(57)【要約】【課題】素子数を増加させることなくＦＤ容量値を可変にすることができる固体撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】光電変換により電荷を生成する複数の光電変換素子（１０１ａ，１０１ｂ）と、前記光電変換素子毎に接続され、前記複数の光電変換素子により生成された電荷を転送する複数の転送トランジスタ（１０２ａ，１０２ｂ）と、前記転送トランジスタにより転送された電荷を保持する複数のフローティングディフュージョン領域（１０３ａ，１０３ｂ）と、前記フローティングディフュージョン領域毎に接続され、前記複数のフローティングディフュージョン領域の電荷に基づく信号を増幅する複数の増幅手段（１０４ａ，１０４ｂ）と、複数の前記フローティングディフュージョン領域同士を接続又は非接続するための接続手段（１０９）とを有することを特徴とする固体撮像装置が提供される。【選択図】図１
2010193437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換により電荷を生成する複数の光電変換素子と、
前記光電変換素子毎に接続され、前記複数の光電変換素子により生成された電荷を転送する複数の転送トランジスタと、
前記転送トランジスタにより転送された電荷を保持する複数のフローティングディフュージョン領域と、
前記フローティングディフュージョン領域毎に接続され、前記複数のフローティングディフュージョン領域の電荷に基づく信号を増幅する複数の増幅手段と、
複数の前記フローティングディフュージョン領域同士を接続又は非接続するための接続手段とを有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
１個の前記フローティングディフュージョン領域に共通に接続される前記転送トランジスタが複数個であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
さらに、前記増幅手段毎に接続され、前記複数の増幅手段を選択する複数の選択トランジスタを有することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光電変換素子上にカラーフィルタが配され、
各フローティングディフュージョン領域は、それぞれ前記転送トランジスタを介して同色のカラーフィルタが配された光電変換素子のみが接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記光電変換素子上にカラーフィルタが配され、
前記接続手段により接続された複数のフローティングディフュージョン領域は、前記転送トランジスタを介して同色のカラーフィルタが配された光電変換素子に２Ｎ＋１個（Ｎは自然数）接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記接続手段により接続された複数の前記フローティングディフュージョン領域に対応する少なくとも２個の前記増幅手段を使用して１個の画素信号を読み出すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
第１のモードでは前記接続手段が非接続にして前記増幅手段が増幅し、第２のモードでは前記接続手段が接続して前記増幅手段が増幅することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
最も低感度の読み出しを行う場合には前記接続手段は接続し、最も高感度の読み出しを行う場合には前記接続手段は非接続とすることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記接続手段により接続された複数の前記フローティングディフュージョン領域で複数の前記光電変換素子の電荷が加算されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記接続手段を複数有し、
前記複数の接続手段の一部が接続にし、残りの前記接続手段が非接続にすることにより、複数の前記光電変換素子の電荷を加算することを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の接続手段の接続状態を変更することにより、前記光電変換素子の電荷の加算する画素数を変更することを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記光電変換素子の電荷は、前記転送トランジスタを介して接続された前記フローティングディフュージョン領域に接続された前記増幅手段ではなく、前記接続手段を介して接続される前記フローティングディフュージョン領域に接続された増幅手段により読み出されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の転送トランジスタにより複数の前記光電変換素子の電荷を加算する際に、同時に前記複数の転送トランジスタをオフすることを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記複数の転送トランジスタにより複数の前記光電変換素子の電荷を加算する際に、前記複数の転送トランジスタをオンするタイミングをずらすことを特徴とする請求項９又は１３記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
隣接する画素行の信号の加算を行う際に、前記接続手段の接続状態を１行ずつシフトさせて加算を行うことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記複数の光電変換素子上にベイヤ配列のカラーフィルタが配され、赤色に対応する光電変換素子の加算数と緑色に対応する光電変換素子の加算数とが等しく、接続状態となっている前記接続手段の数は、緑色に対応する加算時の方が赤色に対応する加算時より多く、前記接続手段により接続される複数の前記フローティングディフュージョン領域の容量は、緑色に対応する加算時の方が赤色に対応する加算時より大きいことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
光電変換により電荷を生成する第１及び第２の光電変換素子と、
第１及び第２のフローティングディフュージョン領域と、
前記第１の光電変換素子の電荷を前記第１のフローティングディフュージョン領域へ転送する第１の転送トランジスタと、
前記第２の光電変換素子の電荷を前記第２のフローティングディフュージョン領域へ転送する第２の転送トランジスタと、
前記第１のフローティングディフュージョン領域に転送された電荷に基づく信号を増幅して出力する第１の増幅手段と、
前記第２のフローティングディフュージョン領域に転送された電荷に基づく信号を増幅して出力する第２の増幅手段と、
前記第１及び第２のフローティングディフュージョン領域同士を接続又は非接続するための接続手段とを有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１８】
