"リニア特性とログ特性とが変曲点で切り替わるリニアログ特性の光電変換特性を持つ固体撮像装置であって、受光素子を含む複数の画素により構成された撮像素子と、前記受光素子を逆バイアス状態でリセットして露光させて前記画素からリニア特性を持つ第1画像信号を出力させる逆バイアスモードと、前記受光素子をゼロバイアス状態にしてリセットして露光させて前記画素からログ特性を持つ第2画像信号を出力させるゼロバイアスモードとが1フレーム期間において切り替えられるように前記画素を駆動する撮像素子制御部と、前記第1画像信号又は前記第2画像信号のレベルに基づいて、前記第1画像信号と前記第2画像信号とを切り替えて出力する画像信号処理部とを備える固体撮像装置。前記撮像素子制御部は、前記1フレーム期間において、前記逆バイアスモードで前記画素を駆動させた後、前記ゼロバイアスモードで前記画素を駆動させる請求項1記載の固体撮像装置。前記画像信号処理部は、前記第1画像信号のレベルが前記変曲点の画像信号のレベルを示す閾値以下の場合、前記第1画像信号を出力し、前記第1画像信号のレベルが前記閾値より大きい場合、前記第2画像信号を出力する請求項1又は2記載の固体撮像装置。前記画素は、原色カラーフィルタを備える請求項1~3のいずれかに記載の固体撮像装置。前記画素は、補色カラーフィルタを備える請求項1~3のいずれかに記載の固体撮像装置。前記受光素子は、表面型のフォトダイオードである請求項1~5のいずれかに記載の固体撮像装置。前記受光素子は、埋め込み型のフォトダイオードである請求項1~5のいずれかに記載の固体撮像装置。しかしながら、特許文献1では、各画素は、受光素子が固体撮像装置において一般的に用いられている駆動方式である逆バイアスモードで駆動されているため、ログ特性にバラツキが発生するという問題がある。特許文献2では、受光素子がゼロバイアスモードで駆動される画素回路しか配列されていないため、リニアログ特性を実現することができないという問題がある。そのため、ダイナミックレンジは確保できるが、入射光量に対して高感度な画像信号を出力することができないという問題がある。特許文献3は、CCDに関するものであり、また、リニアログ特性の光電変換特性を持たせることが行われていない。本発明の目的は、高感度のリニア特性と、ばらつきの少ないログ特性とを持つリニアログ特性の固体撮像装置を提供することである。1本発明による固体撮像装置は、リニア特性とログ特性とが変曲点で切り替わるリニアログ特性の光電変換特性を持つ固体撮像装置であって、受光素子を含む複数の画素により構成された撮像素子と、前記受光素子を逆バイアス状態でリセットして露光させて前記画素からリニア特性を持つ第1画像信号を出力させる逆バイアスモードと、前記受光素子をゼロバイアス状態にしてリセットして露光させて前記画素からログ特性を持つ第2画像信号を出力させるゼロバイアスモードとが1フレーム期間において切り替えられるように前記画素を駆動する撮像素子制御部と、前記第1画像信号又は前記第2画像信号のレベルに基づいて、前記第1画像信号と前記第2画像信号とを切り替えて出力する画像信号処理部とを備える。この構成によれば、撮像素子を構成する画素は、1フレーム期間において、逆バイアスモードとゼロバイアスモードとの2つのモードで駆動される。したがって、1フレーム期間において、高感度なリニア特性を持つ第1画像信号と、ばらつきが少ないログ特性を持つ第2画像信号とが得られる。そして、第1画像信号又は第2画像信号のレベルから、被写体が高輝度又は低輝度であるかが判断され、判断結果に応じて第1画像信号又は第2画像信号が出力される。これにより、高感度なリニア特性とばらつきの少ないログ特性とが変曲点で切り替わる光電変換特性を持つ固体撮像装置を提供することができる。2前記撮像素子制御部は、前記1フレーム期間において、前記逆バイアスモードで前記画素を駆動させた後、前記ゼロバイアスモードで前記画素を駆動させることが好ましい。リニア特性の画像信号は時間積分性を有しているため、ある程度の露光時間を確保する必要がある。一方、ログ特性の画像信号は時間積分性を有していないため、リニア特性の画像信号のように露光時間を確保する必要はない。本構成では、1フレーム期間において、画素はまず逆バイアスモードで駆動されてリニア特性を持つ第1画像信号が得られ、次にゼロバイアスモードで駆動されてログ特性を持つ第2画像信号が得られている。よって、1フレーム期間において、逆バイアスモードで画素が駆動される時間を十分に確保することができ、精度の良い第1画像信号を得ることができる。3前記画像信号処理部は、前記第1画像信号のレベルが前記変曲点の画像信号のレベルを示す閾値以下の場合、前記第1画像信号を出力し、前記第1画像信号のレベルが前記閾値より大きい場合、前記第2画像信号を出力することが好ましい。この構成によれば、第1画像信号が閾値以下であれば、低輝度の被写体が撮像されたと判定され、第1画像信号が出力され、第1画像信号が閾値より大きければ、高輝度の被写体が撮像されたと判定され、第2画像信号が出力される。したがって、低輝度側にリニア特性を持ち、高輝度側にログ特性を持つ光電変換特性が得られる。4前記画素は、原色カラーフィルタを備えることが好ましい。この構成によれば、原色例えば、R、G、Bの色成分を持つ画像信号が得られる。5前記画素は、補色カラーフィルタを備えることが好ましい。この構成によれば、補色カラーフィルタを備えているため、高感度な画像信号が得られる。