(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、
前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、
前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、
前記変換部の電位をリセットするリセット部と、
前記変換部に接続された接続部と
を有する画素が平面的に配置された画素部と、
信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と、
信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、
を出力する駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせ、
前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行う
撮像装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記行にある前記画素を選択して、前記出力部からの信号の出力を指示する選択信号をさらに出力し、
前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記選択信号により信号の出力を行わせる
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で前記信号の出力を行わせた後、前記接続信号により前記変換部どうしの接続を解除した状態で前記信号の出力を行わせる
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしの接続を解除した状態で前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記選択信号により信号の出力を行わせた後、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記変換部どうしを接続させた状態、または、前記変換部どうしの接続を解除した状態で、前記選択信号により信号の出力を行わせる
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、電荷のオーバーフローの発生可能な電圧の前記接続信号を前記接続部に供給した状態で、前記蓄積部からの電荷の転送を複数の前記変換部に行わせ、複数本の前記信号線から並列的に前記信号を出力する
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記接続部は、異なる複数の前記画素の変換部から同一のノードに接続し、前記リセット部によるリセットと、前記接続部による接続とが、前記ノードを介して行われる
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、
前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、
前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、
前記変換部の電位をリセットするリセット部と、
前記変換部に接続された接続部と
を有する画素が平面的に配置され、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有する画素部と、
信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と、
信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、
を出力する駆動部と
を備える撮像装置の撮像方法において、
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせ、
前記画素部は、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行う
ステップを含む撮像方法。
【請求項８】
物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、
前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、
前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、
前記変換部の電位をリセットするリセット部と、
前記変換部に接続された接続部と
を有する画素が平面的に配置された画素部と、
信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と、
信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、
を出力する駆動部と
を有し、
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせ、
前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行う
撮像装置
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像装置および撮像方法、並びに電子機器に関し、特に、S/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い信号を得ることができるようにした撮像装置および撮像方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、CCD（Charge Coupled Device）や、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどの固体撮像装置では、各画素が有するＰＤ（Photodiode：フォトダイオード）が、受光した光に応じて電荷を発生する。そして、固体撮像装置の多くは、ＰＤの電荷を、ＦＤ（Floating Diffusion：フローティングディフュージョン）に転送し、ＦＤの電位を測定することで、ＰＤで発生した電荷に応じた電圧の信号が取り出されるように構成されている。
【０００３】
このような固体撮像装置において、ＦＤの容量が小さい場合、ＦＤにより電荷を電圧に変換する際のゲインが大きくなり、画素から出力される信号に含まれるノイズが相対的に小さくなる結果、画像信号のS/N（signal-noise ratio）が良好になる。しかしながら、小容量のＦＤでは、画素において取り扱い可能な電荷量が少なくなり、例えば、画像信号のダイナミックレンジが狭くなる。
【０００４】
一方、ＦＤの容量が大きい場合、画素において取り扱い可能な電荷量が多くなり、例えば、画像信号のダイナミックレンジを広くすることができる。しかしながら、大容量のＦＤでは、ＦＤにより電荷を電圧に変換する際のゲインが小さくなり、後段の回路で画像信号を増幅する際にノイズも増幅される結果、画像信号のS/Nが悪化する。
【０００５】
そこで、S/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる固体撮像装置が求められている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、ＦＤを２つの容量で構成し、ＰＤで発生した電荷が少ない場合には１つの容量で測定した信号を使用し、ＰＤで発生した電荷が多い場合には２つの容量で測定した信号を使用する固体撮像素子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５０５４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている固体撮像素子では、２つの容量で構成されたＦＤが大面積となるため、ＰＤが小面積となる結果、ＰＤの感度および飽和電荷量が低下することになる。そこで、ＦＤが大面積となることを回避しつつ、S/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる固体撮像素子が求められている。
【０００９】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、S/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い信号を得ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面の撮像装置は、物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、前記変換部の電位をリセットするリセット部と、前記変換部に接続された接続部とを有する画素が平面的に配置された画素部と、信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と、信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、を出力する駆動部とを備え、前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行う。
を備える。
【００１１】
本発明の一側面の撮像方法は、物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、前記変換部の電位をリセットするリセット部と、前記変換部に接続された接続部とを有する画素が平面的に配置され、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有する画素部と、信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と、信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、を出力する駆動部とを備える撮像装置の撮像方法において、前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記画素部は、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行うステップを含む。
【００１２】
本発明の一側面の電子機器は、上述の撮像装置を備える。