第３の光電変換素子の電荷が、第３の転送トランジスタを介して、前記第１のフローティングディフュージョン領域に転送されることを特徴とする請求項１７記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
第４の光電変換素子の電荷が、第４の転送トランジスタを介して、前記第２のフローティングディフュージョン領域に転送されることを特徴とする請求項１８記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子カメラ等に用いられる固体撮像装置として、特開２０００−２３２２１６号公報（以下、特許文献１）が開示されている。その固体撮像装置は、フォトダイオード(ＰＤ)と転送ＭＯＳトランジスタを複数個組として共通のフローティングディフュージョン（ＦＤ）領域に読み出し、共通のソースフォロアＭＯＳトランジスタで増幅する。
【０００３】
また、特開２０００−１６５７５５号公報（以下、特許文献２）では、ＦＤにＭＯＳ容量を付加してＦＤ容量を可変とし、光電変換部に蓄積される信号電荷に対応して、感度を変化させることができる固体撮像装置を提供する手段が開示されている。ＦＤ容量を大きくすることによりＦＤに多量の電荷が転送された際の出力信号振幅を小さくし、垂直信号線以降の電圧の振幅を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３２２１６号公報
【特許文献２】特開２０００−１６５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、ＦＤを共通化することによりＦＤ容量そのものが増加する。そのためにＳＮ比（Signal to Noise ratio）が悪化するという課題がある。
【０００６】
また、特許文献２では、ＦＤ容量を電気的に可変にするための容量手段が必要であるために、画素内の素子数が増えＰＤ面積が小さくなるという課題がある。
【０００７】
本発明の目的は、素子数を増加させることなくＦＤ容量値を可変にすることができる固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体撮像装置は、光電変換により電荷を生成する複数の光電変換素子と、前記光電変換素子毎に接続され、前記複数の光電変換素子により生成された電荷を転送する複数の転送トランジスタと、前記転送トランジスタにより転送された電荷を保持する複数のフローティングディフュージョン領域と、前記フローティングディフュージョン領域毎に接続され、前記複数のフローティングディフュージョン領域の電荷に基づく信号を増幅する複数の増幅手段と、複数の前記フローティングディフュージョン領域同士を接続又は非接続するための接続手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
高輝度の被写体を撮影する場合には接続手段を接続し、フローティングディフュージョン領域の容量を増大させることにより、フローティングディフュージョン領域上に生じる電圧を抑えることができる。その結果、増幅手段の出力電圧が飽和することを抑制し、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００１０】
また、低輝度の被写体を撮影する場合には、接続手段を非接続とし、フローティングディフュージョン領域を分離することにより、フローティングディフュージョン領域の容量は低減する。そのため、フローティングディフュージョン領域上に生じる電圧は大きくなり、良好なＳＮ比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図２】図１の画素回路を２次元アレイ状に配置した固体撮像装置の全体回路図である。
【図３】図２の回路のタイミング図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図７】本発明の第５の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図８】本発明の第６の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図９】本発明の第７の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の画素回路図である。
【図１２】本発明の第１１の実施形態による撮像システムの構成例を示す図である。
【図１３】図２の回路のタイミング図である。
【図１４】図２の回路のタイミング図である。
【図１５】本発明の第９の実施形態の固体撮像装置の加算動作を示す図である。
【図１６】本発明の第９の実施形態の固体撮像装置の加算動作を示す図である。
【図１７】本発明の第９の実施形態の固体撮像装置の加算動作を示す図である。
【図１８】本発明の第９の実施形態の固体撮像装置の加算動作を示す図である。
【図１９】本発明の第１０の実施形態の固体撮像装置の加算動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第1の実施形態による固体撮像装置の２画素分の回路である。第１のフォトダイオード（ＰＤ）１０１ａ及び第２のフォトダイオード（ＰＤ）１０１ｂは、光電変換により電荷を生成する第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子である。１０３ａ，１０３ｂは、第１のフローティングディフュージョン領域及び第２のフローティングディフュージョン領域である。１０２ａ，１０２ｂは、それぞれ、フォトダイオード１０１ａ，１０１ｂで発生した電荷をそれぞれのフローティングディフュージョン（ＦＤ）領域１０３ａ，１０３ｂへと転送する第１の転送トランジスタ及び第２の転送トランジスタである。１０４ａ，１０４ｂは、第１及び第２のＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂで電荷電圧変換された電圧を増幅して出力する第１のソースフォロア（ＳＦ）アンプ（第１の増幅手段）及び第２のソースフォロア（ＳＦ）アンプ（第２の増幅手段）である。１０５ａ，１０５ｂは、ソースフォロアアンプ１０４ａ，１０４ｂの出力を制御する選択トランジスタであり、垂直信号線１０６に接続されている。また、垂直信号線１０６は、定電流源１０７に接続されている。
【００１３】
ＦＤ領域１０３ａは、リセットトランジスタ１０８と接続されており、ＦＤ領域１０３ａと１０３ｂの間にはこれらのＦＤ領域を導通もしくは非導通とするＦＤ接続トランジスタ（接続手段）１０９が設けられている。また、リセットトランジスタ１０８、及びＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂは画素の電源ＳＶＤＤと接続されている。
【００１４】
