JP5247397B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイナミックレンジの拡大を図った撮像装置及び撮像方法等に関する。

一般に、デジタル一眼レフカメラ、コンパクトデジタルカメラ、及びデジタルビデオカメラ等の撮像装置において用いられる撮像素子のダイナミックレンジ（ＤＲ）は、自然界のダイナミックレンジに対して小さいことが知られている。このため、従来、撮像素子のダイナミックレンジを拡大する方法について検討されてきた。例えば、マルチショットによる多サンプリング、固定パターンを用いたワンショットサンプリング、及び被写体輝度に応じた露光時間制御がある。

マルチショットによる多サンプリングでは、同じ被写体に対して、露光時間を変更して複数の撮像を行いダイナミックレンジの大きな情報を得る。そして、撮影後に、露光時間の比から各画像の画素値にゲイン補正を行い、複数ショット画像の合成を行う。

固定パターンを用いたワンショットサンプリングは、動体の位置ずれを回避する等、異なる露光ショット間の時間差を無くすための方法である。この方法では、センサ上に複数種の感度センサを設け、一度の撮影で複数の露出情報を取得する。感度の設定の際には、各画素の開口率の大小及びフィルタの透過率によって感度を変えたピクセルを固定パターンで配置する。この方法によれば、高低感度の時間差による位置ずれを改善することができる。

被写体輝度に応じた露光時間制御では、例えば、特許文献２及び３のように、画素毎にアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、及び変換後のデジタル値と外部からのデジタル値とを比較する比較器を用いて、一度も電荷を読み出すことなく画素の適正露光量を検出する。

特開２００６−２５３８７６号公報 特表２００７−５３２０２５号公報 米国特許第７３６２３６５号明細書

しかしながら、マルチショットによる多サンプリングでは、非常に広いダイナミックレンジを得ることができるが、結果として合成された画像はショット間に時間差で位置ズレが起こるため、合成後に輪郭ボケ及び擬似輪郭等の画像障害が発生する。

また、固定パターンを用いたワンショットサンプリングでは、高低感度が固定されるため、シーンの輝度レンジが低感度で撮像できるダイナミックレンジがより広い場合は、白トビが発生する等、ダイナミックレンジ拡大効果が十分とならない場合がある。また、別の方法として、特許文献１のように露光時間の長短によって高感度、低感度の設定を行う方法もある。この場合、シーンに応じて感度設定が可能である。しかしながら、センサ上に固定パターンで感度差を設定する方法であるため、低感度、高感度ともにサンプリング点が従来のＲＧＢセンサに比べて少なくなるため、解像度が低下する。また、被写体輝度に関係なく固定パターンを用いているため、低感度に該当するピクセルではノイズが増加する。

また、被写体輝度に応じた露光時間制御では、毎回全画素に対して電荷量を比較しなくてはならないため、多画素化及び多ビット化が困難であるという問題点がある。更に、フォトダイオードで発生する電荷は常にフローティングディフュージョンに流され続けるため、フローティングディフュージョンで発生しているノイズを常に除外することができず、ノイズ耐性が非常に劣るという問題点もある。

このように、従来の技術では、撮像素子のダイナミックレンジを適切に拡大することが困難である。

本発明は、撮像素子のダイナミックレンジを適切に拡大することができる撮像装置及び撮像方法等を提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本発明に係る撮像装置は、水平方向及び垂直方向に並べて配置され、受光した光を光電変換して電荷を蓄積する複数の画素を具備する撮像手段と、前記撮像手段による被写体に対する予備撮像により得られた画像における該被写体の輝度分布から、該被写体に対する本撮像の際の前記画素の各々の露光量を設定するピクセル露光量設定手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る撮像方法は、水平方向及び垂直方向に並べて配置され、受光した光を光電変換して電荷を蓄積する複数の画素を具備する撮像手段を有する撮像装置を用いた撮像方法であって、前記撮像手段による被写体に対する予備撮像により得られた画像における該被写体の輝度分布から、該被写体に対する本撮像の際の前記画素の各々の露光量を設定するピクセル露光量設定ステップと、前記露光量に基づいて前記撮像手段を用いた前記本撮像を行う撮像ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、白トビ、黒ツブレのない広いダイナミックレンジの撮像を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

第１の実施形態に係る撮像装置１には、光学部１０１、カラー撮像素子部１０２、ピクセル露光量設定部１０３、境界輝度パラメータ保存部１０４、ゲイン演算部１０５、画素補間部１０６、画像処理部１０７、及びメモリ部１０８が設けられている。更に、表示部１０９及び画像出力部１１０も設けられている。

光学部１０１には、シャッタ、レンズ、絞り、及び光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）等が設けられている。カラー撮像素子部１０２には、モザイク状に複数色配列されたカラーフィルタ及びＣＭＯＳセンサが設けられており、カラー撮像素子部１０２は、予備撮像及び本撮像を行う。ピクセル露光量設定部１０３は、カラー撮像素子部１０２の撮像結果から各ビクセルの露光量を設定する。境界輝度パラメータ保存部１０４は、複数の露光量間の境界輝度に関するパラメータを記憶している。ゲイン演算部１０５は、カラー撮像素子部１０２によって本撮像された画像、及びピクセル露光量設定部１０３によって設定された露光量に基づいて各画素についてのゲイン演算を行う。画素補間部１０６は、ゲイン演算部１０５によって処理が施されたモザイク状の画像に補間を施し、複数枚の独立プレーン画像を得る。画像処理部１０７は、色処理、ノイズ低減処理及び鮮鋭性向上処理等の処理を施す。メモリ部１０８は、画像処理部１０７によって処理された画像を記録する。表示部１０９は、撮影中、撮影後、及び画像処理後の画像等を表示する。表示部１０９としては、例えば液晶ディスプレイが用いられる。画像出力部１１０は、例えば出力インタフェースであり、画像出力部１１０に、ケーブル等を介してプリンタ、ディスプレイ及びメモリカード等の記録媒体等を接続することができ、画像出力部１１０を介して、メモリ部１０８に記録されている画像が外部の機器等に出力される。

本実施形態では、ピクセル露光量設定部１０３は、境界輝度パラメータ保存部１０４に格納された予備撮像パラメータを用いて境界輝度の設定を行い、カラー撮像素子部１０２がこの境界輝度に基づく撮像を行う。

次に、撮像装置１の動作である広ダイナミックレンジ画像の撮像動作について図２を参照しながら説明する。図２は、撮像装置１の動作を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ２０１において、初期化動作を行い、表示部１０９が境界輝度パラメータ設定ユーザインタフェース（ＵＩ）を表示し、ユーザ入力により、境界輝度パラメータ設定ＵＩにパラメータを設定する。この結果、境界輝度パラメータが境界輝度パラメータ保存部１０４に保存される。なお、初期化動作では、例えば、予備撮像の終了を表す変数ｉへのＦＡＬＳＥの設定、及びメモリの確保等が行われる。輝度境界パラメータ設定ＵＩの詳細については後述する。

次いで、ステップＳ２０２において、カラー撮像素子部１０２が光学部１０１を介して予備撮影を行う。

その後、ステップＳ２０３において、ピクセル露光量設定部１０３が所定の判定基準を満たしているか判定し、満たしていれば、変数ｉをＴＲＵＥに設定してステップＳ２０４へ移行し、そうでなければ、ステップＳ２０２へ移行する。この判断の詳細については後述する。

ステップＳ２０４では、ピクセル露光量設定部１０３が、ステップＳ２０２で取得された予備撮像に基づいて、所定のピクセル露光量に基づき各画素の露光量を設定する。ピクセル露光量設定部１０３の詳細については後述する。

続いて、ステップＳ２０５において、カラー撮像素子部１０２が、ステップＳ２０４で設定された各画素の露光量に基づき、本撮像処理を行う。

次いで、ステップＳ２０６において、ゲイン演算部１０５が、ステップＳ２０４で設定された各画素の露光量に基づき、ステップＳ２０５で取得された本撮像のデータにゲイン演算を行う。ゲイン演算の詳細については後述する。

