撮像装置及び撮像システム
【課題】光信号とノイズ信号とが画素から異なるインピーダンス変換部を経由して出力部へ読み出される場合でも、インピーダンス変換部のオフセットが画像信号に含まれることを低減する。
【解決手段】第１の伝達部１０３Ｓは第１の信号を出力部へ向けて伝達する第１のインピーダンス変換部を含み、第１のインピーダンス変換部の第１のオフセットと第１の信号に第１のオフセットが重畳された信号との差分信号を第３の信号として出力部へ伝達し、第２の伝達部１０３Ｎは第２の信号を出力部へ向けて伝達する第２のインピーダンス変換部を含み、第２のインピーダンス変換部の第２のオフセットと第２の信号に第２のオフセットが重畳された信号との差分信号を第４の信号として出力部へ伝達し、出力部は第３の信号と第４の信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する。
【解決手段】第１の伝達部１０３Ｓは第１の信号を出力部へ向けて伝達する第１のインピーダンス変換部を含み、第１のインピーダンス変換部の第１のオフセットと第１の信号に第１のオフセットが重畳された信号との差分信号を第３の信号として出力部へ伝達し、第２の伝達部１０３Ｎは第２の信号を出力部へ向けて伝達する第２のインピーダンス変換部を含み、第２のインピーダンス変換部の第２のオフセットと第２の信号に第２のオフセットが重畳された信号との差分信号を第４の信号として出力部へ伝達し、出力部は第３の信号と第４の信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された撮像装置では、図２８に示すように、画素配列における各列の画素に接続された信号配線ＳＩＧに、容量Ｃ、アンプ２、スイッチＳＷ、容量Ｃｓｈ、アンプ５がこの順番に接続されている。また、この撮像装置では、図２９に示すように、容量Ｃがリセット信号ｒｃに応じてリセットスイッチ１によりリセットされた後に、薄膜トランジスタＴがオンして光電変換素子Ｓの信号が容量Ｃへ転送されて容量Ｃに蓄積される。その後、ｓｍｐｌパルスによりスイッチＳＷがオンした際に、容量Ｃに蓄積された信号がアンプ２により増幅されてサンプルホールド回路３内の容量Ｃｓｈに伝達されて容量Ｃｓｈに蓄積される。スイッチＳＷがオフした後、容量Ｃｓｈに蓄積された信号は、ａｄ０〜８パルスによりアナログマルチプレクサ４が端子４を選択した際に、Ａ／Ｄ変換器７へ転送されＡ／Ｄ変換器７によりＡ／Ｄ変換された後にＤｏｕｔに出力される。この構成により、特許文献１によれば、スイッチＳＷがオフした状態で容量Ｃｓｈにより蓄積された信号がアンプ２の出力するアナログ電圧の変動の影響を受けないので、容易にＳＮ比を向上できるとされている。
【０００３】
特許文献２に記載された撮像装置では、画素から異なるタイミングでノイズ信号と光信号とをそれぞれ出力アンプへ読み出し、出力アンプにより光信号とノイズ信号との差分をとるＣＤＳ処理を行うことが開示されている。これにより、特許文献２によれば、固定パターンノイズが除去された画像信号を撮像装置から出力することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５０２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−５１９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、撮像装置では、画素から出力アンプまでの信号の読み出し動作を高速に行いたいという要求と、画素から読み出された信号に応じて生成される画像信号に含まれるノイズを低減したいという要求とがある。これら２つの要求は、一般に、両立が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、画素から出力アンプまでの信号の読み出し動作を高速に行うとともに、固定パターンノイズが画像信号に含まれることを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面に係る撮像装置は、光電変換部を含む画素と、前記画素に接続された列信号線と、出力部と、同一の前記画素を選択している期間の異なるタイミングにおける前記同一の前記画素から前記列信号線へ出力された第１の信号と第２の信号とを前記出力部へ伝達する伝達ブロックとを備え、前記伝達ブロックは、第１の伝達部と第２の伝達部とを含み、前記第１の伝達部は、前記第１の信号を前記出力部へ向けて伝達する第１のインピーダンス変換部を含み、前記第１のインピーダンス変換部の第１のオフセットと前記第１の信号に前記第１のオフセットが重畳された信号との差分信号を第３の信号として前記出力部へ伝達し、前記第２の伝達部は、前記第２の信号を前記出力部へ向けて伝達する第２のインピーダンス変換部を含み、前記第２のインピーダンス変換部の第２のオフセットと前記第２の信号に前記第２のオフセットが重畳された信号との差分信号を第４の信号として前記出力部へ伝達し、前記出力部は、前記第３の信号と前記第４の信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る撮像装置と、前記撮像装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記撮像装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素から出力アンプまでの信号の読み出し動作を高速に行うとともに、固定パターンノイズが画像信号に含まれることを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の構成図。
【図２】画素１０１の構成を示す図。
【図３】各列の読み出し回路１０３の構成を示す図。
【図４】各列の読み出し回路１０３の動作を示すタイミングチャート。
【図５】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る撮像装置１００ｉにおける各列の読み出し回路１０３ｉの構成を示す図。
【図７】各列の読み出し回路１０３ｉの動作を示すタイミングチャート。
【図８】時刻ｔ１０における各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態を示す図。
【図９】時刻ｔ１４における各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態を示す図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る撮像装置１００ｊにおける各列の読み出し回路１０３ｊの構成を示す図。
【図１１】各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャート。
【図１２】時刻ｔ２０における各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態を示す図。
【図１３】時刻ｔ２２における各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態を示す図。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る撮像装置１００ｋにおける各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャート。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る撮像装置１００ｎにおける各列の読み出し回路１０３ｎの構成を示す図。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る撮像装置１００ｐにおける各列の読み出し回路１０３ｐの構成を示す図。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る撮像装置１００ｑにおける各列の読み出し回路１０３ｑの構成を示す図。
【図１８】各列の読み出し回路１０３ｑの動作を示すタイミングチャート。
【図１９】本発明の第８実施形態に係る撮像装置１００ｈにおける各列の読み出し回路１０３ｈの構成を示す図。
【図２０】各列の読み出し回路１０３ｈの動作を示すタイミングチャート。
【図２１】時刻ｔ５０におけるノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態、又は、時刻ｔ５２における光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態を示す図。
【図２２】時刻ｔ５４におけるノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態、又は、時刻ｔ５４における光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態を示す図。
【図２３】インピーダンス変換部の構成例を示す図。
【図２４】インピーダンス変換部の構成例を示す図。
【図２５】オペアンプの構成例を示す図。
【図２６】インピーダンス変換部の入力端子の信号及び出力端子の信号を示す表。
【図２７】本発明の課題を説明するための図。
【図２８】背景技術を説明するための図。
【図２９】背景技術を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の課題を、図２７を用いて詳細に説明する。図２７は、撮像装置２０００における１列分の構成を示す図である。
【００１２】
撮像装置２０００は、次の構成要素を備える。
【００１３】
画素配列ＰＡ２０００では、画素２００１、２００２を含む複数のアクティブ型の画素が行方向及び列方向に配列されている。画素配列ＰＡ２０００における各列の画素には、列信号線ＳＩＧを介してラインメモリ２０１０が接続されている。画素２００１及び画素２００２は、同じ列の画素であり同じ信号線ＳＩＧに接続されている。また、列信号線ＳＩＧには、定電流負荷２００３が接続されている。
【００１４】
ラインメモリ２０１０は、容量２００４、２００５、２００８、２００９、及びインピーダンス変換器２００６、２００７を含む。
【００１５】
選択部（選択トランジスタ）ＳＥＬは、オンすることによりその画素を選択状態にする。選択状態になった画素では、光電変換部ＰＤで発生した信号が転送部ＴＸを介して画素出力部（ソースフォロワトランジスタ）ＳＦのゲートへ入力される。その信号は、画素出力部ＳＦと定電流負荷２００３とにより増幅されて信号線ＳＩＧへ出力される。
【００１６】
具体的には、第１の期間において、ノイズ信号Ｖｎが画素から容量２００５に読み出され、その後、ノイズ信号Ｖｎに画像信号を重畳させた光信号Ｖｓが画素から容量２００４に読み出される。
【００１７】
第２の期間において、容量２００４に読み出された光信号はインピーダンス変換器２００６を介して容量２００８に伝達される。容量２００８は、伝達された光信号を保持する。また、容量２００５に読み出されたノイズ信号はインピーダンス変換器２００７を介して容量２００９に伝達される。容量２００９は、伝達されたノイズ信号を保持する。
【００１８】
第３の期間において、容量２００８に保持された光信号は後段の出力線（図示せず）へ読み出される。また、容量２００９に保持されたノイズ信号は後段の出力線（図示せず）へ読み出される。出力アンプ（図示せず）は、出力線を介して光信号とノイズ信号とを受けて、受けた光信号とノイズ信号との差分をとることにより画像信号を生成して撮像装置２０００の外部へ出力する。
【００１９】
仮に、所定の画素（例えば、画素２００１）の信号を容量２００８，２００９から出力線へ読み出す動作と、別の画素（例えば、画素２００２）から信号を容量２００４，２００５へ読み出す動作とを並行して行うとする。この場合、画素配列ＰＡ２０００から信号を出力アンプに読み出すための読み出し期間を短縮できる。
【００２０】
しかし、光信号がインピーダンス変換器２００６のオフセットを含み、ノイズ信号がインピーダンス変換器２００７のオフセットを含んだ状態で、それぞれ出力アンプへ伝達されている。この場合、出力アンプにより光信号とノイズ信号との差分をとっても、インピーダンス変換器２００６のオフセットとインピーダンス変換器２００７のオフセットとの差分が画像信号にノイズとして残ってしまう。この画像信号におけるオフセット成分を低減して、画像信号により得られる画像の画質を向上することが望まれる。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の構成図である。
【００２２】
撮像装置１００は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、イメージスキャナ用のイメージ入力装置に用いられるＣＭＯＳイメージセンサーである。撮像装置１００は、画素配列ＰＡ、複数の列信号線ＳＩＧ、垂直走査回路１１０、複数の読み出し回路（複数の伝達ブロック）１０３、複数の列転送部１０９、水平走査回路１２０、及び出力アンプ（出力部）１０８を備える。
【００２３】
画素配列ＰＡでは、複数の画素１０１が行方向及び列方向に配列されている。図１では、画素配列ＰＡが４行６列の画素１０１で構成される場合が例示されている。
【００２４】
複数の列信号線ＳＩＧは、画素配列ＰＡの各列の画素１０１に接続されている。各列信号線ＳＩＧには、定電流源１０２が接続されている。定電流源１０２は、列信号線ＳＩＧに定電流を供給する。
【００２５】
垂直走査回路１１０は、画素配列ＰＡを垂直方向（列方向）に走査することにより、信号を読み出すべき行を選択し、選択した行の画素から列信号線ＳＩＧへ信号が出力されるようにその選択した行の画素を駆動する。
【００２６】
複数の読み出し回路１０３は、画素配列ＰＡの各列の画素１０１に対応して設けられている。各読み出し回路１０３は、列信号線ＳＩＧに出力された各列の画素の信号を読み出す。すなわち、読み出し回路１０３は、列信号線ＳＩＧを介して同一の画素１０１から異なるタイミングで受けた光信号とノイズ信号とを一時的に保持する。読み出し回路１０３は、後述のように、光信号伝達部（第１の伝達部）１０３Ｓとノイズ信号伝達部（第２の伝達部）１０３Ｎとを含む。光信号伝達部１０３Ｓは、光信号を一時的に保持する。ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、ノイズ信号とを一時的に保持する。
【００２７】
複数の列転送部１０９は、画素配列ＰＡの各列の画素１０１に対応して設けられている。各列転送部１０９は、読み出し回路１０３により保持された光信号とノイズ信号とを出力アンプ１０８へ転送する。各列転送部１０９は、転送スイッチ１０４と転送スイッチ１０５とを含む。
【００２８】
転送スイッチ１０４は、光信号伝達部１０３Ｓと光信号出力線１０６との導通をオン／オフする。転送スイッチ１０４は、オンすることにより、光信号伝達部１０３Ｓにより保持された光信号を光信号出力線１０６経由で出力アンプ１０８へ転送する。
【００２９】
転送スイッチ１０５は、ノイズ信号伝達部１０３Ｎとノイズ信号出力線１０７との導通をオン／オフする。転送スイッチ１０５は、オンすることにより、ノイズ信号伝達部１０３Ｎにより保持されたノイズ信号をノイズ信号出力線１０７経由で出力アンプ１０８へ転送する。
【００３０】
水平走査回路１２０は、複数の列転送部１０９を水平方向（行方向）に走査することにより、各列の転送スイッチ１０４及び転送スイッチ１０５を順次にオンさせる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓにより保持された光信号は、光信号出力線１０６を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎにより保持されたノイズ信号は、ノイズ信号出力線１０７を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。
【００３１】
出力アンプ１０８は、各列の読み出し回路１０３の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３Ｎからそれぞれ光信号とノイズ信号とを受ける。出力アンプ１０８は、受けた光信号とノイズ信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する。出力アンプ１０８は、例えば、差動増幅器である。
【００３２】
次に、画素配列ＰＡにおける各画素１０１の構成を、図２を用いて説明する。図２は、画素１０１の構成を示す図である。
【００３３】
画素１０１は、光電変換部ＰＤ、転送部ＴＸ、電荷電圧変換部ＦＤ、リセット部ＲＥＳ、選択部ＳＥＬ、及び画素出力部ＳＦを含む。
【００３４】
光電変換部ＰＤは、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤは、例えば、フォトダイオードである。
【００３５】
転送部ＴＸは、光電変換部ＰＤで発生した電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送する。転送部ＴＸは、例えば、転送ＭＯＳトランジスタであり、垂直走査回路１１０（図１参照）からアクティブな信号がゲートに供給された際にオンすることにより、光電変換部ＰＤで発生した信号電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送する。
【００３６】
電荷電圧変換部ＦＤは、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部ＦＤは、例えば、フローティングディフュージョンである。
【００３７】
リセット部ＲＥＳは、電荷電圧変換部ＦＤをリセットする。リセット部ＲＥＳは、例えば、リセットＭＯＳトランジスタであり、垂直走査回路１１０（図１参照）からアクティブな信号がゲートに供給された際にオンすることにより、電荷電圧変換部ＦＤを（リセット電源ＶＤＤの電位に）リセットする。
【００３８】
選択部ＳＥＬは、画素１０１を選択状態／非選択状態にする。選択部ＳＥＬは、例えば、選択ＭＯＳトランジスタであり、垂直走査回路１１０（図１参照）からアクティブ／ノンアクティブな信号がゲートに供給された際にオン／オフすることにより、画素１０１を選択状態／非選択状態にする。
【００３９】
画素出力部ＳＦは、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じた信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。画素出力部ＳＦは、例えば、ソースフォロワＭＯＳトランジスタＳＦであり、列信号線ＳＩＧに接続された定電流源１０２とともにソースフォロワ動作をすることにより、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じた信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。すなわち、画素出力部ＳＦは、電荷電圧変換部ＦＤがリセットされた状態で、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じたノイズ信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。画素出力部ＳＦは、光電変換部ＰＤの電荷が電荷電圧変換部ＦＤへ転送された状態で、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じた光信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。
【００４０】
次に、各列の読み出し回路１０３の構成を、図３を用いて説明する。図３は、各列の読み出し回路１０３の構成を示す図である。
【００４１】
読み出し回路１０３は、光信号伝達部１０３Ｓとノイズ信号伝達部１０３Ｎとを含む。
【００４２】
光信号伝達部１０３Ｓは、スイッチＰＴＳ１、第１の保持部ＣＴＳ１、スイッチＰＣ０ＲＢ、第１のインピーダンス変換部（第１の差動増幅器）２０１、スイッチＰＣ０Ｒ１、及び第１のクランプ容量Ｃ０Ｓを含む。光信号伝達部１０３Ｓは、第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１、スイッチＰＴＳ２、及び第２の保持部ＣＴＳ２を含む。
【００４３】
光信号伝達部１０３Ｓは、第５の状態と、第６の状態とを切り替える。第５の状態では、第１のインピーダンス変換部２０１の出力端子と第１のクランプ容量Ｃ０Ｓにおける後述の第１の電極Ｃ０Ｓ１とを接続するとともに後述の第２の電極Ｃ０Ｓ２へ参照電圧を供給する。第６の状態では、第１のインピーダンス変換部２０１の出力端子と第１の電極Ｃ０Ｓ１との接続を維持しながら第２の電極Ｃ０Ｓ２に参照電圧ＶＲＥＦ２を供給しない。
【００４４】
スイッチＰＴＳ１は、第１の信号である光信号をサンプリングする。スイッチＰＴＳ１は、オンすることにより、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１へ転送する。スイッチＰＴＳ１は、オフすることにより、転送された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１が保持するようにする。
【００４５】
第１の保持部ＣＴＳ１は、画素１０１からスイッチＰＴＳ１を介して転送された光信号を保持する。
【００４６】
スイッチＰＣ０ＲＢは、第１の保持部ＣＴＳ１に保持された光信号を第１のインピーダンス変換部２０１へ転送する。
【００４７】
第１のインピーダンス変換部２０１は、転送された光信号をインピーダンス変換して出力する。第１のインピーダンス変換部２０１は、第１の保持部ＣＴＳ１に保持された光信号を第２の保持部ＣＴＳ２へ伝達する。第１のインピーダンス変換部２０１は、第１のオフセットＶｏｆ１を有する。第１のインピーダンス変換部２０１は、例えば、バッファーアンプである。
【００４８】
なお、第１のインピーダンス変換部２０１は、図２３に示すようなソースフォロワでもよいし、図２４に示すようなオペアンプ２２０１を用いたボルテージフォロワでもよい。図２４におけるオペアンプ２２０１は、図２５に示すような差動増幅器でもよい。
【００４９】
スイッチＰＣ０Ｒ１は、オンすることにより、第１のインピーダンス変換部２０１の入力側へ参照電圧ＶＲＥＦ１を供給する。
【００５０】
第１のクランプ容量Ｃ０Ｓは、第１のインピーダンス変換部２０１から出力される信号をクランプする。第１のクランプ容量Ｃ０Ｓは、第１の電極Ｃ０Ｓ１と第２の電極Ｃ０Ｓ２とを有する。第１の電極Ｃ０Ｓ１は、第１のインピーダンス変換部から第１のオフセットＶｏｆ１が入力される。第２の電極Ｃ０Ｓ２は、第１の電極Ｃ０Ｓ１に対向している。第２の電極Ｃ０Ｓ２は、第１のインピーダンス変換部２０１の第１のオフセットＶｏｆ１と光信号に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号との差分信号を第３の信号である光信号として供給する。第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給される光信号は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない。
【００５１】
第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１は、オンすることにより、第２の電極Ｃ０Ｓ２へ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１は、オフすることにより、第２の電極Ｃ０Ｓ２から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が供給されるようにする。
【００５２】
スイッチＰＴＳ２は、第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給された信号をサンプリングする。スイッチＰＴＳ２は、オンすることにより、第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給された光信号を第２の保持部ＣＴＳ２へ転送する。スイッチＰＴＳ２は、オフすることにより、転送された光信号を第２の保持部ＣＴＳ２が保持するようにする。
【００５３】
第２の保持部ＣＴＳ２は、第２の電極Ｃ０Ｓ２からスイッチＰＴＳ２を介して転送された光信号を保持する。第２の保持部ＣＴＳ２は、第１のインピーダンス変換部２０１から伝達された光信号を保持する。第２の保持部ＣＴＳ２に保持された光信号は、後段の転送スイッチ１０４がオンした際に光信号出力線１０６を介して出力アンプ１０８へ読み出される。
【００５４】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、スイッチＰＴＮ１、第３の保持部ＣＴＮ１、スイッチＰＣ０ＲＢ、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）２０２、スイッチＰＣ０Ｒ１、及び第２のクランプ容量Ｃ０Ｎを含む。ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２、スイッチＰＴＮ２、及び第４の保持部ＣＴＮ２を含む。
【００５５】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、第７の状態と、第８の状態とを切り替える。第７の状態では、第２のインピーダンス変換部２０２の出力端子と第２のクランプ容量Ｃ０Ｎにおける後述の第３の電極Ｃ０Ｎ１とを接続するとともに後述の第４の電極Ｃ０Ｎ２へ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。第８の状態では、第２のインピーダンス変換部２０２の出力端子と第３の電極Ｃ０Ｎ１との接続を維持しながら第４の電極Ｃ０Ｎ２に参照電圧ＶＲＥＦ２を供給しない。
【００５６】
スイッチＰＴＮ１は、第２の信号であるノイズ信号をサンプリングする。スイッチＰＴＮ１は、オンすることにより、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１へ転送する。スイッチＰＴＮ１は、オフすることにより、転送されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１が保持するようにする。
【００５７】
第３の保持部ＣＴＮ１は、画素１０１からスイッチＰＴＮ１を介して転送されたノイズ信号を保持する。
【００５８】
スイッチＰＣ０ＲＢは、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたノイズ信号を第２のインピーダンス変換部２０２へ転送する。
【００５９】
第２のインピーダンス変換部２０２は、転送されたノイズ信号をインピーダンス変換して出力する。第２のインピーダンス変換部２０２は、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたノイズ信号を第４の保持部ＣＴＮ２へ伝達する。第２のインピーダンス変換部２０２は、第２のオフセットＶｏｆ２を有する。第２のインピーダンス変換部２０２は、例えば、バッファーアンプである。
【００６０】
なお、第２のインピーダンス変換部２０２は、図２３に示すようなソースフォロワでもよいし、図２４に示すようなオペアンプ２２０１を用いたボルテージフォロワでもよい。図２４におけるオペアンプ２２０１は、図２５に示すような差動増幅器でもよい。
【００６１】
スイッチＰＣ０Ｒ１は、オンすることにより、第２のインピーダンス変換部２０２の入力側へ参照電圧ＶＲＥＦ１を供給する。
【００６２】
第２のクランプ容量Ｃ０Ｎは、第２のインピーダンス変換部２０２から出力される信号をクランプする。第２のクランプ容量Ｃ０Ｎは、第３の電極Ｃ０Ｎ１と第４の電極Ｃ０Ｎ２とを有する。第３の電極Ｃ０Ｎ１は、第２のインピーダンス変換部２０２から第２のオフセットＶｏｆ２が入力される。第４の電極Ｃ０Ｎ２は、第３の電極Ｃ０Ｎ１に対向している。第４の電極Ｃ０Ｎ２は、第２のインピーダンス変換部２０２の第２のオフセットＶｏｆ２とノイズ信号に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号との差分信号を第４の信号であるノイズ信号として供給する。第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給されるノイズ信号は、第２のオフセットＶｏｆ２を含まない。
【００６３】
第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２は、オンすることにより、第４の電極Ｃ０Ｎ２へ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２は、オフすることにより、第４の電極Ｃ０Ｎ２から、第２のオフセットＶｏｆ２を含まないノイズ信号が供給されるようにする。
【００６４】