【００１３】
本発明の一側面においては、接続信号により変換部どうしを接続させた状態で、転送信号により電荷の転送を行わせる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の一側面によれば、S/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】画素部の第１の構成例を示す回路図である。
【図３】画素の信号を読み出す第１の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図４】画素の信号を読み出す第２の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図５】画素の信号を読み出す第３の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図６】画素の信号を読み出す第４の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図７】画素の信号を読み出す第５の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図８】第２の構成例である画素部を示す回路図である。
【図９】画素の信号を読み出す第６の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図１０】画素の信号を読み出す第７の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図１１】第３の構成例である画素部を示す回路図である。
【図１２】画素の信号を読み出す第８の駆動例の駆動タイミングを示す図である。
【図１３】電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、固体撮像装置１１は、画素部１２、垂直駆動回路１３、カラム処理回路１４、出力回路１５、および制御回路１６を備えて構成される。
【００１９】
画素部１２は、行列状に整列された複数の画素（例えば、後述する図２の画素２１）を有しており、それぞれ画素は、リセットレベルの信号と、入射光の光量に応じたレベルの信号を出力する。
【００２０】
垂直駆動回路１３は、画素部１２が有する画素を行ごとに走査するように、駆動信号（例えば、選択信号Sel、リセット信号Rst、転送信号Trf、および接続信号Cnt）を出力して、それぞれの画素を駆動する。
【００２１】
カラム処理回路１４は、画素部１２が有する各画素から出力される信号を並列に受信し、リセットレベルの信号と、入射光の光量に応じたレベルの信号との差分を演算することにより画像信号を取得する。そして、カラム処理回路１４は、その求めた画像信号に対してA/D（analog/digital）変換を行って得られるデジタル値の画像信号を出力回路１５に供給する。
【００２２】
出力回路１５は、カラム処理回路１４から供給される画像信号に対し、ゲイン調整や傷補正などを行って、図示しない後段の外部回路（例えば、図１３のDSP（Digital Signal Processor）５４）に供給する。
【００２３】
制御回路１６は、固体撮像装置１１を構成する各部に対して制御信号を送信して、固体撮像装置１１の動作を制御する。
【００２４】
図２は、図１の画素部１２の第１の構成例を示す回路図である。
【００２５】
図２に示すように、画素部１２では、列ごとに設けられた垂直信号線３１に各列の画素２１が接続されており、画素２１から出力された信号が、垂直信号線３１を介して、図１のカラム処理回路１４に供給される。
【００２６】
図２には、信号の読み出し順に従って、第ｎ−１行目の画素２１（ｎ−１）と、第ｎ行目の画素２１（ｎ）とが示されている。なお、画素２１（ｎ）および画素２１（ｎ−１）は同様に構成されており、以下、共通する部分については、一方の構成に関して説明を行い、他方の構成の説明は省略する。
【００２７】
画素２１（ｎ）は、ＰＤ２２（ｎ）、転送トランジスタ２３（ｎ）、ＦＤ２４（ｎ）、増幅トランジスタ２５（ｎ）、選択トランジスタ２６（ｎ）、リセットトランジスタ２７（ｎ）、および接続トランジスタ２８（ｎ）を有している。
【００２８】
ＰＤ２２（ｎ）は、アノードが接地され、カソードが転送トランジスタ２３（ｎ）のソースに接続される接続構成となっている。ＰＤ２２（ｎ）は、受光した光の光量に応じた電荷を発生（光を検出）して、その電荷を蓄える光電変換素子である。
【００２９】
転送トランジスタ２３（ｎ）は、ゲートが水平信号線（図示せず）を介して図１の垂直駆動回路１３に接続され、ソースがＰＤ２２（ｎ）のカソードに接続されている。また、転送トランジスタ２３（ｎ）は、ドレインが増幅トランジスタ２５（ｎ）のゲートおよびリセットトランジスタ２７（ｎ）のソースに接続される接続構成となっている。そして、転送トランジスタ２３（ｎ）のドレインと増幅トランジスタ２５（ｎ）のゲートとの接続箇所が、ＦＤ２４（ｎ）を構成している。転送トランジスタ２３（ｎ）は、垂直駆動回路１３から供給される転送信号Trf（ｎ）に従って、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷をＦＤ２４（ｎ）に転送する。
【００３０】
ＦＤ２４（ｎ）は、電気的に浮遊状態となっており、転送トランジスタ２３（ｎ）を介してＰＤ２２（ｎ）から転送される電荷を受け取って、蓄積する。また、ＦＤ２４（ｎ）の容量に応じて、ＦＤ２４（ｎ）により電荷を電圧に変換する際のゲインが決定される。
【００３１】
増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ゲートがＦＤ２４（ｎ）に接続され、ドレインが電源電圧Ｖｄｄに接続され、ソースが選択トランジスタ２６（ｎ）のドレインに接続される接続構成となっている。増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号を出力する。例えば、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）がリセットされたとき、ＦＤ２４（ｎ）のリセットレベルの信号を出力する。また、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送されたとき、その電荷により発生したＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号、即ち、電荷を電圧に変換した信号を出力する。
【００３２】
選択トランジスタ２６（ｎ）は、ゲートが水平信号線（図示せず）を介して図１の垂直駆動回路１３に接続され、ソースが垂直信号線３１を介して図１のカラム処理回路１４に接続され、ドレインが増幅トランジスタ２５（ｎ）のソースに接続される接続構成となっている。選択トランジスタ２６（ｎ）は、垂直駆動回路１３から供給される選択信号Sel（ｎ）に従って、増幅トランジスタ２５（ｎ）と垂直信号線３１とを接続する。選択トランジスタ２６（ｎ）がオンとなっているとき、増幅トランジスタ２５（ｎ）から出力される信号が、垂直信号線３１を介してカラム処理回路１４に供給される。
【００３３】
リセットトランジスタ２７（ｎ）は、ゲートが水平信号線（図示せず）を介して図１の垂直駆動回路１３に接続され、ソースがＦＤ２４（ｎ）に接続され、ドレインが電源電圧Ｖｄｄに接続される接続構成となっている。リセットトランジスタ２７（ｎ）は、垂直駆動回路１３から供給されるリセット信号Rst（ｎ）に従って、ＦＤ２４（ｎ）に蓄積されている電荷を電源配線に排出することにより、ＦＤ２４（ｎ）をリセットする。
【００３４】
接続トランジスタ２８（ｎ）は、ゲートが水平信号線（図示せず）を介して図１の垂直駆動回路１３に接続され、ソースがＦＤ２４（ｎ）に接続され、ドレインが画素２１（ｎ−１）のＦＤ２４（ｎ−１）に接続される接続構成となっている。接続トランジスタ２８（ｎ）は、垂直駆動回路１３から供給される接続信号Cnt（ｎ）に従って、ＦＤ２４（ｎ）とＦＤ２４（ｎ−１）とを接続する。
【００３５】
つまり、画素部１２では、画素２１（ｎ）のＦＤ２４（ｎ）と、画素２１（ｎ−１）のＦＤ２４（ｎ−１）とが、接続トランジスタ２８（ｎ）を介して接続可能な構成となっている。同様に、画素２１（ｎ）のＦＤ２４（ｎ）は、図示しない第ｎ＋１行目の画素が有するＦＤと、第ｎ＋１行目の画素の接続トランジスタ２８（ｎ＋１）を介して接続可能とされている。また、同様に、画素２１（ｎ−１）のＦＤ２４（ｎ−１）は、図示しない第ｎ−２行目の画素が有するＦＤと、接続トランジスタ２８（ｎ−１）を介して接続可能とされている。
【００３６】
なお、画素部１２は、ＰＤ２２（ｎ）の飽和電荷量が、ＦＤ２４（ｎ）が蓄積することができる電荷量の約２倍、または２倍以上となるように、ＦＤ２４（ｎ）の容量に対してＰＤ２２（ｎ）の容量が大きく設計されている。
【００３７】
このように構成される画素部１２において、接続トランジスタ２８（ｎ）が接続信号Cnt（ｎ）に従ってオンになると、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続され、それぞれの容量を合算した大容量のフローティングディフュージョンとして機能する。従って、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続されているときに、転送トランジスタ２３（ｎ）がオンになると、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送される。そして、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に蓄積されている電荷を電圧に変換した信号を出力する。
【００３８】
ここで、固体撮像装置１１では、撮像の対象となる被写体の明るさに応じて、ＦＤ２４（ｎ）とＦＤ２４（ｎ−１）との接続および非接続を切り替えることができる。例えば、被写体が所定の明るさよりも明るい場合、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）を接続して撮像が行われ、被写体が所定の明るさよりも暗い場合、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続されずに撮像が行われる。
【００３９】