その後、ステップＳ２０７において、画素補間部１０６が、ゲイン演算部１０５によるゲイン演算後のモザイク状の撮像画像に対する画素補間処理を行う。

続いて、ステップＳ２０８において、画像処理部１０７が、色処理、ノイズ低減処理、鮮鋭性向上処理等の画像処理を行う。

次いで、ステップＳ２０９において、メモリ部１０８が、ステップＳ２０７で処理された画像データを記録し、終了に関する動作を行う。

なお、予備撮像の初期撮像条件におけるシャッタースピードは、本撮像に比べて十分短く設定されていることが望ましい。

＜境界輝度パラメータ設定ＵＩ＞
次に、境界輝度パラメータ設定ＵＩについて図３を参照しながら説明する。図３は、ステップＳ２０１において表示される境界輝度パラメータ設定ＵＩのダイアログウィンドウの例を示す図である。

この境界輝度パラメータ設定ＵＩのダイアログウィンドウ３０１内には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、境界輝度パラメータ設定ボタン３０２、終了ボタン３０３、主要被写体領域指定ラジオボタン３０４、及び相対輝度指定ラジオボタン３０５が表示される。

境界輝度パラメータ設定ボタン３０２（主要被写体領域設定ボタン）が押下されると、設定した境界輝度パラメータを境界輝度パラメータ保存部１０４が記録する。終了ボタン３０３が押下されると、境界輝度パラメータが設定されている場合は、そのまま、ＲＡＭ等のメモリの解放等が行われ、表示部１０９における境界輝度パラメータ設定ＵＩのダイアログウィンドウの表示が終了する。一方、境界輝度パラメータが設定されていない場合は、予め与えられている測光ウィンドウ内の平均輝度を境界輝度パラメータ保存部１０４が境界輝度パラメータとして記録する。そして、ＲＡＭ等のメモリの解放等が行われ、表示部１０９における境界輝度パラメータ設定ＵＩのダイアログウィンドウの表示が終了する。

主要被写体領域指定ラジオボタン３０４が選択されると、図３（ａ）に示すように、ウィンドウ３０６及び３０７、スライドバー３０８及び３０９、並びにテキストボックス３１０及び３１１が表示される。一方、相対輝度指定ラジオボタン３０５が選択されと、図３（ｂ）に示すように、ウィンドウ３１２、スライドバー３１３及びテキストボックス３１４が表示される。

ウィンドウ３０６は、ファインダ画像表示ウィンドウとして機能し、ファインダ画像を表示する。ウィンドウ３０７は、主要被写体ウィンドウとして機能し、スライドバー３０８及び３０９の設定に基づいてウィンドウ３０６内での主要被写体の位置を表示する。スライドバー３０８及び３０９は、ウィンドウ位置設定スライドバーとして機能し、スライドバー３０８及び３０９がスライドされると、これに伴ってウィンドウ３０７の位置が変更される。テキストボックス３１０及び３１１は、主要被写体ウィンドウサイズ指定テキストボックスとして機能し、テキストボックス３１０及び３１１に数値が入力されると、これに伴ってウィンドウ３０７のサイズが変更される。

ウィンドウ３１２は、ヒストグラム表示ウィンドウとして機能し、ヒストグラムを表示する。スライドバー３１３は、主要被写体輝度設定スライドバーとして機能し、スライドバー３１３がスライドされると、この結果としてスライドされた相対輝度がテキストボックス３１４に反映される。逆に、テキストボックス３１４に数値が入力されると、この結果がスライドバー３１３に反映される。

次に、境界輝度パラメータ設定ＵＩの境界輝度パラメータ設定動作について図４を参照しながら説明する。図４は、境界輝度パラメータ設定動作を示す状態遷移図である。

ステート４０１では、初期設定値を読み込み、図３（ａ）に示す境界輝度パラメータ設定ＵＩの表示等の初期化動作を行い、ステート４０２へ移行する。

ステート４０２では、図３（ａ）に示す境界輝度パラメータ設定ＵＩに対するユーザ操作判断待ち状態となる。また、境界輝度パラメータの指定パターンを示す変数ｋがＴＲＵＥに設定される。ここで、スライドバー３０８又は３０９の位置が変更されると、ステート４０３へ移行し、ウィンドウ３０７の位置を変更すると共に、ウィンドウ３０７を再描画した後、ステート４０２へ移行する。また、テキストボックス３１０又は３１１に数値が入力されると、ステート４０４へ移行する。ステート４０４では、入力された数値に基づいてウィンドウ３０７のサイズを変更すると共に、ウィンドウ３０７を再描画した後、ステート４０２へ移行する。境界輝度パラメータ設定ボタン３０２が押下されると、ウィンドウ３０７の位置及びサイズ並びに境界輝度パラメータの指定パターンを示す変数ｋをメモリ部１０８に格納する。終了ボタン３０３が押下されると、ステート４０９へ移行し、終了に関する動作を行う。

ステート４０２で、相対輝度指定ラジオボタン３０５が選択されると、ステート４０６へ移行し、図３（ｂ）に示す境界輝度パラメータ設定ＵＩに対するユーザ操作判断待ち状態となる。また、境界輝度パラメータの指定パターンを示す変数ｋがＦＡＬＳＥに設定される。ここで、スライドバー３１３又はテキストボックス３１４が変更されると、ステート４０７へ移行する。ステート４０７では、変更後のスライドバー３１３の位置又はテキストボックス３１４に入力された情報に基づき主要被写体輝度を変更し、ステート４０６へ移行する。境界輝度パラメータ設定ボタン３０２が押下されると、主要被写体輝度及び境界輝度パラメータの指定パターンを示す変数ｋをメモリ部１０８に格納する。終了ボタン３０３が押下されると、ステート４０９へ移行し、終了に関する動作を行う。

境界輝度パラメータ設定ＵＩには、上述のような表示がなされ、これを介して上述のような動作が行われる。

＜ピクセル露光量設定部１０３＞
次に、ピクセル露光量設定部１０３について図５を参照しながら説明する。図５は、ピクセル露光量設定部１０３の一例を示すブロック図である。

ピクセル露光量設定部１０３には、飽和判定部５０１、予備撮像条件変更部５０２、撮像条件記録部５０３、輝度算出部５０４、露光時間ＭＡＰ生成部５０５、露光時間ＭＡＰ記録部５０６、及びタイミングジェネレータ部５０７が設けられている。

飽和判定部５０１は、予備撮像結果に飽和画素が含まれているかを判定する。予備撮像条件変更部５０２は、飽和判定結果から予備撮像条件を変更する。撮像条件記録部５０３は、各画素について不飽和となる撮像条件を記録する。輝度算出部５０４は、撮像条件記録部５０３に記録されている撮像条件に基づき、各画素の輝度を算出する。露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、露光量マップ生成手段として、境界輝度パラメータ保存部１０４に保持された予備撮像パラメータ、及び輝度算出部５０４により算出された輝度情報に基づいて、ピクセル露光時間ＭＡＰ（露光量マップ）を生成する。露光時間ＭＡＰ記録部５０６は、露光時間ＭＡＰ生成部５０５により生成されたＭＡＰ情報を記録する。タイミングジェネレータ部５０７は、露光時間ＭＡＰに基づき各画素のＣＭＯＳセンサのトランジスタの駆動パルス（画素駆動信号）を生成する。なお、露光時間ＭＡＰ記録部５０６に記録された情報は、後述のゲイン演算処理においても利用される。

＜再予備撮像判定動作＞
次に、ステップＳ２０３の判断（再予備撮像判定動作）について図６を参照しながら説明する。図６は、再予備撮像判定動作の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ６０１において、ピクセル露光量設定部１０３が初期化動作を行う。例えば、画素番号を表す変数ｊへの０の設定、及びメモリの確保等が行われる。

次いで、ステップＳ６０２において、飽和判定部５０１が、画素ｊと所定の値とを比較し、画素ｊの方が小さければステップＳ６０３へ移行し、そうでなければステップＳ６０６へ移行する。ここで、所定の値とは、例えば、カラー撮像素子部１０２のカラー撮像素子のセンサ値が輝度に対して線形性を保持できる最大値が用いられる。なお、センサが取得しうる値であれば用いることができる。