スイッチＰＴＮ２は、第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給された信号をサンプリングする。スイッチＰＴＮ２は、オンすることにより、第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給されたノイズ信号を第４の保持部ＣＴＮ２へ転送する。スイッチＰＴＮ２は、オフすることにより、転送されたノイズ信号を第４の保持部ＣＴＮ２が保持するようにする。
【００６５】
第４の保持部ＣＴＮ２は、第４の電極Ｃ０Ｎ２からスイッチＰＴＮ２を介して転送されたノイズ信号を保持する。第４の保持部ＣＴＮ２は、第２のインピーダンス変換部２０２から伝達されたノイズ信号を保持する。第４の保持部ＣＴＮ２に保持されたノイズ信号は、後段の転送スイッチ１０５がオンした際にノイズ信号出力線１０７を介して出力アンプ１０８へ読み出される。
【００６６】
次に、各列の読み出し回路１０３の動作を、図４を用いて説明する。図４は、各列の読み出し回路１０３の動作を示すタイミングチャートである。なお、図４には、制御信号の波形以外に、列信号線ＳＩＧの電位の変化も併せて示されている。
【００６７】
図４に示すように、各行の垂直転送期間ＶＴ及びサンプリング期間ＳＴが順次に設けられている。例えば、Ｎ行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）、Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ）、Ｎ＋１行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋１）、Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ＋１）、Ｎ＋２行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋２）、・・・が順次に設けられている。
【００６８】
また、各行の垂直転送期間ＶＴ内に、直前に読み出された（垂直転送された）行の信号に対する水平転送期間ＨＴがそれぞれ設けられている。例えば、Ｎ行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）内にＮ−１行目の水平転送期間ＨＴ（Ｎ−１）が設けられ、Ｎ＋１行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋１）内にＮ行目の水平転送期間ＨＴ（Ｎ）が設けられている。Ｎ＋２行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋２）内にＮ＋１行目の水平転送期間ＨＴ（Ｎ＋１）が設けられている。
【００６９】
各期間における動作を、Ｎ行目の画素の信号について例示的に説明する。
【００７０】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）の直前のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ−１）では、垂直走査回路１１０が、画素配列ＰＡにおけるＮ行目の画素のリセット部ＲＥＳへアクティブな制御信号φＰＲＥＳを供給する。これにより、Ｎ行目の画素では、リセット部ＲＥＳが電荷電圧変換部ＦＤをリセットし、画素出力部ＳＦがノイズ信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。
【００７１】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、垂直走査回路１１０が、画素配列ＰＡにおけるＮ行目の画素の選択部ＳＥＬへアクティブな制御信号φＰＳＥＬを供給することにより、Ｎ行目の画素を選択する。また、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ１へアクティブな制御信号φＰＴＮ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１へ転送する。その後、スイッチＰＴＮ１がオフすると、第３の保持部ＣＴＮ１は、転送された光信号を保持する。なお、スイッチＰＴＮ２はオフしている。
【００７２】
そして、垂直走査回路１１０が、Ｎ行目の画素の転送部ＴＸへアクティブな制御信号φＰＴＸを供給する。これにより、Ｎ行目の画素では、転送部ＴＸが光電変換部ＰＤの電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送し、画素出力部ＳＦが光信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ１へアクティブな制御信号φＰＴＳ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１へ転送する。この後、スイッチＰＴＳ１がオフすると、第１の保持部ＣＴＳ１は、転送された光信号を保持する。なお、スイッチＰＴＳ２はオフしている。
【００７３】
一方、垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）内における水平転送期間ＨＴ（Ｎ−１）では、水平走査回路１２０が、各列の転送スイッチ１０４及び転送スイッチ１０５を順次にオンさせる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓの第２の保持部ＣＴＳ２により保持された光信号は、光信号出力線１０６を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎの第４の保持部ＣＴＮ２により保持されたノイズ信号は、ノイズ信号出力線１０７を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。
【００７４】
このように、Ｎ行目の画素から第１の保持部又は第３の保持部へＮ行目の画素の信号を読み出す動作と、第２の保持部から光信号出力線へおよび第４の保持部からノイズ信号出力線へＮ−１行目の画素の信号を読み出す動作とを並行して行う。これにより、画素配列ＰＡから出力アンプ１０８まで信号を読み出す読み出し期間を短縮することができる。
【００７５】
Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢへノンアクティブなφＰＣ０ＲＢを供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢは、ともにオフする。これにより、各列の第１の保持部ＣＴＳ１はＮ行目の画素の光信号を保持し続け、各列の第３の保持部ＣＴＮ１はＮ行目の画素のノイズ信号を保持し続ける。
【００７６】
時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０Ｒ１へアクティブなφＰＣ０Ｒ１を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０Ｒ１がオンする。第１のインピーダンス変換部２０１は、参照電圧ＶＲＥＦ１を受けて、参照電圧ＶＲＥＦ１に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号を第１のクランプ容量Ｃ０Ｓの第１の電極Ｃ０Ｓ１へ入力する。第２のインピーダンス変換部２０２は、参照電圧ＶＲＥＦ１を受けて、参照電圧ＶＲＥＦ１に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号を第２のクランプ容量Ｃ０Ｎの第３の電極Ｃ０Ｎ１へ入力する。
【００７７】
時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓの第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１へアクティブなφＰＣ０Ｒ２を供給する。これにより、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓの第２の電極Ｃ０Ｓ２には、参照電圧ＶＲＥＦ２が入力される。また、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎの第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２へアクティブなφＰＣ０Ｒ２を供給する。第２のクランプ容量Ｃ０Ｎの第４の電極Ｃ０Ｎ２には、参照電圧ＶＲＥＦ２が入力される。
【００７８】
また、時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ２へアクティブな制御信号φＰＴＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ２は、オンして、第２の保持部ＣＴＳ２をリセットする。同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ２へアクティブな制御信号φＰＴＮ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ２は、オンして、第４の保持部ＣＴＮ２をリセットする。
【００７９】
時刻ｔ１において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢへアクティブなφＰＣ０ＲＢを供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢは、ともにオンする。これにより、第１のインピーダンス変換部２０１は、各列の第１の保持部ＣＴＳ１により保持された光信号を受けて、光信号と参照電圧ＶＲＥＦ１との和に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号を第１の電極Ｃ０Ｓ１へ入力する。同様に、第２のインピーダンス変換部２０２は、各列の第３の保持部ＣＴＮ１により保持されたノイズ信号を受けて、ノイズ信号と参照電圧ＶＲＥＦ１との和に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号を第３の電極Ｃ０Ｎ１へ入力する。
【００８０】
時刻ｔ２において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ２へアクティブなφＰＴＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ２がオンして、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓのクランプ作用により、第２の電極Ｃ０Ｓ２から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が供給される。すなわち、第２の電極Ｃ０Ｓ２は、第１のインピーダンス変換部２０１の第１のオフセットＶｏｆ１と、光信号に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号との差分信号を光信号として第２の保持部ＣＴＳ２へ供給する。第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給される光信号は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない。
【００８１】
時刻ｔ２において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ２へアクティブなφＰＴＮ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ２がオンして、第２のクランプ容量Ｃ０Ｎのクランプ作用により、第４の電極Ｃ０Ｎ２から、第２のオフセットＶｏｆ２を含まないノイズ信号が供給される。すなわち、第４の電極Ｃ０Ｎ２は、第２のインピーダンス変換部２０２の第２のオフセットＶｏｆ２と、ノイズ信号に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号との差分信号をノイズ信号として第４の保持部ＣＴＮ２へ供給する。第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給されるノイズ信号は、第２のオフセットＶｏｆ２を含まない。
【００８２】
時刻ｔ３において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ２へノンアクティブなφＰＴＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ２がオフして、第２の保持部ＣＴＳ２は、受けた光信号を保持する。
【００８３】
時刻ｔ３において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ２へノンアクティブなφＰＴＮ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ２がオフして、第４の保持部ＣＴＮ２は、受けたノイズ信号を保持する。
【００８４】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）に続く垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋１）内における水平転送期間ＨＴ（Ｎ）では、水平走査回路１２０が、各列の転送スイッチ１０４及び転送スイッチ１０５を順次にオンさせる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓにおける第２の保持部ＣＴＳ２により保持された光信号は、光信号出力線１０６を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎにおける第４の保持部ＣＴＮ２により保持されたノイズ信号は、ノイズ信号出力線１０７を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。
【００８５】
このように、光信号伝達部１０３Ｓは、第１のインピーダンス変換部２０１の第１のオフセットＶｏｆ１と光信号に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号との差分信号を光信号として出力アンプ１０８へ出力する。ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、第２のインピーダンス変換部２０２の第２のオフセットＶｏｆ２とノイズ信号に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号との差分信号をノイズ信号として出力アンプ１０８へ出力する。これにより、出力アンプ１０８は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号と第２のオフセットＶｏｆ２を含まないノイズ信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する。この結果、光信号とノイズ信号とが画素から異なるインピーダンス変換部を経由して出力アンプへ読み出される場合でも、インピーダンス変換部のオフセットが画像信号に含まれることを低減できる。
【００８６】
次に、本発明の撮像装置を適用した撮像システムの一例を図５に示す。
【００８７】
撮像システム９０は、図５に示すように、主として、光学系、撮像装置１００及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００８８】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００８９】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置１００の画素配列（撮像面）に被写体の像を形成する。
【００９０】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と撮像装置１００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に撮像装置１００へ導かれる光の量を調節する。
【００９１】
撮像装置１００は、画素配列に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置１００は、その画像信号を画素配列から読み出して出力する。
【００９２】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置１００に接続されており、撮像装置１００から出力された画像信号を処理する。
【００９３】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００９４】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００９５】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００９６】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００９７】
タイミング発生部９８は、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００９８】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００９９】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【０１００】
以上の構成により、撮像装置１００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【０１０１】
次に、第２実施形態に係る撮像装置１００ｉについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１０２】
撮像装置１００ｉでは、図６に示すように、各列の読み出し回路１０３ｉの構成が第１実施形態と異なる。図６は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１００ｉにおける各列の読み出し回路１０３ｉの構成を示す図である。
【０１０３】
読み出し回路１０３ｉは、光信号伝達部１０３Ｓｉとノイズ信号伝達部１０３Ｎｉとを含む。
【０１０４】
光信号伝達部１０３Ｓｉは、スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉ、スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉ、第１のインピーダンス変換部（第１の差動増幅器）４０１ｉ、スイッチＰＣ０Ｒ３ｉ、及び第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉを含む点で第１実施形態と異なる。
【０１０５】
スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉは、オンすることにより、第１の保持部ＣＴＳ１に保持された光信号を第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉへ転送する。
【０１０６】
スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉは、オンすることにより、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第２の電極Ｃ０Ｓ２ｉから供給された信号を第１のインピーダンス変換部４０１ｉの非反転入力端子へ転送する。
【０１０７】
第１のインピーダンス変換部４０１ｉは、図２５に示すような差動増幅器を図２４に示すようなボルテージフォロワとして機能するように構成したものである。
【０１０８】
第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉは、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力ノードＮ１と第２の保持部ＣＴＳ２とを接続するラインに対して、分岐して接続されている。
【０１０９】
スイッチＰＣ０Ｒ３ｉは、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力ノードＮ１と第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉとの接続状態を導通状態または遮断状態に切り替える。
【０１１０】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｉは、スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉ、スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉ、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）４０２ｉ、スイッチＰＣ０Ｒ３ｉ、及び第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉを含む点で第１実施形態と異なる。
【０１１１】
スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉは、オンすることにより、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたノイズ信号を第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉの第３の電極Ｃ０Ｎ１ｉへ転送する。
【０１１２】
スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉは、オンすることにより、第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉの第４の電極Ｃ０Ｎ２ｉから供給された信号を第２のインピーダンス変換部４０２ｉの非反転入力端子へ転送する。
【０１１３】
第２のインピーダンス変換部４０２ｉは、図２５に示すような差動増幅器を図２４に示すようなボルテージフォロワとして機能するように構成したものである。
【０１１４】
第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉは、第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力ノードＮ２と第４の保持部ＣＴＮ２とを接続するラインに対して、分岐して接続されている。
【０１１５】
スイッチＰＣ０Ｒ３ｉは、第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力ノードＮ２と第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉの第３の電極Ｃ０Ｎ１ｉとの接続を開閉する。
【０１１６】
また、各列の読み出し回路１０３ｉの動作が、図７に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図７は、各列の読み出し回路１０３ｉの動作を示すタイミングチャートである。
【０１１７】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ１０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉへノンアクティブな信号φＰＣＯＲＢ１を供給する。垂直走査回路１１０が、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｉのＰＣＯＲＢ２ｉへノンアクティブな信号φＰＣＯＲＢ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉ，ＰＣＯＲＢ２ｉは、いずれもオフする。また、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉへそれぞれアクティブな信号φＰＣＯＲ１、φＰＣＯＲ２、φＰＣＯＲ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉは、いずれもオンする。
【０１１８】
すなわち、時刻ｔ１０において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態（第１の状態）は、図８に示すようになる。第１のインピーダンス変換部４０１ｉは、その非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦ１が入力されるので、出力端子から信号（ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ１）を出力ノードＮ１へ出力する。この信号（ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ１）は、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの反転入力端子へ帰還されるとともに、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉへ入力される。このとき、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第２の電極Ｃ０Ｓ２ｉには、参照電圧ＶＲＥＦ２が供給されている。これにより、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉは、
ＶＣ０Ｓｉ＝ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ１−ＶＲＥＦ２・・・数式１
で表される電圧ＶＣ０Ｓｉを保持する。
【０１１９】
また、時刻ｔ１０において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの接続状態（第３の状態）は、図８と同様になる。このとき、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉは、
ＶＣ０Ｎｉ＝ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ２−ＶＲＥＦ２・・・数式２
で表される電圧ＶＣ０Ｎｉを保持する。
【０１２０】
時刻ｔ１４において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉ，ＰＣＯＲＢ２ｉへそれぞれアクティブな信号φＰＣＯＲＢ１、φＰＣＯＲＢ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉ，ＰＣＯＲＢ２ｉは、いずれもオンする。また、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉへそれぞれノンアクティブな信号φＰＣＯＲ１、φＰＣＯＲ２、φＰＣＯＲ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉは、いずれもオフする。
【０１２１】
すなわち、時刻ｔ１４において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態（第２の状態）は、図９に示すようになる。これにより、数式１で表される電圧ＶＣ０Ｓｉを保持した第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉが第１の保持部ＣＴＳ１と第１のインピーダンス変換部４０１ｉの非反転入力端子との間に直列に挿入された状態になる。
【０１２２】
時刻ｔ１６において、第１の保持部ＣＴＳ１に保持されたＮ行目の画素の光信号（Ｖｓとする）は、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉへ入力される。そして、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉ及び第１のインピーダンス変換部４０１ｉのクランプ作用により、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力端子から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が出力される。すなわち、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力端子から
Ｖｏ４０１ｉ＝Ｖｓ＋ＶＲＥＦ２−ＶＲＥＦ１・・・数式３
で表される電圧（信号）Ｖｏ４０１ｉが出力される。
【０１２３】
