CN102281402B - 固体摄像装置 - Google Patents
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Abstract
一种固体摄像装置，具备：像素阵列部，像素配置成矩阵状；列放大电路，配置在像素阵列部的端部，至少以第一及第二放大率放大从各像素读出的单位像素的单位信号；并且该固体摄像装置输出放大的多个信号。
Description
相关申请
本申请享受2010年6月10日申请的日本国专利申请编号2010-133156的优先权的利益，本申请援用该日本国专利申请的全部内容。
技术领域
本实施方式一般涉及固体摄像装置。
背景技术
在固体摄像装置中，已知有在每一列设置进行AD变换或CDS(相关双采样)等的信号处理电路，从而在每一列放大从像素读出的信号的方法。
例如，存在在图像传感器的列区域部中设置有独立地检测各像素信号的大小并独立地对该信号大小设定增益的功能的方法。
在该方法中，对由CDS(相关双采样)检测出的信号成分切换放大率。因此，在进行CDS时，由于是从放大率切换前的信号采样基准电平，从放大率切换后的信号采样信号电平，所以通过CDS不足以抑制干扰。
发明内容
本发明要解决的问题是提供能够增大通过CDS抑制干扰的效果并切换信号电平的放大率的固体摄像装置。
实施方式的固体摄像装置，其特征在于，具备：像素阵列部，以矩阵状配置像素；列放大电路，配置在像素阵列部的端部，至少以第一及第二放大率放大从各像素读出的单位像素的单位信号；并且该固体摄像装置输出放大的多个信号。
其它的实施方式的固体摄像装置，其特征在于，具备：像素阵列部，以矩阵状配置像素；列放大电路，配置在像素阵列部的端部，放大从像素读出的各信号；放大率切换电路，对单位像素的单位信号至少切换第一放大率及第二放大率；多个线存储器，存储放大的多个信号；并输出从多个线存储器读出的多个信号。
此外，其它的实施方式的固体摄像装置，其特征在于，具备：像素阵列部，以矩阵状配置像素；列放大电路，配置在像素阵列部的端部，放大从像素读出的各信号；放大率切换电路，对单位像素的单位信号至少切换第一放大率及第二放大率；信号电平判断电路，判断放大的多个信号电平的大小；放大率存储电路，保存判断结果；比较器电路，用于对在列放大电路放大的信号进行模数转换；运算电路，加上或减去比较器输出的数字信号。
采用上述结构的固体摄像装置，能够增大通过CDS抑制干扰的效果并切换信号电平的放大率。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
图2是表示本发明的第二实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图3是表示图2的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图4是将图2的固体摄像装置的动态范围和现有例比较并表示的图。
图5是表示本发明的第三实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图6是表示图5的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图7是表示本发明的第四实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
图8是表示本发明的第五实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图9是表示图8的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图10是表示本发明的第六实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图11是表示图10的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图12是表示本发明的第七实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图13是表示图12的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图14是表示本发明的第八实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图15是表示图14的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图16是表示本发明的第九实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
图17是表示本发明的第十实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图18是表示图17的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图19是表示本发明的第十一实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图20是表示图19的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图21是表示本发明的第十二实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
图22是表示本发明的第十三实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图23是表示图22的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图24是表示本发明的第十四实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图25是表示图24的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图26是表示本发明的第十五实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图27是表示图26的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图28是表示本发明的第十六实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图29是表示图28的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
图30是表示本发明的第十七实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
图31是表示本发明的第十八实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
图32是表示图31的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
具体实施方式
根据实施方式的固体摄像装置，设置有像素阵列部和列放大电路。像素阵列部以矩阵状配置像素。列放大电路配置在像素阵列部的端部，输出放大的多个信号，所述像素阵列部至少以第一放大率及第二放大率放大从各像素读出的单位像素的单位信号。
在下文中，参照附图对本发明的实施方式的固体摄像装置进行说明。此外，这些实施方式并不限定本发明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
在图1中，在该固体摄像装置中设置有：像素阵列部1，在行方向及列方向上以矩阵状配置积蓄进行了光电变换的电荷的像素PC；行扫描电路2，在垂直方向上扫描成为读出对象的像素PC；列放大电路3-1，以放大率A1在每一列放大从像素PC读出的信号；列放大电路3-2，以放大率A2在每一列放大从像素PC读出的信号；采样保持信号变换电路4-1，由CDS检测以放大率A1放大的各像素PC的信号成分；采样保持信号变换电路4-2，由CDS检测以放大率A2放大的各像素PC的信号成分；列扫描电路7-1，用于在水平方向上读出采样保持信号变换电路4-1的由线存储器保存的信号；列扫描电路7-2，用于在水平方向上读出采样保持信号变换电路4-2的由线存储器保存的信号；定时控制电路8，控制各像素PC的读出和积蓄的定时；DA转换器9-1，向采样保持信号变换电路4-1输出基准电压VREF1；以及，DA转换器9-2，向采样保持信号变换电路4-2输出基准电压VREF2。此外，向定时控制电路8输入主脉冲MCK。
在此，采样保持信号变换电路4-1从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样第一基准电平及第一信号电平，从而能够以相关双采样检测各像素PC的信号成分。采样保持信号变换电路4-2从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样第二基准电平及第二信号电平，从而能够以相关双采样检测各像素PC的信号成分。
此外，在由列ADC电路5-1、列ADC电路5-2增计数时及减计数时，DA转换器9-1、DA转换器9-2能够将三角波作为基准电压VREF1、VREF2输出。此外，例如，在被拍摄体较亮的情况下，能够将放大率A1设定成1倍，将放大率A2设定成1倍。此外，在被拍摄体较暗的情况下，能够将放大率A1设定成1倍，将放大率A2设定成4倍。此外，在4倍之外，放大率A2也可以设定成2倍、8倍或16倍等。
在此，在像素阵列部1中，在行方向上设置有进行像素PC的读出控制的水平控制线H1in，并在列方向上设置有传输从像素PC读出的信号的垂直信号线V1in。
此外，在采样保持信号变换电路4-1中设置有线存储器6-1，该线存储器6-1对应于水平像素的量地存储通过根据以放大率A1放大的来自像素PC的读出信号与基准电压VREF1的比较结果进行增计数以及减计数来计算CDS的基准电平与信号电平的差分的列ADC电路5-1及列ADC电路5-1的计数值。在采样保持信号变换电路4-2中设置有线存储器6-2，该线存储器6-2存储对应于水平像素的量地通过根据以放大率A2放大的来自像素PC的读出信号与基准电压VREF2的比较结果进行增计数以及减计数来计算CDS的基准电平与信号电平的差分的列ADC电路5-2以及列ADC电路5-2的计数值。
此外，在该固体摄像装置中设置有：乘法器10，将来自采样保持信号变换电路4-1的输出信号Vout6乘以放大率A2；比较器11，比较来自采样保持信号变换电路4-2的输出信号Vout7与参照电平VSL；以及，开关12，根据比较器11的比较结果将输出信号Vout8切换至L侧或H侧。在列放大电路3-1的放大率不是1倍的情况下，能够改变乘法器10的放大率A2，从而使输出信号Vout8的光电变换特性相对于光信号量变为线形的输出信号。
然后，通过由行扫描电路2在垂直方向上扫描像素PC来选择行方向的像素PC，将该从像素PC读出的信号经由垂直信号线V1in传输至列放大电路3-1、列放大电路3-2。然后，在由列放大电路3-1以放大率A1放大从像素PC读出的信号后，将其发送至采样保持信号变换电路4-1。此外，在由列放大电路3-2以放大率A2放大从像素PC读出的信号后，将其发送至采样保持信号变换电路4-2。
然后，在采样保持信号变换电路4-1中，通过从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样第一基准电平及第一信号电平，取得第一信号电平与第一基准电平的差分，由CDS检测各像素PC的信号成分，并将其作为输出信号Vout6输出。
在此，在列ADC电路5-1中，通过进行减计数动作直至从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样的第一基准电平与基准电压VREF1的电平一致后，这一次通过进行增计数动作直至从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样的第一信号电平与基准电压VREF1的电平一致，将由CDS检测出的信号成分变换成数字值，并对应于水平像素的量地保存在线存储器6-1中。
此外，在采样保持信号变换电路4-2中，通过从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样第二基准电平及第二信号电平，取得第二信号电平和第二基准电平的差分，由CDS检测各像素PC的信号成分，并将其作为输出信号Vout7输出。
在此，在列ADC电路5-2中，通过进行减计数动作直至从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样的第二基准电平与基准电压VREF2的电平一致后，这一次通过进行增计数动作直至从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样的第二信号电平与基准电压VREF2的电平一致，将由CDS检测出的信号成分变换成数字值，并对应于水平像素的量地保存在线存储器6-2中。
然后，在比较器11中，比较来自采样保持信号变换电路4-2的输出信号Vout7与参照电平VSL，在输出信号Vout7比参照电平VSL小的情况下，开关12切换至L侧，并将输出信号Vout7作为输出信号Vout8输出。
另一方面，在输出信号Vout7在参照电平VSL以上的情况下，开关12切换至H侧。然后，通过在乘法器10中将来自采样保持信号变换电路4-1的输出信号Vout6乘以放大率A2，使以放大率A1放大的输出信号Vout6相对于光量线形化，并将乘以放大率A2的输出信号Vout6作为输出信号Vout8输出。此外，参照电平VSL在例如10比特的AD变换时，能够设置成最大值1023级。即，在输出信号Vout2饱和的1023级时，能够选择乘以放大率A2的输出信号Vout6。
例如，在被拍摄体较亮的情况下，放大率A1和A2均设成1倍，在信号未饱和时，将Vout7的输出信号作为Vout8输出。由于饱和的信号是数字值1023，开关12切换至H侧，在Vout8输出以与放大率A2相同的1倍放大Vout6的信号的信号。然而，由于放大率A1也为1倍，结果信号输出为1023。此外，在放大率A2为1倍的情况下，能够将开关12固定在L侧。
另一方面，在被拍摄体较暗的情况下，在放大率A1为1倍，放大率A2为4倍时，在信号Vout7是未饱和的信号时，将Vout7的信号作为Vout8输出。在信号Vout7是饱和的数字值1023时，开关12切换至H侧，对Vout8输出以4倍的放大率放大Vout6的信号的信号。即，Vout8能够得到ADC的最大值1023的约4倍的数字值4095。能够得到将动态范围放大4倍的信号。
在此，在由CDS检测以放大率A1放大的各像素PC的信号成分的情况下，通过从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样第一基准电平，能够在放大率为A1的情况下提高通过CDS抵消噪声的效果。此外，在由CDS检测以放大率A2放大的各像素PC的信号成分的情况下，通过从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样第二基准电平，能够在放大率为A2的情况下提高通过CDS抵消噪声的效果。因此，能够增大通过CDS抑制噪声的效果并切换信号电平的放大率，从而能够提高S/N比并扩大动态范围。
(第二实施方式)
图2是表示本发明的第二实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图2中，在该固体摄像装置中设置有：像素阵列部1、列放大电路3-1a、列放大电路3-2a以及采样保持信号变换电路4-1a、采样保持信号变换电路4-2a。
在像素阵列部1中设置有：像素PCn、像素PCn+1，在像素PCn、像素PCn+1中分别设置有光电二极管PD、行选择晶体管Ta、放大晶体管Tb、复位晶体管Tc以及读出晶体管Td。此外，在放大晶体管Tb与复位晶体管Tc、读出晶体管Td的连接点处作为检测节点形成有浮动扩散FD。
并且，在像素PCn、像素PCn+1中，读出晶体管Td的源极与光电二极管PD连接，向读出晶体管Td的门极分别输入读出信号READn、读出信号READn+1。此外，复位晶体管Tc的源极与读出晶体管Td的漏极连接，向复位晶体管Tc的门极分别输入复位信号RESETn、复位信号RESETn+1，复位晶体管Tc的漏极与电源电位VDD连接。此外，向行选择晶体管Ta的门极分别输入行选择信号ADRESn、行选择信号ADRESn+1，行选择晶体管Ta的漏极与电源电位VDD连接。
此外，放大晶体管Tb的源极与垂直信号线V1in连接，放大晶体管Tb的门极与读出晶体管Td的漏极连接，放大晶体管Tb的漏极与行选择晶体管Ta的源极连接。
此外，图1的水平控制线H1in能够在每一行向像素PC传输读出信号READn、读出信号READn+1、复位信号RESETn、复位信号RESETn+1以及行选择信号ADRESn、行选择信号ADRESn+1。
此外，恒定电流晶体管TL的漏极与垂直信号线V1in连接，恒定电流晶体管TL的门极与偏置电源VTL连接。此外，恒定电流晶体管TL与放大晶体管Tb的组合构成源极跟随器，从而能够进行恒定电流动作。
在列放大电路3-1a中，在每一列设置有电容器C11、电容器C12、运算放大器OP1以及开关晶体管Tsc1。并且，运算放大器OP1的输入端子经由电容器C11与垂直信号线V1in连接，在运算放大器OP1的输入端子与输出端子之间连接有电容器C12。此外，电容器C12以并联的方式连接有开关晶体管Tsc1。
在列放大电路3-2a中，在每一列设置有电容器C21、电容器C22，运算放大器OP2以及开关晶体管Tsc2。并且，运算放大器OP2的输入端子经由电容器C21与垂直信号线V1in连接，在运算放大器OP2的输入端子与输出端子之间连接有电容器C22。此外，电容器C22以并联的方式连接有开关晶体管Tsc2。
此外，列放大电路3-1a、列放大电路3-2a能够使用能够通过电容器比分别控制放大率A1、放大率A2的开关电容器型反相放大器。该放大率A1、放大率A2能够通过C11/C12、C21/C22分别进行计算。例如在C11＝0.05pF，C12＝0.05pF时，放大率A1能够为1倍，在C21＝0.05pF，C22＝0.2pF时，放大率A2能够为4倍。
在采样保持信号变换电路4-1a中，在每一列中设置有：比较器PA1、开关晶体管Tcp1、反相器V1、增减计数器UD1以及线存储器LM1。在增减计数器UD1中设置有“与”电路N1。