ステップＳ６０３では、ピクセル露光量設定部１０３が、画素ｊに対する撮像条件が撮像条件記録部５０３に記録されているかを判断し、記録されていなければステップＳ６０４へ移行し、記録されていればステップＳ６０５へ移行する。ここで、撮像条件とは、例えば絞り値、シャッタースピード、ＩＳＯ感度及び画素値である。

ステップＳ６０４では、撮像条件記録部５０３が、図７に示すように、画素番号と関連付けされた撮像条件を記録する。

ステップＳ６０５では、ピクセル露光量設定部１０３が、全ての画素に対して処理が行われたか判断し、行われていればステップＳ６０７へ移行し、そうでなければ画素番号を表す変数ｊに１を加えてステップＳ６０２へ移行する。

ステップＳ６０６では、予備撮像条件変更部５０２が、撮像条件のシャッタースピードを変更し、タイミングジェネレータ部５０７が全ての画素に同じ撮像条件に対するカラー撮像素子部１０２の画素駆動パルスを生成する。その後、終了に関する処理を行う。

ステップＳ６０７では、予備撮像の終了を表す変数ｉにＴＲＵＥを設定し、終了に関する処理を行う。

＜ピクセル露光量設定動作＞
次に、ステップＳ２０４のピクセル露光量設定動作について図８を参照しながら説明する。図８は、ピクセル露光量設定動作の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ８０１において、ピクセル露光量設定部１０３が初期化動作を行う。例えば、撮像条件記録部５０３に格納されている絞り値、ＩＳＯ感度及び各画素の輝度値の読み込み、並びにメモリの確保等が行われる。

次いで、ステップＳ８０２において、輝度算出部５０４が、図７に示すような撮像条件を取得し、下記の式（数１〜数６）を用いて輝度を算出する。ここで、画素番号を表す変数をｊ、画素値を表す変数をＰ_j、画素の輝度値を表す変数をＰＢ_j、絞り値を表す変数をＦ_j、シャッタースピードを表す変数をＴ_j、ＩＳＯ感度をＩＳＯ_j、被写体の適正輝度を表す変数をＢ_jとする。また、絞り値を表すＡＰＥＸ値をＡＶ_j、シャッタースピードを表すＡＰＥＸ値をＴＶ_j、ＩＳＯ感度を表すＡＰＥＸ値をＳＶ_j、被写体輝度を表すＡＰＥＸ値をＢＶ_jとする。

即ち、輝度算出部５０４は、先ず、撮像条件から画素番号ｊの各ＡＰＥＸ値を数１〜数３に基づいて算出する。

次いで、輝度算出部５０４は、数４から被写体輝度のＡＰＥＸ値を算出する。

その後、輝度算出部５０４は、数５から被写体輝度を算出する。

続いて、輝度算出部５０４は、数６から画素番号ｉの輝度を算出する。

ステップＳ８０２の後、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が露光時間ＭＡＰを生成し、これを露光時間ＭＡＰ記録部５０６が記録する。露光時間ＭＡＰの詳細については後述する。

次いで、ステップＳ８０４において、ステップＳ８０３に生成された露光時間ＭＡＰに基づき、タイミングジェネレータ部５０７が画素の駆動パルスを生成し、終了に関する処理を行う。

＜露光時間ＭＡＰ生成処理＞
次に、ステップＳ８０３の露光時間ＭＡＰ生成処理について図９を参照しながら説明する。図９は、露光時間ＭＡＰ生成処理の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ９０１において、ピクセル露光量設定部１０３が初期化動作を行う。例えば、境界輝度パラメータ保存部１０４に保存されている境界輝度パラメータ、撮像条件記録部５０３に格納されている絞り値、ＩＳＯ感度及び各画素の輝度値の読み込み、並びにメモリの確保等が行われる。

次いで、ステップＳ９０２において、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、全画素の輝度値を走査して最大輝度値ＭＢを取得する。

その後、ステップＳ９０３において、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、境界輝度パラメータの指定パターンを示す変数ｋがＴＲＵＥであるか判定し、ＴＲＵＥであればステップＳ９０４へ移行し、そうでなければ９０５へ移行する。

ステップＳ９０４では、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、境界輝度パラメータの指定領域位置の輝度情報、及びステップＳ９０３で取得した最大輝度値ＭＢに基づいて、数７及び数８から境界輝度パラメータを算出すると共に、境界輝度を設定する。以後、境界輝度未満の輝度の領域を明領域、それ以上の輝度の領域を暗領域という。ここで、指定領域のサイズをｍ×ｎとし、各画素輝度ＰＢｋ、平均輝度ＰＢ_ave、境界輝度ＳＢとする。

ステップＳ９０５では、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、ステップＳ９０３で取得した最大輝度値ＭＢ、及び境界輝度パラメータに基づいて、数９から境界輝度を算出すると共に、境界輝度ＳＢを設定する。

ステップＳ９０４又はＳ９０５の後、ステップＳ９０６において、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、画素番号ｊの輝度値と設定された境界輝度とを比較する。そして、画素番号ｊの輝度値の方が小さければステップＳ９０７Ｓへ移行し、そうでなければステップＳ９０８へ移行する。

ステップＳ９０７では、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、明領域を示す０を記録する。ステップＳ９０８では、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、暗領域示す１を記録する。なお、ピクセル露出時間ＭＡＰは、例えば図１０に示すように記録される。

ステップＳ９０７又はＳ９０８の後、ステップＳ９０９において、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、全ての画素に対して処理を行ったかを判定する。そして、行っていればステップＳ９１０へ移行し、そうでなければ画素番号を表すｊに１を加えてステップＳ９０６へ移行する。

ステップＳ９１０では、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、数１０〜数１２に基づいて、明領域のシャッタースピードＴ_lightを算出する。

即ち、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、先ず、数１０から主要被写体のＢＶ_lightを求める。

次に、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、上記の数１及び数３からＡＶ_light及びＳＶ_lightを求め、数１１からＴＶ_lightを求める。

そして、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、数１２から暗領域のシャッタースピードＴ_lightを算出する。

ステップＳ９１０の後、ステップＳ９１１において、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５が、数１３〜数１５を用いて、暗領域のシャッタースピードＴ_darkを算出する。

即ち、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、先ず、数１３から主要被写体のＢＶ_darkを求める。

次に、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、上記の数１及び数３からＡＶ_dark及びＳＶ_darkを求め、数１４からＴＶ_darkを求める。

そして、ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部５０５は、数１５から暗領域のシャッタースピードＴ_darkを算出する。

ステップＳ９１１の後、ステップＳ９１２において、露光時間ＭＡＰ記録部５０６が、暗領域のシャッタースピードを表すＴ_dark及び明領域のシャッタースピードを表すＴ_lightを格納する。その後、終了に関する処理を行う。

＜駆動パルス生成処理＞
次に、ステップＳ８０４の駆動パルス生成処理について図１１を参照しながら説明する。図１１は、第１の実施形態における駆動パルス生成処理の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ１１０１において、タイミングジェネレータ部５０７が初期化動作を行う。例えば、行を表す変数ｌ、列を表す変数ｑを夫々０に設定する等の動作が行われる。

次いで、ステップＳ１１０２において、タイミングジェネレータ部５０７が、第１行目の全ての露出量設定ＭＡＰの値を読み込む。

その後、ステップＳ１１０３において、タイミングジェネレータ部５０７が、第ｑ列目のシャッタースピードが明領域のシャッタースピードであるか判断し、そうであればステップＳ１１０４へ移行し、そうでなければステップＳ１１０５へ移行する。

ステップＳ１１０４では、タイミングジェネレータ部５０７が、第１行第ｑ列目の画素に対し、明領域のシャッタースピードに対応する列転送トランジスタの駆動パルスを割り当てる。ステップＳ１１０５では、タイミングジェネレータ部５０７が、第ｌ行第ｑ列目の画素に対し、暗領域のシャッタースピードに対応する後述の列転送トランジスタの駆動パルスを割り当てる。

