(57)【要約】【課題】光学フィルターの色毎に感度が異なることに起因する色ノイズが効果的に抑圧する。【解決手段】固体撮像素子は、２次元マトリックス状に配列された複数の画素１ａと、列毎に奇数行の画素が接続される第１の列出力線８および偶数行の画素が接続される第２の列出力線９とを有し、複数の色フィルターを備える光学フィルターの色フィルターが画素の各々に対応づけられて第１および第２の列出力線から、画素に入力された光学像に応じて同色の出力信号を画像信号として出力する。列回路１２，１３は列毎に第１および第２の列出力線に対応して設けられ、前記出力信号を増幅する。列回路の増幅率は画素に対応づけられた色フィルターに応じて異なる。【選択図】図３
2012227590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元マトリックス状に配列された複数の画素と、列毎に奇数行の画素が接続される第１の列出力線および偶数行の画素が接続される第２の列出力線とを有し、複数の色フィルターを備える光学フィルターの前記色フィルターが前記画素の各々に対応づけられて前記第１および前記第２の列出力線から、前記画素に入力された光学像に応じて同色の出力信号を画像信号として出力する固体撮像素子であって、
前記列毎に前記第１および前記第２の列出力線に対応して設けられ、前記出力信号を増幅する第１および第２の列増幅手段を備え、
前記第１および前記第２の列増幅手段の各々についてその増幅率を、前記画素に対応づけられた前記色フィルターに応じて異ならせるようにしたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１および前記第２の列増幅手段の各々は、前記第１又は前記第２の列出力線に接続されたクランプ容量と、その反転端子が前記クランプ容量に接続され、非反転端子に所定のクランプ電圧が印加される列アンプと、前記非反転端子と前記列アンプの出力端を接続する帰還容量とを有し、
前記増幅率が前記クランプ容量と前記帰還容量との比によって決定され、前記列毎に前記第１および前記第２の列増幅手段における少なくとも前記クランプ容量および前記帰還容量のいずれかを異ならせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記列アンプの出力を蓄積する転送容量と、
行走査クロックに応じて前記転送容量に蓄積された信号を行読み出し線に出力する読み出しスイッチと、
前記行読み出し線に出力された信号を増幅して画像信号として出力するアンプ手段とを有し、
前記クランプ容量、前記帰還容量、および前記転送容量の少なくともいずれか１つを前記列毎に異ならせるようにしたことを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
クロック信号をカウントしてカウント値を出力する第１のカウンタ手段と、
前記第１のカウンタからのカウント値に応じたランプ波形出力を出力するランプ出力手段と、
前記列アンプの出力と前記ランプ波形出力とが一致した際、カウントを停止してそのカウント値を出力する第２のカウンタ手段と、
前記第２のカウンタ手段からのカウント値に応じた電圧信号を画像信号として出力する出力手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記ランプ出力手段から出力されるランプ波形出力の勾配を前記色フィルターに応じて異ならせ前記増幅率を異ならせるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子からの出力である画像信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段の出力についてゲイン調整するゲイン調整手段と、