6前記受光素子は、表面型のフォトダイオードであることが好ましい。この構成によれば、画素の受光素子が表面型のフォトダイオードで構成されているため、ゼロバイスモードで画素を駆動させることが容易となる。7前記受光素子は、埋め込み型のフォトダイオードであることが好ましい。この構成によれば、画素の受光素子が埋込型のフォトダイオードで構成したため、高品質の第1、第2画像信号を得ることができる。本発明によれば、撮像素子を構成する画素は、1フレーム期間において、逆バイアスモードとゼロバイアスモードとの2つのモードで駆動される。したがって、1フレーム期間において、高感度なリニア特性を持つ第1画像信号と、ばらつきが少ないログ特性を持つ第2画像信号とが得られる。そして、第1画像信号又は第2画像信号のレベルから、被写体が高輝度又は低輝度であるかが判断され、判断結果に応じて第1画像信号又は第2画像信号が出力される。これにより、高感度なリニア特性とばらつきの少ないログ特性とが変曲点で切り替わる光電変換特性を持つ固体撮像装置を提供することができる。実施の形態1図1は、本発明の実施の形態1による固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示す固体撮像装置は、リニア特性とログ特性とが変曲点で切り替わるリニアログ特性の光電変換特性を持つ固体撮像装置である。具体的には、本実施の形態による固体撮像装置は、変曲点より低輝度側がリニア特性を持ち、高輝度側がログ特性を持つリニアログ特性の光電変換特性を持つ固体撮像装置である。固体撮像装置は、撮像素子110及び画像処理部120を備えている。撮像素子110及び画像処理部120は1つのICチップ内に構成されていても良いし、別のICチップとして構成されても良い。画像処理部120は、画像信号処理部121及び撮像素子制御部122を備えている。撮像素子制御部122は、SYSCLKとレジスタ制御信号とを撮像素子110に出力し、撮像素子110を制御する。SYSCLKは例えば図略の発振回路により生成される所定の周波数例えば54MHzを持つクロック信号である。レジスタ制御信号は、図2に示すタイミング制御部22が備えている各種のレジスタにデータを書き込むための信号である。撮像素子110は、第1チャネル信号CH1と第2チャネル信号CH2との2チャンネルの画像信号を画像信号処理部121に出力する。ここで、第1チャネル信号CH1は、図2に示す画素アレイ部21の奇数列の画素から出力される画像信号である。第2チャネル信号CH2は、画素アレイ部21の偶数列の画素から出力される画像信号である。第1、第2チャネル信号CH1,CH2は、それぞれ、リニア特性を持つ画像信号D1とログ特性を持つ画像信号D2とを含む。画像信号処理部121は、第1チャネル信号CH1と第2チャネル信号CH2とに対して種々の画像処理を施し、画像信号D1と画像信号D2とのいずれか一方を最終的に出力画像信号D3として、外部装置に出力する。ここで、外部装置としては、例えば、液晶パネルや有機ELパネル等の表示装置や、出力画像信号D3を保持するメモリ等が該当する。図2は、図1に示す撮像素子110の詳細な構成を示すブロック図である。撮像素子110は、画素アレイ部21、タイミング制御部22、ローデコーダ23、カラムADCアレイ部24、カラムデコーダ25、センスアンプ26、LVDSシリアライザ27、出力端子28、ランプ波生成回路29、及び入力端子210,211を備えている。画素アレイ部21は、M2以上の整数行×N2以上の整数列でマトリックス状に配列され、受光素子を含む複数の画素により構成されている。各画素は、撮像素子制御部122により、逆バイアスモードとゼロバイアスモードとが1フレーム期間において切り替えられて駆動される。ここで、逆バイアスモードは、画素が備える受光素子を逆バイアス状態にしてリセットさせて露光させるモードである。逆バイアス状態とは、各画素が備える受光素子のカソードをアノードよりも高電位にした状態を指す。なお、逆バイアスモードは、固体撮像装置を構成するフォトダイオードの駆動方法として従来から広く一般的に使用されているモードであり、フォトダイオードモードとも呼ばれている。ゼロバイアスモードは、画素が備える受光素子をゼロバイアス状態にしてリセットさせて露光させるモードである。ゼロバイアス状態とは、アノードとカソードとを同電位にした状態を指す。なお、ゼロバイアスモードは、太陽電池における受光素子の駆動方法と同じ駆動方法であるため、太陽電池モードとも呼ばれている。また、各画素は、例えば赤R、緑G、青Bのいずれかの原色カラーフィルタを備えた、R,G,Bの画素により構成されている。そして、R,G,Bの画素は、例えばベイヤー配列等の所定の配列パターンにしたがって配列されている。なお、原色カラーフィルタに代えて、例えば、シアンC、イエローY、マゼンタMの補色カラーフィルタを採用してもよい。この場合、C、Y、Mの画素を例えばベイヤー配列等の配列パターンにしたがって配列させればよい。補色カラーフィルタは、一般的に原色カラーフィルタに比べて感度が高い。そのため、感度を優先する場合は、補色カラーフィルタを採用すればよい。但し、補色カラーフィルタを採用した場合、C、Y、Mの画像信号をR、G、Bの画像信号に変換する色変換処理が必要になることもあるため、処理コストの低下を図るという観点からは、原色カラーフィルタを採用することが好ましい。タイミング制御部22は、PLL、タイミングジェネレータTG、及びレジスタを備え、ローデコーダ23、カラムADCアレイ部24、及びカラムデコーダ25を制御する。