また、時刻ｔ１４において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの接続状態（第４の状態）は、図９と同様になる。時刻ｔ１５において、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたＮ行目の画素のノイズ信号をＶｎとすると、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力端子から
Ｖｏ４０２ｉ＝Ｖｎ＋ＶＲＥＦ２−ＶＲＥＦ１・・・数式４
で表される電圧（信号）Ｖｏ４０２ｉが出力される。
【０１２４】
このとき、
ＶＲＥＦ１＝ＶＲＥＦ２・・・数式５
と設定すれば、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力電圧（出力信号）Ｖｏ４０１ｉは光信号Ｖｓになる。この第１のインピーダンス変換部４０１ｉから出力される光信号は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない。また、第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力電圧（出力信号）Ｖｏ４０２ｉはノイズ信号Ｖｎになる。この第２のインピーダンス変換部４０２ｉから出力されるノイズ信号は、第２のオフセットＶｏｆ２を含まない。
【０１２５】
あるいは、
ＶＲＥＦ１≠ＶＲＥＦ２・・・数式６
と設定することにより、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力信号Ｖｏ４０１ｉや第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力信号Ｖｏ４０２ｉのＤＣレベルを調整してもよい。出力信号Ｖｏ４０１ｉ、Ｖｏ４０２ｉのＤＣレベルを調整することで、出力線上での信号の動作点を自由に設定することができ、撮像装置から出力された後に信号処理を好適に行うことができる。
【０１２６】
Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ０、ｔ１の動作が行われない点で第１実施形態と異なる。
【０１２７】
第１実施形態では、クランプ容量Ｃ０Ｓｉにより、Ｃ０Ｓｉ／（Ｃ０Ｓｉ＋ＣＴＳ２）の容量分割ゲイン（＜１）が掛かってしまいので、信号振幅が減衰し、その分最終段の出力アンプのゲインを高く決定しなければならない。
【０１２８】
しかし、本実施形態では、クランプ容量による信号振幅の減衰がないため、出力アンプをよりノイズを生じにくい低ゲインで動作させることができるという効果がある。
【０１２９】
なお、読み出し回路において、第１の保持部ＣＴＳ１および第３の保持部ＣＴＮ１を設けずに、列信号線ＳＩＧを介して伝達された信号が直接クランプ容量Ｃ０Ｓｉ、Ｃ０Ｎｉを充電してもよい。この場合には、スイッチＰＴＮ１、ＰＴＳ１をＯＦＦとすると、クランプ容量Ｃ０Ｓｉ、Ｃ０ＮｉのスイッチＰＴＮ１、ＰＴＳ１側の電極が電気的に浮遊状態となる。この浮遊状態の電極に外乱ノイズが混入すると、ノイズがそのままインピーダンス変換部４０１ｉ、４０２ｉの出力に現れる。すなわち、読み出し回路に第１の保持部ＣＴＳ１および第３の保持部ＣＴＮ１を設けることにより、外乱ノイズの影響を小さくすることができる。
【０１３０】
次に、第３実施形態に係る撮像装置１００ｊについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１３１】
撮像装置１００ｊでは、図１０に示すように、各列の読み出し回路１０３ｊの構成が第１実施形態と異なる。図１０は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置１００ｊにおける各列の読み出し回路１０３ｊの構成を示す図である。
【０１３２】
読み出し回路１０３ｊは、光信号伝達部１０３Ｓｊとノイズ信号伝達部１０３Ｎｊとを含む。
【０１３３】
光信号伝達部１０３Ｓｊは、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊ、第１のインピーダンス変換部（第１の作動増幅器）８０１ｊ、スイッチＦＢＳ１ｊ、スイッチＦＢＳ２ｊ、及びスイッチＦＢＳ３ｊを含む点で、第１実施形態と異なる。
【０１３４】
第１の保持部ＣＴＳ１１ｊと、スイッチＦＢＳ１ｊ及び第１の保持部ＣＴＳ１２ｊとは、スイッチＰＴＳ１と第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子との間に並列に配されている。第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ，ＣＴＳ１２ｊは、それぞれ、画素１０１からスイッチＰＴＳ１を介して転送された光信号を保持する。また、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ，ＣＴＳ１２ｊは、それぞれ、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから出力された第１のオフセットをクランプするクランプ容量としても作用する。
【０１３５】
第１のインピーダンス変換部８０１ｊは、その非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。
【０１３６】
第１の保持部ＣＴＳ１１ｊは、互いに対向する電極ＣＴＳ１１１ｊと電極ＣＴＳ１１２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＳ１１１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＳ１１２ｊには、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから第１のオフセットＶｏｆ１を含む信号が入力される。
【０１３７】
第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、互いに対向する電極ＣＴＳ１２１ｊと電極ＣＴＳ１２２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＳ１２１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＳ１２２ｊには、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから第１のオフセットＶｏｆ１を含む信号が入力される。
【０１３８】
スイッチＦＢＳ１ｊ、スイッチＦＢＳ２ｊ、及びスイッチＦＢＳ３ｊは、それらのオン／オンの組み合わせにより、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子と出力端子との間の経路を切り替える。これにより、スイッチＦＢＳ１ｊ、スイッチＦＢＳ２ｊ、及びスイッチＦＢＳ３ｊは、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ、ＣＴＳ１２ｊの機能を切り替える。
【０１３９】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｊは、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊ、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）８０２ｊ、スイッチＦＢＮ１ｊ、スイッチＦＢＮ２ｊ、及びスイッチＦＢＮ３ｊを含む点で、第１実施形態と異なる。
【０１４０】
第３の保持部ＣＴＮ１１ｊと、スイッチＦＢＮ１ｊ及び第３の保持部ＣＴＮ１２ｊとは、スイッチＰＴＮ１と第２のインピーダンス変換部８０２ｊの反転入力端子との間に並列に配されている。第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ，ＣＴＮ１２ｊは、それぞれ、画素１０１からスイッチＰＴＮ１を介して転送されたノイズ信号を保持する。また、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ，ＣＴＮ１２ｊは、それぞれ、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから出力された第２のオフセットをクランプするクランプ容量としても作用する。
【０１４１】
第２のインピーダンス変換部８０２ｊは、その非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。
【０１４２】
第３の保持部ＣＴＮ１１ｊは、互いに対向する電極ＣＴＮ１１１ｊと電極ＣＴＮ１１２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＮ１１１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＮ１１２ｊには、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから第２のオフセットＶｏｆ２を含む信号が入力される。
【０１４３】
第３の保持部ＣＴＮ１２ｊは、互いに対向する電極ＣＴＮ１２１ｊと電極ＣＴＮ１２２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＮ１２１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＮ１２２ｊには、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから第２のオフセットＶｏｆ２を含む信号が入力される。
【０１４４】
スイッチＦＢＮ１ｊ、スイッチＦＢＮ２ｊ、及びスイッチＦＢＮ３ｊは、それらのオン／オンの組み合わせにより、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの反転入力端子と出力端子との間の経路を切り替える。これにより、スイッチＦＢＮ１ｊ、スイッチＦＢＮ２ｊ、及びスイッチＦＢＮ３ｊは、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ、ＣＴＮ１２ｊの機能を切り替える。
【０１４５】
また、各列の読み出し回路１０３ｊの動作が、図１１に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図１１は、各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャートである。
【０１４６】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ２０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊへそれぞれアクティブな信号φＦＢＳ１、φＦＢＳ２を供給する。垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ３ｊへノンアクティブな信号φＦＢＳ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊがいずれもオンし、スイッチＦＢＳ３ｊがオフする。
【０１４７】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊへそれぞれアクティブな信号φＦＢＮ１、φＦＢＮ２を供給する。垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ３ｊへノンアクティブな信号φＦＢＮ３を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊがいずれもオンし、スイッチＦＢＮ３ｊがオフする。
【０１４８】
すなわち、時刻ｔ２０において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態（第１の保持状態）は、図１２（Ａ）に示すようになる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊと第１の保持部ＣＴＳ１２ｊとは、スイッチＰＴＳ１と第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子との間に並列に接続された状態になる。また、第１のインピーダンス変換部８０１ｊは、反転入力端子と出力端子とが短絡された状態になる。これにより、電極ＣＴＳ１１２ｊ，ＣＴＳ１２２ｊには、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから出力された信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１）が入力される。
【０１４９】
また、時刻ｔ２０において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊの接続状態（第３の保持状態）は、図１２（Ａ）に示すようになる。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおける電極ＣＴＮ１１２ｊ，ＣＴＮ１２２ｊには、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから出力された信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２）が入力される。
【０１５０】
時刻ｔ２６において、Ｎ行目の画素の光信号（Ｖｓとする）は、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊの電極ＣＴＳ１１１ｊと第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの電極ＣＴＳ１２ｊとへそれぞれ入力される。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊの容量をＣＴ１１とすると、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊは、
Ｑ１１＝ＣＴ１１＊（Ｖｓ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））・・・数式７
で表される電荷Ｑ１１を保持する。第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの容量をＣＴ１２とすると、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、
Ｑ１２＝ＣＴ１２＊（Ｖｓ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））・・・数式８
で表される電荷Ｑ１２を保持する。
【０１５１】
同様に、時刻ｔ２５において、Ｎ行目の画素のノイズ信号をＶｎとし、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊの容量をＣＴ１１とすると、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊは、
Ｑ１３＝ＣＴ１１＊（Ｖｎ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））・・・数式９
で表される電荷Ｑ１３を保持する。第３の保持部ＣＴＮ１２ｊの容量をＣＴ１２とすると、第３の保持部ＣＴＳ１２ｊは、
Ｑ１４＝ＣＴ１２＊（Ｖｎ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））・・・数式１０
で表される電荷Ｑ１４を保持する。
【０１５２】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ２７において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＳ１、φＦＢＳ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊがいずれもオフする。
【０１５３】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＮ１、φＦＢＮ２を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊがいずれもオフする。
【０１５４】
時刻ｔ２２において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ３ｊへアクティブな信号φＦＢＳ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ３ｊがオンする。
【０１５５】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ３ｊへアクティブな信号φＦＢＮ３を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ３ｊがオンする。
【０１５６】
すなわち、時刻ｔ２２において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態（第２の保持状態）は、図１３（Ａ）に示すようになる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊは、スイッチＰＴＳ１と第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子との間に直列に接続された状態になる。第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子と出力端子との間に接続された状態になる。そして、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ，ＣＴＳ１２ｊ及び第１のインピーダンス変換部８０１ｉのクランプ作用により、第１のインピーダンス変換部８０１ｉの出力端子から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が出力される。すなわち、第１のインピーダンス変換部８０１ｉの出力端子から
Ｖｏ８０１ｊ＝（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１）＋（Ｖｓ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））
＝Ｖｓ・・・数式１１
で表される電圧（信号）Ｖｏ８０１ｉが出力される。数式１１に示されるように、ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１は相殺されている。
【０１５７】
また、時刻ｔ２２において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊの接続状態（第４の保持状態）は、図１３（Ａ）に示すようになる。Ｎ行目の画素のノイズ信号をＶｎとすると、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｊの第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子から
Ｖｏ８０２ｊ＝（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２）＋（Ｖｎ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））
＝Ｖｎ・・・数式１２
で表される電圧（信号）Ｖｏ８０２ｊが出力される。
【０１５８】
なお、本実施形態においても、ＣＴＳ１１ならびにＣＴＮ１１を省略することができる。
【０１５９】
次に、第４実施形態に係る撮像装置１００ｋについて説明する。以下では、第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１６０】
撮像装置１００ｋは、その各列の読み出し回路１０３ｊの構成は第３実施形態と同様であるが、各列の読み出し回路の動作が、図１４に示すように、インピーダンス変換部を用いてゲインをかける点で第３実施形態と異なる。図１４は、本発明の第４実施形態に係る撮像装置１００ｋにおける各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャートである。
【０１６１】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ３０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＰＴＳ１へアクティブな制御信号φＰＴＳ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ、ＣＴＳ１２ｊへ転送する。また、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＰＴＮ１へアクティブな制御信号φＰＴＮ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ、ＣＴＮ１２ｊへ転送する。なお、他の点は、第３実施形態の時刻ｔ２０における動作と同様であり、時刻ｔ３０における読み出し回路１０３ｊの接続状態が図１２のようになる。
【０１６２】
時刻ｔ３１において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＳ１、φＦＢＳ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊがいずれもオフする。なお、スイッチＰＴＳ１は、オンしている。
【０１６３】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＮ１、φＦＢＮ２を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊがいずれもオフする。スイッチＰＴＮ１は、オンしている。
【０１６４】
時刻ｔ３２において、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊにおけるスイッチＰＴＮ１がオンした状態でスイッチＦＢＮ３ｊがオンする。これにより、時刻ｔ３０において画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号に、（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）のゲインがかけられた信号が、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子に現れる。また、各列の光信号伝達部１０３ＳｊにおけるスイッチＰＴＳ１がオンした状態でスイッチＦＢＳ３ｊがオンする。なお、他の点は、第３実施形態の時刻ｔ２２における動作と同様であり、時刻ｔ３２における読み出し回路１０３ｊの接続状態が図１３のようになる。
【０１６５】
時刻ｔ３３において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＰＴＮ１へノンアクティブな制御信号φＰＴＮ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１は、オフする。
【０１６６】
時刻ｔ３４において、垂直走査回路１１０が、Ｎ行目の画素の転送部ＴＸへアクティブな制御信号φＰＴＸを供給する。これにより、Ｎ行目の画素では、転送部ＴＸが光電変換部ＰＤの電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送し、画素出力部ＳＦが光信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。これにより、オンしているスイッチＰＴＳ１は、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１１ｊへ転送する。この第１の保持部ＣＴＳ１１ｊへ転送された光信号に、（ＣＴＳ１１＋ＣＴＳ１２）／（ＣＴＳ１１）のゲインがかけられた信号が、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子に現れる。
【０１６７】
本実施形態によれば、インピーダンス変換部を用いてゲインをかけることができるので、第２の保持部ＣＴＳ２又は第４の保持部ＣＴＮ２以降で発生するノイズにかけるゲインを小さくすることができる。これにより、トータルでＳＮ比を向上させることができる。
【０１６８】
次に、第５実施形態に係る撮像装置１００ｎについて説明する。以下では、第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１６９】
撮像装置１００ｎでは、図１５に示すように、各列の読み出し回路１０３ｎの構成が第３実施形態と異なる。図１５は、本発明の第５実施形態に係る撮像装置１００ｎにおける各列の読み出し回路１０３ｎの構成を示す図である。
【０１７０】
読み出し回路１０３ｎは、光信号伝達部１０３Ｓｎとノイズ信号伝達部１０３Ｎｎとを含む。
【０１７１】
光信号伝達部１０３Ｓｎは、第１の保持部ＣＴＳ１ｎをさらに含む。第１の保持部ＣＴＳ１ｎは、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊの電極ＣＴＳ１１１ｊとスイッチＰＴＳ１との間に接続されている。これにより、スイッチＰＴＳ１がオフして、電極ＣＴＳ１１１ｊ及び電極ＣＴＳ１２１ｊが浮遊状態になった際に、外乱ノイズなどが混入しても、電極ＣＴＳ１１１ｊ及び電極ＣＴＳ１２１ｊの電位が変動しにくくなる。
【０１７２】
同様に、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｎは、第３の保持部ＣＴＮ１ｎをさらに含む。第３の保持部ＣＴＮ１ｎは、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊの電極ＣＴＮ１１１ｊとスイッチＰＴＮ１との間に接続されている。これにより、スイッチＰＴＮ１がオフして、電極ＣＴＮ１１１ｊ及び電極ＣＴＮ１２１ｊが浮遊状態になった際に、外乱ノイズなどが混入しても、電極ＣＴＮ１１１ｊ及び電極ＣＴＮ１２１ｊの電位が変動しにくくなる。
【０１７３】
なお、各列の読み出し回路１０３ｎの動作は、第３実施形態と同様である。
【０１７４】
次に、第６実施形態に係る撮像装置１００ｐについて説明する。以下では、第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１７５】
撮像装置１００ｐでは、図１６に示すように、各列の読み出し回路１０３ｐの構成が第３実施形態と異なる。図１６は、本発明の第６実施形態に係る撮像装置１００ｐにおける各列の読み出し回路１０３ｐの構成を示す図である。
【０１７６】
読み出し回路１０３ｐは、光信号伝達部１０３Ｓｐとノイズ信号伝達部１０３Ｎｐとを含む。
【０１７７】
光信号伝達部１０３Ｓｐは、スイッチＦＢＳ１ｊに代えてスイッチＦＢＳ１ｐを含む。スイッチＦＢＳ１ｐは、オンすることにより、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの電極ＣＴＳ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。
【０１７８】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｐは、スイッチＦＢＮ１ｊに代えてスイッチＦＢＮ１ｐを含む。スイッチＦＢＮ１ｐは、オンすることにより、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊの電極ＣＴＮ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。
【０１７９】
また、各列の読み出し回路１０３ｐの動作が、図１４に示すように、次の点で第３実施形態と異なる。
【０１８０】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ３０〜ｔ３１の期間において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｐのスイッチＦＢＳ１ｐへアクティブな制御信号φＦＢＳ１を供給する。これにより、スイッチＦＢＳ１ｐは、オンして、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの電極ＣＴＳ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。これにより、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、
Ｑ１２ｐ＝ＣＴ１２＊（ＶＲＥＦ２−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））・・・数式１３
で表される電荷Ｑ１２ｐを保持する。
【０１８１】