前記ゲイン調整手段の出力をアナログーデジタル変換して画像データとするアナログーデジタル変換手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子およびこの固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に、デジタルカメラ等の撮像装置で用いられるＣＭＯＳ撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮像装置においては、固体撮像素子としてＣＭＯＳ撮像素子が使われることが多い。このＣＭＯＳ撮像素子は、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が高く、しかも消費電力が低い。さらに、ＣＭＯＳ撮像素子では、周辺回路などをオンチップ化することができるなどの利点がある。一方、デジタルカメラに代表される撮像装置においては、その高機能化のため、高感度化および低ノイズ化が要求されている。
【０００３】
低ノイズ化に対応した撮像装置として、例えば、固体撮像素子から出力されるアナログ映像信号を、可変ゲインアンプによって色毎にゲイン調整を行った後、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化して量子化ノイズを抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、固体撮像素子における高速読み出しに伴う信号値の精度の低下を防止するようにした撮像装置がある。ここでは、アナログ入力端子毎に加えた異なるアナログ値をアナログ値蓄積部に蓄えるとともに、これらアナログ値を、カウンタの動作に伴って漸次増加するＤ／Ａ変換器の参照出力値とともに比較器に入力する。そして、参照出力値の方が入力した個々のアナログ値を上回る時のカウンタのデータを個別にデジタル値蓄積部に蓄えた後、デジタル値蓄積部のデータを走査回路により順次デジタル値として読み出すようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０９３９３号公報
【特許文献２】特開平５−４８４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の技術は、ホワイトバランス補正に関するものであり、このため、被写体に照射される光源に応じて色毎に乗じるゲイン値を変える必要がある。つまり、特許文献１に記載の撮像装置においては、可変ゲインアンプが必要となる。
【０００７】
さらに、特許文献１においては、固体撮像素子から出力されたアナログ映像信号を、可変ゲインアンプによってゲイン調整する結果、固体撮像素子から後段に位置する可変ゲインアンプまでの間で、不可避的にノイズの影響を受けやすい。このため、可変ゲインアンプにおいて、ノイズに対してゲイン調整（ゲイン乗算）が行われて、結果的にノイズが増幅されてしまうことになる。
【０００８】
特に、固体撮像素子の後段に位置する可変ゲインアンプなどの増幅回路において、アナログ又はデジタル処理によって高いゲインを映像信号に乗じる場合、つまり、高感度撮影の際には、そのノイズの影響が顕著となってしまう。
【０００９】
従って、本発明の目的は、光学フィルターの色毎に感度が異なることに起因する色ノイズが効果的に抑圧することのできる固体撮像素子および撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明による固体撮像素子は、２次元マトリックス状に配列された複数の画素と、列毎に奇数行の画素が接続される第１の列出力線および偶数行の画素が接続される第２の列出力線とを有し、複数の色フィルターを備える光学フィルターの前記色フィルターが前記画素の各々に対応づけられて前記第１および前記第２の列出力線から、前記画素に入力された光学像に応じて同色の出力信号を画像信号として出力する固体撮像素子であって、前記列毎に前記第１および前記第２の列出力線に対応して設けられ、前記出力信号を増幅する第１および第２の列増幅手段を備え、前記第１および前記第２の列増幅手段の各々についてその増幅率を、前記画素に対応づけられた前記色フィルターに応じて異ならせるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明による撮像装置は、上記の固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの出力である画像信号からノイズを除去するノイズ除去手段と、前記ノイズ除去手段の出力についてゲイン調整するゲイン調整手段と、前記ゲイン調整手段の出力をアナログーデジタル変換して画像データとするアナログーデジタル変換手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学フィルターの色毎に感度が異なることに起因する色ノイズが効果的に抑圧されて、特に、高感度撮影の際に良好な撮影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像素子が用いられた撮像装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカラーフィルターの配列の一例を示す図である。
