CN101822041B

CN101822041B - 摄影装置

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Publication number: CN101822041B
Application number: CN2008801106966A
Authority: CN
Inventors: 小林隆一
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: CN101822041A; JP5251881B2; JPWO2009047883A1; US20100188539A1; WO2009047883A1; US8134622B2

Abstract

一种摄影装置，具备：单位像素，被配置成二维状或二维矩阵状，具有将光变换为电信号的光电变换部；多个垂直信号线，在列方向上与多个上述单位像素连接，从上述单位像素接收包含光信息的光信号和包含噪声成分的复位信号；列放大器，对读出至上述垂直信号线的上述光信号以及上述复位信号进行放大；以及保持部，分别保持被上述列放大器放大后的上述光信号以及上述复位信号，该摄影装置的特征在于，具备：第1削波驱动电路，配置在上述垂直信号线和上述列放大器之间，对规定电压外的信号进行削波；第1削波电压产生电路，向上述第1削波驱动电路提供削波电压；第2削波驱动电路，配置在上述列放大器和上述保持部之间，对规定电压外的信号进行削波；以及第2削波电压产生电路，向上述第2削波驱动电路提供削波电压。

Description

摄影装置

技术领域

本发明涉及一种摄影装置。

背景技术

近年来，使用了CMOS型的摄影装置的摄像机、电子照相机广泛普及。CMOS型的摄影装置构成为，具有将接收的光变换为电信号的光电变换部的多个单位像素被配置为二维数组状，包括用于读出由各单位像素所输出的电信号的垂直信号线、垂直扫描线电路以及水平输出电路。

CMOS型的摄影装置中具有对光电变换部中存储的电荷进行传输和存储的FD(Floating Diffusion：浮动扩散)部，通过指定各单位像素的地址的开关对被传输到FD部的电荷进行选择，通过恒流源将其读出至构成源极跟随器电路的垂直信号线中。从一行中的各单位像素同时读出至各垂直信号线的信号通过水平输出电路从摄影装置被输出。

通常，由于CMOS型的摄影装置与CCD型的摄影装置相比噪声大，因此提出了多种用于降低噪声的方案。

例如，为了除去各单位像素中产生的噪声，使用了相关双重采样电路，该相关双重采样电路从单位像素读出包含光信息的光信号和包含噪声成分的复位信号，通过从光信号中减去复位信号的运算来除去噪声成分(例如，参照专利文献1)。

此外，还研究了在构成按各垂直信号线而配置的相关双重采样电路的列放大器(column amplifier)的输入侧设置削波(clip)电路，从而防止高亮度输入时的信号饱和的方法(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平01-154678号公报

专利文献2：日本特开2008-042675号公报

若CMOS型的摄影装置中进入了高亮度的光，即使光电二极管PD的电荷传输用晶体管是OFF状态，也会产生光电变换部的信号电荷向FD部溢出的问题。若信号电荷向FD部中溢出，由于复位信号的电平发生偏差而变大，导致从光信号中减去复位信号后的信号变小。例如，作为极端的例子，若太阳进入摄影视场角，暗信号饱和，与光信号之间的差变为零，结果产生输出图像的太阳的部分变黑的问题。

此外，在列放大器的输入侧设置削波电路的情况下，若在列放大器的复位前入射不足以使该削波电路动作的电平的强光，则通过该入射光而从光电二极管PD向FD部溢出的信号，作为暗信号出现在列放大器的输出侧，因此，结果与光信号的差变少，会产生该像素部分的输出图像变为黑色、深灰色的问题。

一般来讲，能够按列放大器来配置的削波电路在削波电平的精度上存在限制，因此在以高增益来使用列放大器的情况下，必然会产生上述的问题。

尤其是对于不使用机械式快门而进行动态图像、实时取景(live view)显示的电子照相机，由于不能够在物理上切断从光学系统入射的光，而总是向光电变换部照射光，因此会产生上述那样的问题。

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种在动态图像、实时取景显示中即使包含太阳等高亮度的被摄体的情况下，也不使输出图像的高亮度部分变黑，能够实现高品质的实时取景和高画质的动态图像的摄影装置。

本发明的摄影装置具备：单位像素，被配置成二维状或二维矩阵状，具有将光变换为电信号的光电变换部；多个垂直信号线，在列方向上与多个上述单位像素连接，从上述单位像素接收包含光信息的光信号和包含噪声成分的复位信号；列放大器，对读出至上述垂直信号线的上述光信号以及上述复位信号进行放大；以及保持部，分别保持被上述列放大器放大后的上述光信号以及上述复位信号，该摄影装置的特征在于，具备：第1削波驱动电路，配置在上述垂直信号线和上述列放大器之间，对规定电压外的信号进行削波；第1削波电压产生电路，向上述第1削波驱动电路提供削波电压；第2削波驱动电路，配置在上述列放大器和上述保持部之间，对规定电压外的信号进行削波；以及第2削波电压产生电路，向上述第2削波驱动电路提供削波电压。

尤其是，上述第1削波电压产生电路具有与上述第1削波驱动电路同大小且同偏压的伪电路，产生已消除了构成上述第1削波驱动电路的削波用MOS型晶体管的栅极源极间电压的削波电压，上述第2削波电压产生电路具有与上述第2削波驱动电路同大小且同偏压的伪电路，产生已消除了构成上述第2削波驱动电路的削波用MOS型晶体管的栅极源极间电压的削波电压。

另外，上述第1削波电压产生电路以及上述第2削波电压产生电路以上述复位信号的电平为基准来产生上述削波电压。

此外，上述列放大器由具有恒流源的差动放大器构成，构成上述第2削波驱动电路的上述削波用MOS型晶体管的漏极与上述差动放大器的上述恒流源连接。

发明效果

根据本发明，在动态图像或实时取景显示中，即使在包含太阳等高亮度的被摄体的情况下，由于对规定电压外的信号进行削波，因此，图像的浓淡度在高亮度位置不会发生逆转，能够实现高品质的实时取景和高画质的动态图像。此外，由于使用用于消除削波用MOS型晶体管的栅极源极间电压的伪电路来产生削波电压，因此能够减少削波电路的差异的影响，可以不需要调整作业。另外，通过使削波电路的电流源和列放大器共用化，能够减少消耗电流，并且能够防止因削波电路动作时的电流变动而产生的S/N比的劣化。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的摄影装置101的框图。

