＤから溢れてＦＤに流れ込む信号電荷量は、被写体の輝度が増大するにつれて増大する。そのため、入射光強度がＦ２を超えると、入射光強度が増大するにつれてノイズ信号の電圧が徐々に低下しているのである。
【０１２１】
図２０は、図１９のノイズ信号とシグナル信号との差分信号の入射光強度と電圧との関係を示すグラフである。図２０において縦軸及び横軸のスケールは図１９と同じである。
【０１２２】
図２０に示すように、差分信号はノイズ信号とシグナル信号との差分（Ｎｏｉｓｅ−（Ｎｏｉｚｅ＋Ｓｉｇｎａｌ））であるため、入射光強度がＦ１になるまでは、入射光強度が増大するにつれて、電圧が線形に増大している。そして、入射光強度がＦ１を超えると、ＰＤが飽和するため、差分信号は電圧（Ｖ＿ＢＬ−Ｖ＿ＳＴ）を維持する。そして、入射光強度がＦ２を超えると、飽和したＰＤから溢れた信号電荷がＦＤに流れ込み、ＰＤの電圧が徐々に低下する。
【０１２３】
このように、入射光強度がＦ２を超えると、ノイズ信号が徐々に減少するため、本来、明るく再現されるはずの被写体が、暗く再現されてしまう。これにより、入射光強度がＦ２を超える超高輝度の被写体を露光した場合、白黒反転現象が生じ、ダイナミックレンジが減少するのである。
【０１２４】
次に、画素回路ＧＣをリニアリティ改善駆動させた場合を考える。図２１は、画素回路ＧＣをリニアリティ改善駆動させた場合におけるノイズ信号及びシグナル信号の入射光強度と電圧との関係を示したグラフである。図２２は、図２１に示すノイズ信号とシグナル信号との差分信号の入射光強度と電圧との関係を示すグラフである。
【０１２５】
図２１に示すようにシグナル信号のグラフは図１９と同じであるが、ノイズ信号のグラフは図１９と相違している。すなわち、図１９では、入射光強度がＦ２を超えたときに、ノイズ信号の電圧が低下し始めていたが、図２１では、入射光強度がＦ２よりも低いＦ２´を超えたときに、ノイズ信号の電圧が低下し始めている。
【０１２６】
よって、図２２に示す差分信号では、入射光強度がＦ２´を超えたときの電圧が低下し始めている。このように、対数特性部Ｄ２のリニアリティを改善させると、リニアリティを改善させない場合に比べて、白黒反転現象が低い入射光強度から開始され、更にダイナミックレンジが低下する。
【０１２７】
これは、リニアリティ改善駆動させた場合、図１２の時刻ｔ１に示すように、露光期間Ｔ＿Ｅが終了して読出期間Ｔ＿Ｒが開始されても、φＴＸ＝ＶＭが維持されていることが原因である。つまり、図１５に示す時刻ｔ１において、φＴＸ＝ＶＭとされＴＸのゲートは半開されている。そのため、φＴＸ＝ＶＨとしてＴＸのゲートを閉めた場合に比べて、ＰＤからＦＤに向けて信号電荷はより流れやすくなっている。よって、時刻ｔ１においてφＴＸ＝ＶＭでＴＸを駆動した場合、φＴＸ＝ＶＨでＴＸを駆動した場合に比べてＰＤから溢れた信号電荷量が少ない状態であっても、信号電荷はＦＤに流れ込む。これにより、対数特性部Ｄ２のリニアリティを改善した場合、被写体の輝度がより低い状態からノイズ信号は低下し始め、白黒反転現象がより生じ易くなるのである。
【０１２８】
図２３は、リニアリティ改善駆動を行った場合と通常駆動を行った場合とにおける画素回路ＧＣの光電変換特性を示したグラフである。光電変換特性Ｃ（ａ）は通常駆動の場合を示し、光電変換特性Ｃ（ｂ）はリニアリティ改善駆動の場合を示している。図２３において、縦軸は線形軸であり、画素回路ＧＣから得られる映像信号のレベルを示し、横軸は対数軸であり、入射光強度を示している。
【０１２９】
