JP2002300476A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP2002300476A JP2002300476A JP2001096746A JP2001096746A JP2002300476A JP 2002300476 A JP2002300476 A JP 2002300476A JP 2001096746 A JP2001096746 A JP 2001096746A JP 2001096746 A JP2001096746 A JP 2001096746A JP 2002300476 A JP2002300476 A JP 2002300476A
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- electrode
- voltage
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/57—Control of the dynamic range
- H04N25/571—Control of the dynamic range involving a non-linear response
- H04N25/573—Control of the dynamic range involving a non-linear response the logarithmic type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、階調性を落とすことなく、被写体の
ダイナミックレンジを、固体撮像素子のダイナミックレ
ンジに適合させることができる撮像装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】Ａ／Ｄコンバータ１０１より出力されるデ
ジタルデータより、被写体の最高輝度と最低輝度が演算
回路１０２で求められると、演算回路１０３によって、
被写体の輝度範囲が求められ、この輝度範囲に応じてリ
セットバイアス供給回路１０４が制御される。そして、
リセット時に固体撮像素子１００の各画素に与えられる
バイアス電圧が、被写体の輝度範囲に応じてリセットバ
イアス供給回路１０４によって調整される。
ダイナミックレンジを、固体撮像素子のダイナミックレ
ンジに適合させることができる撮像装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】Ａ／Ｄコンバータ１０１より出力されるデ
ジタルデータより、被写体の最高輝度と最低輝度が演算
回路１０２で求められると、演算回路１０３によって、
被写体の輝度範囲が求められ、この輝度範囲に応じてリ
セットバイアス供給回路１０４が制御される。そして、
リセット時に固体撮像素子１００の各画素に与えられる
バイアス電圧が、被写体の輝度範囲に応じてリセットバ
イアス供給回路１０４によって調整される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光量に対して
線形的に変化する電気信号を出力する第１状態と入射光
量に対して自然対数的に変化する電気信号を出力する第
２状態との間で切換可能な固体撮像素子を有する撮像装
置に関する。
線形的に変化する電気信号を出力する第１状態と入射光
量に対して自然対数的に変化する電気信号を出力する第
２状態との間で切換可能な固体撮像素子を有する撮像装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、入射光量に対して線形変換する固
体撮像素子においては、そのダイナミックレンジが２桁
と狭いため、広い輝度範囲の輝度分布を構成する被写体
を撮像したときは、ダイナミックレンジ以外の範囲の輝
度情報は出力されない。又、それに対して、入射光量に
対して対数変換する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。
体撮像素子においては、そのダイナミックレンジが２桁
と狭いため、広い輝度範囲の輝度分布を構成する被写体
を撮像したときは、ダイナミックレンジ以外の範囲の輝
度情報は出力されない。又、それに対して、入射光量に
対して対数変換する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。
【０００３】しかしながら、一般的に被写体の輝度範囲
は、２〜３桁程度のものが多いため、ダイナミックレン
ジが５〜６桁となる対数変換する固体撮像素子の場合、
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。そのた
め、対数変換する固体撮像素子からの電気信号を用いて
前記輝度分布の被写体の画像を再生したとき、輝度が最
小となる黒色が濃い灰色に、輝度が最大となる白色が薄
い灰色に再生され、全体的にコントラスト不足の画像が
再生されることがある。
は、２〜３桁程度のものが多いため、ダイナミックレン
ジが５〜６桁となる対数変換する固体撮像素子の場合、
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。そのた
め、対数変換する固体撮像素子からの電気信号を用いて
前記輝度分布の被写体の画像を再生したとき、輝度が最
小となる黒色が濃い灰色に、輝度が最大となる白色が薄
い灰色に再生され、全体的にコントラスト不足の画像が
再生されることがある。
【０００４】このような問題を解消するために、固体撮
像素子から出力される電気信号をデジタル信号に変換し
た後、輝度分布を計測して、輝度分布の最小値がデジタ
ル出力のダイナミックレンジの最小値に、輝度分布の最
大値がデジタル出力のダイナミックレンジの最大値に一
致させるように、デジタル信号の値を変換させて、輝度
分布とデジタル出力のダイナミックレンジを一致させる
方法が提案されている。
像素子から出力される電気信号をデジタル信号に変換し
た後、輝度分布を計測して、輝度分布の最小値がデジタ
ル出力のダイナミックレンジの最小値に、輝度分布の最
大値がデジタル出力のダイナミックレンジの最大値に一
致させるように、デジタル信号の値を変換させて、輝度
分布とデジタル出力のダイナミックレンジを一致させる
方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、固体撮像
素子からの出力がデジタル変換されたデジタル信号を処
理することで、被写体の輝度分布と固体撮像素子からの
出力をデジタル変換して得られたデジタル出力のダイナ
ミックレンジを一致させたとき、デジタル出力におい
て、ビット落ちが生じてしまい、結果的に階調性が落ち
てしまう。よって、再生された画像の輝度の変化にガタ
ツキが生じ、滑らかさを失う恐れがある。
素子からの出力がデジタル変換されたデジタル信号を処
理することで、被写体の輝度分布と固体撮像素子からの
出力をデジタル変換して得られたデジタル出力のダイナ
ミックレンジを一致させたとき、デジタル出力におい
て、ビット落ちが生じてしまい、結果的に階調性が落ち
てしまう。よって、再生された画像の輝度の変化にガタ
ツキが生じ、滑らかさを失う恐れがある。
【０００６】このような問題を鑑みて、本発明は、階調
性を落とすことなく、被写体のダイナミックレンジを、
固体撮像素子のダイナミックレンジに適合させることが
できる撮像装置を提供することを目的とする。
性を落とすことなく、被写体のダイナミックレンジを、
固体撮像素子のダイナミックレンジに適合させることが
できる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の撮像装置は、入射光量に応じた電
気信号を出力する感光素子と該感光素子からの電気信号
が与えられるトランジスタとを有するとともに線形変換
して出力する第１状態と入射光量に応じた電気信号を対
数変換して出力する第２状態との間で自動的に切換可能
な複数の画素より成る固体撮像素子を有する撮像装置に
おいて、リセット直後の前記トランジスタのポテンシャ
ル状態を、該固体撮像素子によって撮像される被写体の
輝度分布の状態に応じて変化させるバイアス調整部を有
することを特徴とする。
に、請求項１に記載の撮像装置は、入射光量に応じた電
気信号を出力する感光素子と該感光素子からの電気信号
が与えられるトランジスタとを有するとともに線形変換
して出力する第１状態と入射光量に応じた電気信号を対
数変換して出力する第２状態との間で自動的に切換可能
な複数の画素より成る固体撮像素子を有する撮像装置に
おいて、リセット直後の前記トランジスタのポテンシャ
ル状態を、該固体撮像素子によって撮像される被写体の
輝度分布の状態に応じて変化させるバイアス調整部を有
することを特徴とする。
【０００８】このような撮像装置において、被写体の輝
度分布が広い場合は、トランジスタが低い輝度でサブス
レッショルド領域で動作可能とするように、リセット時
のトランジスタのポテンシャル状態を調整する。又、被
写体の輝度分布が狭い場合は、トランジスタが高い輝度
までカットオフ状態で動作可能とするように、リセット
時のトランジスタのポテンシャル状態を調整する。
度分布が広い場合は、トランジスタが低い輝度でサブス
レッショルド領域で動作可能とするように、リセット時
のトランジスタのポテンシャル状態を調整する。又、被
写体の輝度分布が狭い場合は、トランジスタが高い輝度
までカットオフ状態で動作可能とするように、リセット
時のトランジスタのポテンシャル状態を調整する。
【０００９】このとき、請求項２に記載するように、リ
セット時において、前記トランジスタに与えるバイアス
電圧の値を切り換えることによって、前記バイアス調整
部がリセット直後の前記トランジスタのポテンシャル状
態を調整するようにしても構わない。又、請求項３に記
載するように、リセット時において前記トランジスタに
与えるバイアス電圧を与える時間の長さを切り換えるこ
とによって、前記バイアス調整部がリセット直後の前記
トランジスタのポテンシャル状態を調整するようにして
も構わない。
セット時において、前記トランジスタに与えるバイアス
電圧の値を切り換えることによって、前記バイアス調整
部がリセット直後の前記トランジスタのポテンシャル状
態を調整するようにしても構わない。又、請求項３に記
載するように、リセット時において前記トランジスタに
与えるバイアス電圧を与える時間の長さを切り換えるこ
とによって、前記バイアス調整部がリセット直後の前記
トランジスタのポテンシャル状態を調整するようにして
も構わない。
【００１０】請求項４に記載の撮像装置は、請求項１に
記載の撮像装置において、前記画素が、前記感光素子と
なるとともに、第１電極に直流電圧が印加されたフォト
ダイオードと、該フォトダイオードの第２電極に、第１
電極及びゲート電極が接続されるとともに、ゲート電極
から電気信号を出力するＭＯＳトランジスタと、を有
し、前記バイアス調整部によって、前記被写体の輝度分
布の輝度範囲が狭いときは、前記ＭＯＳトランジスタの
ゲート電極と第２電極との間のポテンシャルの差が大き
くなるように、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタ
のポテンシャル状態が調整されるとともに、前記被写体
の輝度分布の輝度範囲が広いときは、前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極と第２電極との間のポテンシャルの
差が小さくなるように、リセット直後の前記ＭＯＳトラ
ンジスタのポテンシャル状態が調整されることを特徴と
する。
記載の撮像装置において、前記画素が、前記感光素子と
なるとともに、第１電極に直流電圧が印加されたフォト
ダイオードと、該フォトダイオードの第２電極に、第１
電極及びゲート電極が接続されるとともに、ゲート電極
から電気信号を出力するＭＯＳトランジスタと、を有
し、前記バイアス調整部によって、前記被写体の輝度分
布の輝度範囲が狭いときは、前記ＭＯＳトランジスタの
ゲート電極と第２電極との間のポテンシャルの差が大き
くなるように、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタ
のポテンシャル状態が調整されるとともに、前記被写体
の輝度分布の輝度範囲が広いときは、前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極と第２電極との間のポテンシャルの
差が小さくなるように、リセット直後の前記ＭＯＳトラ
ンジスタのポテンシャル状態が調整されることを特徴と
する。
【００１１】このような撮像装置において、請求項５に
記載するように、前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ
与える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセ
ットされ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記Ｍ
ＯＳトランジスタの第２電極へ与える電圧値を調整する
ことによって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタ
のポテンシャル状態を調整するようにしても構わない。
記載するように、前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ
与える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセ
ットされ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記Ｍ
ＯＳトランジスタの第２電極へ与える電圧値を調整する
ことによって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタ
のポテンシャル状態を調整するようにしても構わない。
【００１２】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を高く設定し、被写体の輝度範囲が
狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を低く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を高く設定し、被写体の輝度範囲が
狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を低く設定する。
【００１３】又、請求項６に記載するように、前記ＭＯ
Ｓトランジスタの第２電極へ与える電圧を切り換えるこ
とによって、前記画素がリセットされ、前記バイアス調
整部が、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２電
極へ与える電圧値を切り換える時間を調整することによ
って、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテン
シャル状態を調整するようにしても構わない。
Ｓトランジスタの第２電極へ与える電圧を切り換えるこ
とによって、前記画素がリセットされ、前記バイアス調
整部が、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２電
極へ与える電圧値を切り換える時間を調整することによ
って、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテン
シャル状態を調整するようにしても構わない。
【００１４】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を切り換える時間を短く設定し、被
写体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳト
ランジスタの第２電極へ与える電圧値を切り換える時間
を長く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を切り換える時間を短く設定し、被
写体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳト
ランジスタの第２電極へ与える電圧値を切り換える時間
を長く設定する。
【００１５】又、請求項７に記載するように、前記ＭＯ
Ｓトランジスタのゲート電極へ与える電圧を切り換える
ことによって、前記画素がリセットされ、前記バイアス
調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を調整することによって、リセッ
ト直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態を
調整するようにしても構わない。
Ｓトランジスタのゲート電極へ与える電圧を切り換える
ことによって、前記画素がリセットされ、前記バイアス
調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を調整することによって、リセッ
ト直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態を
調整するようにしても構わない。
【００１６】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を高く設定し、被写体の輝度範囲
が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極へ与える電圧値を低く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を高く設定し、被写体の輝度範囲
が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極へ与える電圧値を低く設定する。
【００１７】又、請求項８に記載するように、前記ＭＯ
Ｓトランジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧
を切り換えることによって、前記画素がリセットされ、
前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧値を調整
することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジ
スタのポテンシャル状態を調整するようにしても構わな
い。
Ｓトランジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧
を切り換えることによって、前記画素がリセットされ、
前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧値を調整
することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジ
スタのポテンシャル状態を調整するようにしても構わな
い。
【００１８】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極及び第２電極へ与える電圧値を高く設定し、被写