图2是单位像素P(n，M)的电路图。

图3是信号放大存储部SGA的框图。

图4是在没有各削波电路的情况下的时间图以及输出信号波形。

图5是第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)周边的框图。

图6是削波电压产生电路CLPL1的框图。

图7是复位电压监视电路RVMON的框图。

图8是自举(bootstrap)电路BSRP的框图。

图9是取样保持电路SPHL以及电平移位电路LVSF1的框图。

图10是削波电压产生电路CLPL2的框图。

图11是电平移位电路LVSF2的框图。

图12是使第1削波电路CLP1(M)以及第2削波电路CLP2(M)动作的情况下的时间图以及输出信号波形。

图13是列放大器CAMP的增益为高倍率的情况下的时间图以及输出信号波形。

图14是入射摄影装置101的光量稍强的情况(列放大器CAMP的增益固定)的输出信号波形。

图15是入射摄影装置101的光量强的情况(列放大器CAMP的增益固定)的输出信号波形。

图16是表示向摄影装置101中入射的光量和输出的关系的辅助图。

具体实施方式

图1是表示本发明的一个实施方式的摄影装置101的整体的框图。摄影装置101包括单位像素P(x，y)、垂直信号线VLINE(y)、恒流源PW(y)、信号放大存储部SGA(y)、垂直扫描线电路102、水平输出电路103、差动放大器DAMP。在此，x表示1～N的自然数，y表示1～M的自然数。M×N个单位像素P(x，y)构成了摄影装置101的摄影部，被配置成N行M列的矩阵状。

从各单位像素P(x，y)读出的信号被读出至与各个列对应的垂直信号线VLINE(y)。此外，在各列的垂直信号线VLINE(y)中，按列配置了构成源极跟随器电路的恒流源PW(y)。

垂直扫描线电路102输出各种定时信号，该定时信号用于以行单位将单位像素P(x，y)的信号读出至垂直信号线VLINE(y)中。例如，在第n行中，向从单位像素P(n，1)到单位像素P(n，M)的M列所有的单位像素提供定时信号ΦSEL(n)、定时信号ΦRES(n)、定时信号ΦTX(n)。另外，关于各定时信号的动作将在后面进行详细说明。

信号放大存储部SGA(y)从各单位像素P(x，y)分别读出包含摄影图像的光信息的光信号和包含光信号存储前的噪声成分的复位信号并放大，然后将光信号和复位信号分别存储在电容器中。特别是在本实施方式中，在信号放大存储部SGA(y)的放大器(列放大器)的前后设有削波电路。另外，关于信号放大存储部SGA(y)以及削波电路将在后面详细说明。此外，列放大器构成了相关双重采样电路，用于消除各列的单位像素间的差异。

水平输出电路103分别读出被存储在信号放大存储部SGA(y)中的光信号和复位信号，并以行单位向外部输出。此时，为了减少信号放大存储部SGA(y)的列放大器的差异，在从摄影装置101输出时通过差动放大器DAMP从光信号中减去复位信号，输出已除去按列设置的列放大器间的差异的信号Vo。另外，从光信号减去复位信号的处理可以在摄影装置101内进行，也可以从摄影装置101分别输出光信号和复位信号，然后在外部从光信号中减去复位信号。

接着，使用图2对图1的单位像素P(n，M)的电路结构进行说明。另外，M×N个各单位像素P(x，y)也是相同的电路结构。此外，在没有预先通知的情况下，图2之后的说明都是与第M列的垂直信号线连接的结构。

在图2中，单位像素P(n，M)包括光电二极管PD、传输用晶体管Tr1、放大用晶体管Tr2、选择用晶体管Tr3、复位用晶体管Tr4。另外，VDD表示电源，GND表示接地，FD表示浮动扩散部(浮游扩散区域)。此外，定时信号ΦSEL(n)、定时信号ΦRES(n)、定时信号ΦTX(n)、垂直信号线VLINE(M)与图1相同。

在图2中，向光电二极管PD入射的光被进行光电变换并作为电荷而被存储。若定时信号ΦTX(n)被输入传输用晶体管Tr1的栅极，则光电二极管PD中存储的电荷被传输至FD部，并被放大用晶体管Tr2放大。若定时信号ΦSEL(n)被输入选择用晶体管Tr3的栅极，则被放大用晶体管Tr2放大后的信号被读出至垂直信号线VLINE(M)。另外，若向复位用晶体管Tr4的栅极输入定时信号ΦRES(n)，则将FD部复位为复位电压(VDD-Vt-ΔVt)。在此，Vt是阈值电压，ΔVt是基于背栅效果的变动量。

这样，单位像素P(n，M)的信号在被读出至分别对应的垂直信号线VLINE(1)～(M)中后，被输入按各列配置的信号放大存储部SGA(1)～(M)中。

接着，使用图3，对信号放大存储部SGA(1)～(M)的构成进行说明。图3中描述了下述结构：从第n行的单位像素P(n，1)～P(n，M)将信号读出至垂直信号线VLINE(1)～(M)，在被信号放大存储部SGA(1)～(M)放大后，将电容器Ctd以及电容器Cts中所存储的光信号Vsignal和复位信号Vdark输入至水平输出电路103。

在图3中，对第M列的信号放大存储部SGA(M)的结构进行说明。另外，图3的第1列的信号放大存储部SGA(1)也是相同的电路结构，未图示的其他的列的信号放大存储部SGA(y)也是相同的电路结构。在第M列的信号放大存储部SGA(M)中，从单位像素P(n，M)读出至通过恒流源PW(M)构成源极跟随器电路的垂直信号线VLINE(M)中的信号，被输入至信号放大存储部SGA(M)的电容器Cin。电容器Cin与列放大器CAMP的负输入端子连接，正输入端子中被提供了从水平输出电路103供给的参照电压Vref。

列放大器CAMP是反相放大器，该反相放大器的放大率是由电容器Cf与电容器Cin的比来决定的。此外，列放大器CAMP的反馈电路的电容器Cf的两端与放大器复位用晶体管Tr5的源极和漏极连接，通过向晶体管Tr5的栅极提供定时信号ΦCARST，使存储在电容器Cf中的电荷放电来进行复位。

列放大器CAMP的输出CAOUT与光信号存储用晶体管Tr6以及复位信号存储用晶体管Tr7的漏极连接。若定时信号ΦTS被输入光信号存储用晶体管Tr6的栅极，则光信号存储用晶体管Tr6ON(导通)，电容器Cts被充电直到变为列放大器CAMP的输出电压为止。此外，若定时信号ΦTD被输入复位信号存储用晶体管Tr7的栅极，则复位信号存储用晶体管Tr7ON，电容器Ctd被充电直到变为列放大器CAMP的输出电压为止。将电容器Cts的电压作为光信号Vsignal，将电容器Ctd的电压作为复位信号Vdark，分别输入水平输出电路103。

这样，M个信号放大存储部SGA(1)～(M)将第n行的单位像素P(n，1)～P(n，M)的光信号以及复位信号按各列输出至水平输出电路103。

在图3中，本实施方式的特征在于，第1削波电路CLP1(M)与列放大器CAMP输入侧的电容器Cin的垂直信号线VLINE(M)连接，第2削波电路CLP2(M)与列放大器CAMP的输出CAOUT连接。首先，为了充分理解本实施方式的特征，使用图4的时间图，对不存在第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)的情况下的动作进行说明。

