(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジ拡張を段階的に行うことができること、光電変換部を無駄なく用いた自然な画素加算を行うことができること、及び、より適切な画素補間を行うことができること、のうちの少なくとも１つを実現する。【解決手段】固体撮像素子は、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に並ぶように正方格子状に配列された複数の第１の光電変換部ＰＤＨ（ＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ）と、複数の第１の光電変換部ＰＤＨの位置から、前記第１の方向及び前記第２の方向に、複数の第１の光電変換部ＰＤＨ（ＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ）の前記第１の方向及び前記第２の方向のピッチＰの半分ずらされた各位置を基準位置Ａとし、各基準位置Ａの付近にそれぞれ４つずつ配置されかつ第１の光電変換部ＰＤＨよりも受光面積が小さい第２の光電変換部ＰＤＬ（ＰＤＬｒ，ＰＤＬｇ，ＰＤＬｂ）とを備える。【選択図】図４
2014175992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向及びこれと直交する第２の方向に並ぶように正方格子状に配列された複数の第１の光電変換部と、
前記複数の第１の光電変換部の位置から、前記第１の方向及び前記第２の方向に、前記複数の第１の光電変換部の前記第１の方向及び前記第２の方向のピッチの半分ずらされた各位置を基準位置とし、前記各基準位置の付近にそれぞれ４つずつ配置されかつ前記第１の光電変換部よりも受光面積が小さい第２の光電変換部と、
前記複数の第１の光電変換部の各々に対応して設けられ２行２列の繰り返し周期を持つ色配列をなす複数色の第１のカラーフィルタと、
前記各基準位置の付近に配置された前記４つの第２の光電変換部の各々に対応して設けられ、前記２行２列の繰り返し周期に対応する４つの前記第１のカラーフィルタとそれぞれ同色の４つの第２のカラーフィルタと、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記各第１の光電変換部の信号及び前記各第２の光電変換部の信号を個別に読み出し得るように構成されたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部、及び、当該第１の光電変換部のうちの、２つ以上の光電変換部の信号を加算して読み出し得るように構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ配置された各４つの前記第２の光電変換部は、当該第１の光電変換部の中心を通り前記第１の方向に延びた第１の線及び前記中心を通り前記第２の方向に延びた第２の線に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されるとともに、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ配置された各４つの前記第２の光電変換部にそれぞれ対応して設けられた前記第２のカラーフィルタの色は、前記第１の線及び前記第２の線に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部及び当該第１の光電変換部からなるグループのうち、少なくとも１つの光電変換部を予め設定された撮影モードに応じて選択する選択部と、
前記選択部で選択された各グループの光電変換部から信号を読み出して予め設定された撮影モードに応じた処理を行い、画素信号として出力する処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部のうちの指令に応じて選択された１つ以上の前記第２の光電変換部の信号を加算した信号と、当該第１の光電変換部の信号とに基づいて、当該第１の光電変換部の信号のみに基づく画素信号に比べてダイナミックレンジが広い画素信号を得る処理を行う手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子と、
（i）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部の信号に応じた信号を画素信号とする処理、（ii）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置のうちの１つの前記基準位置付近に配置された１つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている１つの前記第２の光電変換部の信号に応じた信号を、画素信号とする処理、（iii）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置のうちの２つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された２つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている２つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、（iv）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置のうちの３つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された３つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている３つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、（v）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、及び、（vi）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号と、当該第１の光電変換部の信号とを加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、のうちの３つ以上の処理を指令に応じて選択的に行う手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号と、当該第１の光電変換部の信号とを加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理を行う手段を、備えたことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号と、当該第１の光電変換部の信号とを加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理を行う手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記複数の第１の光電変換部のうちの少なくとも一部の第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と異なる所定色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号に基づいて、当該第１の光電変換部に対応して前記所定色の前記第１のカラーフィルタが設けられたと仮定したときの当該第１の光電変換部の信号に応じた信号を補間する処理を行う補間処理手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１の図２（ａ）及び図２（ｂ）には、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に並ぶように正方格子状に配列された複数の第１の光電変換部（受光素子）と、前記複数の第１の光電変換部の位置から、前記第１の方向及び前記第２の方向に、前記複数の第１の光電変換部の前記第１の方向及び前記第２の方向のピッチの半分ずらされた各位置にそれぞれ１つずつ配置され前記第１の光電変換部よりも受光面積が小さい第２の光電変換部（受光素子）と、を備えた固体撮像素子が、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２５２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来の固体撮像素子では、ダイナミックレンジ拡張を段階的に行うことができない、光電変換部を無駄なく用いた自然な画素加算を行うことができない、適切な画素補間を行うことができないなどの不都合が生ずる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ダイナミックレンジ拡張を段階的に行うことができること、光電変換部を無駄なく用いた自然な画素加算を行うことができること、及び、より適切な画素補間を行うことができること、のうちの少なくとも１つを実現することができる固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による固体撮像素子は、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に並ぶように正方格子状に配列された複数の第１の光電変換部と、前記複数の第１の光電変換部の位置から、前記第１の方向及び前記第２の方向に、前記複数の第１の光電変換部の前記第１の方向及び前記第２の方向のピッチの半分ずらされた各位置を基準位置とし、前記各基準位置の付近にそれぞれ４つずつ配置されかつ前記第１の光電変換部よりも受光面積が小さい第２の光電変換部と、前記複数の第１の光電変換部の各々に対応して設けられ２行２列の繰り返し周期を持つ色配列をなす複数色の第１のカラーフィルタと、前記各基準位置の付近に配置された前記４つの第２の光電変換部の各々に対応して設けられ、前記２行２列の繰り返し周期に対応する４つの前記第１のカラーフィルタとそれぞれ同色の４つの第２のカラーフィルタと、を備えたものである。
【０００７】
第２の態様による固体撮像素子は、前記第１の態様において、前記各第１の光電変換部の信号及び前記各第２の光電変換部の信号を個別に読み出し得るように構成されたものである。