然后，比较器PA1的反相输入端子经由电容器C13与运算放大器OP1的输出端子连接，向比较器PA1的非反相输入端子输入基准电压VREF1。在比较器PA1的反相输入端子与输出端子之间连接有开关晶体管Tcp1。比较器PA1的输出端子经由反相器V1与“与”电路N1的一侧的输入端子连接，向“与”电路N1的另一侧的输入端子输入基准时钟CKC1。增减计数器UD1的输出端子与线存储器LM1连接。
在采样保持信号变换电路4-2a中，在每一列设置中有：比较器PA2、开关晶体管Tcp2、反相器V2、增减计数器UD2以及线存储器LM2。在增减计数器UD2中设置有“与”电路N2。
然后，比较器PA2的反相输入端子经由电容器C23与运算放大器OP2的输出端子连接，向比较器PA2的非反相输入端子输入基准电压VREF2。在比较器PA2的反相输入端子与输出端子之间连接有开关晶体管Tcp2。比较器PA2的输出端子经由反相器V2与“与”电路N2的一侧的输入端子连接，向“与”电路N2的另一侧的输入端子输入基准时钟CKC2。增减计数器UD2的输出端子与线存储器LM2连接。
图3是表示图2的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图3中，在行选择信号ADRESn为低电平的情况下，由于行选择晶体管Ta变为断开状态，源极跟随器不动作，不向垂直信号线V1in输出信号。此时，若读出信号READn和复位信号RESETn变为高电平，接通读出晶体管Td，将光电二极管PD中积蓄的电荷向浮动扩散FD排出。然后，经由复位晶体管Tc排出至电源VDD。
在光电二极管PD所积蓄的电荷排出至电源VDD之后，若读出信号READn变为低电平，则在光电二极管PD中开始积蓄有效的信号电荷。
接下来，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PC的行选择晶体管Ta，通过对放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，在浮动扩散FD由漏电电流等产生的多余的电荷复位。并对放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压。在此，由于是由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器，垂直信号线V1in的电压追随着施加在放大晶体管Tb的门极上的电压，并作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，在将基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若对开关晶体管Tsc1的门极施加复位脉冲Psc1，则由输出电压夹紧运算放大器OP1的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与垂直信号线V1in的电压的差分保存在电容器C11中，并将运算放大器OP1的输入电压归零。
此外，在将基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp1的门极施加复位脉冲Pcp1，则由输出电压夹紧比较器PA1的反相输入端子的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与来自运算放大器OP1的输出电压Vout2的电压的差分保存在电容器C13中，并将比较器PA1的输入电压归零。
此外，在将基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若对开关晶体管Tsc2的门极施加复位脉冲Psc2，则由输出电压夹紧运算放大器OP2的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与垂直信号线V1in的电压的差分保存在电容器C21中，并将运算放大器OP2的输入电压归零。
此外，在将基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp2的门极施加复位脉冲Pcp2，则由输出电压夹紧比较器PA2的反相输入端子的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与来自运算放大器OP2的输出电压Vout3的电压的差分保存在电容器C23中，并将比较器PA2的输入电压归零。
在开关晶体管Tsc1断开后，若运算放大器OP1的输入电压发生变化，则从电容器C12反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，对于因输入而变化的电压，从运算放大器OP1输出以电容器比C11/C12(＝放大率A1)反相放大的输出电压Vout2，经由电容器C13施加在比较器PA1的反相输入端子上。其中，电容器C11的容量值为C11，电容器C12的容量值为C12。
在开关晶体管Tsc2断开之后，若运算放大器OP2的输入电压发生变化，则从电容器C22反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，对于因输入而变化的电压，从运算放大器OP2输出以电容器比C21/C22(＝放大率A2)反相放大的输出电压Vout3，经由电容器C23施加在比较器PA2的反相输入端子上。其中，电容器C11的容量值为C21，电容器C12的容量值为C22。
在开关晶体管Tcp1断开之后，在将基准电平的输出电压Vout2经由电容器C13输入至比较器PA1的状态下，作为基准电压VREF1施加三角波，并比较基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1。然后，在比较器PA1的输出电压由反相器V1反相后，将其作为输出电压Vout4输入至“与”电路N1的一侧的输入端子。
此外，对“与”电路N1的另一侧的输入端子输入基准脉冲CKC1。然后，在基准电平的输出电压Vout2比基准电压VREF1的电平小的情况下，输出电压Vout4变为高电平。因此，基准脉冲CKC1通过“与”电路N1，通过后的基准脉冲CKCi1由增减计数器UD1减计数。然后，若基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1的电平一致，则比较器PA1的输出电压下降，输出电压Vout4变为低电平。因此，通过由“与”电路N1遮断基准脉冲CKC1，停止由增减计数器UD1减计数，将基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A1放大的信号的第一基准电平保存在增减计数器UD1中。
此外，在开关晶体管Tcp2断开之后，在将基准电平的输出电压Vout3经由电容器C23输入比较器PA2的状态下，作为基准电压VREF2施加三角波，并比较基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2。然后，在由反相器V2反相比较器PA2的输出电压后，将其作为输出电压Vout5输入至“与”电路N2的一侧的输入端子。
此外，向“与”电路N2的另一侧的输入端子输入基准脉冲CKC2。然后，在基准电平的输出电压Vout3比基准电压VREF2的电平小的情况下，输出电压Vout5变为高电平。因此，基准脉冲CKC2通过“与”电路N2，通过后的基准脉冲CKCi2由增减计数器UD2减计数。然后，若基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2的电平一致，则比较器PA2的输出电压下降，输出电压Vout5变为低电平。因此，通过由“与”电路N1遮断基准脉冲CKC2，停止由增减计数器UD2减计数，将基准电平的输出电压Vout3变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD2中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD，从而将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上。在此，由于是由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器，垂直信号线Vin的电压追随着施加在放大晶体管Tb的门极上的电压，并将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过经由电容器C11将信号电平的输出电压Vout1施加在运算放大器OP1的输入端子上，若运算放大器OP1的输入电压发生变化，则从电容器C12反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，从运算放大器OP1输出以电容器比C11/C12(＝放大率A1)反相放大的信号电平的输出电压Vout2，将其经由电容器C13施加在比较器PA1的反相输入端子上。
此外，通过经由电容器C21将信号电平的输出电压Vout1施加在运算放大器OP2的输入端子上，若运算放大器OP2的输入电压发生变化，则从电容器C22反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，从运算放大器OP2输出以电容器比C21/C22(＝放大率A2)反相放大的信号电平的输出电压Vout3，并经由电容器C23施加在比较器PA2的反相输入端子上。
然后，在经由电容器C13将信号电平的输出电压Vout2输入至比较器PA1的状态下，作为基准电压VREF1施加三角波，比较信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1。然后，在由反相器V1反相比较器PA1的输出电压后，将其作为输出电压Vout4输入至“与”电路N1的一侧的输入端子。
然后，在信号电平的输出电压Vout2比基准电压VREF1的电平小的情况下，输出电压Vout4变成高电平。因此，基准脉冲CKC1通过“与”电路N1，通过后的基准脉冲CKCi1在这一次由增减计数器UD1增计数。然后，若信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1的电平一致，则比较器PA1的输出电压下降，输出电压Vout4变为低电平。因此，通过由“与”电路N1遮断基准脉冲CKC1，停止由增减计数器UD1增计数，将信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM1。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A1的信号成分将从以放大率A1放大的信号中采样的第一信号电平与第一基准电平的差分保存在线存储器LM1中。
此外，在经由电容器C23将信号电平的输出电压Vout3输入至比较器PA2的状态下，作为基准电压VREF2施加三角波，并比较信号电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2。然后，在由反相器V2反相比较器PA2的输出电压后，将其作为输出电压Vout4输入至“与”电路N2的一侧的输入端子。
然后，在信号电平的输出电压Vout3比基准电压VREF2的电平小的情况下，输出电压Vout5变成高电平。因此，基准脉冲CKC2通过“与”电路N2，通过后的基准脉冲CKCi2在这一次由增减计数器UD2增计数。然后，若信号电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2的电平一致，则比较器PA2的输出电压下降，输出电压Vout5变为低电平。因此，通过由“与”电路N2遮断基准脉冲CKC2，停止由增减计数器UD2增计数，将信号电平的输出电压Vout3与基准电平的输出电压Vout3的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM2。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM2中。
在此，在根据放大率A1的基准电平的输出电压Vout2减计数后，通过根据放大率A1的信号电平的输出电压Vout2增计数，即使在信号电平的读出时基准电平重叠的情况下，也能够抵消该基准电平的量，从而能够由CDS有效地检测放大率A1的信号成分。
此外，在根据放大率A2的基准电平的输出电压Vout3的减计数后，通过根据放大率A2的信号电平的输出电压Vout3增计数，即使在读出信号电平时基准电平重叠情况的情况下，也能够抵消该基准电平的量，从而能够由CDS有效地检测放大率A2的信号成分。
在图3的例子中，由于在拍摄较暗的被拍摄体时的拍摄区域的平均值较小，放大率A2设定为4倍。然而，由于被拍摄体的信号随每个像素不同而不同，在某个像素，放大率1倍的A1的输出信号Vout4输出数字值364，放大率4倍的A2的输出信号Vout5输出数字值1264。虽然通过后段的增计数器UD1的动作，Vout6减去黑的数字值64而变为数字值300。通过增计数器UD2动作，Vout7减去黑的数字值64而变为数字值1200，但由于输出信号Vout7是10bit动作，U/D计数器的输出由于触发器动作而变为数字值1023。此时VSL电平设定为1023，从而使比较器C的输出变为H。输出信号Vout8输出使Vout6的输出信号300以4倍放大的数字值1200。以往在1023饱和的信号变成不饱和，从而能够得到扩大了动态范围的信号。在减计数器为最大的255时，增计数器进行最大1024+255＝1279的增计数动作。
图4是将图2的固体摄像装置的动态范围和现有例比较并表示的图。
在图4中，在光强度为1时，放大率A1为1倍时的输出信号Vout6变为饱和电平的1023级。另一方面，在光强度为0.25时，放大率A2为4倍时的输出信号Vout7变为AD变换的最大值1023电平。
合成了输出信号Vout6、输出信号Vout7的输出信号Vout8在低于光强度0.25时变为输出信号Vout7，在光强度为0.25以上时，变为将输出信号Vout6放大4倍的信号。
因此，输出信号Vout8对应于最大4095电平的光强度变为线形的信号。在噪声明显的低照度区域(光强度为0.25以下)中，通过由列放大电路3-2a将信号放大4倍，能够得到使列ADC电路5-2的电路噪声变为1/4的高S/N的信号。此外，能够通过改变放大率来改变低照度电平。输出信号Vout8得够得到相当于AD变换的12比特的信号。进而，能够在低照度区域中得到高S/N的信号，通过减少低照度的噪声能够扩大动态范围。进而，通过使输出信号Vout8相对于光量线形化，即使在切换放大率的情况下，也不必变更后段的电路结构就能够进行后段的信号处理。
(第三实施方式)
图5是表示本发明的第三实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。在图5中，在该固体摄像装置中设置有：列放大电路3-1b、列放大电路3-2b，用以取代图2的列放大电路3-1a、列放大电路3-2a。
在列放大电路3-1b中，在每一列设置有放大晶体管Tf1以及负载晶体管Te1。放大晶体管Tf1的源极与垂直信号线V1in连接，放大晶体管Tf1的门极与偏置电源Vg1连接，放大晶体管Tf1的漏极与负载晶体管Te1的源极连接。负载晶体管Te1的漏极与电源电位VDD连接，负载晶体管Te1的门极与开关SWsf1连接。
在此，由放大晶体管Tb、放大晶体管Tf1、行选择晶体管Ta、负载晶体管Te1以及恒定电流晶体管TL构成差动放大电路。此外，开关SWsf1能够在电源电位VDD和接地电位之间切换负载晶体管Te1的门极的连接目标。
在列放大电路3-2b中，在每一列设置有放大晶体管Tf2以及负载晶体管Te2。放大晶体管Tf2的源极与垂直信号线V1in连接，放大晶体管Tf2的门极与偏置电源Vg2连接，放大晶体管Tf2的漏极与负载晶体管Te2的源极连接。负载晶体管Te2的漏极与电源电位VDD连接，负载晶体管Te2的门极与开关SWsf2连接。
在此，由放大晶体管Tb、放大晶体管Tf2、行选择晶体管Ta、负载晶体管Te2以及恒定电流晶体管TL构成差动放大电路。此外，开关SWsf2能够在电源电位VDD与接地电位之间切换负载晶体管Te2的门极的连接目标。
然后，若开关SWsf1切换至H侧，则负载晶体管Te1的门极电压设定为电源电位VDD，从而能够由放大晶体管Tb、放大晶体管Tf1进行差动动作。另一方面，若开关SWsf1切换至L侧，则负载晶体管Te1断开，输出电压Vout1经由放大晶体管Tf1作为输出电压Vout2输出。
此外，若开关SWsf2切换至H侧，则负载晶体管Te2的门极电压设定为电源电位VDD，由放大晶体管Tb、放大晶体管Tf2进行差动动作。另一方面，若开关SWsf2切换至L侧，则负载晶体管Te2断开，输出电压Vout2经由放大晶体管Tf2作为输出电压Vout3输出。
图6是表示图5的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。在图6中，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PC的行选择晶体管Ta，通过对放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，对放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压。在此，由于是由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器，垂直信号线V1in的电压追随着施加在放大晶体管Tb的门极上的电压，并作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，在开关SWsf1切换至H侧的状态下，通过对放大晶体管Tf1的源极施加基准电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf1的漏极输出基准电平的输出电压Vout2。在此，输入放大晶体管Tb的门极的信号变为与输出电压Vout2极性相同，输入放大晶体管Tf1的门极的信号变为与输出电压Vout2极性相反。
此外，由于负载晶体管Te1的门极与电源电位VDD连接，负载晶体管Te1作为电阻进行动作，由于在从像素PCn读出信号时接通行选择晶体管Ta，行选择晶体管Ta的门极等价于与电源电位VDD连接，行选择晶体管Ta作为电阻进行动作。恒定电流晶体管TL进行由晶体管尺寸和门极电压决定的流过恒定电流的动作。
因此，流过恒定电流晶体管TL的电流变为放大晶体管Tb的源极电流与放大晶体管Tf1的源极电流的和，若放大晶体管Tb的源极电流增加，则放大晶体管Tf1的源极电流减少，若放大晶体管Tb的源极电流减少，则放大晶体管Tf1的源极电流增加。因此，由放大晶体管Tb和放大晶体管Tf1构成差动对，从而使列放大电路3-1b能够进行差动动作。