【図３】図１に示す固体撮像素子の構成についてその一例を示す図である。
【図４】図３に示す列回路の一例を詳細に説明するための図である。
【図５】図１に示す固体撮像素子の構成について他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態による固体撮像素子の一例について図面を参照して説明する。
【００１５】
まず、固体撮像素子について説明する前に、本発明の実施の形態による固体撮像素子の一例が用いられた撮像装置について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態による固体撮像素子が用いられた撮像装置の一例を示すブロック図である。
【００１７】
図示の撮像装置はデジタルスチルカメラであり、ＣＭＯＳ撮像素子などの固体撮像素子１０５を有している。レンズ１０１を通過した光は、絞り１０２によってその光量が調整された後、メカニカルシャッター１０３を介して光学像として固体撮像素子１０５に結像される。
【００１８】
絞り１０２の絞り量は絞り制御部１１３によって制御される。メカニカルシャッター１０３はシャッター制御部１１４によって制御され、光の固体撮像素子１０５への入射を制御する。固体撮像素子１０５の前段には光学フィルター１０４が配置され、光学フィルター１０４は撮像素子１０５に入射する光の波長又は空間周波数を制限する。
【００１９】
なお、図示の例では、固体撮像素子１０５の前段に光学フィルター１０４が配置されているが、この光学フィルターを固体撮像素子１０５に含むようにしてもよい。
【００２０】
固体撮像素子１０５は光学像に応じた画像信号（アナログ信号）を出力する。この画像信号はアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１０６に与えられ、ＡＦＥ１０６は画像信号について所定のアナログ処理（例えば、ノイズ除去およびゲイン調整）を行うとともに、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行う。
【００２１】
図示の例では、ＡＦＥ１０６はＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０７、ゲイン調整アンプ（Ａｍｐ）１０８、およびＡ／Ｄ変換器１０９を有している。ＣＤＳ回路１０７は画像信号からノイズを除去し、Ａｍｐ１０８は信号ゲインを調整する。そして、Ａ／Ｄ変換器１０９はＡｍｐ１０８の出力をデジタル信号（画像データ）とする。
【００２２】
なお、後述するように、固体撮像素子１０５が画像信号をデジタル出力で出力する場合には、ＡＦＥ１０６は省略される。
【００２３】
ＡＦＥ１０６からの出力（つまり、画像データ）はデジタル信号処理部１１０に与えられる。デジタル信号処理部１１０は画像データに対して、各種の補正処理および圧縮処理等を行う。デジタル信号処理部１１０から出力された画像データはシステム制御ＣＰＵ１１１に与えられる。そして、システム制御ＣＰＵ１１１は画像データを一時的に画像メモリ１１２に記憶する。
【００２４】
システム制御ＣＰＵ１１１は各種演算を行うとともに、デジタルスチルカメラ全体の制御を司る。タイミング発生部１１５は、システム制御ＣＰＵ１１１の制御下で撮像素子１０５、ＡＦＥ１０６、およびデジタル信号処理部１１０に対してタイミング信号を出力する。また、絞り制御部１１３およびシャッター制御部１１４はシステム制御ＣＰＵ１１１によって制御される。
【００２５】
図示の例では、システム制御ＣＰＵ１１１はそれぞれ表示インターフェース部（Ｉ／Ｆ）１１６および記録Ｉ／Ｆ１１８を介して表示部１１７および記録媒体１１９接続されている。さらに、システム制御ＣＰＵ１１１は外部Ｉ／Ｆ１２０を介して、パソコン（ＰＣ）などの外部機器１２１接続することができる。