ステップＳ１１０４又はＳ１１０５の後、ステップＳ１１０６において、タイミングジェネレータ部５０７が、行中の全ての列について割り当てが行われたかを判定する。そして、行われていれば列を表す変数ｑを０に設定してステップＳ１１０７へ移行し、そうでなければ列を表す変数ｑに１を加えてステップＳ１１０３へ移行する。

ステップＳ１１０７では、タイミングジェネレータ部５０７が、第ｌ行目の画素に対し、後述の行転送トランジスタ及びリセットトランジスタの駆動パルス（第１の行転送パルス、第２の行転送パルス及びリセットパルス）を生成する。また、タイミングジェネレータ部５０７は、これらを垂直走査回路に送信する。また、タイミングジェネレータ部５０７は、ステップＳ１１０４又はステップＳ１１０５で割り当てた列転送トランジスタの駆動パルス（列転送パルス）を生成し、これを水平走査回路に送信する。

ステップＳ１１０８では、タイミングジェネレータ部５０７が、全ての行に対して駆動パルスの送信が行われているかを判定し、行われていれば終了に関する処理を行い、そうでなければ行を表す変数ｌに１を加えてステップＳ１１０２へ移行する。

＜カラー撮像素子部１０２＞
次に、カラー撮像素子部１０２について図１２を参照しながら説明する。図１２は、カラー撮像素子部１０２を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。

カラー撮像素子部１０２では、撮像面１２０１上に、水平方向及び垂直方向（二次元）に並んだ複数の画素１２０２、垂直走査回路１２０３、水平走査回路１２０４、出力回路１２０５、出力アンプ１２０６、及びタイミングジェネレータ１２０７等が設けられている。そして、画素１２０２の水平行毎の並びと垂直走査回路１２０３とが行選択線１２０８で互いに結ばれ、画素１００２の垂直列毎の並びと水平走査回路１２０４及び出力回路１２０５とが列信号線１２０９で結ばれている。このため、行又は列の所定単位毎（所定行毎又は所定列毎）の制御が行われる。

カラー撮像素子部１０２の撮像動作の際には、ピクセル露光量設定部１０３の露光量設定に基づき、タイミングジェネレータ部５０７にて生成された駆動パルスをタイミングジェネレータ１２０７が垂直走査回路１２０３及び出力回路１２０５に出力する。各画素１２０２で、駆動パルスによるトランジスタの導通／非導通によって、リセット及び読み出しが制御される。読み出された電荷は電圧に変換され、水平走査回路１２０４から出力回路１２０５に、順次、転送され、出力アンプ１２０６に出力される。

図１３は、第１の実施形態における画素１２０２の構造の一例を示す回路図である。

画素１２０２には、受光素子である埋め込み型ＰＤ（フォトダイオード）１３０１、及びＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１３０２〜１３０５が含まれている。トランジスタ１３０２及びトランジスタ１３０４のドレイン、並びにトランジスタ１３０３のソースの接続部は、ＦＤ（フローティングディフュージョン）１３０６で構成されている。行選択線１３０７、行信号線１３０８、列選択線１３０９及び列信号線１３１０は各トランジスタに対する信号を伝送し、図１３中のＶＤＤは電源、ＧＮＤは接地を示す。なお、信号がＨ（Ｈｉｇｈ）であれば各ゲートが導通し、Ｌ（Ｌｏｗ）ならば非導通になるように構成されている。

ＰＤ１３０１は光電変換部（受光部）であり、被写体からの入射光量に応じた電荷を一時的に蓄積し、蓄積した信号電荷が転送ゲートとよばれる行転送トランジスタ１３０２又は列転送トランジスタ１３０４によってＦＤ１３０６に完全転送されることで出力される。転送された信号電荷は、蓄積部として機能するＦＤ１３０６に一時的に蓄積される。以下、行転送トランジスタ１３０２の電位をφＴＸ１、列転送トランジスタ１３０４の電位をφＴＸ２と表す。

トランジスタ１３０３はリセットトランジスタとよばれ、トランジスタ１３０３が導通することによってＦＤ１３０６が既定の電位（φＲＳＢ）にリセットされる。このリセット動作の際に、リセットノイズとよばれる、リセット動作を行う毎にＦＤ１３０６の電位がφＲＳＢに対してばらつくノイズが発生することがある。

トランジスタ１３０５は、ソースフォロワ増幅回路を構成し、ＦＤ１１０６の電位ＶＦＤに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる。また、トランジスタ１３０５のドレインは列信号線１３１０に接続されており、低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、列信号線１３１０へ導出される。

図１４Ａ〜図１４Ｄは、図１３に示す画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。図１４Ａは、転送ゲートであるトランジスタ１３０２及びトランジスタ１３０４、並びにリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ１１〜ｔ１５はタイミングを表す。

図１４Ａに示す例では、タイミングｔ１１で、リセットトランジスタ１３０３及び行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、ＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、ＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる（第１のリセット、第２のリセット）。タイミングｔ１１から所定時間後のタイミングｔ１２で、行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、ＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。また、リセットトランジスタ１３０３は導通のままであり、露光中にＦＤ１３０６にて発生するノイズが列転送トランジスタ１３０４のゲート導通前に除去される。なお、これ以降の説明では、動作に変化のないトランジスタの状態に関する説明は省略する。タイミングｔ１１から所定時間後のタイミングｔ１３で、リセットトランジスタ１３０３が非導通、列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となり、被写体からの光がＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される（第１の転送、第２の転送）。タイミングｔ１１から所定時間後のタイミングｔ１４で、トランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。タイミングｔ１１から所定時間後のタイミングｔ１５で出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する（第３の転送）。

次に、ライン内の各画素に２種類の列転送パルスを送信して長短露光を制御する方法について、図１４Ｂ及び図１４Ｃを参照しながら説明する。なお、本実施形態における長短露光は、列転送トランジスタ毎に２種類のうちいずれかの導通タイミングを与えることにより制御を実現する。図１４Ｂは、撮像画素第ｎ行目の第ｍ列〜第ｍ＋４列までの露光量を示す模式図であり、白い部分が長秒露光、黒い部分が短秒露光を表す。また、図１４Ｃは、行転送トランジスタ１３０２、列転送トランジスタ１３０４及びリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ２１〜ｔ２８はタイミングを表す。

図１４Ｃに示す例では、タイミングｔ２１で、全てのリセットトランジスタ１３０３、及び全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１１０６に完全転送されてリセットされ、全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ２２で、全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ２３で、リセットトランジスタ１３０３が非導通となり、短秒露光が割り当てられている第ｍ＋１列目、第ｍ＋２列目及び第ｍ＋４列目の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となり、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ２４で、短秒露光が割り当てられている第ｍ＋１列目、第ｍ＋２列目及び第ｍ＋４列目の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、トランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、短秒画素出力ＶＯＵＴ_sとして、個別に、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、リセットトランジスタ１３０３が導通、列転送トランジスタ１３０４が非導通となる。

タイミングｔ２５で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ２６で、リセットトランジスタ１３０３が非導通となり、長秒露光が割り当てられている第ｍ列目及び第ｍ＋３列目の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ２７で、長秒露光が割り当てられている第ｍ列目及び第ｍ＋３列目の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、トランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、長秒画素出力ＶＯＵＴ_Lとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ２８で、長秒画素出力ＶＯＵＴ_Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

次に、各ラインの各画素に２種類の列転送パルスを送信して長短露光を制御する方法について、図１４Ｄを参照しながら説明する。図１４Ｄは、撮像画素第ｎ行〜第ｎ＋３行目までの行転送トランジスタ１３０２、列転送トランジスタ１３０４及びリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ３１〜ｔ３２０はタイミングを表す。

図１４Ｄに示す例では、タイミングｔ３１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ３２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ３３で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ３４で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、ｎ列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の短秒画素出力ＶＯＵＴ_n__sとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３が導通となる。

タイミングｔ３５で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_n__sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ３６で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ３７で、第ｎ行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の長秒画素出力ＶＯＵＴ_n__Lとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。更に、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ１３０３及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ１３０６も第ｎ＋１行目のリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ３８で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ３９で、第ｎ＋１行目のリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。また、長秒画素出力ＶＯＵＴ_n__Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ３１０で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ＋１列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋１列目の短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1_ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、リセットトランジスタ１３０３が導通となる。