体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトラ
ンジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧値を低
く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極及び第２電極へ与える電圧値を高く設定し、被写
体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトラ
ンジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧値を低
く設定する。
【００１９】請求項９に記載の撮像装置は、請求項１に
記載の撮像装置において、前記画素が、前記感光素子と
なるとともに、第２電極に直流電圧が印加されたフォト
ダイオードと、該フォトダイオードの第１電極に、第２
電極が接続されるとともに第２電極から電気信号を出力
するＭＯＳトランジスタと、を有し、前記バイアス調整
部によって、前記被写体の輝度分布の輝度範囲が狭いと
きは、前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極と第２電極
との間のポテンシャルの差が大きくなるように、リセッ
ト直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態が
調整されるとともに、前記被写体の輝度分布の輝度範囲
が広いときは、前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極と
第２電極との間のポテンシャルの差が小さくなるよう
に、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシ
ャル状態が調整されることを特徴とする。
記載の撮像装置において、前記画素が、前記感光素子と
なるとともに、第２電極に直流電圧が印加されたフォト
ダイオードと、該フォトダイオードの第１電極に、第２
電極が接続されるとともに第２電極から電気信号を出力
するＭＯＳトランジスタと、を有し、前記バイアス調整
部によって、前記被写体の輝度分布の輝度範囲が狭いと
きは、前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極と第２電極
との間のポテンシャルの差が大きくなるように、リセッ
ト直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態が
調整されるとともに、前記被写体の輝度分布の輝度範囲
が広いときは、前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極と
第２電極との間のポテンシャルの差が小さくなるよう
に、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシ
ャル状態が調整されることを特徴とする。
【００２０】このような撮像装置において、請求項１０
に記載するように、前記ＭＯＳトランジスタの第１電極
及びゲート電極それぞれへ与える電圧を切り換えること
によって、前記画素がリセットされ、前記バイアス調整
部が、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲート電
極へ与える電圧値を調整することによって、リセット直
後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態を調整
するようにしても構わない。
に記載するように、前記ＭＯＳトランジスタの第１電極
及びゲート電極それぞれへ与える電圧を切り換えること
によって、前記画素がリセットされ、前記バイアス調整
部が、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲート電
極へ与える電圧値を調整することによって、リセット直
後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態を調整
するようにしても構わない。
【００２１】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を低く設定し、被写体の輝度範囲
が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極へ与える電圧値を高く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を低く設定し、被写体の輝度範囲
が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極へ与える電圧値を高く設定する。
【００２２】又、請求項１１に記載するように、前記Ｍ
ＯＳトランジスタの第１電極及びゲート電極それぞれへ
与える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセ
ットされ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換
える時間を調整することによって、リセット直後の前記
ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態を調整するよう
にしても構わない。
ＯＳトランジスタの第１電極及びゲート電極それぞれへ
与える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセ
ットされ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換
える時間を調整することによって、リセット直後の前記
ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態を調整するよう
にしても構わない。
【００２３】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を切り換える時間を短く設定し、
被写体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳ
トランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える
時間を長く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を切り換える時間を短く設定し、
被写体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳ
トランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える
時間を長く設定する。
【００２４】又、請求項１２に記載するように、前記Ｍ
ＯＳトランジスタの第１電極及びゲート電極に直流電圧
が印加されるとともに、前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧を切り換えることによって、前記画素
がリセットされ、前記バイアス調整部が、リセット時に
前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ与える電圧値を調
整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトラン
ジスタのポテンシャル状態を調整するようにしても構わ
ない。
ＯＳトランジスタの第１電極及びゲート電極に直流電圧
が印加されるとともに、前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧を切り換えることによって、前記画素
がリセットされ、前記バイアス調整部が、リセット時に
前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ与える電圧値を調
整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトラン
ジスタのポテンシャル状態を調整するようにしても構わ
ない。
【００２５】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を低く設定し、被写体の輝度範囲が
狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を高く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を低く設定し、被写体の輝度範囲が
狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタの第２
電極へ与える電圧値を高く設定する。
【００２６】又、請求項１３に記載するように、前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電
圧を切り換えることによって、前記画素がリセットさ
れ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳト
ランジスタのゲート電極へ与える電圧値を調整すること
によって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポ
テンシャル状態を調整するようにしても構わない。
ＯＳトランジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電
圧を切り換えることによって、前記画素がリセットさ
れ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳト
ランジスタのゲート電極へ与える電圧値を調整すること
によって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポ
テンシャル状態を調整するようにしても構わない。
【００２７】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を低く設定し、被写体の輝度範囲
が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極へ与える電圧値を高く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を低く設定し、被写体の輝度範囲
が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極へ与える電圧値を高く設定する。
【００２８】又、請求項１４に記載するように、前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電
圧を切り換えることによって、前記画素がリセットさ
れ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳト
ランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える時
間を調整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳ
トランジスタのポテンシャル状態を調整するようにして
も構わない。
ＯＳトランジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電
圧を切り換えることによって、前記画素がリセットさ
れ、前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳト
ランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える時
間を調整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳ
トランジスタのポテンシャル状態を調整するようにして
も構わない。
【００２９】このとき、ＭＯＳトランジスタをＮチャネ
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を切り換える時間を短く設定し、
被写体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳ
トランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える
時間を長く設定する。
ルのＭＯＳトランジスタとすると、被写体の輝度範囲が
広いとき、リセット時に前記ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極へ与える電圧値を切り換える時間を短く設定し、
被写体の輝度範囲が狭いとき、リセット時に前記ＭＯＳ
トランジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える
時間を長く設定する。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、以
下に説明する。
下に説明する。
【００３１】＜固体撮像素子の構成例＞まず、本発明の
撮像装置に設けられる固体撮像素子の一構成例につい
て、説明する。図１は本発明の二次元のＭＯＳ型固体撮
像装置の一部の構成を概略的に示している。同図におい
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。２は垂直走査回路であり、行（ライ
ン）４−１、４−２、…、４−ｎを順次走査していく。
３は水平走査回路であり、画素から出力信号線６−１、
６−２、…、６−ｍに導出された光電変換信号を画素毎
に水平方向に順次読み出す。５は電源ラインである。各
画素に対し、上記ライン４−１、４−２、…、４−ｎや
出力信号線６−１、６−２、…、６−ｍ、電源ライン５
だけでなく、他のライン（例えば、クロックライン等）
も接続されるが、図１ではこれらについて省略する。
撮像装置に設けられる固体撮像素子の一構成例につい
て、説明する。図１は本発明の二次元のＭＯＳ型固体撮
像装置の一部の構成を概略的に示している。同図におい
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。２は垂直走査回路であり、行（ライ
ン）４−１、４−２、…、４−ｎを順次走査していく。
３は水平走査回路であり、画素から出力信号線６−１、
６−２、…、６−ｍに導出された光電変換信号を画素毎
に水平方向に順次読み出す。５は電源ラインである。各
画素に対し、上記ライン４−１、４−２、…、４−ｎや
出力信号線６−１、６−２、…、６−ｍ、電源ライン５
だけでなく、他のライン（例えば、クロックライン等）
も接続されるが、図１ではこれらについて省略する。
【００３２】出力信号線６−１、６−２、・・・、６−
ｍごとにＮチャネルのＭＯＳトランジスタＱ１が図示の
如く１組ずつ設けられている。出力信号線６−１を例に
とって説明すると、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは
直流電圧線７に接続され、ドレインは出力信号線６−１
に接続され、ソースは直流電圧ＶPS’のライン８に接続
されている。そして、出力信号線６−１、６−２、・・
・、６−ｍを通して出力される各画素の撮像時の画像デ
ータ及びリセット時の補正データが順次サンプルホール
ド回路９に与えられる。
ｍごとにＮチャネルのＭＯＳトランジスタＱ１が図示の
如く１組ずつ設けられている。出力信号線６−１を例に
とって説明すると、ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートは
直流電圧線７に接続され、ドレインは出力信号線６−１
に接続され、ソースは直流電圧ＶPS’のライン８に接続
されている。そして、出力信号線６−１、６−２、・・
・、６−ｍを通して出力される各画素の撮像時の画像デ
ータ及びリセット時の補正データが順次サンプルホール
ド回路９に与えられる。
【００３３】このサンプルホールド回路９に対して、行
毎に、画像データ及び補正データが出力されてサンプル
ホールドされる。そして、サンプルホールドされた画像
データ及び補正データは、列毎に、出力回路１０に出力
され、出力回路１０で感度バラツキによるノイズ成分が
除去されるように、補正データに基づいて画像データが
補正される。よって、出力回路１０より、各画素の感度
バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリア
ルに出力される。
毎に、画像データ及び補正データが出力されてサンプル
ホールドされる。そして、サンプルホールドされた画像
データ及び補正データは、列毎に、出力回路１０に出力
され、出力回路１０で感度バラツキによるノイズ成分が
除去されるように、補正データに基づいて画像データが
補正される。よって、出力回路１０より、各画素の感度
バラツキが補正された画像データが、各画素毎にシリア
ルに出力される。
【００３４】画素Ｇ11〜Ｇｍｎには、後述するように、
それらの画素で発生した光電荷に基づく信号を出力する
ＮチャネルのＭＯＳトランジスタＴ２が設けられてい
る。ＭＯＳトランジスタＴ２と上記ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１との接続関係は図２のようになる。ここで、ＭＯＳ
トランジスタＱ１のソースに接続される直流電圧ＶPS’
と、ＭＯＳトランジスタＴ２のドレインに接続される直
流電圧ＶPD’との関係はＶPD’＞ＶPS’であり、直流電
圧ＶPS’は例えばグランド電圧（接地）である。
それらの画素で発生した光電荷に基づく信号を出力する
ＮチャネルのＭＯＳトランジスタＴ２が設けられてい
る。ＭＯＳトランジスタＴ２と上記ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１との接続関係は図２のようになる。ここで、ＭＯＳ
トランジスタＱ１のソースに接続される直流電圧ＶPS’
と、ＭＯＳトランジスタＴ２のドレインに接続される直
流電圧ＶPD’との関係はＶPD’＞ＶPS’であり、直流電
圧ＶPS’は例えばグランド電圧（接地）である。
【００３５】この回路構成は上段のＭＯＳトランジスタ
Ｔ２のゲートに信号が入力され、下段のＭＯＳトランジ
スタＱ１のゲートには直流電圧ＤＣが常時印加される。
このため、下段のＭＯＳトランジスタＱ１は抵抗又は定
電流源と等価であり、図２の回路はソースフォロワ型の
増幅回路となっている。この場合、ＭＯＳトランジスタ
Ｔ２から増幅出力されるのは電流であると考えてよい。
尚、図１及び図２に示す構成は以下に説明する画素の第
１例〜第６例に共通の構成である。
Ｔ２のゲートに信号が入力され、下段のＭＯＳトランジ
スタＱ１のゲートには直流電圧ＤＣが常時印加される。
このため、下段のＭＯＳトランジスタＱ１は抵抗又は定
電流源と等価であり、図２の回路はソースフォロワ型の
増幅回路となっている。この場合、ＭＯＳトランジスタ
Ｔ２から増幅出力されるのは電流であると考えてよい。
尚、図１及び図２に示す構成は以下に説明する画素の第
１例〜第６例に共通の構成である。
【００３６】図２のように構成することにより信号を大