【０００８】
第３の態様による固体撮像素子は、前記第１又は第２の態様において、前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部、及び、当該第１の光電変換部のうちの、２つ以上の光電変換部の信号を加算して読み出し得るように構成されたものである。
【０００９】
第４の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ配置された各４つの前記第２の光電変換部は、当該第１の光電変換部の中心を通り前記第１の方向に延びた第１の線及び前記中心を通り前記第２の方向に延びた第２の線に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されるとともに、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ配置された各４つの前記第２の光電変換部にそれぞれ対応して設けられた前記第２のカラーフィルタの色は、前記第１の線及び前記第２の線に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されたものである。
【００１０】
第５の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部及び当該第１の光電変換部からなるグループのうち、少なくとも１つの光電変換部を予め設定された撮影モードに応じて選択する選択部と、前記選択部で選択された各グループの光電変換部から信号を読み出して予め設定された撮影モードに応じた処理を行い、画素信号として出力する処理部と、を備えたものである。
【００１１】
第６の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部のうちの指令に応じて選択された１つ以上の前記第２の光電変換部の信号を加算した信号と、当該第１の光電変換部の信号とに基づいて、当該第１の光電変換部の信号のみに基づく画素信号に比べてダイナミックレンジが広い画素信号を得る処理を行う手段と、を備えたものである。
【００１２】
第７の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による固体撮像素子と、（i）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部の信号に応じた信号を画素信号とする処理、（ii）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置のうちの１つの前記基準位置付近に配置された１つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている１つの前記第２の光電変換部の信号に応じた信号を、画素信号とする処理、（iii）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置のうちの２つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された２つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている２つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、（iv）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置のうちの３つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された３つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている３つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、（v）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、及び、（vi）前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号と、当該第１の光電変換部の信号とを加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理、のうちの３つ以上の処理を指令に応じて選択的に行う手段と、を備えたものである。
【００１３】
第８の態様による撮像装置は、前記第７の態様において、前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号と、当該第１の光電変換部の信号とを加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理を行う手段を、備えたものである。
【００１４】
第９の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記各第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と同色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号と、当該第１の光電変換部の信号とを加算した信号に応じた信号を、画素信号とする処理を行う手段と、を備えたものである。
【００１５】
第１０の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記複数の第１の光電変換部のうちの少なくとも一部の第１の光電変換部について、当該第１の光電変換部に近接した４つの前記基準位置付近にそれぞれ１つずつ配置された４つの前記第２の光電変換部であって、当該第１の光電変換部に対応して設けられた前記第１のカラーフィルタの色と異なる所定色の前記第２のカラーフィルタが設けられている４つの前記第２の光電変換部の信号を加算した信号に応じた信号に基づいて、当該第１の光電変換部に対応して前記所定色の前記第１のカラーフィルタが設けられたと仮定したときの当該第１の光電変換部の信号に応じた信号を補間する処理を行う補間処理手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ダイナミックレンジ拡張を段階的に行うことができること、光電変換部を無駄なく用いた自然な画素加算を行うことができること、及び、より適切な画素補間を行うことができること、のうちの少なくとも１つを実現することができる固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電子カメラを模式的に示す概略ブロック図である。
【図２】図１中の固体撮像素子の概略構成を示す回路図である。
【図３】図２中の画素ブロックを示す回路図である。
【図４】図１中の固体撮像素子の光電変換部の配置を模式的に示す概略平面図である。
【図５】図４中の各色毎の１つの高感度フォトダイオード及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードの信号を加算する様子を模式的に示す図である。
【図６】入射光量と出力との関係を模式的に示す図である。
【図７】図４中の赤色のフォトダイオードの信号の補間の様子を模式的に示す図である。
【図８】図４中の緑色のフォトダイオードの信号の補間の様子を模式的に示す図である。
【図９】図４中の青色のフォトダイオードの信号の補間の様子を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の光電変換部の配置を模式的に示す概略平面図である。
【図１１】図１０中の各色毎の１つの高感度フォトダイオード及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードの信号を加算する様子を模式的に示す図である。
【図１２】図１０中の赤色のフォトダイオードの信号の補間の様子を模式的に示す図である。
【図１３】図１０中の青色のフォトダイオードの信号の補間の様子を模式的に示す図である
【図１４】本発明の第３の実施の形態による固体撮像素子の光電変換部の配置を模式的に示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明による固体撮像素子及び撮像装置について、図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による撮像装置としての電子カメラ１を模式的に示す概略ブロック図である。
【００２０】
本実施の形態による電子カメラ１は、例えば一眼レフのデジタルカメラとして構成されるが、本発明による撮像装置は、これに限らず、コンパクトカメラなどの他の電子カメラや、携帯電話に搭載された電子カメラや、動画を撮像するビデオカメラ等の電子カメラなどの種々の撮像装置に適用することができる。
【００２１】
電子カメラ１には、撮影レンズ２が装着される。この撮影レンズ２は、レンズ制御部３によってフォーカスや絞りが駆動される。この撮影レンズ２の像空間には、固体撮像素子４の撮像面が配置される。
【００２２】
固体撮像素子４は、撮像制御部５の指令によって駆動され、デジタルの画像信号を出力する。デジタル信号処理部６は、固体撮像素子４から出力されるデジタルの画像信号に対して、デジタル増幅、色補間処理、ホワイトバランス処理などの画像処理等を行う。メモリ７は、バス８に接続されている。バス８には、レンズ制御部３、撮像制御部５、ＣＰＵ９、液晶表示パネル等の表示部１０、記録部１１、画像圧縮部１２及び画像処理部１３なども接続される。ＣＰＵ９には、レリーズボタンや撮影モード選択ダイヤルなどの操作部１４が接続される。また、記録部１１には記録媒体１１ａが着脱自在に装着される。
【００２３】
本実施の形態では、操作部１４のレリーズボタン（図示せず）の半押し操作が行われると、電子カメラ１内のＣＰＵ９は、図示しない焦点検出センサからの検出信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量に応じて合焦状態となるように、レンズ制御部３に撮影レンズ２を調節させる。また、ＣＰＵ９は、予め操作部１４により指令された絞りとなるように、レンズ制御部３に撮影レンズ２を調節させる。そして、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４からデジタルの画像信号が読み出される。この画像信号は、デジタル信号処理部６により処理された後に、メモリ７に一旦格納される。その後、ＣＰＵ９は、操作部１４の指令に基づき、メモリ７内の画像信号に対して必要に応じて画像処理部１３や画像圧縮部１２にて所望の処理を行い、記録部１１に処理後の信号を出力させ記録媒体１１ａに記録する。