また、リセットトランジスタ１０８は、図１ではＦＤ領域１０３ａにのみ接続されているが、図１１のように、リセットトランジスタ１０８’がＦＤ領域１０３ｂに接続するようにしても良い。その際には、ＦＤ領域１０３ａと１０３ｂのＦＤ容量をより等しくそろえることができ、ＦＤ領域毎のゲインのばらつきを抑制し画質を向上することができる。
【００１５】
図１の回路では、ＰＤ１０１ａ又は１０１ｂに多くの光電荷が発生する際にはＦＤ接続トランジスタ１０９をオンしてＦＤ領域１０３ａと１０３ｂを接続する。そのことによりＦＤ容量は増大するため、ＦＤ領域上に生じる電圧を抑えることができる。その結果、垂直信号線１０６以降の電圧が飽和することを抑制し、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。
【００１６】
また、ＰＤ１０１ａ又は１０１ｂに少量の光電荷が発生する状態の際にはＦＤ接続トランジスタ１０９をオフして、ＦＤ領域１０３ａと１０３ｂを分離する。そのことによりＦＤ容量は低減するため、ＦＤ領域上に生じる電圧は大きくなり、良好なＳＮ比を得ることができる。
【００１７】
また、ＰＤ１０１ａの光電荷を読み出す際に、ＦＤ接続トランジスタ１０９をオンしてＦＤ領域１０３ａと１０３ｂを接続した場合には、選択トランジスタ１０５ａをオンしてＳＦアンプ１０４ａで増幅しても良い。同時に、選択トランジスタ１０５ｂをオンしてＳＦアンプ１０４ｂをも使用して増幅しても良い。この際には、２つのＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂを使用することにより、実効的にＭＯＳトランジスタのチャネル幅Wが２倍となるため、ＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂに起因する１／ｆノイズを低減する効果があり、結果として良好なＳＮ比が得られる。
【００１８】
また、同時にＭＯＳトランジスタのチャネル幅Ｗが２倍となるため、いわゆるオーバードライブ電圧を小さくすることができるため垂直信号線１０６のダイナミックレンジをより広く使うことができる。
【００１９】
また、ＰＤ１０１ａの光電荷を読み出す際に、ＦＤ接続トランジスタ１０９をオンしてＦＤ領域１０３ａと１０３ｂを接続した場合には、選択トランジスタ１０５ａと選択トランジスタ１０５ｂのどちらか一方をオンしてもよい。その場合、ＳＦアンプ１０４ａもしくは１０４ｂのどちらかで増幅される。このことによりＳＦアンプ１０４ａと１０４ｂのどちらかの１／ｆノイズが極端に大きい時、又はどちらかのＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂ、又は選択トランジスタ１０５ａ，１０５ｂに不具合があり正常な出力が得られない時に正常な側を使用することができる。これにより、歩留りの向上、ＳＮ比の向上に効果がある。
【００２０】
また、どちらのトランジスタをオンするかを決める際には行単位で選択行が決定されるので、予めテストした結果を読み込みノイズの小さいトランジスタを選択したり、欠陥のないトランジスタを選択することができる。
【００２１】
図２は、図１の画素回路を２次元アレイ状に配置して構成した固体撮像装置の全体回路図である。図２は、４行２列の例を示したがこの例にとどまるものではなく、さらに多数の行列の画素に対応可能である。
【００２２】
２０１〜２０４は、図１の画素ブロックを示したものである。ブロック２０１と２０３は、垂直信号線１０６に接続されており、ブロック２０２と２０４は垂直信号線１０６’に接続されている。
【００２３】
また、ブロック２０１と２０２は、共通の駆動線に接続されている。すなわちリセットトランジスタ１０８のゲート電極には駆動線Ｐｒｅｓが接続されている。転送トランジスタ１０２ａには駆動線Ｐｔｘ＿ａが接続されている。選択トランジスタ１０５ａには駆動線Ｐｓｅｌ＿ａが接続されている。転送トランジスタ１０２ｂには駆動線Ｐｔｘ＿ｂが接続されている。選択トランジスタ１０５ｂには駆動線Ｐｓｅｌ＿ｂが接続されている。ＦＤ接続トランジスタ１０９には駆動線Ｐａｄｄが接続されている。ブロック２０３，２０４に関しても、ブロック２０１，２０２と同様な共通の駆動線が接続されている。
【００２４】
２０５は垂直走査回路であり、垂直方向へ順次画素ブロックを選択していく。２０６はクランプ容量Ｃ０、２０７はオペレーショナルアンプ（オペアンプ）であり、プラス端子が基準電圧Ｖｒｅｆに接続されマイナス端子はクランプ容量２０６に接続されている。また、マイナス端子は２０８のフィードバック容量Ｃｆ、及びスイッチ２０９に接続され、画素からの信号に対して（Ｃ０／Ｃｆ）倍のゲインをかけることができる。また、オペアンプ２０７は、複数個設けたフィードバック容量２０８を切り替えることによりゲインを替えられるようにしても良い。フィードバック容量２０８，２０９のもう一方の端子はオペアンプ２０７の出力端子と接続されている。オペアンプ２０７の出力端子は基準信号保持容量（ＣＴＮ）２１０、及び光信号保持容量（ＣＴＳ）２１１にそれぞれスイッチ２１２、２１３を介して接続されている。スイッチ２０９，２１２，２１３はそれぞれＰＣ０Ｒ，ＰＴＮ，ＰＴＳの駆動パルスに接続されている。容量２１０及び２１１に保持された信号は、水平走査回路２１４から順次出力されるパルスにより列選択スイッチ２１５，２１６をオンさせることにより水平出力線（ＣＨＮ）２１７と水平出力線（ＣＨＳ）２１８に出力される。これらの信号は差動出力アンプ２１９で差信号をとり、出力される。スイッチ２２０，２２１は、水平出力線（ＣＨＮ）２１７と水平出力線（ＣＨＳ）２１８を所望のタイミングで駆動パルスＰＣＨＲによりＶｃｈｒにリセットするスイッチである。
【００２５】
図３は、ＦＤ容量を小さくして読み出す場合の駆動タイミングを示す。垂直走査回路２０５がブロック２０１と２０２をアクティブ状態にしている時に関して説明を行う。なお、ＰＤ１０１ａ、１０１ｂにはすでに光電荷が蓄積されている状態であるとする。
【００２６】
まず、ＰＤ１０１ａの行の光電荷を読み出す駆動方法に関して説明を行う。時刻Ｔ＝ｔ０の初期状態において、Ｐｒｅｓはハイレベル（オン状態）、Ｐａｄｄもハイレベルになっており、ＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂはリセットトランジスタ１０８とＦＤ接続トランジスタ１０９を介して電圧ＳＶＤＤによりリセットされている。また、読み出し回路はＰＣ０Ｒがハイレベルになっておりスイッチ２０９がオンしオペアンプ２０７は電圧Ｖｒｅｆをバッファーし出力している。また、ＰＣＨＲはハイレベルになっており、水平出力線２１７，２１８は電圧Ｖｃｈｒに固定されている。
【００２７】
時刻Ｔ＝ｔ１でＰｓｅｌ＿ａがハイレベルになり、ＳＦ１０４ａがアクティブ状態になる。
【００２８】
時刻Ｔ＝ｔ２でＰａｄｄがローレベル（オフ状態）、時刻Ｔ＝ｔ３でＰｒｅｓがローレベル（オフ状態）となり、ＦＤ領域１０３ａ、１０３ｂはリセットされた状態となる。この状態で垂直信号線１０６にはＦＤ領域をリセットした電圧をバッファーした出力が生じている。