PLLは、必要に応じてSYSCLKを逓倍例えば2逓倍してTGに供給する。TGはPLLから供給された信号にしたがって、水平同期信号及び垂直同期信号等のタイミング信号を生成し、ローデコーダ23、カラムADCアレイ部24、及びカラムデコーダ25に供給し、これらの動作を同期させる。レジスタは、例えばローデコーダ23が各画素に出力する各種の画素制御信号の波形を規定するためのデータを保持している。ここで、レジスタが保持するデータは、撮像素子制御部122から出力されるレジスタ制御信号によって書き込まれている。ローデコーダ23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、タイミングジェネレータから出力される垂直同期信号をトリガーとして、画素アレイ部21の各行をサイクリックに選択し、画素アレイ部21を垂直走査する。ここで、ローデコーダ23は、画素アレイ部21を上側から下側に向けて1行ずつ、順次に選択してもよいし、画素アレイ部21を下側から上側に向けて1行ずつ、順次に選択してもよい。ドライバ回路は、タイミング制御部22のレジスタに書き込まれたデータにしたがって画素制御信号を生成し、各画素に供給することで各画素を駆動させる。カラムADCアレイ部24は、画素アレイ部21の各列に対応するN個のカラムADC212を備えている。カラムADC212は、画素アレイ部21の各列に対応する垂直信号線L_1を介して各列の画素と接続され、垂直走査回路により選択された行の画素から画像信号を読み出す。本実施の形態では、カラムADCアレイ部24は、画素アレイ部21の下側に設けられたカラムADCアレイ部241と、画素アレイ部21の上側に設けられたカラムADCアレイ部242とを備えている。カラムADCアレイ部241は、画素アレイ部21の奇数列の画素から画像信号を読み出し、カラムADCアレイ部242は、画素アレイ部21の偶数列の画素から画像信号を読み出す。なお、カラムADCアレイ部241からセンスアンプ261及びLVDSシリアライザ271を介して出力される画像信号が第1チャネル信号CH1であり、カラムADCアレイ部242からセンスアンプ262及びLVDSシリアライザ272を介して出力される画像信号が第2チャネル信号CH2である。各画素は、1水平期間において、ノイズ成分のみからなる画像信号と、ノイズ成分にシグナル成分が加算された画像信号とを出力する。ここで、ノイズ成分のみからなる画像信号をノイズ成分信号と記述し、ノイズ成分にシグナル成分が加算された画像信号をノイズシグナル成分信号と記述する。カラムADC212は、相関二重サンプリング回路及びAD変換回路を含む。相関二重サンプリング回路は、画素から出力されたノイズ成分信号及びノイズシグナル成分信号に対して相関二重サンプリング処理を行う。これにより、ノイズシグナル成分信号とノイズ成分信号との差分が求められ、ノイズシグナル成分信号に含まれるノイズ成分が除去され、シグナル成分のみから構成される画像信号であるシグナル成分信号が生成される。AD変換回路は、相関二重サンプリング回路により生成されたシグナル成分信号をAD変換アナログデジタル変換して保持する。具体的には、AD変換回路は、相関二重サンプリング回路からシグナル成分信号が入力されると、ランプ波生成回路29から出力されるランプ信号のレベルがシグナル成分信号のレベルを超えるまでの時間をカウントし、アナログのシグナル成分信号をAD変換する。本実施の形態では、シグナル成分信号は、例えば14ビットのデジタルデータに変換される。カラムデコーダ25は、カラムADCアレイ部241の下側に設けられたカラムデコーダ251と、カラムADCアレイ部242の上側に設けられたカラムデコーダ252とを備えている。カラムデコーダ251は、例えばシフトレジスタにより構成され、タイミング制御部22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ADC212をサイクリックに選択し、カラムADCアレイ部241を水平走査し、各列のカラムADC212が保持するデジタルの画像信号をセンスアンプ261に順次に出力させる。なお、カラムデコーダ252は、カラムデコーダ251と同一であるため、説明を省略する。センスアンプ26は、カラムADCアレイ部241の後段に設けられたセンスアンプ261と、カラムADCアレイ部242の後段に設けられたセンスアンプ262とを備えている。センスアンプ261は、カラムADCアレイ部241から水平信号線L_2を介して出力されるデジタルの画像信号を増幅し、LVDSシリアライザ271に出力する。本実施の形態では、カラムADC212は、14ビットのデジタルの画像信号を生成し、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261に出力する。よって、カラムADCアレイ部241とセンスアンプ261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261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LVDSシリアライザ271に出力する。センスアンプ262は、センスアンプ261と同一構成であるため、説明を省略する。