なお、図２３では、通常駆動、リニアリティ改善駆動とも、露光期間Ｔ＿Ｅにおいて、φＴＸ＝ＶＭでＴＸが駆動され、画素回路ＧＣはリニアログ特性を持っている。そのため、光電変換特性Ｃ（ａ）、Ｃ（ｂ）のダイナミックレンジＤＭ（ａ），ＤＭ（ｂ）は、図２０、図２２に比べて増大している。
【０１３０】
光電変換特性Ｃ（ａ）は、入射光強度がＦ（ａ）を超えるまでリニアログ特性を維持していることが分かる。但し、光電変換特性Ｃ（ａ）は通常駆動であるため、入射光強度がＦ（ａ）の手前まで上昇すると、映像信号のレベルが上側に向けて大きく反り上がり、リニアリティが悪化していることが分かる。そして、光電変換特性Ｃ（ａ）は、入射光強度がＦ（ａ）を超えると、白黒反転現象が発生して映像信号のレベルが減少に転じ、以後、入射光強度が増大するにつれて映像信号のレベルが徐々に減少していることが分かる。よって、画素回路ＧＣを通常駆動した場合、ダイナミックレンジＤＭ（ａ）は入射光強度が０からＦ（ａ）までの範囲となる。
【０１３１】
光電変換特性Ｃ（ｂ）も、入射光強度がＦ（ａ）より低いＦ（ｂ）を超えるまでリニアログ特性を維持していることが分かる。但し、光電変換特性Ｃ（ｂ）はリニアリティ改善駆動であるため、入射光強度がＦ（ｂ）の手前まで、映像信号のレベルが直線を維持しており、リニアリティが改善していることが分かる。そして、光電変換特性Ｃ（ｂ）は、入射光強度がＦ（ｂ）を超えると、光電変換特性Ｃ（ａ）と同様、白黒反転現象が発生して映像信号のレベルが徐々に減少していることが分かる。よって、画素回路ＧＣをリニアリティ改善駆動した場合、ダイナミックレンジＤＭ（ｂ）は入射光強度が０からＦ（ｂ）までの範囲となる。
【０１３２】
このように、画素回路ＧＣをリニアリティ改善駆動させると、白黒反転現象が通常駆動させた場合に比べてより低い入射光強度で発生するため、ダイナミックレンジＤＭ（ｂ）が、画素回路ＧＣを通常駆動させたときのダイナミックレンジＤＭ（ａ）に比べて小さくなっていることが分かる。
【０１３３】
そこで、本実施の形態では、白黒反転現象を防止し、ダイナミックレンジの拡大を図るために、電流生成部１５を設けているのである。図２４は、図１に示す電流生成部１５の回路図である。図２４に示すように、電流生成部１５は、トランジスタＱ１（第１負荷トランジスタの一例）、トランジスタＱ２（第２負荷トランジスタの一例）、電流源ＩＳ、及びスイッチＳＷＳ１，ＳＷＳ２を備える。
【０１３４】
電流源ＩＳは２個の電流源ＩＳ１，ＩＳ２を備えている。電流源ＩＳ１，ＩＳ２は、定電流源であり、それぞれ、スイッチＳＷＳ１，ＳＷＳ２を介してトランジスタＱ２の一方のノードＮ２に接続されている。以下、電流源ＩＳ１が生成する電流をＩＳ１、電流源ＩＳ２が生成する電流をＩＳ２と記述する。
【０１３５】
トランジスタＱ１は、例えばｎＭＯＳから構成され、垂直信号線Ｌ＿１の本数に対応して複数設けられ、一方のノードＮ１が垂直信号線Ｌ＿１に接続され、他方のノードが接地されている。
【０１３６】
トランジスタＱ２は、例えばｎＭＯＳから構成され、各トランジスタＱ１とカレントミラー接続されている。具体的には、トランジスタＱ２は、各トランジスタＱ１とゲート同士が接続され、かつ、ゲート及びノードＮ２間がショートされている。また、トランジスタＱ２は、ノードＮ２がスイッチＳＷＳ１，ＳＷＳ２と接続され、他方のノードが接地されている。
【０１３７】
これにより、各垂直信号線Ｌ＿１に流れる電流Ｉｏは、電流源ＩＳから供給される電流Ｉｒｅｆと等しくなる。そのため、画素回路ＧＣから出力されるノイズ信号及びシグナル信号は、電圧をほぼ維持した状態で、電流Ｉｒｅｆまで電流増幅されてカラムＡＤＣ３１に入力される。
【０１３８】