タイミングｔ３１１で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ３１２で、第ｎ＋１行目のリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ＋１行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ３１３で、第ｎ＋１行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ＋１列目のトランジスタ１１０５が導通すると。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋１列目の長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__sとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、リセットトランジスタ１３０３が導通となる。更に、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ１３０３及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ３１４で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ３１５で、第ｎ＋１行目のリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１１０６に完全転送される。また、長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ３１６で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ＋２列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋２列目の短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+2__sとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、リセットトランジスタ１３０３が導通となる。

タイミングｔ３１７で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+2__sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ３１８で、第ｎ＋２行目のリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ＋２行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ３１９で、第ｎ＋２行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ＋２列目のトランジスタ１３０５が導通すると。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋２列目の長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+2__Lとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ３２０で、長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+2__Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

＜ゲイン演算＞
次に、ステップＳ２０６のゲイン演算について図１５を参照しながら説明する。図１５は、ゲイン演算の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ１５０１において、ゲイン演算部１０５が初期化動作を行う。例えば、画素番号を表す変数ｊへの０の設定、本撮像結果及び長秒短秒の露光時間の取得、並びにメモリの確保等が行われる。

次いで、ステップＳ１５０２において、ゲイン演算部１０５が、ステップＳ１５０１で取得した長露光時間Ｔ_Lと短露光時間Ｔ_sとの比αを数１６から算出する。

その後、ステップＳ１５０３において、ゲイン演算部１０５が、全画素の露光時間ＭＡＰを取得する。

続いて、ステップＳ１５０４において、ゲイン演算部１０５が、画素番号ｊの露光時間が短秒であるかを判定し、短秒であればステップＳ１５０５へ移行し、そうでなければステップＳ１５０６へ移行する。

ステップＳ１５０５では、画素番号ｊの画素値Ｐ_j及び露光時間比αに基づいて、数１７からゲイン演算を行う。

次いで、ステップＳ１５０６において、ゲイン演算部１０５が、画素値Ｐ_jを記録する。

その後、ステップＳ１５０７において、ゲイン演算部１０５が、全ての画素に対して処理を行ったかを判定し、行っていれば終了に関する処理を行い、そうでなければ画素番号を表すｊに１を加えてステップＳ１５０４へ移行する。

このような第１の実施形態では、列転送トランジスタ毎に２種類のうちのいずれかの導通タイミングを与えることにより、画素毎の露出時間の長短露出制御が可能である。この際、予備撮像時の被写体の輝度を用いて各画素の露光時間を割り当てることで、白トビ、黒ツブレのない広いダイナミックレンジを得ることができる。また、露光時間での露光量の制御のため、感度を自由に変えることができるため、様々なダイナミックレンジの被写体に対応することが可能である。更に、一度に広ダイナミックレンジの撮像が取得可能なため、動体撮影であっても、合成による位置ズレ等の問題は解決される。また、固定パターンでの広ダイナミックレンジ撮像と比較して、解像度の低下及び被写体輝度に適さない短秒露光になった際のノイズ増加等の問題を回避することもできる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２実施形態は、各ラインの各画素に２種類の列転送パルスを送信して長短露光を制御する際に、画素読み出し速度の高速化を実現するためのものである。なお、本実施形態では、２種類のリセットタイミングのうちのいずれかを与えることにより長短露光の制御を実現する。一方は、行転送トランジスタ１３０２及びリセットトランジスタ１３０３の組み合わせである。他方は、列転送トランジスタ１３０４及びリセットトランジスタ１３０３の組み合わせである。図１６は、第２の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図であり、転送ゲートであるトランジスタ１３０２及びトランジスタ１３０４、並びにリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ４１〜ｔ４１８はタイミングを表す。また、図１６に記載のタイミングｔ３２０は、第１の実施形態との比較を表すために記載しており、本実施形態における動作のタイミングには関係しない。以降、第１の実施形態との相違点を中心にして説明する。

先ず、タイミングｔ４１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ４２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ４３で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ４４で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ４５で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ４６で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が非導通になる。この結果、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ４７で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ４８で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通となり、被写体からの光がＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ４９で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ４１０で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通となり、第ｎ列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の画素出力ＶＯＵＴ_nとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ４１１で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ４１２で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ４１３で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通となり、第ｎ＋１列目全てのトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の画素出力ＶＯＵＴ_n+1として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ４１４で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ４１５で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ１３０３が非導通となり、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ４１６で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通となり、第ｎ＋２行目全てのトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴ_n+2として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ４１７で、画素出力ＶＯＵＴ_n+2の出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

他の構成及び動作は第１の実施形態と同様である。

このような第２の実施形態では、２種類のリセットタイミングうちのいずれかを与えることにより長短露光の制御を実現することが可能である。この際に、１行につき一度で読み出しできるため、１フレームあたりの読み出し時間を短縮することができる。また、列転送トランジスタの導通制御は１種類でよいため、トランジスタ制御処理にかかる負荷及びメモリを軽減することができる。また、短秒長秒にかかわらず、ＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される前に、必ずＦＤ１３０６がリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされるため、露光中にＦＤ１３０６で発生する可能性があるノイズを除去することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３の実施形態は、各ラインの各画素に２種類の列転送パルスを送信して長短露光を制御する際に、ライン中の長短露光の時間的な重心を揃えることによって、長短露光間での時間差の軽減を実現するためのものである。なお、本実施形態では、２種類のリセット−読み出し動作のうちのいずれかを与えることにより重心を揃えた長短露光の制御を実現する。一方のリセット−読み出し動作は、行転送トランジスタ１３０２及びリセットトランジスタ１３０３によるリセット並びに行転送トランジスタ１３０２の導通による読み出しの組み合わせである。他方のリセット−読み出し動作は、列転送トランジスタ１３０４及びリセットトランジスタ１３０３によるリセット並びに列転送トランジスタ１３０４の導通による読み出しの組み合わせである。図１７は、第３の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図であり、転送ゲートであるトランジスタ１３０２及びトランジスタ１３０４、並びにリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なおｔ５１〜ｔ５２６はタイミングを表す。以降、第１の実施形態との相違点を中心にして説明する。

先ず、タイミングｔ５１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ５２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ５３で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ５４で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ５５で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタが非導通となり、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が導通になる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ５６で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の短秒画素出力ＶＯＵＴ_n__sとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３が導通となる。

タイミングｔ５７で、第ｎ行目の長秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタが非導通となり、第ｎ行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が導通になる。この結果、被写体からの光がＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。また、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ５８で、第ｎ行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となる。また、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ５９で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_n__sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。また、第ｎ列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の長秒画素出力ＶＯＵＴ_n__Lとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ５１０で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ５１１で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ５１２で、長秒画素出力ＶＯＵＴ_n__Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ５１３で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタが非導通となり、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が導通になる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ５１４で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ＋１列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__sとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ１３０３が導通となる。

タイミングｔ５１５で、第ｎ＋１行目の長秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタが非導通となり、第ｎ＋１行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が導通になる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。また、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ１３０３、及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ５１６で、第ｎ＋１行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となる。また、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１３０２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ５１７で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。また、第ｎ＋１列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋１列目の長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__Lとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ５１８で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１３０６もリセットトランジスタ１３０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ５１９で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列のＰＤ１３０１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ５２０で、長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ５２１で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタが非導通となり、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が導通になる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ５２２で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となり、第ｎ＋２列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋２列目の短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+2__sとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出された後、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ１３０３が導通となる。

タイミングｔ５２３で、第ｎ＋２行目の長秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタが非導通となり、第ｎ＋２行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４が導通になる。この結果、被写体からの光から得られたＰＤ１３０１の電荷がＦＤ１３０６に完全転送される。

タイミングｔ５２４で、第ｎ＋２行目の長秒露光が割り当てられている列の列転送トランジスタ１３０４のゲートが非導通となる。

タイミングｔ５２５で、短秒画素出力ＶＯＵＴ_n+2__sの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。また、第ｎ＋２列目のトランジスタ１３０５が導通する。この結果、ＦＤ１３０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋２列目の長秒画素出力ＶＯＵＴ_n+1__Lとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ５２６で、長画素出力ＶＯＵＴ_n+2__Lの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