通过变更放大晶体管Tf1以及负载晶体管Te1的晶体管尺寸，能够将列放大电路3-1b的放大率A1设置为1以下或1以上。例如，通过使负载晶体管Te1的电阻值比放大晶体管Tf1的电阻值大，能够使放大率A1变大。
在该基准电平的信号输出至垂直信号线V1in时，若对开关晶体管Tcp1的门极输入复位脉冲Pcp1，则由输出电压夹紧比较器PA1的输入电压，从而设定了动作点。
然后，在经由电容器C13将基准电平的输出电压Vout2输入至比较器PA1的状态下，作为基准电压VREF1施加三角波，并比较基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1的电平一致，并使增减计数器UD1减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A1放大的信号的第一基准电平保存在增减计数器UD1中。
此外，在开关SWsf2切换至H侧的状态下，通过对放大晶体管Tf2的源极施加基准电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf2的漏极输出基准电平的输出电压Vout3。在此，输入放大晶体管Tb的门极的信号变为与输出电压Vout3极性相同，输入放大晶体管Tf2的门极的信号变为与输出电压Vout3极性相反。
此外，由于负载晶体管Te2的门极与电源电位VDD连接，负载晶体管Te2作为电阻进行动作，在从像素PCn读出信号时，由于行选择晶体管Ta接通，行选择晶体管Ta的门极等价于与电源电位VDD连接，行选择晶体管Ta作为电阻进行动作。
因此，流过恒定电流晶体管TL的电流变为放大晶体管Tb的源极电流与放大晶体管Tf2的源极电流的和，若增加放大晶体管Tb的源极电流，则放大晶体管Tf2的源极电流减少，若放大晶体管Tb的源极电流减少，则放大晶体管Tf2的源极电流增加。因此，由放大晶体管Tb和放大晶体管Tf2构成差动对，列放大电路3-2b能够进行差动动作。
通过变更放大晶体管Tf2以及负载晶体管Te2的晶体管尺寸，能够将列放大电路3-2b的放大率A2设置为1以下或1以上。例如，通过使负载晶体管Te2的电阻值比放大晶体管Tf2的电阻值大，能够使放大率A2变大。
在该基准电平的信号输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp2的门极输入复位脉冲Pcp2，则由输出电压夹紧比较器PA2的输入电压，从而设定了动作点。
然后，在经由电容器C23将基准电平的输出电压Vout3输入至比较器PA2的状态下，作为基准电压VREF2施加三角波，并将基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2做比较。然后，通过维持输出电压Vout5的高电平直至基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2的电平一致，并使增减计数器UD2减计数直至输出电压Vout5反相至低电平，将基准电平的输出电压Vout3变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD2中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD，从而将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上。在此，由于是由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器，垂直信号线V1in的电压追随着施加在放大晶体管Tb的门极上的电压，并将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过对放大晶体管Tf1的源极施加信号电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf1的漏极输出信号电平的输出电压Vout2。
然后，在经由电容器C13将信号电平的输出电压Vout2输入比较器PA1的状态下，作为基准电压VREF1施加三角波，并将比较信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF1。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至信号电平的输出电压Vout2的电平与基准电压VREF1的电平一致，并在这一次由增减计数器UD1增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D，并发送至线存储器LM1。作为其结果，在线存储器LM1中作为由CDS检测出的放大率A1的信号成分，保存有从以放大率A1放大的信号采样的第一信号电平与第一基准电平的差分。
此外，在经由电容器C23将信号电平的输出电压Vout3输入至比较器PA2的状态下，作为基准电压VREF2施加三角波，并将信号电平的输出电压Vout3与基准电压VREF2做比较。然后，通过维持输出电压Vout5的高电平直至信号电平的输出电压Vout3的电平与基准电压VREF2的电平一致，并在这一次由增减计数器UD2增计数直至输出电压Vout5反相至低电平，将信号电平的输出电压Vout3与基准电平的输出电压Vout3的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM2。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分，将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM2中。
在此，在根据放大率A1的基准电平的输出电压Vout2减计数后，通过根据放大率A1的信号电平的输出电压Vout2增计数，即使在信号电平的读出时基准电平重叠的情况下，也能够抵消该基准电平的量，从而能够由CDS有效地检测出放大率A1的信号成分。
此外，通过在根据放大率A2的基准电平的输出电压Vout3减计数后，根据放大率A2的信号电平的输出电压Vout3增计数，即使在信号电平的读出时基准电平重叠的情况下，也能够抵消该基准电平的量，从而能够由CDS有效地检测出放大率A2的信号成分。
此外，通过由列放大电路3-1b、列放大电路3-2b分别构成差动放大电路，不需要使用用于分别调整放大率A1、放大率A2的电容器，与图2的作为列放大电路3-1a、列放大电路3-2a使用开关电容器型放大电路的情况相比能够缩小面积。
此外，通过由列放大电路3-1b、列放大电路3-2b分别构成差动放大电路，能够作为列放大电路3-1b、列放大电路3-2b的偏置电流使用流过恒定电流晶体管TL的电流，由于不需要独立于由放大晶体管Tb以及恒定电流晶体管TL构成的源极跟随器电路设定列放大电路3-1b、列放大电路3-2b的偏置电流，能够减少能耗。
此外，通过由列放大电路3-1b、列放大电路3-2b分别构成差动放大电路，能够抵消差动输入的同相成分，从而能够提高各列的S/N比。
此外，若使放大率A2比放大率A1大，则以放大率A1的基准电平的采样→放大率A2的基准电平的采样→放大率A2的信号电平的采样→放大率A1的信号电平的采样的顺序进行动作，优选为连续地进行放大率A2的基准电平的采样和放大率A2的信号电平的采样。
由此，与以放大率A1的基准电平的采样→放大率A2的基准电平的采样→放大率A1的信号电平的采样→放大率A2的信号电平的采样的顺序进行的情况相比，能够缩短对信号电平较小的信号的数字CDS时间TD。因此，能够减少对信号电平小的信号的1/f噪声或RTS噪声，从而能够提高画质。
(第四实施方式)
图7是表示本发明的第四实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
在图7中，在该固体摄像装置中设置有图1的列放大电路3-1、列放大电路3-2，采样保持信号变换电路4-1、采样保持信号变换电路4-2，列扫描电路7-1、列扫描电路7-2以及DA转换器9-1、DA转换器9-2的列放大电路3、采样保持信号变换电路4、列扫描电路7以及DA转换器9。此外，在该固体摄像装置中，也可以设置对各像素PCn的信号成分调整黑电平的减法器13。
列放大电路3能够在每一列切换放大率A1、放大率A2而放大从各像素PC读出的信号。采样保持信号变换电路4能够由CDS检测以放大率A1、放大率A2放大的各像素PC的信号成分。列扫描电路7为了读出保存在采样保持信号变换电路4的线存储器6-1、线存储器6-2中的信号而在能够水平方向上扫描。DA转换器9能够向采样保持信号变换电路4输出基准电压VREF。
此外，采样保持信号变换电路4从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样第一基准电平及第一信号电平，从而能够以相关双采样检测各像素PC的信号成分。此外，采样保持信号变换电路4从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样第二基准电平及第二信号电平，从而能够以相关双采样检测各像素PC的信号成分。
此外，在采样保持信号变换电路4中设置有：列ADC电路5，通过根据以放大率A1、放大率A2放大的来自像素PC的读出信号与基准电压VREF的比较结果进行增计数及减计数来计算CDS的基准电平与信号电平的差分；线存储器6-1，对应于水平像素的量地存储以放大率A1放大的信号的列ADC电路5的计数值；线存储器6-2，对应于水平像素的量地存储对以放大率A2放大的信号的列ADC电路5的计数值。
然后，通过由行扫描电路2在垂直方向上扫描像素PC，选择行方向的像素PC，经由垂直信号线V1in将该从像素PC读出的信号传输至列放大电路3。然后，在由列放大电路3以放大率A1、放大率A2放大从像素PC读出的信号后，将其发送至采样保持信号变换电路4。
然后，在采样保持信号变换电路4中，通过从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样第一基准电平及第一信号电平，取得第一信号电平与第一基准电平的差分，从而由CDS检测各像素PC的信号成分，并将其作为输出信号Vout6输出。
此外，在采样保持信号变换电路4中，通过从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样第二基准电平及第二信号电平，取得第二信号电平和第二基准电平的差分，从而由CDS检测各像素PC的信号成分，并将其作为输出信号Vout7输出。
在此，在列ADC电路5中，通过在进行减计数动作直至从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样的第一基准电平与基准电压VREF的电平一致后，在这一次进行增计数动作直至从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样的第一信号电平与基准电压VREF的电平一致，将由CDS检测出的放大率A1的信号成分变换成数字值，并将其对应于水平像素的量保存在线存储器6-1中。
此外，在列ADC电路5中，通过在进行减计数动作直至从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样的第二基准电平与基准电压VREF的电平一致后，在这一次进行增计数动作直至从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样的第二信号电平与基准电压VREF的电平一致，将由CDS检测出的放大率A2的信号成分变换成数字值，并将其对应于水平像素的量保存在线存储器6-2中。
此外，在减法器13中，通过根据需要从输出信号Vout6中减去黑电平SB，调整输出信号Vout6的黑电平并输出至乘法器10。
在此，通过由采样保持信号变换电路4按放大率A1、放大率A2分别采样基准电平，即使在切换放大率A1、放大率A2的情况下，也能够由CDS有效地抑制噪声。
此外，通过使列放大电路3能够切换放大率A1、放大率A2，没有必要按照每个放大率A1、放大率A2设置图1的列放大电路3-1、列放大电路3-2以及采样保持信号变换电路4-1、采样保持信号变换电路4-2，从而能够抑制电路规模的增大。
(第五实施方式)
图8是表示本发明的第五实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图8中，在该固体摄像装置中设置有列放大电路3a及采样保持信号变换电路4a，用以取代图2的列放大电路3-1a、列放大电路3-2a以及采样保持信号变换电路4-1a、采样保持信号变换电路4-2a。
在列放大电路3a中，在每一列设置有电容器C1、电容器C2-1、电容器C2-2、电容器C3、运算放大器OP、反相器V4以及开关晶体管Tsc1-1、开关晶体管Tsc2-1。并且，运算放大器OP的输入端子经由电容器C1与垂直信号线V1in连接，在运算放大器OP的输入端子与输出端子之间连接有电容器C2-1。此外，电容器C2-1以并联的方式连接有开关晶体管Tsc1-1。此外，电容器C2-1以并联的方式连接有开关晶体管Tsc2-1和电容器C2-2的串联电路。此外，向开关晶体管Tsc1-1的门极输入复位脉冲Psc，向开关晶体管Tsc2-1的门极经由反相器V4输入切换信号SET-A。
此外，在列放大电路3a中，能够通过开/关开关晶体管Tsc2-1切换放大率A1、放大率A2。例如，在开关晶体管Tsc2-1接通的情况下，列放大电路3a的放大率A1为C1/(C21+C22)。此外，在开关晶体管Tsc2-1断开的情况，列放大电路3a的放大率A2为C1/C21。其中，电容器C1的容量值为C1，电容器C2-1的容量值为C2-1，电容器C2-2的容量值为C2-2.。
在采样保持信号变换电路4a中，在每一列设置有比较器PA、开关晶体管Tcp、反相器V、开关SW1、增减计数器UD1、递递计数器UD2以及线存储器LM1、线存储器LM2。
然后，比较器PA的反相输入端子经由电容器C3与运算放大器OP的输出端子连接，向比较器PA的非反相输入端子输入基准电压VREF。在比较器PA的反相输入端子与输出端子之间连接有开关晶体管Tcp。比较器PA的输出端子经由反相器V与开关SW1连接，开关SW1的L侧与增减计数器UD1连接，开关SW1的H侧与增减计数器UD2连接。
图9是表示图8的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图9中，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。此外，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，开关SW1切换至L侧。
然后，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PCn的行选择晶体管Ta，通过对放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，通过将对应于浮动扩散FD的基准电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极，作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，在基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若对开关晶体管Tsc1-1的门极施加复位脉冲Psc，则由输出电压夹紧运算放大器OP的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与垂直信号线V1in的电压的差分保存在电容器C1中，运算放大器OP的输入电压归零。
此外，在基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若对开关晶体管Tcp的门极施加复位脉冲Pcp，则由输出电压夹紧比较器PA的反相输入端子的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与来自运算放大器OP的输出电压Vout2的电压的差分保存在电容器C3中，比较器PA的输入电压归零。
在开关晶体管Tsc1-1断开后，若运算放大器OP的输入电压发生变化，则从电容器C2-1、电容器C2-2反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，对于因输入而变化的电压，运算放大器OP输出以放大率A1反向放大的输出电压Vout2，经由电容器C3向比较器PA的反相输入端子施加。
在开关晶体管Tcp断开后，在经由电容器C3将放大率A1的基准电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，比较放大率A1的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4经由开关SW1输入至增减计数器UD1。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD1减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A1放大的信号的第一基准电平保存在增减计数器UD1中。
接下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为低电平，通过断开开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A2。此外，在切换信号SET-A设定为高电平的情况下，开关SW1切换至H侧。
然后，在切换信号SET-A迁移至高电平后，若运算放大器OP的输入电压发生变化，则从电容器C2-1反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，对于因输入而变化的电压，运算放大器OP输出以放大率A2反相放大的基准电平的输出电压Vout2，经由电容器C3施加在比较器PA的反相输入端子上。