【００２４】
本実施の形態では、操作部１４は、前述したレリーズボタン以外に、撮影モード選択ダイヤル（図示せず）を含んでいる。また、操作部１４は、電源ボタンやカーソルキーなどカメラの操作に必要なボタン類等も含んでいる。ユーザーは、これらを含む操作部１４を用いて電子カメラ１を操作し、その操作情報はＣＰＵ９に出力される。そして、ＣＰＵ９は、操作部１４から入力する操作情報に応じて電子カメラ１全体の動作を制御する。本実施の形態では、前記撮影モード選択ダイヤルの操作によって、後述する第１乃至第１１の撮影モードを選択することができるようになっている。
【００２５】
図２は、図１中の固体撮像素子４の概略構成を示す回路図である。本実施の形態では、固体撮像素子４は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子として構成されているが、他のＸＹアドレス型固体撮像素子や、ＣＣＤ型の固体撮像素子として構成してもよい。
【００２６】
固体撮像素子４は、図２に示すように、ｎ行ｍ列の画素ブロック２１からなる画素部２２と、垂直走査回路２３と、画素ブロック２１の行毎に設けられた制御線３１〜３７と、画素ブロック２１の列毎に設けられ対応する列の画素ブロック２１からの信号を受け取る複数の（ｍ本の）垂直信号線２４と、各垂直信号線２４に設けられた定電流源２５と、各垂直信号線２４に対応して設けられたＣＤＳ回路（相関２重サンプリング回路）２６及びＡ／Ｄ変換器２７と、水平読み出し回路２８とを有している。なお、画素ブロック２１の行及び列は、各画素ブロック２１に１つずつ含まれている後述する高感度画素２１ＨのフォトダイオードＰＤＨの行及び列で代表している。図２及び後述する図３において、ｎは画素ブロック２１の行を示している。
【００２７】
図３は、図２中の画素ブロック２１を示す回路図である。各画素ブロック２１は、図２及び図３に示すように、１つの高感度画素（相対的に感度の高い画素）２１Ｈと、４つの低感度画素（相対的に感度の低い画素）２１Ｌ１〜２１Ｌ４とを有している。
【００２８】
高感度画素２１Ｈは、入射光に応じた電荷を生成し蓄積する第１の光電変換部としての高感度フォトダイオードＰＤＨと、前記電荷を受け取って前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティング容量部ＦＤと、フローティング容量部ＦＤの電位に応じた信号を出力する増幅部としての増幅トランジスタＡＭＰと、フォトダイオードＰＤＨからフローティング容量部ＦＤに電荷を転送する転送トランジスタＴＸＨと、フローティング容量部ＦＤの電位をリセットするリセットトランジスタＲＥＳと、読み出し行を選択するための選択トランジスタＳＥＬとを有し、図３に示すように接続されている。図３において、Ｖｄｄは電源電位である。
【００２９】
低感度画素２１Ｌ１は、入射光に応じた電荷を生成し蓄積する第２の光電変換部としての低感度フォトダイオードＰＤＬ１と、前記電荷を受け取って前記電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティング容量部ＦＤと、フローティング容量部ＦＤの電位に応じた信号を出力する増幅部としての増幅トランジスタＡＭＰと、フォトダイオードＰＤＨからフローティング容量部ＦＤに電荷を転送する転送トランジスタＴＸＬ１と、フローティング容量部ＦＤの電位をリセットするリセットトランジスタＲＥＳと、読み出し行を選択するための選択トランジスタＳＥＬとを有し、図３に示すように接続されている。低感度画素２１Ｌ２〜２１Ｌ４は、低感度画素２１Ｌ１において、第２の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＬ１が第２の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＬ２〜ＰＤＬ４で置き換えられるとともに、転送トランジスタＴＸＬ１が転送トランジスタＴＸＬ２〜ＴＸＬ４で置き換えられた構成を有している。
【００３０】
このように、画素２１Ｈ，２１Ｌ１〜２１Ｌ４の各々について着目すると、一般的なＣＭＯＳイメージセンサと同様の構成を有している。本実施の形態では、各画素ブロック２１毎に、当該画素ブロック２１に属する画素２１Ｈ，２１Ｌ１〜Ｌ４が、１組のフローティング容量部ＦＤ、増幅トランジスタＡＭＰ、リセットトランジスタＲＥＳ及び選択トランジスタＳＥＬを共有している。もっとも、必ずしもこのような共有構成を採用する必要はなく、それらの組を画素毎に設けてもよい。
【００３１】
転送トランジスタＴＸＨのゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＴＸＨを転送トランジスタＴＸＨに供給する制御線３２に、接続されている。転送トランジスタＴＸＬ１のゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＴＸＬ１を転送トランジスタＴＸＬ１に供給する制御線３４に、接続されている。転送トランジスタＴＸＬ２のゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＴＸＬ２を転送トランジスタＴＸＬ２に供給する制御線３５に、接続されている。転送トランジスタＴＸＬ３のゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＴＸＬ３を転送トランジスタＴＸＬ３に供給する制御線３６に、接続されている。転送トランジスタＴＸＬ４のゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＴＸＬ４を転送トランジスタＴＸＬ４に供給する制御線３７に、接続されている。
【００３２】
リセットトランジスタＲＥＳのゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＲＥＳをリセットトランジスタＲＥＳに供給する制御線３１に、接続されている。選択トランジスタＳＥＬのゲートは、画素ブロック２１の行毎に、垂直走査回路２３からの制御信号φＳＥＬを選択トランジスタＳＥＬに供給する制御線３３に、接続されている。
【００３３】
フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４は、入射光の光量（被写体光）に応じて電荷を生成する。転送トランジスタＴＸＨ，ＴＸＬ１〜ＴＸＬ４は、対応する制御信号φＴＸＨ，φＴＸＬ１〜φＴＸＬ４のハイレベル期間にオンし、対応するフォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ５に蓄積された電荷をフローティング容量部ＦＤに転送する。リセットトランジスタＲＥＳは、制御信号φＲＥＳのハイレベル期間にオンし、フローティング容量部ＦＤをリセットする。
【００３４】
増幅トランジスタＡＭＰは、フローティング容量部ＦＤの電圧値に応じて、選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線２４に電圧を出力する。選択トランジスタＳＥＬは、制御信号φＳＥＬのハイレベル期間にオンし、増幅トランジスタＡＭＰのソースを垂直信号線２４に接続する。なお、本実施の形態では、画素ブロック２１のトランジスタＡＭＰ，ＴＸＨ，ＴＸＬ１〜ＴＸＬ４，ＲＥＳ，ＳＥＬは、全てｎＭＯＳトランジスタである。
【００３５】
垂直走査回路２３は、図１中の撮像制御部５の制御下で、画素ブロック２１の行毎に、制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＨ，φＴＸＬ１〜φＴＸＬ４をそれぞれ出力する制御部を構成している。
【００３６】
本実施の形態では、メカニカルシャッタ（図示せず）が所定の露光期間だけ開かれて各画素２１Ｈ，２１Ｌ１〜２１Ｌ４のフォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４の電荷蓄積層に電荷が蓄積された後、画素ブロック２１の１行ずつ順次選択され、画素ブロック２１の各１行について順次同じ動作が行われていく。
【００３７】
画素ブロック２１のある行が選択されたときに、当該行の制御信号φＴＸＬ１〜φＴＸＬ４をローレベルにして転送トランジスタＴＸＬ１〜ＴＸＬ４をオフのままの状態にして、当該行の制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＨによって一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様の読み出し制御を行うことで、当該行の高感度画素２１ＨのフォトダイオードＰＤＨの信号を当該画素から垂直信号線２４に読み出すことができる。また、画素ブロック２１のある行が選択されたときに、当該行の制御信号φＴＸＨ，φＴＸＬ２〜φＴＸＬ４をローレベルにして転送トランジスタＴＸＨ，ＴＸＬ２〜ＴＸＬ４をオフのままの状態にして、当該行の制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＬ１によって一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様の読み出し制御を行うことで、当該行の低感度画素２１Ｌ１のフォトダイオードＰＤＬ１の信号を当該画素から垂直信号線２４に読み出すことができる。同様に、画素ブロック２１のある行が選択されたときに、当該行の制御信号φＴＸＨ，φＴＸＬ１，φＴＸＬ３，φＴＸＬ４をローレベルにして転送トランジスタＴＸＨ，ＴＸＬ１，ＴＸＬ３，ＴＸＬ４をオフのままの状態にして、当該行の制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＬ２によって一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様の読み出し制御を行うことで、当該行の低感度画素２１Ｌ２のフォトダイオードＰＤＬ２の信号を当該画素から垂直信号線２４に読み出すことができる。同様に、画素ブロック２１のある行が選択されたときに、当該行の低感度画素２１Ｌ２のフォトダイオードＰＤＬ３の信号、及び、当該行の低感度画素２１Ｌ２のフォトダイオードＰＤＬ４の信号も、垂直信号線２４に読み出すことができる。画素ブロック２１のある行が選択されたときに、このような動作を順次行うことによって、フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４の信号を個別に垂直信号線２４に読み出すことができる。勿論、制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＨ，φＴＸＬ１〜φＴＸＬ４によって、画素ブロック２１のある行が選択されたときに、フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４の信号のうちの必要な信号のみを読み出すこともできる。