なお、固体撮像装置１１では、画素部１２が出力した信号から求められる画像信号に基づいて、出力回路１５が、被写体の明るさを判断し、その判断結果を制御回路１６に通知する。そして、制御回路１６が、垂直駆動回路１３に対して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の接続を行うか否かの制御を行う。
【００４０】
次に、図３を参照して、図２の画素部１２を有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第１の駆動例について説明する。
【００４１】
図３Ａには、被写体が暗い場合に、画素２１（ｎ）の信号を読み出すときの駆動タイミングが示されており、図３Ｂには、被写体が明るい場合に、画素２１（ｎ）の信号を読み出すときの駆動タイミングが示されている。
【００４２】
図３Ａに示すように、被写体が暗い場合、接続信号Cnt（ｎ）がオフのままで駆動が行われる。
【００４３】
まず、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）をオンにする。これにより、選択トランジスタ２６（ｎ）を介して増幅トランジスタ２５（ｎ）と垂直信号線３１とが接続され、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の電位に応じた信号の出力を開始する。
【００４４】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにするリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、リセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【００４５】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）に転送される。ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、即ち、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号が、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、リセットレベルの信号と、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷に応じた電圧の画像信号を取得する。
【００４６】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）をオフにする。
【００４７】
このように、被写体が暗い場合、ＦＤ２４（ｎ）のみの容量（即ち、ＦＤ２４（ｎ）の容量とＦＤ２４（ｎ−１）の容量とを合算した場合よりも小容量）で、ＰＤ２２（ｎ）から転送される電荷が扱われる。上述したように、ＦＤの容量が小さい場合、ＦＤが電荷を電圧に変換する際のゲインが大きくなるので、被写体が暗い場合、高ゲインで撮像が行われると言うことができる。
【００４８】
そして、画素２１（ｎ）の信号が読み出された次に、同様に、画素２１（ｎ＋１）の信号が読み出され、順次、次の行の画素を対象として信号の読み出し継続される。なお、ＰＤ２２（ｎ）がＦＤ２４（ｎ）に電荷を転送した後にＰＤ２２（ｎ）に残っている電荷は、信号を読み出した後の電子シャッタ動作によってリセットされる。
【００４９】
一方、図３Ｂに示すように、被写体が明るい場合、選択信号Sel（ｎ）をオンにしている期間と略同期間で接続信号Cnt（ｎ）がオンにされる。
【００５０】
まず、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオンにする。これにより、接続トランジスタ２８（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続される。従って、この場合、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の容量とＦＤ２４（ｎ−１）の容量とを合算した容量の電位に応じた信号の出力を開始する。
【００５１】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにするリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、リセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【００５２】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。従って、ＦＤ２４（ｎ）の容量とＦＤ２４（ｎ−１）の容量とを合算した容量により、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷が蓄積される。
【００５３】
ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、即ち、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じたレベルの信号が、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、リセットレベルの信号と、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送された電荷に応じた電圧の画像信号を取得する。
【００５４】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。
【００５５】
このように、被写体が明るい場合、ＦＤ２４（ｎ）の容量とＦＤ２４（ｎ−１）の容量とを合算した容量（ＦＤ２４（ｎ）のみよりも大容量）で、ＰＤ２２（ｎ）から転送される電荷が扱われる。上述したように、ＦＤの容量が大きい場合、ＦＤが電荷を電圧に変換する際のゲインが小さくなるので、被写体が明るい場合、低ゲインで撮像が行われると言うことができる。
【００５６】
以上のように、固体撮像装置１１は、撮像の対象となる被写体の明るさに応じて、被写体が暗い場合、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の接続を解除して撮像を行い、被写体が明るい場合、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）を接続して撮像を行う。
【００５７】
これにより、例えば、被写体が暗い場合には、ＦＤ２４（ｎ）において電荷を電圧に変換する際のゲインを高くすることができ、画像信号のS/Nを高くすることができる。つまり、電荷を電圧に変換する際のゲインが低いと、後段のカラム処理回路１４で画像信号を増幅する必要があり、このとき、選択トランジスタ２６（ｎ）によるノイズが増幅されてしまう。これに対し、電荷を電圧に変換する際のゲインが高いと、後段の回路によりノイズが増幅されるという悪影響を抑制することができる。従って、被写体が暗い場合、固体撮像装置１１から出力される画像信号のS/Nが良好となる。さらに、この場合、カラム処理回路１４の消費電力を低減させることができる。
【００５８】
一方、例えば、被写体が明るい場合には、ＰＤ２２（ｎ）から転送される電荷を、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された大容量で扱うことができ、飽和電子数が大きく、より明るい画像を撮像することができる。つまり、画像信号のダイナミックレンジを拡大することができる。
【００５９】
従って、固体撮像装置１１では、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。さらに、上述の特許文献１の固体撮像素子のように、ＦＤを２つの容量で構成することもなく、ＦＤが大面積となることを回避することができるので、ＰＤの感度および飽和電荷量が低下することを防止することができる。また、この駆動例では、先にリセットレベルを読み出して、後で電荷転送後のレベルを読み出すため、ＰＤ２２（ｎ）から転送された電荷を、より正確に求めることができる。
【００６０】
ここで、リセットトランジスタ２７（ｎ）について、ＦＤ２４（ｎ）を電源電圧Ｖｄｄまでリセットすることができるように、リセットトランジスタ２７（ｎ）のゲートにハイレベルを印加するのに昇圧電圧を使用することが望ましい。また、リセットトランジスタ２７（ｎ）として、ディプレッション型（depletion type）を採用してもよい。
【００６１】
また、接続トランジスタ２８（ｎ）について、電源電圧ＶｄｄでもＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が導通するように、接続トランジスタ２８（ｎ）のゲートにハイレベルを印加するのに昇圧電圧を使用することが望ましい。また、接続トランジスタ２８（ｎ）として、ディプレッション型を採用してもよい。
【００６２】
なお、接続トランジスタ２８（ｎ）を介して、２つのＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）を接続する例について説明したが、ＰＤ２２（ｎ）の飽和電荷量に応じて、３つ以上のＦＤ２４を接続してもよい。例えば、ＰＤ２２（ｎ）の飽和電荷量が、ＦＤ２４（ｎ）が蓄積することができる電荷量の約３倍である場合には、接続トランジスタ２８（ｎ−１）を介して、図示しない第ｎ−２行目の画素が有するＦＤをさらに接続してもよい。この場合、ＰＤ２２（ｎ）から転送される電荷は、ＰＤ２２（ｎ）、ＰＤ２２（ｎ−１）、および第ｎ−２行目の画素が有するＦＤに蓄積される。
【００６３】
さらに、接続トランジスタ２８（ｎ＋１）を介して、ＦＤ２４（ｎ）と、図示しない第ｎ＋１行目の画素が有するＦＤを接続して、ＦＤ２４（ｎ）および第ｎ＋１行目の画素が有するＦＤの組み合わせにより、ＰＤ２２（ｎ）から転送される電荷を蓄積してもよい。ただし、ＰＤ２２（ｎ）の次に電荷が読み出される第ｎ＋１行目の画素のＦＤに蓄積されている電荷が飽和電荷量を超過すると、第ｎ＋１行目の画素のＰＤからＦＤに電荷が溢れ出すことが想定される。仮に、第ｎ＋１行目の画素のＰＤから電荷が溢れ出した場合には、ＦＤ２４（ｎ）および第ｎ＋１行目の画素のＦＤの組み合わせでは、第ｎ＋１行目の画素のＰＤで発生した電荷を正確に読み出すことができなくなる。
【００６４】