【００２６】
表示部１１７は、例えば、液晶ディスプレイであり、システム制御ＣＰＵ１１１から送られた画像データを画像として表示する。また、システム制御ＣＰＵ１１１は記録媒体１１９に画像データの記録を行うとともに、記録媒体１１９に記録された画像データを読み出す。記録媒体１１９はＩ／Ｆ１１８、つまり、デジタルスチルカメラに対して着脱可能であり、例えば、半導体メモリが用いられる。
【００２７】
続いて、上述のデジタルスチルカメラの動作について説明する。いま、電源スイッチ（図示せず）がオンされるとメイン電源がオン状態となる。これによって、次に制御系の電源がオンし、さらにＡＦＥ１０６等の撮像系回路の電源がオンする。
【００２８】
続いて、システム制御ＣＰＵ１１１は露光量を制御するため、絞り制御部１１３によって絞り１０２を開放とする。さらに、システム制御ＣＰＵ１１１はシャッター制御部１１４によってメカニカルシャッター１０３を開状態とする。これによって、固体撮像素子１０５は入射した光に応じたアナログ信号を出力する。
【００２９】
固体撮像素子１０５から出力されたアナログ信号は、前述したように、ＡＦＥ１０９で画像データに変換されて、デジタル信号処理部１１０に入力される。システム制御ＣＰＵ１１１は、デジタル信号処理部１１０から受けた画像データに応じて露出演算を行う。つまり、システム制御ＣＰＵ１１１は測光処理を行うことになる。そして、システム制御ＣＰＵ１１１は測光処理で得られた結果に応じて明るさを判定して、絞り１０２の制御を行う。
【００３０】
続いて、システム制御ＣＰＵ１１１はデジタル信号処理部１１０から受けた画像データから高周波成分を抽出して被写体までの距離を求める。つまり、システム制御ＣＰＵ１１１は測距処理を行う。システム制御ＣＰＵ１１１は当該測距処理に応じてレンズ１０１（駆動部は示さず）を駆動して合焦したか否かを判定する。そして、合焦していないと判定すると、システム制御ＣＰＵ１１１は再びレンズ１０２を駆動して測距処理を行う。
【００３１】
一方、合焦下と判定すると、システム制御ＣＰＵ１１１は固体撮像素子１０５が備える電子シャッター機能を用いて、本露光を開始した後露光を終了する。なお、本露光の開始および終了についてはメカニカルシャッター１０３を開閉して行うようにしてもよい。
【００３２】
露光を終了した後、システム制御ＣＰＵ１１１はタイミング発生部１１５を制御して、行毎に順次画素信号を画像信号として出力する。画像信号の出力に当たっては、予め選択回路（図示せず）によって撮像素子１０５が駆動モードとされる。この際、選択回路によって全画素読出しモードと加算読出しモードとが選択可能である。
【００３３】
ＡＦＥ１０６では、ＣＤＳ回路１０７が撮像素子１０５から出力された画像信号を相関２重サンプリング等によってノイズ除去をした後、Ａｍｐ１０８で画像信号を増幅する。その後、Ａ／Ｄ変換器１０９によって画像信号がＡ／Ｄ変換（アナログーデジタル変換）されて、画像データとして出力される。
【００３４】
続いて、デジタル信号処理部１１０によって信号処理された画像データがシステム制御ＣＰＵ１１１に与えられ、システム制御ＣＰＵ１１１は画像データを画像メモリ１１２に書き込む。その後、画像メモリ１１２に記憶された画像データは、システム制御ＣＰＵ１１１の制御によってＩ／Ｆ１１８を介して記録媒体１１９に記録される。
【００３５】
さらに、上述のようにして得られた画像データは、システム制御ＣＰＵ１１１の制御下でＩ／Ｆ１１６を介して表示部１１７に与えられ、画像として表示部１１７に表示される。なお、システム制御ＣＰＵ１１１は外部Ｉ／Ｆ１２０を介して画像データを直接ＰＣ１２１に与えることができる。
【００３６】
図２は、図１に示す光学フィルター１０４の配列の一例を示す図である。
【００３７】
図２において、図示の光学フィルターの配列はベイヤー配列と呼ばれ、ベイヤー配列の光学フィルター１０４が固体撮像素子１０５の画素上に配列される。光学フィルター１０４は、複数の色フィルターを有している。
【００３８】
図示の例では、光学フィルター１０４は、赤色フィルター（Ｒ）と第１の緑色フィルター（Ｇ１）とが交互に配列された第１のライン（行）と、第２の緑色フィルター（Ｇ２）と青色フィルター（Ｂ）とが交互に並べられた第２のラインとを有している。そして、これら第１および第２のラインは列方向に沿って交互に並べられる。