【００３８】
また、画素ブロック２１のある行が選択されたときに、制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＨ，φＴＸＬ１〜φＴＸＬ４によって、当該行のフォトダイオードの電荷をフローティング容量部ＦＤへ転送する際に転送トランジスタＴＸＨ，ＴＸＬ１〜ＴＸ４のうちの任意の２つ以上の転送トランジスタが同時にオンさせ、他の点は一般的なＣＭＯＳ型固体撮像素子と同様の読み出し制御を行うことで、フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４のうちの任意の２つ以上のフォトダイオードの信号を加算した加算信号（本例では、当該２つ以上のフォトダイオードの電荷をフローティング容量部ＦＤで加算した信号）を垂直信号線２４に読み出すことができる。
【００３９】
このように、本実施の形態では、図１中の撮像制御部５の制御下で垂直走査回路２３出力する制御信号φＳＥＬ，φＲＥＳ，φＴＸＨ，φＴＸＬ１〜φＴＸＬ４によって、画素２１Ｈ，２１Ｌ１〜２１Ｌ４のフォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４の信号を個別に垂直信号線２４に読み出すこともできるし、画素２１Ｈ，２１Ｌ１〜２１Ｌ４のフォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４のうちの任意の２つ以上のフォトダイオードの信号の加算信号を垂直信号線２４に読み出すこともできるようになっている。
【００４０】
前述したようにして垂直信号線２４に読み出された信号は、画素ブロック２１の各列毎に、ＣＤＳ回路２６にて所定のノイズ除去処理が施された後に、Ａ／Ｄ変換器２７にてデジタル信号に変換され、そのデジタル信号はＡ／Ｄ変換器２７に保持される。各Ａ／Ｄ変換器２７に保持されたデジタルの画像信号は、各水平走査期間において、水平読み出し回路２８によって水平走査され、必要に応じて所定の信号形式に変換されて、外部（図１中のデジタル信号処理部６）へ出力される。なお、固体撮像素子４は必ずしもＡ／Ｄ変換器２７を含む必要はなく、水平読み出し回路２８からアナログ画像信号が出力されるように構成してもよい。
【００４１】
図４は、図１中の固体撮像素子４の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＨ（ＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ），ＰＤＬ（ＰＤＬｒ，ＰＤＬｇ，ＰＤＬｂ）の配置を、光入射側から見て模式的に示す概略平面図である。本実施の形態では、図４中の左右方向（第１の方向）は行方向と一致し、図４中の上下方向（第１の方向と直交する第２の方向）は列方向と一致している。
【００４２】
フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４の各々に対応して、その光入射側にカラーフィルタ（図示せず）が設けられている。図４では、赤色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨには符号ＰＤＨｒを付し、緑色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨには符号ＰＤＨｇを付し、青色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨには符号ＰＤＨｂを付している。また、図４では、フォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４のうち赤色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードには符号ＰＤＬｒを付し、フォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４のうち緑色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードには符号ＰＤＬｇを付し、フォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４のうち青色カラーフィルタが設けられたフォトダイオードには符号ＰＤＬｂを付している。フォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４やフォトダイオードＰＤＬｒ，ＰＤＬｇ，ＰＤＬｂを区別しないで説明するときには、これらに符号ＰＤＬを付して説明する場合がある。
【００４３】
図４に示すように、各フォトダイオードＰＤＬの受光面積は互いに同一にされている。各フォトダイオードＰＤＨの受光面積は互いに同一にされている。低感度画素２１Ｌ１〜２１Ｌ４のフォトダイオードＰＤＬの受光面積は、高感度画素２１ＨのフォトダイオードＰＤＨの受光面積よりも小さくされている。これにより、フォトダイオードＰＤＬの感度は相対的に低く、フォトダイオードＰＤＨの感度は相対的に高くなっている。
【００４４】
高感度画素２１ＨのフォトダイオードＰＤＨは、行方向及び列方向に並ぶように正方格子状に配列されている。フォトダイオードＰＤＨの行方向のピッチ及び列方向のピッチは、同一のＰとなっている。
【００４５】
本実施の形態では、各々の第１の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＨの光入射側には、それぞれが異なる色成分の光を透過させる複数種類の第１のカラーフィルタが、２行２列の繰り返し周期を持つ色配列で設けられている。本実施の形態では、図４に示すように、前記色配列としてベイヤー配列が採用され、赤色、緑色、青色の第１のカラーフィルタ（図示せず）がベイヤー配列に従って各フォトダイオードＰＤＨに対応して配置されている。すなわち、画素部２２において、フォトダイオードＰＤＨの奇数行（又は偶数行）には赤色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｒと緑色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｇとが交互に並ぶとともに、フォトダイオードＰＤＨの偶数行（又は奇数行）には第１の緑色のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｇと青色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｂが交互に並んでいる。
【００４６】
第２の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＬは、第１の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＨの位置から、行方向及び列方向にピッチＰの半分ずらされた各位置を基準位置Ａとし、各基準位置Ａ付近にそれぞれ４つずつ配置されている。各基準位置Ａ付近に配置された４つのフォトダイオードＰＤＬの光入射側には、前記第１のカラーフィルタの２行２列の繰り返し周期に対応する４つの前記第１のカラーフィルタとそれぞれ同色の第２のカラーフィルタ（図示せず）が各フォトダイオードＰＤＬに対応して設けられている。本実施の形態では、フォトダイオードＰＤＨの色配列としてベイヤー配列が採用されていることから、各基準位置Ａ付近に設けられた４つのフォトダイオードＰＤＬは、赤色の第２のカラーフィルタが設けられた１つのフォトダイオードＰＤＬｒと、それぞれ緑色の第２のカラーフィルタが設けられた２つのフォトダイオードＰＤＬｇと、青色の第２のカラーフィルタが設けられた１つのフォトダイオードＰＤＬｂとからなる。
【００４７】
本実施の形態では、各フォトダイオードＰＤＬは、図４において正方形を４５゜回転させた菱形をなすように構成され、各基準位置Ａ付近において４つのフォトダイオードＰＤＬが当該基準位置Ａの上下左右に配置されることで、当該４つのフォトダイオードＰＤＬが全体としても、図４において正方形を４５゜回転させた菱形をなしている。そして、各フォトダイオードＰＤＨは、図４に示すように正八角形をなすように構成されている。これらにより、フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬを稠密状に配置し得るようになっている。もっとも、フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬの形状や、各基準位置Ａ付近における４つのフォトダイオードＰＤＬの配置は、図４に示す例に限定されるものではない。
【００４８】
本実施の形態では、各基準位置Ａ付近において、当該基準位置Ａの左右に、緑色の第２のカラーフィルタが設けられた２つのフォトダイオードＰＤＬｇが設けられている。各基準位置Ａ付近において、当該基準位置Ａの上下のうちの、赤色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｒに近い方の位置に、赤色の第２のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＬｒが設けられている。各基準位置Ａ付近において、当該基準位置Ａの上下のうちの、青色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｂに近い方の位置に、青色の第２のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＬｂが設けられている。