然后，在经由电容器C3将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，比较放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4经由开关SW1输入至增减计数器UD2。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD2减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD2中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD。然后，通过将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上，将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过经由电容器C1将信号电平的输出电压Vout1施加在运算放大器OP的输入端子上，若运算放大器OP的输入电压发生变化，则从电容器C2-1反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，从运算放大器OP输出以放大率A2反相放大的信号电平的输出电压Vout2，并经由电容器C3施加在比较器PA的反相输入端子上。
然后，在经由电容器C3将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2输入比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4经由开关SW1输入至增减计数器UD2。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并在这一次增减计数器UD2增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM2。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM2中。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。此外，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SW1切换至L侧。
然后，在经由电容器C3将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，将其作为输出电压Vout4经由开关SW1输入至增减计数器UD1。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并在这一次增减计数器UD1增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM1。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A1的信号成分将从以放大率A1放大的信号中采样的第一信号电平与第一基准电平的差分保存在线存储器LM1中。
在此，通过在从像素PCn中读出的信号的放大率的切换前采样第一基准电平和第一信号电平，在切换从像素PCn中读出的信号的放大率后，采样第二基准电平和第二信号电平，即使在从像素PCn中读出的信号的放大率切换的情况下，也能够抵消对应于该放大率的基准电平的量，从而能够增大由CDS抑制噪声的效果。
此外，在该第五实施方式中，由于放大率A1的信号成分以及放大率A2的信号成分的两者都去除了黑电平，不需要图7的调整黑电平的减法器13。
(第六实施方式)
图10是表示本发明的第六实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图10中，在该固体摄像装置中设置有列放大电路3b以及采样保持信号变换电路4b，用以取代图8的列放大电路3a以及采样保持信号变换电路4a。
在列放大电路3b中设置有列放大电路3-1b′、列放大电路3-2b′、开关SW2以及反相器V3。在此，列放大电路3-1b′的放大率设定为A1，列放大电路3-2b′的放大率设定为A2。
在列放大电路3-1b′中，在每一列设置有放大晶体管Tf1以及负载晶体管Te1。放大晶体管Tf1的源极与垂直信号线V1in连接，放大晶体管Tf1的漏极与负载晶体管Te1的源极连接。放大晶体管Tf1的门极经由电容器C31接地，并且经由开关晶体管Tcp11与比较器PA3的输出端子连接。负载晶体管Te1的漏极与电源电位VDD连接，负载晶体管Te1的门极与开关SWsf1连接。
在列放大电路3-2b′中，在每一列设置有放大晶体管Tf2以及负载晶体管Te2。放大晶体管Tf2的源极与垂直信号线V1in连接，放大晶体管Tf2的漏极与负载晶体管Te2的源极连接。放大晶体管Tf2的门极经由电容器C32接地，并且经由开关晶体管Tcp12与比较器PA3的输出端子连接。负载晶体管Te2的漏极与电源电位VDD连接，负载晶体管Te2的门极与开关SWsf2连接。
此外，开关SWsf1被切换为将切换信号SET-A由反相器V3反相的信号，SWsf2被切换为切换信号SET-A。开关SW2的L侧与放大晶体管Tf1的漏极连接，开关SW2的H侧与放大晶体管Tf2的漏极连接。向开关晶体管Tcp11的门极输入复位脉冲Pcp1，向开关晶体管Tcp12的门极输入复位脉冲Pcp2。
在采样保持信号变换电路4b中设置有比较器PA3，，用以取代图8的采样保持信号变换电路4a的比较器PA、开关晶体管Tcp以及反相器V。
在此，比较器PA3的非反相输入端子与开关SW2连接，向比较器PA3的反相输入端子输入基准电压VREF，比较器PA3的输出端子与开关SW1连接。
图11是表示图10的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图11中，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，开关SWsf2切换至L侧，并且切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为高电平，开关SWsf1切换至H侧。此外，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，开关SW1、开关SW2切换至L侧。
然后，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PC的行选择晶体管Ta，通过向放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
并且，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，通过向放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压，将其作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
并且，在开关SWsf1切换至H侧的状态下，通过将基准电平的输出电压Vout1施加在放大晶体管Tf1的源极上，从放大晶体管Tf1的漏极输出放大率A1的基准电平的输出电压Vout2。
在该基准电平的信号输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp11的门极输入复位脉冲Pcp1，则将比较器PA3的输出电压Vout4保存在电容器C31中，通过施加在放大晶体管Tf1的门极上来提供偏置电压。
接下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SWsf2切换至H侧，并且，切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为低电平，开关SWsf1切换至L侧。此外，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SW1、开关SW2切换至H侧。
然后，在开关SWsf2切换至H侧的状态下，通过向放大晶体管Tf2的源极施加基准电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf2的漏极输出放大率A2的基准电平的输出电压Vout3。
在向垂直信号线V1in输出该基准电平的信号时，若向开关晶体管Tcp12的门极输入复位脉冲Pcp2，则将比较器PA3的输出电压Vout4保存在电容器C32中，通过施加在放大晶体管Tf2的门极上来提供偏置电压。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SWsf2切换至L侧，并且，切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为高电平，开关SWsf1切换至H侧。此外，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SW1、开关SW2切换至L侧。
然后，在放大率A1的基准电平的输出电压Vout2经由开关SW2输入至比较器PA3的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，比较放大率A1的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD1减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并作为以放大率A1放大的信号的第一基准电平保存在增减计数器UD1中。
接下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SWsf2切换至H侧，并且，切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为低电平，开关SWsf1切换至L侧。此外，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SW1、开关SW2切换至H侧。
然后，在放大率A2的基准电平的输出电压Vout3经由开关SW2输入比较器PA3的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，比较放大率A2的基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD2减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout3变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD2中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD。然后，通过将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上，将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过向放大晶体管Tf1的源极施加信号电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf1的漏极输出放大率A2的信号电平的输出电压Vout2。
然后，在将放大率A2的信号电平的输出电压Vout3经由开关SW2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout3与基准电压VREF做比较。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的信号电平的输出电压Vout3的电平与基准电压VREF的电平一致，并在这一次由增减计数器UD2增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout3与基准电平的输出电压Vout3的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM2。作为其结果，在线存储器LM2中作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分，保存有从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SWsf2切换至L侧，并且切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为高电平，开关SWsf1切换至H侧。此外，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SW1、开关SW2切换至L侧。
然后，在放大率A1的信号电平的输出电压Vout2经由开关SW2输入至比较器PA状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的信号电平的输出电压Vout2的电平与基准电压VREF的电平一致，并在这一次增减计数器UD1增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM1。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A1的信号成分将从以放大率A1放大的信号中采样的第一信号电平与第一基准电平的差分保存在线存储器LM1中。
在此，通过采样从像素PCn中读出的信号的放大率A1的第一基准电平和第一信号电平，采样从像素PCn中读出的信号的放大率A2的第二基准电平和第二信号电平，即使在从像素PCn中读出的信号的放大率切换的情况下，也能够抵消对应于该放大率的基准电平的量，从而能够增大由CDS抑制噪声的效果。
此外，在该第六实施方式中，由于放大率A1的信号成分以及放大率A2的信号成分的两者都消除了黑电平，不需要图7的调整黑电平的减法器13。
(第七实施方式)
图12是表示本发明的第七实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图12中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路4c，用以取代图8的采样保持信号变换电路4a。
在此，在采样保持信号变换电路4c中设置有增减计数器UD以及线存储器LM11、线存储器LM12，用以取代图8的开关SW1、增减计数器UD1、增减计数器UD2以及LM1、线存储器LM2。
图13是表示图12的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图13中，在切换信号SET-A设定为高电平的情况下，切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为低电平，通过开关晶体管Tsc2-1断开，列放大电路3a的放大率设定为A2。
然后，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PCn的行选择晶体管Ta，通过向放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，通过向放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压，将其作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，在放大率A2的基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tsc1-1的门极施加复位脉冲Psc，则由输出电压夹紧运算放大器OP的输入电压，从而设定了动作点。此时，与垂直信号线V1in的电压的差分保存在电容器C1中，运算放大器OP的输入电压归零。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。
然后，在放大率A1的基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp的门极施加复位脉冲Pcp，则由输出电压夹紧比较器PA的反相输入端子的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与来自运算放大器OP的输出电压Vout2的电压的差分保存在电容器C3中，比较器PA的输入电压归零。此时，在电容器C1和C3中保存有模拟CDS动作时的基准电平。
接下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为低电平，通过开关晶体管Tsc2-1断开，将列放大电路3a的放大率设定为A2。
然后，在放大率A2的基准电平的输出电压Vout2经由电容器C3输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，并将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4输入至增减计数器UD。
然后，维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，通过使增减计数器UD减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD。然后，通过将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上，并将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过经由电容器C1将信号电平的输出电压Vout1施加在运算放大器OP的输入端子上，若运算放大器OP的输入电压发生变化，则从电容器C2-1反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，从运算放大器OP输出以放大率A2反相放大的信号电平的输出电压Vout2，并经由电容器C3施加在比较器PA的反相输入端子上。
然后，在将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2经由电容器C3输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4输入至增减计数器UD。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并在这一次增减计数器UD增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM12。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM12中。若由CDS检测出的放大率A2的信号成分保存在线存储器LM12中，则增减计数器UD复位。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。