他の構成及び動作は第１の実施形態と同様である。

このような第３の実施形態では、電荷蓄積期間内にリセットトランジスタ及び列転送トランジスタを導通することで、画素毎の短秒露光の開始時間を制御することが可能である。また、列転送トランジスタを導通することで、画素毎の短秒露光の終了時間の制御が可能となる。更に、露光開始時間及び露光終了時間の双方を制御すれば、自由に露光時間を制御することが可能となる。例えば、長秒短秒の露光時間の重心を合わせた制御が可能である。つまり、所定のリセットと所定の転送との間の時間間隔を一致させた制御が可能である。これによって、同一ライン中の時間ズレを解消することができる。また、列転送トランジスタの導通制御は１種類でよいため、トランジスタ制御処理にかかる負荷及びメモリを軽減することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、画素１２０２の構成及び駆動方法が第１の実施形態と相違している。図１８は、第４の実施形態における画素１２０２の構造の一例を示す回路図である。

画素１２０２には、受光素子である埋め込み型ＰＤ（フォトダイオード）１８０１、及びＮチャンネルＭＯＳトランジスタ１８０２〜１８０５が含まれている。トランジスタ１８０２及びトランジスタ１８０４のドレイン、並びにトランジスタ１８０３及びトランジスタ１８０４のソースの接続部はＦＤ（フローティングディフュージョン）１８０６で構成されている。行選択線１８０７、行信号線１８０８、列信号線１８０９及び列信号線１８１０は各トランジスタに対する信号を伝送し、図１８中のＶＤＤは電源、ＧＮＤは接地を示す。なお、信号がＨ（Ｈｉｇｈ）であれば各ゲートが導通し、Ｌ（Ｌｏｗ）ならば非導通になるように構成されている。

ＰＤ１８０１は光電変換部（受光部）であり、被写体からの入射光量に応じた電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷が転送ゲートとよばれる行転送トランジスタ１８０２によってＦＤ１８０６に完全転送されることで出力される。転送された信号電荷は、蓄積部として機能するＦＤ１８０６に一時的に蓄積される。なお、行転送トランジスタ１８０２の電位をφＴＸで表す。

トランジスタ１８０３は行リセットトランジスタとよばれ、トランジスタ１８０３が導通することによってＦＤ１８０６が既定の電位（φＲＳＢ１）にリセットされる。トランジスタ１８０４は列リセットトランジスタとよばれ、トランジスタ１８０４が導通することによってＦＤ１８０６が既定の電位（φＲＳＢ２）にリセットされる。これらのリセット動作の際に、リセットノイズとよばれる、リセット動作を行う毎にＦＤ１８０６の電位がφＲＳＢに対してばらつくノイズが発生することがある。

トランジスタ１８０５は、ソースフォロワ増幅回路を構成し、ＦＤ１８０６の電位ＶＦＤに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる。また、トランジスタ１８０５のドレインは列信号線１８１０に接続されており、低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、列信号線１８１０へ導出される。

本実施形態では、第２の実施形態と同様に、２種類のリセットタイミングのうちのいずれかを与えることにより長短露光の制御を実現する。一方は、行転送トランジスタ１８０２及び行リセットトランジスタ１８０３の組み合わせである。他方は、行転送トランジスタ１８０２及び列リセットトランジスタ１８０４の組み合わせである。図１９は、第４の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。この図１９は、転送ゲートであるトランジスタ１８０２、行リセットトランジスタ１８０３、及び列リセットトランジスタ１８０４の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ６１〜ｔ６１８はタイミングを表す。

本実施形態では、タイミングｔ６１で、第ｎ行目全ての行リセットトランジスタ１８０３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１８０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１８０１の電荷がＦＤ１８０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ１８０６もリセットトランジスタ１８０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６２で、第ｎ行目全ての行リセットトランジスタ１８０３のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ１８０１の電荷がＦＤ１８０６に転送され始める。

タイミングｔ６３で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ１８０３、及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１８０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１８０１の電荷がＦＤ１８０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ１８０６もリセットトランジスタ１８０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６４で、第ｎ＋１行目全ての行リセットトランジスタ１８０３のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ１８０１の電荷がＦＤ１８０６に転送され始める。

タイミングｔ６５で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタ１８０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１８０６の電荷がリセットトランジスタ１８０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６６で、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の列リセットトランジスタ１８０４が非導通になる。この結果、第ｎ行目の短秒露光が割り当てられている列の電荷がＦＤ１８０６に転送され始める。

タイミングｔ６７で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ１８０３、及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１８０２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１８０１の電荷がＦＤ１８０６に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ１８０６もリセットトランジスタ１８０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６８で、第ｎ＋２行目全ての行リセットトランジスタ１８０３のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ１８０１の電荷がＦＤ１８０６に転送され始める。

タイミングｔ６９で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ１８０２のゲートが非導通となり、第ｎ列目のトランジスタ１８０５が導通する。この結果、ＦＤ１８０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の画素出力ＶＯＵＴ_nとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタ１８０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１８０６の電荷がリセットトランジスタ１８０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６１０で、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の列リセットトランジスタ１８０４が非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目の短秒露光が割り当てられている列の電荷がＦＤ１８０６に転送され始める。

タイミングｔ６１１で、画素出力ＶＯＵＴ_nの出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ６１２で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ１８０２のゲートが非導通となり、第ｎ＋１列目のトランジスタ１８０５が導通する。この結果、ＦＤ１８０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ列目の画素出力ＶＯＵＴ_n+1として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。また、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列のリセットトランジスタ１８０４のゲートが導通となる。この結果、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列のＦＤ１８０６の電荷がリセットトランジスタ１８０３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６１３で、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の列リセットトランジスタ１８０４が非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目の短秒露光が割り当てられている列の電荷がＦＤ１８０６に転送され始める。

タイミングｔ６１４で、画素出力ＶＯＵＴ_n+1の出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

タイミングｔ６１５で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ１８０２のゲートが非導通となり、第ｎ＋２列目のトランジスタ１８０５が導通する。この結果、ＦＤ１８０６の電位が低インピーダンス化されて、第ｎ＋２列目の画素出力ＶＯＵＴ_n+2として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ６１６で、画素出力ＶＯＵＴ_n+2の出力回路１２０５に接続された信号線への導出が終了する。

他の構成及び動作は第１の実施形態と同様である。

このような第４の実施形態では、第２の実施形態と同様に、２種類のリセットタイミングうちのいずれかを与えることにより長短露光の制御を実現することが可能である。また、この際に、１行につき一度で画素出力ＶＯＵＴを導出できるため、１フレームあたりの読み出し時間を短縮することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、画素１２０２の構成及び駆動方法が第１の実施形態と相違している。図２０は、第５の実施形態における画素１２０２の構造の一例を示す回路図である。

画素１２０２には、受光素子である埋め込み型ＰＤ（フォトダイオード）２００１、及びＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２００２〜２００６が含まれている。トランジスタ２００２及びトランジスタ２００５のドレイン、並びにトランジスタ２００３のソースの接続部はＦＤ（フローティングディフュージョン）２００７で構成されている。行信号線２００８、行信号線２００９、行選択線２０１０、列信号線２０１１及び列信号線２０１２は各トランジスタに対する信号を示し、図２０中のＶＤＤは電源、ＧＮＤは接地を示す。なお、信号がＨ（Ｈｉｇｈ）であれば各ゲートが導通し、Ｌ（Ｌｏｗ）ならば非導通になるように構成されている。

ＰＤ２００１は光電変換部（受光部）であり、被写体からの入射光量に応じた電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷が転送ゲートとよばれる行転送トランジスタ２００２によってＦＤ２００７に完全転送されるか、列転送トランジスタ２００４及び行転送トランジスタ２００５が同時に導通することによってＦＤ２００７に完全転送されることで出力される。転送された信号電荷は、蓄積部として機能するＦＤ２００７に一時的に蓄積される。なお、行転送トランジスタ２００２の電位をφＴＸ１、列転送トランジスタ２００４の電位をφＴＸ２、行転送トランジスタ２００５の電位をφＴＸ３で表す。