【００３９】
図３は、図１に示す固体撮像素子１０５の構成についてその一例を示す図である。
【００４０】
図３を参照すると、固体撮像素子１０５は、複数の画素１ａを有し、これら画素１ａは２次元マトリックス状に配列されている。つまり、固体撮像素子１０５はｎ行×ｍ列（ｎおよびｍはそれぞれ２以上の整数）の画素１ａを有している。なお、図示の例は、ｎ＝ｍ＝４である。
【００４１】
画素１ａの各々は、フォトダイオード（ＰＤ）２、転送スイッチ３、リセットスイッチ４、フローティングディフュージョン（ＦＤ）５、ソースフォロワアンプ６、および行選択スイッチ７を有している。そして、行選択スイッチ７は垂直出力線（列出力線）８又は９に接続されている。
【００４２】
なお、リセットスイッチ４およびソースフォロワアンプ６には電源電圧ＶＤＤが接続されている。垂直出力線（列出力線）８および９はそれぞれ第１の列出力線および第２の列出力線である。
【００４３】
ＰＤ２は入射光に応じた信号電荷を発生して蓄積する。そして、転送スイッチ３によってＰＤ３に蓄積された信号電荷がＦＤ５に転送される。リセットスイッチ４によってＰＤ２又はＦＤ５に蓄積された不要電荷がリセットされる。ソースフォロワアンプ６によってＦＤ５に蓄積された信号電荷が増幅されて電圧信号に変換される。そして、行選択スイッチ７によってソースフォロワアンプ６の出力が垂直出力線（列出力線）８又は９に接続される。
【００４４】
なお、図示の例では、リセットスイッチ４、ＦＤ５、およびソースフォロワアンプ６によってフローティングディフュージョンアンプが構成される。ここでは、奇数行のソースフォロワアンプ６の出力は垂直出力線（列出力線）８に接続され、偶数行のソースフォロワアンプ６の出力は垂直出力線（列出力線）９に接続される。
【００４５】
垂直出力線（列出力線）８および９にはそれぞれ負荷電流源１０および１１が接続され、これら負荷電流源１０および１１は、行選択スイッチ７で選択された行のソースフォロワアンプ６を駆動するためのものである。
【００４６】
１行目の画素１ａにおいて、転送スイッチ３は転送パルスφＴＸｎによってオン・オフされる。そして、転送スイッチ３のオンによってＰＤ２に蓄積された信号電荷がＦＤ５に転送される。また、リセットスイッチ４はリセットパルスφＲＥＳｎによってオン・オフされ、リセットスイッチ４のオンによって、ＰＤ２又はＦＤ５がリセットされる。行選択スイッチ７は行選択パルスφＳＥＬｎによってオン・オフされ、行選択パルス７のオンによって、ソースフォロワアンプ６の出力が垂直出力線（列出力線）８に接続される。
【００４７】
同様にして、２行目の画素１ａは、転送パルスφＴＸｎ＋１、リセットパルスφＲＥＳｎ＋１、および行選択パルスφＳＥＬｎ＋１によって制御され、３行目の画素１ａは、転送パルスφＴＸｎ＋２、リセットパルスφＲＥＳｎ＋２、および行選択パルスφＳＥＬｎ＋２によって制御される。また、４行目の画素１ａは、転送パルスφＴＸｎ＋３、リセットパルスφＲＥＳｎ＋３、および行選択パルスφＳＥＬｎ＋３によって制御される。
【００４８】
なお、転送パルスφＴＸｎ〜φＴＸｎ＋３、リセットパルスφＲＥＳｎ〜φＲＥＳｎ＋３、および行選択パルスφＳＥＬｎ〜φＳＥＬｎ＋３は垂直走査回路（列走査回路）１から出力される。
【００４９】
図示のように、垂直出力線（列出力線）８および９にはそれぞれ列回路１２および１３が接続されている。列回路１２は列毎に奇数行の画素１ａを処理する回路であり、列回路１３は列毎に偶数行の画素１ａを処理する回路である。列回路１２および１３には列回路駆動パルスが与えられる。なお、列回路１２および１３の構成については後述する。
【００５０】
列回路１２および１３には水平走査回路（行走査回路）１９が接続され、水平走査回路（行走査回路）１９には水平走査クロック（行走査クロック）φＨおよび信号φＨＳＴが与えられる。信号φＨＳＴは、水平走査期間（行走査期間）の開始、つまり、列毎の出力信号の水平読み出し線（行読み出し線）１７および１８への出力の開始を示す信号である。そして、水平走査回路（行走査回路）１９は、列回路１２および１３からそれぞれ水平読み出し線（行読み出し線）１７及び１８への信号の出力を、水平走査クロック（行走査クロック）φＨに応じて行う。