LVDSシリアライザ271は、LVDSLowVoltagedifferentialsingalings規格に準拠したシリアライザであり、センスアンプ261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281に出力する。LVDSシリアライザ272は、LVDSシリアライザ271と同一構成であるため、説明を省略する。出力端子28は、LVDSシリアライザ271の後段に設けられた出力端子281と、LVDSシリアライザ272の後段に設けられた出力端子282とを備えている。出力端子281は、LVDSシリアライザ271からの画像信号を第1チャネル信号CH1として画像信号処理部121に出力する。出力端子282は、LVDSシリアライザ272からの画像信号を第2チャネル信号CH2として画像信号処理部121に出力する。ランプ波生成回路29は、一定の傾きを持って直線状に変化するランプ信号を生成して、各カラムADC212に出力する。入力端子210は、撮像素子制御部122から供給されるSYSCLKが入力され、タイミング制御部22に出力する。入力端子211は、撮像素子制御部122から供給されるレジスタ制御信号が入力され、タイミング制御部22に出力する。図3は、本発明の実施の形態1による画素アレイ部21を構成する画素の回路図である。図5に示す画素回路は、受光素子以下、PDと記述する。、リセットトランジスタRST以下、RSTと記述する。、アンプAMP以下、AMPと記述する。、行選択トランジスタSEL以下、SELと記述する。を備えている。PDは、例えば表面型のフォトダイオードにより構成され、カソードにRSTを介してPDバイアス信号画素制御信号の一例、以下、φRSBと記述する。が入力され、アノードに負の駆動電圧PVSS以下、PVSSと記述するが印加される。ここで、PVSSとしてはローレベル以下、Loと記述するの電圧が採用され、Loの電圧としては例えば0Vが採用される。そして、PDは、φRST=Hi以下、Hiと記述する。とされ、HiのφRSBがカソードに入力され、アノードにLoのレベルを持つPVSSが入力され、逆バイアス状態でリセットされる。これにより、画素は逆バイアスモードで駆動される。一方、PDは、φRST=Hiとされ、LoのφRSBがカソードに入力され、アノードにLoのレベルを持つPVSSが入力され、ゼロバイアス状態でリセットされる。これにより、画素はゼロバイアスモードで駆動される。RSTは、例えばnMOSにより構成され、PDをリセットする。RSTのゲートには、RSTをオン、オフするためのリセット信号φRST画素制御信号の一例、以下、φRSTと記述する。が入力され、ドレインにφRSBが入力され、ソースがPDのカソードに接続されている。そして、RSTは、画素を逆バイアスモードで駆動させる場合、φRST=Hiとなってオンし、HiのφRSBをPDのカソードに供給し、PDを逆バイアス状態でリセットする。また、RSTは、画素をゼロバイアスモードで駆動させる場合、φRST=Hiとなってオンし、LoのφRSBをPDのカソードに供給し、PDをゼロバイアス状態でリセットする。なお、φRST、φRSBは、例えば、ローデコーダ23から出力される。また、PVSSは例えば接地されている。AMPは、入力端子がPDとRSTとの接続点に接続され、出力端子がSELを介して垂直信号線L_1に接続され、PDのカソードの電圧を電流増幅してSELに出力する。また、AMPは、正の電源端子に正の駆動電圧PVDD以下、PVDDと記述する。が供給され、負の電源端子にPVSSが供給されている。なお、PVDDは、図略の電圧源から供給される。SELは、例えばnMOSにより構成され、ゲートに行選択信号φVSEN画素制御信号の一例、以下、φVSENと記述する。が入力され、ドレインがAMPの出力端子に接続され、ソースが垂直信号線L_1を介して対応する列のカラムADC212に接続されている。そして、SELは、AMPにより電流増幅された電圧を画像信号として、垂直信号線L_1を介して対応する列のカラムADC212に出力する。ここで、φVSENはローデコーダ23から出力される。図4は、図3に示す画素回路のタイミングチャートである。図4のタイミングチャートは、1フレーム期間T1におけるある1つの画素回路のタイミングチャートを示している。ここで、1フレーム期間T1とは、1行分の画素が1ライン分の画像信号を得るのに要する期間である。そして、この1フレーム期間T1が繰り返されて、順次、水平方向1ライン分の画像信号が得られる。本実施の形態では、1フレーム期間T1は、画素が逆バイアスモードで駆動される第1期間T11と、画素がゼロバイアスモードで駆動される第2期間T12とに区分される。ここで、第1期間T11では画素からリニア特性の画像信号D1が出力され、第2期間T12では画素からログ特性の画像信号D2が出力される。リニア特性の画像信号は時間積分性を有しているため、ある程度の露光期間を確保する必要がある。一方、ログ特性は時間積分性がないため、リニア特性の画像信号のように露光時間を確保する必要はない。本実施の形態では、1フレーム期間T1において、画素は、まず、逆バイアスモードで駆動されてリニア特性を持つ画像信号D1が得られ、次にゼロバイアスモードで駆動されてログ特性を持つ画像信号D2が得られている。よって、1フレーム期間T1において、逆バイアスモードで画素が駆動される時間を十分に確保することができ、精度の良い画像信号D1を得ることができる。時刻t0では、画素が逆バイアスモードで駆動されており、PDのカソードの電圧が入射光量に応じてシグナルレベルV_s1まで低下する。