トランジスタ２００３は行リセットトランジスタとよばれ、トランジスタ２００３が導通することによってＦＤ２００７が既定の電位（φＲＳＴ１）にリセットされる。トランジスタ２００６は、ソースフォロワ増幅回路を構成し、ＦＤ２００７の電位ＶＦＤに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる。また、トランジスタ２００６のドレインは列信号線２０１２に接続されており、低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、列信号線２０１２へ導出される。

＜駆動パルス生成処理＞
次に、本実施形態におけるステップＳ８０４の駆動パルス生成処理について図２１を参照しながら説明する。図２１は、第５の実施形態における駆動パルス生成処理の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ２１０１において、タイミングジェネレータ部５０７が初期化動作を行う。例えば、行を表す変数ｌ、列を表す変数ｑを夫々０に設定する等の動作が行われる。

次いで、ステップＳ２１０２において、タイミングジェネレータ部５０７が、第１行目の全ての露出量設定ＭＡＰの値を読み込む。

その後、ステップＳ２１０３において、タイミングジェネレータ部５０７が、第ｑ列目のシャッタースピードが明領域のシャッタースピードであるか判断し、そうであればステップＳ２１０４へ移行し、そうでなければステップＳ２１０５へ移行する。

ステップＳ２１０４では、タイミングジェネレータ部５０７が、第ｌ行第ｑ列目の画素に対し、明領域のシャッタースピードに対応する後述の列転送トランジスタ２００４の駆動パルスφＴＸ２、行転送トランジスタ２００５の駆動パルスφＴＸ３、及びリセットトランジスタ２００３の駆動パルスφＲＳＴを割り当てる。ステップＳ２１０５では、タイミングジェネレータ部５０７が、第ｌ行第ｑ列目の画素に対し、行転送トランジスタ２００２の駆動パルスφＴＸ１を割り当てる。

ステップＳ２１０４又はＳ２１０５の後、ステップＳ２１０６において、タイミングジェネレータ部５０７が、行中の全ての列について割り当てが行われたかを判定する。そして、行われていれば列を表す変数ｑを０に設定してステップＳ２１０７へ移行し、そうでなければ列を表す変数ｑに１を加えてステップＳ２１０３へ移行する。

ステップＳ２１０７では、タイミングジェネレータ部５０７が、ステップＳ２１０４又はステップＳ２１０５の結果に従って、第ｌ行目の画素に対し、行転送トランジスタ２００２、行転送トランジスタ２００５、リセットトランジスタ２００３の駆動パルスを生成し、これらを垂直走査回路に送信する。また、タイミングジェネレータ部５０７は、列転送トランジスタ２００４の駆動パルスを生成し、これを水平走査回路に送信する。

ステップＳ２１０８では、タイミングジェネレータ部５０７が、全ての行に対して駆動パルスの送信が行われているかを判定し、行われていれば終了に関する処理を行い、そうでなければ行を表す変数ｌに１を加えてステップＳ２１０２へ移行する。

次に、ライン内の各画素に２種類の行転送パルスと、列転送パルスを送信して長短露光を制御する方法について、図２２を参照しながら説明する。本実施形態でも、２種類のリセットタイミングうちいずれかを与えることにより長短露光の制御を実現する。一方は、行転送トランジスタ２００２及びリセットトランジスタ２００３の組み合わせである。他方は、列転送トランジスタ２００４及び行転送トランジスタ２００５とリセットトランジスタ２００３の組み合わせである。図２２は、第５の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。この図２２は、行転送トランジスタ２００２、列転送トランジスタ２００４、行転送トランジスタ２００５、及びリセットトランジスタ２００３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ６１〜ｔ６１８はタイミングを表す。

先ず、タイミングｔ６１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ６３で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６４で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ６５で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ６６で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ６７で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ６８で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となる。この結果、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ６９で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ６１０で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となる。この結果、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ６１１で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ６１２で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となる。この結果、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ６１３で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ６１４で、第ｎ行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ６１５で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ６１６で、第ｎ＋１行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋１として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ６１７で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ６１８で、第ｎ＋２行目全てのトランジスタ２００６が導通する．この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋２として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

他の構成及び動作は第１の実施形態と同様である。

このような第５の実施形態では、第１の行転送トランジスタで構成される導通路、又は列転送トランジスタ及び第２の行転送トランジスタを直列に配した導通路の２種類のうちいずれかの導通タイミングを与えられる。このため、画素毎の露出時間の長短露出制御が可能である。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、第５の実施形態の画素回路構成において、長短露光時間の開始時間を揃えるためのものである。なお、本実施形態でも、ライン内の各画素に２種類の行転送パルスと、列転送パルスを送信して長短露光を制御する。この方法について、図２３を参照しながら説明する。図２３は、第６の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。この図２３は、行転送トランジスタ２００２、列転送トランジスタ２００４、行転送トランジスタ２００５、及びリセットトランジスタ２００３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ７１〜ｔ７１８はタイミングを表す。

先ず、タイミングｔ７１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及びｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ７２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ７３で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ７４で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ７５で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ７６で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ７７で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００５、及び短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ７８で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＿ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ７９で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００５、及び短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ７１０で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋１＿ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ７１１で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００５、及び短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ７１２で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋２＿ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ７１３で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ７１４で、第ｎ行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＿Ｌとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ７１５で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ７１６で、第ｎ＋１行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋１＿Ｌとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ７１７で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ７１８で、第ｎ＋２行目全てのトランジスタ２００６が導通すると、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋２＿Ｌとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

他の構成及び動作は第５の実施形態と同様である。

このような第６の実施形態では、第１の行転送トランジスタで構成される導通路、又は列転送トランジスタ及び第２の行転送トランジスタを直列に配した導通路の２種類のうちいずれかの導通タイミングを与える。このため、同一行内の画素毎の露出時間開始時間を揃えることで行内の露光タイミングのずれを軽減することが可能である。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は、第５の実施形態の画素回路構成において、同一行内にて複数種類の長短露光時間制御を行うためのものである。図２４は、第７の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。この図２４は、転送ゲートであるトランジスタ２００２、トランジスタ２００４、トランジスタ２００５、及びリセットトランジスタ２００３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ８１〜ｔ８２４はタイミングを表す。

先ず、タイミングｔ８１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ８２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ８３で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ８４で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ８５で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ８６で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ８７で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ８８で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となる。この結果、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ８９で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ８１０で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となる。この結果、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ８１１で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ８１２で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となる。この結果、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ８１３で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ８１４で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となり、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ８１５で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ８１６で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となり、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ８１７で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ８１８で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となり、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ８１９で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ８２０で、第ｎ行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ８２１で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ８２２で、第ｎ＋１行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋１として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ８２３で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ８２４で、第ｎ＋２行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋２として、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

他の構成及び動作は第５の実施形態と同様である。

このような第７の実施形態では、第１の行転送トランジスタで構成される導通路、又は列転送トランジスタ並びに第２の行転送トランジスタを直列に配した導通路の２種類のうちいずれかの導通タイミングを複数種類与える。このため、同一行内の画素毎の複数種類の露出時間の長短露出制御が可能である。

（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。第８の実施形態は、第５の実施形態の画素回路構成において、同一行内にて任意の長短露光時間制御を行うためのものである。図２５は、第８の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。この図２５は、転送ゲートであるトランジスタ２００２、トランジスタ２００４、トランジスタ２００５、及びリセットトランジスタ２００３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、ｔ９１〜ｔ９２４はタイミングを表す。

先ず、タイミングｔ９１で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ９２で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ９３で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋１行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ９４で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋１行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ９５で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３、及び第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されてリセットされ、第ｎ＋２行目全てのＦＤ２００７もリセットトランジスタ２００３のドレイン電位にリセットされる。

タイミングｔ９６で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２のゲートが非導通になる。この結果、第ｎ＋２行目全てのＰＤ２００１への電荷の蓄積が開始される。

タイミングｔ９７で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ９８で、第ｎ行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となり、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ９９で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ９１０で、第ｎ＋１行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となり、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ９１１で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となる。この結果、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送されリセットされる。

タイミングｔ９１２で、第ｎ＋２行目全てのリセットトランジスタ２００３及び行転送トランジスタ２００５、並びに短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが非導通となり、ＰＤ２００１への電荷の蓄積が再び開始される。