【００２９】
時刻Ｔ＝ｔ４でＰＣ０Ｒをローレベルとし、垂直信号線１０６をクランプする。
【００３０】
時刻Ｔ＝ｔ５でＰＴＮをハイレベル、時刻Ｔ＝ｔ６でＰＴＮをローレベルとし、クランプした際のオペアンプ２０７の出力を容量（ＣＴＮ）２１０に書き込む。
【００３１】
時刻Ｔ＝ｔ７でＰｔｘ＿ａをハイレベル、時刻Ｔ＝ｔ８でＰｔｘ＿ａをローレベルとし転送トランジスタ１０２ａをオン及びオフすることによりＰＤ１０１ａの信号電荷をＦＤ領域１０３ａに完全転送により読み出す。このことによりＦＤ電位は下がり、信号出力線の電圧もそれに応じて変化する。この変化はオペアンプ２０７の出力に“−（Ｃ０／Ｃｆ）倍”のゲインをもって現れる。
【００３２】
時刻Ｔ＝ｔ９でＰＴＳをハイレベル、Ｔ＝ｔ１０でＰＴＳをローレベルとし、このときのオペアンプ２０７の出力を容量（ＣＴＳ）２１１に書き込む。
【００３３】
これらの動作は隣接するブロック２０２でも同時に行われそれぞれのリセット電圧と、それぞれのＰＤに生じた光電荷に相当する電圧がそれぞれ容量（ＣＴＮ）２１０，容量（ＣＴＳ）２１１に書き込まれている。
【００３４】
時刻Ｔ＝ｔ１１，ｔ１２で、容量（ＣＴＮ）２１０，容量（ＣＴＳ）２１１に書き込まれた信号は水平転送期間中に水平走査回路２１４からの信号ΦＨ１によりスイッチ２１５，２１６がオンし、水平出力線２１７，２１８に出力される。水平出力線２１７，２１８の差信号は、差動出力アンプ２１９から出力される。この動作が順次繰り返され、時刻Ｔ＝ｔ１３，ｔ１４で信号ΦＨ２によりブロック２０２の信号が読み出される。そして光信号とノイズ信号の差分が差動出力アンプ２１９から出力される。
【００３５】
次に、ＰＤ１０１ｂの行の光電荷を読み出す駆動方法に関して説明を行う。基本的な動作はＰＤ１０１ａと同じであり、異なるのはＰＤ１０１ｂを読み出すためにＰｓｅｌ＿ａの駆動タイミングがＰｓｅｌ＿ｂであること、同様にＰｔｘ＿ａの駆動タイミングがＰｔｘ＿ｂであることである。
【００３６】
ＦＤ容量を大きくして読み出す場合には図３においてＰａｄｄのタイミングをハイレベル固定にすれば良い。このことによりＰＤ１０１ａを読み出すときにも、ＰＤ１０１ｂを読み出す際にもＦＤ容量は大きくなり、多量の信号電荷がＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂに転送された場合でもＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂの電圧変化が小さく抑えられる。そのため、垂直信号線１０６以降の電圧が飽和することを抑制し、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。
【００３７】
また、２つのＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂを使用して読み出す時には、ＦＤ接続トランジスタ１０９をオンする。そして、ＦＤ領域１０３ａと１０３ｂを接続した状態で、図３のＰｓｅｌ＿ａとＰｓｅｌ＿ｂの論理和をとったタイミングで選択トランジスタ１０５ａ，１０５ｂを駆動すれば良い。このことにより、実効的にＭＯＳトランジスタのチャネル幅Ｗが２倍となるため、ＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂに起因する１／ｆノイズを低減する効果があり、結果として良好なＳＮ比が得られる。
【００３８】
また、ＰＤ１０１ａの電荷をＳＦアンプ１０４ｂで読み出すこともできる。その際には図３のＰｓｅｌ＿ａのタイミングでＳＦ１０４ｂを駆動すれば良い。
【００３９】
また、２つのＰＤ１０１ａと１０１ｂの電荷を加算することもできる。その際の駆動は、ＦＤ接続トランジスタ１０９をオンしてＦＤ領域１０３ａと１０３ｂを接続した上で、Ｐｔｘ＿ａとＰｔｘ＿ｂの論理和をとったタイミングで転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂを駆動すれば良い。その際に動作させるＳＦアンプ１０５ａ，１０５ｂは前出のように駆動させ、複数もしくは１つ選択すれば良い。その際の具体的な駆動は、ＦＤ接続トランジスタ１０９をオンしてＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂを接続した上で、Ｐｔｘ＿ａとＰｔｘ＿ｂの論理和をとったタイミングで転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂを駆動すれば良い。具体的には図１３に示すとおりである。
【００４０】
また、転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂをオンするタイミングは同時でなくてもよいが、オフするタイミングは同時であることが好ましい。すなわち、転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂによりＰＤ１０１ａ，１０１ｂの電荷を加算する際に、転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂをオンするタイミングをずらし、同時に転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂをオフする。一例を図１４に示す。なぜならば転送トランジスタ１０２ａ，１０２ｂをオンすることによりＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂの電位は振り上げられてより高い電位になり転送し易くなるが、オフする際にはＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂの電位は振り下げられ、逆に転送しにくくなるからである。したがって、一方の転送トランジスタがオフした後にもう一方の転送トランジスタがオフすると後からオフしたＰＤには転送残りが発生し、残像などの画質の劣化が生じるからである。すなわち複数のＰＤの電荷を共通ＦＤ領域に読み出す際に同時に転送トランジスタをオフすることにより、より多くの電荷を転送することが可能となる。
【００４１】
さらに、Ｐｔｘ＿ａとＰｔｘ＿ｂのオンタイミングをずらすことによりこれらの駆動パルスを供給するバッファー回路が同時にオンしなくなるため電源電圧変動が小さくなり、ノイズの発生を低減する効果もある。また、動作させるＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂは上述のように駆動させ、複数もしくは１つ選択すれば良い。
