JP6463002B2 - 撮像装置の駆動方法、撮像システムの駆動方法 - Google Patents

Description

撮像装置の駆動方法、撮像システムの駆動方法に関する。

複数の画素と、複数の画素から信号が出力される垂直信号線とを有する撮像装置が知られている。

特許文献１に記載の撮像装置は、複数の画素の各々が、光電変換部と、光電変換部が生成した電荷を蓄積するフローティングディフージョン（以下、ＦＤ部と表記する）と、ＦＤ部の電圧に応じた信号を出力する増幅トランジスタを有する。さらに複数の画素の各々は、増幅トランジスタと垂直信号線との間の導通、非導通を切り替える選択トランジスタを有する。

特許文献１の撮像装置は、垂直信号線には電流源が接続され、選択トランジスタが導通した画素の増幅トランジスタに電流が供給される。また、増幅トランジスタには、選択トランジスタに接続された主ノードとは別の主ノードに電圧源から電圧が供給されている。選択トランジスタが導通すると、電流源と、増幅トランジスタと、電圧源とでソースフォロワ回路が構成される。

また、複数の画素は複数行および複数列に渡って配されている。特許文献１に記載の撮像装置は、複数行の画素の選択トランジスタを並行して導通させて、垂直信号線において、複数の画素の増幅トランジスタが出力する信号を混合する第１の動作を行う。そして、特許文献１に記載の撮像装置は、各行の画素の選択トランジスタを順次導通させて、各画素の増幅トランジスタが出力する第２の動作を行う。

また、特許文献２には、複数列の画素の各列に対応して設けられた列信号処理回路を有する構成が記載されている。列信号処理回路では、画素から垂直信号線に出力された信号を増幅率に応じて増幅した信号を出力する。

特開２０１０−２５９０２７号公報 特開２０１３−２１１８３２号公報

複数の増幅トランジスタの各々が出力する信号の差が大きいほど、第１の動作の結果得られる信号の精度が悪くなる。また、撮像条件によっては、混合される信号の差が大きくなりやすい場合がある。特許文献１および特許文献２はともに、混合される信号の差が大きい場合の動作について考慮がなされていなかった。

本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、複数の画素と、信号線と、信号処理回路とを有し、前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置の駆動方法であって、前記信号処理回路は前記信号線に出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、第１の動作を行い、
前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、前記第２の動作は、前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号の数を、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とが出力する信号の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法である。

また、別の態様は、複数の画素と、信号線と、信号処理回路とを有し、前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の容量素子と、第１の浮遊拡散容量と、第１の増幅トランジスタとを有し、前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の容量素子と、第２の浮遊拡散容量と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置の駆動方法であって、前記信号処理回路は前記信号線に出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、第１の動作を行い、前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、前記第１の動作は、前記第１の光電変換部が生成した電荷を前記第１の容量素子が保持せずに前記第１の浮遊拡散容量が保持し、前記第２の光電変換部が生成した電荷を前記第２の容量素子が保持せずに前記第２の浮遊拡散容量が保持し、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の浮遊拡散容量の電位に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の浮遊拡散容量の電位に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、前記第２の動作は、前記第１の光電変換部が生成した電荷を前記第１の容量素子と前記第１の浮遊拡散容量との第１の合成容量が保持し、前記第２の光電変換部が生成した電荷を前記第２の容量素子と前記第２の浮遊拡散容量との第２の合成容量が保持し、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の浮遊拡散容量の電位に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の浮遊拡散容量の電位に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法である。

また、別の態様は、複数の画素と、信号線とを有し、前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御部とを有する撮像システムの駆動方法であって、前記制御部が第１のＩＳＯ感度を設定した場合には、前記撮像装置は第１の動作を行い、前記制御部が第１のＩＳＯ感度よりも低い第２のＩＳＯ感度を設定した場合には、前記撮像装置は前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、前記第２の動作は前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号を、前記第１の動作とは異なる方法によって、前記複数の画素の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像システムの駆動方法である。

また、別の態様は、複数の画素と、信号線とを有し、前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置と、前記撮像装置とは別の半導体基板に設けられるとともに、前記撮像装置が出力する信号を増幅する増幅部とを有する撮像システムの駆動方法であって、前記増幅部は前記撮像装置から出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、前記増幅部が、前記撮像装置から出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、前記撮像装置は第１の動作を行い、前記増幅部が、前記撮像装置から出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には、前記撮像装置は前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、前記第２の動作は前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号を、前記第１の動作とは異なる方法によって、前記複数の画素の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像システムの駆動方法である。

本発明により、従来の撮像装置に対して、より高機能化した撮像装置を提供できる。

撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の動作の一例を示す図 撮像装置の動作の一例を示す図 撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の動作の一例を示す図 撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の動作の一例を示す図 撮像装置の構成の一例を示す図 撮像装置の動作の一例を示す図、および、撮像装置の動作の一例を示す図 撮像システムの構成の一例を示す図

以下、図面を参照しながら各実施例の撮像装置について説明する。

（実施例１）
図１は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。

撮像装置は複数の画素１０が複数行および複数列に配された画素アレイ１を有する。また、撮像装置は、画素１０を行ごとに垂直走査する垂直走査回路２０を有する。また、撮像装置は、各々が画素１０の列に対応して設けられた複数の垂直信号線２５を有する。また、撮像装置は複数の信号処理回路３０を有する。複数の信号処理回路３０の各々は、各列の垂直信号線２５に対応して設けられているが、図１では、複数列の信号処理回路３０を、一つのブロックの信号処理回路３０として示している。また、撮像装置は水平走査回路４０を有する。水平走査回路４０は、各列の信号処理回路３０を水平走査する。また、撮像装置は、垂直走査回路２０と、信号処理回路３０と、水平走査回路４０の動作を制御するタイミングジェネレータ５０を有する。また、撮像装置はアンプＳＡＭＰを有する。アンプＳＡＭＰは、各列の信号処理回路３０が出力する信号を増幅した信号を、撮像装置の外部に出力する出力信号として、出力する。

図２は、図１に示した撮像装置のうち、２行１列の画素１０に関わる回路について示した図である。

画素１０は、光電変換部ＰＤ、トランジスタＴａ、トランジスタＴｂ、トランジスタＴｃ、トランジスタＳＦ、浮遊拡散容量ＦＤを有する。光電変換部ＰＤは入射光に基づく電荷を生成する。また、図１に示した画素アレイ１は、異なる行の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤ同士を電気的に接続するトランジスタＴｄを有する。トランジスタＳＦと、垂直信号線に電流を供給する不図示の電流源と、トランジスタＳＦの一方の主ノードに与えられる電源電圧ＶＤＤとによって、ソースフォロワ回路が構成される。画素１０が有するトランジスタＳＦは、光電変換部ＰＤの電荷に基づく信号を出力する増幅トランジスタである。

垂直走査回路２０は、１行目の画素１０が有するトランジスタＴａ、トランジスタＴｂ、トランジスタＴｃにそれぞれ順に信号ＲＥＳａ、信号Ｔｘａ、信号ＳＥＬａを出力する。また、垂直走査回路２０は、２行目の画素１０が有するトランジスタＴａ、トランジスタＴｂ、トランジスタＴｃにそれぞれ順に信号ＲＥＳｂ、信号Ｔｘｂ、信号ＳＥＬｂを出力する。

信号処理回路３０は、トランジスタＴｒ１００、トランジスタＴｒ１０４、トランジスタＴｒ１０５、トランジスタＴｒ１０６、トランジスタＴｒ１０７、容量素子Ｃ１０３、容量素子Ｃ１０４、差動増幅回路３００を有する。差動増幅回路３００は、容量素子Ｃ１００、アンプＡＭＰ、トランジスタＴｒ１０１、トランジスタＴｒ１０２、トランジスタＴｒ１０３、容量素子Ｃ１０１、容量素子Ｃ１０２を有する。容量素子Ｃ１０２の容量値は、容量素子Ｃ１０１の容量値よりも小さい。