きく出力することができる。従って、画素がダイナミッ
クレンジ拡大のために感光素子から発生する光電流を自
然対数的に変換しているような場合は、そのままでは出
力信号が小さいが、本増幅回路により充分大きな信号に
増幅されるため、後続の信号処理回路（図示せず）での
処理が容易になる。また、増幅回路の負荷抵抗部分を構
成するＭＯＳトランジスタＱ１を画素内に設けずに、列
方向に配置された複数の画素が接続される出力信号線６
−１、６−２、…、６−ｍごとに設けることにより、負
荷抵抗又は定電流源の数を低減でき、半導体チップ上で
増幅回路が占める面積を少なくできる。
きく出力することができる。従って、画素がダイナミッ
クレンジ拡大のために感光素子から発生する光電流を自
然対数的に変換しているような場合は、そのままでは出
力信号が小さいが、本増幅回路により充分大きな信号に
増幅されるため、後続の信号処理回路（図示せず）での
処理が容易になる。また、増幅回路の負荷抵抗部分を構
成するＭＯＳトランジスタＱ１を画素内に設けずに、列
方向に配置された複数の画素が接続される出力信号線６
−１、６−２、…、６−ｍごとに設けることにより、負
荷抵抗又は定電流源の数を低減でき、半導体チップ上で
増幅回路が占める面積を少なくできる。
【００３７】＜画素構成の第１例＞図１に示した固体撮
像素子の各画素に適用される第１例について、図面を参
照して説明する。図３は、本例に使用する固体撮像素子
に設けられた画素の構成を示す回路図である。
像素子の各画素に適用される第１例について、図面を参
照して説明する。図３は、本例に使用する固体撮像素子
に設けられた画素の構成を示す回路図である。
【００３８】図３において、ｐｎフォトダイオードＰＤ
が感光部（光電変換部）を形成している。そのフォトダ
イオードＰＤのアノードはＭＯＳトランジスタＴ４のド
レインに接続され、このＭＯＳトランジスタＴ４のソー
スは、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレインとゲート及び
ＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに接続されている。Ｍ
ＯＳトランジスタＴ２のソースは行選択用のＭＯＳトラ
ンジスタＴ３のドレインに接続されている。ＭＯＳトラ
ンジスタＴ３のソースは出力信号線６（この出力信号線
６は図１の６−１、６−２、…、６−ｍに対応する）へ
接続されている。尚、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４
は、それぞれ、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタでバッ
クゲートが接地されている。
が感光部（光電変換部）を形成している。そのフォトダ
イオードＰＤのアノードはＭＯＳトランジスタＴ４のド
レインに接続され、このＭＯＳトランジスタＴ４のソー
スは、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレインとゲート及び
ＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに接続されている。Ｍ
ＯＳトランジスタＴ２のソースは行選択用のＭＯＳトラ
ンジスタＴ３のドレインに接続されている。ＭＯＳトラ
ンジスタＴ３のソースは出力信号線６（この出力信号線
６は図１の６−１、６−２、…、６−ｍに対応する）へ
接続されている。尚、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ４
は、それぞれ、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタでバッ
クゲートが接地されている。
【００３９】又、フォトダイオードＰＤのカソード及び
ＭＯＳトランジスタＴ２のドレインには直流電圧ＶPDが
印加されるようになっている。一方、ＭＯＳトランジス
タＴ１のソースには、信号φＶPSが印加される。又、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ４のゲートに信号φＳが入力され、
ＭＯＳトランジスタＴ３のゲートには信号φＶが入力さ
れる。尚、信号φＶPSは２値の電圧信号で、入射光量が
所定値を超えたときにＭＯＳトランジスタＴ１をサブス
レッショルド領域で動作させるための電圧をＶＨとし、
又、この電圧よりも低くＭＯＳトランジスタＴ１を導通
状態にする電圧をＶＬとする。このような構成の画素の
動作について、以下に説明する。
ＭＯＳトランジスタＴ２のドレインには直流電圧ＶPDが
印加されるようになっている。一方、ＭＯＳトランジス
タＴ１のソースには、信号φＶPSが印加される。又、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ４のゲートに信号φＳが入力され、
ＭＯＳトランジスタＴ３のゲートには信号φＶが入力さ
れる。尚、信号φＶPSは２値の電圧信号で、入射光量が
所定値を超えたときにＭＯＳトランジスタＴ１をサブス
レッショルド領域で動作させるための電圧をＶＨとし、
又、この電圧よりも低くＭＯＳトランジスタＴ１を導通
状態にする電圧をＶＬとする。このような構成の画素の
動作について、以下に説明する。
【００４０】図４に示すタイミングチャートのように、
パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与
えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号φＳ
をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＦＦに
することで、リセット動作を行う。このとき、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のソース側より負の電荷が流れ込み、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレイン、ＭＯＳト
ランジスタＴ２のゲート、そしてＭＯＳトランジスタＴ
４のソースに蓄積された正の電荷が再結合される。よっ
て、ある程度までリセットされて、ＭＯＳトランジスタ
Ｔ１のドレイン及びゲート下領域のポテンシャルが下が
る。
パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与
えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号φＳ
をローレベルとしてＭＯＳトランジスタＴ４をＯＦＦに
することで、リセット動作を行う。このとき、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のソース側より負の電荷が流れ込み、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレイン、ＭＯＳト
ランジスタＴ２のゲート、そしてＭＯＳトランジスタＴ
４のソースに蓄積された正の電荷が再結合される。よっ
て、ある程度までリセットされて、ＭＯＳトランジスタ
Ｔ１のドレイン及びゲート下領域のポテンシャルが下が
る。
【００４１】このように、ＭＯＳトランジスタＴ１のド
レイン及びゲート下領域のポテンシャルが基の状態にリ
セットされようとするが、そのポテンシャルがある値に
なると、そのリセットされる速度が遅くなる。特に、明
るい被写体が急に暗くなった場合にこの傾向が顕著とな
る。よって、次に、ＭＯＳトランジスタＴ１のソースに
与える信号φＶPSをＶＬとする。このように、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のソース電圧を低くすることによって、
ＭＯＳトランジスタＴ１のソースから流入する負の電荷
の量が増加し、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びド
レイン、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート、そしてフォ
トダイオードＰＤのアノードに蓄積された正の電荷が速
やかに再結合される。
レイン及びゲート下領域のポテンシャルが基の状態にリ
セットされようとするが、そのポテンシャルがある値に
なると、そのリセットされる速度が遅くなる。特に、明
るい被写体が急に暗くなった場合にこの傾向が顕著とな
る。よって、次に、ＭＯＳトランジスタＴ１のソースに
与える信号φＶPSをＶＬとする。このように、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のソース電圧を低くすることによって、
ＭＯＳトランジスタＴ１のソースから流入する負の電荷
の量が増加し、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びド
レイン、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート、そしてフォ
トダイオードＰＤのアノードに蓄積された正の電荷が速
やかに再結合される。
【００４２】このように信号φＶPSをＶＬとしてリセッ
トを行った後、信号φＶPSをＶＨとして、ハイレベルの
パルス信号φＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与
えることによって、リセット時における補正データを読
み出す。このとき、リセットされたＭＯＳトランジスタ
Ｔ１のゲート電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに
与えられ、このＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧が
ＭＯＳトランジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ３を介して出力信号線６に出力される。
トを行った後、信号φＶPSをＶＨとして、ハイレベルの
パルス信号φＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与
えることによって、リセット時における補正データを読
み出す。このとき、リセットされたＭＯＳトランジスタ
Ｔ１のゲート電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに
与えられ、このＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧が
ＭＯＳトランジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ３を介して出力信号線６に出力される。
【００４３】又、ＭＯＳトランジスタＴ２及びＭＯＳト
ランジスタＱ１（図２）の導通時抵抗とそれらを流れる
電流によって決まるＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン
電圧が、補正データとして出力信号線６に現れる。この
ようにして補正データが読み出されると、ＭＯＳトラン
ジスタＴ３をＯＦＦにした後、信号φＳをハイレベルに
して、次の撮像動作に備える。
ランジスタＱ１（図２）の導通時抵抗とそれらを流れる
電流によって決まるＭＯＳトランジスタＱ１のドレイン
電圧が、補正データとして出力信号線６に現れる。この
ようにして補正データが読み出されると、ＭＯＳトラン
ジスタＴ３をＯＦＦにした後、信号φＳをハイレベルに
して、次の撮像動作に備える。
【００４４】信号φＳをハイレベルとして撮像動作が開
始すると、フォトダイオードＰＤより入射光量に応じた
光電荷がＭＯＳトランジスタＴ１に流れ込む。今、ＭＯ
ＳトランジスタＴ１はカットオフ状態であるので、光電
荷がＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに蓄積される。よ
って、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオードＰ
Ｄに入射される入射光量が少ない場合は、ＭＯＳトラン
ジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電圧
がＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに現れるため、入射
光量の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳト
ランジスタＴ２のゲートに現れる。
始すると、フォトダイオードＰＤより入射光量に応じた
光電荷がＭＯＳトランジスタＴ１に流れ込む。今、ＭＯ
ＳトランジスタＴ１はカットオフ状態であるので、光電
荷がＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに蓄積される。よ
って、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオードＰ
Ｄに入射される入射光量が少ない場合は、ＭＯＳトラン
ジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電圧
がＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに現れるため、入射
光量の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳト
ランジスタＴ２のゲートに現れる。
【００４５】又、撮像する被写体の輝度が高くフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量が多く、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電
圧が高くなると、ＭＯＳトランジスタＴ１がサブスレッ
ショルド領域で動作を行うため、入射光量に対して自然
対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
トに現れる。
イオードＰＤに入射される入射光量が多く、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電
圧が高くなると、ＭＯＳトランジスタＴ１がサブスレッ
ショルド領域で動作を行うため、入射光量に対して自然
対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
トに現れる。
【００４６】このようにして、入射光量に対して線形的
に又は自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタ
Ｔ１，Ｔ２のゲートに現れ、先と同様に、パルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、入射光量に対して線形的に又は自然対数的に比例
したＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧がＭＯＳトラ
ンジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ
３を介して出力信号線６に出力される。又、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ２及びＭＯＳトランジスタＱ１の導通時抵抗
とそれらを流れる電流によって決まるＭＯＳトランジス
タＱ１のドレイン電圧が、画像データとして出力信号線
６に現れる。
に又は自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタ
Ｔ１，Ｔ２のゲートに現れ、先と同様に、パルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、入射光量に対して線形的に又は自然対数的に比例
したＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧がＭＯＳトラ
ンジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ
３を介して出力信号線６に出力される。又、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ２及びＭＯＳトランジスタＱ１の導通時抵抗
とそれらを流れる電流によって決まるＭＯＳトランジス
タＱ１のドレイン電圧が、画像データとして出力信号線
６に現れる。
【００４７】このとき、対数変換動作に変わるときのＭ
ＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧に至るまでにＭＯＳ
トランジスタＴ１に流れ込む光電荷量が、全ての画素に
おいて等しくなる。このように、各画素における変換動
作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダイオード
ＰＤより発生する光電荷量が等しいので、各画素におけ
る変換動作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量も等しい。即ち、全
ての画素において、その変換動作が線形変換動作から対
数変換動作に切り替わるときの被写体の輝度が等しいも
のとなり、ＭＯＳトランジスタＴ１の閾値電圧の差異に
よる各画素の変換動作の切換への影響を低減することが
できる。
ＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧に至るまでにＭＯＳ
トランジスタＴ１に流れ込む光電荷量が、全ての画素に
おいて等しくなる。このように、各画素における変換動
作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダイオード
ＰＤより発生する光電荷量が等しいので、各画素におけ
る変換動作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量も等しい。即ち、全
ての画素において、その変換動作が線形変換動作から対
数変換動作に切り替わるときの被写体の輝度が等しいも
のとなり、ＭＯＳトランジスタＴ１の閾値電圧の差異に
よる各画素の変換動作の切換への影響を低減することが
できる。
【００４８】又、リセット時における信号φＶPSの電圧
値ＶＬ又は電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間
（図４における時間ｔａに相当する）を変化させること
によって、リセット直後のＭＯＳトランジスタＴ１のゲ
ート電圧を変化させて、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
ト・ソース間のポテンシャルを変化させることができ
る。今、図５に、電圧値ＶＬの大きさを変えたときの被
写体輝度と固体撮像素子の出力との関係を示し、又、図
６に、電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間を変化
させたときの被写体輝度と固体撮像素子の出力との関係
を示す。