【００４９】
本実施の形態では、以上説明したフォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬ並びに前記第１及び第２のカラーフィルタの色配置によって、各フォトダイオードＰＤＨについて、当該フォトダイオードＰＤＨに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ配置された各４つのフォトダイオードＰＤＬは、当該フォトダイオードＰＤＨの中心を通り行方向に延びた第１の線（図示せず）及び前記中心を通り列方向に延びた第２の線（図示せず）に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されるとともに、当該フォトダイオードＰＤＨに近接した４つの基準位置Ａ（当該フォトダイオードＰＤＨに対して図４中の斜め左上側の基準位置Ａ、斜め右上側の基準位置Ａ、斜め左下側の基準位置Ａ、斜め右下側の基準位置Ａ）付近にそれぞれ配置された各４つのフォトダイオードＰＤＬにそれぞれ対応して設けられた前記第２のカラーフィルタの色は、前記第１の線及び前記第２の線に対してそれぞれ線対称となる位置に配置されている。
【００５０】
本実施の形態では、各画素ブロック２１に属する１つのフォトダイオードＰＤＨ及び４つのフォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４は、次のように定められている。
【００５１】
各画素ブロック２１は、フォトダイオードＰＤＨを１つずつ有しており、赤色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｒ、緑色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｇ、青色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｂのいずれかを有している。前述したように、画素ブロック２１の行及び列は、各画素ブロック２１に１つずつ含まれているフォトダイオードＰＤＨの行及び列で代表している。
【００５２】
そして、図面には示していないが、赤色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｒを有する各画素ブロック２１に属する４つのフォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４は、当該フォトダイオードＰＤＨｒに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ１つずつ配置され同じ赤色の第２のカラーフィルタが設けられている４つのフォトダイオードＰＤＬｒとされている。また、緑色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｇを有する各画素ブロック２１に属する４つのフォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４は、当該フォトダイオードＰＤＨｇに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ１つ（２つのうちの当該フォトダイオードＰＤＨｇに近い側の１つ）ずつ配置され同じ緑色の第２のカラーフィルタが設けられている４つのフォトダイオードＰＤＬｇとされている。さらに、青色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｂを有する各画素ブロック２１に属する４つのフォトダイオードＰＤＬ１〜ＰＤＬ４は、当該フォトダイオードＰＤＨｂに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ１つずつ配置され同じ青色の第２のカラーフィルタが設けられている４つのフォトダイオードＰＤＬｂとされている。
【００５３】
図６は、入射光量と出力との関係を模式的に示す図である。図６において、Ｌは１つのフォトダイオードＰＤＬの信号に応じた出力、２Ｌは２つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた出力、３Ｌは３つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた出力、４Ｌは４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた出力、Ｈは１つのフォトダイオードＰＤＨの信号に応じた出力、Ｈ＋４Ｌは１つのフォトダイオードＰＤＨの信号と４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた出力をそれぞれ示している。ただし、これらの出力は、図２中のＡ／Ｄ変換器２７で量子化されたレベルを示している。ここでは、Ａ／Ｄ変換器２７はアナログ信号を８ビット階調（２５６階調）で量子化するものとする。以下の説明では、フォトダイオードＰＤＨの受光面積は、フォトダイオードＰＤＬの受光面積のα倍（α＞４）であるものとする。
【００５４】
大受光面積のフォトダイオードは小受光面積のフォトダイオードよりも高感度であるため、小さい入射光量で飽和する。つまり、高輝度被写体の場合、大受光面積フォトダイオードは飽和してしまうが、小受光面積のフォトダイオードは飽和し難い。飽和していなければ、同じ入射光量に対して、出力２Ｌは出力Ｌの２倍となり、出力３Ｌは出力Ｌの３倍となり、出力４Ｌは出力Ｌの４倍となり、出力Ｈは出力Ｌのα倍となり、出力Ｈ＋４Ｌは出力Ｌの（α＋４）倍となる。
【００５５】
そこで、出力Ｈとこれよりも感度の低い出力（出力Ｌ，２Ｌ，３Ｌ又は４Ｌ）とに基づいて、出力Ｈのみに基づく画素信号に比べてダイナミックレンジが広い画素信号を得る処理（以下、ダイナミックレンジ拡張処理」と呼ぶ。）を行うことができる。出力Ｈのみに基づく画素信号のダイナミックレンジは、光量ゼロから光量Ｍ２までの範囲である。これに対し、出力Ｈと出力４Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理としては、例えば、光量ゼロから光量Ｍ２までの範囲では出力Ｈを画素信号として用い、光量Ｍ２から光量Ｍ３までの範囲では出力４Ｌを（α／４）倍した値を画素信号として用いる処理を行う。これにより、ダイナミックレンジが光量ゼロから光量Ｍ３までの範囲に拡張されるとともに、暗い部分は相対的に受光面積の大きいフォトダイオードＰＤＨの信号を用いるのでＳＮ比が向上し、高輝度被写体であっても相対的に受光面積の小さいフォトダイオード（フォトダイオードＰＤＬの４個分に相当）の信号を用いるので白飛びになることを防止することができる。
【００５６】
また、出力Ｈと出力３Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理としては、例えば、光量ゼロから光量Ｍ２までの範囲では出力Ｈを画素信号として用い、光量Ｍ２から光量Ｍ４までの範囲では出力３Ｌを（α／３）倍した値を画素信号として用いる処理を行う。出力Ｈと出力２Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理としては、例えば、光量ゼロから光量Ｍ２までの範囲では出力Ｈを画素信号として用い、光量Ｍ２から光量Ｍ５までの範囲では出力２Ｌを（α／２）倍した値を画素信号として用いる処理を行う。出力Ｈと出力Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理としては、例えば、光量ゼロから光量Ｍ２までの範囲では出力Ｈを画素信号として用い、光量Ｍ２から光量Ｍ６までの範囲では出力Ｌをα倍した値を画素信号として用いる処理を行う。
【００５７】
これらのダイナミックレンジ拡張処理によっても、出力Ｈと出力４Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理と同様の利点が得られる。ただし、出力Ｈと共により感度の高い出力を用いる方が、ダイナミックレンジの範囲がより拡張されてより高輝度の被写体であっても白飛びを防止することができる一方で、２５５階調以上の明るい部分の階調特性が粗くなる。逆に、出力Ｈと共により感度の低い出力を用いる方が、２５５階調以上の明るい部分の階調特性を滑らかにすることができる一方で、ダイナミックレンジの範囲の拡張量が低下してより高輝度の被写体であれば白飛びを防止することができない。したがって、出力Ｈと共に用いる出力を、出力４Ｌ，３Ｌ，２Ｌ，Ｌのうちの２つ以上の出力に切り替えることで、トレードオフとなる明るい部分の階調特性の滑らかさとダイナミックレンジの拡張量とのバランスを、２段階以上に切り替えることができる。
【００５８】
また、図６から理解することができるように、画素信号として出力Ｌを用いる処理、画素信号として出力２Ｌを用いる処理、画素信号として出力３Ｌを用いる処理、画素信号として出力４Ｌを用いる処理、画素信号として出力Ｈを用いる処理、及び、画素信号として出力Ｈ＋Ｌを用いる処理のうちの、３つ以上の処理に切り替えることで、撮影感度を３段階以上に切り替えることができる。
【００５９】
本実施の形態では、操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第１の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１からフォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号（図６中の出力Ｈに相当）が選択されて読み出され、これらの信号を画素信号とした画像信号が、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、撮像画像としてメモリ７に格納される。この第１の撮影モードは、高感度画素２１ＨのフォトダイオードＰＤＨのみを用いて撮像を行うモードである。