图4中描述了图2中所说明的第n行的定时信号ΦRES(n)、ΦTX(n)、ΦSEL(n)以及图3中该所说明的定时信号ΦCARST、ΦTD、ΦTS，图3中所说明的第M列的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化。

首先，对不存在高亮度的被摄体的情况下的通常动作进行说明。在图4中，在最开始的定时T0之前的期间内，定时信号ΦRES(n)被输入复位用晶体管Tr4的栅极，各单位像素(x，M)的FD部被复位为复位电压。(定时T0)定时信号ΦRES(n)变为OFF(低电平)，FD部的复位被解除。

(定时T1)定时信号ΦSEL(n)被输入选择用晶体管Tr3的栅极，FD部中存储的电荷经由放大用晶体管Tr2被读出至垂直信号线VLINE(M)。此时，由于FD部被复位为复位电压，因此被读出至垂直信号线VLINE(M)的电压基本上不变化。

(定时T2)若定时信号ΦTD被输入复位信号存储用晶体管Tr7的栅极，则列放大器CAMP对垂直信号线VLINE(M)的信号进行放大，从输出CAOUT经由复位信号存储用晶体管Tr7而存储至电容器Ctd中。另外，向电容器Ctd存储的时间是定时信号ΦTD的ON(高电平)期间Tcadsh。

(定时T3)若定时信号ΦCARST被输入放大器复位用晶体管Tr5的栅极，则包括在列放大器CAMP的反馈电路中的电容器Cf变为被短路的状态。即，列放大器CAMP的输出CAOUT被复位为与正输入端子连接的基准电压Vref是虚短路的关系的负输入端子的电压，输出CAOUT与基准电压Vref变为相等。另外，列放大器CAMP被复位的时间是定时信号ΦCARST的ON期间Tcarst。

(定时T4)若定时信号ΦCARST变为OFF，则列放大器CAMP再次对垂直信号线VLINE(M)的信号进行放大并开始从输出CAOUT经由复位信号存储用晶体管Tr7向电容器Ctd存储。另外，向电容器Ctd存储的时间是定时信号ΦTD变为OFF之前的期间Tcadset。

(定时T5)若定时信号ΦTD为OFF，则复位信号存储用晶体管Tr7也为OFF，因此从列放大器CAMP的输出CAOUT向电容器Ctd的存储结束。

(定时T6)定时信号ΦTX(n)被输入传输用晶体管Tr1的栅极，光电二极管PD中存储的电荷被传输至FD部。此时，被复位为复位电压的FD部的电压与从光电二极管PD传输的电荷量相应地降低，经由放大用晶体管Tr2以及选择用晶体管Tr3而读出至垂直信号线VLINE(M)的信号电压也降低。

此外，在定时T6的时刻，若定时信号ΦTS被输入光信号存储用晶体管Tr6的栅极，则列放大器CAMP对垂直信号线VLINE(M)的信号进行放大，从输出CAOUT经由光信号存储用晶体管Tr6而存储在电容器Cts中。另外，向电容器Cts存储的时间是定时信号ΦTS的ON期间Tcassh。

(定时T7)定时信号ΦTX(n)变为OFF，从光电二极管PD向FD部的电荷传输结束。

(定时T8)若定时信号ΦTS变为OFF，则光信号存储用晶体管Tr6也OFF，从列放大器CAMP的输出CAOUT向电容器Cts的存储结束。

这样，在各单位像素P(x，y)中，从光电二极管PD传输至FD部之前的FD部的复位信号被读出并被存储在电容器Ctd中，接着，存储在光电二极管PD中的光信号被读出并被存储在电容器Cts中。

在此，FD部的电压在定时信号ΦRES(n)变为OFF的定时T0时刻变为最大，若定时信号ΦTX(n)变为ON而从光电二极管PD传输电荷，则与光电二极管PD接受的光的量相对应地，FD部的电压降低。因此，在通常动作时，在定时信号ΦTX(n)变为ON的定时T6的时刻之前，FD部的电压不变，读出至垂直信号线VLINE(M)中的信号的电压也不变。括弧201所示的部分示出了通常动作时的垂直信号线VLINE(M)和列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化的样子。在读出了该情况下的复位信号时的垂直信号线VLINE(M)的电压是Vpdnorm，读出了光信号时的垂直信号线VLINE(M)的电压是Vpsnorm。此时的光信号和复位信号之间的电位差VIN1通过下面的算式来表示。

VIN1＝Vpdnorm-Vpsnorm (式1)

此外，列放大器CAMP通过反相放大器的增益Gcamp是(-Cin/Cf)，垂直信号线VLINE(M)的信号电压被反相，读出了复位信号时的输出CAOUT的电压是Vdnorm，读出了光信号时的输出CAOUT的电压变为Vsnorm。此时的光信号和复位信号之间的电位差VOUT1通过下面的算式来表示。

VOUT1＝Gcamp×VIN1

＝Vsnorm-Vdnorm (式2)

这样，通常动作时，由于垂直信号线VLINE(M)的复位信号从定时T0开始到定时T6为止不变，因此光信号相对于复位信号的电位差VIN1保持为足够大的值。同样，光信号相对于列放大器CAMP的输出CAOUT的复位信号的电位差VOUT1也保持为足够大的值，从而摄影后被摄体的明亮部分明亮，暗的部分较暗。另外，若水平输出电路103之后的增益为Ghout，则通常动作时的差动放大器DAMP的输出Vo通过下面的算式来表示。

Vo＝Ghout×VOUT1

＝Ghout×(Vsnorm-Vdnorm) (式3)

然而，在搭载了摄影装置101的数字照相机等中，在动态图像的摄影时或者用于确定摄影构图而显示预览图像时，一般来讲不使用机械式快门来进行阻断以便使来自被摄体的光不入射到摄影装置101中，通常是光电二极管PD中入射了光的状态。通常来讲，在光电二极管PD中存储的电荷溢出之前，通过传输用晶体管T1而被读出至FD部，因此不会产生问题，但是，若太阳、照明等的强烈的光入射光电二极管PD，无论传输用晶体管Tr1是否为OFF状态，都会产生光电二极管PD的电荷向FD部溢出的问题。

接着，对光电二极管PD的电荷溢出至FD部的情况的样子进行说明。图4的括弧202所示的部分示出了溢出时的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化和列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化的样子。

在定时信号ΦSEL(n)变为ON的定时T1的时刻，读出了复位信号时的垂直信号线VLINE(M)的电压是Vpdnorm，但是，通过从光电二极管PD向FD部的电荷的溢出，FD部的电压降低，因此读出至垂直信号线VLINE(M)的信号电压也逐渐下降。同样，列放大器CAMP的输出CAOUT也与输入的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的降低相对应地被反相放大并增加。另外，与垂直信号线VLINE(M)的信号电压相比，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压更大，这是由于列放大器CAMP的放大率(G＝Cf/Cin)而变大了的缘故。