値ＶＬ又は電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間
（図４における時間ｔａに相当する）を変化させること
によって、リセット直後のＭＯＳトランジスタＴ１のゲ
ート電圧を変化させて、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
ト・ソース間のポテンシャルを変化させることができ
る。今、図５に、電圧値ＶＬの大きさを変えたときの被
写体輝度と固体撮像素子の出力との関係を示し、又、図
６に、電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間を変化
させたときの被写体輝度と固体撮像素子の出力との関係
を示す。
【００４９】電圧値ＶＬが低くなるほど、ＭＯＳトラン
ジスタＴ１のゲート・ソース間のポテンシャルの差が大
きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ１がカットオフ状
態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。そのた
め、図５のように、電圧値ＶＬが低いほど、線形変換す
る被写体輝度の割合が大きくなる。よって、被写体の輝
度範囲が狭いほど電圧値ＶＬを低くし、被写体の輝度範
囲が広いほど電圧値ＶＬを高くすればよいことがわか
る。
ジスタＴ１のゲート・ソース間のポテンシャルの差が大
きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ１がカットオフ状
態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。そのた
め、図５のように、電圧値ＶＬが低いほど、線形変換す
る被写体輝度の割合が大きくなる。よって、被写体の輝
度範囲が狭いほど電圧値ＶＬを低くし、被写体の輝度範
囲が広いほど電圧値ＶＬを高くすればよいことがわか
る。
【００５０】又、電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える
時間ｔａが長くなるほど、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲ
ート電圧が低くなり、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート
・ソース間のポテンシャルの差が大きくなるので、ＭＯ
ＳトランジスタＴ１がカットオフ状態で動作する被写体
輝度の割合が大きくなる。そのため、図６のように、電
圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間ｔａが長いほ
ど、線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。よっ
て、被写体の輝度範囲が狭いほど電圧値ＶＬとなる信号
φＶPSを与える時間ｔａを長くし、被写体の輝度範囲が
広いほど電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間ｔａ
を短くすればよいことがわかる。
時間ｔａが長くなるほど、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲ
ート電圧が低くなり、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート
・ソース間のポテンシャルの差が大きくなるので、ＭＯ
ＳトランジスタＴ１がカットオフ状態で動作する被写体
輝度の割合が大きくなる。そのため、図６のように、電
圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間ｔａが長いほ
ど、線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。よっ
て、被写体の輝度範囲が狭いほど電圧値ＶＬとなる信号
φＶPSを与える時間ｔａを長くし、被写体の輝度範囲が
広いほど電圧値ＶＬとなる信号φＶPSを与える時間ｔａ
を短くすればよいことがわかる。
【００５１】＜画素構成の第２例＞図１に示した固体撮
像素子の各画素に適用される第２例について、図面を参
照して説明する。図７は、本例に使用する固体撮像素子
に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図３
に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線な
どは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
像素子の各画素に適用される第２例について、図面を参
照して説明する。図７は、本例に使用する固体撮像素子
に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図３
に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線な
どは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
【００５２】図７に示す画素は、第１例（図３）の構成
の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレイ
ンの接続ノードにソースが接続されたＭＯＳトランジス
タＴ５が追加されるとともに、ＭＯＳトランジスタＴ４
が削除された構成となる。このとき、ＭＯＳトランジス
タＴ１は、そのソースに直流電圧ＶPSが印加され、又、
そのゲート及びドレインがフォトダイオードＰＤのアノ
ードに接続される。そして、ＭＯＳトランジスタＴ５の
ドレインには、直流電圧ＲＬが印加される。そして、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ５のゲートに信号φＳＷが与えられ
る。その他の構成は、図３の画素と同様である。尚、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ５は、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ
３と同様、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタでバックゲ
ートが接地されている。
の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレイ
ンの接続ノードにソースが接続されたＭＯＳトランジス
タＴ５が追加されるとともに、ＭＯＳトランジスタＴ４
が削除された構成となる。このとき、ＭＯＳトランジス
タＴ１は、そのソースに直流電圧ＶPSが印加され、又、
そのゲート及びドレインがフォトダイオードＰＤのアノ
ードに接続される。そして、ＭＯＳトランジスタＴ５の
ドレインには、直流電圧ＲＬが印加される。そして、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ５のゲートに信号φＳＷが与えられ
る。その他の構成は、図３の画素と同様である。尚、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ５は、ＭＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ
３と同様、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタでバックゲ
ートが接地されている。
【００５３】図８に示すタイミングチャートのように、
パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与
えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号φＳ
ＷをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＴ５をＯＮに
することで、リセット動作を行う。このとき、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のゲート電圧に直流電圧ＲＬが与えられ
て、ＭＯＳトランジスタＴ５のドレインより負の電荷が
流れ込み、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレイ
ン、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート、そしてフォトダ
イオードＰＤのアノードに蓄積された正の電荷が再結合
される。よって、ＭＯＳトランジスタＴ１がリセットさ
れて、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレイン及びゲート下
領域のポテンシャルが下がる。
パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与
えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号φＳ
ＷをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＴ５をＯＮに
することで、リセット動作を行う。このとき、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のゲート電圧に直流電圧ＲＬが与えられ
て、ＭＯＳトランジスタＴ５のドレインより負の電荷が
流れ込み、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート及びドレイ
ン、ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート、そしてフォトダ
イオードＰＤのアノードに蓄積された正の電荷が再結合
される。よって、ＭＯＳトランジスタＴ１がリセットさ
れて、ＭＯＳトランジスタＴ１のドレイン及びゲート下
領域のポテンシャルが下がる。
【００５４】このように信号φＳＷをハイレベルとして
リセットを行っている際に、ハイレベルのパルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、リセット時における補正データを読み出す。この
とき、リセットされたＭＯＳトランジスタＴ１のゲート
電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに与えられ、こ
のＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ３
を介して出力信号線６に出力される。そして、補正デー
タが読み出されると、信号φＳＷをローレベルとしてＭ
ＯＳトランジスタＴ５をＯＦＦにして、次の撮像動作に
備える。
リセットを行っている際に、ハイレベルのパルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、リセット時における補正データを読み出す。この
とき、リセットされたＭＯＳトランジスタＴ１のゲート
電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに与えられ、こ
のＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ３
を介して出力信号線６に出力される。そして、補正デー
タが読み出されると、信号φＳＷをローレベルとしてＭ
ＯＳトランジスタＴ５をＯＦＦにして、次の撮像動作に
備える。
【００５５】このようにして、撮像動作に移ると、第１
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた
電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに現れるため、
入射光量の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯ
ＳトランジスタＴ２のゲートに現れる。
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた
電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに現れるため、
入射光量の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯ
ＳトランジスタＴ２のゲートに現れる。
【００５６】又、撮像する被写体の輝度が高くフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量が多く、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電
圧が高くなると、ＭＯＳトランジスタＴ１がサブスレッ
ショルド領域で動作を行うため、入射光量に対して自然
対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
トに現れる。
イオードＰＤに入射される入射光量が多く、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電
圧が高くなると、ＭＯＳトランジスタＴ１がサブスレッ
ショルド領域で動作を行うため、入射光量に対して自然
対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
トに現れる。
【００５７】このようにして、入射光量に対して線形的
に又は自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタ
Ｔ１，Ｔ２のゲートに現れ、先と同様に、パルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、入射光量に対して線形的に又は自然対数的に比例
したＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧がＭＯＳトラ
ンジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ
３を介して出力信号線６に画像データが出力される。
に又は自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタ
Ｔ１，Ｔ２のゲートに現れ、先と同様に、パルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、入射光量に対して線形的に又は自然対数的に比例
したＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧がＭＯＳトラ
ンジスタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ
３を介して出力信号線６に画像データが出力される。
【００５８】又、リセット時における直流電圧ＲＬの電
圧値を変化させることによって、リセット直後のＭＯＳ
トランジスタＴ１のゲート電圧を変化させて、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のゲート・ソース間のポテンシャルを変
化させることができる。
圧値を変化させることによって、リセット直後のＭＯＳ
トランジスタＴ１のゲート電圧を変化させて、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のゲート・ソース間のポテンシャルを変
化させることができる。
【００５９】直流電圧ＲＬが低くなるほど、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲート・ソース間のポテンシャルの差が
大きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ１がカットオフ
状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よっ
て、被写体の輝度範囲が狭いほど直流電圧ＲＬを低く
し、被写体の輝度範囲が広いほど直流電圧ＲＬを高くす
ればよい。
ンジスタＴ１のゲート・ソース間のポテンシャルの差が
大きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ１がカットオフ
状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よっ
て、被写体の輝度範囲が狭いほど直流電圧ＲＬを低く
し、被写体の輝度範囲が広いほど直流電圧ＲＬを高くす
ればよい。
【００６０】＜画素構成の第３例＞図１に示した固体撮
像素子の各画素に適用される第３例について、図面を参
照して説明する。図９は、本例に使用する固体撮像素子
に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図７
に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線な
どは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
像素子の各画素に適用される第３例について、図面を参
照して説明する。図９は、本例に使用する固体撮像素子
に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図７
に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線な
どは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
【００６１】図９に示す画素は、第２例（図７）の構成
の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ１のソースにドレイン
が接続されたＭＯＳトランジスタＴ６，Ｔ７が追加され
た構成となる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ６は、
ソースに直流電圧ＶPSHが印加されるとともにゲートに
信号φＳ１が与えられ、ＭＯＳトランジスタＴ７は、ソ
ースに直流電圧ＶPSLが印加されるとともにゲートに信
号φＳ２が与えられる。その他の構成は、図７の画素と
同様である。
の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ１のソースにドレイン
が接続されたＭＯＳトランジスタＴ６，Ｔ７が追加され
た構成となる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ６は、
ソースに直流電圧ＶPSHが印加されるとともにゲートに
信号φＳ１が与えられ、ＭＯＳトランジスタＴ７は、ソ
ースに直流電圧ＶPSLが印加されるとともにゲートに信
号φＳ２が与えられる。その他の構成は、図７の画素と
同様である。
【００６２】尚、ＭＯＳトランジスタＴ６，Ｔ７は、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ３，Ｔ５と同様、Ｎチャネル