【００６０】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第２の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、フォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号（図６中の出力Ｈに相当）、及び、４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力４Ｌに相当）がそれぞれ選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、メモリ７に格納される。その後、ＣＰＵ９は、メモリ７に格納されたこれらの信号に基づいて、各画素ブロック２１の信号毎に、前述した出力Ｈと出力４Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を画像処理部１３に行わせて、各画素ブロック２１に対応して得られた信号をそれぞれ画素信号とした画像信号を取得し、これを撮像画像としてメモリ７に格納する。この第２の撮影モードは、前述した出力Ｈと出力４Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を行うことで、ダイナミックレンジが拡張された撮像画像を得るモードである。
【００６１】
図５は、図４中の各色毎の１つの高感度フォトダイオードＰＤＨ及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードＰＤＬの信号を加算する様子を模式的に示す図である。図５（ａ）は、赤色の１つの画素ブロック２１に含まれている１つの高感度フォトダイオードＰＤＨｒ及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードＰＤＬｒの信号を加算する様子を示している。図５（ｂ）は、緑色の１つの画素ブロック２１に含まれている１つの高感度フォトダイオードＰＤＨｇ及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードＰＤＬｇの信号を加算する様子を示している。図５（ｃ）は、青色の１つの画素ブロック２１に含まれている１つの高感度フォトダイオードＰＤＨｂ及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードＰＤＬｂの信号を加算する様子を示している。
【００６２】
前記第２の撮影モードにおいて、前述したように、各画素ブロック２１から、４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号が読み出される。前記第２の撮影モードでは、１つのフォトダイオードＰＤＨの信号は加算されないものの、図５からわかるように、各画素ブロック２１において、信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬの重心が１つのフォトダイオードＰＤＨの重心と一致するので、４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した加算信号が示す位置はフォトダイオードＰＤＨの信号が示す位置と精度良く一致する。したがって、暗い部分と明るい部分とで信号の位置ずれが生じることがなく、より適切にダイナミックレンジを拡張することができる。
【００６３】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第３の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、フォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号（図６中の出力Ｈに相当）、及び、３つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力３Ｌに相当）がそれぞれ選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、メモリ７に格納される。その後、ＣＰＵ９は、メモリ７に格納されたこれらの信号に基づいて、各画素ブロック２１の信号毎に、前述した出力Ｈと出力３Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を画像処理部１３に行わせて、各画素ブロック２１に対応して得られた信号をそれぞれ画素信号とした画像信号を取得し、これを撮像画像としてメモリ７に格納する。この第３の撮影モードは、前述した出力Ｈと出力３Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を行うことで、ダイナミックレンジが拡張された撮像画像を得るモードである。
【００６４】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第４の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、フォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号（図６中の出力Ｈに相当）、及び、２つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力２Ｌに相当）がそれぞれ選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、メモリ７に格納される。その後、ＣＰＵ９は、メモリ７に格納されたこれらの信号に基づいて、各画素ブロック２１の信号毎に、前述した出力Ｈと出力２Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を画像処理部１３に行わせて、各画素ブロック２１に対応して得られた信号をそれぞれ画素信号とした画像信号を取得し、これを撮像画像としてメモリ７に格納する。この第４の撮影モードは、前述した出力Ｈと出力２Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を行うことで、ダイナミックレンジが拡張された撮像画像を得るモードである。
【００６５】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第５の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、フォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号（図６中の出力Ｈに相当）、及び、１つのフォトダイオードＰＤＬの信号に応じた信号（図６中の出力Ｌに相当）がそれぞれ選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、メモリ７に格納される。その後、ＣＰＵ９は、メモリ７に格納されたこれらの信号に基づいて、各画素ブロック２１の信号毎に、前述した出力Ｈと出力Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を画像処理部１３に行わせて、各画素ブロック２１に対応して得られた信号をそれぞれ画素信号とした画像信号を取得し、これを撮像画像としてメモリ７に格納する。この第５の撮影モードは、前述した出力Ｈと出力Ｌとに基づくダイナミックレンジ拡張処理に相当する処理を行うことで、ダイナミックレンジが拡張された撮像画像を得るモードである。
【００６６】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第６の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、フォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号（図６中の出力Ｈに相当）及び４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力Ｈ＋４Ｌに相当）が選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、撮像画像としてメモリ７に格納される。この第６の撮影モードは、前記第１の撮影モードよりも高い感度で撮像を行うモードである。
【００６７】
この第６の撮影モードにおいて、前述したように、各画素ブロック２１から、１つのフォトダイオードＰＤＨの信号と４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号が読み出される。図５からわかるように、各画素ブロック２１において、信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬの重心が１つのフォトダイオードＰＤＨの重心と一致するので、４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した加算信号が示す位置はフォトダイオードＰＤＨの信号が示す位置と精度良く一致する。したがって、これらの信号を全部加算した信号の重心も１つのフォトダイオードＰＤＨの重心と一致する。このため、この第６の撮影モードでは、重心の位置がずれた信号を加算する場合に比べてより自然な画素加算を行うことができる。また、この第６の撮影モードでは、全てのフォトダイオードＰＤＬ，ＰＤＨの信号が用いられるので、フォトダイオードＰＤＬ，ＰＤＨの信号を無駄なく用いて高感度の撮像を行うことができる。
【００６８】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第７の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力４Ｌに相当）が選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、撮像画像としてメモリ７に格納される。この第７の撮影モードは、前記第１の撮影モードよりも低い感度で撮像を行うモードである。
【００６９】
この第７の撮影モードでは、１つのフォトダイオードＰＤＨの信号は加算されないものの、図５からわかるように、各画素ブロック２１において、信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬの重心が１つのフォトダイオードＰＤＨの重心と一致するので、４つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した加算信号が示す位置はフォトダイオードＰＤＨの信号が示す位置と精度良く一致する。