これに対し、ＰＤ２２（ｎ−１）は、ＰＤ２２（ｎ）の直前に電荷が読み出されて空になった直後である。従って、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の組み合わせによりＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷を読み取るときに、ＰＤ２２（ｎ−１）から電荷が溢れ出す可能性は低い。つまり、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の組み合わせを採用する方が、ＦＤ２４（ｎ）および第ｎ＋１行目の画素のＦＤの組み合わせを採用するよりも、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷を、より正確に読み取ることができる。
【００６５】
なお、図３Ｂに示すように、接続信号Cnt（ｎ）をオンにするタイミングは、選択信号Sel（ｎ）をオンにするタイミングと同一でなくてもよい。例えば、少なくとも、リセット信号Rst（ｎ）をオンにするリセットパルスがオフされるタイミングまでに、接続信号Cnt（ｎ）がオンとなっていればよい。また、接続信号Cnt（ｎ）をオフにするタイミングについても、選択信号Sel（ｎ）をオフにするタイミングと同一でなくてもよく、次に信号を読み出す処理に影響を及ぼす前までに、接続信号Cnt（ｎ）がオフとなっていればよい。
【００６６】
次に、図４を参照して、図２の画素部１２を有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第２の駆動例について説明する。
【００６７】
まず、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）をオンにする。これにより、選択トランジスタ２６（ｎ）を介して増幅トランジスタ２５（ｎ）と垂直信号線３１とが接続され、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の電位に応じた信号の出力を開始する。
【００６８】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第１のリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、第１のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【００６９】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第１の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）に転送される。このとき、光量が多くてＰＤ２２（ｎ）に沢山の電荷が蓄積されていると、ＦＤ２４（ｎ）の容量に応じて、ＰＤ２２（ｎ）に電荷が残ることになる。
【００７０】
ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号が、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、第１のリセットレベルの信号と、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷に応じた電圧の画像信号を取得する。この画像信号は、ＦＤ２４（ｎ）だけの容量（少量量）で電圧に変換されるので、低照度の部分が高ゲインで撮像された画像信号（以下、適宜、低照度信号と称する）である。低照度信号は、電荷を電圧に変換する際のゲインが高いので、低ノイズの画像信号である。
【００７１】
そして、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）をオンにする。これにより、接続トランジスタ２８（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続される。従って、この場合、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の容量とＦＤ２４（ｎ−１）の容量とを合算した大容量の電位に応じた信号の出力を開始する。
【００７２】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第２のリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、第２のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【００７３】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第２の転送パルスを出力する。このとき、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に残っていた電荷が、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。即ち、光量が多く、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に電荷が残っていた場合には、その電荷がＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。
【００７４】
カラム処理回路１４は、第２のリセットレベルの信号と、第２の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に残っていた電荷に応じた画像信号を取得する。この画像信号は、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された大容量で電圧に変換されるので、高照度の部分が低ゲインで撮像された画像信号（以下、適宜、高照度信号と称する）である。高照度信号は、大容量で電荷を電圧に変換するので、ダイナミックレンジが広い画像信号である。
【００７５】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。
【００７６】
このように、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第２の駆動例では、カラム処理回路１４は、低照度信号および高照度信号の２つの画像信号を取得して、出力回路１５に出力する。例えば、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値未満である場合、低照度信号を画像信号として出力する。一方、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値以上である場合、低照度信号のゲインを高照度信号と揃えた後、低照度信号と高照度信号とを加算して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した全電荷に応じた電圧の画像信号として出力する。
【００７７】
これにより、固体撮像装置１１では、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。
【００７８】
次に、図５を参照して、図２の画素部１２を有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第３の駆動例について説明する。
【００７９】
まず、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオンにする。これにより、接続トランジスタ２８（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続される。従って、この場合、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の容量とＦＤ２４（ｎ−１）の容量とを合算した大容量の電位に応じた信号の出力を開始する。
【００８０】
次に、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）がオンとなっている状態で、リセット信号Rst（ｎ）をオンにするリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、リセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【００８１】
リセットレベルの信号がカラム処理回路１４に取り込まれた後、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。
【００８２】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第１の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）に転送される。このとき、光量が多くてＰＤ２２（ｎ）に沢山の電荷が蓄積されていると、ＦＤ２４（ｎ）の容量に応じて、ＰＤ２２（ｎ）に電荷が残ることになる。
【００８３】
ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号が、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、リセットレベルの信号と、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、低照度の部分が高ゲインで撮像された画像信号である低照度信号を取得する。
【００８４】
そして、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）をオンにしてＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）を接続させた状態で、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第２の転送パルスを出力する。これにより、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に残っていた電荷が、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。このとき、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷と、第２の転送パルスに従った電荷転送時にＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送された電荷とが加算されて、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に蓄積される。つまり、ＰＤ２２（ｎ）で発生した全電荷が、ＦＤ２４（ｎ）おＦＤ２４（ｎ−１）とで分配されて蓄積される。