然后，在放大率A1的信号电平的输出电压Vout2经由电容器C3输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，将其作为输出电压Vout4输入至增减计数器UD。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2变换为数字值D并将其发送至线存储器LM11。作为其结果，将第一信号电平与保存在电容器C1、电容器C3中的与第一基准电平的模拟CDS处理的差分保存在线存储器LM11中。
在此，通过采样从像素PCn中读出的信号的放大率A1的第一基准电平和第一信号电平，采样从像素PCn中读出的信号的放大率A2的第二基准电平和第二信号电平，即使在从像素PCn中读出的信号的放大率切换的情况下，也能够抵消对应于该放大率的基准电平的量，从而能够增大由CDS抑制噪声的效果。
此外，在采样第一基准电平时，通过停止增减计数器UD的计数动作，能够减少增减计数器UD的个数，从而能够减小电路规模。
此外，在该第七实施方式中，为使放大率A1的信号成分的黑电平与放大率A2的信号成分的黑电平一致，优选为通过图7的减法器13进行黑电平的调整。
此外，在信号电平较小时(放大率＝A2)，由于按每个垂直信号线V1in配置的比较器PA的阈值Vth的偏差或在开关晶体管Tcp的断开时的耦合变动，比较器PA的输出存在偏差，从而产生纵条状的噪声。
为抑制该纵条噪声，通过由数字的减计数获取基准电平，由增计数获取信号电平，能够消除纵条状的噪声。此时的黑电平为0电平。由于通过将基准电平的噪声(变动)以数字方式保存在增减计数器UD中来抑制噪声，该处理被称作数字CDS动作。
另一方面，在信号电平较大时(放大率＝A1)，在电容器C1和电容器C3中保存基准电平。在该基准电平中包括复位浮动扩散FD时的复位噪声和列放大电路3a的输出的变动等。此时的基准电压VREF的基准电平能够设定成变为64级。
接下来，若从光电二极管PD中读取信号电荷，则通过以浮动扩散FD变换为电压，使信号电平发生变化。列放大电路3a的输出Vout2也同样地变化。将该变化量作为信号电平进行AD变换。作为其结果，能够得到抑制基准电平的信号的信号成分。由于通过在电容器C1和电容器C3中模拟地保存基准电平的噪声(变动)来抑制干扰，该处理被称作模拟CDS动作。在该动作中，黑电平变为64电平。
在信号电平较大时(放大率＝A1)，即使干扰稍稍增加也不会表现在图像上。由此，在信号电平较大时，通过仅进行模拟CDS动作，能够缩短AD变换的动作时间，从而实现高速动作。
在信号电平较大时进行模拟CDS动作，在信号电平较小时进行数字CDS动作的情况下，为使输出信号Vout6、输出信号Vout7之间的黑电平一致，通过将图7的黑电平SB设为64电平，能够从输出信号Vout6中减去64电平。
(第八实施方式)
图14是表示本发明的第八实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图14中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路4d，取代图10的采样保持信号变换电路4b。
在此，在采样保持信号变换电路4d中设置有增减计数器UD以及线存储器LM11、线存储器LM12，用以取代图10的开关SW1、增减计数器UD1、增减计数器UD2以及线存储器LM1、线存储器LM2。
图15是表示图14的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图15中，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，开关SWsf2切换至L侧，并且切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为高电平，开关SWsf1切换至H侧。此外，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，开关SW2切换至L侧。
然后，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PC的行选择晶体管Ta，通过向放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，通过向放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压，作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，在开关SWsf1切换至H侧的状态下，通过向放大晶体管Tf1的源极施加基准电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf1的漏极输出放大率A1的基准电平的输出电压Vout2。
在该基准电平的信号输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp11的门极输入复位脉冲Pcp1，则在电容器C31中保存比较器PA3的输出电压Vout4，通过向放大晶体管Tf1的门极施加来提供偏置电压。
然后，通过断开开关晶体管Tcp11，向电容器C31中导入比较器PA3的输出电压Vout4来作为以放大率A1放大的信号的第一基准电平。在此，在输出放大率A1的基准电平的输出电压Vout2的情况下，基准电压VREF维持在恒定值。增减计数器UD变为复位状态。
下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SWsf2切换至H侧，并且切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为低电平，开关SWsf1切换至L侧。此外，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SW2切换至H侧。
然后，在开关SWsf2切换至H侧的状态下，通过向放大晶体管Tf2的源极施加基准电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf2的漏极输出放大率A2的基准电平的输出电压Vout3。
在该基准电平的信号输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp12的门极输入复位脉冲Pcp2，则将比较器PA3的输出电压Vout4保存在电容器C32中，并通过施加在放大晶体管Tf2的门极上来提供偏置电压。
然后，在经由开关SW2将放大率A2的基准电平的输出电压Vout3输入至比较器PA3的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF做比较。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout3与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout3变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD。然后，通过将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上，将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过向放大晶体管Tf2的源极施加信号电平的输出电压Vout1，从放大晶体管Tf2的漏极输出放大率A2的信号电平的输出电压Vout3。
然后，在经由开关SW2将放大率A2的信号电平的输出电压Vout3输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout3与基准电压VREF做比较。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的信号电平的输出电压Vout3的电平与基准电压VREF的电平一致，并在这一次使增减计数器UD增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，放大率A2的信号电平的输出电压Vout3与基准电平的输出电压Vout3的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM12。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分，将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM12中。若将由CDS检测出的放大率A2的信号成分保存在线存储器LM12中，则增减计数器UD复位。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SWsf2切换至L侧，并且切换信号SET-A通过由反相器V3反相而变为高电平，开关SWsf1切换至H侧。此外，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SW2切换至L侧。
然后，在将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2经由开关SW2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的信号电平的输出电压Vout2的电平与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2变换为数字值D并将其发送至线存储器LM11。作为其结果，将第一信号电平与保存在电容器C1和电容器C3中的第一基准电平的模拟CDS处理的差分保存在线存储器LM11中。
在此，通过采样从像素PCn中读出的信号的放大率A1的第一基准电平和第一信号电平，采样从像素PCn中读出的信号的放大率A2的采样第二基准电平和第二信号电平，即使在从像素PCn中读出的信号的放大率切换的情况下，也能够抵消对应于该放大率的基准电平的量，从而能够增大由CDS抑制噪声的效果。
此外，在第一基准电平的采样时，通过停止增减计数器UD的计数动作，能够减少增减计数器UD的个数，从而减小电路规模。
此外，在该第八实施方式中，为使放大率A1的信号成分的黑电平和放大率A2的信号成分的黑电平一致，优选为通过图7的减法器13进行黑电平的调整。
(第九实施方式)
图16是表示本发明的第九实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
在图16中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路31，用以取代图7的采样保持信号变换电路4。此外，设置有乘法器35及开关36，用以取代图7的乘法器10、比较器11、开关12以及减法器13。
采样保持信号变换电路31在从以放大率A1放大的信号中采样第一基准电平，从以放大率A2放大的信号中采样第二基准电平后，通过根据从各像素PC读出的信号的信号电平，从以放大率A1或以放大率A2放大的信号中取样信号电平，从而能够以相关双采样检测各像素PC的信号成分。
在此，在采样保持信号变换电路31中设置有：列ADC电路32，通过根据以放大率A1、放大率A2放大的来自像素PC的读出信号与基准电压VREF的比较结果进行增计数以及减计数来计算CDS的基准电平与信号电平的差分；线存储器33，对应于水平像素的量地存储以放大率A1或放大率A2放大的信号的列ADC电路5的计数值；增益选择部34，选择以放大率A1或放大率A2的哪一个来放大来自各像素PC的读出信号。
此外，乘法器35能够将来自采样保持信号变换电路31的输出信号Vout11乘以放大率A2。开关36能够根据增益选择部34的选择结果将输出信号Vout8切换至L侧或H侧。
然后，通过由行扫描电路2在垂直方向上扫描像素PC，选择行方向的像素PC，该从像素PC读出的信号经由垂直信号线V1in传输至列放大电路3。然后，从像素PC读出的信号由列放大电路3以放大率A1、放大率A2放大后，发送至采样保持信号变换电路31。
然后，在采样保持信号变换电路31中，若从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样第一基准电平，并且从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样第二基准电平。然后，根据从各像素PC读出的信号的信号电平，判断以放大率A1、放大率A2的哪一个放大该信号电平，根据该判断结果取得第一信号电平与第一基准电平的差分和第二信号电平与第二基准电平的差分，并作为输出信号Vout11输出。
在此，在列ADC电路32中，进行减计数动作直至从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样的第一基准电平与基准电压VREF的电平一致，并保存关于该第一基准电平的计数值。此外，在列ADC电路32中，进行减计数动作直至从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样的第二基准电平与基准电压VREF的电平一致，并保存该第二基准电平相关的计数值。
然后，在选择A1作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，对于第一基准电平相关的计数值，通过在这一次进行增计数动作直至从以放大率A1放大的各像素PC的信号中采样的第一信号电平与基准电压VREF的电平一致，将由CDS检测出的放大率A1的信号成分变换成数字值，并对应于水平像素的量保存在线存储器33中。
另一方面，在选择A2作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，对第二基准电平相关的计数值在这一次进行增计数动作直至从以放大率A2放大的各像素PC的信号中采样的第二信号电平与基准电压VREF的电平一致，将由CDS检测出的放大率A2的信号成分变换成数字值，并对应于水平像素的量保存在对应于水平像素的量线存储器33中。
然后，在选择A2作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，将开关36切换至H侧，并将输出信号Vout11作为输出信号Vout8直接输出。
另一方面，在选择A1作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，开关36切换至L侧。然后，在乘法器35中，通过将来自采样保持信号变换电路31的输出信号Vout11乘以放大率A2，使以放大率A1放大的输出信号Vout11相对于光量线形化，通过将乘以放大率A2的输出信号Vout11作为输出信号Vout8输出。
在此，通过由采样保持信号变换电路31按照每个放大率A1、放大率A2采样基准电平，即使在切换放大率A1、放大率A2的情况下，也能够由CDS有效地抑制噪声。
此外，通过根据从各像素PC读出的信号的信号电平从以放大率A1或放大率A2放大的信号中采样信号电平，不需要同时按照每个放大率A1、放大率A2保存信号电平，由于不需要按照每个放大率A1、放大率A2单独地设置线存储器33，能够抑制电路规模的增大。
(第十实施方式)
图17是表示本发明的第十实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图17中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路31a及触发器F1，用以取代图8的采样保持信号变换电路4a。
在此，在采样保持信号变换电路31a中，在每一列设置有比较器PA、开关晶体管Tcp、反相器V、开关SW11、开关SW12、SW15、增减计数器UD11、增减计数器UD12、线存储器LM21、增益选择部SE1以及“与”电路N11。此外，增减计数器UD11、增减计数器UD12的比特数比图8的增减计数器UD1、增减计数器UD2的比特数少即可。例如，若图8的增减计数器UD1、增减计数器UD2的比特数需要10比特的量，增减计数器UD11、增减计数器UD12的比特数能够为5比特的量。若获取基准电平的增减计数器UD11、增减计数器UD12的比特数为5比特的量，能够最大消除至32级电平的基准电平的变动。在基准电平的变动较大的情况下，例如，若增减计数器UD11、增减计数器UD12的比特数为7比特的量，最大能够消除至128电平的基准电平的变动。
此外，在采样保持信号变换电路31a中设置有：计数器结合部61，结合增减计数器UD11和增减计数器UD12；以及复位电路62，复位增减计数器UD11和增减计数器UD12。
在计数器结合部61中设置有“或”电路N12、“或”电路N13以及开关SW13、开关SW14，在复位电路62中设置有“与”电路N14、“与”电路N15以及“或”电路N16、“或”电路N17。
“与”电路N11的一侧的输入端子与反相器V的输出端子连接，向“与”电路N11的另一侧的输入端子输入基准脉冲CKC。开关SW11的H侧接地，开关SW11的L侧与“与”电路N11的输出端子连接。
开关SW12的H侧与“与”电路N11的输出端子连接，开关12的L侧接地。此外，由切换信号SET-A切换开关SW11、开关SW12。
“或”电路N12的一侧的输入端子与触发器F1的输出端子Q连接，向“或”电路N12的另一侧的输入端子输入切换信号SET-PG。“或”电路N13的一侧的输入端子与触发器F1的反相输出端子NQ连接，向“或”电路N13的另一侧的输入端子输入切换信号SET-PG。
开关SW13的L侧与开关11的输出端子连接，开关SW13的H侧与增减计数器UD12的输出端子连接。开关SW14的H侧与开关SW12的输出端子连接，开关SW14的L侧与增减计数器UD11的输出端子连接。开关SW13的输出端子与增减计数器UD11的输入端子连接，开关SW14的输出端子与增减计数器UD12的输入端子连接。此外，根据“或”电路N13的输出切换开关SW13，根据“或”电路N12的输出切换开关SW14。
向“与”电路N14的一侧的输入端子输入复位脉冲R-BC，“与”电路N14的另一侧的输入端子与触发器F1的反相输出端子NQ连接，向“与”电路N15的一侧的输入端子输入复位脉冲R-BC，“与”电路N14的另一侧的输入端子与触发器F1的输出端子Q连接。
“或”电路N16的一侧的输入端子与“与”电路N14的输出端子连接，向“或”电路N16的另一侧的输入端子输入复位脉冲AR-C。“或”电路N17的一侧的输入端子与“与”电路N15的输出端子连接，向“或”电路N17的另一侧的输入端子输入复位脉冲AR-C。“或”电路N16的输出端子与增减计数器UD12的复位端子连接，“或”电路N17的输出端子与增减计数器UD11的复位端子连接。