水平走査回路４０は、信号処理回路３０のトランジスタＴｒ１０６、トランジスタＴｒ１０７に信号ＰＨを出力する。また、信号処理回路３０のその他のトランジスタＴｒには、タイミングジェネレータ５０から、信号ｇａｉｎ１、信号ｇａｉｎ２、信号Ｃ０Ｒ、信号ＳＷ２、信号Ｓ１１、信号Ｎ１１が出力される。

また、本実施例の撮像装置は、撮像装置の外部に設けられた制御部によって、差動増幅回路３００の増幅率が設定されている。具体的には、本実施例の撮像装置は、ＩＳＯ感度が高い場合には、差動増幅回路３００の増幅率を第１の増幅率とし、ＩＳＯ感度が低い場合には、差動増幅回路３００の増幅率を第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率とする。

以下、撮像装置の第１の動作を中心に説明する。第１の動作は、画素１０から垂直信号線２５に出力された信号を、差動増幅回路３００が、容量素子Ｃ１００と容量素子Ｃ１０２を用いて第１の増幅率で増幅する際に行う動作である。後述する図４に示す撮像装置の第２の動作は、画素１０から垂直信号線２５に出力された信号を、差動増幅回路３００が、容量素子Ｃ１００と容量素子Ｃ１０１を用いて第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率で増幅する際に行う動作である。

次に、図３を参照しながら、図２に示した撮像装置が行う第１の動作を中心に説明する。図３に示した各信号は、図２に示した各信号に対応している。以下に説明する第１の動作は、複数の画素１０の各々の光電変換部ＰＤが生成した電荷を、各々の浮遊拡散容量ＦＤに転送する。そして、複数の画素１０のトランジスタＴｃを同時にオンとして、該複数の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号を垂直信号線２５で混合する動作である。

時刻ｔ１よりも前の時刻において、垂直走査回路２０と、水平走査回路４０と、タイミングジェネレータ５０は、図２に示した信号を全てＬｏｗレベル（以下、Ｌレベルと表記する）としている。

時刻ｔ１に、タイミングジェネレータ５０は、信号ＳＷ２をＨレベルとする。これにより、垂直信号線１５と、容量素子Ｃ１００との間の電気的経路が導通する。

時刻ｔ２に、垂直走査回路２０は、信号ＲＥＳａ、信号ＲＥＳｂをＨｉｇｈレベル（以下、Ｈレベルと表記する）とする。これにより、１行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤと、２行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤの電位がリセットされる。

時刻ｔ３に、垂直走査回路２０は、信号Ｔｘａと信号ＴｘｂをそれぞれＨレベルとする。これにより、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤと、２行目の画素１０の光電変換部ＰＤの電荷がリセットされる。

時刻ｔ４に、垂直走査回路２０は、信号Ｔｘａと信号ＴｘｂをそれぞれＬレベルとする。

時刻ｔ５に、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｃ０ＲをＨレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１００、容量素子Ｃ１０１、容量素子Ｃ１０２の電荷がリセットされる。また、時刻ｔ５に、垂直走査回路２０は、信号ＳＥＬａと信号ＳＥＬｂをそれぞれＨレベルとする。これにより、垂直信号線２５の電位は、１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号とを混合した信号の電位となる。この１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号とを混合した信号をＳＦＮＭｉｘ信号と表記する。この１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号は、リセットされた浮遊拡散容量ＦＤの電位に基づくノイズ信号である。また、この２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号は、リセットされた浮遊拡散容量ＦＤの電位に基づくノイズ信号である。

時刻ｔ６に、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｃ０ＲをＬレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１００は、ＳＦＮＭｉｘ信号を保持する。また、時刻ｔ６に、垂直走査回路２０は、信号ＲＥＳａと信号ＲＥＳｂをそれぞれＬレベルとする。これにより、１行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤと、２行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤのリセットが解除される。

時刻ｔ７に、タイミングジェネレータ５０は、信号ｇａｉｎ１をＨレベルとする。これにより、差動増幅回路３００は、垂直信号線２５から容量素子Ｃ１００を介して入力される信号を第１の増幅率で増幅した信号を出力する。また、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｎ１１をＨレベルとする。これにより、差動増幅回路３００と容量素子Ｃ１０４との間の電気的経路が導通する。その後、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｎ１１をＬレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０４は、差動増幅回路３００が出力する信号を保持する。この容量素子Ｃ１０４が保持する信号は、差動増幅回路３００のオフセット成分を主とするノイズ信号である。

時刻ｔ８に、垂直走査回路２０は信号ＴＸａと信号ＴＸｂとをそれぞれＨレベルとする。これにより、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷が、該画素１０の浮遊拡散容量ＦＤに転送される。また、２行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷が、該画素１０の浮遊拡散容量ＦＤに転送される。その後、垂直走査回路２０は、信号ＴＸａと、信号ＴＸｂとをそれぞれＬレベルとする。これにより、１行目の画素１０のトランジスタＳＦは、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づく信号を出力する。また、２行目の画素１０のトランジスタＳＦは、２行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づく信号を出力する。垂直信号線２５の電位は、１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号とを混合した信号の電位となる。１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号とを混合した信号を、ＳＦＳＭｉｘ信号と表記する。差動増幅回路３００には、ＳＦＳＭｉｘ信号から、容量素子Ｃ１００が保持しているＳＦＮＭｉｘ信号を差し引いた信号が入力される。差動増幅回路３００は、ＳＦＳＭｉｘ信号を第１の増幅率で増幅した信号を出力する。

時刻ｔ９に、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｓ１１をＨレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３と差動増幅回路３００との間の電気的経路が導通する。その後、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｓ１１をＬレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３は、差動増幅回路３００が、第１の増幅率でＳＦＳＭｉｘ信号を増幅した信号を保持する。

時刻ｔ１０に、タイミングジェネレータ５０は、信号ＳＷ２をＬレベルとする。これにより、画素１０と容量素子Ｃ１００との間の電気的経路が非導通となる。また、水平走査回路４０は時刻ｔ１０に信号ＰＨをＨレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３が保持した、第１の増幅率でＳＦＳＭｉｘ信号を増幅した信号と、容量素子Ｃ１０４が保持したノイズ信号とがそれぞれ、アンプＳＡＭＰに出力される。アンプＳＡＭＰは、第１の増幅率でＳＦＳＭｉｘ信号を増幅した信号とノイズ信号との差を増幅した信号を撮像装置の外部に出力する。

次に、図４を参照しながら、図２に示した撮像装置が行う第２の動作を中心に説明する。図４に示した各信号は、図２に示した各信号に対応している。以下に説明する第２の動作は、複数の浮遊拡散容量ＦＤを電気的に接続することによって、複数の光電変換部ＰＤで生成した電荷同士を混合することで混合電荷を得る動作を含む。そして第２の動作は、画素１０のトランジスタＳＦが、複数の浮遊拡散容量ＦＤを電気的に接続することで得た混合電荷に基づく信号を垂直信号線２５に出力する動作を含む。以下では、図３を参照しながら説明した第１の動作とは異なる点を中心に説明する。

図４に示した時刻ｔ１の動作は、図３に示した時刻ｔ１の動作と同じである。

時刻ｔ２に、タイミングジェネレータ５０は信号ＳＷ１をＨレベルとする。これにより、図２に示した１行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤと、２行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤとが電気的に接続される。