在此，垂直信号线VLINE(M)的信号电压通过从光电二极管PD向FD部的电荷的溢出，从定时T1开始到定时T6为止逐渐降低，但列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压在从定时T3到定时T4的列放大器CAMP的复位期间Tcarst中被复位为基准电压Vref。然后，从列放大器CAMP的复位期间Tcarst结束的定时T4的时刻开始，再次与垂直信号线VLINE(M)的信号电压Vpdovf的降低相对应地，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压开始被反相放大并增加。

在定时T5的时刻，定时信号ΦTD变为OFF，向电容器Ctd的存储结束，此时，FD部的电压已经由于从光电二极管PD溢出的电荷而降低，因此，向垂直信号线VLINE(M)读出的信号电压也降低至电压Vpdset。同样，被列放大器CAMP反相放大并向电容器Ctd存储的电压Vdset变得比向通常动作时的电容器Ctd存储的电压Vdnorm更高。

在接下来的从定时T6到定时T7，定时信号ΦTX(n)变为ON，存储在光电二极管PD的电荷被传输至FD部。在光信号的读出结束的定时T8的时刻，读出至垂直信号线VLINE(M)的光信号变为电压Vpsovf。相对于此时的复位信号的电压Vpdset的电位差VIN2比通常动作时的电位差VIN1小。另外，光信号和复位信号之间的电位差VIN2通过下述算式来表示。

VIN2＝Vpdset-Vpsovf (式4)

此外，列放大器CAMP的输出CAOUT的光信号变为电压Vsovf，相对于复位信号的电压Vdset的电位差VOUT2通过下述算式来表示。

VOUT2＝Gcamp×VIN2

＝Vsovf-Vdset (式5)

(式5)的复位信号的电压Vdset比通常动作时的(式2)的复位信号的电压Vdnorm高，因此，溢出时的光信号和复位信号的电位差VOUT2变得比通常动作时的电位差VOUT1小。另外，溢出时的差动放大器DAMP的输出Vo通过与(式3)相同的算式来表示。

Vo＝Ghout×VOUT2

＝Ghout×(Vsovf-Vdset) (式6)

这样，即使本来是明亮的被摄体，在摄影画面上也变成暗的显示，在极端的情况下，太阳或亮度高的照明等被拍摄成黑色。

在本实施方式中，为了解决这样的问题，如图3所示，在进入列放大器CAMP的输入侧的电容器Cin的垂直信号线VLINE(M)上设有第1削波电路CLP1(M)，另外，在列放大器CAMP的输出侧设有第2削波电路CLP2(M)。

接着，对第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)进行说明。图5是以配置在列放大器CAMP的前后的第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)、各自的削波电压产生电路CLPL1以及CLPL2为中心来描画的框图。

第1削波电路CLP1(M)包括对垂直信号线VLINE(M)的信号电压进行削波的级联连接的2个晶体管Tr6、晶体管Tr7，各列的CLP1通过削波电压产生电路CLPL1来驱动。另外，晶体管Tr6的漏极与电源VDD连接。

第2削波电路CLP2(M)包括对列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压进行削波的级联连接的2个晶体管Tr8、晶体管Tr9，各列的CLP2通过削波电压产生电路CLPL2来驱动。另外，晶体管Tr9是p沟道型的晶体管，漏极与负电源VSS连接。

此外，晶体管Tr7的栅极以及晶体管Tr8的栅极被输入定时信号ΦDENB，削波电压产生电路CLPL1中被输入削波电压Vclip，削波电压产生电路CLPL2中被输入削波电压Vdclip。

接着，使用图6对削波电压产生电路CLPL1进行详细说明。在图6中，削波电压产生电路CLPL1包括对各单位像素P(x，M)的复位时的电压进行监视的复位电压监视电路RVMON、自举电路BSRP、取样保持电路SPHL、电平移位电路LVSF1。

接着，复位电压监视电路RVMON的电路结构如图7所示。复位电压监视电路RVMON由与单位像素p完全相同的图案及构造的伪电路构成，包括：与光电二极管PD相当的二极管D1；分别与传输用晶体管Tr1、放大用晶体管Tr2、选择用晶体管Tr3、复位用晶体管Tr4相当的4个晶体管Tr11、晶体管Tr12、晶体管Tr13、晶体管Tr10；与FD部相当的电容器C1；与恒流源PW(M)相当的恒流源PW1；输出缓冲器AMP1。复位电压监视电路RVMON在各单位像素P(x，M)的FD部被复位时以代表被读出至各垂直信号线VLINE(M)的复位电压Vrst的形式来产生复位电压Vrst。

接着，使用图8对自举电路BSRP进行详细说明。图8(a)中，自举电路BSRP包括由晶体管等构成的3个开关SW1～SW3、电容器C2、输出缓冲器AMP2。开关SW1通过控制信号VCLIP_BST来控制ON/OFF，输入图7所说明的复位电压监视电路RVMON的复位电压Vrst并保持于电容器C2。开关SW2通过控制信号VCLIP_CG来控制ON/OFF，输入从外部输入的削波电压Vclip并保持于电容器C2。开关SW3也通过控制信号VCLIP_CG来控制ON/OFF，电容器C2与接地电位连接。即，通过控制信号VCLIP_CG，以接地电位为基准的削波电压Vclip保持于电容器C2。被保持于电容器C2的电压与开关SW1～SW3的状态相对应地经由输出缓冲器AMP2向取样保持电路SPHL输出。即，能够不以GND电位为基准电位，而以复位电压Vrst为基准电位，提供削波电压Vclip。如图8(b)所示，首先若控制信号VCLIP_CG变为ON，则电容器C2保持接地电位基准的削波电压Vclip，接着若控制信号VCLIP_CG变为OFF、控制信号VCLIP_BST变为ON，则从输出缓冲器AMP2输出以复位电压Vrst为基准电位被保持在电容器C2上的电压。另外，控制信号VCLIP_STRB是向取样保持电路SPHL提供保持的定时的信号。此外，以垂直扫描线电路102的定时信号为基础在摄影装置101内产生控制信号VCLIP_BST、控制信号VCLIP_CG、控制信号VCLIP_STRB的各控制信号。

取样保持电路SPHL如图9所示地构成，若向开关SW4输入控制信号VCLIP_STRB，则自举电路BSRP的输出电压保持于电容器C3。保持于电容器C3的电压被输入电平移位电路LVSF1。