开关SW15的H侧与增减计数器UD11的输出端子连接，开关SW15的L侧与增减计数器UD12的输出端子连接。根据来自触发器F1的输出端子Q的输出切换开关SW15。
增益选择部SE1与触发器F1的输出端子Q连接。触发器F1的输入端子D与反相器V的输出端子连接，向触发器F1的复位端子R输入复位信号R-FF，向触发器F1的设置端子输入设置脉冲SET-G。
图18是表示图17的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图18中，在切换信号SET-A设定为低电平的情况下，切换信号SET-A由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，使列放大电路3a的放大率设定为A1。
然后，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PCn的行选择晶体管Ta，通过向放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，向放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压，并将其作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
在此，在施加复位脉冲Psc、复位脉冲Pcp时，通过使切换信号SET-A迁移至高电平，断开开关晶体管Tsc2-1，使列放大电路3a的放大率设定为A2。
然后，在将基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tsc1-1的门极施加复位脉冲Psc，则由输出电压夹紧运算放大器OP的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与垂直信号线V1in的电压的差分保存在电容器C1中，运算放大器OP的输入电压归零。
此外，在将基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp的门极施加复位脉冲Pcp，则由输出电压夹紧比较器PA的反相输入端子的输入电压，从而设定了动作点。此时，与来自运算放大器OP的输出电压Vout2的电压的差分保存在电容器C3中，比较器PA的输入电压归零。
此外，通过分别经由“或”电路N15、“或”电路N14向增减计数器UD11、增减计数器UD12的复位端子输入复位脉冲AR-C，复位增减计数器UD11、增减计数器UD12。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，列放大电路3a的放大率设定为A1。
此外，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SW11、开关SW12切换至L侧。此外，若切换信号SET-PG设定为高电平，则开关SW13、开关SW14切换至H侧。作为其结果，“与”电路N11的输出端子依次经由开关SW11、开关SW13与增减计数器UD11的输入端子连接。此时，复位信号R-FF设定为高电平，触发器F1的触发器F1的输出端子Q的电位变为低电平。
在断开开关晶体管Tcp后，在经由电容器C3将放大率A1的基准电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，并将放大率A1的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，通过作为输出电压Vout4向“与”电路N11的一侧的输入端子输入，使基准时钟CKC通过“与”电路N11，通过后的基准脉冲CKCi由增减计数器UD11减计数。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD11减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将作为以放大率A1放大的信号的第一基准电平保存在增减计数器UD11中。
接下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，切换信号SET-A由反相器V4反相而变为低电平，通过断开开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A2。
此外，若切换信号SET-A迁移至高电平，则开关SW11、开关SW12切换至H侧。此外，切换信号SET-PG设定为高电平，开关SW13、开关SW14切换至H侧。作为其结果，“与”电路N11的输出端子依次经由开关SW12、开关SW14与增减计数器UD12的输入端子连接。
然后，在经由电容器C3将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4输入至“与”电路N11的一侧的输入端子，基准脉冲CKCi通过“与”电路N11，通过后的基准脉冲CKCi由增减计数器UD12减计数。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD12减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD12中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD。然后，通过将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上，将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，通过经由电容器C1向运算放大器OP的输入端子施加信号电平的输出电压Vout1，若运算放大器OP的输入电压发生变化，则从电容器C2-1反馈电压，从而使输入电压变为零电压。作为其结果，从运算放大器OP输出以放大率A2反相放大的信号电平的输出电压Vout2，并经由电容器C3施加在比较器PA的反相输入端子。
然后，将基准电压VREF的电平设定为比AD变换的饱和电平(例如，若是10比特则为1023)稍小的值。此外，由于基准电压VREF能够高速地变化至该值，也可以将用于将基准电压VREF设定为该值的单独电源设置在图16的列ADC电路32中。
然后，在复位信号R-FF迁移至低电平后，通过向触发器F1的设置端子施加设置脉冲SET-G，向触发器F1导入输出电压Vout4。
在此，由于基准电压VREF的电平设定为比AD变换的饱和电平稍小的值，若放大率A2的信号电平的输出电压Vout2饱和，则输出电压Vout4变为低电平，将逻辑值“0”导入触发器F1。另一方面，若放大率A2的信号电平的输出电压Vout2未饱和，则输出电压Vout4变为高电平，将逻辑值“1”导入触发器F1。
然后，在将逻辑值“0”导入触发器F1的情况下，由于放大率A2的信号电平的输出电压Vout2饱和，能够将该信号电平视为较大，从而能够判断该信号电平的放大率为A1。在将逻辑值“1”导入触发器F1的情况下，由于放大率A2的信号电平的输出电压Vout2未饱和，能够将该信号电平视为较小，从而能够判断该信号电平的放大率为A2。
接下来，通过向“与”电路N14的一侧的输入端子以及“与”电路N15的一侧的输入端子施加复位脉冲R-BC、复位增减计数器UD1、增减计数器UD2的其一。
在下文中，分别对将逻辑值“1”导入触发器F1的情况和将逻辑值“0”导入触发器F1的情况进行说明。
(将逻辑值“1”导入触发器F1的情况)
由于触发器F1的输出端子Q的电位变为高电平，经由“与”电路N15向增减计数器UD1的复位端子施加复位脉冲R-BC，放弃保存在增减计数器UD1中的对应于放大率A1的第一基准电平的计数值。
接下来，若切换信号SET-PG迁移至低电平，则由“或”电路N13将开关SW13切换至L侧，由“或”电路N12将开关SW14切换至H侧。作为其结果，在增减计数器UD12的后段结合有增减计数器UD11，并且“与”电路N11的输出端子依次经由开关SW12、开关SW14与增减计数器UD12的输入端子连接。此外，在触发器F1的输出端子Q的电位为高电平的情况下，开关SW15切换至H侧，增减计数器UD11的输出端子与线存储器LM21连接。
然后，在经由电容器C3将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，并将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4输入至“与”电路N11的一侧的输入端子，从而基准脉冲CKC通过“与”电路N11，通过后的基准时钟CKCi由增减计数器UD11、增减计数器UD12增计数。
然后，维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，通过使增减计数器UD11、增减计数器UD12增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D，并经由开关SW15发送至线存储器LM21。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A2的信号成分将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM21中。
此外，在触发器F1的输出端子Q的电位为高电平的情况下，由图16的增益选择部34将增益选择信号GSEL的值设定为“H”。然后，若增益选择信号GSEL的值设定为“H”，则开关36切换至H侧，将输出信号Vout11作为输出信号Vout8直接输出。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则虽然开关SW11、开关SW12切换至L侧，但由于开关SW13设定在L侧，“与”电路N11的输出端子未与增减计数器UD11、增减计数器UD12的输入端子连接，增减计数器UD11、增减计数器UD12不进行动作。
(将逻辑值“0”导入触发器F1的情况)
由于触发器F1的反相输出端子NQ的电位变为高电平，经由“与”电路N14向增减计数器UD2的复位端子施加复位脉冲R-BC，放弃保存在增减计数器UD2中的对应于放大率A2的第二基准电平的计数值。
此时，由于切换信号SET-A设定为高电平，虽然开关SW11、开关SW12切换至H侧，但由于开关SW14设定在L侧，“与”电路N11的输出端子未与增减计数器UD11、增减计数器UD12的输入端子连接，增减计数器UD11、增减计数器UD12不进行动作。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。
此外，若切换信号SET-A迁移至低电平，则开关SW11、开关SW12切换至L侧。此外，由于切换信号SET-PG设定为低电平，若触发器F1的反相输出端子NQ的电位变为高电平，则由“或”电路N13将开关SW13切换至H侧，由“或”电路N12将开关SW14切换至L侧。作为其结果，在增减计数器UD11的后段结合有增减计数器UD12，并且“与”电路N11的输出端子依次经由开关SW11、开关SW13与增减计数器UD11的输入端子连接。此外，在触发器F1的反相输出端子NQ的电位为高电平的情况下，开关SW15切换至L侧，增减计数器UD12的输出端子与线存储器LM21连接。
然后，在经由电容器C3将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，作为输出电压Vout4输入至“与”电路N11的一侧的输入端子，基准脉冲CKC通过“与”电路N11，通过后的基准脉冲CKCi由增减计数器UD11、增减计数器UD12增计数。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并在这一次使增减计数器UD11、增减计数器UD12增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D，并经由开关SW15发送至线存储器LM21。作为其结果，作为由CDS检测出的放大率A1的信号成分将从以放大率A1放大的信号中采样的第一信号电平与第一基准电平的差分保存在线存储器LM21中。
此外，在触发器F1的输出端子Q的电位为低电平的情况下，由图16的增益选择部34将增益选择信号GSEL的值设定为“L”。然后，若增益选择信号GSEL的值设定为“L”，则开关36切换至L侧，并将以放大率A2放大的输出信号Vout11作为输出信号Vout8输出。
在此，通过在从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的切换前后采样第一基准电平和第二基准电平，在从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的切换后对应于信号电平采样第一信号电平和第二信号电平，即使在切换从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的情况下，也能够抵消对应于该放大率A1、放大率A2的基准电平的量，能够增大由CDS抑制噪声的效果，并且，由于没有按照每个放大率A1、放大率A2分别地设置线存储器LM21，能够减小电路规模。
(第十一实施方式)
图19是表示本发明的第十一实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图19中，在该固体摄像装置中，图10的列放大电路3b的后段与图17的采样保持信号变换电路31a连接。
图20是表示图19的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图20中，通过组合图11及图18的动作，实现以使用差动放大电路的情况取代作为列放大电路3b而使用开关电容器型放大电路的情况来进行动作。
(第十二实施方式)
图21是表示本发明的第十二实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
在图21中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路41，用以取代图16的采样保持信号变换电路31。此外，在该固体摄像装置中设置有：减法器43，对各像素PCn的信号成分调整黑电平；以及，开关44，根据增益选择信号GSEL向减法器43提供黑电平SB。
采样保持信号变换电路41在从以放大率A1放大的信号中采样第一基准电平，从以放大率A2放大的信号中采样第二基准电平后，通过根据从各像素PC读出的信号的信号电平以放大率A1或以放大率A2放大的信号中采样信号电平，能够由相关双采样检测各像素PC的信号成分。在此，能够对于以放大率A1放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A2放大的信号以数字CDS检测信号成分。
然后，在采样保持信号变换电路41中设置有列ADC电路42。该列ADC电路42能够通过根据以放大率A1放大的来自像素PC的信号电平的读出信号和基准电压VREF的比较结果进行增计数来计算模拟CDS的基准电平与信号电平的差分，通过根据以放大率A2放大的来自像素PC的读出信号和基准电压VREF的比较结果进行增计数以及减计数来计算数字CDS的基准电平与信号电平的差分。
然后，在作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率选择A1的情况下，开关36、开关44切换至L侧。然后，在采样保持信号变换电路41中，由模拟CDS根据从各像素PC读出的信号检测出信号成分，并作为输出信号Vout11输出。然后，在减法器43中减去黑电平SB后，在乘法器35中乘以放大率A2，并作为输出信号Vout8输出。
另一方面，在作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率选择A2的情况下，开关36、开关44切换至H侧。然后，在采样保持信号变换电路41中，根据从各像素PC读出的信号由数字CDS检测信号成分，并将输出信号Vout11作为输出信号Vout8直接输出。
在此，通过在从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的切换前后采样第一基准电平和第二基准电平，在切换从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2后对应于信号电平采样第一信号电平和第二信号电平，即使在切换从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的情况下，也能够抵消对应于该放大率A1、放大率A2的基准电平的量，能够增大由CDS抑制噪声的效果，并且，由于没有必要按照每个放大率A1、放大率A2分别设置线存储器33，能够减小电路规模。
此外，通过对于以放大率A1放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A2放大的信号由数字CDS检测信号成分，由于没有必要按照每个放大率A1、放大率A2分别设置增减计数器，能够减小电路规模。
(第十三实施方式)
图22是表示本发明的第十三实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图22中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路41a及触发器F2，用以取代图17的采样保持信号变换电路31a以及触发器F1。
在此，在采样保持信号变换电路41a中，在每一列设置有：比较器PA、开关晶体管Tcp、反相器V、增减计数器UD21、线存储器LM21、增益选择部SE1、“与”电路N11、“与”电路N25以及“或”电路N26。
此外，在采样保持信号变换电路41a中设置有根据保存在触发器F2中的值遮断增减计数器UD21的输入的计数器输入遮断电路63。在计数器输入遮断电路63中设置有：反相器V11、“与”电路N21、“与”电路N22、“与”电路N24以及“或”电路N23。
“与”电路N22的一侧的输入端子与触发器F2的输出端子Q连接，经由反相器V11向“与”电路N22的另一侧的输入端子输入切换信号SET-A。“与”电路N21的一侧的输入端子与触发器F2的反相输出端子NQ连接，向“与”电路N21的另一侧的输入端子输入切换信号SET-A。