時刻ｔ３から時刻ｔ６までのそれぞれの動作は、図３に示した時刻ｔ３から時刻ｔ６までのそれぞれの動作と同じである。

図３に示した時刻ｔ７では、タイミングジェネレータ５０は、信号ｇａｉｎ１をＨレベル、信号ｇａｉｎ２をＬレベルとしていた。一方、図４に示した時刻ｔ７では、タイミングジェネレータ５０は信号ｇａｉｎ１をＬレベル、信号ｇａｉｎ２をＨレベルとする。差動増幅回路３００の増幅率は、容量素子Ｃ１００の容量値／帰還容量の容量値として表される。上述したように、容量素子Ｃ１０２の容量値は、容量素子Ｃ１０１の容量値よりも小さい。従って、差動増幅回路３００の増幅率は、図３で設定された第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率に設定される。

図４に示した時刻ｔ７から時刻ｔ８までのそれぞれの動作は、図３に示した時刻ｔ７から時刻ｔ８までのそれぞれの動作と同じである。時刻ｔ８に、垂直走査回路２０が信号ＴＸａ、信号ＴＸｂをそれぞれＨレベルとすることにより、１行目および２行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷が、相互に電気的に接続された浮遊拡散容量ＦＤにおいて混合される。１行目の画素１０のトランジスタＳＦの、浮遊拡散容量ＦＤに電気的に接続された入力ノードの電位と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦの、浮遊拡散容量ＦＤに電気的に接続された入力ノードの電位は等しい。１行目のおよび２行目の画素１０のトランジスタＳＦの各々は、トランジスタＴｃを介して垂直信号線２５に、複数の浮遊拡散容量ＦＤによって混合された電荷に基づく信号を出力する。この信号をＦＤＭｉｘ信号と表記する。差動増幅回路３００は、ＦＤＭｉｘ信号を第２の増幅率で増幅した信号を出力する。

時刻ｔ１０に、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｓ１１をＨレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３は、差動増幅回路３００がＦＤＭｉｘ信号を増幅した信号を保持する。

時刻ｔ１１に、水平走査回路４０は、信号ＰＨをＨレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３が保持した、第２の増幅率でＦＤＳＭｉｘ信号を増幅した信号と、容量素子Ｃ１０４が保持したノイズ信号とがそれぞれ、アンプＳＡＭＰに出力される。アンプＳＡＭＰは、第１の増幅率でＦＤＭｉｘ信号を増幅した信号とノイズ信号との差を増幅した信号を撮像装置の外部に出力する。このように第２の動作は、撮像装置が出力する、入射光を光電変換した電荷に基づく信号を、複数の画素１０の全画素数よりも少なくして出力する動作である。

このように、本実施例の撮像装置は差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率に場合には第１の動作を行う。そして、差動増幅回路３００の増幅率が、第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率の場合には、本実施例の撮像装置は第２の動作を行う。

第１の動作において、１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号との信号振幅の差が大きくなるにつれ、信号振幅の小さいトランジスタＳＦには垂直信号線２５からの電流が流れにくくなる。そして、１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号との信号振幅の差が所定の値よりも大きくなると、信号振幅の大きいトランジスタＳＦには電流が流れなくなり、ソースフォロワ動作を停止する。よって、１行目と２行目の画素１０の出力する信号を精度よく混合することができなくなる。従って、撮像装置が出力する信号を用いて、撮像装置の外部で生成する画像の画質が低下する。このような、１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号との信号振幅の差が所定の値よりも大きくなるのは、撮像装置のＩＳＯ感度が低い場合に顕著である。なぜなら、撮像装置のＩＳＯ感度を低く設定した場合は、ＩＳＯ感度を高く設定した場合に比して、高輝度の被写体から光が入射した画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号の信号振幅が大きくなるためである。従って、差動増幅回路３００の増幅率が第２の増幅率の場合には、撮像装置は第１の動作を行わず、第２の動作を行う。

一方、第２の動作では、トランジスタＳＦが出力する信号のＳＮ比が、第１の動作で垂直信号線２５に表れる信号のＳＮ比よりも低くなる傾向がある。なぜなら、トランジスタＳＦが出力する信号の電圧をＶ、浮遊拡散容量ＦＤの容量値をＣ、光電変換部ＰＤが蓄積した電荷をＱとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｃの関係が成り立つ。複数の浮遊拡散容量ＦＤを電気的に接続することで、Ｃの値が増加する。従って、Ｑが一定とすると、Ｖの値は浮遊拡散容量ＦＤの容量値が大きくなるにつれて小さくなる。本実施例においては、第１の動作に対し、第２の動作における浮遊拡散容量ＦＤの容量値が大きいため、Ｑが一定であるとすると、第１の動作に対し、第２の動作はトランジスタＳＦが出力する信号の信号振幅が小さくなる。一方で、トランジスタＳＦが出力するノイズ信号は、トランジスタＳＦのノイズ成分が主である。従って、第１の動作と第２の動作とでトランジスタＳＦが出力するノイズ信号の信号値は同じと見なせる。よって、第２の動作の方が、第１の動作に対し、垂直信号線２５に出力される信号のＳＮ比が低くなる傾向がある。

従って、ＩＳＯ感度が高い場合、例えば夜間の撮影など撮影シーンの光量が小さい場合、第１の動作の方が第２の動作に比して、画素１０がノイズ成分の少ない信号を出力できる。よって、ＩＳＯ感度が高い場合、つまり差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率の場合には、第２の動作を行わず、第１の動作を行う。

このように、差動増幅回路３００の増幅率が大きい場合には、第１の動作を行い、差動増幅回路３００の増幅率が小さい場合には第２の動作を行う。これにより、様々な撮影シーンにおいても、良好な画像を得るための信号を、撮像装置が出力することができる。

以下、第２の動作を行わずに第１の動作を行うための好適な条件に付いて説明する。画素１０のトランジスタＳＦの入力ノードの電位の取り得る振幅の範囲の上限と下限との差をΔＶＦＤ（Ｖ）と表記する。このΔＶＦＤは、撮像装置の信号処理回路３０の増幅率によって変動する値である。

以下、信号処理回路３０の増幅率の一例である差動増幅回路３００の増幅率が変化する場合を例にΔＶＦＤについて説明する。差動増幅回路３００が出力する信号の取り得る振幅の範囲は、差動増幅回路３００の増幅率が変化しても略一定である。よって、差動増幅回路３００の増幅率が大きくなるに従って、差動増幅回路３００に入力される信号の取り得る振幅の範囲が小さくなる。つまり、差動増幅回路３００の増幅率が大きくなるに従って、画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号の取り得る振幅の範囲は小さくなる。トランジスタＳＦの出力する信号の振幅の範囲は、浮遊拡散容量ＦＤの電位の取り得る範囲であるΔＶＦＤに比例している。よって、差動増幅回路３００の増幅率が大きくなるに従って、ΔＶＦＤの値は小さくなる。つまり、高輝度の光が入射する画素１０の浮遊拡散領域ＦＤの電位と低輝度の浮遊拡散領域ＦＤの電位との差は、差動増幅回路３００の増幅率が大きくなるに従って小さくなる。

垂直信号線２５に不図示の電流源が供給する電流の値をＩ（μＡ）と表記する。また、１行目の画素１０のトランジスタＳＦと２行目の画素１０のトランジスタＳＦのチャネル幅をＷ、チャネル長をＬと表記する。ここでは、１行目の画素１０のトランジスタＳＦのＷ／Ｌと、２行目の画素１０のトランジスタＳＦのＷ／Ｌは等しいとする。評価指数Ｚは以下の（１）式によって与えられる。
Ｚ＝Ｉ／｛（Ｗ／Ｌ）×ΔＶＦＤ^２｝ ・・・（１）