時刻t1では、φVSEN=Hiにされ、AMPにより電流増幅されたシグナルレベルV_s1の電圧がノイズシグナル成分信号としてカラムADC212に読み出される。時刻t2では、φRST=Hiにされ、PDがリセットされる。このとき、φRSB=Hiであるため、PDのカソードにはHiのφRSBが入力され、PDのアノードにはLoのレベルを持つPVSSが入力され、PDは逆バイアス状態でリセットされる。これにより、PDのカソードの電圧はHiのレベルに上昇する。時刻t3では、φRST=Lo、φVSEN=Hiにされ、ノイズレベルV_n1の電圧がAMPにより電流増幅され、ノイズ成分信号としてカラムADC212に読み出される。ここで、φRST=Loになったとき、PDのカソードの電圧がHiのレベルからノイズレベルV_n1まで減少しているのは、PDとRSTとの間の寄生容量等の影響によるものである。カラムADC212は、画素からノイズ成分信号を読み出すと、相関二重サンプリング処理を実行して、時刻t1で読み出したノイズシグナル成分信号と時刻t3で読み出したノイズ成分信号との差分をとり、ノイズ成分信号に含まれるノイズ成分を除去し、シグナル成分信号を生成する。このシグナル成分信号はAD変換された後、リニア特性を持つ画像信号D1として画像信号処理部121に出力される。次に、φRSB=Loにされ、第2期間T12が開始される。時刻t4では、φRST=Hiにされ、PDのカソードにLoのφRSBが入力され、PDのアノードにLoのレベルを持つPVSSが入力され、PDがゼロバイアス状態でリセットされる。これにより、PDのカソードの電圧はPVSS=Loにされる。時刻t5では、画素がゼロバイアスモードで駆動されており、PDのカソードの電圧が入射光量に応じて、PVSSからシグナルレベルV_s2まで低下する。時刻t6では、φVSEN=Hiにされ、AMPにより電流増幅されたシグナルレベルV_s2の電圧がノイズシグナル成分信号としてカラムADC212に読み出される。ここで、PDのカソードの電圧は、PVSSを基準として負の方向に振れているのは、時刻t4にてPDをゼロバイアス状態でリセットしたからである。時刻t7では、φRST=Hiにされ、PDがゼロバイアス状態でリセットされ、PDのカソードの電圧がシグナルレベルV_s2からPVSSまで上昇する。また、時刻t7では、φVSEN=Hiにされ、PDのカソードに発生しているPVSSの電圧がノイズ成分信号としてカラムADC212に読み出される。カラムADC212は、画素からノイズ成分信号を読み出すと、相関二重サンプリング処理を実行して、時刻t6で読み出したノイズシグナル成分信号と時刻t7で読み出したノイズ成分信号との差分をとり、ノイズシグナル成分信号に含まれるノイズ成分を除去し、シグナル成分信号を生成する。このシグナル成分信号はAD変換された後、ログ特性を持つ画像信号D2として画像信号処理部121に出力される。時刻t8では、φRST=Hiにされ、φRSB=Hiにされ、PDが逆バイアス状態でリセットされる。以後、時刻t1~t8で示す駆動シーケンスが1フレーム期間T1で行われ、この駆動シーケンスが繰り返され、1行の画像信号が順次に得られる。図5は、逆バイアスモードで駆動された画素の光電変換特性の一例を示したグラフであり、縦軸はシグナル成分信号示し、横軸は入射光強度を示している。なお、図5では、横軸は対数軸である。図5に示すように、画素は、逆バイアスモードで駆動されると、入射光強度が増大するにつれて、シグナル成分信号が線形に増大するリニア特性の光電変換特性を持っていることが分かる。なお、図5では、横軸が対数軸であるため、図5に示すような曲線が入射光強度に対して線形な出力となる。また、図5では、入射光強度がL1以上の領域では、シグナル成分信号は一定のレベルを維持しており、飽和していることが分かる。また、図5に示すようにリニア特性の傾きは大きいことが分かる。したがって、リニア特性は、ダイナミックレンジは小さいが、感度が高いという特性を持っていることが分かる。従来の固体撮像装置では、図9に示すように、PDとFDとの間に転送トランジスタTX以下、TXと記述する。を設け、TXのゲートにHiとLoとの中間のレベルを持つ中間電圧を印加した状態でPD画素を露光させて、リニアログ特性を実現していた。TXのゲートに中間電圧を印加し、TXのゲートを半開状態にすると、PDに蓄積される信号電荷は一定の量を超えるまでは、TXのエネルギー障壁を越えることができず、リニア特性で蓄積される。一方、PDに蓄積される信号電荷が一定の量を超えると、信号電荷の一部がTXのエネルギー障壁を越えてTX側に漏れ出るため、PDは信号電荷を漏らしつつ蓄積し、ログ特性で信号電荷を蓄積する。これにより、画素は、低輝度側がリニア特性、高輝度側がログ特性のリニアログ特性を持つことになる。ここで、画素は、リニア特性で信号電荷を蓄積する場合、TXのエネルギー障壁に依存することなく信号電荷を蓄積するため、リニア特性の個体間のばらつきは少ない。一方、画素は、ログ特性で信号電荷を蓄積する場合、TXのエネルギー障壁に大きく依存するため、ログ特性の個体間のばらつきが大きくなってしまう。このように、リニア特性のばらつきは少ないがログ特性のばらつきが大きいというのが従来のリニアログ特性を持つ固体撮像装置の問題点であった。そこで、本実施の形態では、第1期間T11において画素を逆バイアスモードで駆動し、リニア特性を持つ画像信号D1を取得し、第2期間T12において画素をゼロバイアスモードで駆動し、ログ特性を持つ画像信号D2を取得することで、上記の問題点を解決した。