“或”电路N23的一侧的输入端子与“与”电路N21的输出端子连接，“或”电路N23的另一侧的输入端子与“与”电路N22的输出端子连接。“与”电路N24的一侧的输入端子与“或”电路N23的输出端子连接，“与”电路N24的另一侧的输入端子与“与”电路N11的输出端子连接。“与”电路N24的输出端子与增减计数器UD21的输入端子连接。
“与”电路N25的一侧的输入端子与触发器F1的输出端子Q连接，向“与”电路N25的另一侧的输入端子输入复位脉冲R-BC。“或”电路N26的一侧的输入端子与“与”电路N25的输出端子连接，向“或”电路N26的另一侧的输入端子输入复位脉冲AR-C。“或”电路N26的输出端子与增减计数器UD21的复位端子连接。
增益选择部SE1与触发器F2的反相输出端子NQ连接。触发器F2的输入端子D与比较器PA的输出端子连接，向触发器F2的复位端子R输入复位信号R-FF，向触发器F2的设置端子输入设置脉冲SET-G。
图23是表示图22的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图23中，在切换信号SET-A设定为高电平的情况下，切换信号SET-A由反相器V4反相而变为低电平，通过断开开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A2。
然后，若行选择信号ADRESn变为高电平，则接通像素PCn的行选择晶体管Ta，通过向放大晶体管Tb的漏极施加电源电位VDD，由放大晶体管Tb和恒定电流晶体管TL构成源极跟随器。
然后，在行选择晶体管Ta接通的状态下，若复位信号RESETn变为高电平，则接通复位晶体管Tc，通过向放大晶体管Tb的门极施加对应于浮动扩散FD的基准电平的电压，作为基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，在放大率A2的基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tsc1-1的门极施加复位脉冲Psc，则由输出电压夹紧运算放大器OP的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与垂直信号线V1in的电压的差分保存在电容器C1中，并将运算放大器OP的输入电压归零。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A通过由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，列放大电路3a的放大率设定为A1。
然后，在放大率A1的基准电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in时，若向开关晶体管Tcp的门极施加复位脉冲Pcp，则由输出电压夹紧比较器PA的反相输入端子的输入电压，从而设定了动作点。此时，将与来自运算放大器OP的输出电压Vout2的电压的差分保存在电容器C3中，比较器PA的输入电压归零。
基准电压VREF维持在恒定值。增减计数器UD变为复位状态。
接下来，若切换信号SET-A迁移至高电平，则切换信号SET-A由反相器V4反相而变为低电平，通过断开开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A2。
此外，经由“或”电路N26向增减计数器UD21的复位端子输入复位脉冲AR-C，增减计数器UD21复位。
然后，在经由电容器C3将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，通过将其作为输出电压Vout4输入至“与”电路N11的一侧的输入端子，基准脉冲CKC通过“与”电路N11并输入至“与”电路N24的另一侧的输入端子。
此时，复位信号R-FF设定为高电平，触发器F2的输出端子Q的电位变为低电平。因此，若切换信号SET-A迁移至高电平，则“与”电路N21的输出变为高电平，并经由“或”电路N23输入至“与”电路N24的一侧的输入端子。因此，通过使基准脉冲CKCi通过“与”电路N24并输入增减计数器UD21，使增减计数器UD21减计数。
然后，维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，通过使增减计数器UD21减计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2变换为数字值D，并将其作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD21中。
接下来，在像素PCn的行选择晶体管Ta接通的状态下，若读出信号READn变为高电平，则接通读出晶体管Td，使光电二极管PD所积蓄的电荷传输至浮动扩散FD。然后，通过将对应于浮动扩散FD的信号电平的电压施加在放大晶体管Tb的门极上，将其作为信号电平的输出电压Vout1输出至垂直信号线V1in。
然后，将基准电压VREF的电平设定为比AD变换的饱和电平稍小的值。然后，在使复位信号R-FF迁移至低电平后，通过向触发器F2的设置端子施加设置脉冲SET-G，将比较器PA的输出电平导入触发器F2。
在此，在将逻辑值“1”导入触发器F2的情况下，能够判断信号电平的输出电压Vout2的放大率为A1。在将逻辑值“0”导入触发器F2的情况下，能够判断信号电平的输出电压Vout2的放大率为A2。
在下文中，分别对将逻辑值“1”导入触发器F2的情况和将逻辑值“0”导入触发器F2的情况进行说明。
(将逻辑值“0”导入触发器F2的情况)
在将逻辑值“0”导入触发器F2后，向“与”电路N25的另一侧的输入端子施加复位脉冲R-BC。在此，在将逻辑值“0”导入触发器F2的情况下，触发器F1的输出端子Q的电位变为低电平，由“与”电路N25遮断复位脉冲R-BC，增减计数器UD21不会复位。
然后，在经由电容器C3向比较器PA输入放大率A2的信号电平的输出电压Vout2的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，并将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，通过将其作为输出电压Vout4输入至“与”电路N11的一侧的输入端子，使基准脉冲CKC通过“与”电路N11输入至“与”电路N24的另一侧的输入端子。
此时，触发器F2的反相输出端子NQ的电位变为高电平。因此，若切换信号SET-A设定为高电平，则“与”电路N21的输出变为高电平，并经由“或”电路N23输入至“与”电路N24的一侧的输入端子。因此，通过使基准脉冲CKCi通过“与”电路N24并输入至增减计数器UD21，在这一次增减计数器增计数。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A2的基准电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD21增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A2的信号电平的输出电压Vout2与基准电平的输出电压Vout2的差分变换为数字值D并将其发送至线存储器LM21。作为其结果，作为数字由CDS检测出的放大率A2的信号成分，将从以放大率A2放大的信号中采样的第二信号电平与第二基准电平的差分保存在线存储器LM21中。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A由反相器V4反相而变为高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。
此时，由于触发器F2的输出端子Q的电位变为低电平，“与”电路N21、“与”电路N22的输出均变为低电平，由“与”电路N24遮断通过“与”电路N11的基准CKCi，增减计数器UD21不进行动作。
然后，在触发器F2的输出端子NQ的电位为高电平的情况下，由图21的增益选择部34将增益选择信号GSEL的值设定为“H”。然后，若增益选择信号GSEL的值设定为“H”，则开关36、开关44切换至H侧，将输出信号Vout11作为输出信号Vout8直接输出。
(在将逻辑值“1”导入触发器F2的情况下)
在将逻辑值“1”导入触发器F2后，向“与”电路N25的另一侧的输入端子施加复位脉冲R-BC。在此，在将逻辑值“1”导入触发器F2的情况下，由于触发器F2的输出端子Q的电位变为高电平，复位脉冲R-BC通过“与”电路N25，使增减计数器UD21复位。
然后，在切换信号SET-A设定为高电平的情况下，由于触发器F2的反相输出端子NQ的电位变为低电平，“与”电路N21、“与”电路N22的输出均变为低电平，由“与”电路N24遮断通过“与”电路N11的基准CKCi，从而使增减计数器UD21不进行动作。
接下来，若切换信号SET-A迁移至低电平，则切换信号SET-A由反相器V4反相而变成高电平，通过接通开关晶体管Tsc2-1，将列放大电路3a的放大率设定为A1。
然后，在经由电容器C3将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2输入至比较器PA的状态下，作为基准电压VREF施加三角波，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF做比较。然后，在由反相器V反相比较器PA的输出电压后，通过将其作为作为输出电压Vout4输入至“与”电路N11的一侧的输入端子，基准脉冲CKC通过“与”电路N11，并输入至“与”电路N24的另一侧的输入端子。
此时，触发器F2的输出端子Q的电位变为高电平。因此，若切换信号SET-A设定为低电平，则“与”电路N22的输出变为高电平，并经由“或”电路N23输入至“与”电路N24的一侧的输入端子。因此，通过使基准脉冲CKCi通过“与”电路N24并输入至增减计数器UD21，并使增减计数器UD21增计数。
然后，通过维持输出电压Vout4的高电平直至放大率A1的信号电平的输出电压Vout2与基准电压VREF的电平一致，并使增减计数器UD21增计数直至输出电压Vout4反相至低电平，将放大率A1的信号电平的输出电压Vout2变换为数字值D并将其发送至线存储器LM21。作为其结果，作为由模拟CDS检测出的放大率A1的信号成分将从以放大率A1放大的信号中采样的第一信号电平与第一基准电平的差分保存在线存储器LM21中。
然后，在触发器F2的输出端子Q的电位是高电平的情况下，由图21的增益选择部34将增益选择信号GSEL的值设定为“L”。然后，若增益选择信号GSEL的值设定为“L”，则开关36、开关44切换至L侧，在从输出信号Vout11中减去黑电平SB对应的量后，将其以放大率A2放大并作为输出信号Vout8输出。
在此，通过在从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的切换前后采样第一基准电平和第二基准电平，在从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的切换后对应于信号电平采样第一信号电平和第二信号电平，即使在切换从像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2的情况下，也能够抵消对应于该放大率A1、放大率A2的基准电平的量，从而能够增大由CDS抑制噪声的效果，并且，由于没有必要按照每个放大率A1、放大率A2单独地设置线存储器LM21，能够减小电路规模。
此外，通过对于以放大率A1放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A2放大的信号由数字CDS检测信号成分，由于没有必要按照每个放大率A1、放大率A2分别地设置增减计数器UD21，能够减小电路规模。
(第十四实施方式)
图24是表示本发明的第十四实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图24中，在该固体摄像装置中，图10的列放大电路3b的后段与图22的采样保持信号变换电路41a连接。
图25是表示图24的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图25中，通过组合图11及图23的动作，实现了以使用差动放大电路的情况来取代使用开关电容器型放大电路作为列放大电路3b情况进行动作。
(第十五实施方式)
图26是表示本发明的第十五实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图26中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路41b以及增益切换控制部45，用以取代图22的采样保持信号变换电路41a以及触发器F2。
在采样保持信号变换电路41b中，省略了图22的采样保持信号变换电路41a的计数器输入遮断电路63，“与”电路N11的输出端子不是通过计数器输入遮断电路63，而是直接与增减计数器UD21的输入端子连接。
增益切换控制部45能够根据从各像素PCn中读出的信号的信号电平将从各像素PCn中读出的信号的放大率切换至A1或A2。此外，增益切换控制部45能够根据比较器PA的输出判断从各像素PCn中读出的信号的信号电平。
在此，在增益切换控制部45中设置有：触发器F3，将从各像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2存储为特定的值；以及，“或非”电路N31，根据触发器F3中存储的值切换列放大电路3a的放大率A1、放大率A2。
然后，图26的触发器F3与图22的触发器F2的不同点在于，相对于触发器F2的反相输出端子NQ与计数器输入遮断电路63连接，触发器F3的反相输出端子NQ与“或非”电路N31的一侧的输入端子连接。
此外，向“或非”电路N31的另一侧的输入端子输入切换信号SET-A，“或非”电路N31的输出端子与开关晶体管Tsc2-1的门极连接。
图27是表示图26的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图27中，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD21中这一点与图22的固体摄像装置相同。
此外，对应于从各像素PCn中读出的信号的信号电平，将逻辑值“0”或“1”导入触发器F3这一点与图22的触发器F2相同。
与此相对，在图22的固体摄像装置中，通过在信号电平的检测时对切换信号SET-A进行切换，由增减计数器UD21进行放大率A1的信号电平的增计数或放大率A2的信号电平的增计数。在此，在由增减计数器UD21进行放大率A1的信号电平的增计数的情况下，为使增减计数器UD21不进行放大率A2的信号电平的增计数，通过计数器输入遮断电路63使对应于放大率A2的信号电平生成的基准脉冲CKCi不会输入至增减计数器UD21。此外，在由增减计数器UD21进行放大率A2的信号电平的增计数的情况下，为使增减计数器UD21不进行放大率A1的信号电平的增计数，通过计数器输入遮断电路63使对应于放大率A1的信号电平生成的基准时钟CKCi不会输入至增减计数器UD21。
另一方面，在图27的固体摄像装置中，根据在信号电平的检测时存储在触发器F3中的值，由增减计数器UD21进行放大率A1的信号电平的增计数或放大率A2的信号电平的增计数。在此，通过根据在信号电平的检测时存储在触发器F3中的值切换列放大电路3a的放大率A1、放大率A2，在比较器PA中仅与放大率A1、放大率A2中的某一方的信号电平的输出电压Vout2进行比较，从而一次结束各像素PCn的信号电平的AD变换动作。因此，在图27的固体摄像装置中不需要图22的计数器输入遮断电路63。
在此，根据从各像素PCn中读出的信号的信号电平将从各像素PCn中读出的信号的放大率切换至A1或A2，通过一次结束各像素PCn的信号电平的AD变换动作，能够使固体摄像装置的读出处理高速化。
(第十六实施方式)
图28是表示本发明的第十六实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图28中，在该固体摄像装置中设置有采样保持信号变换电路41b以及增益切换控制部46，用以取代图24的采样保持信号变换电路41a、反相器V3以及触发器F2。
增益切换控制部46能够根据从各像素PCn中读出的信号的信号电平将从各像素PCn中读出的信号的放大率切换至A1或A2。此外，增益切换控制部46能够根据比较器PA的输出判断从各像素PCn中读出的信号的信号电平。
在此，在增益切换控制部46中设置有：触发器F4，将从各像素PCn中读出的信号的放大率A1、放大率A2存储为特定的值；以及，“或非”电路N41，根据触发器F4所存储的值切换列放大电路3b的放大率A1、放大率A2；以及反相器V21。
并且，图28的触发器F4与图24的触发器F2的不同点在于，相对于触发器F2的输出端子Q与计数器输入遮断电路63连接，触发器F4的输出端子Q与“或非”电路N41的一侧的输入端子连接。
此外，向“或非”电路N41的另一侧的输入端子输入切换信号SET-A，“或非”电路N41的输出端子与反相器V21的输入端子连接。此外，根据反相器V21的输出切换开关SW2、开关SWsf2。根据“或非”电路N41的输出切换开关SWsf1。
图29是表示图28的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图29中，将放大率A2的基准电平的输出电压Vout2作为以放大率A2放大的信号的第二基准电平保存在增减计数器UD21中这一点与图24的固体摄像装置相同。
此外，对应于从各像素PCn中读出的信号的信号电平，将逻辑值“0”或“1”导入触发器F4这一点与图24的触发器F2相同。
与此相对，在图24的固体摄像装置中，通过在信号电平的检测时对切换信号SET-A进行切换，由增减计数器UD21进行放大率A1的信号电平的增计数或放大率A2的信号电平的增计数。在此，在由增减计数器UD21进行放大率A1的信号电平的增计数的情况下，为使增减计数器UD21不进行放大率A2的信号电平的增计数，通过计数器输入遮断电路63使对应于放大率A2的信号电平生成的基准脉冲CKCi不会输入至增减计数器UD21。此外，在由增减计数器UD21进行放大率A2的信号电平的增计数的情况下，为使增减计数器UD21不进行放大率A1的信号电平的增计数，通过计数器输入遮断电路63使对应于放大率A1的信号电平生成的基准脉冲CKCi不会输入至增减计数器UD21。