电平移位电路LVSF1包括构成进行各垂直信号线VLINE的信号电压的削波的晶体管Tr6以及晶体管Tr7的伪电路的晶体管Tr14以及晶体管Tr15、恒流源PW2、功率放大器AMP3。取样保持电路SPHL的电容器C3所保持的电压被输入功率放大器AMP3的正输入端子，与该电压对应地将输出电压Vdmy1输出至晶体管Tr6的栅极。此时，由于电平移位电路LVSF1构成晶体管Tr6以及晶体管Tr7的伪电路，因此在电平移位电路LVSF1的恒流源PW2中流动的电流Iclip1’和在晶体管Tr6以及晶体管Tr7中流动的电流Iclip1设定为相同的电流值。

在此，若设对各垂直信号线VLINE的信号电压进行削波的电压为Vclip，实际上需要向晶体管Tr6的栅极提供高出晶体管Tr6的阈值电压Vt量的电压(Vclip+Vt)。然而，图9所示的电平移位电路LVSF1通过晶体管Tr14以及晶体管Tr15来构成晶体管Tr6以及晶体管Tr7的伪电路，因此，比取样保持电路SPHL的电容器C3的电压高出电压Vt量的电压Vdmy1会自动地输出至晶体管Tr6的栅极。因此，从外部提供的削波电压Vclip不需要考虑降低电压Vt的量。一般来讲，MOS晶体管的Vt在批次之间或晶片之间存在差异，但在同一芯片内差异较小，基于伪电路的Vt消除是有效的。

接着，使用图10对第2削波电路CLP2(M)进行详细说明。在图10(a)中，第2削波电路CLP2(M)包括对列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压进行削波的级联连接的2个晶体管Tr8和晶体管Tr9，各列的CLP2通过削波电压产生电路CLPL2来驱动。另外，晶体管Tr8的栅极被输入定时信号ΦDENB，控制削波动作的ON/OFF。此外，晶体管Tr9是p沟道型的晶体管，该漏极与负电源VSS连接，其中流过削波电流Iclip2。

在此，可以使第2削波电路CLP2(M)的晶体管Tr9的漏极如图10(a)所示与负电源VSS连接，实际上如图10(b)所示，优选与列放大器CAMP的Tail Node连接。Tail Node是列放大器CAMP的恒流源，通过使列放大器CAMP中的电流和在晶体管Tr8以及晶体管Tr9中流动的削波电流Iclip2流入相同的列放大器CAMP的恒流源，列放大器CAMP的流入接地线的电流的偏差变小，能够提高图像信号的S/N比，能够减少削波产生时的消耗电流。

接着，使用图11对构成削波电压产生电路CLPL2的电平移位电路LVSF2进行详细说明。在图11(a)中，电平移位电路LVSF2构成为具有与图9所示的各第1削波电路CLP1(M)的电平移位电路LVSF1相同的电路。电平移位电路LVSF2包括构成进行列放大器CAMP的输出CAOUT的削波的晶体管Tr8以及晶体管Tr9的伪电路的晶体管Tr16和晶体管Trl7、恒流源PW3、功率放大器AMP4。向功率放大器AMP4的正输入端子输入削波电压Vdclip，与该电压对应地将输出电压Vdmy2输出至晶体管Tr9的栅极。此时，由于电平移位电路LVSF2构成晶体管Tr8以及晶体管Tr9的伪电路，因此在电平移位电路LVSF2(M)的恒流源PW3中流动的电流Iclip2′与在晶体管Tr8以及晶体管Tr9中流动的电流Iclip2设定为相同的电流值。另外，如之前所说明的那样，在晶体管Tr8以及晶体管Tr9中流动的电流Iclip2与列放大器CAMP的Tail Node相连，流向列放大器CAMP的恒流源。

在此，使用图11(b)对列放大器CAMP的等效电路例进行说明。图11(b)是双级联差动放大器的等效电路，晶体管Tr18和晶体管Tr19的级联对以及晶体管Tr22和晶体管Tr23的级联对构成了负荷侧的低电压电流镜电路。同样，晶体管Tr20和晶体管Tr21的级联对，以及晶体管Tr24和晶体管Tr25的级联对构成了差动输入侧的低电压电流镜电路。差动输入侧的级联对经由电流源的晶体管Tr26与GND连接。此外，晶体管Tr19和晶体管Tr23的栅极上被提供偏压BIAS1，晶体管Tr20和晶体管Tr24的栅极被提供偏压BIAS2，晶体管Tr26的栅极被提供偏压BIAS3。构成列放大器CAMP的电流源的晶体管Tr26中流动着一定的电流，通过使图11(a)的晶体管Tr9的漏极经由列放大器CAMP的Tail Node端子与电流源的晶体管Tr26连接，能够综合列放大器CAMP的动作电流和第2削波电路CLP2(M)的削波电流Iclip2而保持一定的电流。

接着，在图3中，使用图12对使第1削波电路CLP1(M)以及第2削波电路CLP2(M)动作时的时间图以及信号电压的变化进行说明。另外，与图4的时间图中附图标记相同的构件表示相同的构件。与图4的时间图的区别在于，追加了对第1削波电路CLP1(M)以及第2削波电路CLP2(M)的削波动作进行控制的定时信号ΦDENB。此外，括弧203所示出的是溢出时的垂直信号线VLINE(M)和列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化，尤其是为了容易比较，用虚线描画出了图4的括弧202所示的溢出时的电压的变化。另外，不存在高亮度的被摄体的情况下的通常动作时的信号电压的变化与图4的情况相同。

在到定时T2的时刻之前，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压与图4的括弧202所示出的溢出时的电压的变化完全相同。但是，在定时T2的时刻，对第1削波电路CLP1(M)以及第2削波电路CLP2(M)的削波动作进行控制的定时信号ΦDENB变为ON，若列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压超过Vdclip，则第2削波电路CLP2(M)动作，输出CAOUT的信号电压固定为Vdclip。

另一方面，在定时T9的时刻，垂直信号线VLINE(M)的信号电压与图4的括弧202所示出的溢出时的电压的变化完全相同。但是，在定时T9的时刻，若垂直信号线VLINE(M)的信号电压超过Vclip，则第1削波电路CLP1(M)动作，垂直信号线VLINE(M)的信号电压固定为Vclip。

在接下来的定时T3的时刻，与图4的括弧202所示出的溢出时相同，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压被复位为被提供给列放大器CAMP的正输入端子的参照电压Vref。

在接下来的定时T4的时刻，在图4的括弧202所示出的溢出时的情况下，虽然列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压开始上升，但由于第1削波电路CLP1(M)正在动作，即使在定时T4的时刻垂直信号线VLINE(M)的信号电压固定为Vclip，因此，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压一直保持Vref不变。

接下来的定时T5的时刻也一样，垂直信号线VLINE(M)的信号电压以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压不变。