【００８５】
その後、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）をオフにし、ＦＤ２４（ｎ）には、ＰＤ２２（ｎ）で発生した全電荷の半分が蓄積された状態となる。即ち、ＦＤ２４（ｎ）が、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷を電圧に変換する際のゲインが実質的に１／２になる。
【００８６】
カラム処理回路１４は、ＰＤ２２（ｎ）で発生した全電荷の半分の電荷に従ったＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号を取り込み、その信号と、リセットレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画像信号である高照度信号を取得する。
【００８７】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）をオフにする。
【００８８】
このように、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第３の駆動例では、カラム処理回路１４は、低照度信号および高照度信号の２つの画像信号を取得して、出力回路１５に出力する。例えば、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値未満である場合、低照度信号を画像信号として出力する。一方、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値以上である場合、高照度信号を画像信号として出力する。
【００８９】
ここで、第３の駆動例では、第２の転送パルスに従った電荷転送時に、第１の転送パルスに従ってＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷と、第２の転送パルスに従ってＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送された電荷とが加算されている。従って、第３の駆動例では、第２の駆動例と異なり、低照度信号と高照度信号との加算は行われない。また、高照度信号は、ＰＤ２２（ｎ）で発生した全電荷の半分の電荷に応じたレベルの信号であるので、出力回路１５において２倍に増幅された後に出力される。
【００９０】
これにより、固体撮像装置１１では、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。
【００９１】
次に、図６を参照して、図２の画素部１２を有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第４の駆動例について説明する。
【００９２】
第４の駆動例では、図５を参照して説明した第３の駆動例と同様に、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）がオンされ、接続信号Cnt（ｎ）がオンとなっている状態でリセット信号Rst（ｎ）がオンされる。その後、接続信号Cnt（ｎ）がオフされて、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第１の転送パルスが出力されることにより、カラム処理回路１４において、低照度信号が取得される。
【００９３】
そして、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）を再びオンにして、接続トランジスタ２８（ｎ）を介してＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続した後、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第２の転送パルスを出力する。これにより、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に残っていた電荷が、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。
【００９４】
このとき、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷と、第２の転送パルスに従った電荷転送時にＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送された電荷とが加算されて、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に蓄積される。そして、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号が、増幅トランジスタ２５（ｎ）から出力され、カラム処理回路１４に取り込まれる。
【００９５】
その後、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）をオンにした状態のまま、つまり、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）を接続した状態で、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第２のリセットパルスを出力する。これにより、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされ、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、第２のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。第２のリセットレベルの信号は、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された状態でのリセットレベルを示す信号である。
【００９６】
カラム処理回路１４は、第２のリセットレベルの信号と、第２の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画像信号である高照度信号を取得する。
【００９７】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。
【００９８】
このように、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第４の駆動例では、カラム処理回路１４は、低照度信号および高照度信号の２つの画像信号を取得して、出力回路１５に出力する。例えば、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値未満である場合、低照度信号を画像信号として出力する。一方、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値以上である場合、高照度信号を画像信号として出力する。
【００９９】
これにより、固体撮像装置１１では、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。
【０１００】
なお、第４の駆動例では、第３の駆動例と異なり、高照度信号が、接続トランジスタ２８をオフにするときのチャネル電荷分配に起因する分配ノイズの影響を受けることを排除することができる。ただし、第４の駆動例では、高照度信号は、第２のリセットパルスに従ったリセット動作で発生するリセットノイズの影響を受ける。
【０１０１】
次に、図７を参照して、図２の画素部１２を有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第５の駆動例について説明する。
【０１０２】
まず、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオンにする。これにより、選択トランジスタ２６（ｎ）を介して増幅トランジスタ２５（ｎ）と垂直信号線３１とが接続され、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じた信号の出力を開始する。
【０１０３】
次に、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）がオンとなっている状態で、リセット信号Rst（ｎ）をオンにするリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、第１のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。第１のリセットレベルの信号は、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された状態でのリセットレベルを示す信号である。
【０１０４】
第１のリセットレベルの信号がカラム処理回路１４に取り込まれた後、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）をオフにし、カラム処理回路１４は、ＦＤ２４（ｎ）の電位に応じた信号を、第２のリセットレベルの信号として取り込む。第２のリセットレベルの信号は、ＦＤ２４（ｎ−１）との接続が解除されたＦＤ２４（ｎ）のリセットレベルを示す信号である。
【０１０５】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第１の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）に転送される。このとき、光量が多くてＰＤ２２（ｎ）に沢山の電荷が蓄積されていると、ＦＤ２４（ｎ）の容量に応じて、ＰＤ２２（ｎ）に電荷が残ることになる。
【０１０６】
ＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号が、増幅トランジスタ２５（ｎ）から出力され、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、第２のリセットレベルの信号と、ＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、低照度の部分が高ゲインで撮像された画像信号である低照度信号を取得する。
【０１０７】
次に、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）を再びオンにして、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された状態で、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第２の転送パルスを出力する。これにより、接続トランジスタ２８（ｎ）を介してＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された状態で、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に残っていた電荷が、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。このとき、第１の転送パルスに従ってＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷と、第２の転送パルスに従ってＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送された電荷とが加算されて、ＰＤ２２（ｎ）で発生した全電荷が、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に蓄積される。
【０１０８】
カラム処理回路１４は、第１のリセットレベルの信号と、第２の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画像信号である高照度信号を取得する。
【０１０９】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。
【０１１０】
このように、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第５の駆動例では、カラム処理回路１４は、低照度信号および高照度信号の２つの画像信号を取得して、出力回路１５に出力する。例えば、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値未満である場合、低照度信号を画像信号として出力する。一方、出力回路１５は、低照度信号が所定の規定値以上である場合、高照度信号を画像信号として出力する。
【０１１１】
これにより、固体撮像装置１１では、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。また、第５の駆動例では、上述したような分配ノイズおよびリセットノイズの影響を排除することができる。
【０１１２】
図８は、図１の画素部１２の第２の構成例である画素部１２Ａを示す回路図である。
【０１１３】
図８に示すように、画素部１２Ａでは、２本の垂直信号線３１−１および３１−２が、画素２１の列ごとに設けられている点で、図２の画素部１２と異なっている。なお、画素２１（ｎ）および画素２１（ｎ−１）は、図２の画素２１（ｎ）および画素２１（ｎ−１）と同様に構成されており、その詳細な説明については省略する。
【０１１４】
画素部１２Ａでは、例えば、偶数行の画素２１が垂直信号線３１−１に接続され、奇数行の画素２１が垂直信号線３１−２に接続される。図８の例では、画素２１（ｎ−１）が垂直信号線３１−１に接続され、画素２１（ｎ）が垂直信号線３１−２に接続されている。
【０１１５】
次に、図９を参照して、図８の画素部１２Ａを有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第６の駆動例について説明する。
【０１１６】
第６の駆動例では、偶数行の画素２１（ｎ）の信号を読み出すタイミングと、奇数行の画素２１（ｎ＋１）の信号を読み出すタイミングとは、それぞれ第２の駆動例（図４）と同様である。但し、第６の駆動例では、偶数行の画素２１（ｎ）の信号を読み出すタイミングと、奇数行の画素２１（ｎ＋１）の信号を読み出すタイミングとで、動作期間が半分ずつ重なっている。
【０１１７】
つまり、第２の駆動例（図４）では、動作期間の前半で、ＦＤ２４（ｎ）の容量で電荷が電圧に変換された低照度信号が読み出され、動作期間の後半で、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の容量で電荷が電圧に変換された高照度信号が読み出されている。
【０１１８】
従って、第６の駆動例では、例えば、第ｎ行目の画素２１（ｎ）の動作期間の前半で、ＦＤ２４（ｎ）の容量により電荷が電圧に変換された低照度信号が、垂直信号線３１−２を介して読み出される。この動作と並列的に、第ｎ−１行目の画素２１（ｎ−１）の動作期間の後半で、ＦＤ２４（ｎ−１）およびＦＤ２４（ｎ−２）が連結された容量により電荷が電圧に変換された高照度信号が、垂直信号線３１−１を介して読み出されている。
【０１１９】
そして、第ｎ行目の画素２１（ｎ）の動作期間の後半で、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が連結された容量により電荷が電圧に変換された高照度信号が、垂直信号線３１−２を介して読み出される。この動作と並列的に、第ｎ＋１行目の画素２１（ｎ＋１）の動作期間の前半で、ＦＤ２４（ｎ＋１）の容量により電荷が電圧に変換された低照度信号が、垂直信号線３１−１を介して読み出される。
【０１２０】
その後、第ｎ＋１行目の画素２１（ｎ＋１）の動作期間の後半で、ＦＤ２４（ｎ＋１）およびＦＤ２４（ｎ）が連結された容量により電荷が電圧に変換された高照度信号が、垂直信号線３１−１を介して読み出される。この動作と並列的に、第ｎ＋２行目の画素２１（ｎ＋２）の動作期間の前半で、ＦＤ２４（ｎ＋２）の容量により電荷が電圧に変換された低照度信号が、垂直信号線３１−２を介して読み出される。
【０１２１】
このように、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第６の駆動例では、例えば、上述の第２の駆動例と同様に、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。さらに、第６の駆動例では、２本の垂直信号線３１−１および３１−２を利用して、２行の画素２１の読み出し動作を並列的に行うことで、画素信号の読み出しを略２倍に高速化することができる。
【０１２２】
次に、図１０を参照して、図８の画素部１２Ａを有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第７の駆動例について説明する。
【０１２３】
まず、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）および選択信号Sel（ｎ−１）をオンにする。さらに、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）により、接続トランジスタ２８（ｎ）のゲートに中間電圧（例えば、１Ｖ）を印加して、接続トランジスタ２８（ｎ）が半開き状態となるように制御する。これにより、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）の間に電位障壁を持った状態で、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続される。
【０１２４】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）およびリセット信号Rst（ｎ−１）をオンにするリセットパルスを出力して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）をリセットする。ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１−２に出力する信号が、ＦＤ２４（ｎ）のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。また、このとき、増幅トランジスタ２５（ｎ−１）が垂直信号線３１−１に出力する信号が、ＦＤ２４（ｎ−１）のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【０１２５】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第１の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）に転送される。このとき、光量が少なければ、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷は、ＦＤ２４（ｎ）だけに留まることになる。一方、光量が多くてＰＤ２２（ｎ）に沢山の電荷が蓄積されていると、接続トランジスタ２８（ｎ）における電位障壁をオーバーフローして、ＦＤ２４（ｎ）からＦＤ２４（ｎ−１）にも電荷が溢れ出し、ＦＤ２４（ｎ−１）にも電荷が蓄積される。
【０１２６】
ＰＤ２２（ｎ）からの電荷が転送された後、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号が、垂直信号線３１−２を介してカラム処理回路１４に取り込まれる。同じタイミングで、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じたレベルの信号が、垂直信号線３１−１を介してカラム処理回路１４に取り込まれる。
【０１２７】
カラム処理回路１４は、ＦＤ２４（ｎ）のリセットレベルの信号と、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、低照度の部分が高ゲインで撮像された画像信号である低照度信号を取得する。また、カラム処理回路１４は、ＦＤ２４（ｎ−１）のリセットレベルの信号と、電荷転送後のＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算し、低照度信号と加算することにより、高照度の部分が低ゲインで撮像された画像信号である高照度信号を取得する。