【００５１】
水平読み出し線（行読み出し線）１７および１８にはそれぞれ出力アンプ２０および２１（アンプ手段）が接続され、出力アンプ２０は水平読み出し線（行読み出し線）１７に出力された出力信号（画素信号）を増幅して出力する。また、出力アンプ２１は、水平読み出し線（行読み出し線）１８に出力された出力信号を増幅して出力する。よって、奇数行の画素信号は出力Ａから出力され、偶数行の画素信号は出力Ｂから出力されることになる。つまり、出力ＡおよびＢには同色の出力信号が画像信号として出力される。
【００５２】
ここで、図２で説明した光学フィルター１０４を用いると、第１列の列回路１２はＲ信号を処理することになる。同様に、第１列の列回路１３はＧ２信号を処理し、第２列の列回路１２はＧ１信号を処理する。そして、第２列の列回路１３はＢ信号を処理することになる。以下、同様に各列の列回路１２および１３によって光学フィルター１０４に応じた信号処理が行われる。その結果、光学フィルター１０４の各色に最適な信号増幅を行うことができる。
【００５３】
なお、図２に示す例では、第１の緑色フィルター（Ｇ１）と第２の緑色フィルター（Ｇ２）とを用いるようにしたが、これらフィルターＧ１およびＧ２は同一のフィルターであってもよい。
【００５４】
図４は、図３に示す列回路１２の一例を詳細に説明するための図である。なお、列回路１３も列回路１２と同様の構成を有している。また、図４において、図３に示す構成要素と同一の構成要素について同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図３には示されていないが、図４においては、水平読み出し線（行読み出し線）１７および１８にはそれぞれ水平出力線リセットスイッチ２９および３０が接続され、水平出力線リセットスイッチ２９および３０のゲート同士が接続されている。水平出力線リセットスイッチ２９および３０のゲートには信号φＣＨＲが加えられ、信号φＣＨＲによって水平出力線リセットスイッチ２９および３０がオン・オフされる。そして、１水平走査クロック（行走査クロック）φＨ毎に、水平読み出し線（行読み出し線）１７および１８が電圧ＶＣＨＲにリセットされる。
【００５６】
図４を参照すると、列回路１２はクランプ容量２２、列アンプ２３、帰還容量２４、およびクランプスイッチ２５を有している。そして、列回路１２には、列回路駆動パルスとして、信号φＣＬＡＭＰ、クランプ電圧ＶＣＬＡＭＰ、および信号φＴＳが与えられる。
【００５７】
なお、ここでは、クランプ容量２２、列アンプ２３、帰還容量２４、およびクランプスイッチ２５によって、第１の列増幅手段および第２の列増幅手段の各々が構成される。
【００５８】
図示のように、垂直出力線（列出力線）８はクランプ容量２２を介して列アンプ２３の反転入力端（反転端子）に接続されている。列アンプ２３の反転入力端（非反転端子）は、帰還容量２４を介して列アンプ２３の出力端に接続されている。列アンプ２３の増幅率は、クランプ容量２２と帰還容量２４との比によって決定される。列アンプ２３の反転入力端および出力端は、さらに、信号φＣＬＡＭＰによってオン・オフを制御されるクランプスイッチ２５によって接続されている。また、列アンプ２３の非反転入力端には信号ＶＣＬＡＭＰが印加される。
【００５９】
列アンプ２３の出力信号は、信号φＴＳによってオン・オフを制御される転送ゲート２６を介して転送容量２７に転送されて記憶される（蓄積される）。転送容量２７に記憶された信号は、水平走査回路（行走査回路）１９によって前述の水平走査クロック（行走査クロック）φＨに応じてオン・オフ制御される転送ゲート２８を読み出しスイッチとして水平読み出し線（行読み出し線）１７に出力される。転送容量２７から水平出力線（行出力線）１７への読み出しは、転送容量２７と水平出力線（行出力線）１７の寄生容量との間の容量分割で行われる。
【００６０】
ここでは、各列の列回路１２および１３の増幅率は、各列回路に対応するフィルターに最適化される。最適化された増幅率は、例えば、基準光源を用いて、固体撮像素子の設計の際に予め測定等によって求められた光学フィルターの透過率と固体撮像素子の分光感度とに応じて各列回路の出力が一定となるように決定する。
【００６１】