差動増幅回路３００の増幅率が大きくなるにつれて、ΔＶＦＤが小さくなることから、評価指数Ｚの値は大きくなる。評価指数Ｚが２．５以上となる場合の信号処理回路３０の増幅率において、本実施例の撮像装置は、第２の動作を行わずに第１の動作を行うのが好ましい。本実施例の撮像装置は、信号処理回路３０が第１の増幅率で信号を増幅する場合、評価指数Ｚの値は２．５以上である。

尚、本実施例では、第２の動作において、１行目および２行目の画素１０のトランジスタＴｃを共にオンとしたが、一方のトランジスタＴｃのみをオンとするようにしてもよい。ただし、１行目および２行目の画素１０のトランジスタＴｃを共にオンとする場合には、トランジスタＳＦのチャネル幅およびチャネル長をそれぞれ実効的に大きくすることができる。よって、１行目と２行目のトランジスタＴｃのいずれかをオンとする場合に比して、両方のトランジスタＴｃをオンとする場合は、ＳＦＭｉｘ信号に含まれる１／ｆノイズを低減できる効果を有している。

尚、本実施例では、画素１０がトランジスタＴｃを有する例を説明した。他の例として、画素１０がトランジスタＴｃを有さず、トランジスタＳＦが垂直信号線２５に電気的に接続されていても良い。この場合、トランジスタＴａの主ノードには、電圧ＶＤＤ１と、電圧ＶＤＤ１とは異なる電圧ＶＤＤ２とが選択的に供給されるようにする。そして、垂直信号線２５に信号を出力する行の画素１０は、電圧ＶＤＤ１によってトランジスタＳＦの入力ノードがリセットされることで、トランジスタＳＦがソースフォロワ動作を行うようにする。一方、他の非選択の行の画素１０のトランジスタＳＦの入力ノードは電源電圧ＶＤＤ２によってリセットされることで、トランジスタＳＦがオフ状態となる。撮像装置が第１の動作を行う場合には、複数行の画素１０のトランジスタＳＦの入力ノードを、電圧ＶＤＤ１によってリセットするようにすればよい。

（実施例２）
以下、本実施例に関わる撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。本実施例の第１の動作は、実施例１の第１の動作と同じである。本実施例の第２の動作が、実施例１の第２の動作と異なる。

図５は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。図５では、図２に示した部材と同じ機能を有する部材については、図２で付した符号と同じ符号を付して表している。図５で示した撮像装置は、４行の画素１０を示している。実施例１の図２に示した撮像装置は、複数の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤを電気的に接続するトランジスタＴｄを有していたが、本実施例の撮像装置ではトランジスタＴｄを設けていない。

本実施例の撮像装置は実施例１と同じく、差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率の場合には第１の動作を行い、差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率の場合には第２の動作を行う。図５に示した撮像装置の、１行目と２行目の画素１０に関わる第１の動作は、実施例１の撮像装置の第１の動作と同じである。また、３行目と４行目の画素１０に関わる第１の動作についても、実施例１の１行目と２行目の画素１０に関わる第１の動作と同じである。

次に、本実施例の撮像装置の第２の動作について説明する。本実施例の第２の動作は、一部の行の画素１０から信号を出力させ、他の行の画素１０から信号を出力させない間引き動作である。つまり、１行目と３行目の画素１０のそれぞれから信号を順次出力させ、２行目と４行目の画素１０からは信号を出力させない。これにより、１フレーム期間において撮像装置の第２の動作は、１行目と３行目の画素１０に基づく信号を出力し、２行目と４行目の画素１０に基づく信号を出力しない。

差動増幅回路３００が第２の増幅率で信号を増幅する場合に第１の動作を行うと実施例１でも述べた様に次の課題が生じる。この課題とは、高輝度の光が入射した画素１０と低輝度の光が入射した画素１０との各々が出力する信号の差が所定の値よりも大きくなると、該画素１０同士の信号を精度よく混合することができなくなることである。一方で、輝度の差が小さい画素同士では、該画素１０同士の信号を精度よく混合することができる。よって、撮像装置が出力する信号によって生成する１枚の画像において、複数の画素１０同士の信号を精度よく混合した領域と、精度よく混合することができなかった領域とが存在するため、画質が低下する。一方、本実施例の撮像装置は、第２の動作を行うことで、画像の全体に渡って、一部の画素１０の信号を用いたものとすることができる。よって、画質の低下を避けることができる。

一方で、差動増幅回路３００が第１の増幅率で信号を増幅する場合には、本実施例の撮像装置においても実施例１と同様に、第１の動作を行う。これにより、実施例１で述べた効果と同じ効果を得ることができる。

尚、本実施例では第２の動作において、垂直走査回路２０が一部の行の画素１０を選択する動作によって、複数の画素１０の画素数よりも少ない数の信号を撮像装置が出力する例を説明した。他の例として、水平走査回路４０が、全ての列の信号処理回路３０のうちの一部の信号処理回路３０のみからアンプＳＡＭＰに信号を出力させるようにしても良い。また第２の動作は、垂直走査回路２０による一部の行のみの選択動作と、水平走査回路４０による一部の列のみの信号処理回路３０の選択動作とを組み合わせるようにしても良い。

（実施例３）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。

図６は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。図６では、図２に示した部材と同じ機能を有する部材については、図２で付した符号と同じ符号を付して表している。実施例１の図２に示した撮像装置は、複数の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤを電気的に接続するトランジスタＴｄを有していたが、本実施例の撮像装置ではトランジスタＴｄを設けていない。

また、本実施例の信号処理回路３０は、容量素子Ｃ１０３、容量素子Ｃ１０６、トランジスタＴｒ１０８、トランジスタＴｒ１０９、トランジスタＴｒ１１０、トランジスタＴｒ１１１をさらに有する。トランジスタＴｒ１０８、トランジスタＴｒ１０９、トランジスタＴｒ１１０、トランジスタＴｒ１１１は順に、それぞれタイミングジェネレータ５０から出力される信号Ｓ１２、信号Ｎ１２、信号ＳＷ３、信号ＳＷ４によって制御される。

本実施例においても、差動増幅回路３００が第１の増幅率の場合には撮像装置は第１の動作を行う。そして、差動増幅回路３００が第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率の場合には、撮像装置は第２の動作を行う。

本実施例の撮像装置の第１の動作では、信号Ｓ１２、信号Ｎ１２、信号ＳＷ３、信号ＳＷ４は常にＬレベルである。他の信号の動作は、実施例１の第１の動作と同じである。

本実施例の撮像装置の第２の動作について説明する。

図７は、図６に示した撮像装置の動作を示した図である。

時刻ｔ１において、タイミングジェネレータ５０は信号Ｓ１２、信号Ｎ１２、信号ＳＷ３、信号ＳＷ４の全てをＬレベルとしている。また、時刻ｔ１に、タイミングジェネレータ５０は信号ＳＷ２をＨレベルとする。これにより、画素１０と差動増幅回路３００との間の電気的経路が導通する。

時刻ｔ２に、垂直走査回路２０は、信号ＲＥＳａをＨレベルとする。これにより、１行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤの電位がリセットされる。

時刻ｔ３に、垂直走査回路２０は、信号ＴＸａをＨレベルとする。これにより、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤの電荷がリセットされる。その後、垂直走査回路２０は時刻ｔ４に信号ＴＸａをＬレベルとする。

時刻ｔ５に、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｃ０ＲをＨレベルとする。これにより、差動増幅回路３００の容量素子Ｃ１００、容量素子Ｃ１０１、容量素子Ｃ１０２の電荷がリセットされる。また、時刻ｔ５に、垂直走査回路２０は、信号ＳＥＬａをＨレベルとする。これにより、１行目の画素１０のトランジスタＳＦがトランジスタＴｃを介して垂直信号線２５に信号を出力する。