厳密にはノイズ信号及びシグナル信号の電圧は、垂直信号線Ｌ＿１を通過することで、出力直後の電圧に対して１０％程度減少するが、この減少は電圧の大きさによらず一律であるため、異なるタイミングで出力される各ノイズ信号及び各シグナル信号の電圧の相対的な関係は維持される。
【０１３９】
ここで、電流Ｉｒｅｆは、カラムＡＤＣ３１のコンデンサＣＩＮの容量値や垂直信号線Ｌ＿１の負荷容量等を考慮して決定されるが、通常、固体撮像装置全体の消費電力を低下させるために、仕様を満たす最小の電流値に設定されるのが一般的である。
【０１４０】
電流Ｉｒｅｆを増大させると、それに伴って電流Ｉｏも増大し、コンデンサＣＩＮは画素回路ＧＣから出力されるノイズ信号及びシグナル信号によりより早くチャージされ、コンデンサＣＩＮのセトリング期間を短くすることができる。
【０１４１】
そこで、本実施の形態では、ＴＧ６は、判定部１４により高輝度状態にあると判定された場合、電流源ＩＳが生成する電流を低輝度露光状態の場合に比べて増大させ、コンデンサＣＩＮのセトリング期間を短くしている。
【０１４２】
具体的には、ＴＧ６は、判定部１４により高輝度露光状態にあると判定されると、スイッチＳＷＳ１，ＳＷＳ２を共にオンし、電流ＩｒｅｆをＩｒｅｆ＝ＩＳ１＋ＩＳ２にし、電流Ｉｏを低輝度露光状態の場合に比べて増大させる。このとき、コンデンサＣＩＮのセトリング期間が短くなるため、ＴＧ６は、カラムＡＤＣ３１がノイズ信号をサンプルホールドするサンプルホールド期間ＴＳＨを、低輝度露光状態の場合に比べて短くする。
【０１４３】
これにより、白黒反転現象が生じるような超高輝度の被写体を露光しても、ノイズ信号のサンプルホールド期間ＴＳＨが短くなる結果、読出期間Ｔ＿Ｒが開始されてから、ノイズ信号出力処理が終了するまでの時間が短くなる。そのため、飽和したＰＤから溢れてＦＤに流れ込む信号電荷量が少なくなり、ＦＤでの電圧Ｖ＿ｎの低下が抑制され、ノイズ信号の電圧の低下が抑制され、白黒反転現象を抑制することができる。その結果、ダイナミックレンジが拡大するのである。
【０１４４】
一方、ＴＧ６は、判定部１４が低輝度露光状態にあると判定した場合、スイッチＳＷＳ１のみをオンし、電流ＩｒｅｆをＩｒｅｆ＝ＩＳ１にし、電流Ｉｏを高輝度露光状態の場合よりも減少させる。このとき、コンデンサＣＩＮのセトリング期間が長くなるため、ＴＧ６は、カラムＡＤＣ３１がノイズ信号をサンプルホールドするサンプルホールド期間ＴＳＨを、高輝度露光状態の場合に比べて長くする。
【０１４５】
図２５は、サンプルホールド期間ＴＳＨを短くした場合のカラムＡＤＣ３１のタイミングチャートである。図２５に示すように、サンプルホールド期間ＴＳＨが図１１の場合に比べて短くなっていることが分かる。つまり、高輝度露光状態にある場合、電流ＩｏがＩＳ１＋ＩＳ２となり、コンデンサＣＩＮのセトリング期間が短くなるため、ＴＧ６はサンプルホールド期間ＴＳＨを短く設定しているのである。また、このサンプルホールド期間ＴＳＨが短縮されると、φＰＲＳＴ，φＣＬ，φＳ１，φＳ２をハイレベルにする期間も短くすることができるため、φＰＲＳＴ、φＣＬ，φＳ１，φＳ２のハイレベルの期間も図１１の場合に比べて順次に短くされている。
【０１４６】
図２６は、本実施の形態による画素回路ＧＣの光電変換特性Ｃ（ｃ）を示すグラフである。なお、光電変換特性Ｃ（ａ），Ｃ（ｂ）は、図２３の同符号の光電変換特性と同じである。
【０１４７】