在接下来的定时T6的时刻，对第1削波电路CLP1(M)以及第2削波电路CLP2(M)的削波动作进行控制的定时信号ΦDENB变为OFF。此外，定时信号ΦTX(n)变为ON，光电二极管PD中存储的电荷开始向FD部传输，垂直信号线VLINE(M)的信号电压在光信号的读出结束的定时T7之前与光信号的大小对应地上升。与此相对应地，反相放大器的列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压也上升。

在接下来的定时T7的时刻，光电二极管PD中所存储的电荷的向FD部的传输结束。

在接下来的定时T8的时刻，定时信号ΦTS变为OFF，光信号存储用的向电容器Cts的充电结束。在该时刻，垂直信号线VLINE(M)的信号电压变为与图4相同的Vpsovf。但是，与图4的括弧202所示的溢出时不同，垂直信号线VLINE(M)的光信号与电压Vpsovf相同，通过第1削波电路CLP1(M)的动作，复位信号被抑制成第1削波电路CLP1(M)的削波电压VcliP(Vpdovf)。此时的光信号和复位信号之间的电位差VIN3通过下述算式来表示。

VIN3＝Vclip-Vpsovf (式7)

同样，虽然列放大器CAMP的输出CAOUT的光信号的电压是与图4相同的Vsvof，与图4的括弧202所示的溢出时不同，通过第1削波电路CLP1(M)的动作，复位信号的电压Vdset3被抑制成与电压Vref相同的值。其结果，电压Vsovf和电压Vdset3的电位差VOUT3比图4的括弧202所示的溢出时的电位差VOUT2大，括弧201所示的通常动作时的电位差VOUT1变得相等。此时的列放大器CAMP的输出CAOUT的光信号和复位信号之间的电位差VOUT3通过下述算式来表示。

VOUT3＝Gcamp×VIN3

＝Vsovf-Vdset3 (式8)

(式8)中，由于Vdset3＝Vref，因此VOUT3＝VOUT1。另外，此时的差动放大器DAMP的输出Vo通过与(式3)相同的算式来表示。

Vo＝Ghout×VOUT3

＝Ghout×(Vsovf-Vdset3)

＝Ghout×(Vsovf-Vref)

＝Ghout×VOUT1 (式9)

这样，通过第1削波电路CLP1(M)的动作，(式9)变得与通常动作时的差动放大器DAMP的输出Vo(式3)相同，在光电二极管PD的电荷溢出至FD部的情况下，能够拍摄成被摄体的明亮部分明亮、暗的部分暗。另外，预先设定第1削波电路CLP1(M)的削波电压Vclip，从摄影装置101的外部提供该削波电压Vclip。

接着，使用图13对列放大器CAMP的增益为高倍率的情况进行说明。在列放大器CAMP的增益为高倍率的情况下，垂直信号线VLINE所处理的信号范围是通常0.1～0.5V以下的比较小的振幅的信号。因此，有在这样的摄影环境下所产生的溢出的电平是比较小的电平的可能性。

此外，若考虑Mos晶体管的弱反相区域的影响或元件内Vt差异，很难将第1削波电路CLP1(M)的削波电压的精度设定为非常接近上述信号电平的附近。

另外，由于垂直信号线VLINE所处理的信号范围是小振幅的信号，因此列放大器CAMP输入侧的第1削波电路CLP1(M)的削波电压Vclip被较高地设定以防止误动作。对此，由于列放大器CAMP输出侧是比输入侧更大的大振幅的信号，容易进行削波电压的控制，因此将列放大器CAMP输出侧的第2削波电路CLP2(M)的削波电压Vdclip较低地设定。因此，列放大器CAMP输出侧的第2削波电路CLP2(M)在列放大器CAMP输入侧的第1削波电路CLP1(M)之间动作。

因此，在该条件下的列放大器CAMP输入侧很难进行高效的信号削波，如以下所说明的那样，在列放大器CAMP输出侧的信号削波变得重要。

下面，与图12的时间图相同的附图标记表示相同的构件。与图12的时间图的区别在于，垂直信号线VLINE(M)的信号电压在定时T11之前不超过第1削波电路CLP1(M)的削波电压Vclip，以及，由于列放大器CAMP是高倍率，因此垂直信号线VLINE(M)的信号电压相对地变小。在列放大器CAMP的增益是高倍率的情况下，在第1削波电路CLP1(M)没有动作的从定时T4到定时T11期间，输出CAOUT的信号电压超过了第2削波电路CLP2(M)的削波电压Vdclip。因此，定时T10的时刻，列放大器CAMP的输出CAOUT超过第2削波电路CLP2(M)的削波电压Vdclip，固定为Vdclip。

最终，在定时T8的时刻的垂直信号线VLINE(M)的光信号和复位信号之间的电位差VIN4通过与(式7)的VIN3相同的算式来表示。

VIN4＝Vclip-Vpsovf (式10)

(＝VIN3)

此外，虽然列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压变为与图12相同的Vsovf，但与图4的括弧202所示的溢出时不同，通过第2削波电路CLP2(M)的效果，复位信号的电压Vdset4抑制为削波电压Vdclip，因此，电压Vsovf和电压Vdset4的电位差VOUT4能够保持为比图4的括弧202所示的溢出时的电位差VOUT2大。此时的列放大器CAMP的输出CAOUT的光信号和复位信号的电位差VOUT4通过下述算式来表示。

VOUT4＝Vsovf-Vdset4

＝Vsovf-Vdclip (式11)

此时的差动放大器DAMP的输出Vo通过与(式3)相同的算式来表示。

Vo＝Ghout×VOUT4

＝Ghout×(Vsovf-Vdclip) (式12)

另外，第2削波电路CLP2(M)的削波电压Vdclip被设定为能够确保差动放大器DAMP的输出电压Vo的白电平的程度的值即可。此外，削波电压Vdclip与第1削波电路CLP1(M)的削波电压Vclip一样被预先设定，并从摄影装置101的外部提供该削波电压Vdclip。

这样，即使在列放大器CAMP的增益为高倍率的情况下，通过第2削波电路CLP2(M)的动作，能够将列放大器CAMP的输出CAOUT的光信号和复位信号之间的电位差保持得较大，能够防止太阳、亮度高的照明等的灰度的逆转现象，从而能够以结晶现实的状态来显示及摄影。

在此，在上述的说明中说明了列放大器CAMP的增益为高倍率的情况，即使列放大器CAMP的增益是固定的，也会同样产生入射的光量强的部分被摄影得较黑的问题。即使对于这样的列放大器CAMP的增益为固定的情况，本实施方式的摄影装置101也能够避免入射的光量强的部分被摄影得较黑的问题。接着，对列放大器CAMP的增益固定、入射的光量稍强的情况、强的情况的摄影装置101的动作进行说明。