時刻ｔ３０〜ｔ３１の期間において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｐのスイッチＦＢＮ１ｐへアクティブな制御信号φＦＢＮ１を供給する。これにより、スイッチＦＢＮ１ｐは、オンして、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊの電極ＣＴＮ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。これにより、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊは、
Ｑ１４ｐ＝ＣＴ１２＊（ＶＲＥＦ２−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））・・・数式１４
で表される電荷Ｑ１４ｐを保持する。
【０１８２】
時刻ｔ３２において、各列の光信号伝達部１０３ＳｐにおけるスイッチＰＴＳ１がオンした状態でスイッチＦＢＳ３ｐがオンする。これにより、第１の保持部ＣＴＳ１２が第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子と反転入力端子との間に接続されると、出力端子には、信号ＶＲＥＦ２が現れることになる。
【０１８３】
同様に、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｐにおける第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子にも、信号ＶＲＥＦ２が現れることになる。
【０１８４】
時刻ｔ３２〜ｔ３３の期間において、画素からノイズ信号伝達部１０３Ｎｐへの入力の変化分ΔＶｎに対して、（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）のゲインがかけられた信号が、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子に現れる。すなわち、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子には、
ＶＲＥＦ２＋ΔＶｎ＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式１５
が現れる。
【０１８５】
時刻ｔ３４〜ｔ３５の期間において、画素から光信号伝達部１０３Ｓｐへの入力の変化分ΔＶｓに対して、に対して、（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）のゲインがかけられた信号が、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子に現れる。すなわち、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子には、
ＶＲＥＦ２＋ΔＶｓ＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式１６
が現れる。
【０１８６】
このように、本実施形態では、第４実施形態による効果に加えて、ＶＲＥＦ２を調整することで信号のＤＣレベルを調整することができるので、水平転送期間中、ダイナミックレンジを有効に使えるという効果が得られる。
【０１８７】
次に、第７実施形態に係る撮像装置１００ｑについて説明する。以下では、第５実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１８８】
撮像装置１００ｑでは、図１７に示すように、各列の読み出し回路１０３ｑの構成が第３実施形態と異なる。図１７は、本発明の第７実施形態に係る撮像装置１００ｑにおける各列の読み出し回路１０３ｑの構成を示す図である。
【０１８９】
読み出し回路１０３ｑは、列アンプ１５００をさらに含む。列アンプ１５００は、光信号伝達部１０３Ｓｐとノイズ信号伝達部１０３Ｎｐとの前段に設けられている。
【０１９０】
列アンプ１５００は、インピーダンス変換部（増幅器）１５０３、クランプ容量Ｃ０、帰還容量Ｃｆ、及びリセットスイッチＰＣ０Ｒを含む。
【０１９１】
インピーダンス変換部（増幅器）１５０３は、非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦが供給されており、反転入力端子にクランプ容量Ｃ０を介して列信号線ＳＩＧが接続されている。インピーダンス変換部１５０３の出力端子と反転入力端子との間には、帰還容量ＣｆとリセットスイッチＰＣ０Ｒとが並列に接続されている。
【０１９２】
インピーダンス変換部１５０３は、列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を増幅し、増幅した光信号を光信号伝達部１０３Ｓｐへ供給し、列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を増幅し、増幅したノイズ信号をノイズ信号伝達部１０３Ｎｐへ供給する。
【０１９３】
また、各列の読み出し回路１０３ｑの動作が、図１８に示すように、次の点で第５実施形態と異なる。図１８は、各列の読み出し回路１０３ｑの動作を示すタイミングチャートである。
【０１９４】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ４０において、垂直走査回路１１０が、各列の列アンプ１５００におけるリセットスイッチＰＣ０Ｒへアクティブな制御信号φＰＣＯＲを供給する。これにより、リセットスイッチＰＣ０Ｒは、オンすることにより、インピーダンス変換部１５０３をリセットする。また、画素から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号は、クランプ容量Ｃ０へ入力される。
【０１９５】
時刻ｔ４１において、垂直走査回路１１０は、各列の列アンプ１５００におけるリセットスイッチＰＣ０Ｒへノンアクティブな制御信号φＰＣＯＲを供給する。これにより、リセットスイッチＰＣ０Ｒは、オフすることにより、クランプ容量Ｃ０がノイズ信号を保持するようにする。これにより、インピーダンス変換部１５０３の出力端子には、
Ｎ１＝ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１１・・・数式１７
で表される信号Ｎ１が現れる。Ｖｏｆ１１はインピーダンス変換部１５０３のオフセットである。
【０１９６】
時刻ｔ４２において、画素から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号は、クランプ容量Ｃ０へ入力される。そして、クランプ容量Ｃ０及びインピーダンス変換部１５０３のクランプ作用により、ノイズ信号Ｖｎと光信号Ｖｓとの差分にＣ０／Ｃｆのゲインをかけた信号が出力される。すなわち、インピーダンス変換部１５０３の出力端子には、
Ｓ１＝ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１１＋（Ｖｓ−Ｖｎ）＊（Ｃ０／Ｃｆ）・・・数式１８
で表される信号Ｓ１が現れる。
【０１９７】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ４３において、第２の保持部ＣＴＳ２に
Ｓ１＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式１９
の電圧（信号）が蓄積される。第４の保持部ＣＴＮ２に
Ｎ１＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式２０
の電圧（信号）が蓄積される。
【０１９８】
インピーダンス変換部１５０３を含む列アンプ１５００は、画素のノイズを除去し、出力信号にＣ０／Ｃｆのゲインをかける機能を有するが、変換器自身の出力オフセットＶｏｆ１１を除去することができない。後段の光信号伝達部１０３Ｓｐとノイズ信号伝達部１０３Ｎｐとが、そのオフセットＶｏｆ１１をサンプリングするとともに、信号にゲインをかけて出力アンプ１０８へ出力する。そして、出力アンプ１０８は、数式１９の信号と数式２０の信号との差分を演算することにより、Ｖｏｆ１１を除去した画像信号を生成することができる。
【０１９９】
本実施形態によれば、画素から出力アンプまでの経路における画素に近い部分でゲインをかけることができるので、その経路により伝達される過程で混入するノイズの影響を低減できるため、ＳＮ比を向上させることができる。
【０２００】
次に、第８実施形態に係る撮像装置１００ｈについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０２０１】
撮像装置１００ｈでは、図１９に示すように、各列の読み出し回路１０３ｈの構成が第３実施形態と異なる。図１９は、本発明の第８実施形態に係る撮像装置１００ｈにおける各列の読み出し回路１０３ｈの構成を示す図である。
【０２０２】
読み出し回路１０３ｈは、光信号伝達部１０３Ｓｈとノイズ信号伝達部１０３Ｎｈとを含む。
【０２０３】
光信号伝達部１０３Ｓｈは、第１のインピーダンス変換部（第１の差動増幅器）１７０１、スイッチＰＲＳ１、スイッチＰＴＳ１３、スイッチＰＲＳ１、スイッチＰＲＳ２、第１の保持部Ｃ０Ｓｈ、スイッチＰＴＳ１１、スイッチＰＴＳ１２を含む。
【０２０４】
第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子には、２つのスイッチＰＲＳ１、ＰＴＳ１３が接続されている。２つのスイッチＰＲＳ１、ＰＴＳ１３が排他的にオン／オフすることにより、その非反転入力端子の接続先を列信号線ＳＩＧと参照電圧ＶＲＥＦの電源とで切り替えることができる。
【０２０５】
スイッチＰＲＳ１と、その同じパルスで駆動されるスイッチＰＲＳ２とによって、第１の保持部Ｃ０Ｓｈが第１のインピーダンス変換部１７０１とスイッチＰＴＳ１１とを結ぶラインに対して直列に接続されるか並列に接続されるが切り替わる。
【０２０６】
第１の保持部Ｃ０Ｓｈは、第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１と第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２とを有する。第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１には、第１のインピーダンス変換部１７０１から第１のオフセットＶｏｆ１を含む信号が入力される。第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２には、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号Ｖｓが入力される。
【０２０７】
スイッチＰＴＳ１１は、列信号線ＳＩＧと第１の保持部Ｃ０Ｓｈとの接続を開閉する。
【０２０８】
スイッチＰＴＳ１２も、垂直転送期間ＶＴとサンプリング期間ＳＴとで経路を切り替える役割をする。
【０２０９】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｈは、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）１７０２、スイッチＰＲＮ１、スイッチＰＴＮ１３、スイッチＰＲＮ１、スイッチＰＲＮ２、第３の保持部Ｃ０Ｎｈ、スイッチＰＴＮ１１、スイッチＰＴＮ１２を含む。
【０２１０】
第２のインピーダンス変換部１７０２の非反転入力端子には、２つのスイッチＰＲＮ１、ＰＴＮ１３が接続されている。２つのスイッチＰＲＮ１、ＰＴＮ１３が排他的にオン／オフすることにより、接続先を列信号線ＳＩＧと参照電圧ＶＲＥＦの電源とで切り替えることができる。
【０２１１】
スイッチＰＲＮ１と同じパルスで駆動されるスイッチＰＲＮ２とによって、第３の保持部Ｃ０Ｎｈが第２のインピーダンス変換部１７０１とスイッチＰＴＮ１１とを結ぶラインに対して直列に接続されるか並列に接続されるが切り替わる。
【０２１２】
第３の保持部Ｃ０Ｎｈは、第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１と第４の保持電極Ｃ０Ｎｈ２とを有する。第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１は、第２のインピーダンス変換部１７０２から第２のオフセットＶｏｆ２を含む信号が入力される。第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２は、画素から列信号線を介して光信号Ｖｓが入力される。
【０２１３】
スイッチＰＴＮ１１は、列信号線ＳＩＧと第３の保持部Ｃ０Ｎｈとの接続を開閉する。
【０２１４】
スイッチＰＴＮ１２も、垂直転送期間ＶＴとサンプリング期間ＳＴとで経路を切り替える役割をする。
【０２１５】
また、各列の読み出し回路１０３ｈの動作が、図２０に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図２０は、各列の読み出し回路１０３ｈの動作を示すタイミングチャートである。
【０２１６】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ５０において、垂直走査回路１１０が、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｈのスイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３へそれぞれアクティブな制御信号φＰＴＮ１１、φＰＴＮ１２、φＰＴＮ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３がいずれもオンして、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態（第３の保持状態）は図２１に示すようになる。このとき、第２のインピーダンス変換部１７０２の非反転入力端子には、参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。第２のインピーダンス変換部１７０２の反転入力端子には、第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１が接続されている。第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１には、信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２）が入力される。第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第４の保持電極Ｃ０Ｎｈ２には、画素から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号Ｖｎが入力される。
【０２１７】
時刻ｔ５１において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｈのスイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３へそれぞれノンアクティブな制御信号φＰＴＮ１１、φＰＴＮ１２、φＰＴＮ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３がいずれもオフして、第３の保持部Ｃ０Ｎｈがノイズ信号を保持する。
【０２１８】
時刻ｔ５２において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｈのスイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３へそれぞれアクティブな制御信号φＰＴＳ１１、φＰＴＳ１２、φＰＴＳ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３がいずれもオンして、光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態（第１の保持状態）は図２１に示すようになる。このとき、第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子には、参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。第１のインピーダンス変換部１７０１の反転入力端子には、第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１が接続されている。第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１には、信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１）が入力される。第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２には、画素から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号Ｖｓが入力される。
【０２１９】
時刻ｔ５３において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｈのスイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３へそれぞれノンアクティブな制御信号φＰＴＳ１１、φＰＴＳ１２、φＰＴＳ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３がいずれもオフして、第１の保持部Ｃ０Ｓｈが光信号を保持する。
【０２２０】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ５４において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｈのスイッチＰＲＳ１、ＰＲＳ２へそれぞれアクティブな制御信号φＰＲＳ１、φＰＲＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＲＳ１、ＰＲＳ２がいずれもオンして、光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態（第５の保持状態）は図２２に示すようになる。このとき、第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子には、第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２が接続されている。第１のインピーダンス変換部１７０１の反転入力端子と第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１との接続が遮断されている。第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子の電位は
ＶＲＥＦ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１−Ｖｓ）・・・数式２１
となる。これにより、第１のインピーダンス変換部１７０１の出力端子には、
（ＶＲＥＦ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１−Ｖｓ））＋Ｖｏｆ１
＝Ｖｓ・・・数式２２
の信号が現れる（図２６参照）。
【０２２１】
また、時刻ｔ５４において、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態（第６の保持状態）は図２２に示すようになる。このとき、第２のインピーダンス変換部１７０２の非反転入力端子には、第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第２の保持電極Ｃ０Ｎｈ２が接続されている。第２のインピーダンス変換部１７０２の反転入力端子と第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第１の保持電極Ｃ０Ｎｈ１との接続が遮断されている。ノイズ信号保持部１０３Ｎｈにおける第２のインピーダンス変換部１７０２の出力端子には、
（ＶＲＥＦ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２−Ｖｎ））＋Ｖｏｆ２
＝Ｖｎ・・・数式２４
の信号が現れる（図２６参照）。
【符号の説明】
【０２２２】
９０ 撮像システム
１００、１００ｉ、１００ｊ、１００ｋ、１００ｎ、１００ｐ、１００ｑ、１００ｈ、２０００、 撮像装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された撮像装置では、図２８に示すように、画素配列における各列の画素に接続された信号配線ＳＩＧに、容量Ｃ、アンプ２、スイッチＳＷ、容量Ｃｓｈ、アンプ５がこの順番に接続されている。また、この撮像装置では、図２９に示すように、容量Ｃがリセット信号ｒｃに応じてリセットスイッチ１によりリセットされた後に、薄膜トランジスタＴがオンして光電変換素子Ｓの信号が容量Ｃへ転送されて容量Ｃに蓄積される。その後、ｓｍｐｌパルスによりスイッチＳＷがオンした際に、容量Ｃに蓄積された信号がアンプ２により増幅されてサンプルホールド回路３内の容量Ｃｓｈに伝達されて容量Ｃｓｈに蓄積される。スイッチＳＷがオフした後、容量Ｃｓｈに蓄積された信号は、ａｄ０〜８パルスによりアナログマルチプレクサ４が端子４を選択した際に、Ａ／Ｄ変換器７へ転送されＡ／Ｄ変換器７によりＡ／Ｄ変換された後にＤｏｕｔに出力される。この構成により、特許文献１によれば、スイッチＳＷがオフした状態で容量Ｃｓｈにより蓄積された信号がアンプ２の出力するアナログ電圧の変動の影響を受けないので、容易にＳＮ比を向上できるとされている。
【０００３】
特許文献２に記載された撮像装置では、画素から異なるタイミングでノイズ信号と光信号とをそれぞれ出力アンプへ読み出し、出力アンプにより光信号とノイズ信号との差分をとるＣＤＳ処理を行うことが開示されている。これにより、特許文献２によれば、固定パターンノイズが除去された画像信号を撮像装置から出力することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５０２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−５１９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、撮像装置では、画素から出力アンプまでの信号の読み出し動作を高速に行いたいという要求と、画素から読み出された信号に応じて生成される画像信号に含まれるノイズを低減したいという要求とがある。これら２つの要求は、一般に、両立が困難である。
【０００６】
本発明の目的は、画素から出力アンプまでの信号の読み出し動作を高速に行うとともに、固定パターンノイズが画像信号に含まれることを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面に係る撮像装置は、光電変換部を含む画素と、前記画素に接続された列信号線と、出力部と、同一の前記画素を選択している期間の異なるタイミングにおける前記同一の前記画素から前記列信号線へ出力された第１の信号と第２の信号とを前記出力部へ伝達する伝達ブロックとを備え、前記伝達ブロックは、第１の伝達部と第２の伝達部とを含み、前記第１の伝達部は、前記第１の信号を前記出力部へ向けて伝達する第１のインピーダンス変換部を含み、前記第１のインピーダンス変換部の第１のオフセットと前記第１の信号に前記第１のオフセットが重畳された信号との差分信号を第３の信号として前記出力部へ伝達し、前記第２の伝達部は、前記第２の信号を前記出力部へ向けて伝達する第２のインピーダンス変換部を含み、前記第２のインピーダンス変換部の第２のオフセットと前記第２の信号に前記第２のオフセットが重畳された信号との差分信号を第４の信号として前記出力部へ伝達し、前記出力部は、前記第３の信号と前記第４の信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る撮像装置と、前記撮像装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記撮像装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画素から出力アンプまでの信号の読み出し動作を高速に行うとともに、固定パターンノイズが画像信号に含まれることを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の構成図。
【図２】画素１０１の構成を示す図。
【図３】各列の読み出し回路１０３の構成を示す図。
【図４】各列の読み出し回路１０３の動作を示すタイミングチャート。
【図５】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る撮像装置１００ｉにおける各列の読み出し回路１０３ｉの構成を示す図。
【図７】各列の読み出し回路１０３ｉの動作を示すタイミングチャート。
【図８】時刻ｔ１０における各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態を示す図。
【図９】時刻ｔ１４における各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態を示す図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る撮像装置１００ｊにおける各列の読み出し回路１０３ｊの構成を示す図。
【図１１】各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャート。
【図１２】時刻ｔ２０における各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態を示す図。
【図１３】時刻ｔ２２における各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態を示す図。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る撮像装置１００ｋにおける各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャート。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る撮像装置１００ｎにおける各列の読み出し回路１０３ｎの構成を示す図。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る撮像装置１００ｐにおける各列の読み出し回路１０３ｐの構成を示す図。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る撮像装置１００ｑにおける各列の読み出し回路１０３ｑの構成を示す図。
【図１８】各列の読み出し回路１０３ｑの動作を示すタイミングチャート。
【図１９】本発明の第８実施形態に係る撮像装置１００ｈにおける各列の読み出し回路１０３ｈの構成を示す図。
【図２０】各列の読み出し回路１０３ｈの動作を示すタイミングチャート。
【図２１】時刻ｔ５０におけるノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態、又は、時刻ｔ５２における光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態を示す図。
【図２２】時刻ｔ５４におけるノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態、又は、時刻ｔ５４における光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態を示す図。
【図２３】インピーダンス変換部の構成例を示す図。
【図２４】インピーダンス変換部の構成例を示す図。
【図２５】オペアンプの構成例を示す図。
【図２６】インピーダンス変換部の入力端子の信号及び出力端子の信号を示す表。
【図２７】本発明の課題を説明するための図。
【図２８】背景技術を説明するための図。
【図２９】背景技術を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の課題を、図２７を用いて詳細に説明する。図２７は、撮像装置２０００における１列分の構成を示す図である。
【００１２】
撮像装置２０００は、次の構成要素を備える。
【００１３】
画素配列ＰＡ２０００では、画素２００１、２００２を含む複数のアクティブ型の画素が行方向及び列方向に配列されている。画素配列ＰＡ２０００における各列の画素には、列信号線ＳＩＧを介してラインメモリ２０１０が接続されている。画素２００１及び画素２００２は、同じ列の画素であり同じ信号線ＳＩＧに接続されている。また、列信号線ＳＩＧには、定電流負荷２００３が接続されている。
【００１４】
ラインメモリ２０１０は、容量２００４、２００５、２００８、２００９、及びインピーダンス変換器２００６、２００７を含む。