【００４２】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。図１との差異はＦＤ領域１０３ａに第３のＰＤ（第３の光電変換素子）４０１ａが第３の転送トランジスタ４０２ａを介して接続されていることにある。同様にＦＤ領域１０３ｂには第４のＰＤ（第４の光電変換素子）４０１ｂが第４の転送トランジスタ４０２ｂを介して接続されている。すなわち、２つのＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造が２ペアあり、ＦＤ領域１０３ａ及び１０３ｂがＦＤ接続トランジスタ１０９により接続された構造となっている。読み出しのタイミングは図３で示したものに加え、Ｐｓｅｌ，Ｐｔｘ等が増えるが、基本的に同じである。第３のＰＤ４０１ａの電荷は、第３の転送トランジスタ４０２ａを介して、第１のＦＤ領域１０３ａに転送される。第４のＰＤ４０１ｂの電荷は、第４の転送トランジスタ４０２ｂを介して、第２のＦＤ領域１０３ｂに転送される。
【００４３】
この場合、ベイヤ（ベイア）配列のカラーフィルタの場合、ＰＤ１０１ａとＰＤ１０１ｂは同色、ＰＤ４０１ａと４０１ｂも同色となるため、同色の加算が可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では２つのＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造について示したが、２つに限らず複数個のＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造についても同様な効果がある。
【００４５】
（第３の実施形態）
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。図５（Ａ）と図４との差異は２つのＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造が３ペアあり、ＦＤ領域１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃがＦＤ接続トランジスタ１０９と１０９ｂにより接続された構造となっていることである。また、図５（Ｂ）と図４との差異は３つのＰＤに対し共通のＦＤ領域を有することである。読み出しのタイミングは図３で示したものに加え、Ｐｓｅｌ，Ｐｔｘ、Ｐａｄｄ等が増えるが、基本的に同じである。
【００４６】
この場合、ベイヤ配列のカラーフィルタの場合、ＰＤ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは同色、ＰＤ４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃも同色となるため、同色の加算が可能となる効果がある。奇数個の画素の同色加算を行うことにより、異なる色の色重心が等間隔になる。また、本実施形態では２つのＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造が３ペアある構造（２×３構造）、及び３つのＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造が２ペアある構造（３×２構造）について示したが、これらに限定されない。（２×５）、（２×７）、（５×２）、（７×２）等の構造においても同様な効果がある。
【００４７】
（第４の実施形態）
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第４の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の画素ブロック６０１内を示したものである。図では２画素共通のＦＤ領域の図を示しているが、必ずしも２画素でなくてもよい。
【００４８】
図６（Ａ）は図６（Ｂ）の画素ブロック６０１、６０１ｂ〜６０１ｎが１５個接続された構造となっており、それぞれはＦＤ接続トランジスタ１０９、１０９ｂ〜１０９ｎで接続されている。また、画素ブロック６０１はリセットトランジスタ１０８を介して電圧ＳＶＤＤに接続されている。
【００４９】
基本的な読み出し方法は第２及び第３の実施形態で示したものと同様であるが、本実施形態の特徴は加算画素の切り替えが可能であることにある。
【００５０】
例えば３画素加算を行う場合には、ＦＤ領域をリセットした後に、ＦＤ接続トランジスタ１０９ｃ，１０９ｆ，１０９ｉ，１０９ｌをオフ状態にし、それ以外のＦＤ接続トランジスタをオン状態にすれば３画素の加算読み出しが可能となる。また、５画素加算を行う場合には、ＦＤ領域をリセットした後に、ＦＤ接続トランジスタ１０９ｅ，１０９ｉをオフ状態にし、それ以外のＦＤ接続トランジスタをオン状態にすれば、５画素の加算読み出しが可能となる。
【００５１】
すなわち複数の種類の加算をＦＤ接続トランジスタの駆動を変えるだけで変更することができる効果がある。本実施形態は３画素加算と５画素加算の切り替え例を示したが、組み合わせとしては任意に可能であることは明らかである。
【００５２】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。本実施形態は、回路図としては第２の実施形態の図４の構成を２つ組み合わせたものである。すなわち２つのＰＤに対し共通のＦＤ領域とＳＦアンプをもつ画素構造が２ペアあり、ＦＤ接続トランジスタ１０９により接続された構造をもったものを２つ組み合わせた構成をなしている。図４との違いは２つのＰＤが同色になっているものが共通のＦＤ領域に接続されていることにある。
【００５３】
ＦＤ部７０１ａは、２つの緑（Ｇ）画素（ＰＤ）の出力を転送することが可能であり、またＦＤ部７０１ｂは、２つの赤（Ｒ）画素（ＰＤ）の出力を転送することが可能となっている。ＦＤ部７０１ｃと７０１ｄも同様である。ＦＤ接続トランジスタ７０２ａ及び７０２ｂは同じ色の出力となるＦＤ領域同士を接続する構成となっている。
【００５４】
ベイヤ配列の画素の場合、垂直方向の並びは異なる色が交互に続くことになる。従って同色の２つのＰＤを共通のＦＤ領域に接続し、そのＦＤ領域同士を接続することにより同色の３画素以上の加算が容易になる効果がある。
【００５５】
（第６の実施形態）
図８は、本発明の第６の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。本実施形態では、水平方向のＦＤ領域を導通もしくは非導通とするＦＤ接続トランジスタ１０９が設けられている。これにより水平方向の同色加算が可能となる効果がある。駆動方法としては第１の実施形態で述べた方法と基本的に同じ方法で駆動すれば良い。その際に、垂直信号線１０６と１０６’には同じ信号が生じるため、どちらか一方の列の定電流源を停止しても良い。このことにより消費電流を低減する効果がある。
【００５６】
（第７の実施形態）
図９は、本発明の第７の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。本実施形態では、垂直方向と水平方向のＦＤ領域を導通もしくは非導通とするＦＤ接続トランジスタ１０９、１０９ｐ、１０９ｑが設けられている。これにより水平方向、垂直方向の同色加算が可能となる効果がある。本実施形態は２×２の例を示したが、３×３、等任意の加算が可能となる。