時刻ｔ６に、垂直走査回路２０は、信号ＲＥＳａをＬレベルとする。これにより、１行目の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤのリセットが解除される。また、時刻ｔ６に、タイミングジェネレータ５０は信号Ｃ０ＲをＬレベルとする。

時刻ｔ７に、タイミングジェネレータ５０は信号Ｎ１１をＨレベルとする。これにより、トランジスタＴｒ１０５がオンとなる。その後、タイミングジェネレータ５０は信号Ｎ１１をＬレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０４は、差動増幅回路３００が出力する信号を保持する。この容量素子Ｃ１０４が保持する信号は、差動増幅回路３００のオフセット成分を主とするノイズ信号である。

時刻ｔ８に、垂直走査回路２０は、信号ＴＸａをＨレベルとする。その後、垂直走査回路２０は信号ＴＸａをＬレベルとする。これにより、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷が、浮遊拡散容量ＦＤに転送される。１行目の画素１０のトランジスタＳＦはトランジスタＴｃを介して垂直信号線２５に、浮遊拡散容量ＦＤが保持した電荷に基づく信号を出力する。この信号をＦＤＳ信号と表記する。差動増幅回路３００は、ＦＤＳ信号を第２の増幅率で増幅した信号を出力する。

時刻ｔ９に、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｓ１１をＨレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３と差動増幅回路３００との間の電気的経路が導通する。その後、タイミングジェネレータ５０は、信号Ｓ１１をＬレベルとする。これにより、容量素子Ｃ１０３は、差動増幅回路３００が、第２の増幅率でＦＤＳ信号を増幅した信号を保持する。

その後、タイミングジェネレータ５０と垂直走査回路２０は、２行目の画素１０のＦＤＳ信号と、差動増幅回路３００のオフセット成分を主とするノイズ信号に関わる動作を行う。この動作は、容量素子Ｃ１０５がＦＤＳ信号を保持し、容量素子Ｃ１０６が差動増幅回路３００のオフセット成分を主とするノイズ信号を保持する点を除いて、これまで述べた１行目の画素１０に関わる動作と同じである。

時刻ｔ１０に、タイミングジェネレータ５０は、信号ＳＷ３をＨレベルとする。これにより、トランジスタＴｒ１１０がオンとなり、容量素子Ｃ１０３が保持していた１行目の画素１０のＦＤＳ信号と、容量素子Ｃ１０５が保持していた２行目の画素１０のＦＤＳ信号とが混合される。また、同時刻に、タイミングジェネレータ５０は、信号ＳＷ４をＨレベルとする。これにより、トランジスタＴｒ１１１がオンとなり、容量素子Ｃ１０４が保持していたノイズ信号と、容量素子Ｃ１０６が保持していたノイズ信号とが混合される。

時刻ｔ１１に、水平走査回路４０は、信号ＰＨをＨレベルとする。これにより１行目の画素１０と２行目の画素１０との混合されたＦＤＳ信号と、同じく混合されたノイズ信号とが、それぞれアンプＳＡＭＰに出力される。

本実施例の第１の動作は、実施例１の第１の動作と同じである。つまり、第１の動作は、第１の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づいてトランジスタＳＦが出力する信号と、第２の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づいてトランジスタＳＦが出力する信号とを垂直信号線２５で混合する動作である。本実施例の第２の動作は、第１の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づく信号を、信号処理回路３０が有する第１の容量素子である容量素子Ｃ１０３が保持する。また、第２の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づく信号を信号処理回路３０が有する、第２の容量素子である容量素子Ｃ１０５が保持する。この第１の容量素子と第２の容量素子とのそれぞれが保持した信号を混合する動作が、本実施例の第２の動作である。

本実施例では、差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率の場合には、第２の動作を行わず、第１の動作を行う。また、差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率の場合には、撮像装置は第１の動作を行わず、第２の動作を行う。

これにより、本実施例の撮像装置においても、実施例１で述べた効果と同じ効果を得ることができる。

（実施例４）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。本実施例の撮像装置は、第２の動作が、１行目の画素１０が出力する信号に基づくデジタル信号と、２行目の画素１０が出力する信号に基づくデジタル信号とを混合する動作である点が、実施例１と異なる。

図８は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。図８では、図１に示した部材と同じ機能を有する部材については、図１で付した符号と同じ符号を付して表している。本実施例の撮像装置は、信号処理回路３０が出力する信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部６０と、ＡＤ変換部６０が出力するデジタル信号を保持するメモリ７０とを有する。さらに、本実施例の撮像装置は、メモリ７０が出力するデジタル信号を処理するデジタル信号処理部８０と、デジタル信号処理部８０からデジタル信号を出力させる水平走査回路９０とを有する。信号処理回路３０の構成は、図２に示した構成に対し、トランジスタＴｒ１０４、トランジスタＴｒ１０５、容量素子Ｃ１０３、容量素子Ｃ１０４、トランジスタＴｒ１０６、トランジスタＴｒ１０７を省略した構成とする。つまり、差動増幅回路３００の出力ノードが、ＡＤ変換部６０の入力ノードに電気的に接続された構成である。

メモリ７０、デジタル信号処理部８０は、各列の信号処理回路３０に対応して、それぞれ各列に設けられている。

画素１０の構成は、図６に示した構成と同じとする。

本実施例においても、差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率の場合には、実施例１と同じく、第１の動作を行う。これにより、ＳＦＭｉｘ信号を第１の増幅率で差動増幅回路３００が増幅した信号が、ＡＤ変換部６０に出力される。ＡＤ変換部６０は、この差動増幅回路３００が出力する信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号をデジタルＳＦＭｉｘ信号と表記する。そして、メモリ７０は、ＡＤ変換部６０から出力されるデジタルＳＦＭｉｘ信号を保持する。デジタル信号処理部８０は、メモリ７０から出力されるデジタルＳＦＭｉｘ信号を保持する。そして、水平走査回路９０は、各列のデジタル信号処理部８０から、それぞれのデジタル信号処理部８０が保持したデジタルＳＦＭｉｘ信号を出力させる。

一方、差動増幅回路３００の増幅率が第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率の場合には、第２の動作を行う。本実施例の第２の動作について説明する。１行目の画素１０が、当該画素１０が有する光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づいて出力する信号を、信号処理回路３０は第２の増幅率で増幅してＡＤ変換部６０に出力する。以下、この差動増幅回路３００が出力した信号を増幅ＳＦ１信号と表記する。さらに、２行目の画素１０が、当該画素１０が有する光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づいて出力する信号を、信号処理回路３０が第２の増幅率で増幅してＡＤ変換部６０に出力する。以下、この差動増幅回路３００が出力した信号を増幅ＳＦ２信号と表記する。ＡＤ変換部６０は、この増幅ＳＦ１信号と増幅ＳＦ２信号とをそれぞれデジタル信号に変換する。そして、メモリ７０は、増幅ＳＦ１信号に基づくデジタル信号と、増幅ＳＦ２信号に基づくデジタル信号とをそれぞれ保持する。デジタル信号処理部８０は、メモリ７０が保持した増幅ＳＦ１信号に基づくデジタル信号と増幅ＳＦ２信号に基づくデジタル信号とをそれぞれ混合する。

水平走査回路９０は、各列のデジタル信号処理部８０が保持した、混合済みのデジタル信号を順次、各列のデジタル信号処理部８０から出力させる。

これにより、本実施例の撮像装置においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

尚、第１の動作、第２の動作のそれぞれ、あるいはいずれか一方の動作において、ＡＤ変換部６０が、ノイズ信号をデジタル信号に変換する動作をさらに行っても良い。この場合、デジタル信号処理部８０が、光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づくデジタル信号からノイズ信号に基づくデジタル信号を差し引く動作を行っても良い。