【００１５】
選択部（選択トランジスタ）ＳＥＬは、オンすることによりその画素を選択状態にする。選択状態になった画素では、光電変換部ＰＤで発生した信号が転送部ＴＸを介して画素出力部（ソースフォロワトランジスタ）ＳＦのゲートへ入力される。その信号は、画素出力部ＳＦと定電流負荷２００３とにより増幅されて信号線ＳＩＧへ出力される。
【００１６】
具体的には、第１の期間において、ノイズ信号Ｖｎが画素から容量２００５に読み出され、その後、ノイズ信号Ｖｎに画像信号を重畳させた光信号Ｖｓが画素から容量２００４に読み出される。
【００１７】
第２の期間において、容量２００４に読み出された光信号はインピーダンス変換器２００６を介して容量２００８に伝達される。容量２００８は、伝達された光信号を保持する。また、容量２００５に読み出されたノイズ信号はインピーダンス変換器２００７を介して容量２００９に伝達される。容量２００９は、伝達されたノイズ信号を保持する。
【００１８】
第３の期間において、容量２００８に保持された光信号は後段の出力線（図示せず）へ読み出される。また、容量２００９に保持されたノイズ信号は後段の出力線（図示せず）へ読み出される。出力アンプ（図示せず）は、出力線を介して光信号とノイズ信号とを受けて、受けた光信号とノイズ信号との差分をとることにより画像信号を生成して撮像装置２０００の外部へ出力する。
【００１９】
仮に、所定の画素（例えば、画素２００１）の信号を容量２００８，２００９から出力線へ読み出す動作と、別の画素（例えば、画素２００２）から信号を容量２００４，２００５へ読み出す動作とを並行して行うとする。この場合、画素配列ＰＡ２０００から信号を出力アンプに読み出すための読み出し期間を短縮できる。
【００２０】
しかし、光信号がインピーダンス変換器２００６のオフセットを含み、ノイズ信号がインピーダンス変換器２００７のオフセットを含んだ状態で、それぞれ出力アンプへ伝達されている。この場合、出力アンプにより光信号とノイズ信号との差分をとっても、インピーダンス変換器２００６のオフセットとインピーダンス変換器２００７のオフセットとの差分が画像信号にノイズとして残ってしまう。この画像信号におけるオフセット成分を低減して、画像信号により得られる画像の画質を向上することが望まれる。
【００２１】
本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の構成図である。
【００２２】
撮像装置１００は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、イメージスキャナ用のイメージ入力装置に用いられるＣＭＯＳイメージセンサーである。撮像装置１００は、画素配列ＰＡ、複数の列信号線ＳＩＧ、垂直走査回路１１０、複数の読み出し回路（複数の伝達ブロック）１０３、複数の列転送部１０９、水平走査回路１２０、及び出力アンプ（出力部）１０８を備える。
【００２３】
画素配列ＰＡでは、複数の画素１０１が行方向及び列方向に配列されている。図１では、画素配列ＰＡが４行６列の画素１０１で構成される場合が例示されている。
【００２４】
複数の列信号線ＳＩＧは、画素配列ＰＡの各列の画素１０１に接続されている。各列信号線ＳＩＧには、定電流源１０２が接続されている。定電流源１０２は、列信号線ＳＩＧに定電流を供給する。
【００２５】
垂直走査回路１１０は、画素配列ＰＡを垂直方向（列方向）に走査することにより、信号を読み出すべき行を選択し、選択した行の画素から列信号線ＳＩＧへ信号が出力されるようにその選択した行の画素を駆動する。
【００２６】
複数の読み出し回路１０３は、画素配列ＰＡの各列の画素１０１に対応して設けられている。各読み出し回路１０３は、列信号線ＳＩＧに出力された各列の画素の信号を読み出す。すなわち、読み出し回路１０３は、列信号線ＳＩＧを介して同一の画素１０１から異なるタイミングで受けた光信号とノイズ信号とを一時的に保持する。読み出し回路１０３は、後述のように、光信号伝達部（第１の伝達部）１０３Ｓとノイズ信号伝達部（第２の伝達部）１０３Ｎとを含む。光信号伝達部１０３Ｓは、光信号を一時的に保持する。ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、ノイズ信号とを一時的に保持する。
【００２７】
複数の列転送部１０９は、画素配列ＰＡの各列の画素１０１に対応して設けられている。各列転送部１０９は、読み出し回路１０３により保持された光信号とノイズ信号とを出力アンプ１０８へ転送する。各列転送部１０９は、転送スイッチ１０４と転送スイッチ１０５とを含む。
【００２８】
転送スイッチ１０４は、光信号伝達部１０３Ｓと光信号出力線１０６との導通をオン／オフする。転送スイッチ１０４は、オンすることにより、光信号伝達部１０３Ｓにより保持された光信号を光信号出力線１０６経由で出力アンプ１０８へ転送する。
【００２９】
転送スイッチ１０５は、ノイズ信号伝達部１０３Ｎとノイズ信号出力線１０７との導通をオン／オフする。転送スイッチ１０５は、オンすることにより、ノイズ信号伝達部１０３Ｎにより保持されたノイズ信号をノイズ信号出力線１０７経由で出力アンプ１０８へ転送する。
【００３０】
水平走査回路１２０は、複数の列転送部１０９を水平方向（行方向）に走査することにより、各列の転送スイッチ１０４及び転送スイッチ１０５を順次にオンさせる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓにより保持された光信号は、光信号出力線１０６を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎにより保持されたノイズ信号は、ノイズ信号出力線１０７を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。
【００３１】
出力アンプ１０８は、各列の読み出し回路１０３の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３Ｎからそれぞれ光信号とノイズ信号とを受ける。出力アンプ１０８は、受けた光信号とノイズ信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する。出力アンプ１０８は、例えば、差動増幅器である。
【００３２】
次に、画素配列ＰＡにおける各画素１０１の構成を、図２を用いて説明する。図２は、画素１０１の構成を示す図である。
【００３３】
画素１０１は、光電変換部ＰＤ、転送部ＴＸ、電荷電圧変換部ＦＤ、リセット部ＲＥＳ、選択部ＳＥＬ、及び画素出力部ＳＦを含む。
【００３４】
光電変換部ＰＤは、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤは、例えば、フォトダイオードである。
【００３５】
転送部ＴＸは、光電変換部ＰＤで発生した電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送する。転送部ＴＸは、例えば、転送ＭＯＳトランジスタであり、垂直走査回路１１０（図１参照）からアクティブな信号がゲートに供給された際にオンすることにより、光電変換部ＰＤで発生した信号電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送する。
【００３６】
電荷電圧変換部ＦＤは、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部ＦＤは、例えば、フローティングディフュージョンである。
【００３７】
リセット部ＲＥＳは、電荷電圧変換部ＦＤをリセットする。リセット部ＲＥＳは、例えば、リセットＭＯＳトランジスタであり、垂直走査回路１１０（図１参照）からアクティブな信号がゲートに供給された際にオンすることにより、電荷電圧変換部ＦＤを（リセット電源ＶＤＤの電位に）リセットする。
【００３８】
選択部ＳＥＬは、画素１０１を選択状態／非選択状態にする。選択部ＳＥＬは、例えば、選択ＭＯＳトランジスタであり、垂直走査回路１１０（図１参照）からアクティブ／ノンアクティブな信号がゲートに供給された際にオン／オフすることにより、画素１０１を選択状態／非選択状態にする。
【００３９】
画素出力部ＳＦは、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じた信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。画素出力部ＳＦは、例えば、ソースフォロワＭＯＳトランジスタＳＦであり、列信号線ＳＩＧに接続された定電流源１０２とともにソースフォロワ動作をすることにより、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じた信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。すなわち、画素出力部ＳＦは、電荷電圧変換部ＦＤがリセットされた状態で、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じたノイズ信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。画素出力部ＳＦは、光電変換部ＰＤの電荷が電荷電圧変換部ＦＤへ転送された状態で、電荷電圧変換部ＦＤの電圧に応じた光信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。
【００４０】
次に、各列の読み出し回路１０３の構成を、図３を用いて説明する。図３は、各列の読み出し回路１０３の構成を示す図である。
【００４１】
読み出し回路１０３は、光信号伝達部１０３Ｓとノイズ信号伝達部１０３Ｎとを含む。
【００４２】
光信号伝達部１０３Ｓは、スイッチＰＴＳ１、第１の保持部ＣＴＳ１、スイッチＰＣ０ＲＢ、第１のインピーダンス変換部（第１の差動増幅器）２０１、スイッチＰＣ０Ｒ１、及び第１のクランプ容量Ｃ０Ｓを含む。光信号伝達部１０３Ｓは、第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１、スイッチＰＴＳ２、及び第２の保持部ＣＴＳ２を含む。
【００４３】
光信号伝達部１０３Ｓは、第５の状態と、第６の状態とを切り替える。第５の状態では、第１のインピーダンス変換部２０１の出力端子と第１のクランプ容量Ｃ０Ｓにおける後述の第１の電極Ｃ０Ｓ１とを接続するとともに後述の第２の電極Ｃ０Ｓ２へ参照電圧を供給する。第６の状態では、第１のインピーダンス変換部２０１の出力端子と第１の電極Ｃ０Ｓ１との接続を維持しながら第２の電極Ｃ０Ｓ２に参照電圧ＶＲＥＦ２を供給しない。
【００４４】
スイッチＰＴＳ１は、第１の信号である光信号をサンプリングする。スイッチＰＴＳ１は、オンすることにより、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１へ転送する。スイッチＰＴＳ１は、オフすることにより、転送された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１が保持するようにする。
【００４５】
第１の保持部ＣＴＳ１は、画素１０１からスイッチＰＴＳ１を介して転送された光信号を保持する。
【００４６】
スイッチＰＣ０ＲＢは、第１の保持部ＣＴＳ１に保持された光信号を第１のインピーダンス変換部２０１へ転送する。
【００４７】
第１のインピーダンス変換部２０１は、転送された光信号をインピーダンス変換して出力する。第１のインピーダンス変換部２０１は、第１の保持部ＣＴＳ１に保持された光信号を第２の保持部ＣＴＳ２へ伝達する。第１のインピーダンス変換部２０１は、第１のオフセットＶｏｆ１を有する。第１のインピーダンス変換部２０１は、例えば、バッファーアンプである。
【００４８】
なお、第１のインピーダンス変換部２０１は、図２３に示すようなソースフォロワでもよいし、図２４に示すようなオペアンプ２２０１を用いたボルテージフォロワでもよい。図２４におけるオペアンプ２２０１は、図２５に示すような差動増幅器でもよい。
【００４９】
スイッチＰＣ０Ｒ１は、オンすることにより、第１のインピーダンス変換部２０１の入力側へ参照電圧ＶＲＥＦ１を供給する。
【００５０】
第１のクランプ容量Ｃ０Ｓは、第１のインピーダンス変換部２０１から出力される信号をクランプする。第１のクランプ容量Ｃ０Ｓは、第１の電極Ｃ０Ｓ１と第２の電極Ｃ０Ｓ２とを有する。第１の電極Ｃ０Ｓ１は、第１のインピーダンス変換部から第１のオフセットＶｏｆ１が入力される。第２の電極Ｃ０Ｓ２は、第１の電極Ｃ０Ｓ１に対向している。第２の電極Ｃ０Ｓ２は、第１のインピーダンス変換部２０１の第１のオフセットＶｏｆ１と光信号に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号との差分信号を第３の信号である光信号として供給する。第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給される光信号は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない。
【００５１】
第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１は、オンすることにより、第２の電極Ｃ０Ｓ２へ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１は、オフすることにより、第２の電極Ｃ０Ｓ２から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が供給されるようにする。
【００５２】
スイッチＰＴＳ２は、第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給された信号をサンプリングする。スイッチＰＴＳ２は、オンすることにより、第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給された光信号を第２の保持部ＣＴＳ２へ転送する。スイッチＰＴＳ２は、オフすることにより、転送された光信号を第２の保持部ＣＴＳ２が保持するようにする。
【００５３】
第２の保持部ＣＴＳ２は、第２の電極Ｃ０Ｓ２からスイッチＰＴＳ２を介して転送された光信号を保持する。第２の保持部ＣＴＳ２は、第１のインピーダンス変換部２０１から伝達された光信号を保持する。第２の保持部ＣＴＳ２に保持された光信号は、後段の転送スイッチ１０４がオンした際に光信号出力線１０６を介して出力アンプ１０８へ読み出される。
【００５４】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、スイッチＰＴＮ１、第３の保持部ＣＴＮ１、スイッチＰＣ０ＲＢ、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）２０２、スイッチＰＣ０Ｒ１、及び第２のクランプ容量Ｃ０Ｎを含む。ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２、スイッチＰＴＮ２、及び第４の保持部ＣＴＮ２を含む。
【００５５】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、第７の状態と、第８の状態とを切り替える。第７の状態では、第２のインピーダンス変換部２０２の出力端子と第２のクランプ容量Ｃ０Ｎにおける後述の第３の電極Ｃ０Ｎ１とを接続するとともに後述の第４の電極Ｃ０Ｎ２へ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。第８の状態では、第２のインピーダンス変換部２０２の出力端子と第３の電極Ｃ０Ｎ１との接続を維持しながら第４の電極Ｃ０Ｎ２に参照電圧ＶＲＥＦ２を供給しない。
【００５６】
スイッチＰＴＮ１は、第２の信号であるノイズ信号をサンプリングする。スイッチＰＴＮ１は、オンすることにより、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１へ転送する。スイッチＰＴＮ１は、オフすることにより、転送されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１が保持するようにする。
【００５７】
第３の保持部ＣＴＮ１は、画素１０１からスイッチＰＴＮ１を介して転送されたノイズ信号を保持する。
【００５８】
スイッチＰＣ０ＲＢは、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたノイズ信号を第２のインピーダンス変換部２０２へ転送する。
【００５９】
第２のインピーダンス変換部２０２は、転送されたノイズ信号をインピーダンス変換して出力する。第２のインピーダンス変換部２０２は、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたノイズ信号を第４の保持部ＣＴＮ２へ伝達する。第２のインピーダンス変換部２０２は、第２のオフセットＶｏｆ２を有する。第２のインピーダンス変換部２０２は、例えば、バッファーアンプである。
【００６０】
なお、第２のインピーダンス変換部２０２は、図２３に示すようなソースフォロワでもよいし、図２４に示すようなオペアンプ２２０１を用いたボルテージフォロワでもよい。図２４におけるオペアンプ２２０１は、図２５に示すような差動増幅器でもよい。
【００６１】
スイッチＰＣ０Ｒ１は、オンすることにより、第２のインピーダンス変換部２０２の入力側へ参照電圧ＶＲＥＦ１を供給する。
【００６２】
第２のクランプ容量Ｃ０Ｎは、第２のインピーダンス変換部２０２から出力される信号をクランプする。第２のクランプ容量Ｃ０Ｎは、第３の電極Ｃ０Ｎ１と第４の電極Ｃ０Ｎ２とを有する。第３の電極Ｃ０Ｎ１は、第２のインピーダンス変換部２０２から第２のオフセットＶｏｆ２が入力される。第４の電極Ｃ０Ｎ２は、第３の電極Ｃ０Ｎ１に対向している。第４の電極Ｃ０Ｎ２は、第２のインピーダンス変換部２０２の第２のオフセットＶｏｆ２とノイズ信号に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号との差分信号を第４の信号であるノイズ信号として供給する。第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給されるノイズ信号は、第２のオフセットＶｏｆ２を含まない。
【００６３】
第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２は、オンすることにより、第４の電極Ｃ０Ｎ２へ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２は、オフすることにより、第４の電極Ｃ０Ｎ２から、第２のオフセットＶｏｆ２を含まないノイズ信号が供給されるようにする。
【００６４】
スイッチＰＴＮ２は、第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給された信号をサンプリングする。スイッチＰＴＮ２は、オンすることにより、第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給されたノイズ信号を第４の保持部ＣＴＮ２へ転送する。スイッチＰＴＮ２は、オフすることにより、転送されたノイズ信号を第４の保持部ＣＴＮ２が保持するようにする。
【００６５】
第４の保持部ＣＴＮ２は、第４の電極Ｃ０Ｎ２からスイッチＰＴＮ２を介して転送されたノイズ信号を保持する。第４の保持部ＣＴＮ２は、第２のインピーダンス変換部２０２から伝達されたノイズ信号を保持する。第４の保持部ＣＴＮ２に保持されたノイズ信号は、後段の転送スイッチ１０５がオンした際にノイズ信号出力線１０７を介して出力アンプ１０８へ読み出される。
【００６６】
次に、各列の読み出し回路１０３の動作を、図４を用いて説明する。図４は、各列の読み出し回路１０３の動作を示すタイミングチャートである。なお、図４には、制御信号の波形以外に、列信号線ＳＩＧの電位の変化も併せて示されている。
【００６７】
図４に示すように、各行の垂直転送期間ＶＴ及びサンプリング期間ＳＴが順次に設けられている。例えば、Ｎ行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）、Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ）、Ｎ＋１行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋１）、Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ＋１）、Ｎ＋２行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋２）、・・・が順次に設けられている。
【００６８】
また、各行の垂直転送期間ＶＴ内に、直前に読み出された（垂直転送された）行の信号に対する水平転送期間ＨＴがそれぞれ設けられている。例えば、Ｎ行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）内にＮ−１行目の水平転送期間ＨＴ（Ｎ−１）が設けられ、Ｎ＋１行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋１）内にＮ行目の水平転送期間ＨＴ（Ｎ）が設けられている。Ｎ＋２行目の垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋２）内にＮ＋１行目の水平転送期間ＨＴ（Ｎ＋１）が設けられている。
【００６９】
各期間における動作を、Ｎ行目の画素の信号について例示的に説明する。
【００７０】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）の直前のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ−１）では、垂直走査回路１１０が、画素配列ＰＡにおけるＮ行目の画素のリセット部ＲＥＳへアクティブな制御信号φＰＲＥＳを供給する。これにより、Ｎ行目の画素では、リセット部ＲＥＳが電荷電圧変換部ＦＤをリセットし、画素出力部ＳＦがノイズ信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。
【００７１】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、垂直走査回路１１０が、画素配列ＰＡにおけるＮ行目の画素の選択部ＳＥＬへアクティブな制御信号φＰＳＥＬを供給することにより、Ｎ行目の画素を選択する。また、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ１へアクティブな制御信号φＰＴＮ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１へ転送する。その後、スイッチＰＴＮ１がオフすると、第３の保持部ＣＴＮ１は、転送された光信号を保持する。なお、スイッチＰＴＮ２はオフしている。
【００７２】
そして、垂直走査回路１１０が、Ｎ行目の画素の転送部ＴＸへアクティブな制御信号φＰＴＸを供給する。これにより、Ｎ行目の画素では、転送部ＴＸが光電変換部ＰＤの電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送し、画素出力部ＳＦが光信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ１へアクティブな制御信号φＰＴＳ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１へ転送する。この後、スイッチＰＴＳ１がオフすると、第１の保持部ＣＴＳ１は、転送された光信号を保持する。なお、スイッチＰＴＳ２はオフしている。
【００７３】
一方、垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）内における水平転送期間ＨＴ（Ｎ−１）では、水平走査回路１２０が、各列の転送スイッチ１０４及び転送スイッチ１０５を順次にオンさせる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓの第２の保持部ＣＴＳ２により保持された光信号は、光信号出力線１０６を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎの第４の保持部ＣＴＮ２により保持されたノイズ信号は、ノイズ信号出力線１０７を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。
【００７４】
このように、Ｎ行目の画素から第１の保持部又は第３の保持部へＮ行目の画素の信号を読み出す動作と、第２の保持部から光信号出力線へおよび第４の保持部からノイズ信号出力線へＮ−１行目の画素の信号を読み出す動作とを並行して行う。これにより、画素配列ＰＡから出力アンプ１０８まで信号を読み出す読み出し期間を短縮することができる。
【００７５】
Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢへノンアクティブなφＰＣ０ＲＢを供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢは、ともにオフする。これにより、各列の第１の保持部ＣＴＳ１はＮ行目の画素の光信号を保持し続け、各列の第３の保持部ＣＴＮ１はＮ行目の画素のノイズ信号を保持し続ける。
【００７６】
時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０Ｒ１へアクティブなφＰＣ０Ｒ１を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０Ｒ１がオンする。第１のインピーダンス変換部２０１は、参照電圧ＶＲＥＦ１を受けて、参照電圧ＶＲＥＦ１に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号を第１のクランプ容量Ｃ０Ｓの第１の電極Ｃ０Ｓ１へ入力する。第２のインピーダンス変換部２０２は、参照電圧ＶＲＥＦ１を受けて、参照電圧ＶＲＥＦ１に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号を第２のクランプ容量Ｃ０Ｎの第３の電極Ｃ０Ｎ１へ入力する。
【００７７】
時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓの第１のスイッチＰＣ０Ｒ２１へアクティブなφＰＣ０Ｒ２を供給する。これにより、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓの第２の電極Ｃ０Ｓ２には、参照電圧ＶＲＥＦ２が入力される。また、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎの第２のスイッチＰＣ０Ｒ２２へアクティブなφＰＣ０Ｒ２を供給する。第２のクランプ容量Ｃ０Ｎの第４の電極Ｃ０Ｎ２には、参照電圧ＶＲＥＦ２が入力される。
【００７８】
また、時刻ｔ０において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ２へアクティブな制御信号φＰＴＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ２は、オンして、第２の保持部ＣＴＳ２をリセットする。同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ２へアクティブな制御信号φＰＴＮ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ２は、オンして、第４の保持部ＣＴＮ２をリセットする。
【００７９】
時刻ｔ１において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢへアクティブなφＰＣ０ＲＢを供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓ及びノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＣ０ＲＢは、ともにオンする。これにより、第１のインピーダンス変換部２０１は、各列の第１の保持部ＣＴＳ１により保持された光信号を受けて、光信号と参照電圧ＶＲＥＦ１との和に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号を第１の電極Ｃ０Ｓ１へ入力する。同様に、第２のインピーダンス変換部２０２は、各列の第３の保持部ＣＴＮ１により保持されたノイズ信号を受けて、ノイズ信号と参照電圧ＶＲＥＦ１との和に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号を第３の電極Ｃ０Ｎ１へ入力する。
【００８０】