另一方面，在图28的固体摄像装置中，在信号电平的检测时根据存储在触发器F4中的值，由增减计数器UD21进行放大率A1的信号电平的增计数或放大率A2的信号电平的增计数。在此，通过根据在信号电平的检测时存储在触发器F3中的值切换列放大电路3b的放大率A1、放大率A2，在比较器PA中仅与放大率A1、放大率A2中的某一方的信号电平的输出电压Vout2进行比较，一次结束各像素PCn的信号电平的AD变换动作。因此，在图28的固体摄像装置中不需要图24的计数器输入遮断电路63。
在此，根据从各像素PCn中读出的信号的信号电平将从各像素PCn中读出的信号的放大率切换至A1或A2，通过一次结束各像素PCn的信号电平的AD变换动作，能够使固体摄像装置的读出处理高速化。
(第十七实施方式)
图30是表示本发明的第十七实施方式的固体摄像装置的概略结构的框图。
在图30中，在该固体摄像装置中设置有列放大电路50、采样保持信号变换电路51、乘法器57～59以及选择器60，用以取代图16的列放大电路3、采样保持信号变换电路31、乘法器35以及开关36。此外，在该固体摄像装置中设置有：减法器55，对各像素PCn的信号成分调整黑电平；以及，开关56，根据增益选择信号GSEL向减法器55提供黑电平SB。
在此，列放大电路50能够以切换放大率A1～A4(A1＜A2＜A3＜A4)切换的方式在每一列放大从各像素PC读出的信号。此外，在下文的说明中，为了说明的简便，对A1＝1、A2＝2、A3＝4、A4＝8的情况进行说明。
采样保持信号变换电路51在从以放大率A1～A4放大的信号中分别采样第一基准电平～第四基准电平后，通过在从各像素PC读出的信号的信号电平以放大率A1～A4某一个来放大的信号中采样信号电平，能够以相关双采样检测出各像素PC的信号成分。在此，例如，对于以放大率A1、放大率A2放大的信号能够由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A3、放大率A4放大的信号能够由数字CDS检测信号成分。
并且，在采样保持信号变换电路51中设置有列ADC电路52。该列ADC电路52通过根据以放大率A1、放大率A2放大的来自像素PC的信号电平的读出信号与基准电压VREF的比较结果来进行增计数，能够分别计算模拟CDS的基准电平与信号电平的差分，根据以放大率A3、放大率A4放大的来自像素PC的读出信号与基准电压VREF的比较结果来进行增计数以及减计数，能够分别计算数字CDS的基准电平与信号电平的差分。
此外，在采样保持信号变换电路51中设置有：线存储器53，存储水平像素的量的对应于以放大率A1～A4的某一个放大的信号的相关列ADC电路52的计数值；增益选择部54，选择以放大率A1～A4的某一个来放大来自各像素PC的读出信号。
此外，乘法器57～59能够将来自采样保持信号变换电路51的输出信号Vout21分别乘以放大率A2～A4。选择器60能够根据由增益选择部54选择的结果将输出信号Vout22切换至端子M1～M4的某一个上。
然后，在选择A1作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，开关56切换至L侧，选择器60切换至端子M4。然后，在采样保持信号变换电路51中，根据从各像素PC读出的信号由模拟CDS检测信号成分，并将其作为输出信号Vout21输出。然后，在减法器55中减去黑电平SB之后，在乘法器59中乘以放大率A4，并作为输出信号Vout22输出。
另一方面，在选择A2作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，开关56切换至L侧，选择器60切换至端子M3。并且，在采样保持信号变换电路51中，根据从各像素PC读出的信号由模拟CDS检测信号成分，并作为输出信号Vout21输出。并且，在减法器55中减去黑电平SB之后，在乘法器58中乘以放大率A3，并将其作为输出信号Vout22输出。
另一方面，在选择A3作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，开关56切换至H侧，选择器60切换至端子M2。然后，在采样保持信号变换电路51中，根据从各像素PC读出的信号由数字CDS检测出信号成分，并作为输出信号Vout21输出。然后，在乘法器58中乘以放大率A2，并将其作为输出信号Vout22输出。
另一方面，在选择A4作为从各像素PC读出的信号的信号电平的放大率的情况下，开关56切换至H侧，选择器60切换至端子M1。然后，在采样保持信号变换电路51中，根据从各像素PC读出的信号由数字CDS检测出信号成分，并将输出信号Vout21作为输出信号Vout22直接输出。
在此，在每次切换从像素PCn中读出的信号的放大率A1～A4时采样第一基准电平～第四基准电平，通过对应于从像素PCn中读出的信号的信号电平采样放大率A1～A4中某一个的信号电平，即使在将从像素PCn中读出的信号的放大率切换至A1～A4的情况下，也能够抵消对应于该放大率A1～A4的基准电平的量，从而增大由CDS抑制噪声的效果，并且，由于没有必要按照每个放大率A1～A4分别设置线存储器53，能够减小电路规模。
此外，通过对于以放大率A1、放大率A2放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A3、放大率A4放大的信号由数字CDS检测信号成分，没有必要按照每个放大率A1～A4分别地设置增减计数器，能够减小电路规模。
(第十八实施方式)
图31是表示本发明的第十八实施方式的固体摄像装置的一列的相应概略结构的电路图。
在图31中，在该固体摄像装置中设置有列放大电路50a、采样保持信号变换电路51a以及增益切换控制部47，用于取代图26的列放大电路3a，采样保持信号变换电路41b以及增益切换控制部45。
列放大电路50a能够以按4阶段切换放大率A1～A4的方式在每一列放大从各像素PCn中读出的信号。
在此，在列放大电路50a中，由于是按4阶段切换放大率A1～A4，在图26的列放大电路3a中追加有电容器C2-4、电容器C2-8以及开关晶体管Tsc4-1、开关晶体管8-1。
采样保持信号变换电路51a与图17的采样保持信号变换电路31a的结构几乎相同。但是，相对于图17的增益选择部SE1是根据存储在触发器F1中的值选择放大率A1、放大率A2，图31的增益选择部SE2是根据存储在触发器F1-2、触发器F1-4、触发器F1-8中的值选择放大率A1～A4。此外，在采样保持信号变换电路51a中追加有“与”电路N52及“或”电路N53，从而在输入复位脉冲R-BC时，能够根据存储在触发器F1-4、触发器F1-8中的值复位增减计数器UD11。
增益切换控制部47能够根据从各像素PCn中读出的信号的信号电平将从各像素PCn中读出的信号的放大率切换至A1～A4。此外，增益切换控制部47能够根据比较器PA的输出判断从各像素PCn中读出的信号的信号电平。
在此，在增益切换控制部47中设置有：触发器F1-2、触发器F1-4、触发器F1-8，将从各像素PCn中读出的信号的放大率A1～A4存储为特定的值；以及，“或非”电路N1-2、“或非”电路N1-4、“或非”电路N1-8，分别根据存储在触发器F1-2、触发器F1-4、触发器F1-8中的值切换列放大电路3a的放大率A1～A4。
在此，向触发器F1-2的设置端子输入设置脉冲SET-G2，向触发器F1-4的设置端子输入设置脉冲SET-G4，向触发器F 1-8的设置端子输入设置脉冲SET-G8。
此外，触发器F1-2的反相输出端子NQ与“或非”电路N1-2的一侧的输入端子连接，触发器F1-4的反相输出端子NQ与“或非”电路N1-4的一侧的输入端子连接，触发器F1-8的反相输出端子NQ与“或非”电路N1-8的一侧的输入端子连接。
此外，向“或非”电路N1-2的另一侧的输入端子输入切换信号SET-A2，向“或非”电路N1-4的另一侧的输入端子输入切换信号SET-A4，向“或非”电路N1-8的其它的另外一侧的输入端子输入切换信号SET-A8。
此外，“或非”电路N1-2的输出端子与开关晶体管Tsc2-1的门极连接，“或非”电路N1-4的输出端子与开关晶体管Tsc4-1的门极连接，“或非”电路N1-8的输出端子与开关晶体管Tsc8-1的门极连接。
图32是表示图31的固体摄像装置的一个像素的相应读出动作的时序图。
在图32中，在施加复位信号RESETn后，通过使切换信号SET-A2、切换信号SET-A4、切换信号SET-A8依次上升，按A1→A2→A3→A4的顺序切换列放大电路50a的放大率。
通过按照每个列放大电路50a的放大率A1～A4采样基准电平，将放大率A1的第一基准电平、放大率A2的第二基准电平、放大率A3的第三基准电平以及放大率A4的第四基准电平保存在采样保持信号变换电路51a中。
在此，为了减少增减计数器UD11、增减计数器UD12的个数，在放大率为A1、A2的情况下，由模拟CDS检测信号成分，在采样放大率A1的第一基准电平及放大率A2的第二基准电平时，使增减计数器UD11、增减计数器UD12不进行动作。
此外，在放大率为A3、A4的情况下，由于信号电平较小，在采样放大率A3的第三基准电平以及放大率A4的第四基准电平时，使增减计数器UD11、增减计数器UD12进行减计数，由数字CDS检测信号成分。
接下来，在施加读出信号READn后，通过使切换信号SET-A8、切换信号SET-A4、切换信号SET-A2依次下降，按A4→A3→A2→A1的顺序切换列放大电路50a的放大率。
此时，基准电压VREF的电平设定为比AD变换的饱和电平稍小的值。然后，在列放大电路50a的放大率为A4时向触发器F1-8的设置端子施加设置脉冲SETG8，在列放大电路50a的放大率为A3时向触发器F1-4的设置端子施加设置脉冲SET-G4，在列放大电路50a的放大率为A2时向触发器F1-2的设置端子施加设置脉冲SET-G2。
在此，由于将基准电压VREF的电平设定为比AD变换的饱和电平稍小的值，若放大率A4的信号电平的输出电压Vout2饱和，则比较器PA的输出电压变为高电平，向触发器F1-8导入逻辑值“1”。另一方面，若放大率A4的信号电平的输出电压Vout2未饱和，则比较器PA的输出电压变为低电平，向触发器F1-8导入逻辑值“0”。
此外，若放大率A3的信号电平的输出电压Vout2饱和，则比较器PA的输出电压变为高电平，向触发器F1-4导入逻辑值“1”。另一方面，若放大率A3的信号电平的输出电压Vout2未饱和，则比较器PA的输出电压变为低电平，向触发器F1-4导入逻辑值“0”。
此外，若放大率A2的信号电平的输出电压Vout2饱和，则比较器PA的输出电压变为高电平，向触发器F1-2导入逻辑值“1”。另一方面，若放大率A2的信号电平的输出电压Vout2未饱和，则比较器PA的输出电压变为低电平，向触发器F1-2导入逻辑值“0”。
然后，在向触发器F1-2、触发器F1-4、触发器F1-8导入逻辑值“1”的情况下，由于放大率A2的信号电平的输出电压Vout2饱和，能够判断该信号电平的放大率为A1。在向触发器F1-2导入逻辑值“0”的情况下，由于放大率A3的信号电平的输出电压Vout2饱和，放大率A2的信号电平的输出电压Vout2未饱和，能够判断该信号电平的放大率为A2。在向触发器F1-4导入逻辑值“0”的情况下，由于放大率A4的信号电平的输出电压Vout2饱和，放大率A3的信号电平的输出电压Vout2未饱和，能够判断该信号电平的放大率为A3。在向触发器F1-8导入逻辑值“0”的情况下，由于放大率A4的信号电平的输出电压Vout2未饱和，能够判断该信号电平的放大率为A4。
然后，在判断信号电平的放大率为A1的情况下，列放大电路50a的放大率切换至A1，在判断信号电平的放大率为A2的情况下，将列放大电路50a的放大率切换至A2，在信号电平的放大率判断为A3的情况下，将列放大电路50a的放大率切换至A3，在判断信号电平的放大率为A4的情况下，将列放大电路50a的放大率切换至A4。
然后，通过由A1～A4的某一个放大率放大信号电平的输出电压Vout1，生成信号电平的输出电压Vout2，并将其输入至比较器PA。然后，通过根据比较器PA的比较结果使增减计数器UD11、增减计数器UD12增计数，从而由CDS检测信号成分。
在此，在检测信号电平时，根据存储在触发器F1-2、触发器F1-4、触发器F1-8中的值切换列放大电路50a的放大率A1～A4，通过由比较器PA仅进行与放大率A1～A4中的某一个的信号电平的输出电压Vout2的比较，即使在按4阶段切换放大率A1～A4的情况下，也能够一次结束各像素PCn的信号电平的AD变换动作。
此外，在上述第十八实施方式中，虽然对于以放大率A1、放大率A2放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A3、放大率A4放大的信号由数字CDS检测信号成分的例子进行了说明，但也可以对于以放大率A1放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A2～A4放大的信号由数字CDS检测信号成分。或者，也可以对于以放大率A1～A3放大的信号由模拟CDS检测信号成分，对于以放大率A4放大的信号由数字CDS检测信号成分。
或者，也可以对于以放大率A1～A4放大的信号由数字CDS检测信号成分。
此外，在上述第十八实施方式中，虽然对于图26的固体摄像装置将放大率为A1、A2的2阶段切换变更为以A1～A4的4阶段切换的情况为例进行了说明，但对于图28的固体摄像装置，也可以将放大率为A1、A2的2阶段切换变更为A1～A4的4阶段切换。
此外，在上述实施方式中，作为数字CDS处理，在运算信号的基准电平与信号电平之差的电路中使用增减计数器。在此之外，也可以设置将基准电平和信号电平保存在不同的线存储器中，并运算读出的输出信号的差分的电路。此外，也可以以增计数器计数基准电平，通过使计数值反相的控制信号使该值反相，然后对信号电平进行增计数，从而设置使用2的补数的计数器型的运算处理电路。
此外，在上述的实施方式中，虽然对放大率为A1、A2的2阶段或A1～A4的4阶段切换的例子进行了说明，但也能够用于2阶段以上的以任意的档位切换放大率的方法。
虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些的实施方式不过是作为例子而提出，其并没有限定发明的范围的意图。这些新的实施方式能够以其它的各种形态实施，在未脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含在发明的范围和宗旨内，并且包含在专利权利要求所述的发明和与其均等的范围内。
Claims (9)
1.一种固体摄像装置，其特征在于，具备：
像素阵列部，像素配置成矩阵状；
第一列放大电路，配置在上述像素阵列部的端部，以第一放大率放大从各上述像素读出的单位像素的单位信号；
第二列放大电路，以放大率比上述第一放大率更大的第二放大率进行放大；
乘法器，将以上述第一放大率放大的第一输出信号乘以上述第二放大率；
比较器，比较以上述第二放大率放大的第二输出信号的信号电平和参照电平的大小；以及
开关，根据上述比较器的判定结果，在上述第二输出信号的信号电平比参照电平小的情况下，选择上述第二输出信号，在上述第二输出信号的信号电平比参照电平大的情况下，选择由上述乘法器将上述第一输出信号乘以上述第二放大率之后的输出信号并输出。
2.一种固体摄像装置，其特征在于，具备：
像素阵列部，像素配置成矩阵状；
列放大电路，配置在上述像素阵列部的端部，以第一放大率或者放大率比上述第一放大率更大的第二放大率放大从各上述像素读出的单位像素的单位信号；
第一线存储器，存储以上述第一放大率放大的第一信号；
第二线存储器，存储以上述第二放大率放大的第二信号；
乘法器，将从上述第一线存储器输出的第一输出信号乘以第二放大率；
比较器，将从上述第二线存储器输出的第二输出信号的信号电平与参照电平的大小进行比较；以及
开关，根据上述比较器的判定结果，在上述第二输出信号的信号电平比参照电平小的情况下，选择上述第二输出信号，在上述第二输出信号的信号电平比参照电平大的情况下，选择由所述乘法器将上述第一输出信号乘以上述第二放大率之后的输出信号并输出。
3.一种固体摄像装置，其特征在于，具备：
像素阵列部，像素配置成矩阵状；
列放大电路，配置在上述像素阵列部的端部，以第一放大率或者放大率比上述第一放大率更大的第二放大率放大从各上述像素读出的单位像素的单位信号；
增益选择部，将上述列放大电路的放大率切换为上述第一放大率或上述第二放大率的某一个；
列ADC电路，用于对由上述列放大电路以上述第一放大率及上述第二放大率放大的信号进行模数转换；
线存储器，保存由上述列ADC电路转换后的数字信号；
乘法器，将从上述线存储器输出的输出信号乘以上述第二放大率；以及
开关，基于上述增益选择部的选择结果，切换是将来自上述线存储器的输出信号直接输出，还是将从上述线存储器输出的输出信号由上述乘法器相乘后再输出。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于，
还具有存储电路，存储确定上述第一放大率及上述第二放大率的值。
5.如权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于，
还具备减法器，减去上述数字信号的黑电平。
6.一种固体摄像装置，其特征在于，具备：
像素阵列部，像素配置成矩阵状；
列放大电路，配置在上述像素阵列部的端部，以第一放大率或者放大率比上述第一放大率更大的第二放大率放大从各上述像素读出的单位像素的单位信号；
采样保持信号变换电路，通过从以上述第一放大率放大的信号中采样第一基准电平及第一信号电平，并从以上述第二放大率放大的信号中采样第二基准电平及第二信号电平，以相关双采样检测各像素的信号成分；
乘法器，将从上述列放大电路输出的以上述第一放大率放大的第一输出信号乘以上述第二放大率；
比较器，将从上述列放大电路输出的以上述第二放大率放大的第二输出信号的信号电平与参照电平的大小进行比较；以及
开关，根据上述比较器的判定结果，在上述第二输出信号的信号电平比参照电平小的情况下，选择上述第二输出信号，在上述第二输出信号的信号电平比参照电平大的情况下，选择由所述乘法器将上述第一输出信号乘以上述第二放大率之后的输出信号并输出。
7.如权利要求6所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述列放大电路具备：开关电容器型放大电路，能够通过调整电容器的电容值来调整放大率。
8.如权利要求6所述的固体摄像装置，其特征在于，
上述列放大电路具备：第二放大晶体管，与在上述像素内放大进行了光电变换的信号的第一放大晶体管构成差动对，并放大经由上述第一放大晶体管在每一列读出的信号。
9.如权利要求6所述的固体摄像装置，其特征在于，
还具备减法器，调整相对于上述各像素的信号成分的黑电平。
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