光電変換特性Ｃ（ｃ）は、高輝度露光状態において白黒反転現象の抑制措置が実行されているため、入射光強度がＦ（ｂ）よりも高いＦ（ｃ）になるまで、リニアログ特性を維持していることが分かる。また、光電変換特性Ｃ（ｃ）は、リニアリティ改善駆動であるため、入射光強度がＦ（ｃ）の手前まで、映像信号のレベルが直線を維持しており、リニアリティが改善していることが分かる。そして、光電変換特性Ｃ（ｃ）は、入射光強度がＦ（ｃ）を超えると、映像信号のレベルが減少に転じ、白黒反転現象が発生していることが分かる。そのため、光電変換特性Ｃ（ｃ）のダイナミックレンジＤＭ（ｃ）は、入射光強度が０からＦ（ｃ）までの範囲となる。
【０１４８】
このように、本実施の形態によれば、白黒反転現象の抑制措置を実行されているため、ダイナミックレンジＤＭ（ｃ）をリニアリティ改善駆動のみ実行した場合のダイナミックレンジＤＭ（ｂ）に比べて大幅に増大させることができる。そのため、リニアリティ改善駆動でありながら、ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。
【０１４９】
なお、図２４において、ＴＧ６は、高輝度露光状態では、スイッチＳＷＳ１，ＳＷＳ２をオンにし、低輝度露光状態では、スイッチＳＷＳ１のみオンする構成としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、電流源ＩＳを１つの可変電流源により構成し、高輝度露光状態の場合、高輝度露光状態において予め定められた電流値を電流源ＩＳから出力させ、低輝度露光状態の場合、低輝度露光状態おいて予め定められた電流値を電流源ＩＳから出力させてもよい。
【０１５０】
また、高輝度露光状態にある場合、ＴＧ６は、被写体の輝度に応じて、電流源ＩＳが出力する電流値を変化させてもよい。具体的には、被写体の輝度が高いほど、ＰＤから溢れてＦＤに流れる信号電荷量が増大し、ノイズ信号の電圧が低下する。そのため、高輝度露光状態にある場合、ＴＧ６は、被写体の輝度が高くなるにつれて、電流源ＩＳが出力する電流値を増大させればよい。これにより、サンプルホールド期間ＴＳＨをより短くし、白黒反転現象をより抑制することができる。
【０１５１】
また、電流源ＩＳが出力する電流値が増大すると、コンデンサＣＩＮのセトリング期間も短縮されるため、その短縮に合わせて、ＴＧ６は、サンプルホールド期間ＴＳＨを短くすればよい。この場合、ＴＧ６は、被写体の輝度と、電流源ＩＳの電流値と、サンプルホールド期間ＴＳＨとの関係を予め定めた関数又はＬＵＴを用いて、被写体の輝度に応じた電流源ＩＳの電流値と、サンプルホールド期間ＴＳＨとを決定すればよい。こうすることで、白黒反転現象をより低く抑制し、ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。
【０１５２】
なお、本実施の形態では、画素回路ＧＣをリニアリティ改善駆動させたが、本発明はこれに限定されず、画素回路ＧＣを通常駆動させてもよい。この場合、規定値Ｖ＿ｔｈ１を図２６のＦ（ａ）に対応する輝度値に設定し、判定部１４に高輝度露光状態にあるか否かの判定をさせればよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１４  判定部
１５  電流生成部
３１  カラムＡＤＣ
４１  ＣＤＳ回路
Ｄ１  線形特性部
Ｄ２  対数特性部
Ｄ２１  高輝度線形特性部
ＩＳ，ＩＳ１，ＩＳ２  電流源
Ｌ＿１  垂直信号線
Ｑ１，Ｑ２  トランジスタ
Ｔ＿Ｅ  露光期間
Ｔ＿Ｒ  読出期間
ＴＳＨ  サンプルホールド期間
ＧＣ  画素回路
ＦＤ  浮遊拡散層
ＰＤ  光電変換素子
ＴＸ  転送トランジスタ
ＳＦ  増幅トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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