尚、ＡＤ変換部６０のＡＤ変換形式は、時間に依存して電位が変化する参照信号とアナログ信号との比較を開始してから、比較の結果が変化するまでの時間を計測するスロープ型を用いることができる。また、ＡＤ変換部６０のＡＤ変換形式は、逐次比較型、フラッシュ型、パイプライン型、デルタシグマ型、二重積分型など、種々の形式とすることができる。

（実施例５）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。本実施例の撮像装置は、画素１０の構成が実施例１とは異なる。

図９は、本実施例の撮像装置の画素１０と、垂直走査回路２０と、タイミングジェネレータ５０とを示した図である。図９では、図２に示した部材と同じ機能を有する部材については、図２で付した符号と同じ符号を付して表している。本実施例の撮像装置は、画素１０が、トランジスタＴｅ、容量素子Ｃａｄを有する点が、実施例１の撮像装置とは異なる。１行目および２行目の画素１０のそれぞれのトランジスタＴｅは、タイミングジェネレータ５０から出力される信号Ａｄ１、信号Ａｄ２のそれぞれによって制御される。本実施例の信号処理回路３０の構成は、実施例１の信号処理回路３０と同じである。

本実施例の第１の動作は、実施例１と同じとすることができる。信号Ａｄ１、信号Ａｄ２は、第１の動作の期間、Ｌレベルのままとする。

次に、本実施例の第２の動作について説明する。図１０は、本実施例の撮像装置の第２の動作を示した図である。本実施例の撮像装置の第２の動作は、信号Ａｄ１、信号Ａｄ２に関わる動作を除いて、実施例１と同じである。本実施例の撮像装置では、信号Ｔｘａと信号ＴｘｂとのそれぞれがＨレベルとなってから、信号ＳＥＬａと信号ＳＥＬｂとがそれぞれＬレベルとなるまでの期間、タイミングジェネレータ５０が信号Ａｄ１と信号Ａｄ２とをそれぞれＨレベルとする。これにより、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤが生成した電荷が、容量素子Ｃａｄと浮遊拡散容量ＦＤとの合成容量に転送される。これにより、信号Ａｄ１がＬレベルの場合に比して、トランジスタＳＦが出力する信号振幅が小さくなる。２行目の画素１０のトランジスタＳＦについても、１行目の画素１０のトランジスタＳＦと同じく、信号Ａｄ２がＬレベルである場合に比して、出力する信号の信号振幅が小さくなる。従って、１行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号と、２行目の画素１０のトランジスタＳＦが出力する信号との差が、信号Ａｄ１、信号Ａｄ２が共にＬレベルである場合に比して、相対的に小さくなる。これにより、実施例１の撮像装置に比して、１行目と２行目の画素１０のそれぞれのトランジスタＳＦの出力する信号の差が大きいことによって生じる、一方のトランジスタＳＦのソースフォロワ動作の停止が起こりにくくなる。よって、実施例１の撮像装置に比して、さらに１行目の画素１０と２行目の画素１０のトランジスタＳＦのそれぞれが出力する信号の、混合を行いやすくすることができる。

また、本実施例においても、実施例１で述べた様に、評価指数Ｚを用いて第１の動作と第２の動作のどちらを行うかを判断するようにしても良い。この場合には、評価指数Ｚが２．５以上となるような、信号処理回路３０の増幅率の場合に、第１の動作を行うようにすればよい。

（実施例６）
本実施例の撮像装置について、実施例４と異なる点を中心に説明する。

図１１は、本実施例の撮像装置の構成を示した図である。図１１では、図８に示した部材と同じ機能を有する部材については、図８で付した符号と同じ符号を付して表している。実施例４の撮像装置とは、信号処理回路３５の構成が異なる。信号処理回路３５は比較部４１と、メモリ７５と、参照信号供給部４５と、カウンタ４６とを有する。比較部４１およびメモリ７５のそれぞれは、各列の画素１０に対応して設けられている。参照信号供給部４５は、各列の比較部４１に、時間に依存して電位が変化する参照信号を供給する。比較部４１は、垂直信号線２５に出力された信号と、参照信号とを比較した結果を示す比較結果信号をメモリ７５に出力する。カウンタ４６はクロックを計数したカウント信号を各列のメモリ７５に供給する。メモリ７５は、比較結果信号の信号値に基づいて、カウント信号を保持する。デジタル信号処理部８５は、メモリ７５が保持したデジタル信号を処理する。デジタル信号処理部８５は、各列のメモリ７５に対応して設けられている。水平走査回路９５は、デジタル信号処理部８５が処理したデジタル信号を、順次各列のデジタル信号処理部８５から出力させる。

図１２（ａ）は、図１１に示した撮像装置の動作を示した図である。図１２（ａ）に示したＲＡＭＰは、参照信号供給部４５が出力する参照信号を示している。参照信号ＲＡＭＰは、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間と、時刻ｔ９から時刻ｔ１０の期間とにおいて、時間に依存した電位の変化を示す。参照信号ＲＡＭＰは、本実施例の第１の動作においては、実線で示した電位の変化を示す、本実施例の第２の動作においては、破線で示した電位の変化を示す。実線の参照信号ＲＡＭＰの傾きは、破線の参照信号ＲＡＭＰの傾きよりも小さい。従って、同じ信号値のアナログ信号を実線の参照信号ＲＡＭＰと破線の参照信号ＲＡＭＰとでデジタル信号に変換した場合、実線の参照信号ＲＡＭＰによって生成するデジタル信号の信号値が大きくなる。つまり、ＡＤ変換の増幅率が、実線の参照信号ＲＡＭＯＰでＡＤ変換を行う方が、破線の参照信号ＲＡＭＰでＡＤ変換を行うよりも大きい。本実施例の撮像装置は、第１のＩＳＯ感度の場合には第１の動作を行い、第１のＩＳＯ感度よりも低い第２のＩＳＯ感度の場合には第２の動作を行う。

時刻ｔ５から時刻ｔ７までの期間、垂直信号線２５には、１行目の画素１０が出力するノイズ信号と、２行目の画素１０とが出力するノイズ信号とを混合した信号が出力されている。この信号を混合ノイズ信号と表記する。信号処理回路３５は、実線で示した参照信号ＲＡＭＰを用いて、垂直信号線２５に出力されている混合ノイズ信号をデジタル信号に変換する。メモリ７５は、この混合ノイズ信号に基づくデジタル信号を保持する。

また、時刻ｔ９から時刻ｔ１０の期間、垂直信号線２５にはＳＦＭｉｘ信号が出力されている。信号処理回路３５は、実線で示した参照信号ＲＡＭＰを用いて、垂直信号線２５に出力されているＳＦＭｉｘ信号をデジタル信号に変換する。メモリ７５は、このＳＦＭｉｘ信号に基づくデジタル信号を保持する。

デジタル信号処理部８５は、ＳＦＭｉｘ信号に基づくデジタル信号と、混合ノイズ信号に基づくデジタル信号との差のデジタル信号を生成する。

図１２（ｂ）は、本実施例の第２の動作を示した図である。時刻ｔ８から時刻ｔ９の期間、１行目の画素１０はノイズ信号を出力している。信号処理回路３５は、該ノイズ信号を破線で示した参照信号ＲＡＭＰを用いてデジタル信号に変換する。メモリ７５は、ノイズ信号に基づくデジタル信号を保持する。このデジタル信号をデジタルＮ１信号と表記する。また、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１の期間、１行目の画素１０は、光電変換部ＰＤが蓄積した電荷に基づく信号を出力している。信号処理回路３５は、該信号を破線で示した参照信号ＲＡＭＰを用いてデジタル信号に変換する。メモリ７５は、１行目の画素１０の光電変換部ＰＤの電荷に基づくデジタル信号を保持する。このデジタル信号をデジタルＳ１信号と表記する。