のＭＯＳトランジスタでバックゲートが接地されてい
る。又、直流電圧ＶPSHは、入射光量が所定値を超えた
ときにＭＯＳトランジスタＴ１をサブスレッショルド領
域で動作させるための電圧とし、又、この電圧よりも低
くＭＯＳトランジスタＴ１を導通状態にする電圧をＶPS
Lとする。
ＯＳトランジスタＴ１〜Ｔ３，Ｔ５と同様、Ｎチャネル
のＭＯＳトランジスタでバックゲートが接地されてい
る。又、直流電圧ＶPSHは、入射光量が所定値を超えた
ときにＭＯＳトランジスタＴ１をサブスレッショルド領
域で動作させるための電圧とし、又、この電圧よりも低
くＭＯＳトランジスタＴ１を導通状態にする電圧をＶPS
Lとする。
【００６３】図１０に示すタイミングチャートのよう
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号
φＳ１がローレベルとされてＭＯＳトランジスタＴ６が
ＯＦＦとされるとともに、信号φＳ２がハイレベルとさ
れてＭＯＳトランジスタＴ７がＯＮとされ、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のソースに直流電圧ＶPSLが印加される。
そして、信号φＳＷをハイレベルとしてＭＯＳトランジ
スタＴ５をＯＮにすることで、リセット動作を行う。
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号
φＳ１がローレベルとされてＭＯＳトランジスタＴ６が
ＯＦＦとされるとともに、信号φＳ２がハイレベルとさ
れてＭＯＳトランジスタＴ７がＯＮとされ、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のソースに直流電圧ＶPSLが印加される。
そして、信号φＳＷをハイレベルとしてＭＯＳトランジ
スタＴ５をＯＮにすることで、リセット動作を行う。
【００６４】このとき、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲー
ト電圧に直流電圧ＲＬが与えられて、ＭＯＳトランジス
タＴ５のドレインより負の電荷が流れ込み、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲート及びドレイン、ＭＯＳトランジス
タＴ２のゲート、そしてフォトダイオードＰＤのアノー
ドに蓄積された正の電荷が再結合される。よって、ＭＯ
ＳトランジスタＴ１がリセットされて、ＭＯＳトランジ
スタＴ１のドレイン及びゲート下領域のポテンシャルが
下がる。
ト電圧に直流電圧ＲＬが与えられて、ＭＯＳトランジス
タＴ５のドレインより負の電荷が流れ込み、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ１のゲート及びドレイン、ＭＯＳトランジス
タＴ２のゲート、そしてフォトダイオードＰＤのアノー
ドに蓄積された正の電荷が再結合される。よって、ＭＯ
ＳトランジスタＴ１がリセットされて、ＭＯＳトランジ
スタＴ１のドレイン及びゲート下領域のポテンシャルが
下がる。
【００６５】このように信号φＳＷをハイレベルとして
リセットを行っている際に、ハイレベルのパルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、リセット時における補正データを読み出す。そし
て、補正データが読み出されると、信号φＳＷをローレ
ベルとしてＭＯＳトランジスタＴ５をＯＦＦにする。そ
の後、信号φＳ１をローレベルとしてＭＯＳトランジス
タＴ６をＯＦＦとするとともに、信号φＳ２をハイレベ
ルとしてＭＯＳトランジスタＴ７をＯＮとし、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のソースに直流電圧ＶPSHを印加して、
次の撮像動作に備える。
リセットを行っている際に、ハイレベルのパルス信号φ
ＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによ
って、リセット時における補正データを読み出す。そし
て、補正データが読み出されると、信号φＳＷをローレ
ベルとしてＭＯＳトランジスタＴ５をＯＦＦにする。そ
の後、信号φＳ１をローレベルとしてＭＯＳトランジス
タＴ６をＯＦＦとするとともに、信号φＳ２をハイレベ
ルとしてＭＯＳトランジスタＴ７をＯＮとし、ＭＯＳト
ランジスタＴ１のソースに直流電圧ＶPSHを印加して、
次の撮像動作に備える。
【００６６】このようにして、撮像動作に移ると、第２
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、入射光量
の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝
度が高くフォトダイオードＰＤに入射される入射光量が
多く、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに蓄積された光
電荷量に応じた電圧が高くなると、入射光量に対して自
然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲ
ートに現れる。そして、パルス信号φＶをＭＯＳトラン
ジスタＴ３のゲートに与えることによって、入射光量に
対して線形的に又は自然対数的に比例した画像データが
出力される。
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、入射光量
の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝
度が高くフォトダイオードＰＤに入射される入射光量が
多く、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲートに蓄積された光
電荷量に応じた電圧が高くなると、入射光量に対して自
然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲ
ートに現れる。そして、パルス信号φＶをＭＯＳトラン
ジスタＴ３のゲートに与えることによって、入射光量に
対して線形的に又は自然対数的に比例した画像データが
出力される。
【００６７】又、リセット時における直流電圧ＲＬと直
流電圧ＶPSLの電圧値を変化させることによって、リセ
ット直後のＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧を変化
させて、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート・ソース間の
ポテンシャルを変化させることができる。
流電圧ＶPSLの電圧値を変化させることによって、リセ
ット直後のＭＯＳトランジスタＴ１のゲート電圧を変化
させて、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート・ソース間の
ポテンシャルを変化させることができる。
【００６８】直流電圧ＲＬ及び直流電圧ＶPSLが共に低
くなるほど、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート・ソース
間のポテンシャルの差が大きくなるので、ＭＯＳトラン
ジスタＴ１がカットオフ状態で動作する被写体輝度の割
合が大きくなる。よって、被写体の輝度範囲が狭いほど
直流電圧ＲＬ及び直流電圧ＶPSLを共に低くし、被写体
の輝度範囲が広いほど直流電圧ＲＬ及び直流電圧ＶPSL
を共に高くすればよい。
くなるほど、ＭＯＳトランジスタＴ１のゲート・ソース
間のポテンシャルの差が大きくなるので、ＭＯＳトラン
ジスタＴ１がカットオフ状態で動作する被写体輝度の割
合が大きくなる。よって、被写体の輝度範囲が狭いほど
直流電圧ＲＬ及び直流電圧ＶPSLを共に低くし、被写体
の輝度範囲が広いほど直流電圧ＲＬ及び直流電圧ＶPSL
を共に高くすればよい。
【００６９】＜画素構成の第４例＞図１に示した固体撮
像素子の各画素に適用される第４例について、図面を参
照して説明する。図１１は、本例に使用する固体撮像素
子に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図
３に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線
などは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
像素子の各画素に適用される第４例について、図面を参
照して説明する。図１１は、本例に使用する固体撮像素
子に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図
３に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号線
などは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
【００７０】図１１に示す画素において、フォトダイオ
ードＰＤのカソードにＭＯＳトランジスタＴ４のソース
が接続され、このＭＯＳトランジスタＴ４のドレインに
ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びＭＯＳトランジス
タＴ８のソースが接続される。フォトダイオードＰＤの
アノードには直流電圧ＶPSが印加される。そして、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８は、そのドレインに信号φＶPDが印
加されるとともに、そのゲートに信号φＶPGが印加され
る。その他の構成は、第１の実施形態（図３）の画素と
同様である。尚、ＭＯＳトランジスタＴ８は、それぞ
れ、ＭＯＳトランジスタＴ２〜Ｔ４と同様、Ｎチャネル
のＭＯＳトランジスタでバックゲートが接地されてい
る。
ードＰＤのカソードにＭＯＳトランジスタＴ４のソース
が接続され、このＭＯＳトランジスタＴ４のドレインに
ＭＯＳトランジスタＴ２のゲート及びＭＯＳトランジス
タＴ８のソースが接続される。フォトダイオードＰＤの
アノードには直流電圧ＶPSが印加される。そして、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８は、そのドレインに信号φＶPDが印
加されるとともに、そのゲートに信号φＶPGが印加され
る。その他の構成は、第１の実施形態（図３）の画素と
同様である。尚、ＭＯＳトランジスタＴ８は、それぞ
れ、ＭＯＳトランジスタＴ２〜Ｔ４と同様、Ｎチャネル
のＭＯＳトランジスタでバックゲートが接地されてい
る。
【００７１】尚、信号φＶPGは２値の電圧信号で、入射
光量が所定値を超えたときにＭＯＳトランジスタＴ４を
サブスレッショルド領域で動作させるための電圧をＶａ
とし、又、この電圧よりも高くＭＯＳトランジスタＴ４
のソース電圧を初期化するための電圧Ｖｂとする。又、
信号φＶPDは２値の電圧信号で、高い方は前記Ｖｂ以上
の電圧、低い方は前記Ｖａ以下の電圧である。このよう
な構成の画素の動作について、以下に説明する。
光量が所定値を超えたときにＭＯＳトランジスタＴ４を
サブスレッショルド領域で動作させるための電圧をＶａ
とし、又、この電圧よりも高くＭＯＳトランジスタＴ４
のソース電圧を初期化するための電圧Ｖｂとする。又、
信号φＶPDは２値の電圧信号で、高い方は前記Ｖｂ以上
の電圧、低い方は前記Ｖａ以下の電圧である。このよう
な構成の画素の動作について、以下に説明する。
【００７２】図１２に示すタイミングチャートのよう
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号
φＳがローレベルとされてＭＯＳトランジスタＴ４がＯ
ＦＦとされた後、信号φＶPDをローレベルとしてリセッ
ト動作を行う。撮像動作が終了した直後、ＭＯＳトラン
ジスタＴ８は、例えば、ソースより、ソース、ゲート下
領域、ドレインの順に高くなるようなポテンシャル状
態、或いは、ゲート下領域、ソース、ドレインの順に高
くなるようなポテンシャル状態にある。そして、これら
いずれの場合にあっても、信号φＶPDをローレベルにし
たとき、ＭＯＳトランジスタＴ８のドレイン側から、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ８のゲート下領域及びソースに電荷
が注入され、ドレイン、ゲート下領域、ソースがこの信
号φＶPDのローレベルに応じたポテンシャルとなる。
尚、このとき、信号φＶPGの電圧値はＶａである。
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号
φＳがローレベルとされてＭＯＳトランジスタＴ４がＯ
ＦＦとされた後、信号φＶPDをローレベルとしてリセッ
ト動作を行う。撮像動作が終了した直後、ＭＯＳトラン
ジスタＴ８は、例えば、ソースより、ソース、ゲート下
領域、ドレインの順に高くなるようなポテンシャル状
態、或いは、ゲート下領域、ソース、ドレインの順に高
くなるようなポテンシャル状態にある。そして、これら
いずれの場合にあっても、信号φＶPDをローレベルにし
たとき、ＭＯＳトランジスタＴ８のドレイン側から、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ８のゲート下領域及びソースに電荷
が注入され、ドレイン、ゲート下領域、ソースがこの信
号φＶPDのローレベルに応じたポテンシャルとなる。
尚、このとき、信号φＶPGの電圧値はＶａである。
【００７３】その後、信号φＶPDをハイレベルに戻す
と、ＭＯＳトランジスタＴ８のドレインが信号φＶPDの
ハイレベルに応じたポテンシャルとなるとともに、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のゲート下領域及びソースが、信号
φＶPGの電圧値Ｖａに応じたポテンシャルとなる。更
に、この状態から、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲートに
与える信号φＶPGの電圧をＶａからＶｂに切り換えるこ
とによって、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲート下領域及
びソースが、信号φＶPGの電圧値Ｖｂに応じたポテンシ
ャルとなる。
と、ＭＯＳトランジスタＴ８のドレインが信号φＶPDの
ハイレベルに応じたポテンシャルとなるとともに、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のゲート下領域及びソースが、信号
φＶPGの電圧値Ｖａに応じたポテンシャルとなる。更
に、この状態から、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲートに
与える信号φＶPGの電圧をＶａからＶｂに切り換えるこ
とによって、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲート下領域及
びソースが、信号φＶPGの電圧値Ｖｂに応じたポテンシ
ャルとなる。
【００７４】そして、ハイレベルのパルス信号φＶをＭ
ＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによって、
リセット時における補正データが出力される。このと
き、リセットされたＭＯＳトランジスタＴ８のソース電
圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに与えられ、この
ＭＯＳトランジスタＴ８のソース電圧がＭＯＳトランジ
スタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ３を
介して出力信号線６に出力される。
ＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによって、
リセット時における補正データが出力される。このと
き、リセットされたＭＯＳトランジスタＴ８のソース電
圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲートに与えられ、この
ＭＯＳトランジスタＴ８のソース電圧がＭＯＳトランジ
スタＴ２で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ３を
介して出力信号線６に出力される。
【００７５】そして、再び、ＭＯＳトランジスタＴ８の
ゲートに与える信号φＶPGの電圧をＶｂからＶａに切り
換えることによって、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲート
下領域が、信号φＶPGの電圧値Ｖａに応じたポテンシャ
ルとなる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ８のソース
の電位がゲート下領域の電位に比べて高くなる。このよ
うに、信号φＶPD，φＶPGが動作されることによって、
ＭＯＳトランジスタＴ８のポテンシャル状態がリセット
される。その後、信号φＳをハイレベルとして、次の撮
像動作に備える。
ゲートに与える信号φＶPGの電圧をＶｂからＶａに切り
換えることによって、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲート
下領域が、信号φＶPGの電圧値Ｖａに応じたポテンシャ
ルとなる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ８のソース
の電位がゲート下領域の電位に比べて高くなる。このよ
うに、信号φＶPD，φＶPGが動作されることによって、
ＭＯＳトランジスタＴ８のポテンシャル状態がリセット
される。その後、信号φＳをハイレベルとして、次の撮
像動作に備える。
【００７６】信号φＳをハイレベルとして撮像動作が開
始されると、フォトダイオードＰＤより入射光量に応じ
た光電荷がＭＯＳトランジスタＴ８に流れ込む。今、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ８のゲート電圧がソース電圧より低
いので、ＭＯＳトランジスタＴ８はカットオフ状態とな
り、光電荷がＭＯＳトランジスタＴ８のソースに蓄積さ
れる。よって、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイ
オードＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のソースに蓄積された光電荷量に応
じた電圧がＭＯＳトランジスタＴ８のソースに現れるた
め、入射光量の積分値に対して線形的に比例した電圧が
ＭＯＳトランジスタＴ８のソースに現れる。尚、このと
き、フォトダイオードＰＤで発生する光電荷が負の光電
荷であるので、強い光が入射されるほど、ＭＯＳトラン
ジスタＴ８のソース電圧が低くなる。
始されると、フォトダイオードＰＤより入射光量に応じ
た光電荷がＭＯＳトランジスタＴ８に流れ込む。今、Ｍ
ＯＳトランジスタＴ８のゲート電圧がソース電圧より低
いので、ＭＯＳトランジスタＴ８はカットオフ状態とな
り、光電荷がＭＯＳトランジスタＴ８のソースに蓄積さ