図6は、ゼロバイアスモードで駆動された画素の光電変換特性を示したグラフであり、縦軸はシグナル成分信号を示し、横軸は入射光強度を示している。なお、横軸は対数である。図6に示すように、画素は、ゼロバイアスモードで駆動されると、入射光強度が増大するにつれて、シグナル成分信号が対数的に増大するログ特性の光電変換特性を持っていることが分かる。なお、図6では、横軸が対数軸であるため、対数的な変化が直線で表されている。ここで、画素をゼロバイアスモードで駆動した場合に得られるログ特性は、従来のリニアログ特性を持つ固体撮像装置のようにTXに中間電圧を印加して実現されたものではないため、従来のリニアログ特性を持つ固体撮像装置に比べて、ばらつきの少ないログ特性を得ることができる。そこで、本実施の形態では、ログ特性の画像信号は画素をゼロバイアスモードで駆動させることで得られる画像信号D2を採用することで、ログ特性のばらつきを少なくしている。図7は、図1に示す画像信号処理部121の詳細な構成を示した回路図である。画像信号処理部121は、比較器111、CPU112、2個の加算器113,115、2個の乗算器114,116、スイッチ117、及び色補間部118を備えている。色補間部118は、色成分毎に欠落画素を補間するための色補間処理を行い、色成分毎にM行×N列の画素からなる1枚の画像データを生成し、各画素の画像信号を順次に出力する。本実施の形態では、画素アレイ部21は、R,G,Bの画素が例えばベイヤー配列で配列されている。そのため、画像信号D1につき、R、G、Bの3つの色成分、画像信号D2につき、R、G、Bの3つの色成分が存在している。よって、色補間部118は、画像信号D1につき、R、G、Bの3枚の画像データを補間処理により生成し、画像信号D2につき、R、G、Bの3枚の画像データを補間処理により生成する。ここで、補間処理としては、補間対象となる画素の周辺画素の画像信号を線形補間等して、補間対象となる画素の画像信号を算出する処理を採用すればよい。具体的には、色補間部118は、例えば、R、G、Bの画像信号D1を展開するための3枚のフレームバッファと、R、G、Bの画像信号D2を展開するための3枚のフレームバッファとを用意する。そして、色補間部118は、画像信号が入力される都度、その画像信号を対応する色のフレームバッファの対応するアドレスに書き込み、画像信号D1,D2を色成分毎に分けてそれぞれ展開する。そして、色補間部118は、画像信号D1を展開するためのR,G,Bのフレームバッファに展開された画像信号D1を線形補間すると共に、画像信号D2を展開するためのR、G、Bのフレームバッファに展開された画像信号D2を線形補間して、欠落画素を補間する。補間処理が終了すると、色補間部118は、補間後の画像信号D1を順次に出力すると同時に、当該画像信号D1と同一画素かつ同一色の画像信号D2を順次に出力する。例えば、色補間部118は、1行1列目の画素のRの画像信号D1を出力したとすると、その出力と同時に1行1列目の画素のRの画像信号D2を出力するというようにして、ラスタ走査するように各画素のRの画像信号D1,D2を順次に出力する。そして、色補間部118は、Rの全画素の画像信号D1,D2の出力が終了すると、次にGの画像信号D1,D2を出力し、Gの全画素の画像信号D1,D2の出力が終了すると、その次にBの画像信号D1,D2を出力するというようにして、画像信号を順次出力していく。比較器111は、色補間部118から色補間後の画像信号D1が順次に入力される。そして、比較器111は、入力された画像信号D1のレベルを所定の閾値THと比較し、比較結果に基づいて、スイッチ117を画像信号D1側又は画像信号D2側に切り替える。具体的には、比較器111は、画像信号D1>閾値THならば、スイッチ117を画像信号D2側に切り替える。これにより、画像信号処理部121からは最終的に画像信号D2が出力画像信号D3として出力される。一方、比較器111は、画像信号D1≦閾値THならば、スイッチ117を画像信号D1側に切り替える。これにより、画像信号処理部121からは最終的に画像信号D1が出力画像信号D3として出力される。ここで、閾値THとしては図8に示す光電変換特性の変曲点P1のシグナル成分信号のレベルが採用されている。したがって、比較器111は、画像信号D1>閾値THの場合、画像信号D1を出力した画素がログ領域の高輝度の光を受光したと判定し、ログ特性を持つ画像信号D2を出力画像信号D3として選択する。一方、比較器111は、画像信号D1≦閾値THの場合、画像信号D1を出力した画素がリニア領域の低輝度の光を受光したと判定し、リニア特性を持つ画像信号D1を出力画像信号D3として選択する。これにより、図8に示すように、低輝度側がリニア特性を持ち、高輝度側がログ特性を持つリニアログ特性の光電変換特性を実現することができる。スイッチ117は、例えば、スイッチング素子により構成され、比較器111から画像信号D1>閾値THを示す信号例えば、Hiの信号が入力された場合、端子117bと端子117cとを接続し、画像信号D2を出力する。また、スイッチ117は、比較器111から画像信号D1≦閾値THを示す信号例えば、Loの信号が入力された場合、端子117aと端子117cとを接続し、画像信号D1を出力する。