増幅率を異ならせる手法としては、クランプ容量２２を各列回路で異ならせるようにする。又は帰還容量２４を各列回路で異ならせるようにしてもよい。さらには、転送容量２７を各列回路で異ならせるようにしてもよい。
【００６２】
図５は、図１に示す固体撮像素子の構成について他の一例を示す図である。なお、図５において、列回路１２および１３は同様の構成を有している。また、図５において、図３および図４に示す構成要素と同一の構成要素について同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【００６３】
図５を参照すると、列アンプ２３の出力端は電圧比較器３１の一方の入力端に接続され、この電圧比較器３１の出力端はカウンタ３４に接続されている。そして、カウンタ３４の出力はデジタル信号出力線３５に接続される。そして、このデジタル信号出力線３５には出力バッファ３６が接続される。なお、電圧比較器３１およびカウンタ３４は、第２のカウンタ手段として機能する。
【００６４】
また、列Ｄ／Ａ回路３３（ランプ出力手段）の出力端が電圧比較器３１の他方の入力端に接続されている。また、列Ｄ／Ａ回路３３にはカウンタ３２（第１のカウンタ手段）が接続される。列Ｄ／Ａ回路３３は、前述の特許文献２に記載のランプ型Ｄ／Ａ回路と同様の回路であり、ランプ波形出力を出力する。
【００６５】
カウンタ３２はクロック信号φＡＤＣＬＫをカウントして、そのカウント値を列Ｄ／Ａ回路３３に与える。列Ｄ／Ａ回路３３はカウント値に応じたアナログ信号（電圧信号）を出力する。電圧比較器３１は列アンプ２３の出力と列Ｄ／Ａ回路３３の出力とを比較して、電圧比較結果を出力する。例えば、電圧比較器３１は両入力電圧が一致すると、その出力（電圧比較結果）を変化させる。カウンタ３４は、電圧比較結果に応じてクロック信号φＡＤＣＬＫのカウントを停止して、その際のカウント値を保持する。これによって、列アンプ２３の出力がＡ／Ｄ変換されて、列アンプ２３の出力に対応するデジタル値がカウンタ３４に保持されることになる。
【００６６】
デジタル信号出力線３５には水平走査回路（行走査回路）１９により選択されたカウンタ３４の出力が出力され、カウンタ３４の出力は出力バッファ３６（出力手段）によって画像信号として出力される。
【００６７】
図５に示す例においても、各列の列回路１２および１３の増幅率を異ならせて、列回路の増幅率を光学フィルター１０４に応じて最適化する。最適化された増幅率は、例えば、基準光源を用いて、固体撮像素子の設計の際に予め測定等によって求められた光学フィルターの透過率と固体撮像素子の分光感度とに応じて各列回路の出力が一定となるように決定する。
【００６８】
増幅率を異ならせる手法としては、クランプ容量２２を各列回路で異ならせるようにする。又は帰還容量２４を各列回路で異ならせるようにしてもよい。さらには、転送容量２７を各列回路で異ならせるようにしてもよい。さらには、Ｄ／Ａ変換器３３から出力されるランプ波形の勾配を光学フィルター毎に異ならせて増幅率を異ならせるようにしてもよい。
【００６９】
このように、本発明の実施の形態では、列回路毎に増幅率を異ならせるようにしたので、光学フィルター（カラーフィルター）の色（フィルター）毎に感度が異なることに起因する色ノイズを、効果的に抑圧することができる。そして、高感度撮影の際においても良好な撮影画像を得ることができる。
【００７０】
つまり、カラーフィルターに最適なゲイン値を用いて、しかもノイズの影響を受けにくい段階でゲイン調整を行うようにしたので、カラーフィルターの色毎に感度が異なることに起因する色ノイズを低減することができる。
【００７１】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
２  フォトダイオード
３転送スイッチ
４  リセットスイッチ
５  フローティングディフュージョン
６  ソースフォロワアンプ
７  行選択スイッチ
８，９  垂直出力線（列出力線）
１２，１３  列回路
１７，１８  水平読み出し線（行出力線）
２３  列アンプ
【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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