【０１２８】
そして、画素２１（ｎ）の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）、選択信号Sel（ｎ−１）、および接続信号Cnt（ｎ）をオフにする。
【０１２９】
このように、画素２１（ｎ）の信号を読み出す第７の駆動例では、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。さらに、第７の駆動例では、画素２１の読み出し動作を、２本の垂直信号線３１−１および３１−２を利用して同時に行うことで、例えば、第２の駆動例よりも、画素信号の読み出しを略２倍に高速化することができる。
【０１３０】
図１１は、図１の画素部１２の第３の構成例である画素部１２Ｂを示す回路図である。
【０１３１】
図１の画素部１２では、一列全てのＦＤ２４が、接続トランジスタ２８を介して接続されていたのに対し、図１１に示すように、画素部１２Ｂでは、２つの画素２１ごとにＦＤ２４が接続トランジスタ２８を介して接続される。
【０１３２】
画素２１（ｎ）’および画素２１（ｎ−１）’は、接続トランジスタ２８（ｎ）および２８（ｎ−１）を介して、画素２１（ｎ）’のＦＤ２４（ｎ）と、画素２１（ｎ−１）’のＦＤ２４（ｎ−１）とが接続される構成となっている。また、リセットトランジスタ２７（ｎ）は、接続トランジスタ２８（ｎ）の共有ノードに接続されている。これにより、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）のノードに接続されるトランジスタの個数を削減することができ、１個のＦＤ２４（ｎ）の容量を小さくすることができる。また、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）を接続したときには、２つの接続トランジスタ２８（ｎ）および２８（ｎ−１）を介して接続されることにより、接続時の容量を大容量化することができる。
【０１３３】
次に、図１２を参照して、図１１の画素部１２Ｂを有する固体撮像装置１１において、画素２１（ｎ）’および画素２１（ｎ−１）’の信号を読み出す第８の駆動例について説明する。
【０１３４】
まず、画素２１（ｎ）’の信号の読み出しを開始するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）をオンにする。これにより、選択トランジスタ２６（ｎ）を介して増幅トランジスタ２５（ｎ）と垂直信号線３１とが接続され、増幅トランジスタ２５（ｎ）は、ＦＤ２４（ｎ）の電位に応じた信号の出力を開始する。
【０１３５】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第１のリセットパルスを出力するとともに、接続信号Cnt（ｎ）をオンにするパルスを出力することにより、ＦＤ２４（ｎ）がリセットされる。その後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、第１のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。第１のリセットレベルの信号は、ＦＤ２４（ｎ−１）との接続が解除されていない状態でのＦＤ２４（ｎ）のリセットレベルを示す信号である。
【０１３６】
第１のリセットレベルの信号がカラム処理回路１４に取り込まれた後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第１の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＰＤ２２（ｎ）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ）に転送される。このとき、光量が多くてＰＤ２２（ｎ）に沢山の電荷が蓄積されていると、ＦＤ２４（ｎ）の容量に応じて、ＰＤ２２（ｎ）に電荷が残ることになる。
【０１３７】
ＦＤ２４（ｎ）に電荷が転送された後、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＦＤ２４（ｎ）に転送された電荷に応じたレベルの信号が、増幅トランジスタ２５（ｎ）から出力され、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、第１のリセットレベルの信号と、第１の転送パルスに従った電荷転送後のＦＤ２４（ｎ）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、低照度の部分が高ゲインで撮像された画素２１（ｎ）’画像信号である低照度信号を取得する。
【０１３８】
次に、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ−１）をオンにして、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第２のリセットパルスを出力する。そして、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された状態でリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ）が垂直信号線３１に出力する信号が、第２のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【０１３９】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ）をオンにする第２の転送パルスを出力する。このとき、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に残っていた電荷が、転送トランジスタ２３（ｎ）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。即ち、光量が多く、第１の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ）に電荷が残っていた場合には、その電荷がＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。
【０１４０】
カラム処理回路１４は、第２のリセットレベルの信号と、第２の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画素２１（ｎ）’の画像信号である高照度信号を取得する。
【０１４１】
そして、画素２１（ｎ）’の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ）、接続信号Cnt（ｎ）、および接続信号Cnt（ｎ−１）をオフにする。
【０１４２】
続いて、画素２１（ｎ−１）’の信号の読み出しが開始され、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ−１）をオンにする。これにより、選択トランジスタ２６（ｎ−１）を介して増幅トランジスタ２５（ｎ−１）と垂直信号線３１とが接続され、増幅トランジスタ２５（ｎ−１）は、ＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じた信号の出力を開始する。
【０１４３】
次に、垂直駆動回路１３は、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第３のリセットパルスを出力するとともに、接続信号Cnt（ｎ−１）をオンにするパルスを出力することにより、ＦＤ２４（ｎ−１）がリセットされる。その後、増幅トランジスタ２５（ｎ−１）が垂直信号線３１に出力する信号が、第３のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。第３のリセットレベルの信号は、ＦＤ２４（ｎ）との接続が解除されていない状態でのＦＤ２４（ｎ−１）のリセットレベルを示す信号である。
【０１４４】
第３のリセットレベルの信号がカラム処理回路１４に取り込まれた後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ−１）をオンにする第３の転送パルスを出力する。これにより、転送トランジスタ２３（ｎ−１）を介して、ＰＤ２２（ｎ−１）で発生した電荷がＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。このとき、光量が多くてＰＤ２２（ｎ−１）に沢山の電荷が蓄積されていると、ＦＤ２４（ｎ−１）の容量に応じて、ＰＤ２２（ｎ−１）に電荷が残ることになる。
【０１４５】
ＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後、第３の転送パルスに従った電荷転送時にＦＤ２４（ｎ−１）に転送された電荷に応じたレベルの信号が、増幅トランジスタ２５（ｎ−１）から出力され、カラム処理回路１４に取り込まれる。カラム処理回路１４は、第３のリセットレベルの信号と、第３の転送パルスに従った電荷転送後のＦＤ２４（ｎ−１）の電位に応じたレベルの信号との差分を演算することにより、低照度の部分が高ゲインで撮像された画素２１（ｎ−１）’の画像信号である低照度信号を取得する。
【０１４６】
次に、垂直駆動回路１３は、接続信号Cnt（ｎ）および接続信号Cnt（ｎ−１）をオンにして、リセット信号Rst（ｎ）をオンにする第４のリセットパルスを出力する。そして、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）が接続された状態でリセットされた後、増幅トランジスタ２５（ｎ−１）が垂直信号線３１に出力する信号が、第４のリセットレベルの信号としてカラム処理回路１４に取り込まれる。
【０１４７】
その後、垂直駆動回路１３は、転送信号Trf（ｎ−１）をオンにする第４の転送パルスを出力する。このとき、第３の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ−１）に残っていた電荷が、転送トランジスタ２３（ｎ−１）を介して、ＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。即ち、光量が多く、第３の転送パルスに従った電荷転送時にＰＤ２２（ｎ−１）に電荷が残っていた場合には、その電荷がＰＤ２２（ｎ−１）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に転送される。