れる。よって、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイ
オードＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のソースに蓄積された光電荷量に応
じた電圧がＭＯＳトランジスタＴ８のソースに現れるた
め、入射光量の積分値に対して線形的に比例した電圧が
ＭＯＳトランジスタＴ８のソースに現れる。尚、このと
き、フォトダイオードＰＤで発生する光電荷が負の光電
荷であるので、強い光が入射されるほど、ＭＯＳトラン
ジスタＴ８のソース電圧が低くなる。
【００７７】又、撮像する被写体の輝度が高くフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量が多くなると、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８がサブスレッショルド領域で動作を
行うため、入射光量に対して自然対数的に比例した電圧
がＭＯＳトランジスタＴ８のソースに現れる。
イオードＰＤに入射される入射光量が多くなると、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８がサブスレッショルド領域で動作を
行うため、入射光量に対して自然対数的に比例した電圧
がＭＯＳトランジスタＴ８のソースに現れる。
【００７８】このようにして、入射光量に対して線形的
に又は自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタ
Ｔ２のゲートに現れると、先と同様に、パルス信号φＶ
がＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えられ、入射光
量に対して線形的に又は自然対数的に比例したＭＯＳト
ランジスタＴ８のソース電圧がＭＯＳトランジスタＴ２
で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ３を介して出
力信号線６に出力される。又、ＭＯＳトランジスタＴ２
及びＭＯＳトランジスタＱ１の導通時抵抗とそれらを流
れる電流によって決まるＭＯＳトランジスタＱ１のドレ
イン電圧が、画像データとして出力信号線６に現れる。
このようにして画像データが読み出された後、上述した
リセット動作が行われる。
に又は自然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタ
Ｔ２のゲートに現れると、先と同様に、パルス信号φＶ
がＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えられ、入射光
量に対して線形的に又は自然対数的に比例したＭＯＳト
ランジスタＴ８のソース電圧がＭＯＳトランジスタＴ２
で電流増幅されて、ＭＯＳトランジスタＴ３を介して出
力信号線６に出力される。又、ＭＯＳトランジスタＴ２
及びＭＯＳトランジスタＱ１の導通時抵抗とそれらを流
れる電流によって決まるＭＯＳトランジスタＱ１のドレ
イン電圧が、画像データとして出力信号線６に現れる。
このようにして画像データが読み出された後、上述した
リセット動作が行われる。
【００７９】このとき、対数変換動作に変わるときのＭ
ＯＳトランジスタＴ８のソース電圧に至るまでにＭＯＳ
トランジスタＴ８に流れ込む光電荷量が、全ての画素に
おいて等しくなる。このように、各画素における変換動
作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダイオード
ＰＤより発生する光電荷量が等しいので、各画素におけ
る変換動作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量も等しい。即ち、全
ての画素において、その変換動作が線形変換動作から対
数変換動作に切り替わるときの被写体の輝度が等しいも
のとなり、ＭＯＳトランジスタＴ８の閾値電圧の差異に
よる各画素の変換動作の切換への影響を低減することが
できる。
ＯＳトランジスタＴ８のソース電圧に至るまでにＭＯＳ
トランジスタＴ８に流れ込む光電荷量が、全ての画素に
おいて等しくなる。このように、各画素における変換動
作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダイオード
ＰＤより発生する光電荷量が等しいので、各画素におけ
る変換動作が対数変換動作に切り替わるときのフォトダ
イオードＰＤに入射される入射光量も等しい。即ち、全
ての画素において、その変換動作が線形変換動作から対
数変換動作に切り替わるときの被写体の輝度が等しいも
のとなり、ＭＯＳトランジスタＴ８の閾値電圧の差異に
よる各画素の変換動作の切換への影響を低減することが
できる。
【００８０】又、リセット時における信号φＶPGの電圧
値Ｖｂ又は電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える時間
（図１２における時間ｔｂに相当する）を変化させるこ
とによって、リセット直後のＭＯＳトランジスタＴ８の
ソース電圧を変化させて、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲ
ート・ソース間のポテンシャルを変化させることができ
る。
値Ｖｂ又は電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える時間
（図１２における時間ｔｂに相当する）を変化させるこ
とによって、リセット直後のＭＯＳトランジスタＴ８の
ソース電圧を変化させて、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲ
ート・ソース間のポテンシャルを変化させることができ
る。
【００８１】電圧値Ｖｂが高くなるほど、ＭＯＳトラン
ジスタＴ８のゲート・ソース間のポテンシャルの差が大
きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ８がカットオフ状
態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よって、
被写体の輝度範囲が狭いほど電圧値Ｖｂを高くし、被写
体の輝度範囲が広いほど電圧値Ｖｂを低くすればよいこ
とがわかる。
ジスタＴ８のゲート・ソース間のポテンシャルの差が大
きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ８がカットオフ状
態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よって、
被写体の輝度範囲が狭いほど電圧値Ｖｂを高くし、被写
体の輝度範囲が広いほど電圧値Ｖｂを低くすればよいこ
とがわかる。
【００８２】又、電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える
時間ｔｂが長くなるほど、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲ
ート・ソース間のポテンシャルの差が大きくなるので、
ＭＯＳトランジスタＴ８がカットオフ状態で動作する被
写体輝度の割合が大きくなる。よって、被写体の輝度範
囲が狭いほど電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える時間
ｔｂを長くし、被写体の輝度範囲が広いほど電圧値Ｖｂ
となる信号φＶPGを与える時間ｔｂを短くすればよいこ
とがわかる。
時間ｔｂが長くなるほど、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲ
ート・ソース間のポテンシャルの差が大きくなるので、
ＭＯＳトランジスタＴ８がカットオフ状態で動作する被
写体輝度の割合が大きくなる。よって、被写体の輝度範
囲が狭いほど電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える時間
ｔｂを長くし、被写体の輝度範囲が広いほど電圧値Ｖｂ
となる信号φＶPGを与える時間ｔｂを短くすればよいこ
とがわかる。
【００８３】＜画素構成の第５例＞図１に示した固体撮
像素子の各画素に適用される第５例について、図面を参
照して説明する。図１３は、本例に使用する固体撮像素
子に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図
１１に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号
線などは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略
する。
像素子の各画素に適用される第５例について、図面を参
照して説明する。図１３は、本例に使用する固体撮像素
子に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図
１１に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号
線などは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略
する。
【００８４】図１３に示す画素は、第４例（図１１）の
構成の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースとＭＯ
ＳトランジスタＴ２のゲートとの接続ノードにドレイン
が接続されたＭＯＳトランジスタＴ９が追加されるとと
もに、ＭＯＳトランジスタＴ４が削除された構成とされ
る。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ８は、そのゲート
に直流電圧ＶPGが印加され、そのソースにはフォトダイ
オードＰＤのカソードが接続される。そして、ＭＯＳト
ランジスタＴ９は、そのゲートに信号φＳＷが与えら
れ、そのソースに直流電圧ＲＬが印加される。又、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のドレインには直流電圧ＶPDが印加
される。尚、ＭＯＳトランジスタＴ９は、ＭＯＳトラン
ジスタＴ２，Ｔ３，Ｔ８と同様、ＮチャネルのＭＯＳト
ランジスタでバックゲートが接地されている。
構成の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースとＭＯ
ＳトランジスタＴ２のゲートとの接続ノードにドレイン
が接続されたＭＯＳトランジスタＴ９が追加されるとと
もに、ＭＯＳトランジスタＴ４が削除された構成とされ
る。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ８は、そのゲート
に直流電圧ＶPGが印加され、そのソースにはフォトダイ
オードＰＤのカソードが接続される。そして、ＭＯＳト
ランジスタＴ９は、そのゲートに信号φＳＷが与えら
れ、そのソースに直流電圧ＲＬが印加される。又、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のドレインには直流電圧ＶPDが印加
される。尚、ＭＯＳトランジスタＴ９は、ＭＯＳトラン
ジスタＴ２，Ｔ３，Ｔ８と同様、ＮチャネルのＭＯＳト
ランジスタでバックゲートが接地されている。
【００８５】図１４に示すタイミングチャートのよう
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、信号φＳＷ
をハイレベルとしてリセット動作を行う。よって、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のソースに直流電圧ＲＬが印加さ
れ、ＭＯＳトランジスタＴ８のソース電圧が直流電圧Ｒ
Ｌによってリセットされる。このとき、ハイレベルのパ
ルス信号φＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与え
ることによって、リセット時における補正データが出力
される。そして、再び、信号φＳＷをローレベルにする
ことによって、ＭＯＳトランジスタＴ９をＯＦＦとし
て、次の撮像動作に備える。
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、信号φＳＷ
をハイレベルとしてリセット動作を行う。よって、ＭＯ
ＳトランジスタＴ８のソースに直流電圧ＲＬが印加さ
れ、ＭＯＳトランジスタＴ８のソース電圧が直流電圧Ｒ
Ｌによってリセットされる。このとき、ハイレベルのパ
ルス信号φＶをＭＯＳトランジスタＴ３のゲートに与え
ることによって、リセット時における補正データが出力
される。そして、再び、信号φＳＷをローレベルにする
ことによって、ＭＯＳトランジスタＴ９をＯＦＦとし
て、次の撮像動作に備える。
【００８６】このようにして、撮像動作に移ると、第４
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、入射光量
の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝
度が高くフォトダイオードＰＤに入射される入射光量が
多く、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースに蓄積された光
電荷量に応じた電圧が高くなると、入射光量に対して自
然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲ
ートに現れる。そして、パルス信号φＶをＭＯＳトラン
ジスタＴ３のゲートに与えることによって、入射光量に
対して線形的に又は自然対数的に比例した画像データが
出力される。
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、入射光量
の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝
度が高くフォトダイオードＰＤに入射される入射光量が
多く、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースに蓄積された光
電荷量に応じた電圧が高くなると、入射光量に対して自
然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲ
ートに現れる。そして、パルス信号φＶをＭＯＳトラン
ジスタＴ３のゲートに与えることによって、入射光量に
対して線形的に又は自然対数的に比例した画像データが
出力される。
【００８７】又、リセット時における直流電圧ＲＬの電
圧値を変化させることによって、リセット直後のＭＯＳ
トランジスタＴ８のソース電圧を変化させて、ＭＯＳト
ランジスタＴ８のゲート・ソース間のポテンシャルを変
化させることができる。
圧値を変化させることによって、リセット直後のＭＯＳ
トランジスタＴ８のソース電圧を変化させて、ＭＯＳト
ランジスタＴ８のゲート・ソース間のポテンシャルを変
化させることができる。
【００８８】直流電圧ＲＬが高くなるほど、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ８のゲート・ソース間のポテンシャルの差が
大きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ８がカットオフ
状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よっ
て、被写体の輝度範囲が狭いほど直流電圧ＲＬを高く
し、被写体の輝度範囲が広いほど直流電圧ＲＬを低くす
ればよい。
ンジスタＴ８のゲート・ソース間のポテンシャルの差が
大きくなるので、ＭＯＳトランジスタＴ８がカットオフ
状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よっ
て、被写体の輝度範囲が狭いほど直流電圧ＲＬを高く
し、被写体の輝度範囲が広いほど直流電圧ＲＬを低くす
ればよい。
【００８９】＜画素構成の第６例＞図１に示した固体撮
像素子の各画素に適用される第６例について、図面を参
照して説明する。図１５は、本例に使用する固体撮像素
子に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図
１１に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号
線などは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略
する。
像素子の各画素に適用される第６例について、図面を参
照して説明する。図１５は、本例に使用する固体撮像素
子に設けられた画素の構成を示す回路図である。尚、図
１１に示す画素と同様の目的で使用される素子及び信号
線などは、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略
する。
【００９０】図１３に示す画素は、第４例（図１１）の
構成の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースとＭＯ
ＳトランジスタＴ２のゲートとの接続ノードにドレイン
が接続されたＭＯＳトランジスタＴ９が追加された構成
とされる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ９は、その
ゲートに信号φＳＷが与えられ、そのソースに直流電圧
ＲＬが印加される。又、ＭＯＳトランジスタＴ８のドレ
インには直流電圧ＶPDが印加される。尚、ＭＯＳトラン
ジスタＴ９は、ＭＯＳトランジスタＴ２〜Ｔ４，Ｔ８と
同様、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタでバックゲート
が接地されている。
構成の画素に、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースとＭＯ
ＳトランジスタＴ２のゲートとの接続ノードにドレイン
が接続されたＭＯＳトランジスタＴ９が追加された構成
とされる。このとき、ＭＯＳトランジスタＴ９は、その
ゲートに信号φＳＷが与えられ、そのソースに直流電圧
ＲＬが印加される。又、ＭＯＳトランジスタＴ８のドレ
インには直流電圧ＶPDが印加される。尚、ＭＯＳトラン
ジスタＴ９は、ＭＯＳトランジスタＴ２〜Ｔ４，Ｔ８と
同様、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタでバックゲート
が接地されている。
【００９１】図１６に示すタイミングチャートのよう
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号
φＳがローレベルとされてＭＯＳトランジスタＴ４がＯ
ＦＦとされた後、信号φＳＷをハイレベルとして、ＭＯ
ＳトランジスタＴ９をＯＮにして、リセット動作を行
う。尚、このとき、信号φＶPGの電圧値はＶａである。
に、パルス信号φＶがＭＯＳトランジスタＴ３のゲート
に与えられて、出力信号が読み出されると、まず、信号
φＳがローレベルとされてＭＯＳトランジスタＴ４がＯ