時刻ｔ２において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ２へアクティブなφＰＴＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ２がオンして、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓのクランプ作用により、第２の電極Ｃ０Ｓ２から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が供給される。すなわち、第２の電極Ｃ０Ｓ２は、第１のインピーダンス変換部２０１の第１のオフセットＶｏｆ１と、光信号に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号との差分信号を光信号として第２の保持部ＣＴＳ２へ供給する。第２の電極Ｃ０Ｓ２から供給される光信号は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない。
【００８１】
時刻ｔ２において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ２へアクティブなφＰＴＮ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ２がオンして、第２のクランプ容量Ｃ０Ｎのクランプ作用により、第４の電極Ｃ０Ｎ２から、第２のオフセットＶｏｆ２を含まないノイズ信号が供給される。すなわち、第４の電極Ｃ０Ｎ２は、第２のインピーダンス変換部２０２の第２のオフセットＶｏｆ２と、ノイズ信号に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号との差分信号をノイズ信号として第４の保持部ＣＴＮ２へ供給する。第４の電極Ｃ０Ｎ２から供給されるノイズ信号は、第２のオフセットＶｏｆ２を含まない。
【００８２】
時刻ｔ３において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳのスイッチＰＴＳ２へノンアクティブなφＰＴＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ２がオフして、第２の保持部ＣＴＳ２は、受けた光信号を保持する。
【００８３】
時刻ｔ３において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮのスイッチＰＴＮ２へノンアクティブなφＰＴＮ２を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ２がオフして、第４の保持部ＣＴＮ２は、受けたノイズ信号を保持する。
【００８４】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）に続く垂直転送期間ＶＴ（Ｎ＋１）内における水平転送期間ＨＴ（Ｎ）では、水平走査回路１２０が、各列の転送スイッチ１０４及び転送スイッチ１０５を順次にオンさせる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓにおける第２の保持部ＣＴＳ２により保持された光信号は、光信号出力線１０６を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎにおける第４の保持部ＣＴＮ２により保持されたノイズ信号は、ノイズ信号出力線１０７を介して、順次に出力アンプ１０８へ読み出される。
【００８５】
このように、光信号伝達部１０３Ｓは、第１のインピーダンス変換部２０１の第１のオフセットＶｏｆ１と光信号に第１のオフセットＶｏｆ１が重畳された信号との差分信号を光信号として出力アンプ１０８へ出力する。ノイズ信号伝達部１０３Ｎは、第２のインピーダンス変換部２０２の第２のオフセットＶｏｆ２とノイズ信号に第２のオフセットＶｏｆ２が重畳された信号との差分信号をノイズ信号として出力アンプ１０８へ出力する。これにより、出力アンプ１０８は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号と第２のオフセットＶｏｆ２を含まないノイズ信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する。この結果、光信号とノイズ信号とが画素から異なるインピーダンス変換部を経由して出力アンプへ読み出される場合でも、インピーダンス変換部のオフセットが画像信号に含まれることを低減できる。
【００８６】
次に、本発明の撮像装置を適用した撮像システムの一例を図５に示す。
【００８７】
撮像システム９０は、図５に示すように、主として、光学系、撮像装置１００及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００８８】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００８９】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置１００の画素配列（撮像面）に被写体の像を形成する。
【００９０】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と撮像装置１００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に撮像装置１００へ導かれる光の量を調節する。
【００９１】
撮像装置１００は、画素配列に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置１００は、その画像信号を画素配列から読み出して出力する。
【００９２】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置１００に接続されており、撮像装置１００から出力された画像信号を処理する。
【００９３】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００９４】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００９５】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００９６】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００９７】
タイミング発生部９８は、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００９８】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００９９】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【０１００】
以上の構成により、撮像装置１００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【０１０１】
次に、第２実施形態に係る撮像装置１００ｉについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１０２】
撮像装置１００ｉでは、図６に示すように、各列の読み出し回路１０３ｉの構成が第１実施形態と異なる。図６は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１００ｉにおける各列の読み出し回路１０３ｉの構成を示す図である。
【０１０３】
読み出し回路１０３ｉは、光信号伝達部１０３Ｓｉとノイズ信号伝達部１０３Ｎｉとを含む。
【０１０４】
光信号伝達部１０３Ｓｉは、スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉ、スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉ、第１のインピーダンス変換部（第１の差動増幅器）４０１ｉ、スイッチＰＣ０Ｒ３ｉ、及び第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉを含む点で第１実施形態と異なる。
【０１０５】
スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉは、オンすることにより、第１の保持部ＣＴＳ１に保持された光信号を第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉへ転送する。
【０１０６】
スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉは、オンすることにより、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第２の電極Ｃ０Ｓ２ｉから供給された信号を第１のインピーダンス変換部４０１ｉの非反転入力端子へ転送する。
【０１０７】
第１のインピーダンス変換部４０１ｉは、図２５に示すような差動増幅器を図２４に示すようなボルテージフォロワとして機能するように構成したものである。
【０１０８】
第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉは、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力ノードＮ１と第２の保持部ＣＴＳ２とを接続するラインに対して、分岐して接続されている。
【０１０９】
スイッチＰＣ０Ｒ３ｉは、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力ノードＮ１と第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉとの接続状態を導通状態または遮断状態に切り替える。
【０１１０】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｉは、スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉ、スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉ、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）４０２ｉ、スイッチＰＣ０Ｒ３ｉ、及び第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉを含む点で第１実施形態と異なる。
【０１１１】
スイッチＰＣ０ＲＢ１ｉは、オンすることにより、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたノイズ信号を第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉの第３の電極Ｃ０Ｎ１ｉへ転送する。
【０１１２】
スイッチＰＣ０ＲＢ２ｉは、オンすることにより、第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉの第４の電極Ｃ０Ｎ２ｉから供給された信号を第２のインピーダンス変換部４０２ｉの非反転入力端子へ転送する。
【０１１３】
第２のインピーダンス変換部４０２ｉは、図２５に示すような差動増幅器を図２４に示すようなボルテージフォロワとして機能するように構成したものである。
【０１１４】
第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉは、第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力ノードＮ２と第４の保持部ＣＴＮ２とを接続するラインに対して、分岐して接続されている。
【０１１５】
スイッチＰＣ０Ｒ３ｉは、第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力ノードＮ２と第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉの第３の電極Ｃ０Ｎ１ｉとの接続を開閉する。
【０１１６】
また、各列の読み出し回路１０３ｉの動作が、図７に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図７は、各列の読み出し回路１０３ｉの動作を示すタイミングチャートである。
【０１１７】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ１０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉへノンアクティブな信号φＰＣＯＲＢ１を供給する。垂直走査回路１１０が、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｉのＰＣＯＲＢ２ｉへノンアクティブな信号φＰＣＯＲＢ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉ，ＰＣＯＲＢ２ｉは、いずれもオフする。また、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉへそれぞれアクティブな信号φＰＣＯＲ１、φＰＣＯＲ２、φＰＣＯＲ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉは、いずれもオンする。
【０１１８】
すなわち、時刻ｔ１０において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態（第１の状態）は、図８に示すようになる。第１のインピーダンス変換部４０１ｉは、その非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦ１が入力されるので、出力端子から信号（ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ１）を出力ノードＮ１へ出力する。この信号（ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ１）は、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの反転入力端子へ帰還されるとともに、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉへ入力される。このとき、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第２の電極Ｃ０Ｓ２ｉには、参照電圧ＶＲＥＦ２が供給されている。これにより、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉは、
ＶＣ０Ｓｉ＝ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ１−ＶＲＥＦ２・・・数式１
で表される電圧ＶＣ０Ｓｉを保持する。
【０１１９】
また、時刻ｔ１０において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの接続状態（第３の状態）は、図８と同様になる。このとき、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの第２のクランプ容量Ｃ０Ｎｉは、
ＶＣ０Ｎｉ＝ＶＲＥＦ１＋Ｖｏｆ２−ＶＲＥＦ２・・・数式２
で表される電圧ＶＣ０Ｎｉを保持する。
【０１２０】
時刻ｔ１４において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉ，ＰＣＯＲＢ２ｉへそれぞれアクティブな信号φＰＣＯＲＢ１、φＰＣＯＲＢ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲＢ１ｉ，ＰＣＯＲＢ２ｉは、いずれもオンする。また、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉへそれぞれノンアクティブな信号φＰＣＯＲ１、φＰＣＯＲ２、φＰＣＯＲ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉ及びノイズ信号伝達部１０３ＮｉのスイッチＰＣＯＲ１，ＰＣＯＲ２，ＰＣＯＲ３ｉは、いずれもオフする。
【０１２１】
すなわち、時刻ｔ１４において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｉの接続状態（第２の状態）は、図９に示すようになる。これにより、数式１で表される電圧ＶＣ０Ｓｉを保持した第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉが第１の保持部ＣＴＳ１と第１のインピーダンス変換部４０１ｉの非反転入力端子との間に直列に挿入された状態になる。
【０１２２】
時刻ｔ１６において、第１の保持部ＣＴＳ１に保持されたＮ行目の画素の光信号（Ｖｓとする）は、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉの第１の電極Ｃ０Ｓ１ｉへ入力される。そして、第１のクランプ容量Ｃ０Ｓｉ及び第１のインピーダンス変換部４０１ｉのクランプ作用により、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力端子から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が出力される。すなわち、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力端子から
Ｖｏ４０１ｉ＝Ｖｓ＋ＶＲＥＦ２−ＶＲＥＦ１・・・数式３
で表される電圧（信号）Ｖｏ４０１ｉが出力される。
【０１２３】
また、時刻ｔ１４において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの接続状態（第４の状態）は、図９と同様になる。時刻ｔ１５において、第３の保持部ＣＴＮ１に保持されたＮ行目の画素のノイズ信号をＶｎとすると、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｉの第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力端子から
Ｖｏ４０２ｉ＝Ｖｎ＋ＶＲＥＦ２−ＶＲＥＦ１・・・数式４
で表される電圧（信号）Ｖｏ４０２ｉが出力される。
【０１２４】
このとき、
ＶＲＥＦ１＝ＶＲＥＦ２・・・数式５
と設定すれば、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力電圧（出力信号）Ｖｏ４０１ｉは光信号Ｖｓになる。この第１のインピーダンス変換部４０１ｉから出力される光信号は、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない。また、第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力電圧（出力信号）Ｖｏ４０２ｉはノイズ信号Ｖｎになる。この第２のインピーダンス変換部４０２ｉから出力されるノイズ信号は、第２のオフセットＶｏｆ２を含まない。
【０１２５】
あるいは、
ＶＲＥＦ１≠ＶＲＥＦ２・・・数式６
と設定することにより、第１のインピーダンス変換部４０１ｉの出力信号Ｖｏ４０１ｉや第２のインピーダンス変換部４０２ｉの出力信号Ｖｏ４０２ｉのＤＣレベルを調整してもよい。出力信号Ｖｏ４０１ｉ、Ｖｏ４０２ｉのＤＣレベルを調整することで、出力線上での信号の動作点を自由に設定することができ、撮像装置から出力された後に信号処理を好適に行うことができる。
【０１２６】
Ｎ行目のサンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ０、ｔ１の動作が行われない点で第１実施形態と異なる。
【０１２７】
第１実施形態では、クランプ容量Ｃ０Ｓｉにより、Ｃ０Ｓｉ／（Ｃ０Ｓｉ＋ＣＴＳ２）の容量分割ゲイン（＜１）が掛かってしまいので、信号振幅が減衰し、その分最終段の出力アンプのゲインを高く決定しなければならない。
【０１２８】
しかし、本実施形態では、クランプ容量による信号振幅の減衰がないため、出力アンプをよりノイズを生じにくい低ゲインで動作させることができるという効果がある。
【０１２９】
なお、読み出し回路において、第１の保持部ＣＴＳ１および第３の保持部ＣＴＮ１を設けずに、列信号線ＳＩＧを介して伝達された信号が直接クランプ容量Ｃ０Ｓｉ、Ｃ０Ｎｉを充電してもよい。この場合には、スイッチＰＴＮ１、ＰＴＳ１をＯＦＦとすると、クランプ容量Ｃ０Ｓｉ、Ｃ０ＮｉのスイッチＰＴＮ１、ＰＴＳ１側の電極が電気的に浮遊状態となる。この浮遊状態の電極に外乱ノイズが混入すると、ノイズがそのままインピーダンス変換部４０１ｉ、４０２ｉの出力に現れる。すなわち、読み出し回路に第１の保持部ＣＴＳ１および第３の保持部ＣＴＮ１を設けることにより、外乱ノイズの影響を小さくすることができる。
【０１３０】
次に、第３実施形態に係る撮像装置１００ｊについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１３１】
撮像装置１００ｊでは、図１０に示すように、各列の読み出し回路１０３ｊの構成が第１実施形態と異なる。図１０は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置１００ｊにおける各列の読み出し回路１０３ｊの構成を示す図である。
【０１３２】
読み出し回路１０３ｊは、光信号伝達部１０３Ｓｊとノイズ信号伝達部１０３Ｎｊとを含む。
【０１３３】
光信号伝達部１０３Ｓｊは、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊ、第１のインピーダンス変換部（第１の作動増幅器）８０１ｊ、スイッチＦＢＳ１ｊ、スイッチＦＢＳ２ｊ、及びスイッチＦＢＳ３ｊを含む点で、第１実施形態と異なる。
【０１３４】
第１の保持部ＣＴＳ１１ｊと、スイッチＦＢＳ１ｊ及び第１の保持部ＣＴＳ１２ｊとは、スイッチＰＴＳ１と第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子との間に並列に配されている。第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ，ＣＴＳ１２ｊは、それぞれ、画素１０１からスイッチＰＴＳ１を介して転送された光信号を保持する。また、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ，ＣＴＳ１２ｊは、それぞれ、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから出力された第１のオフセットをクランプするクランプ容量としても作用する。
【０１３５】
第１のインピーダンス変換部８０１ｊは、その非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。
【０１３６】
第１の保持部ＣＴＳ１１ｊは、互いに対向する電極ＣＴＳ１１１ｊと電極ＣＴＳ１１２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＳ１１１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＳ１１２ｊには、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから第１のオフセットＶｏｆ１を含む信号が入力される。
【０１３７】
第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、互いに対向する電極ＣＴＳ１２１ｊと電極ＣＴＳ１２２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＳ１２１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＳ１２２ｊには、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから第１のオフセットＶｏｆ１を含む信号が入力される。
【０１３８】
スイッチＦＢＳ１ｊ、スイッチＦＢＳ２ｊ、及びスイッチＦＢＳ３ｊは、それらのオン／オンの組み合わせにより、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子と出力端子との間の経路を切り替える。これにより、スイッチＦＢＳ１ｊ、スイッチＦＢＳ２ｊ、及びスイッチＦＢＳ３ｊは、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ、ＣＴＳ１２ｊの機能を切り替える。
【０１３９】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｊは、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊ、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）８０２ｊ、スイッチＦＢＮ１ｊ、スイッチＦＢＮ２ｊ、及びスイッチＦＢＮ３ｊを含む点で、第１実施形態と異なる。
【０１４０】
第３の保持部ＣＴＮ１１ｊと、スイッチＦＢＮ１ｊ及び第３の保持部ＣＴＮ１２ｊとは、スイッチＰＴＮ１と第２のインピーダンス変換部８０２ｊの反転入力端子との間に並列に配されている。第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ，ＣＴＮ１２ｊは、それぞれ、画素１０１からスイッチＰＴＮ１を介して転送されたノイズ信号を保持する。また、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ，ＣＴＮ１２ｊは、それぞれ、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから出力された第２のオフセットをクランプするクランプ容量としても作用する。
【０１４１】
第２のインピーダンス変換部８０２ｊは、その非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。
【０１４２】
第３の保持部ＣＴＮ１１ｊは、互いに対向する電極ＣＴＮ１１１ｊと電極ＣＴＮ１１２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＮ１１１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＮ１１２ｊには、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから第２のオフセットＶｏｆ２を含む信号が入力される。
【０１４３】
第３の保持部ＣＴＮ１２ｊは、互いに対向する電極ＣＴＮ１２１ｊと電極ＣＴＮ１２２ｊとを有する。電極（第２の保持電極）ＣＴＮ１２１ｊには、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号が入力される。電極（第１の保持電極）ＣＴＮ１２２ｊには、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから第２のオフセットＶｏｆ２を含む信号が入力される。
【０１４４】
スイッチＦＢＮ１ｊ、スイッチＦＢＮ２ｊ、及びスイッチＦＢＮ３ｊは、それらのオン／オンの組み合わせにより、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの反転入力端子と出力端子との間の経路を切り替える。これにより、スイッチＦＢＮ１ｊ、スイッチＦＢＮ２ｊ、及びスイッチＦＢＮ３ｊは、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ、ＣＴＮ１２ｊの機能を切り替える。
【０１４５】
また、各列の読み出し回路１０３ｊの動作が、図１１に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図１１は、各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャートである。
【０１４６】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ２０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊへそれぞれアクティブな信号φＦＢＳ１、φＦＢＳ２を供給する。垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ３ｊへノンアクティブな信号φＦＢＳ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊがいずれもオンし、スイッチＦＢＳ３ｊがオフする。