時刻ｔ１６から時刻ｔ１７の期間、２行目の画素１０はノイズ信号を出力している。信号処理回路３５は、該ノイズ信号を破線で示した参照信号ＲＡＭＰを用いてデジタル信号に変換する。メモリ７５は、ノイズ信号に基づくデジタル信号を保持する。このデジタル信号をデジタルＮ２信号と表記する。また、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０の期間、２行目の画素１０は、光電変換部ＰＤが蓄積した電荷に基づく信号を出力している。信号処理回路３５は、該信号を破線で示した参照信号ＲＡＭＰを用いてデジタル信号に変換する。メモリ７５は、２行目の画素１０の光電変換部ＰＤの電荷に基づくデジタル信号を保持する。このデジタル信号をデジタルＳ２信号と表記する。

デジタル信号処理部８５は、デジタルＮ１信号とデジタルＮ２信号とを混合する。また、デジタル信号処理部８５は、デジタルＳ１信号とデジタルＳ２信号とを混合する。この混合の動作は、デジタル信号同士を加算する処理や、デジタル信号同士の平均を取得する処理とすることができる。

このように、ＡＤ変換の増幅率が大きい場合、すなわち参照信号ＲＡＭＰの傾きが小さい場合には、本実施例の撮像装置は第１の動作を行う。また、ＡＤ変換の増幅率が小さい場合、すなわち参照信号ＲＡＭＰの傾きが大きい場合には、本実施例の撮像装置は第２の動作を行う。これにより、本実施例の撮像装置においても、実施例１と同じ効果を得ることができる。

尚、本実施例では、第２の動作としてデジタル信号処理部８５が、複数行の画素１０の各々の光電変換部ＰＤが生成した電荷に基づくデジタル信号を混合する例を説明した。他の第２の動作の例として、実施例１で述べたように、複数行の画素１０の浮遊拡散容量ＦＤを用いて電荷を混合するようにしても良い。

また、他の第２の動作として、実施例２のように、一部の行の画素１０から信号を出力させる動作としても良い。

また、本実施例の撮像装置の画素１０を、実施例５の画素１０と同じ構成として、第１の動作において、光電変換部ＰＤが生成した電荷を、容量素子Ｃａｄと浮遊拡散容量ＦＤとに転送するようにしても良い。これにより、実施例５の撮像装置と同じ効果を得ることができる。

（実施例７）
図１３は、本実施例の撮像システムを示した図である。

本実施例の撮像システムは、撮像装置１０１、撮像装置に光を導く光学系１００、撮像装置１０１が出力する信号を増幅する増幅部１０２を有する。さらに撮像システムは、増幅部１０２が出力する信号をデジタル信号に変換するとともにデジタル信号を用いて画像を生成する出力信号処理部１０４を有する。さらに撮像システムは、出力信号処理部１０４が出力する画像を表示する表示部１０５と、出力信号処理部１０４が出力する画像を記録する記録部１０６とを有する。さらに、撮像システムは、撮像装置の動作を、第１の動作と第２の動作とを切り替えるモード切替部１０７と、増幅部１０２の増幅率を設定する増幅率設定部１０８を有する。さらに撮像システムは、撮像システムの全体を制御する全体制御部１０９を有する。撮像装置１０１と、増幅部１０２は、互いに異なる半導体基板上に設けられている。

本実施例の撮像装置１０１の構成は、実施例１〜６のいずれの構成でも適用できる。以下は、実施例１の撮像装置を適用した場合を例に説明する。

全体制御部１０９は、増幅率設定部１０８に対し、増幅部１０２の増幅率を設定する制御信号を出力する。ここでは、全体制御部１０９が増幅率設定部１０８に対し、第１の増幅率と、第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率とのいずれかを設定する制御信号を出力する例を説明する。そして、全体制御部１０９は、モード切替部１０７に対し、撮像装置１０１の動作モードを設定する制御信号を出力する。

全体制御部１０９が増幅率設定部１０８に対し、増幅部１０２の増幅率を第１の増幅率とする制御信号を出力する場合を説明する。増幅率設定部１０８は、この制御信号に基づいて、増幅部１０２に第１の増幅率を設定する。そして、全体制御部１０９は、モード切替部１０７に対し、撮像装置１０１を第１の動作とする制御信号を出力する。モード切替部１０７はこの制御信号に基づいて、撮像装置１０１の動作を第１の動作に設定する。

一方、全体制御部１０９が増幅率設定部１０８に対し、増幅部１０２の増幅率を第２の増幅率とする制御信号を出力する場合を説明する。増幅率設定部１０８は、この制御信号に基づいて、増幅部１０２に第２の増幅率を設定する。そして、全体制御部１０９は、モード切替部１０７に対し、撮像装置１０１を第２の動作とする制御信号を出力する。モード切替部１０７はこの制御信号に基づいて、撮像装置１０１の動作を第２の動作に設定する。

これにより、増幅部１０２の増幅率が第１の増幅率の場合には、撮像装置１０１は第１の動作を行う。また、増幅率の増幅率が第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率の場合には、撮像装置１０１は第２の動作を行う。これにより、本実施例の撮像システムにおいても、実施例１の撮像装置が得た効果と同じ効果を得ることができる。

尚、撮像装置１０１の内部に設けられた差動増幅回路３００の増幅率は、増幅部１０２の増幅率に連動するようにしても良い。

また、本実施例では、出力信号処理部１０４が、ＡＤ変換機能を有する例を説明した。他の例として、増幅部１０２がＡＤ変換機能を有するようにしても良い。この場合には、増幅率設定部１０８は、ＡＤ変換の増幅率を第１の増幅率と、第２の増幅率のいずれかを設定する。この場合においても、全体制御部１０９は、第１の増幅率の場合には、モード切替部１０７に対して、撮像装置１０１を第１の動作に設定する制御信号を出力する。同様に、全体制御部１０９は、第２の増幅率の場合には、モード切替部１０７に対して、撮像装置１０１を第２の動作に設定する制御信号を出力する。この例においても、実施例６と同じ効果を得ることができる。

１ 画素アレイ
１０ 画素
２０ 垂直走査回路
２５ 垂直信号線
３０ 信号処理回路
４０ 水平走査回路
５０ タイミングジェネレータ

Claims (19)