【００５７】
駆動方法としては第１の実施形態で述べた方法と基本的に同じ方法で駆動すれば良い。その際に、垂直信号線１０６と１０６’には同じ信号が生じるため、どちらか一方の列の定電流源を停止しても良い。このことにより消費電流を低減する効果がある。
【００５８】
（第８の実施形態）
図１０は、本発明の第８の実施形態による固体撮像装置の画素回路を示したものである。本実施形態と図１との差異は選択トランジスタ１０５ａ，１０５ｂの無い構成になっていることにある。選択トランジスタ１０５ａ，１０５ｂが無い代わりにリセット電源が正電位ＳＶＤＤとグランド電位ＧＮＤに切り替えられるスイッチ１００１が行毎に接続される構成になっている。
【００５９】
スイッチ１００１は、読み出しを行わない行ではグランド電位ＧＮＤとし、その電位をＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂに書き込み、ＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂのゲート電位を接地し、ＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂを不活性とすることができる。逆に，読み出し行では正電位ＳＶＤＤとし、リセットスイッチ１０８、ＦＤ接続トランジスタ１０９を介してＦＤ領域１０３ａ，１０３ｂをリセットし、ＳＦアンプ１０４ａ，１０４ｂを活性とすることができる。
【００６０】
このように単位画素の選択トランジスタ１０５ａ，１０５ｂを削減することにより、その分だけフォトダイオード１０１ａ，１０１ｂの面積の増大、又は画素ピッチの縮小が可能となり高画質な固体撮像装置を提供することが可能となる。
【００６１】
（第９の実施形態）
図１５は、本発明の第９の実施形態による固体撮像装置の加算動作を概念的に示したものである。Ｒ，Ｇｂは各フォトダイオード（ＰＤ）の画素を示している。２つのＰＤが組となっており、隣接するＰＤ組の間にＦＤ接続トランジスタが設けられている。Ｒ、Ｇｂはそれぞれベイヤ配列における赤色、緑色のカラーフィルタが配されたＰＤの画素を示している。カラーフィルタはＰＤ上に配される。ここではある所定の一列のみを示しているためＲ（赤色），Ｇｂ（緑色）のみであるが、隣接する列にはＧｂ（緑色）、Ｂ（青色）に対応する画素が配されている。
【００６２】
図１５（Ａ）は、第１の加算動作におけるＦＤ接続トランジスタの接続・非接続状態を示している。一点鎖線内にある３画素分のＲ画素の信号を加算すべくこれらに対応するＦＤ接続トランジスタがオン（ＯＮ）されていることを示している。一点鎖線内のＲ画素に対応するＰＤからの信号がＦＤ領域へ転送される。また、垂直制御回路から供給される、ＦＤ接続トランジスタへの駆動信号を、矢印とオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）と表している。垂直制御回路としては上述の実施形態の垂直走査回路２０５（図２）を用いることができる。
【００６３】
ここで、ＦＤ接続トランジスタをオンするタイミング、および、ＰＤからＦＤに転送するタイミングは、同時でも良いし、異なっていても良いが、高速化の観点から同時に転送されるのがよい。図１５（Ａ）に示すようにＦＤ接続トランジスタを制御することにより、Ｒ画素を３画素加算する。
【００６４】
図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の終了後、任意のタイミングで行われる第２の加算動作である。加算後の画素重心（サンプリングピッチ）がＲ画素とＧｂ画素で一致するように、ＦＤ接続トランジスタの制御データを１行シフトさせ、ＦＤ接続トランジスタの状態を図１５（Ｂ）に示す状態とする。一点鎖線内のＧｂ画素が加算可能な接続状態である。その後、Ｇｂ画素の電荷をＦＤ領域へ転送する。こうすることで、ＦＤ領域の容量をそろえたまま、画素重心が揃った加算を行うことが出来る。
【００６５】
図１５（Ｃ）は、図１５（Ａ）、（Ｂ）の終了後、任意のタイミングで行われる第３の加算動作である。加算を行うＲ画素は一点鎖線内に存在する３画素である。本動作を行う際は、ＦＤ接続トランジスタの制御データを図１５（Ａ）から３行シフト、もしくは図１５（Ｂ）から２行シフトさせ、接続状態を変更した後に、Ｒ画素の電荷を転送する。
【００６６】
ここで、ＦＤ接続トランジスタの制御データは、読み出しや転送を制御する垂直制御回路の一制御期間、いわゆる水平ブランキング周期に合わせて更新されるようにするのがよい。例えば、垂直制御回路にＦＤ接続トランジスタ制御用のシフトレジスタや、メモリ素子を設けておき、その更新タイミングを水平ブランキング周期に同期させればよい。
【００６７】
以下、ＦＤ接続トランジスタの接続パターンのバリエーションを示す。図１６では、ＦＤ接続トランジスタの接続パターンを変えた例を示している。図１６（Ａ）は図１５（Ａ）と同様の走査を行うことができる。
【００６８】
図１６（Ｂ）において、図１５（Ｂ）と異なる動作を行う。具体的には、実際には加算の行われないＧｂ画素もＦＤ接続トランジスタにより接続されている点である。つまり図１５（Ｂ）では３組のＦＤ領域が接続されていたが、図１６（Ｂ）では更に１つ増えて４組のＦＤ領域が接続されている。そして、太線四角で示したＧｂ画素のみ電荷の転送を行うことにより、加算を行う。ＦＤ接続トランジスタの制御データを、走査する方向に一行進めながら、走査する逆側では進めないようにする。そうすることで、特に感度の高いＧｂ画素だけのＦＤ領域の容量を大きくすることが出来、緑色の出力飽和を防止することが出来る。図１６（Ｃ）は図１５（Ｃ）と同様の動作を行うことができる。複数のＰＤ（光電変換素子）上にベイヤ配列のカラーフィルタが配されている。Ｒ（赤色）に対応するＰＤの加算数とＧｂ（緑色）に対応するＰＤの加算数（例えば３）とが等しい。接続状態となっているＦＤ接続トランジスタの数は、緑色に対応する加算時（例えば３）の方が赤色に対応する加算時（例えば２）より多い。ＦＤ接続トランジスタにより接続される複数のＦＤ領域の容量は、緑色に対応する加算時の方が赤色に対応する加算時より大きい。
【００６９】
図１７では、Ｒ、Ｇｂ共に、加算に使用しないＦＤ領域の容量を一つ以上接続する例を示している。図１７（Ａ）〜（Ｃ）の全てにおいて、一点鎖線内に示す画素のＦＤ領域を接続すべくＦＤ接続トランジスタがオンされる。図１７（Ａ）〜（Ｃ）では、隣接する画素行の信号の加算を行う際に、ＦＤ接続トランジスタの接続状態を１行ずつシフトさせて加算を行う。Ｒ、Ｇｂ画素ともにＦＤ領域の容量を大きくでき、出力飽和を抑制することが出来る。
【００７０】
図１８では、隣接したＲ画素とＧｂ画素を加算する際に、それぞれでのＦＤ接続トランジスタの制御データを同一にしている。つまり図１８（Ａ），（Ｂ）においてＦＤ接続トランジスタの接続状態を変化させずに、ＦＤ領域へ転送するＰＤを切り換えることにより加算を行う。図１８（Ｃ），（Ｄ）においても同様である。このような動作によれば、ＦＤ接続トランジスタの制御データとその制御を簡略化できるという追加の効果が得られる。