【０１４７】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊへそれぞれアクティブな信号φＦＢＮ１、φＦＢＮ２を供給する。垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ３ｊへノンアクティブな信号φＦＢＮ３を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊがいずれもオンし、スイッチＦＢＮ３ｊがオフする。
【０１４８】
すなわち、時刻ｔ２０において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態（第１の保持状態）は、図１２（Ａ）に示すようになる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊと第１の保持部ＣＴＳ１２ｊとは、スイッチＰＴＳ１と第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子との間に並列に接続された状態になる。また、第１のインピーダンス変換部８０１ｊは、反転入力端子と出力端子とが短絡された状態になる。これにより、電極ＣＴＳ１１２ｊ，ＣＴＳ１２２ｊには、第１のインピーダンス変換部８０１ｊから出力された信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１）が入力される。
【０１４９】
また、時刻ｔ２０において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊの接続状態（第３の保持状態）は、図１２（Ａ）に示すようになる。各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおける電極ＣＴＮ１１２ｊ，ＣＴＮ１２２ｊには、第２のインピーダンス変換部８０２ｊから出力された信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２）が入力される。
【０１５０】
時刻ｔ２６において、Ｎ行目の画素の光信号（Ｖｓとする）は、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊの電極ＣＴＳ１１１ｊと第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの電極ＣＴＳ１２ｊとへそれぞれ入力される。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊの容量をＣＴ１１とすると、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊは、
Ｑ１１＝ＣＴ１１＊（Ｖｓ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））・・・数式７
で表される電荷Ｑ１１を保持する。第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの容量をＣＴ１２とすると、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、
Ｑ１２＝ＣＴ１２＊（Ｖｓ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））・・・数式８
で表される電荷Ｑ１２を保持する。
【０１５１】
同様に、時刻ｔ２５において、Ｎ行目の画素のノイズ信号をＶｎとし、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊの容量をＣＴ１１とすると、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊは、
Ｑ１３＝ＣＴ１１＊（Ｖｎ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））・・・数式９
で表される電荷Ｑ１３を保持する。第３の保持部ＣＴＮ１２ｊの容量をＣＴ１２とすると、第３の保持部ＣＴＳ１２ｊは、
Ｑ１４＝ＣＴ１２＊（Ｖｎ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））・・・数式１０
で表される電荷Ｑ１４を保持する。
【０１５２】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ２７において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＳ１、φＦＢＳ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊがいずれもオフする。
【０１５３】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＮ１、φＦＢＮ２を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊがいずれもオフする。
【０１５４】
時刻ｔ２２において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ３ｊへアクティブな信号φＦＢＳ３を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ３ｊがオンする。
【０１５５】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ３ｊへアクティブな信号φＦＢＮ３を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ３ｊがオンする。
【０１５６】
すなわち、時刻ｔ２２において、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊの接続状態（第２の保持状態）は、図１３（Ａ）に示すようになる。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊは、スイッチＰＴＳ１と第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子との間に直列に接続された状態になる。第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの反転入力端子と出力端子との間に接続された状態になる。そして、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ，ＣＴＳ１２ｊ及び第１のインピーダンス変換部８０１ｉのクランプ作用により、第１のインピーダンス変換部８０１ｉの出力端子から、第１のオフセットＶｏｆ１を含まない光信号が出力される。すなわち、第１のインピーダンス変換部８０１ｉの出力端子から
Ｖｏ８０１ｊ＝（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１）＋（Ｖｓ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））
＝Ｖｓ・・・数式１１
で表される電圧（信号）Ｖｏ８０１ｉが出力される。数式１１に示されるように、ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１は相殺されている。
【０１５７】
また、時刻ｔ２２において、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊの接続状態（第４の保持状態）は、図１３（Ａ）に示すようになる。Ｎ行目の画素のノイズ信号をＶｎとすると、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｊの第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子から
Ｖｏ８０２ｊ＝（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２）＋（Ｖｎ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））
＝Ｖｎ・・・数式１２
で表される電圧（信号）Ｖｏ８０２ｊが出力される。
【０１５８】
なお、本実施形態においても、ＣＴＳ１１ならびにＣＴＮ１１を省略することができる。
【０１５９】
次に、第４実施形態に係る撮像装置１００ｋについて説明する。以下では、第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１６０】
撮像装置１００ｋは、その各列の読み出し回路１０３ｊの構成は第３実施形態と同様であるが、各列の読み出し回路の動作が、図１４に示すように、インピーダンス変換部を用いてゲインをかける点で第３実施形態と異なる。図１４は、本発明の第４実施形態に係る撮像装置１００ｋにおける各列の読み出し回路１０３ｊの動作を示すタイミングチャートである。
【０１６１】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ３０において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＰＴＳ１へアクティブな制御信号φＰＴＳ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第１の保持部ＣＴＳ１１ｊ、ＣＴＳ１２ｊへ転送する。また、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＰＴＮ１へアクティブな制御信号φＰＴＮ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１は、オンして、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を第３の保持部ＣＴＮ１１ｊ、ＣＴＮ１２ｊへ転送する。なお、他の点は、第３実施形態の時刻ｔ２０における動作と同様であり、時刻ｔ３０における読み出し回路１０３ｊの接続状態が図１２のようになる。
【０１６２】
時刻ｔ３１において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｊのスイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＳ１、φＦＢＳ２を供給する。これにより、各列の光信号伝達部１０３Ｓｊにおいて、スイッチＦＢＳ１ｊ、ＦＢＳ２ｊがいずれもオフする。なお、スイッチＰＴＳ１は、オンしている。
【０１６３】
同様に、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊへそれぞれノンアクティブな信号φＦＢＮ１、φＦＢＮ２を供給する。これにより、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｊにおいて、スイッチＦＢＮ１ｊ、ＦＢＮ２ｊがいずれもオフする。スイッチＰＴＮ１は、オンしている。
【０１６４】
時刻ｔ３２において、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊにおけるスイッチＰＴＮ１がオンした状態でスイッチＦＢＮ３ｊがオンする。これにより、時刻ｔ３０において画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号に、（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）のゲインがかけられた信号が、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子に現れる。また、各列の光信号伝達部１０３ＳｊにおけるスイッチＰＴＳ１がオンした状態でスイッチＦＢＳ３ｊがオンする。なお、他の点は、第３実施形態の時刻ｔ２２における動作と同様であり、時刻ｔ３２における読み出し回路１０３ｊの接続状態が図１３のようになる。
【０１６５】
時刻ｔ３３において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｊのスイッチＰＴＮ１へノンアクティブな制御信号φＰＴＮ１を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１は、オフする。
【０１６６】
時刻ｔ３４において、垂直走査回路１１０が、Ｎ行目の画素の転送部ＴＸへアクティブな制御信号φＰＴＸを供給する。これにより、Ｎ行目の画素では、転送部ＴＸが光電変換部ＰＤの電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送し、画素出力部ＳＦが光信号を列信号線ＳＩＧへ出力する。これにより、オンしているスイッチＰＴＳ１は、画素１０１から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を第１の保持部ＣＴＳ１１ｊへ転送する。この第１の保持部ＣＴＳ１１ｊへ転送された光信号に、（ＣＴＳ１１＋ＣＴＳ１２）／（ＣＴＳ１１）のゲインがかけられた信号が、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子に現れる。
【０１６７】
本実施形態によれば、インピーダンス変換部を用いてゲインをかけることができるので、第２の保持部ＣＴＳ２又は第４の保持部ＣＴＮ２以降で発生するノイズにかけるゲインを小さくすることができる。これにより、トータルでＳＮ比を向上させることができる。
【０１６８】
次に、第５実施形態に係る撮像装置１００ｎについて説明する。以下では、第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１６９】
撮像装置１００ｎでは、図１５に示すように、各列の読み出し回路１０３ｎの構成が第３実施形態と異なる。図１５は、本発明の第５実施形態に係る撮像装置１００ｎにおける各列の読み出し回路１０３ｎの構成を示す図である。
【０１７０】
読み出し回路１０３ｎは、光信号伝達部１０３Ｓｎとノイズ信号伝達部１０３Ｎｎとを含む。
【０１７１】
光信号伝達部１０３Ｓｎは、第１の保持部ＣＴＳ１ｎをさらに含む。第１の保持部ＣＴＳ１ｎは、第１の保持部ＣＴＳ１１ｊの電極ＣＴＳ１１１ｊとスイッチＰＴＳ１との間に接続されている。これにより、スイッチＰＴＳ１がオフして、電極ＣＴＳ１１１ｊ及び電極ＣＴＳ１２１ｊが浮遊状態になった際に、外乱ノイズなどが混入しても、電極ＣＴＳ１１１ｊ及び電極ＣＴＳ１２１ｊの電位が変動しにくくなる。
【０１７２】
同様に、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｎは、第３の保持部ＣＴＮ１ｎをさらに含む。第３の保持部ＣＴＮ１ｎは、第３の保持部ＣＴＮ１１ｊの電極ＣＴＮ１１１ｊとスイッチＰＴＮ１との間に接続されている。これにより、スイッチＰＴＮ１がオフして、電極ＣＴＮ１１１ｊ及び電極ＣＴＮ１２１ｊが浮遊状態になった際に、外乱ノイズなどが混入しても、電極ＣＴＮ１１１ｊ及び電極ＣＴＮ１２１ｊの電位が変動しにくくなる。
【０１７３】
なお、各列の読み出し回路１０３ｎの動作は、第３実施形態と同様である。
【０１７４】
次に、第６実施形態に係る撮像装置１００ｐについて説明する。以下では、第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１７５】
撮像装置１００ｐでは、図１６に示すように、各列の読み出し回路１０３ｐの構成が第３実施形態と異なる。図１６は、本発明の第６実施形態に係る撮像装置１００ｐにおける各列の読み出し回路１０３ｐの構成を示す図である。
【０１７６】
読み出し回路１０３ｐは、光信号伝達部１０３Ｓｐとノイズ信号伝達部１０３Ｎｐとを含む。
【０１７７】
光信号伝達部１０３Ｓｐは、スイッチＦＢＳ１ｊに代えてスイッチＦＢＳ１ｐを含む。スイッチＦＢＳ１ｐは、オンすることにより、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの電極ＣＴＳ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。
【０１７８】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｐは、スイッチＦＢＮ１ｊに代えてスイッチＦＢＮ１ｐを含む。スイッチＦＢＮ１ｐは、オンすることにより、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊの電極ＣＴＮ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。
【０１７９】
また、各列の読み出し回路１０３ｐの動作が、図１４に示すように、次の点で第３実施形態と異なる。
【０１８０】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ３０〜ｔ３１の期間において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｐのスイッチＦＢＳ１ｐへアクティブな制御信号φＦＢＳ１を供給する。これにより、スイッチＦＢＳ１ｐは、オンして、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊの電極ＣＴＳ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。これにより、第１の保持部ＣＴＳ１２ｊは、
Ｑ１２ｐ＝ＣＴ１２＊（ＶＲＥＦ２−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１））・・・数式１３
で表される電荷Ｑ１２ｐを保持する。
【０１８１】
時刻ｔ３０〜ｔ３１の期間において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｐのスイッチＦＢＮ１ｐへアクティブな制御信号φＦＢＮ１を供給する。これにより、スイッチＦＢＮ１ｐは、オンして、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊの電極ＣＴＮ１２１ｊへ参照電圧ＶＲＥＦ２を供給する。これにより、第３の保持部ＣＴＮ１２ｊは、
Ｑ１４ｐ＝ＣＴ１２＊（ＶＲＥＦ２−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２））・・・数式１４
で表される電荷Ｑ１４ｐを保持する。
【０１８２】
時刻ｔ３２において、各列の光信号伝達部１０３ＳｐにおけるスイッチＰＴＳ１がオンした状態でスイッチＦＢＳ３ｐがオンする。これにより、第１の保持部ＣＴＳ１２が第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子と反転入力端子との間に接続されると、出力端子には、信号ＶＲＥＦ２が現れることになる。
【０１８３】
同様に、各列のノイズ信号伝達部１０３Ｎｐにおける第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子にも、信号ＶＲＥＦ２が現れることになる。
【０１８４】
時刻ｔ３２〜ｔ３３の期間において、画素からノイズ信号伝達部１０３Ｎｐへの入力の変化分ΔＶｎに対して、（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）のゲインがかけられた信号が、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子に現れる。すなわち、第２のインピーダンス変換部８０２ｊの出力端子には、
ＶＲＥＦ２＋ΔＶｎ＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式１５
が現れる。
【０１８５】
時刻ｔ３４〜ｔ３５の期間において、画素から光信号伝達部１０３Ｓｐへの入力の変化分ΔＶｓに対して、に対して、（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）のゲインがかけられた信号が、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子に現れる。すなわち、第１のインピーダンス変換部８０１ｊの出力端子には、
ＶＲＥＦ２＋ΔＶｓ＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式１６
が現れる。
【０１８６】
このように、本実施形態では、第４実施形態による効果に加えて、ＶＲＥＦ２を調整することで信号のＤＣレベルを調整することができるので、水平転送期間中、ダイナミックレンジを有効に使えるという効果が得られる。
【０１８７】
次に、第７実施形態に係る撮像装置１００ｑについて説明する。以下では、第５実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１８８】
撮像装置１００ｑでは、図１７に示すように、各列の読み出し回路１０３ｑの構成が第３実施形態と異なる。図１７は、本発明の第７実施形態に係る撮像装置１００ｑにおける各列の読み出し回路１０３ｑの構成を示す図である。
【０１８９】
読み出し回路１０３ｑは、列アンプ１５００をさらに含む。列アンプ１５００は、光信号伝達部１０３Ｓｐとノイズ信号伝達部１０３Ｎｐとの前段に設けられている。
【０１９０】
列アンプ１５００は、インピーダンス変換部（増幅器）１５０３、クランプ容量Ｃ０、帰還容量Ｃｆ、及びリセットスイッチＰＣ０Ｒを含む。
【０１９１】
インピーダンス変換部（増幅器）１５０３は、非反転入力端子に参照電圧ＶＲＥＦが供給されており、反転入力端子にクランプ容量Ｃ０を介して列信号線ＳＩＧが接続されている。インピーダンス変換部１５０３の出力端子と反転入力端子との間には、帰還容量ＣｆとリセットスイッチＰＣ０Ｒとが並列に接続されている。
【０１９２】
インピーダンス変換部１５０３は、列信号線ＳＩＧへ出力された光信号を増幅し、増幅した光信号を光信号伝達部１０３Ｓｐへ供給し、列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号を増幅し、増幅したノイズ信号をノイズ信号伝達部１０３Ｎｐへ供給する。
【０１９３】
また、各列の読み出し回路１０３ｑの動作が、図１８に示すように、次の点で第５実施形態と異なる。図１８は、各列の読み出し回路１０３ｑの動作を示すタイミングチャートである。
【０１９４】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ４０において、垂直走査回路１１０が、各列の列アンプ１５００におけるリセットスイッチＰＣ０Ｒへアクティブな制御信号φＰＣＯＲを供給する。これにより、リセットスイッチＰＣ０Ｒは、オンすることにより、インピーダンス変換部１５０３をリセットする。また、画素から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号は、クランプ容量Ｃ０へ入力される。
【０１９５】
時刻ｔ４１において、垂直走査回路１１０は、各列の列アンプ１５００におけるリセットスイッチＰＣ０Ｒへノンアクティブな制御信号φＰＣＯＲを供給する。これにより、リセットスイッチＰＣ０Ｒは、オフすることにより、クランプ容量Ｃ０がノイズ信号を保持するようにする。これにより、インピーダンス変換部１５０３の出力端子には、
Ｎ１＝ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１１・・・数式１７
で表される信号Ｎ１が現れる。Ｖｏｆ１１はインピーダンス変換部１５０３のオフセットである。
【０１９６】
時刻ｔ４２において、画素から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号は、クランプ容量Ｃ０へ入力される。そして、クランプ容量Ｃ０及びインピーダンス変換部１５０３のクランプ作用により、ノイズ信号Ｖｎと光信号Ｖｓとの差分にＣ０／Ｃｆのゲインをかけた信号が出力される。すなわち、インピーダンス変換部１５０３の出力端子には、
Ｓ１＝ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１１＋（Ｖｓ−Ｖｎ）＊（Ｃ０／Ｃｆ）・・・数式１８
で表される信号Ｓ１が現れる。
【０１９７】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ４３において、第２の保持部ＣＴＳ２に
Ｓ１＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式１９
の電圧（信号）が蓄積される。第４の保持部ＣＴＮ２に
Ｎ１＊（ＣＴ１１＋ＣＴ１２）／（ＣＴ１１）・・・数式２０
の電圧（信号）が蓄積される。
【０１９８】
インピーダンス変換部１５０３を含む列アンプ１５００は、画素のノイズを除去し、出力信号にＣ０／Ｃｆのゲインをかける機能を有するが、変換器自身の出力オフセットＶｏｆ１１を除去することができない。後段の光信号伝達部１０３Ｓｐとノイズ信号伝達部１０３Ｎｐとが、そのオフセットＶｏｆ１１をサンプリングするとともに、信号にゲインをかけて出力アンプ１０８へ出力する。そして、出力アンプ１０８は、数式１９の信号と数式２０の信号との差分を演算することにより、Ｖｏｆ１１を除去した画像信号を生成することができる。
【０１９９】
本実施形態によれば、画素から出力アンプまでの経路における画素に近い部分でゲインをかけることができるので、その経路により伝達される過程で混入するノイズの影響を低減できるため、ＳＮ比を向上させることができる。
【０２００】
次に、第８実施形態に係る撮像装置１００ｈについて説明する。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０２０１】
撮像装置１００ｈでは、図１９に示すように、各列の読み出し回路１０３ｈの構成が第３実施形態と異なる。図１９は、本発明の第８実施形態に係る撮像装置１００ｈにおける各列の読み出し回路１０３ｈの構成を示す図である。
【０２０２】
読み出し回路１０３ｈは、光信号伝達部１０３Ｓｈとノイズ信号伝達部１０３Ｎｈとを含む。
【０２０３】
光信号伝達部１０３Ｓｈは、第１のインピーダンス変換部（第１の差動増幅器）１７０１、スイッチＰＲＳ１、スイッチＰＴＳ１３、スイッチＰＲＳ１、スイッチＰＲＳ２、第１の保持部Ｃ０Ｓｈ、スイッチＰＴＳ１１、スイッチＰＴＳ１２を含む。
【０２０４】
第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子には、２つのスイッチＰＲＳ１、ＰＴＳ１３が接続されている。２つのスイッチＰＲＳ１、ＰＴＳ１３が排他的にオン／オフすることにより、その非反転入力端子の接続先を列信号線ＳＩＧと参照電圧ＶＲＥＦの電源とで切り替えることができる。
【０２０５】
スイッチＰＲＳ１と、その同じパルスで駆動されるスイッチＰＲＳ２とによって、第１の保持部Ｃ０Ｓｈが第１のインピーダンス変換部１７０１とスイッチＰＴＳ１１とを結ぶラインに対して直列に接続されるか並列に接続されるが切り替わる。
【０２０６】
第１の保持部Ｃ０Ｓｈは、第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１と第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２とを有する。第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１には、第１のインピーダンス変換部１７０１から第１のオフセットＶｏｆ１を含む信号が入力される。第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２には、画素から列信号線ＳＩＧを介して光信号Ｖｓが入力される。
【０２０７】
スイッチＰＴＳ１１は、列信号線ＳＩＧと第１の保持部Ｃ０Ｓｈとの接続を開閉する。
【０２０８】
スイッチＰＴＳ１２も、垂直転送期間ＶＴとサンプリング期間ＳＴとで経路を切り替える役割をする。
【０２０９】
ノイズ信号伝達部１０３Ｎｈは、第２のインピーダンス変換部（第２の差動増幅器）１７０２、スイッチＰＲＮ１、スイッチＰＴＮ１３、スイッチＰＲＮ１、スイッチＰＲＮ２、第３の保持部Ｃ０Ｎｈ、スイッチＰＴＮ１１、スイッチＰＴＮ１２を含む。
【０２１０】
第２のインピーダンス変換部１７０２の非反転入力端子には、２つのスイッチＰＲＮ１、ＰＴＮ１３が接続されている。２つのスイッチＰＲＮ１、ＰＴＮ１３が排他的にオン／オフすることにより、接続先を列信号線ＳＩＧと参照電圧ＶＲＥＦの電源とで切り替えることができる。
【０２１１】
スイッチＰＲＮ１と同じパルスで駆動されるスイッチＰＲＮ２とによって、第３の保持部Ｃ０Ｎｈが第２のインピーダンス変換部１７０１とスイッチＰＴＮ１１とを結ぶラインに対して直列に接続されるか並列に接続されるが切り替わる。
【０２１２】
第３の保持部Ｃ０Ｎｈは、第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１と第４の保持電極Ｃ０Ｎｈ２とを有する。第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１は、第２のインピーダンス変換部１７０２から第２のオフセットＶｏｆ２を含む信号が入力される。第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２は、画素から列信号線を介して光信号Ｖｓが入力される。