ＦＦとされた後、信号φＳＷをハイレベルとして、ＭＯ
ＳトランジスタＴ９をＯＮにして、リセット動作を行
う。尚、このとき、信号φＶPGの電圧値はＶａである。
【００９２】その後、信号φＳＷをローレベルに戻して
ＭＯＳトランジスタＴ９をＯＦＦとすると、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ８のゲート下領域及びソースが、信号φＶPG
の電圧値Ｖａに応じたポテンシャルとなる。更に、この
状態から、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲートに与える信
号φＶPGの電圧をＶａからＶｂに切り換えることによっ
て、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲート下領域及びソース
が、信号φＶPGの電圧値Ｖｂに応じたポテンシャルとな
る。
ＭＯＳトランジスタＴ９をＯＦＦとすると、ＭＯＳトラ
ンジスタＴ８のゲート下領域及びソースが、信号φＶPG
の電圧値Ｖａに応じたポテンシャルとなる。更に、この
状態から、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲートに与える信
号φＶPGの電圧をＶａからＶｂに切り換えることによっ
て、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲート下領域及びソース
が、信号φＶPGの電圧値Ｖｂに応じたポテンシャルとな
る。
【００９３】そして、ハイレベルのパルス信号φＶをＭ
ＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによって、
リセット時における補正データが出力される。そして、
再び、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲートに与える信号φ
ＶPGの電圧をＶｂからＶａに切り換えた後、信号φＳを
ハイレベルとして、次の撮像動作に備える。
ＯＳトランジスタＴ３のゲートに与えることによって、
リセット時における補正データが出力される。そして、
再び、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲートに与える信号φ
ＶPGの電圧をＶｂからＶａに切り換えた後、信号φＳを
ハイレベルとして、次の撮像動作に備える。
【００９４】このようにして、撮像動作に移ると、第４
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、入射光量
の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝
度が高くフォトダイオードＰＤに入射される入射光量が
多く、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースに蓄積された光
電荷量に応じた電圧が高くなると、入射光量に対して自
然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲ
ートに現れる。そして、パルス信号φＶをＭＯＳトラン
ジスタＴ３のゲートに与えることによって、入射光量に
対して線形的に又は自然対数的に比例した画像データが
出力される。
例と同様、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオー
ドＰＤに入射される入射光量が少ない場合は、入射光量
の積分値に対して線形的に比例した電圧がＭＯＳトラン
ジスタＴ２のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝
度が高くフォトダイオードＰＤに入射される入射光量が
多く、ＭＯＳトランジスタＴ８のソースに蓄積された光
電荷量に応じた電圧が高くなると、入射光量に対して自
然対数的に比例した電圧がＭＯＳトランジスタＴ２のゲ
ートに現れる。そして、パルス信号φＶをＭＯＳトラン
ジスタＴ３のゲートに与えることによって、入射光量に
対して線形的に又は自然対数的に比例した画像データが
出力される。
【００９５】又、リセット時における信号φＶPGの電圧
値Ｖｂ又は電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える時間
（図１６における時間ｔｂに相当する）を変化させるこ
とによって、リセット直後のＭＯＳトランジスタＴ８の
ソース電圧を変化させて、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲ
ート・ソース間のポテンシャルの差を変化させることが
できる。よって、電圧値Ｖｂについては、第４例と同様
に、被写体の輝度範囲が狭いほど電圧値Ｖｂを高くし、
被写体の輝度範囲が広いほど電圧値Ｖｂを低くすればよ
い。又、時間ｔｂについても、第４例と同様に、被写体
の輝度範囲が狭いほど時間ｔｂを長くし、被写体の輝度
範囲が広いほど時間ｔｂを短くすればよい。
値Ｖｂ又は電圧値Ｖｂとなる信号φＶPGを与える時間
（図１６における時間ｔｂに相当する）を変化させるこ
とによって、リセット直後のＭＯＳトランジスタＴ８の
ソース電圧を変化させて、ＭＯＳトランジスタＴ８のゲ
ート・ソース間のポテンシャルの差を変化させることが
できる。よって、電圧値Ｖｂについては、第４例と同様
に、被写体の輝度範囲が狭いほど電圧値Ｖｂを高くし、
被写体の輝度範囲が広いほど電圧値Ｖｂを低くすればよ
い。又、時間ｔｂについても、第４例と同様に、被写体
の輝度範囲が狭いほど時間ｔｂを長くし、被写体の輝度
範囲が広いほど時間ｔｂを短くすればよい。
【００９６】＜第１の実施形態＞上述した各例の画素を
有する固体撮像素子を有する撮像装置の第１の実施形態
について、図面を参照して、説明する。図１７は、本実
施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
有する固体撮像素子を有する撮像装置の第１の実施形態
について、図面を参照して、説明する。図１７は、本実
施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【００９７】図１７に示す撮像素子は、上述した各例の
構成をした自動的に線形変換動作から対数変換動作に切
換可能な画素を有する固体撮像素子１００と、固体撮像
素子１００の出力回路１０（図１）より出力された補正
データで補正された画像データをデジタルデータに変換
するＡ／Ｄコンバータ１０１と、Ａ／Ｄコンバータ１０
１からのデジタルデータより被写体の輝度分布を求める
演算回路１０２と、演算回路１０２で求められた輝度分
布に基づいてリセットバイアス供給回路１０４を制御す
る演算回路１０３と、固体撮像素子１０２のリセット時
のバイアス電圧を演算回路１０３の制御信号に応じて切
り換えて供給するリセットバイアス供給回路１０４とを
有する。
構成をした自動的に線形変換動作から対数変換動作に切
換可能な画素を有する固体撮像素子１００と、固体撮像
素子１００の出力回路１０（図１）より出力された補正
データで補正された画像データをデジタルデータに変換
するＡ／Ｄコンバータ１０１と、Ａ／Ｄコンバータ１０
１からのデジタルデータより被写体の輝度分布を求める
演算回路１０２と、演算回路１０２で求められた輝度分
布に基づいてリセットバイアス供給回路１０４を制御す
る演算回路１０３と、固体撮像素子１０２のリセット時
のバイアス電圧を演算回路１０３の制御信号に応じて切
り換えて供給するリセットバイアス供給回路１０４とを
有する。
【００９８】以下では、説明を簡単にするために、固体
撮像素子１００が、上述した第１例（図３）の構成をし
た画素を有する固体撮像素子であるものとして、説明す
る。よって、本実施形態では、リセットバイアス供給電
圧１０４によって切り換えられる電圧は、信号φＶPSの
電圧値ＶＬである。又、被写体の輝度分布を測定するた
めに、所定時間毎に一度、信号φＶPSの電圧値ＶＬを高
くして、広い輝度範囲を測定可能とし、このときの固体
撮像素子１００からの出力がＡ／Ｄコンバータ１０１で
デジタルデータに変換された後、演算回路１０２に送出
されるものとする。
撮像素子１００が、上述した第１例（図３）の構成をし
た画素を有する固体撮像素子であるものとして、説明す
る。よって、本実施形態では、リセットバイアス供給電
圧１０４によって切り換えられる電圧は、信号φＶPSの
電圧値ＶＬである。又、被写体の輝度分布を測定するた
めに、所定時間毎に一度、信号φＶPSの電圧値ＶＬを高
くして、広い輝度範囲を測定可能とし、このときの固体
撮像素子１００からの出力がＡ／Ｄコンバータ１０１で
デジタルデータに変換された後、演算回路１０２に送出
されるものとする。
【００９９】このように構成される撮像装置は、所定時
間毎に固体撮像素子１００より出力される輝度分布測定
用の出力が、Ａ／Ｄコンバータ１０１でデジタルデータ
に変換されて演算回路１０２に送出されると、各輝度の
頻度が求められて、輝度分布が求められる。そして、求
められた輝度分布より、最高輝度と最低輝度とが求めら
れる。
間毎に固体撮像素子１００より出力される輝度分布測定
用の出力が、Ａ／Ｄコンバータ１０１でデジタルデータ
に変換されて演算回路１０２に送出されると、各輝度の
頻度が求められて、輝度分布が求められる。そして、求
められた輝度分布より、最高輝度と最低輝度とが求めら
れる。
【０１００】このとき、Ａ／Ｄコンバータ１０１より送
出される各画素毎のデジタルデータが、演算回路１０１
に与えられるたびに、最も高い輝度となるデジタルデー
タと最も低い輝度となるデジタルデータを求め、それぞ
れ、最高輝度及び最低輝度として保持する。そして、次
に与えられる画素のデジタルデータの値を、最高輝度及
び最低輝度として保持しているデジタルデータの値とそ
れぞれ比較し、最高輝度より高い場合は保持している最
高輝度の代わりに最高輝度として保持し、又、最低輝度
より低い場合は保持している最低輝度の代わりに最低輝
度として保持する。更に、最高輝度より低く最低輝度よ
り高い場合は、保持している最高輝度及び最低輝度を、
そのまま保持する。
出される各画素毎のデジタルデータが、演算回路１０１
に与えられるたびに、最も高い輝度となるデジタルデー
タと最も低い輝度となるデジタルデータを求め、それぞ
れ、最高輝度及び最低輝度として保持する。そして、次
に与えられる画素のデジタルデータの値を、最高輝度及
び最低輝度として保持しているデジタルデータの値とそ
れぞれ比較し、最高輝度より高い場合は保持している最
高輝度の代わりに最高輝度として保持し、又、最低輝度
より低い場合は保持している最低輝度の代わりに最低輝
度として保持する。更に、最高輝度より低く最低輝度よ
り高い場合は、保持している最高輝度及び最低輝度を、
そのまま保持する。
【０１０１】このようにして、演算回路１０２におい
て、１フィールド分のデジタルデータより被写体の輝度
分布における最高輝度及び最低輝度が求められると、こ
の求められた最高輝度及び最低輝度が演算回路１０３に
送出される。演算回路１０３では、まず、与えられた最
高輝度と最低輝度との差を求めることによって、被写体
の輝度範囲を求める。求められた輝度範囲によって、リ
セットバイアス供給回路１０４を制御するための制御信
号を送出する。
て、１フィールド分のデジタルデータより被写体の輝度
分布における最高輝度及び最低輝度が求められると、こ
の求められた最高輝度及び最低輝度が演算回路１０３に
送出される。演算回路１０３では、まず、与えられた最
高輝度と最低輝度との差を求めることによって、被写体
の輝度範囲を求める。求められた輝度範囲によって、リ
セットバイアス供給回路１０４を制御するための制御信
号を送出する。
【０１０２】即ち、演算回路１０３において、最高輝度
と最低輝度の差が大きく、被写体の輝度範囲が広いと判
断されると、低い輝度で対数変換動作への切換が行われ
るように、ＭＯＳトランジスタＴ１のポテンシャル状態
を決定するため、リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬ
を高くするような制御信号がリセットバイアス供給回路
１０４に送出される。逆に、最高輝度と最低輝度の差が
小さく、被写体の輝度範囲が狭いと判断されると、高い
輝度で対数変換動作への切換が行われるように、ＭＯＳ
トランジスタＴ１のポテンシャル状態を決定するため、
リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを低くするような
制御信号がリセットバイアス供給回路１０４に送出され
る。
と最低輝度の差が大きく、被写体の輝度範囲が広いと判
断されると、低い輝度で対数変換動作への切換が行われ
るように、ＭＯＳトランジスタＴ１のポテンシャル状態
を決定するため、リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬ
を高くするような制御信号がリセットバイアス供給回路
１０４に送出される。逆に、最高輝度と最低輝度の差が
小さく、被写体の輝度範囲が狭いと判断されると、高い
輝度で対数変換動作への切換が行われるように、ＭＯＳ
トランジスタＴ１のポテンシャル状態を決定するため、
リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを低くするような
制御信号がリセットバイアス供給回路１０４に送出され
る。
【０１０３】よって、演算回路１０３において輝度範囲
が広いと判断されると、次に輝度範囲が狭いと判断され
るまで、リセットバイアス供給回路１０４において、リ
セット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬが低い値に設定され
て、固体撮像素子１００に供給される。又、演算回路１
０３において輝度範囲が狭いと判断されると、次に輝度
範囲が広いと判断されるまで、リセットバイアス供給回
路１０４において、リセット時の信号φＶPSの電圧値Ｖ
Ｌが高い値に設定されて、固体撮像素子１００に供給さ
れる。尚、この輝度範囲については、複数段階の閾値と
比較されて、その値が含まれる閾値の範囲に応じて、リ
セットバイアス供給回路１０４より供給されるリセット
時の信号φＶPSの電圧値ＶＬが切り換えられる。
が広いと判断されると、次に輝度範囲が狭いと判断され
るまで、リセットバイアス供給回路１０４において、リ
セット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬが低い値に設定され
て、固体撮像素子１００に供給される。又、演算回路１
０３において輝度範囲が狭いと判断されると、次に輝度
範囲が広いと判断されるまで、リセットバイアス供給回
路１０４において、リセット時の信号φＶPSの電圧値Ｖ
Ｌが高い値に設定されて、固体撮像素子１００に供給さ
れる。尚、この輝度範囲については、複数段階の閾値と
比較されて、その値が含まれる閾値の範囲に応じて、リ
セットバイアス供給回路１０４より供給されるリセット
時の信号φＶPSの電圧値ＶＬが切り換えられる。
【０１０４】＜第２の実施形態＞上述した各例の画素を
有する固体撮像素子を有する撮像装置の第２の実施形態
について、図面を参照して、説明する。図１８は、本実
施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
尚、図１８の撮像装置において、図１７に示す撮像装置
と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を
付して、その詳細な説明を省略する。
有する固体撮像素子を有する撮像装置の第２の実施形態
について、図面を参照して、説明する。図１８は、本実
施形態の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
尚、図１８の撮像装置において、図１７に示す撮像装置
と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を
付して、その詳細な説明を省略する。
【０１０５】図１８の撮像装置は、第１の実施形態（図
１７）の撮像装置に対して、リセットバイアス供給回路
１０４の代わりにタイミングジェネレータ１０５が設け
られた構成となる。このタイミングジェネレータ１０５
によって、固体撮像素子１００の各画素に与えられる各
信号のタイミングが決定される。又、タイミングジェネ
レータ１０５によって、上述した各例におけるリセット
時に各画素にバイアス電圧の与える時間が切り換えられ
る。尚、他のブロック１００〜１０３については、接続
関係が第１の実施形態と同様であるとともに、その動作
についても同様となる。
１７）の撮像装置に対して、リセットバイアス供給回路
１０４の代わりにタイミングジェネレータ１０５が設け
られた構成となる。このタイミングジェネレータ１０５
によって、固体撮像素子１００の各画素に与えられる各
信号のタイミングが決定される。又、タイミングジェネ
レータ１０５によって、上述した各例におけるリセット
時に各画素にバイアス電圧の与える時間が切り換えられ
る。尚、他のブロック１００〜１０３については、接続
関係が第１の実施形態と同様であるとともに、その動作
についても同様となる。
【０１０６】以下では、説明を簡単にするために、第１
の実施形態と同様、固体撮像素子１００が、上述した第
１例（図３）の構成をした画素を有する固体撮像素子で
あるものとして、説明する。よって、本実施形態では、
リセット時に、信号φＶPSの電圧が電圧値ＶＬに切り換
えられる。又、被写体の輝度分布を測定するために、所
定時間毎に一度、リセット時に信号φＶPSの電圧値ＶＬ
を与える時間ｔａ（図４）を短くして、広い輝度範囲を
測定可能とし、このときの固体撮像素子１００からの出
力がＡ／Ｄコンバータ１０１でデジタルデータに変換さ
れた後、演算回路１０２に送出されるものとする。
の実施形態と同様、固体撮像素子１００が、上述した第
１例（図３）の構成をした画素を有する固体撮像素子で
あるものとして、説明する。よって、本実施形態では、
リセット時に、信号φＶPSの電圧が電圧値ＶＬに切り換
えられる。又、被写体の輝度分布を測定するために、所
定時間毎に一度、リセット時に信号φＶPSの電圧値ＶＬ
を与える時間ｔａ（図４）を短くして、広い輝度範囲を
測定可能とし、このときの固体撮像素子１００からの出
力がＡ／Ｄコンバータ１０１でデジタルデータに変換さ
れた後、演算回路１０２に送出されるものとする。
【０１０７】このように構成される撮像装置によると、
第１の実施形態と同様、固体撮像素子１００から出力さ
れる画像データがＡ／Ｄコンバータ１０１でデジタルデ
ータに変換され、所定時間毎に１フィールド分、演算回
路１０２に与えられると、被写体の最高輝度と最低輝度
が求められ、演算回路１０３に送出される。そして、演
算回路１０３において、送出された最高輝度と最低輝度
の差より被写体の輝度分布の輝度範囲が求められる。こ
の輝度範囲の広さに応じた制御信号を、演算回路１０３
がタイミングジェネレータ１０５に与える。
第１の実施形態と同様、固体撮像素子１００から出力さ
れる画像データがＡ／Ｄコンバータ１０１でデジタルデ
ータに変換され、所定時間毎に１フィールド分、演算回