【００７０】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第８の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、３つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力３Ｌに相当）が選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、撮像画像としてメモリ７に格納される。この第８の撮影モードは、前記第７の撮影モードよりも低い感度で撮像を行うモードである。
【００７１】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第９の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、２つのフォトダイオードＰＤＬの信号を加算した信号に応じた信号（図６中の出力２Ｌに相当）が選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、撮像画像としてメモリ７に格納される。この第９の撮影モードは、前記第８の撮影モードよりも低い感度で撮像を行うモードである。
【００７２】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第１０の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、１つのフォトダイオードＰＤＬの信号に応じた信号（図６中の出力２Ｌに相当）が選択されて読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、撮像画像としてメモリ７に格納される。この第１０の撮影モードは、前記第９の撮影モードよりも低い感度で撮像を行うモードである。
【００７３】
操作部１４の撮影モード選択ダイヤルにより第１１の撮影モードが選択されると、操作部１４のレリーズボタンの全押し操作に同期して、ＣＰＵ９が撮像制御部５を介して固体撮像素子４を制御することによって、固体撮像素子４の各画素ブロック２１から、フォトダイオードＰＤＨの信号に応じた信号、フォトダイオードＰＤＬ１の信号に応じた信号、フォトダイオードＰＤＬ２の信号に応じた信号、フォトダイオードＰＤＬ３の信号に応じた信号、及び、フォトダイオードＰＤＬ４の信号に応じた信号がそれぞれ選択されてそれぞれ個別に読み出され、デジタル信号処理部６によりデジタル増幅等の処理された後に、メモリ７に格納される。
【００７４】
その後、ＣＰＵ９は、メモリ７に格納されたこれらの信号に基づいて、以下に説明する補間処理を画像処理部１３に行わせる。
【００７５】
図７は、図４中の赤色のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｒ，ＰＤＬｒと、フォトダイオードＰＤＬｒの信号に基づいて補間される仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’とを模式的に示す図である。仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’は、青色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｂ（図４参照）において青色の第１のカラーフィルタに代えて赤色の第１のカラーフィルタを設けたと仮定したときのフォトダイオードＰＤＨｂに相当する。
【００７６】
本実施の形態では、画像処理部１３は、図４及び図７に示すように、青色の第１のカラーフィルタが設けられた各フォトダイオードＰＤＨｂについて、当該フォトダイオードＰＤＨｂに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ１つずつ配置された４つのフォトダイオードＰＤＬｒであって、青色と異なる赤色の第２のカラーフィルタが設けられている４つのフォトダイオードＰＤＬｒの信号を加算した信号に応じて信号に基づいて、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’の信号に応じた信号を補間する。本実施の形態では、具体的には、メモリ７内に読み出された前記４つのフォトダイオードＰＤＨｒの信号に応じた信号（デジタル値）を加算し、赤色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｒの信号とレベルを合わせるために、その加算値をα倍（αは前述した値である。）した値を、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’の信号に応じた信号として得る。このとき、本実施の形態では、信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｒの重心が仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’の重心と一致するので、精度の高い補間を実現することができる。
【００７７】
図８は、図４中の緑色のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｇ，ＰＤＬｇと、フォトダイオードＰＤＬｇの信号に基づいて補間される仮想的なフォトダイオードＰＤＨｇ’とを模式的に示す図である。仮想的なフォトダイオードＰＤＨｇ’は、赤色又は青色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｒ又はＰＤＨｂ（図４参照）において赤色又は青色の第１のカラーフィルタに代えて緑色の第１のカラーフィルタを設けたと仮定したときのフォトダイオードＰＤＨｒ又はＰＤＨｂに相当する。
【００７８】
本実施の形態では、画像処理部１３は、図４及び図８に示すように、赤色又は青色の第１のカラーフィルタが設けられた各フォトダイオードＰＤＨｒ又はＰＤＨｂについて、当該フォトダイオードＰＤＨｒ又はＰＤＨｂに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ１つずつ配置された４つのフォトダイオードＰＤＬｇであって、赤色及び青色と異なる緑色の第２のカラーフィルタが設けられている４つのフォトダイオードＰＤＬｇを加算した信号に応じて信号に基づいて、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｇ’の信号に応じた信号を補間する。本実施の形態では、具体的には、メモリ７内に読み出された前記４つのフォトダイオードＰＤＨｇの信号に応じた信号（デジタル値）を加算し、緑色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｇの信号とレベルを合わせるために、その加算値をα倍した値を、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｇ’の信号に応じた信号として得る。このとき、本実施の形態では、信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｇの重心が仮想的なフォトダイオードＰＤＨｇ’の重心と一致するので、精度の高い補間を実現することができる。
【００７９】
図９は、図４中の青色のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｂ，ＰＤＬｂと、フォトダイオードＰＤＬｂの信号に基づいて補間される仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’とを模式的に示す図である。仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’は、赤色の第１のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｒ（図４参照）において赤色の第１のカラーフィルタに代えて青色の第１のカラーフィルタを設けたと仮定したときのフォトダイオードＰＤＨｒに相当する。
【００８０】
本実施の形態では、画像処理部１３は、図４及び図９に示すように、赤色の第１のカラーフィルタが設けられた各フォトダイオードＰＤＨｒについて、当該フォトダイオードＰＤＨｒに近接した４つの基準位置Ａ付近にそれぞれ１つずつ配置された４つのフォトダイオードＰＤＬｂであって、赤色と異なる青色の第２のカラーフィルタが設けられている４つのフォトダイオードＰＤＬｂの信号を加算した信号に応じて信号に基づいて、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’の信号に応じた信号を補間する。本実施の形態では、具体的には、メモリ７内に読み出された前記４つのフォトダイオードＰＤＨｂの信号に応じた信号（デジタル値）を加算し、青色の第１のカラーフィルタが設けられているフォトダイオードＰＤＨｂの信号とレベルを合わせるために、その加算値をα倍（αは前述した値である。）した値を、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’の信号に応じた信号として得る。このとき、本実施の形態では、信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｂの重心が仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂの重心と一致するので、精度の高い補間を実現することができる。
【００８１】
そして、ＣＰＵ９は、画像処理部１３による前述した補間処理により得られた仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ’の信号に応じた信号を、メモリ７内のフォトダイオードＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂの信号に応じた信号と共に、撮像画像としてメモリ７に格納する。
【００８２】
この第１１の撮影モードは、前記第１の撮影モードよりも高い解像度（本実施の形態では、２倍の解像度）で撮像を行うモードである。