但し、画像信号D1と画像信号D2とを単純に切り替えただけでは、図8に示すようなリニア特性とログ特性とが変曲点P1で滑らかに繋げられた光電変換特性を得ることができない可能性がある。そこで、図7に示す画像信号処理部121では、加算器113,115及び乗算器114,116が設けられている。加算器113は、画像信号D1に所定の加算値a1を加算し、乗算器114に出力する。加算器115は、画像信号D2に所定の加算値a2を加算し、乗算器116に出力する。ここで、図5に示すリニア特性のグラフに、図8に示す変曲点P1の対応点P1’をプロットしたときの対応点P1’のシグナル成分信号のレベルをV1とする。また、図6に示すログ特性に、図12に示す変曲点P1の対応点P1’’をプロットしたときの対応点P1’’のシグナル成分信号のレベルをV2とする。なお、対応点P1’、P1’’は、入射光強度が変曲点P1の入射光強度L2を持つ点である。この場合、加算値a1,a2としては、V1とV2とが閾値THになるような値を採用すればよい。つまり、TH=a1V1=a2V2となるように加算値a1、a2を定めればよい。ここで、加算値a1、a2は予め設定されており、CPU112から加算器113、115に供給される。また、画像信号D1が持つリニア特性と画像信号D2が持つログ特性とは、例えば、周囲温度の変化に応じて傾きが変動することがある。そこで、乗算器114は、変動したリニア特性の傾きを元のリニア特性の傾きに戻すために画像信号D1に係数b1を乗算する。また、乗算器116は、変動したログ特性の傾きを元のログ特性の傾きに戻すために画像信号D2に計数b2を乗算する。これにより、一定のリニアログ特性を持つ出力画像信号D3が得られる。ここで、係数b1、b2は予め設定されておりCPU112から乗算器114、116に供給される。具体的には、CPU112は、周囲温度と、周囲温度に対応する係数b1、b2との関係が予め規定されたルックアップテーブルを参照することで、係数b1、b2を決定し、乗算器114、116に供給すればよい。また、CPU112は例えば図略の温度センサにより検出された測定データから周囲温度を決定すればよい。なお、図7では、比較器111は、画像信号D1を閾値THと比較したが、これに限定されず、画像信号D2を閾値THと比較してもよい。図8は、出力画像信号D3の光電変換特性を示したグラフであり、縦軸はシグナル成分信号を示し、横軸は入射光強度を示している。なお、横軸は対数軸である。画像信号処理部121が上記の処理を行っているため、出力画像信号D3は、図8に示すように、変曲点P1を境に低輝度側がリニア特性を持ち、高輝度側がログ特性を持つリニアログ特性の光電変換特性を持つことになる。例えば閾値THをシグナル成分信号の最大レベルの50に設定した場合、最大レベルの50未満の画像信号D1が出力されると、リニア特性の画像信号D1が出力され、最大レベルの50以上の画像信号D1が出力されると、ログ特性の画像信号D2が出力される。そのため、変曲点P1よりも低輝度な被写体を高感度なリニア特性で撮像し、変曲点よりも高輝度の被写体を高ダイナミックレンジなログ特性で撮像することができる。そして、画像信号D2はゼロバイアスモードで駆動された画素から出力されているので、ばらつきが非常に少ない画像信号を得ることができる。特に、閾値TH付近においてノイズが非常に少なく、高品位な画像信号が得られる。以上のように、本固体撮像装置では、1フレーム期間T1を第1期間T11と第2期間T12とに分け、第1期間T11において画素を逆バイアスモードで駆動させて画像信号D1を取得し、第2期間T12において画素をゼロバイアスモードで駆動させて画像信号D2を取得している。そのため、1フレーム期間において、高感度なリニア特性の画像信号D1と、ばらつきの少ないログ特性の画像信号D2とを同時に得ることができる。そして、後段に設けられた画像信号処理部121によって両信号を切り替えることによって、リニア特性とログ特性とが合成されたリニアログ特性の固体撮像装置を提供することができ、ログ領域においてばらつきの少ないリニアログ特性を実現することができる。また、画素を表面型のフォトダイオードで構成したため、画素アレイ部21の製造プロセスを単純化することができる。実施の形態2実施の形態2による固体撮像装置は、画素の受光素子を埋込型のフォトダイオードで構成したことを特徴とする。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同一のものは同一の符号を付し、説明を省略する。図9は、本発明の実施の形態2による画素アレイ部21を構成する画素の回路図である。図9に示す画素回路は、図3に示す画素回路に対して、更に、TX及び浮遊拡散層以下、FDと記述する。FD:floatingdiffusionが設けられている。図9に示す画素回路において、PDは埋込型のフォトダイオードにより構成され、アノードにPVSSが入力され、カソードにTXのソースが接続されている。TXは、例えばnMOSnegativechannelMetalOxideSemiconductorにより構成され、PDにより蓄積された信号電荷をFDに転送する。TXのゲートには、TXをオン、オフするための転送制御信号φTX画素制御信号の一例、以下、φTXと記述する。が入力される。TXのドレインは、FDを介してRSTに接続されている。φTXがLoになるとTXのゲートが閉じてTXがオフし、φTXがHiになると、TXのゲートが開いてTXがオンする。なお、φTXは、ローデコーダ23から出力される。