路１０２に与えられると、被写体の最高輝度と最低輝度
が求められ、演算回路１０３に送出される。そして、演
算回路１０３において、送出された最高輝度と最低輝度
の差より被写体の輝度分布の輝度範囲が求められる。こ
の輝度範囲の広さに応じた制御信号を、演算回路１０３
がタイミングジェネレータ１０５に与える。
【０１０８】即ち、演算回路１０３において、最高輝度
と最低輝度の差が大きく、被写体の輝度範囲が広いと判
断されると、低い輝度で対数変換動作への切換が行われ
るように、ＭＯＳトランジスタＴ１のポテンシャル状態
を決定するため、リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬ
を与える時間ｔａを短くするような制御信号がタイミン
グジェネレータ１０５に送出される。逆に、最高輝度と
最低輝度の差が小さく、被写体の輝度範囲が狭いと判断
されると、高い輝度で対数変換動作への切換が行われる
ように、ＭＯＳトランジスタＴ１のポテンシャル状態を
決定するため、リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを
与える時間ｔａを長くするような制御信号がタイミング
ジェネレータ１０５に送出される。
と最低輝度の差が大きく、被写体の輝度範囲が広いと判
断されると、低い輝度で対数変換動作への切換が行われ
るように、ＭＯＳトランジスタＴ１のポテンシャル状態
を決定するため、リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬ
を与える時間ｔａを短くするような制御信号がタイミン
グジェネレータ１０５に送出される。逆に、最高輝度と
最低輝度の差が小さく、被写体の輝度範囲が狭いと判断
されると、高い輝度で対数変換動作への切換が行われる
ように、ＭＯＳトランジスタＴ１のポテンシャル状態を
決定するため、リセット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを
与える時間ｔａを長くするような制御信号がタイミング
ジェネレータ１０５に送出される。
【０１０９】よって、演算回路１０３において輝度範囲
が広いと判断されると、次に輝度範囲が狭いと判断され
るまで、タイミングジェネレータ１０５において、リセ
ット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを与える時間ｔａが短
く設定されて、信号φＶPSの電圧ＶＬが固体撮像素子１
００に供給される。又、演算回路１０３において輝度範
囲が狭いと判断されると、次に輝度範囲が広いと判断さ
れるまで、タイミングジェネレータ１０５において、リ
セット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを与える時間ｔａが
長く設定されて、信号φＶPSの電圧値ＶＬが固体撮像素
子１００に供給される。尚、第１の実施形態と同様、こ
の輝度範囲については、複数段階の閾値と比較されて、
その値が含まれる閾値の範囲に応じて、タイミングジェ
ネレータ１０５より供給されるリセット時の信号φＶPS
の電圧値ＶＬを与える時間ｔａが切り換えられる。
が広いと判断されると、次に輝度範囲が狭いと判断され
るまで、タイミングジェネレータ１０５において、リセ
ット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを与える時間ｔａが短
く設定されて、信号φＶPSの電圧ＶＬが固体撮像素子１
００に供給される。又、演算回路１０３において輝度範
囲が狭いと判断されると、次に輝度範囲が広いと判断さ
れるまで、タイミングジェネレータ１０５において、リ
セット時の信号φＶPSの電圧値ＶＬを与える時間ｔａが
長く設定されて、信号φＶPSの電圧値ＶＬが固体撮像素
子１００に供給される。尚、第１の実施形態と同様、こ
の輝度範囲については、複数段階の閾値と比較されて、
その値が含まれる閾値の範囲に応じて、タイミングジェ
ネレータ１０５より供給されるリセット時の信号φＶPS
の電圧値ＶＬを与える時間ｔａが切り換えられる。
【０１１０】又、タイミングジェネレータ１０５より与
えられるリセット時の信号φＶPSは、図４のような１つ
のパルス信号でなく、図１９のように、複数のパルス信
号として与えられるものとしても構わない。このとき、
演算回路１０３において輝度範囲が広いと判断される
と、次に輝度範囲が狭いと判断されるまで、タイミング
ジェネレータ１０５において、リセット時の電圧値ＶＬ
のパルス信号φＶPSの発生回数が少なく設定されて、固
体撮像素子１００に供給される。又、演算回路１０３に
おいて輝度範囲が狭いと判断されると、次に輝度範囲が
広いと判断されるまで、タイミングジェネレータ１０５
において、リセット時の電圧値ＶＬのパルス信号φＶPS
の発生回数が多く設定されて、固体撮像素子１００に供
給される。
えられるリセット時の信号φＶPSは、図４のような１つ
のパルス信号でなく、図１９のように、複数のパルス信
号として与えられるものとしても構わない。このとき、
演算回路１０３において輝度範囲が広いと判断される
と、次に輝度範囲が狭いと判断されるまで、タイミング
ジェネレータ１０５において、リセット時の電圧値ＶＬ
のパルス信号φＶPSの発生回数が少なく設定されて、固
体撮像素子１００に供給される。又、演算回路１０３に
おいて輝度範囲が狭いと判断されると、次に輝度範囲が
広いと判断されるまで、タイミングジェネレータ１０５
において、リセット時の電圧値ＶＬのパルス信号φＶPS
の発生回数が多く設定されて、固体撮像素子１００に供
給される。
【０１１１】
【発明の効果】本発明によると、被写体の輝度によっ
て、固体撮像素子内に設けられた各画素ないのトランジ
スタのポテンシャル状態を調整して、固体撮像素子から
の出力のダイナミックレンジを調整することができる。
よって、従来のように、デジタルデータを調整すること
でダイナミックレンジの調整を行う場合とことなり、デ
ジタルデータのビット落ちを防ぐことができる。そのた
め、階調性を落とすことなく、被写体の輝度分布のダイ
ナミックレンジに調整させることができる。よって、被
写体の輝度分布に応じた高精細な画像データを得ること
ができる。
て、固体撮像素子内に設けられた各画素ないのトランジ
スタのポテンシャル状態を調整して、固体撮像素子から
の出力のダイナミックレンジを調整することができる。
よって、従来のように、デジタルデータを調整すること
でダイナミックレンジの調整を行う場合とことなり、デ
ジタルデータのビット落ちを防ぐことができる。そのた
め、階調性を落とすことなく、被写体の輝度分布のダイ
ナミックレンジに調整させることができる。よって、被
写体の輝度分布に応じた高精細な画像データを得ること
ができる。
【図１】固体撮像素子の構成を示すブロック回路図。
【図２】図１の固体撮像素子の一部を示す回路図。
【図３】図１の固体撮像素子内の画素構成の一例を示す
回路図。
回路図。
【図４】図３の構成の画素の動作を示すタイミングチャ
ート。
ート。
【図５】被写体の輝度と固体撮像素子の出力との関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図６】被写体の輝度と固体撮像素子の出力との関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図７】図１の固体撮像素子内の画素構成の一例を示す
回路図。
回路図。
【図８】図７の構成の画素の動作を示すタイミングチャ
ート。
ート。
【図９】図１の固体撮像素子内の画素構成の一例を示す
回路図。
回路図。
【図１０】図９の構成の画素の動作を示すタイミングチ
ャート。
ャート。
【図１１】図１の固体撮像素子内の画素構成の一例を示
す回路図。
す回路図。
【図１２】図１１の構成の画素の動作を示すタイミング
チャート。
チャート。
【図１３】図１の固体撮像素子内の画素構成の一例を示
す回路図。
す回路図。
【図１４】図１３の構成の画素の動作を示すタイミング
チャート。
チャート。
【図１５】図１の固体撮像素子内の画素構成の一例を示
す回路図。
す回路図。
【図１６】図１５の構成の画素の動作を示すタイミング
チャート。
チャート。
【図１７】第１の実施形態の撮像装置の内部構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図１８】第２の実施形態の撮像装置の内部構成を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図１９】図３の構成の画素の動作を示すタイミングチ
ャート。
ャート。
１００ 固体撮像素子 １０１ Ａ／Ｄコンバータ １０２ 演算回路 １０３ 演算回路 １０４ リセットバイアス供給回路 １０５ タイミングジェネレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA02 AB01 BA14 CA02 DB16 DB20 FA06 FA33 FA42 FA50 5C024 CX43 GX03 GY31 GY38 HX13 HX23 HX29 HX50
Claims (14)
- 【請求項１】 入射光量に応じた電気信号を出力する感
光素子と該感光素子からの電気信号が与えられるトラン
ジスタとを有するとともに線形変換して出力する第１状
態と入射光量に応じた電気信号を対数変換して出力する
第２状態との間で自動的に切換可能な複数の画素より成
る固体撮像素子を有する撮像装置において、 リセット直後の前記トランジスタのポテンシャル状態
を、該固体撮像素子によって撮像される被写体の輝度分
布の状態に応じて変化させるバイアス調整部を有するこ
とを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 リセット時において、前記トランジスタ
に与えるバイアス電圧の値を切り換えることによって、
前記バイアス調整部がリセット直後の前記トランジスタ
のポテンシャル状態を調整することを特徴とする請求項
１に記載の撮像装置。 - 【請求項３】 リセット時において前記トランジスタに
与えるバイアス電圧を与える時間の長さを切り換えるこ
とによって、前記バイアス調整部がリセット直後の前記
トランジスタのポテンシャル状態を調整することを特徴
とする請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記画素が、 前記感光素子となるとともに、第１電極に直流電圧が印
加されたフォトダイオードと、 該フォトダイオードの第２電極に、第１電極及びゲート
電極が接続されるとともに、ゲート電極から電気信号を
出力するＭＯＳトランジスタと、 を有し、 前記バイアス調整部によって、 前記被写体の輝度分布の輝度範囲が狭いときは、前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極と第２電極との間のポテ
ンシャルの差が大きくなるように、リセット直後の前記
ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態が調整されると
ともに、 前記被写体の輝度分布の輝度範囲が広いときは、前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極と第２電極との間のポテ
ンシャルの差が小さくなるように、リセット直後の前記
ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態が調整されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項５】 前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ与
える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセッ
トされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタの第２電極へ与える電圧値を調整することによっ
て、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシ
ャル状態を調整することを特徴とする請求項４に記載の
撮像装置。 - 【請求項６】 前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ与
える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセッ
トされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタの第２電極へ与える電圧値を切り換える時間を調
整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトラン
ジスタのポテンシャル状態を調整することを特徴とする
請求項４に記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極へ
与える電圧を切り換えることによって、前記画素がリセ
ットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極へ与える電圧値を調整することによ
って、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテン
シャル状態を調整することを特徴とする請求項４に記載
の撮像装置。 - 【請求項８】 前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極及
び第２電極へ与える電圧を切り換えることによって、前
記画素がリセットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極及び第２電極へ与える電圧値を調整
することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトランジ
スタのポテンシャル状態を調整することを特徴とする請
求項４に記載の撮像装置。 - 【請求項９】 前記画素が、 前記感光素子となるとともに、第２電極に直流電圧が印
加されたフォトダイオードと、 該フォトダイオードの第１電極に、第２電極が接続され
るとともに第２電極から電気信号を出力するＭＯＳトラ
ンジスタと、 を有し、 前記バイアス調整部によって、 前記被写体の輝度分布の輝度範囲が狭いときは、前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極と第２電極との間のポテ
ンシャルの差が大きくなるように、リセット直後の前記
ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態が調整されると
ともに、 前記被写体の輝度分布の輝度範囲が広いときは、前記Ｍ
ＯＳトランジスタのゲート電極と第２電極との間のポテ
ンシャルの差が小さくなるように、リセット直後の前記
ＭＯＳトランジスタのポテンシャル状態が調整されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 - 【請求項１０】 前記ＭＯＳトランジスタの第１電極及
びゲート電極それぞれへ与える電圧を切り換えることに
よって、前記画素がリセットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極へ与える電圧値を調整することによ
って、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテン
シャル状態を調整することを特徴とする請求項９に記載
の撮像装置。 - 【請求項１１】 前記ＭＯＳトランジスタの第１電極及
びゲート電極それぞれへ与える電圧を切り換えることに
よって、前記画素がリセットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える時間を
調整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトラ
ンジスタのポテンシャル状態を調整することを特徴とす
る請求項９に記載の撮像装置。 - 【請求項１２】 前記ＭＯＳトランジスタの第１電極及
びゲート電極に直流電圧が印加されるとともに、 前記ＭＯＳトランジスタの第２電極へ与える電圧を切り
換えることによって、前記画素がリセットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタの第２電極へ与える電圧値を調整することによっ
て、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテンシ
ャル状態を調整することを特徴とする請求項９に記載の
撮像装置。 - 【請求項１３】 前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極
及び第２電極へ与える電圧を切り換えることによって、
前記画素がリセットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極へ与える電圧値を調整することによ
って、リセット直後の前記ＭＯＳトランジスタのポテン
シャル状態を調整することを特徴とする請求項９に記載
の撮像装置。 - 【請求項１４】 前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極
及び第２電極へ与える電圧を切り換えることによって、
前記画素がリセットされ、 前記バイアス調整部が、リセット時に前記ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極へ与える電圧値を切り換える時間を
調整することによって、リセット直後の前記ＭＯＳトラ
ンジスタのポテンシャル状態を調整することを特徴とす
る請求項９に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001096746A JP4360041B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001096746A JP4360041B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002300476A true JP2002300476A (ja) | 2002-10-11 |
| JP4360041B2 JP4360041B2 (ja) | 2009-11-11 |
Family
ID=18950628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001096746A Expired - Fee Related JP4360041B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4360041B2 (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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