【００８３】
本実施の形態によれば、前記第１乃至第５の撮影モードを行うことができるので、ダイナミックレンジ拡張を段階的に行うことができる。また、本実施の形態によれば、前記第１、第６乃至第１０の撮影モードを行うことができるので、撮像感度を段階的に変えることができる。また、本実施の形態によれば、前記第６の撮影モードを行うことができるので、フォトダイオードＰＤＨ，ＰＤＬを無駄なく用いた自然な画素加算を行うことができる。さらに、本実施の形態によれば、第１１の撮影モードを行うことができるので、より適切な画素補間による高解像度撮影を行うことができる。
【００８４】
［第２の実施の形態］
図１０は、第２の実施の形態による固体撮像素子の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＨ（ＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ）、ＰＤＬ（ＰＤＬｒ，ＰＤＬｇ，ＰＤＬｂ）の配置を、光入射側から見て模式的に示す概略平面図であり、図４に対応している。図１０において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８５】
本実施の形態による固体撮像素子が前記第１の実施の形態における固体撮像素子４と異なる所は、各基準位置Ａ付近において、フォトダイオードＰＤＬｒとフォトダイオードＰＤＨｂとの配置が上下逆になっている点のみである。本実施の形態による固体撮像素子は、前記第１の実施の形態において、固体撮像素子４に代えて用いることができる。
【００８６】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００８７】
図１１は、図１０中の各色毎の１つの高感度フォトダイオードＰＤＨ及びその周囲の４つの低感度フォトダイオードＰＤＬの信号を加算する様子を模式的に示す図であり、図５に対応している。図１１において、図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８８】
図５では、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｒがフォトダイオードＰＤＨｒから比較的近い位置にあるとともに、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｂがフォトダイオードＰＤＨｂから比較的近い位置にあるのに対し、図１１では、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｒがフォトダイオードＰＤＨｒから比較的遠い位置にあるとともに、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｂがフォトダイオードＰＤＨｂから比較的遠い位置にある。したがって、前記第１の実施の形態の方が本実施の形態に比べて、４つのフォトダイオードＰＤＬｒを加算した信号はより精度良くその重心位置の信号を示すことになるとともに、４つのフォトダイオードＰＤＬｂを加算した信号はより精度良くその重心位置の信号を示すことになる。したがって、前記第１の実施の形態は、この点で、本実施の形態よりも有利である。
【００８９】
図１２は、図１０中の赤色のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｒ，ＰＤＬｒと、フォトダイオードＰＤＬｒの信号に基づいて補間される仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’とを模式的に示す図であり、図７に対応している。図１３は、図１０中の青色のカラーフィルタが設けられたフォトダイオードＰＤＨｂ，ＰＤＬｂと、フォトダイオードＰＤＬｂの信号に基づいて補間される仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’とを模式的に示す図であり、図９に対応している。図１２及び図１３において、図７及び図９中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００９０】
図７及び図９では、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｒが仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’から比較的遠い位置にあるとともに、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｂが比較的遠い位置にあるのに対し、図１２及び図１３では、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｒが仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’から比較的近い位置にあるとともに、信号を加算する４つのフォトダイオードＰＤＬｂが比較的近い位置にある。したがって、本実施の形態の方が前記第１の実施の形態に比べて、精度良く、仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’の信号及び仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’の信号を補間することができる。したがって、前記本実施の形態は、この点で、前記第１の実施の形態よりも有利である。
【００９１】
［第３の実施の形態］
図１４は、第３の実施の形態による固体撮像素子の光電変換部としてのフォトダイオードＰＤＨ（ＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ）、ＰＤＬ（ＰＤＬｒ，ＰＤＬｇ，ＰＤＬｂ）の配置を、光入射側から見て模式的に示す概略平面図であり、図４に対応している。図１４において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００９２】
本実施の形態による固体撮像素子が前記第１の実施の形態における固体撮像素子４と異なる所は、いずれの基準位置Ａ付近においても、フォトダイオードＰＤＬｒが基準位置Ａの上側に配置されるとともにフォトダイオードＰＤＨｂが基準位置Ａの下側に配置されている点のみである。本実施の形態による固体撮像素子は、前記第１の実施の形態において、固体撮像素子４に代えて用いることができる。
【００９３】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００９４】
ただし、本実施の形態では、図５（ａ）と同様に信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｒの重心がフォトダイオードＰＤＨｒの重心からずれるとともに、図５（ｃ）と同様に信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｂの重心がフォトダイオードＰＤＨｂの重心からずれる。しかし、フォトダイオードＰＤＬｒ，ＰＤＬｂは基準位置Ａ付近に配置されているので、それらのずれ量は小さいことから、特に問題にならない。
【００９５】
また、本実施の形態では、図７と同様に信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｒの重心が仮想的なフォトダイオードＰＤＨｒ’の重心からずれるとともに、図９と同様に信号が加算される４つのフォトダイオードＰＤＬｂの重心が仮想的なフォトダイオードＰＤＨｂ’の重心からずれる。しかし、フォトダイオードＰＤＬｒ，ＰＤＬｂは基準位置Ａ付近に配置されているので、それらのずれ量は小さいことから、特に問題にならない。
【００９６】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００９７】
前記第１の実施の形態では、前述したように、図４中の左右方向（第１の方向）は行方向と一致し、図４中の上下方向（第１の方向と直交する第２の方向）は列方向と一致しており、他の実施の形態についても同様である。しかし、その配置を４５゜回転させて、例えば、図４中の左右方向及び上下方向を行方向及び列方向に対して４５゜をなすようにしてもよい。
【００９８】
また、前記各実施の形態の固体撮像素子は、前述したように、カラーフィルタの色配列としてベイヤー配列が採用されている。しかし、本発明では、カラーフィルタの色配列は、これに限らず、２行２列の繰り返し周期を持つ他の色配列（例えば、マゼンタ、グリーン、シアン及びイエローを用いる補色系の色配列）を採用してもよい。
【００９９】
さらに、前記各実施の形態では、操作部１４の撮影モード選択ダイヤルからの選択指令に応じて、前記各撮影モードが選択されるようになっている。しかし、本発明では、種々のセンサからの検出信号等に応じて、自動的に撮影モードが選択されるようにしてもよい。
【０１００】
さらにまた、前記各実施の形態では、前記補間処理を除いて、固体撮像素子の画素ブロック２１内で信号加算が行われるようになっているが、補間処理以外においても、固体撮像素子の外部で信号加算が行われるようにしてもよい。この場合、前記補間処理の信号加算を画素ブロック２１内で行うように、各画素ブロック２１のフォトダイオードの組み合わせを変えてもよい。
【０１０１】
また、前記各実施の形態では、第１乃至第１１の撮影モードを行うようになっているが、本発明では、それらの撮影モードのうちの一部の撮影モードのみを行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１  電子カメラ
ＰＤＨ（ＰＤＨｒ，ＰＤＨｇ，ＰＤＨｂ）  高感度フォトダイオード
ＰＤＬ（ＰＤＬ１〜ＰＤＬ４，ＰＤＬｒ，ＰＤＬｇ，ＰＤＬｂ）  低感度フォトダイオード
２１Ｈ  高感度画素
２１Ｌ  低感度画素
【図１】
2014175992.tif 000003
【図２】
2014175992.tif 000004
【図３】
2014175992.tif 000005
【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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