图14示出了在列放大器CAMP的增益固定且摄影装置101中入射的光量稍强的情况下的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化。另外，在图14中的各定时信号ΦRES(n)、ΦTX(n)、ΦSEL(n)、ΦCARST、ΦTD、ΦTS、ΦDENB与图4、图12、图13中所说明的各定时信号相同。此外，图14所示的各定时T0～T8也表示与图4、图12、图13中所说明的各定时T0～T8相同的定时位置。此外，在光电二极管PD的电荷没有向FD部溢出的情况下的通常动作时的信号波形与图4所示的通常动作时201相同。

在图14中，在有电荷溢出的情况下，在第1削波电路CLP1(M)或者第2削波电路CLP2(M)不动作的以往的情况下的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化如无削波电路205所示。由于入射的稍强的光而光电二极管PD的电荷向FD部溢出，因此无削波电路205的垂直信号线VLINE(M)的信号电压直到读出光信号的定时T6为止逐渐增加。另一方面，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压也从定时T1开始增加，该定时T1是列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压从垂直信号线VLINE(M)输出的定时。暂时地，在定时T3至定时T4的列复位期间内列放大器CAMP被复位而输出CAOUT变为零，在从定时T4至定时T5的暗信号的读出期间再次增加，在暗信号被锁存在电容器Ctd中的定时T5的时刻，输出CAOUT变为大致饱和状态的输出电压Vad。然后，在从定时T6至定时T8的光信号的读出期间，光信号的输出电压Vad几乎不变化，即使在光信号被锁存在电容器Cts中的定时T8的时刻，输出CAOUT也是大致饱和状态的电压Vas。其结果，锁存在电容器Ctd中的暗信号电压(Vad)和锁存在电容器Cts中的光信号电压(Vas)之间的电位差消失。即，在图3中，锁存在电容器Ctd中的暗信号Vdark和锁存在电容器Cts中的光信号Vsignal之间的电位差大致为零，经由水平输出电路103以及差动放大器DAMP从摄影装置101输出的图像信号变为黑电平。

与此相对，关于本实施方式的摄影装置101的第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)动作的情况，垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化如图14的有削波电路206所示。由于入射的稍强的光而光电二极管PD的电荷向FD部溢出，因此有削波电路206的垂直信号线VLINE(M)的信号电压到读出光信号的定时T6为止逐渐增加。而且，在锁存暗信号的定时T5的紧前的定时T13，第1削波电路CLP1(M)动作，第1削波电路CLP1(M)直到该动作变为OFF的定时T6为止一直保持削波电压Vclip。另一方面，直到定时T4的列复位结束的时刻为止，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压一直与无削波电路205相同。而且，在从定时T4到定时T5的暗信号的读出期间的中途的定时T12，第2削波电路CLP2(M)动作，第2削波电路CLP2(M)直到该动作变为OFF的定时T6为止保持削波电压Vdclip。其结果，被锁存在电容器Ctd中的暗信号电压(Vbd)和被锁存在电容器Cts中的光信号电压(Vbs)之间确保了电位差VOUT6。即，在图3中，被锁存于电容器Ctd的暗信号Vdark和被锁存于电容器Cts的光信号Vsignal之间得到了电位差VOUT6，经由水平输出电路103以及差动放大器DAMP而从摄影装置101输出的图像信号不会变成黑电平。

在此，如之前所述，列放大器CAMP输出侧的第2削波电路CLP2(M)在列放大器CAMP输入侧的第1削波电路CLP1(M)之前动作，因此，若仅有第1削波电路CLP1(M)，从图14的定时T12到定时T13为止的列放大器CAMP的输出CAOUT是饱和状态而变高，由于在第1削波电路CLP1(M)动作的定时T13的时刻，输出CAOUT被削波，因此暗信号被锁存于电容器Ctd的定时T5的时刻的暗信号电压(Vbd)变高，与在定时T8被锁存于电容器Cts的光信号电压(Vbs)之间的电位差VOUT6变小。

这样，本实施方式的摄影装置101即使在入射了稍强的光量的光的情况下，也能够防止由于第2削波电路CLP2(M)的动作而导致明亮的图像被输出成黑色。

接着，对入射了更强的光量的光的情况下的摄影装置101的动作进行说明。

图15示出了在列放大器CAMP的增益固定且入射到摄影装置101的光量强的情况下的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化。另外，在图15中的各定时信号ΦRES(n)、ΦTX(n)、ΦSEL(n)、ΦCARST、ΦTD、ΦTS、ΦDENB与图4、图12、图13所说明的各定时信号相同。此外，图15所示的各定时T0到T8也表示了与图4、图12、图13所说明的各定时T0到T8相同的定时位置。此外，在光电二极管PD的电荷不向FD部溢出的情况下的通常动作时的信号波形与图4所示的通常动作时201相同。

在图15中，在存在电荷溢出的情况下，在第1削波电路CLP1(M)或者第2削波电路CLP2(M)不动作的以往的情况下的垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化如无削波电路207所示。由于入射的强光而光电二极管PD的电荷向FD部溢出，因此无削波电路207的垂直信号线VLINE(M)的信号电压直到读出光信号的定时T6为止一直增加，但在从列复位结束后的定时T4到定时T5的暗信号的读出中途大致饱和。另一方面，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压也从定时T1开始急剧增加，该定时T1是从垂直信号线VLINE(M)输出上述列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的定时，暂时地，在从定时T3到定时T4的列复位期间，列放大器CAMP被复位而输出CAOUT变为零，在从定时T4到定时T5的暗信号的读出期间再次增加，在暗信号被锁存于电容器Ctd的定时T5的时刻的输出CAOUT变为基于VLINE(M)的电压变化量Va的输出电压Vcd，该电压Vcd被锁存于电容器Ctd。然后，在从定时T6到定时T8的光信号的读出期间，VLINE(M)的电压是饱和状态，光信号的输出电压从暗信号电压Vad几乎没有变化，即使在光信号被锁存于电容器Cts的定时T8的时刻，输出CAOUT变为与暗信号电压Vad大致相同的电压的光信号电压Vcs。其结果，被锁存于电容器Ctd的暗信号电压(Vcd)和被锁存于电容器Cts的光信号电压(Vcs)之间的电位差消失。即，在图3中，被锁存于电容器Ctd的暗信号Vdark和被锁存于电容器Cts的光信号Vsignal的电位差大致变为零，经由水平输出电路103以及差动放大器DAMP从摄影装置101输出的图像信号变为黑电平。