タイミングｔ９１３で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００５、及び短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ９１４で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＿ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ９１５で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００５、及び短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ９１６で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋１＿ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ９１７で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００５、及び短秒露光が割り当てられている第ｍ列目の列転送トランジスタ２００４のゲートが導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ９１８で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋２＿ｓとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ９１９で、第ｎ行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ９２０で、第ｎ行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＿Ｌとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ９２１で、第ｎ＋１行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ９２２で、第ｎ＋１行目全てのトランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋１＿Ｌとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

タイミングｔ９２３で、第ｎ＋２行目全ての行転送トランジスタ２００２が導通となり、被写体からの光であるＰＤ２００１の電荷がＦＤ２００７に完全転送される。

タイミングｔ９２４で、トランジスタ２００６が導通する。この結果、ＦＤ２００７の電位が低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴｎ＋２＿Ｌとして、出力回路１２０５に接続された信号線へ導出される。

他の構成及び動作は第５の実施形態と同様である。

このような第８の実施形態では、第１の行転送トランジスタで構成される導通路、又は列転送トランジスタ及び第２の行転送トランジスタを直列に配した導通路の２種類のうちいずれかの導通タイミングを複数種類与える。このため、同一行内の画素毎に任意の複数種類の露出時間の長短露出制御が可能である。

なお、上述した実施形態の処理は、各機能を具現化したソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或いは装置に提供しても実現することができる。そして、そのシステム又は装置のコンピュータ（若しくはＣＰＵ、ＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって、前述した実施形態の機能を実現することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク等を用いることができる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることもできる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施例の機能が実現される場合も含まれている。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれてもよい。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含むものである。

つまり、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記の印刷処理用のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。

第１の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 撮像装置１の動作を示すフローチャートである。 ステップＳ２０１において表示される境界輝度パラメータ設定ＵＩのダイアログウィンドウの例を示す図である。 境界輝度パラメータ設定動作を示す状態遷移図である。 ピクセル露光量設定部１０３の一例を示すブロック図である。 再予備撮像判定動作の詳細を示すフローチャートである。 撮像条件の記録例を示す図である。 ピクセル露光量設定動作の詳細を示すフローチャートである。 露光時間ＭＡＰ生成処理の詳細を示すフローチャートである。 露光量時間ＭＡＰを示す模式図を示す図である。 第１の実施形態における駆動パルス生成処理の詳細を示すフローチャートである。 カラー撮像素子部１０２を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。 第１の実施形態における画素１２０２の構造の一例を示す回路図である。 転送ゲートであるトランジスタ１３０２及びトランジスタ１３０４、並びにリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。 撮像画素第ｎ行目の第ｍ列〜第ｍ＋４列までの露光量を示す模式図である。 行転送トランジスタ１３０２、列転送トランジスタ１３０４及びリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。 撮像画素第ｎ行〜第ｎ＋３行目までの行転送トランジスタ１３０２、列転送トランジスタ１３０４及びリセットトランジスタ１３０３の導通／非道通を制御する駆動方法を示すタイミングチャートである。 ゲイン演算の詳細を示すフローチャートである。 第２の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。 第３の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。 第４の実施形態における画素１２０２の構造の一例を示す回路図である。 第４の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。 第５の実施形態における画素１２０２の構造の一例を示す回路図である。 第５の実施形態における駆動パルス生成処理の詳細を示すフローチャートである。 第５の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。 第６の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。 第７の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。 第８の実施形態における画素１２０２の駆動方法及びその特性を示す図である。

符号の説明

１：撮像装置
１０１：光学部
１０２：カラー撮像素子部
１０３：ピクセル露光量設定部
１０４：境界輝度パラメータ保存部
１０５：ゲイン演算部
１０６：画素補間部
１０７：画像処理部
１０８：メモリ部
１０９：表示部
１１０：画像出力部
５０１：飽和判定部
５０２：予備撮像条件変更部
５０３：撮像条件記録部
５０４：輝度算出部
５０５：ピクセル露光時間ＭＡＰ生成部
５０６：露光時間ＭＡＰ記録部
５０７：タイミングジェネレータ部
１２０１：撮像面
１２０２：撮像素子
１２０３：垂直走査回路
１２０４：水平走査回路
１２０５：出力回路
１２０６：アンプ
１２０７：タイミングジェネレータ
１２０８：行信号線
１２０９：列信号線

Claims (15)

1. 水平方向及び垂直方向に並べて配置され、受光した光を光電変換して電荷を蓄積する複数の画素を具備する撮像手段と、
   前記撮像手段による被写体に対する予備撮像により得られた画像における該被写体の輝度分布から、該被写体に対する本撮像の際の前記画素の各々の露光量を設定するピクセル露光量設定手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記予備撮像により得られた画像の輝度分布を表示部に表示させるように制御する表示制御手段を更に有する請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記露光量を設定するためのユーザーからの入力を受け付ける入力手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記表示部に表示される輝度分布は被写体の輝度値の分布であることを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
5. 前記表示部に表示される輝度分布は被写体の輝度値のヒストグラムであることを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
6. 前記ユーザーからの入力は、前記複数の画素中で露光量を切り替えるための境界輝度であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記予備撮像は、前記複数の画素について同一の露光時間で行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記ピクセル露光量設定手段は、
   前記撮像手段による撮像の結果、得られた画像から当該画像における前記画素の露光量マップを生成する露光量マップ生成手段と、
   前記露光量マップに対応する画素駆動信号を生成するタイミングジェネレータ手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記露光量マップ生成手段は、前記画素の各々に少なくとも２種類の露光時間のうち一つを設定することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記タイミングジェネレータ手段は、
    前記露光量マップに基づいて、
    前記水平方向に並ぶ全ての画素に対して、電荷をリセットさせるリセットパルスを生成し、
    前記水平方向に並ぶ全ての画素に対して、電荷を転送させる行転送パルスを生成し、
    前記水平方向に並ぶ画素に対して、電荷を転送させる列転送パルスを個別に生成することを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
11. 前記タイミングジェネレータ手段は、
    前記露光量マップに基づいて、
    前記水平方向に並ぶ全ての画素に対して、電荷をリセットさせるリセットパルスを生成し、
    前記水平方向に並ぶ画素に対して、電荷をリセットさせるリセットパルスを個別に生成し、
    前記水平方向に並ぶ全ての画素に対して、電荷を転送させる行転送パルスを生成し、
    前記水平方向に並ぶ画素に対して、電荷を転送させる列転送パルスを個別に生成することを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
12. 前記タイミングジェネレータ手段は、
    前記露光量マップに基づいて、
    前記水平方向に並ぶ全ての画素に対して、電荷をリセットさせるリセットパルスを生成し、
    前記水平方向に並ぶ画素に対して、電荷をリセットさせるリセットパルスを生成し、
    前記水平方向に並ぶ全ての画素に対して、電荷を転送させる行転送パルスを生成することを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
13. 前記タイミングジェネレータ手段は、
    前記露光量マップに基づいて、
    リセットパルスを生成し、
    各露光時間に対応した第１の行転送パルスを生成し、
    各露光時間に対応した列転送パルスを生成し、
    第２の行転送パルスを生成することを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
14. 水平方向及び垂直方向に並べて配置され、受光した光を光電変換して電荷を蓄積する複数の画素を具備する撮像手段を有する撮像装置を用いた撮像方法であって、
    前記撮像手段による被写体に対する予備撮像により得られた画像における該被写体の輝度分布から、該被写体に対する本撮像の際の前記画素の各々の露光量を設定するピクセル露光量設定ステップと、
    前記露光量に基づいて前記撮像手段を用いた前記本撮像を行う撮像ステップと、
    を有することを特徴とする撮像方法。
15. 水平方向及び垂直方向に並べて配置され、受光した光を光電変換して電荷を蓄積する複数の画素を具備する撮像手段を有する撮像装置の制御をコンピュータに行わせるプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    前記撮像手段による被写体に対する予備撮像により得られた画像における該被写体の輝度分布から、該被写体に対する本撮像の際の前記画素の各々の露光量を設定するピクセル露光量設定ステップと、
    前記露光量に基づいて前記撮像手段を用いた前記本撮像を行う撮像ステップと、
    を実行させることを特徴とするプログラム。

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