【００７１】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態による固体撮像装置では、加算に関係しないＦＤ領域を接続せずに二つ以上のＦＤ領域を接続して加算する際に効果のある例を示す。カラーフィルタ配列は例えばベイヤ配列である。１つのＰＤに対して１つのＦＤ領域が対応して設けられた構成である。別の言い方をすればＦＤ領域を共有化していない構成である。
【００７２】
画素加算を行う際の動作を図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。図１９（Ａ）では、隣り合うＲ画素のＰＤに対応するＦＤ領域同士を、Ｇｂ画素のＦＤ領域を介して接続する。そして、次のタイミングで、図１９（Ｂ）に示すように、ＦＤ接続トランジスタの制御状態を３行分シフトさせ、複数のＧｂ画素を加算する。その際にＲ画素を介している。介されるＲ画素やＧｂ画素は、ＰＤからＦＤ領域への電荷の転送を行わないので情報を失わず、後の加算にその信号は利用される。次に、図１９（Ｃ）に示すように、ＦＤ接続トランジスタの接続状態を、図１９（Ａ）に対して５行分、図１９（Ｂ）に対して２行分シフトさせ、複数のＲ画素を加算する。
【００７３】
本実施形態の効果として、同色の加算を行う際に、加算専用の配線を異なる色をまたいで配置する必要がなくなり、その結果として垂直方向に配される配線の本数を減らすことが可能となり、ＰＤの開口率の向上、画素の微細化が可能になると言う点が挙げられる。
【００７４】
また、本実施形態では、ＦＤ領域の共有を行っていない回路を一単位として説明したが、ＦＤ領域の共有を行っている場合でも、使わないＦＤ領域を介することによる上述の効果を同様に得ることが出来る。
【００７５】
（第１１の実施形態）
図１２は、本発明の第１１の実施形態による撮像システム（スチルビデオカメラ）の構成例を示す図である。撮像システムは、前述した任意の実施形態の固体撮像装置を用いたシステムである。撮像システムの構成を説明する。バリア１は、レンズ２のプロテクトとメインスイッチを兼ねる。レンズ２は、被写体の光学像を固体撮像素子４に結像させる。絞り３は、レンズ２を通った光量を可変する。固体撮像素子４は、第１〜第１０の実施形態の固体撮像装置に相当し、レンズ２により結像された被写体を画像信号として取り込む。撮像信号処理回路５は、固体撮像素子４から出力される画像信号に各種の補正、クランプ等の処理を行う。Ａ／Ｄ変換器６は、撮像信号処理回路５より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行う。信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換器６より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する。タイミング発生部８は、固体撮像素子４及び撮像信号処理回路５及びＡ／Ｄ変換器６及び信号処理部７に各種タイミング信号を出力する。なお、５〜８の各回路は固体撮像素子４と同一チップ上に形成しても良い。また、全体制御・演算部９は、各種演算と撮像システム全体を制御する。メモリ部１０は、画像データを一時的に記憶する。記録媒体制御インターフェース部１１は、記録媒体１２に対して記録又は読み出しを行う。記録媒体１２は、画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な媒体である。外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１３は、外部コンピュータ等と通信する。
【００７６】
次に、図１２の動作について説明する。バリア１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、Ａ／Ｄ変換器６等の撮像系回路の電源がオンされる。それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部９は絞り３を開放にし、固体撮像素子４から出力された信号は、撮像信号処理回路５をスルーしてＡ／Ｄ変換器６へ出力される。Ａ／Ｄ変換器６は、その信号をＡ／Ｄ変換して、信号処理部７に出力する。信号処理部７は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部９で行う。
【００７７】
この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部９は絞り３を制御する。次に、固体撮像素子４から出力された信号を基に、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部９で行う。その後、レンズ２を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズ２を駆動し測距を行う。
【００７８】
そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子４から出力された画像信号は、撮像信号処理回路５において補正等がされ、さらにＡ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部７を通り全体制御・演算部９によりメモリ部１０に蓄積される。その後、メモリ部１０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体１２に記録される。また外部Ｉ／Ｆ部１３を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【００７９】
本実施形態によれば、消費電力が小さくかつ高品質な撮像システムを構築することができる。
【００８０】
第１〜第１１の実施形態によれば、多量の光電荷が発生する高輝度の被写体を撮影する場合にはＦＤ接続トランジスタを接続し、ＦＤ容量を増大させる。このことによりＦＤ領域上に生じる電圧を抑えることができる。その結果、垂直信号線１０６以降の電圧が飽和することを抑制し、ダイナミックレンジを拡大することが可能となる。
【００８１】
また、少量の光電荷が発生する状態の際にはＦＤ接続トランジスタを非接続としてＦＤ領域を分離する。そのことによりＦＤ容量は低減するため、ＦＤ領域上に生じる電圧は大きくなり、良好なＳＮ比を得ることができる。また、ＭＯＳ容量を付加することがないため、ＰＤ面積が圧迫されるということもなく大きなＰＤ面積を確保できるため、感度、飽和の向上ができ、高性能な固体撮像装置を提供できる。
【００８２】