与此相对，在本实施方式的摄影装置101的第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)动作的情况下，垂直信号线VLINE(M)的信号电压的变化以及列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压的变化如图15的有削波电路208所示。由于入射的强光而光电二极管PD的电荷向FD部溢出，因此有削波电路208的垂直信号线VLINE(M)的信号电压直到开始列复位的定时T3为止一直增加，在中途的定时T15，第1削波电路CLP1(M)动作。而且，第1削波电路CLP1(M)直到该动作OFF的定时T6为止一直保持削波电压Vclip。另一方面，列放大器CAMP的输出CAOUT的信号电压从定时T1开始急剧增加，在定时T14第2削波电路CLP2(M)动作。而且，第2削波电路CLP2(M)直到列复位的定时T3为止一直保持削波电压Vdclip。另外，从列复位结束的定时T4到定时T6为止，第1削波电路CLP1(M)将直信号线VLINE(M)的信号电压保持为削波电压Vclip，因此，列放大器CAMP的输出CAOUT保持列复位后的电压不变，在定时T5作为暗信号电压Vdd而被锁存于电容器Ctd。然后，在定时T6第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)的动作OFF，垂直信号线VLINE(M)的信号电压开始增加，与此相对应地列放大器CAMP的输出CAOUT也增加。而且，在定时T8时刻的列放大器CAMP的输出CAOUT的电压Vds作为光信号电压被锁存于电容器Cts。其结果，在被锁存于电容器Ctd的暗信号电压(Vdd)和被锁存于电容器Cts的光信号电压(Vds)之间确保电位差VOUT7。即，在图3中，在被锁存于电容器Ctd的暗信号Vdark和被锁存于电容器Cts的光信号Vsignal之间得到了电位差VOUT7，经由水平输出电路103以及差动放大器DAMP，从摄影装置101输出的图像信号不会变为黑电平。

这样，本实施方式的摄影装置101在入射了强光量的光的情况下，能够通过第1削波电路CLP1(M)的动作，防止明亮的图像被输出成黑色。另外，在入射了更强光量的光的情况下，在图15的无削波电路207中，由于垂直信号线VLINE(M)的信号电压进一步急剧变化，比定时T4更早地变为饱和，列复位后的电压变化Va大致为零。其结果，列放大器CAMP的输出CAOUT的暗信号电压Vcd、光信号电压Vcs也贴在大致零的位置不变。在这样的情况下，本实施方式的摄影装置101在图15的有削波电路208中，仅仅是第2削波电路CLP2(M)动作的定时T14和第1削波电路CLP1(M)动作的定时T15的动作定时变早，与图15的有削波电路208相同地动作。其结果，本实施方式的摄影装置101即使在入射了更强光量的光的情况下，也能够通过第1削波电路CLP1(M)的动作，防止明亮的图像被输出成黑色。

在此，使用图16对本实施方式的摄影装置101的效果进行说明。图16是表示向以往的摄影装置入射的光量和图像信号的输出电平的关系的图。在图16中，横轴表示光量，朝向纸面右侧光量逐渐变大。此外，纵轴表示输出电平，与光量相对应地从黑电平向白电平变化。例如，摄影装置在入射的光的光量为零的情况下输出黑电平，随着光量变大(变强)而变得明亮，若光量进一步变大，则在白电平处饱和。到此为止是通常动作时的光量和输出电平之间的关系，若进一步入射强光而光电二极管PD的电荷向FD部溢出，则变为白电平和黑电平逆转的白黑逆转区域，实际上尽管明亮的图像应该被摄影成白色，但会被摄影成灰色或黑色。而且，在进一步入射了非常强的光量的光的情况下，若没有第1削波电路则输出黑色的图像，如图15所说明的那样，若存在第1削波电路CLP1(M)，则在以往的摄影装置中能够防止上述情况。然而，以往的摄影装置如图14中所说明的那样，在入射了稍强的光量的光的情况(图的白黑逆转区域)下，仅具有第1削波电路CLP1(M)不能够充分地防止黑化。另一方面，由于本发明的摄影装置101具有第2削波电路CLP2(M)，在白黑逆转区域中也能够防止明亮的图像被输出成灰色或黑色。

这样，由于本实施方式的摄影装置101具有第1削波电路CLP1(M)和第2削波电路CLP2(M)2个削波电路，不仅对于图16的入射了非常强的光量的光的情况，对于因不足第1削波电路CLP1的削波电平的电平的电荷溢出而产生问题的列放大器的高增益时、白黑逆转区域中入射了稍强的光量的光的情况，也能够防止明亮的图像被输出成灰色或黑色。

以上，如上所述，本实施方式的摄影装置101在搭载于数字照相机时的动态图像、实时取景显示中，即使包含太阳等高亮度的被摄体，由于对规定电压外的信号进行削波，因此能够实现高品质的实时取景和高画质的动态图像。此外，由于垂直信号线VLINE的削波电压能够以复位电压Vrst为基准来产生，因此能够避免复位电压的差异的影响，并且由于使用用于消除削波用MOS型晶体管的阈值电压(Vt)的补偿电路(伪电路)而产生削波电压，因此被施加的削波电压不会受到削波电路的元件的差异的影响，也可以不需要对每个设备进行适当值的调整作业。另外，通过使削波电路的电流源和列放大器的电流源共用化，能够防止因电流变动引起的列放大器接地电位变动而导致图像的S/N比的劣化，并且能够减少消耗电流。

Claims

1.一种摄影装置，具备：

单位像素，被配置成二维矩阵状，具有将光变换为电信号的光电变换部；

多个垂直信号线，在列方向上与多个上述单位像素连接，从上述单位像素接收包含光信息的光信号经光电变换后的电信号和包含噪声成分的复位信号；

列放大器，对读出至上述垂直信号线的上述电信号以及上述复位信号进行放大；以及

保持部，分别保持被上述列放大器放大后的上述电信号以及上述复位信号，

该摄影装置的特征在于，具备：

第1削波驱动电路，配置在上述垂直信号线和上述列放大器之间，对规定电压外的信号进行削波；

第1削波电压产生电路，向上述第1削波驱动电路提供削波电压；

第2削波驱动电路，配置在上述列放大器和上述保持部之间，对规定电压外的信号进行削波；以及

第2削波电压产生电路，向上述第2削波驱动电路提供削波电压。

2.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，

上述第1削波电压产生电路具有与上述第1削波驱动电路相同尺寸且相同偏压的伪电路，产生已消除了构成上述第1削波驱动电路的削波用MOS型晶体管的栅极源极间电压的削波电压，

上述第2削波电压产生电路具有与上述第2削波驱动电路相同尺寸且相同偏压的伪电路，产生已消除了构成上述第2削波驱动电路的削波用MOS型晶体管的栅极源极间电压的削波电压。

3.如权利要求2所述的摄影装置，其特征在于，

上述第1削波电压产生电路以上述复位信号的电平为基准来产生上述削波电压。

4.如权利要求1～3中任一项所述的摄影装置，其特征在于，

上述列放大器由具有恒流源的差动放大器构成，构成上述第2削波驱动电路的上述削波用MOS型晶体管的漏极与上述差动放大器的上述恒流源连接。