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。RSTは、例えばnMOSにより構成され、FDをリセットし、FDに蓄積された信号電荷をFDの外部に排出する。RSTのゲートには、φRSTが入力され、ドレインにφRSBが入力され、ソースがFDを介してAMPの入力端子に接続されている。また、RSTは、画素を逆バイアスモードで駆動させるために、PDのカソードにφRSB=Hiの電圧を入力してPDをリセットする。また、RSTは、画素をゼロバイアスモードで駆動させるために、PDのカソードにφRSB=Loの電圧を入力してPDをリセットする。なお、φRST、φRSBはローデコーダ23から出力される。また、PVSSは例えば接地されている。AMPは、入力端子がFDに接続され、出力端子がSELを介して垂直信号線L_1に接続され、FDのカソードの電圧を電流増幅してSELに出力する。また、AMPは、正の電源端子にPVDDが供給され、負の電源端子にPVSSが供給されている。図10は、図9に示す画素回路のタイミングチャートである。なお、図10に示すタイミングチャートも、図4に示すタイミングチャートと同様、1フレーム期間T1が第1期間T11と第2期間T12とに分けられ、第1期間T11において画素は逆バイアスモードで駆動され、第2期間T12において画素はゼロバイアスモードで駆動されている。時刻t0では、φRST=Hiにされ、HiのφRSBがFDに印加され、FDがリセットされる。これにより、FDの電圧がHiとなる。時刻t1では、φVSEN=Hiにされ、FDに現れているノイズレベルV_n1の電圧がノイズ成分信号としてカラムADC212により読み出される。なお、時刻t1において、φRST=Loにされることで、FDの電圧がHiからノイズレベルV_n1に低下しているのは、FDとRSTとの間の寄生容量やFDのktcノイズ等の影響のためである。時刻t2では、φVSEN=Lo、φTX=Hiとされ、PDに蓄積された信号電荷がFDに転送される。これにより、FDの電圧はノイズレベルV_n1からシグナルレベルV_s1まで低下する。時刻t3では、φVSEN=Hi、φTX=Loにされ、FDに現れているシグナルレベルV_s1の電圧がAMPにより電流増幅され、ノイズシグナル成分信号として、カラムADC212により読み出される。カラムADC212は、ノイズシグナル成分信号を読み出すと、相関二重サンプリングを実行して、時刻t1で読み出したノイズ成分信号と時刻t3で読み出したノイズシグナル成分信号との差分をとり、ノイズシグナル成分信号に含まれるノイズ成分を除去し、シグナル成分信号を生成する。このシグナル成分信号はAD変換された後、リニア特性を持つ画像信号D1として画像信号処理部121に出力される。次に、φRSB=Loにされ、第2期間T12が開始される。時刻t4では、φRST=Hi、φTX=Hiにされ、LoのφRSBがPDのカソードに入力され、PDがゼロバイアス状態でリセットされる。これにより、FDの電圧はシグナルレベルV_s1からPVSS=Loまで低下する。次に、φRSTがHiからLoにされ、ゼロバイアスモードでの露光が開始される。時刻t5では、画素がゼロバイアスモードで駆動されており、入射光量に応じてPDのカソードの電圧がPVSSからシグナルレベルV_s2まで低下し、FDの電圧がPVSSからシグナルレベルV_s2まで低下する。時刻t6では、φVSEN=Hiにされ、FDに現れるシグナルレベルV_s2の電圧がAMPにより電流増幅され、ノイズシグナル成分信号としてカラムADC212に読み出される。時刻t7では、φRST=Hiにされ、LoのφRSBがPDのカソードに入力され、PDがゼロバイアス状態でリセットされる。これにより、FDの電圧がシグナルレベルV_s2からPVSSまで上昇する。また、時刻t7では、φVSEN=Hiにされているため、FDに現れているPVSSの電圧がAMPにより電流増幅され、ノイズ成分信号としてカラムADC212に読み出される。カラムADC212は、ノイズ成分信号を読み出すと、相関二重サンプリングを実行して、時刻t6で読み出したノイズシグナル信号成分と時刻t7で読み出したノイズ成分信号との差分をとり、ノイズシグナル成分信号に含まれるノイズ成分を除去し、シグナル成分信号を生成する。このシグナル成分信号はAD変換された後、ログ特性を持つ画像信号D2として画像信号処理部121に出力される。時刻t8では、φRST=Hi、φRSB=Hiにされ、HiのφRSBがFDに入力され、FDがリセットされる。これにより、FDの電圧がPVSSからHiに上昇する。また、時刻t8ではPDのカソードにHiのφRSBが入力されるため、PDは逆バイアス状態でリセットされる。これにより、次に続く第1期間T11において、画素は逆バイアスモードで駆動されることになる。このように、実施の形態による固体撮像装置では、埋込型のフォトダイオードを備える画素を採用した場合であっても、実施の形態1と同様、1フレーム期間T1にてリニア特性を持つ画像信号D1とログ特性を持つ画像信号D2とを得ることができる。そのため、ログ領域においてばらつきの少ないリニアログ特性を実現することができる。また、画素を埋込型のフォトダイオードで構成したため、高品質の画像信号を得ることができる。なお、実施の形態1、2では、1フレーム期間において、画素は、逆バイアスモード及びゼロバイアスモードの順で駆動されているが、本発明はこれに限定されず、この順序を逆にしてもよい。"