第１〜第１１の実施形態の固体撮像装置において、複数の光電変換素子（フォトダイオード）１０１，４０１は、水平方向及び垂直方向に配列され、光電変換により電荷を生成する。複数の転送トランジスタ１０２，４０２は、光電変換素子１０１，４０１毎に接続され、複数の光電変換素子１０１，４０１により生成された電荷を転送する。複数のフローティングディフュージョン（ＦＤ）領域１０３，７０１は、転送トランジスタ１０２，４０２により転送された電荷を保持する。複数の増幅手段（ＳＦアンプ）１０４は、フローティングディフュージョン領域１０３，７０１毎に接続され、複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１の電荷に基づく信号を増幅する。接続手段（ＦＤ接続トランジスタ）１０９，７０２は、複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１同士を接続又は非接続する。
【００８３】
また、１個のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１に共通に接続される転送トランジスタ１０２，４０２が複数個である。また、接続手段１０９，７０２が複数個である。また、複数の選択トランジスタ１０５は、増幅手段１０４毎に接続され、複数の増幅手段１０４を選択する。
【００８４】
また、光電変換素子１０１，４０１は、カラーフィルタを有する。複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１は、それぞれ転送トランジスタ１０２，４０２を介して同色のカラーフィルタを有する光電変換素子１０１，４０１のみが接続されている。
【００８５】
また、接続手段１０９，７０２により接続された複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１は、転送トランジスタ１０２，４０２を介して同色のカラーフィルタを有する光電変換素子１０１，４０１に２Ｎ＋１個（Ｎは自然数）接続されている。例えば、Ｎは１又は２であり、３画素加算又は５画素加算を行う。
【００８６】
また、図２等に示すように、接続手段１０９，７０２は、垂直方向に並ぶ複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１を接続する。
【００８７】
また、図８に示すように、接続手段１０９は、水平方向に並ぶ複数のフローティングディフュージョン領域１０３を接続する。
【００８８】
また、図９に示すように、接続手段１０９は、垂直方向及び水平方向に並ぶ複数のフローティングディフュージョン領域１０３を接続する。
【００８９】
また、接続手段１０９，７０２により接続された複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１に対応する少なくとも２個の増幅手段１０４を使用して１個の画素信号を読み出す。
【００９０】
また、第１のモードでは接続手段１０９，７０２が非接続にして増幅手段１０４が増幅し、第２のモードでは接続手段１０９，７０２が接続して増幅手段１０４が増幅する。
【００９１】
また、最も低感度の読み出しを行う場合には接続手段１０９，７０２は接続し、最も高感度の読み出しを行う場合には接続手段１０９，７０２は非接続とする。
【００９２】
また、接続手段１０９，７０２により接続された複数のフローティングディフュージョン領域１０３，７０１で複数の光電変換素子１０１，４０１の電荷が加算される。
【００９３】
また、接続手段１０９，７０２を複数有し、複数の接続手段１０９，７０２の一部が接続にし、残りの接続手段１０９，７０２が非接続にすることにより、複数の光電変換素子１０１，４０１の電荷を加算する。
【００９４】
また、複数の接続手段１０９，７０２の接続状態を変更することにより、光電変換素子１０１，４０１の電荷の加算する画素数を変更する。
【００９５】
また、光電変換素子１０１，４０１の電荷は、転送トランジスタ１０２，４０２を介して接続されたフローティングディフュージョン領域１０３，７０１に接続された増幅手段１０４ではなく、他の増幅手段１０４により読み出される。すなわち、光電変換素子１０１，４０１の電荷は、接続手段１０９，７０２を介して接続されるフローティングディフュージョン領域１０３，７０１に接続された増幅手段１０４により読み出される。
【００９６】
第１〜第１１の実施形態によれば、高輝度の被写体を撮影する場合には接続手段を接続し、フローティングディフュージョン領域の容量を増大させることにより、フローティングディフュージョン領域上に生じる電圧を抑えることができる。その結果、増幅手段の出力電圧が飽和することを抑制し、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００９７】
また、低輝度の被写体を撮影する場合には、接続手段を非接続とし、フローティングディフュージョン領域を分離することにより、フローティングディフュージョン領域の容量は低減する。そのため、フローティングディフュージョン領域上に生じる電圧は大きくなり、良好なＳＮ比を得ることができる。
【００９８】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  バリア
２  レンズ
３  絞り
４  固体撮像素子
５  撮像信号処理回路
６  Ａ／Ｄ変換器
７  信号処理部
８  タイミング発生部
９  全体制御・演算部
１０  メモリ部
１１  記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部
１２  記録媒体
１３  外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部
１０１  フォトダイオード
１０２  転送トランジスタ
１０３  ＦＤ領域
１０４  ソースフォロア（ＳＦ）アンプ
１０５  選択トランジスタ
１０６  共通出力線
１０７  定電流源
１０８  リセットトランジスタ
１０９  ＦＤ接続トランジスタ
２０１〜２０４  画素ブロック
２０５  垂直走査回路
２０６  クランプ容量（Ｃ０）
２０７  オペレーショナルアンプ
２０８  フィードバック容量（Ｃｆ）
２０９  スイッチ
２１０  基準信号保持容量
２１１  光信号保持容量
２１２  スイッチ
２１３  スイッチ
２１４  水平走査回路
２１５  列選択スイッチ
２１６  列選択スイッチ
２１７  水平出力線
２１８  水平出力線
２１９  差動出力アンプ
２２０  スイッチ
２２１  スイッチ
４０１  フォトダイオード
４０２  転送トランジスタ
６０１  画素ブロック
７０１  ＦＤ領域
７０２  ＦＤ接続トランジスタ
１００１  スイッチ
【図１】
2010193437.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010193437.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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