【０２１３】
スイッチＰＴＮ１１は、列信号線ＳＩＧと第３の保持部Ｃ０Ｎｈとの接続を開閉する。
【０２１４】
スイッチＰＴＮ１２も、垂直転送期間ＶＴとサンプリング期間ＳＴとで経路を切り替える役割をする。
【０２１５】
また、各列の読み出し回路１０３ｈの動作が、図２０に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図２０は、各列の読み出し回路１０３ｈの動作を示すタイミングチャートである。
【０２１６】
垂直転送期間ＶＴ（Ｎ）では、時刻ｔ５０において、垂直走査回路１１０が、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｈのスイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３へそれぞれアクティブな制御信号φＰＴＮ１１、φＰＴＮ１２、φＰＴＮ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３がいずれもオンして、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態（第３の保持状態）は図２１に示すようになる。このとき、第２のインピーダンス変換部１７０２の非反転入力端子には、参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。第２のインピーダンス変換部１７０２の反転入力端子には、第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１が接続されている。第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第３の保持電極Ｃ０Ｎｈ１には、信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２）が入力される。第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第４の保持電極Ｃ０Ｎｈ２には、画素から列信号線ＳＩＧへ出力されたノイズ信号Ｖｎが入力される。
【０２１７】
時刻ｔ５１において、垂直走査回路１１０は、各列のノイズ信号伝達部１０３ＮｈのスイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３へそれぞれノンアクティブな制御信号φＰＴＮ１１、φＰＴＮ１２、φＰＴＮ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＮ１１、ＰＴＮ１２、ＰＴＮ１３がいずれもオフして、第３の保持部Ｃ０Ｎｈがノイズ信号を保持する。
【０２１８】
時刻ｔ５２において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｈのスイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３へそれぞれアクティブな制御信号φＰＴＳ１１、φＰＴＳ１２、φＰＴＳ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３がいずれもオンして、光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態（第１の保持状態）は図２１に示すようになる。このとき、第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子には、参照電圧ＶＲＥＦが入力されている。第１のインピーダンス変換部１７０１の反転入力端子には、第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１が接続されている。第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１には、信号（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１）が入力される。第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２には、画素から列信号線ＳＩＧへ出力された光信号Ｖｓが入力される。
【０２１９】
時刻ｔ５３において、垂直走査回路１１０は、各列の光信号伝達部１０３ＳｈのスイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３へそれぞれノンアクティブな制御信号φＰＴＳ１１、φＰＴＳ１２、φＰＴＳ１３を供給する。これにより、スイッチＰＴＳ１１、ＰＴＳ１２、ＰＴＳ１３がいずれもオフして、第１の保持部Ｃ０Ｓｈが光信号を保持する。
【０２２０】
サンプリング期間ＳＴ（Ｎ）では、時刻ｔ５４において、垂直走査回路１１０が、各列の光信号伝達部１０３ＳｈのスイッチＰＲＳ１、ＰＲＳ２へそれぞれアクティブな制御信号φＰＲＳ１、φＰＲＳ２を供給する。これにより、スイッチＰＲＳ１、ＰＲＳ２がいずれもオンして、光信号伝達部１０３Ｓｈの接続状態（第５の保持状態）は図２２に示すようになる。このとき、第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子には、第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第２の保持電極Ｃ０Ｓｈ２が接続されている。第１のインピーダンス変換部１７０１の反転入力端子と第１の保持部Ｃ０Ｓｈの第１の保持電極Ｃ０Ｓｈ１との接続が遮断されている。第１のインピーダンス変換部１７０１の非反転入力端子の電位は
ＶＲＥＦ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１−Ｖｓ）・・・数式２１
となる。これにより、第１のインピーダンス変換部１７０１の出力端子には、
（ＶＲＥＦ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ１−Ｖｓ））＋Ｖｏｆ１
＝Ｖｓ・・・数式２２
の信号が現れる（図２６参照）。
【０２２１】
また、時刻ｔ５４において、ノイズ信号伝達部１０３Ｎｈの接続状態（第６の保持状態）は図２２に示すようになる。このとき、第２のインピーダンス変換部１７０２の非反転入力端子には、第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第２の保持電極Ｃ０Ｎｈ２が接続されている。第２のインピーダンス変換部１７０２の反転入力端子と第３の保持部Ｃ０Ｎｈの第１の保持電極Ｃ０Ｎｈ１との接続が遮断されている。ノイズ信号保持部１０３Ｎｈにおける第２のインピーダンス変換部１７０２の出力端子には、
（ＶＲＥＦ−（ＶＲＥＦ＋Ｖｏｆ２−Ｖｎ））＋Ｖｏｆ２
＝Ｖｎ・・・数式２４
の信号が現れる（図２６参照）。
【符号の説明】
【０２２２】
９０ 撮像システム
１００、１００ｉ、１００ｊ、１００ｋ、１００ｎ、１００ｐ、１００ｑ、１００ｈ、２０００、 撮像装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を含む画素と、
前記画素に接続された列信号線と、
出力部と、
同一の前記画素を選択している期間の異なるタイミングにおける前記同一の前記画素から前記列信号線へ出力された第１の信号と第２の信号とを前記出力部へ伝達する伝達ブロックと、
を備え、
前記伝達ブロックは、第１の伝達部と第２の伝達部とを含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の信号を前記出力部へ向けて伝達する第１のインピーダンス変換部を含み、前記第１のインピーダンス変換部の第１のオフセットと前記第１の信号に前記第１のオフセットが重畳された信号との差分信号を第３の信号として前記出力部へ伝達し、
前記第２の伝達部は、前記第２の信号を前記出力部へ向けて伝達する第２のインピーダンス変換部を含み、前記第２のインピーダンス変換部の第２のオフセットと前記第２の信号に前記第２のオフセットが重畳された信号との差分信号を第４の信号として前記出力部へ伝達し、
前記出力部は、前記第３の信号と前記第４の信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の伝達部は、
前記第１のインピーダンス変換部から前記第１のオフセットを含む信号が入力される第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極とを有する第１のクランプ容量と、
前記第２の電極に参照電圧を供給するための第１のスイッチと、
をさらに含み、
前記第２の伝達部は、
前記第２のインピーダンス変換部から前記第２のオフセットを含む信号が入力される第３の電極と、前記第３の電極に対向する第４の電極とを有する第２のクランプ容量と、
前記第４の電極に参照電圧を供給するための第２のスイッチと、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極及び前記第１の差動増幅器の反転入力端子とを接続するとともに前記第２の電極へ参照電圧を供給する第１の状態と、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極との接続を遮断するとともに前記第２の電極に前記参照電圧を供給せずに前記第２の電極を前記第１の差動増幅器の非反転入力端子へ接続する第２の状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極及び前記第２の差動増幅器の反転入力端子とを接続するとともに前記第４の電極へ参照電圧を供給する第３の状態と、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第２の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極との接続を遮断するとともに前記第４の電極に前記参照電圧を供給せずに前記第４の電極を前記第２の差動増幅器の非反転入力端子へ接続する第４の状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極とを接続するとともに前記第２の電極へ参照電圧を供給する第５の状態と、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極との接続を維持しながら前記第２の電極に前記参照電圧を供給しない第６の状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極とを接続するとともに前記第４の電極へ参照電圧を供給する第７の状態と、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極との接続を維持しながら前記第４の電極に前記参照電圧を供給しない第８の状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の伝達部は、
前記第１の信号を保持する第１の保持部と、
前記第１の保持部から前記第１のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第１の信号を保持する第２の保持部と、
をさらに含み、
前記第２の伝達部は、
前記第２の信号を保持する第３の保持部と、
前記第３の保持部から前記第２のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第２の信号を保持する第４の保持部と、
をさらに含み、
前記第１の保持部は、前記第１のインピーダンス変換部から前記第１のオフセットを含む信号が入力される第１の保持電極と、前記第１の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第１の信号が入力される第２の保持電極とを有し、
前記第３の保持部は、前記第２のインピーダンス変換部から前記第２のオフセットを含む信号が入力される第３の保持電極と、前記第３の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第２の信号が入力される第４の保持電極とを有し、
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第１の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極とを接続する第１の保持状態と、前記第１の差動増幅器の反転入力端子と前記第１の保持電極とを接続しながら前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の保持電極との接続を遮断するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極との接続を遮断し前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第２の保持電極とを接続する第２の保持状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第３の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極とを接続する第３の保持状態と、前記第２の差動増幅器の反転入力端子と前記第３の保持電極とを接続しながら前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の保持電極との接続を遮断するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極との接続を遮断し前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第４の保持電極とを接続する第４の保持状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の伝達部は、
前記第１の信号を保持する第１の保持部と、
前記第１の保持部から前記第１のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第１の信号を保持する第２の保持部と、
をさらに含み、
前記第２の伝達部は、
前記第２の信号を保持する第３の保持部と、
前記第３の保持部から前記第２のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第２の信号を保持する第４の保持部と、
をさらに含み、
前記第１の保持部は、前記第１のインピーダンス変換部から前記第１のオフセットを含む信号が入力される第１の保持電極と、前記第１の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第１の信号が入力される第２の保持電極とを有し、
前記第３の保持部は、前記第２のインピーダンス変換部から前記第２のオフセットを含む信号が入力される第３の保持電極と、前記第３の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第２の信号が入力される第４の保持電極とを有し、
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第１の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極とを接続する第１の保持状態と、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第１の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第１の保持電極との接続を遮断して前記第１の保持電極へ参照電圧を供給するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極との接続を遮断して前記第１の差動増幅器の非反転入力端子と前記第２の保持電極とを接続する第５の保持状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第３の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極とを接続する第３の保持状態と、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第２の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第２の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第３の保持電極との接続を遮断して前記第３の保持電極へ参照電圧を供給するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極との接続を遮断して前記第２の差動増幅器の非反転入力端子と前記第４の保持電極とを接続する第６の保持状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記伝達ブロックは、
前記列信号線へ出力された前記第１の信号を増幅し、増幅した前記第１の信号を前記第１の伝達部へ供給し、前記列信号線へ出力された前記第２の信号を増幅し、増幅した前記第２の信号を前記第２の伝達部へ供給する増幅器をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記撮像装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【請求項１】
光電変換部を含む画素と、
前記画素に接続された列信号線と、
出力部と、
同一の前記画素を選択している期間の異なるタイミングにおける前記同一の前記画素から前記列信号線へ出力された第１の信号と第２の信号とを前記出力部へ伝達する伝達ブロックと、
を備え、
前記伝達ブロックは、第１の伝達部と第２の伝達部とを含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の信号を前記出力部へ向けて伝達する第１のインピーダンス変換部を含み、前記第１のインピーダンス変換部の第１のオフセットと前記第１の信号に前記第１のオフセットが重畳された信号との差分信号を第３の信号として前記出力部へ伝達し、
前記第２の伝達部は、前記第２の信号を前記出力部へ向けて伝達する第２のインピーダンス変換部を含み、前記第２のインピーダンス変換部の第２のオフセットと前記第２の信号に前記第２のオフセットが重畳された信号との差分信号を第４の信号として前記出力部へ伝達し、
前記出力部は、前記第３の信号と前記第４の信号との差分をとることにより画像信号を生成して出力する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の伝達部は、
前記第１のインピーダンス変換部から前記第１のオフセットを含む信号が入力される第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極とを有する第１のクランプ容量と、
前記第２の電極に参照電圧を供給するための第１のスイッチと、
をさらに含み、
前記第２の伝達部は、
前記第２のインピーダンス変換部から前記第２のオフセットを含む信号が入力される第３の電極と、前記第３の電極に対向する第４の電極とを有する第２のクランプ容量と、
前記第４の電極に参照電圧を供給するための第２のスイッチと、
をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極及び前記第１の差動増幅器の反転入力端子とを接続するとともに前記第２の電極へ参照電圧を供給する第１の状態と、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極との接続を遮断するとともに前記第２の電極に前記参照電圧を供給せずに前記第２の電極を前記第１の差動増幅器の非反転入力端子へ接続する第２の状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極及び前記第２の差動増幅器の反転入力端子とを接続するとともに前記第４の電極へ参照電圧を供給する第３の状態と、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第２の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極との接続を遮断するとともに前記第４の電極に前記参照電圧を供給せずに前記第４の電極を前記第２の差動増幅器の非反転入力端子へ接続する第４の状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極とを接続するとともに前記第２の電極へ参照電圧を供給する第５の状態と、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の電極との接続を維持しながら前記第２の電極に前記参照電圧を供給しない第６の状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極とを接続するとともに前記第４の電極へ参照電圧を供給する第７の状態と、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の電極との接続を維持しながら前記第４の電極に前記参照電圧を供給しない第８の状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の伝達部は、
前記第１の信号を保持する第１の保持部と、
前記第１の保持部から前記第１のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第１の信号を保持する第２の保持部と、
をさらに含み、
前記第２の伝達部は、
前記第２の信号を保持する第３の保持部と、
前記第３の保持部から前記第２のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第２の信号を保持する第４の保持部と、
をさらに含み、
前記第１の保持部は、前記第１のインピーダンス変換部から前記第１のオフセットを含む信号が入力される第１の保持電極と、前記第１の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第１の信号が入力される第２の保持電極とを有し、
前記第３の保持部は、前記第２のインピーダンス変換部から前記第２のオフセットを含む信号が入力される第３の保持電極と、前記第３の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第２の信号が入力される第４の保持電極とを有し、
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第１の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極とを接続する第１の保持状態と、前記第１の差動増幅器の反転入力端子と前記第１の保持電極とを接続しながら前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の保持電極との接続を遮断するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極との接続を遮断し前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第２の保持電極とを接続する第２の保持状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第３の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極とを接続する第３の保持状態と、前記第２の差動増幅器の反転入力端子と前記第３の保持電極とを接続しながら前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第３の保持電極との接続を遮断するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極との接続を遮断し前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第４の保持電極とを接続する第４の保持状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の伝達部は、
前記第１の信号を保持する第１の保持部と、
前記第１の保持部から前記第１のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第１の信号を保持する第２の保持部と、
をさらに含み、
前記第２の伝達部は、
前記第２の信号を保持する第３の保持部と、
前記第３の保持部から前記第２のインピーダンス変換部を介して伝達された前記第２の信号を保持する第４の保持部と、
をさらに含み、
前記第１の保持部は、前記第１のインピーダンス変換部から前記第１のオフセットを含む信号が入力される第１の保持電極と、前記第１の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第１の信号が入力される第２の保持電極とを有し、
前記第３の保持部は、前記第２のインピーダンス変換部から前記第２のオフセットを含む信号が入力される第３の保持電極と、前記第３の保持電極と対向しており前記画素から前記列信号線を介して前記第２の信号が入力される第４の保持電極とを有し、
前記第１のインピーダンス変換部は、第１の差動増幅器を含み、
前記第２のインピーダンス変換部は、第２の差動増幅器を含み、
前記第１の伝達部は、前記第１の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第１の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極とを接続する第１の保持状態と、前記第１の差動増幅器の出力端子と前記第１の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第１の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第１の保持電極との接続を遮断して前記第１の保持電極へ参照電圧を供給するとともに前記列信号線と前記第２の保持電極との接続を遮断して前記第１の差動増幅器の非反転入力端子と前記第２の保持電極とを接続する第５の保持状態とを切り替え、
前記第２の伝達部は、前記第２の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第３の保持電極とを接続するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極とを接続する第３の保持状態と、前記第２の差動増幅器の出力端子と前記第２の差動増幅器の反転入力端子との接続を維持しながら前記第２の差動増幅器の反転入力端子及び出力端子と前記第３の保持電極との接続を遮断して前記第３の保持電極へ参照電圧を供給するとともに前記列信号線と前記第４の保持電極との接続を遮断して前記第２の差動増幅器の非反転入力端子と前記第４の保持電極とを接続する第６の保持状態とを切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記伝達ブロックは、
前記列信号線へ出力された前記第１の信号を増幅し、増幅した前記第１の信号を前記第１の伝達部へ供給し、前記列信号線へ出力された前記第２の信号を増幅し、増幅した前記第２の信号を前記第２の伝達部へ供給する増幅器をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記撮像装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１３−６６２３７（Ｐ２０１３−６６２３７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２７２４３６（Ｐ２０１２−２７２４３６）
【出願日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【分割の表示】特願２００８−１７７４０８（Ｐ２００８−１７７４０８）の分割
【原出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【分割の表示】特願２００８−１７７４０８（Ｐ２００８−１７７４０８）の分割
【原出願日】平成２０年７月７日（２００８．７．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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