【０１４８】
カラム処理回路１４は、第４のリセットレベルの信号と、第４の転送パルスに従ってＰＤ２２（ｎ−１）からＦＤ２４（ｎ）およびＦＤ２４（ｎ−１）に電荷が転送された後の電位に応じたレベルの信号との差分を演算する。これにより、カラム処理回路１４は、高照度の部分が低ゲインで撮像された画素２１（ｎ−１）’の画像信号である高照度信号を取得する。
【０１４９】
そして、画素２１（ｎ−１）’の信号の読み出しを終了するタイミングになると、垂直駆動回路１３は、選択信号Sel（ｎ−１）、接続信号Cnt（ｎ）、および接続信号Cnt（ｎ−１）をオフにする。
【０１５０】
このように、画素部１２Ｂでは、第ｎ行目の画素２１（ｎ）’と、第ｎ＋１行目の画素２１（ｎ−１）’とで、画素信号の読み出しが交互に行われ、例えば、上述の第２の駆動例と同様に、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる。
【０１５１】
また、画素部１２Ｂでは、ＦＤ２４（ｎ）に接続されるトランジスタの個数を、画素部１２および１２Ａよりも削減することができ、ＦＤ２４（ｎ）を低容量とすることができる。これにより、ＦＤ２４（ｎ）により電荷を電圧に変換する際のゲインを、より大きくすることができ、S/Nをより良好にすることができる。
【０１５２】
図１３は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【０１５３】
図１３に示すように、撮像装置５１は、光学系５２、固体撮像素子５３、ＤＳＰ５４、表示装置５５、メモリ５６、電源系５７、操作系５８、およびＣＰＵ（Central Processing Unit）５９を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
【０１５４】
光学系５２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子５３に導き、固体撮像素子５３の受光面（センサ部）に結像させる。
【０１５５】
固体撮像素子５３としては、上述したような構成例の固体撮像装置５３が適用される。固体撮像装置５３には、光学系５２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、信号電荷が蓄積される。そして、固体撮像素子５３に蓄積された信号電荷は、ＤＳＰ５４から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。
【０１５６】
ＤＳＰ５４は、固体撮像素子５３の転送動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像装置５３を駆動する。また、ＤＳＰ５４は、固体撮像素子５３から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。ＤＳＰ５４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、液晶パネルなどを有する表示装置５５に供給されて表示されたり、メモリ５６に供給されて記憶（記録）されたりする。
【０１５７】
電源系５７は、撮像装置５１の各部に電力を供給する、例えば、バッテリを備えて構成され、操作系５８は、ユーザにより操作されるボタンやレバー、タッチパネルなどから構成される。ＣＰＵ５９は、操作系５８に対して行われるユーザの操作に応じて、撮像装置５１の各部を制御し、撮像装置５１による撮像を行わせる。
【０１５８】
このように構成されている撮像装置５１では、固体撮像素子５３として、上述したように、低照度のS/Nが良好で、かつ、ダイナミックレンジが広い画像信号を得ることができる固体撮像素子１１を適用することにより、より高画質な画像を取得することができる。
【０１５９】
即ち、撮像装置５１では、低照度において高ゲインでS/Nが良好な画像を取得することができるとともに、高照度において大きな光量まで飽和しない広ダイナミックレンジな画像を取得することができる。また、固体撮像素子５３が有するＦＤが複数の容量で構成されることがなく、ＰＤが小面積となることを回避して、ＰＤの感度および飽和電荷量を向上させることができる。また、ＰＤの感度を向上させるために、高誘電率の膜やスタック型容量を使用することもなく、それらを使用した場合に想定される高コスト化を回避することができる。
【０１６０】
なお、撮像装置５１としては、可視光による撮像を行う装置の他、Ｘ線や粒子束などの物理量を電荷に変換して分布を検出する装置とすることができる。
【０１６１】
さらに、固体撮像装置１１では、複数の画素２１でＦＤ２４を共有した上で、上下の列の画素２１のＦＤ２４と接続トランジスタ２８を介して接続する構成（所謂、画素共有）を採用することができる。また、固体撮像装置１１を駆動するための電圧などを適宜調整することができる。また、公知の他の駆動、例えば、画素２１から信号を読み出して、次の行の画素２１からの読み出しを行う前に、ＰＤ２２をリセットする動作を加えることができる。
【０１６２】
また、１回の信号読み出し動作において、ＰＤ２２からＦＤ２４へ電荷を２回転送する例について説明したが、２回以上の転送を行ってもよい。例えば、ＦＤ２４単独でＰＤ２２から電荷を転送し、次に４個のＦＤ２４を、接続トランジスタ２８を介して接続して電荷を転送し、さらに１６個のＦＤ２４を、接続トランジスタ２８を介して接続して電荷を転送するようにしてもよい。これにより、ＦＤで取り扱うことができる電荷量を拡大することができ、ダイナミックレンジをより広くすることができる。
【０１６３】
ところで、本願出願人が先に出願した特開２００６−４１８６６号公報に開示されている撮像素子においても、固体撮像装置１１と同様に、ＦＤどうしを接続するような構成が採用されていると解釈される恐れがある。しかしながら、この撮像素子は、ＰＤから２方向へ電荷を転送するように構成されており、ＰＤから１方向へ電荷を転送する構成である固体撮像装置１１とはコンセプトが異なっている。また、この撮像素子では、ＦＤどうしの間にＰＤが接続されている点で、固体撮像装置１１と同じ原理での動作を行うことは不可能である。
【０１６４】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）物理量を検出し、物理量に応じた電荷を蓄える蓄積部と、
前記蓄積部から前記電荷を転送する転送部と、
前記転送部を介して前記蓄積部から転送された前記電荷を、その電荷により生じる電位に対応する電圧に変換する変換部と、
前記変換部により変換された電圧の信号を出力する出力部と、
前記変換部の電位をリセットするリセット部と、
前記変換部に接続された接続部と
を有する画素が平面的に配置された画素部と、
信号の読み出し対象の前記画素の前記蓄積部から前記変換部へ電荷の転送を指示する転送信号と
信号の読み出し対象の行にある前記画素の前記変換部と、その画素に隣接する行にある前記画素の前記変換部との接続および非接続を制御する接続信号と、
を出力する駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記転送信号により電荷の転送を行わせる
撮像装置。
（２）  前記駆動部は、
前記行にある前記画素を選択して、前記出力部からの信号の出力を指示する選択信号をさらに出力し、
前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で、前記選択信号により信号の出力を行わせる
前記（１）に記載の撮像装置。
（３）  前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で前記信号の出力を行わせた後、前記接続信号により前記変換部どうしの接続を解除した状態で前記信号の出力を行わせる
前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）  前記駆動部は、前記接続信号により前記変換部どうしの接続を解除した状態で前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記選択信号により信号の出力を行わせた後、前記接続信号により前記変換部どうしを接続させた状態で前記転送信号により電荷の転送を行わせ、前記変換部どうしを接続させた状態、または、前記変換部どうしの接続を解除した状態で、前記選択信号により信号の出力を行わせる
前記（１）から（３）のいずれかに記載の撮像装置。
（５）  前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、前記信号を出力する動作期間を複数の行で部分的に重ねて行い、複数行の信号の読み出しを並列的に行う
前記（４）に記載の撮像装置。
（６）  前記画素部は、前記画素の列ごとに複数本の信号線を有しており、電荷のオーバーフローの発生可能な電圧の前記接続信号を前記接続部に供給した状態で、前記蓄積部からの電荷の転送を複数の前記変換部に行わせ、複数本の前記信号線から並列的に前記信号を出力する
前記（４）に記載の撮像装置。
（７）  前記接続部は、異なる複数の前記画素の変換部から同一のノードに接続し、前記リセット部によるリセットと、前記接続部による接続とが、前記ノードを介して行われる
前記（１）から（４）のいずれかに記載の撮像装置。
【０１６５】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１６６】
１１  固体撮像装置，  １２  画素部，  １３  垂直駆動回路，  １４  カラム処理回路，  １５  出力回路，  １６  制御回路，  ２１  画素，  ２２  ＰＤ，  ２３  転送トランジスタ，  ２４  ＦＤ，  ２５  増幅トランジスタ，  ２６  選択トランジスタ，  ２７  リセットトランジスタ，  ２８  接続トランジスタ，  ３１  垂直信号線，  ５１  撮像装置，  ５２  光学系，  ５３  固体撮像素子，  ５４  ＤＳＰ，  ５５  表示装置，  ５６  メモリ，  ５７  電源系，  ５８  操作系，  ５９  ＣＰＵ
【図１】
0005915031.tif 000002
【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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