1. 複数の画素と、信号線と、信号処理回路とを有し、
   前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、
   前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、
   前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置の駆動方法であって、
   前記信号処理回路は前記信号線に出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、
   前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、第１の動作を行い、
   前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、
   前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、
   前記第２の動作は、
   前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号の数を、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とが出力する信号の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
2. 前記第２の動作は、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が生成した電荷同士を混合し、前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの少なくとも一方が、前記混合された電荷に基づく第３の信号を前記信号線に出力する動作であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
3. 前記第１の画素は電荷を保持する第１の浮遊拡散容量を有し、
   前記第２の画素は電荷を保持する第２の浮遊拡散容量を有し、
   前記第１の信号は、前記第１の光電変換部が生成した電荷を保持した前記第１の浮遊拡散容量の電位に基づいて前記第１の増幅トランジスタが出力する信号であり、
   前記第２の信号は、前記第２の光電変換部が生成した電荷を保持した前記第２の浮遊拡散容量の電位に基づいて前記第２の増幅トランジスタが出力する信号であり、
   前記混合された電荷は、前記第１の光電変換部が生成した電荷と前記第２の光電変換部が生成した電荷とをともに、前記第１の浮遊拡散容量と前記第２の浮遊拡散容量に保持されることによって生成する電荷であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の駆動方法。
4. 前記第２の動作は、１フレーム期間において、前記第１の増幅トランジスタによる前記第１の信号の前記信号線への出力と、前記第２の増幅トランジスタによる前記第２の信号の前記信号線への出力との一方を行い、他方を行わない動作であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
5. 前記第２の動作は、前記第１の増幅トランジスタによる前記第１の信号の前記信号線への出力と、前記第２の増幅トランジスタによる前記第２の信号の前記信号線への出力とを個別に行った後に、前記第１の信号に基づく信号と前記第２の信号に基づく信号とを混合する動作であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
6. 前記信号処理回路は、前記信号線に出力された信号をデジタル信号にＡＤ変換するＡＤ変換部を有し、
   前記第１の信号に基づく信号と前記第２の信号に基づく信号とを混合する前記動作が、
   前記第１の信号をＡＤ変換したデジタル信号と、前記第２の信号をＡＤ変換したデジタル信号とを混合することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置の駆動方法。
7. 前記信号処理回路が、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率でアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
8. 複数の画素と、信号線と、信号処理回路とを有し、
   前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、
   前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の容量素子と、第１の浮遊拡散容量と、第１の増幅トランジスタとを有し、
   前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の容量素子と、第２の浮遊拡散容量と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置の駆動方法であって、
   前記信号処理回路は前記信号線に出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、
   前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、第１の動作を行い、
   前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、
   前記第１の動作は、
   前記第１の光電変換部が生成した電荷を前記第１の容量素子が保持せずに前記第１の浮遊拡散容量が保持し、
   前記第２の光電変換部が生成した電荷を前記第２の容量素子が保持せずに前記第２の浮遊拡散容量が保持し、
   前記第１の増幅トランジスタが前記第１の浮遊拡散容量の電位に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の浮遊拡散容量の電位に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、
   前記第２の動作は、
   前記第１の光電変換部が生成した電荷を前記第１の容量素子と前記第１の浮遊拡散容量との第１の合成容量が保持し、
   前記第２の光電変換部が生成した電荷を前記第２の容量素子と前記第２の浮遊拡散容量との第２の合成容量が保持し、
   前記第１の増幅トランジスタが前記第１の浮遊拡散容量の電位に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の浮遊拡散容量の電位に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
9. 前記信号処理回路が、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率でアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の駆動方法。
10. 前記信号処理回路は差動増幅回路を有し、
    前記差動増幅回路が、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率とで前記信号線に出力された信号を増幅することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
11. 前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの各々のチャネル長をＬ、
    前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの各々のチャネル幅をＷ、
    前記信号線に供給される電流の値をＩ（μＡ）、
    前記第１の増幅トランジスタの入力ノードの電位と前記第２の増幅トランジスタの入力ノードの電位が前記第１の増幅率において取り得る範囲の上限と下限との差をΔＶＦＤ（Ｖ）として、
    以下の式で表される評価指数Ｚの値が２．５以上であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
    Ｚ＝Ｉ／｛（Ｗ／Ｌ）×ΔＶＦＤ^２｝
12. 複数の画素と、信号線とを有し、
    前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、
    前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、
    前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御部とを有する撮像システムの駆動方法であって、
    前記制御部が第１のＩＳＯ感度を設定した場合には、前記撮像装置は第１の動作を行い、
    前記制御部が第１のＩＳＯ感度よりも低い第２のＩＳＯ感度を設定した場合には、前記撮像装置は前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、
    前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、
    前記第２の動作は前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号を、前記第１の動作とは異なる方法によって、前記複数の画素の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像システムの駆動方法。
13. 前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの各々のチャネル長をＬ、
    前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの各々のチャネル幅をＷ、
    前記信号線に供給される電流の値をＩ（μＡ）、
    前記第１の増幅トランジスタの入力ノードの電位と前記第２の増幅トランジスタの入力ノードの電位が前記第１のＩＳＯ感度において取り得る範囲の上限と下限との差をΔＶＦＤ（Ｖ）として、
    以下の式で表される評価指数Ｚの値が２．５以上であることを特徴とする請求項１２に記載の撮像システムの駆動方法。
    Ｚ＝Ｉ／｛（Ｗ／Ｌ）×ΔＶＦＤ^２｝
14. 複数の画素と、信号線とを有し、
    前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、
    前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、
    前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有する撮像装置と、前記撮像装置とは別の半導体基板に設けられるとともに、前記撮像装置が出力する信号を増幅する増幅部とを有する撮像システムの駆動方法であって、
    前記増幅部は前記撮像装置から出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、
    前記増幅部が、前記撮像装置から出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、前記撮像装置は第１の動作を行い、
    前記増幅部が、前記撮像装置から出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には、前記撮像装置は前記第１の動作を行わずに第２の動作を行い、
    前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、
    前記第２の動作は前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号を、前記第１の動作とは異なる方法によって、前記複数の画素の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像システムの駆動方法。
15. 前記増幅部が、前記撮像装置から出力される信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有し、前記増幅部が、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率で前記撮像装置から出力される信号をデジタル信号に変換することを特徴とする請求項１４に記載の撮像システムの駆動方法。
16. 前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの各々のチャネル長をＬ、前記第１の増幅トランジスタと前記第２の増幅トランジスタの各々のチャネル幅をＷ、前記信号線に供給される電流の値をＩ（μＡ）、
    前記第１の増幅トランジスタの入力ノードの電位と前記第２の増幅トランジスタの入力ノードの電位が前記第１の増幅率において取り得る範囲の上限と下限との差をΔＶＦＤ（Ｖ）として、
    以下の式で表される評価指数Ｚの値が２．５以上であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の撮像システムの駆動方法。
    Ｚ＝Ｉ／｛（Ｗ／Ｌ）×ΔＶＦＤ２｝
17. 複数の画素と、信号線と、信号処理回路と、制御部とを有する撮像装置であって、
    前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、
    前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、
    前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有し、
    前記信号処理回路は前記信号線に出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、
    前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、前記制御部は、前記第１の画素と前記第２の画素とに第１の動作を行わせ、
    前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には、前記制御部は、前記第１の画素と前記第２の画素とに対し、前記第１の動作を行わせずに第２の動作を行わせ、
    前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、
    前記第２の動作は、
    前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号の数を、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とが出力する信号の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像装置。
18. 請求項１７に記載の撮像装置と、前記撮像装置が出力する信号を処理することによって画像を生成する信号処理部とを有することを特徴とする撮像システム。
19. 複数の画素と、信号線と、信号処理回路とを有する撮像装置と、前記撮像装置を制御する制御部とを有する撮像システムであって、
    前記複数の画素は、第１の画素と第２の画素とを有し、
    前記第１の画素は、第１の光電変換部と、第１の増幅トランジスタとを有し、
    前記第２の画素は、第２の光電変換部と、第２の増幅トランジスタとを有し、
    前記信号処理回路は前記信号線に出力された信号を、第１の増幅率と前記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率との一方で増幅し、
    前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第１の増幅率で増幅する場合には、前記制御部は、前記第１の画素と前記第２の画素とに第１の動作を行わせ、
    前記信号処理回路が、前記信号線に出力された信号を前記第２の増幅率で増幅する場合には、前記制御部は、前記第１の画素と前記第２の画素とに対し、前記第１の動作を行わせずに第２の動作を行わせ、
    前記第１の動作は、前記第１の増幅トランジスタが前記第１の光電変換部が生成した電荷に基づく第１の信号を前記信号線に出力する期間と、前記第２の増幅トランジスタが前記第２の光電変換部が生成した電荷に基づく第２の信号を前記信号線に出力する期間との少なくとも一部の期間を重ねることによって、前記第１の信号と前記第２の信号とを前記信号線において混合する動作であり、
    前記第２の動作は、
    前記撮像装置が、入射光を光電変換した電荷に基づく信号の数を、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とが出力する信号の数よりも少なくして出力する動作であることを特徴とする撮像システム。

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