(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷が転送される第１電荷蓄積部と、前記光電変換部で生成された信号電荷のうち、前記光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される第２電荷蓄積部と、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す第３電荷蓄積部とを含む少なくとも３つの電荷蓄積部と、前記信号電荷の転送、読み出しをする複数の画素トランジスタと、を備える画素が行列状に二次元配置された画素アレイ部と、
信号電荷の蓄積期間において蓄積期間が全画素同時となるように走査し、読み出し期間において前記低照度信号、及び前記高照度信号の前記第３電荷蓄積部への読み出しを行毎に走査する走査部と、
前記読み出し期間の各行の読み出し時において前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得し、前記偽信号を用いて、前記低照度信号及び高照度信号を補正する演算処理部を備える
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１電荷蓄積部上部には絶縁膜を介して電位調整電極が形成されており、前記第１電荷蓄積部は、ＣＣＤ構造とされている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記光電変換部に蓄積された信号電荷を転送する第１転送トランジスタと、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第２電荷蓄積部に転送する第２転送トランジスタと、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第３電荷蓄積部に転送する第３転送トランジスタを備え、
前記第２転送トランジスタの第２転送ゲート部のポテンシャルは、前記第３転送トランジスタの第３転送ゲート部のポテンシャルよりも深く形成されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素トランジスタのうち、一部の画素トランジスタを複数の画素で共有する
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記低照度信号から減算することで、前記低照度信号から固定パターンノイズ、および、リセットノイズを除去し、
前記高照度信号の読み出しの後に、前記第１〜第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記高照度信号から減算することで、前記高照度信号から固定パターンノイズを除去する相関二重サンプリング回路を備える
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記演算処理部は、低照度信号が飽和しない場合は低照度信号を選択し、低照度信号が飽和した場合には高照度信号を選択する選択部を有し、前記低照度信号又は高照度信号のうち選択されたいずれかの信号から前記偽信号を減算する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記選択部では、蓄積信号量に応じて低照度信号から高照度信号に切り替わる前の時点においては、低照度信号と高照度信号とを所定の比率で加算した値を選択し、前記選択した値から前記偽信号を減算する
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷が転送される第１電荷蓄積部と、前記光電変換部で生成された信号電荷のうち、前記光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される第２電荷蓄積部と、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す第３電荷蓄積部とを含む少なくとも３つの電荷蓄積部と、
前記信号電荷の転送、読み出しをする複数の画素トランジスタと、を備える画素が行列状に二次元配置された画素アレイ部を備える固体撮像装置の駆動方法であって、
全画素同時に露光を開始し、露光期間の終了の前に、前記露光期間中に前記光電変換部から前記第１電荷蓄積部にオーバーフローした信号電荷を、全画素同時に前記第２電荷蓄積部に転送し、その後、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に転送する工程と、
前記光電変換部の電位をリセットして、全画素同時に前記露光期間を終了させる工程と、
読み出し期間において、前記第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得する工程と、
前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として取得する工程と、
前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として取得する工程と、
前記低照度信号及び前記高照度信号から前記偽信号を減算し、前記露光期間中に前記光電変換部で光電変換された信号量を算出する工程と、
を備える固体撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
前記露光期間中に前記光電変換部で光電変換された信号量は、前記低照度信号、又は前記高照度信号に係数を掛けた値から、前記偽信号に補正係数を掛けた値を減算することで求める
請求項８に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記低照度信号から減算することで、前記低照度信号から固定パターンノイズ、および、リセットノイズを除去し、
前記高照度信号の読み出しの後に、前記第１〜第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記高照度信号から減算することで、前記高照度信号から固定パターンノイズを除去する
請求項８に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記露光期間中に前記光電変換部で光電変換された信号量を算出する工程では、低照度信号が飽和しない場合は低照度信号を選択し、低照度信号が飽和した場合には高照度信号を選択し、前記低照度信号又は高照度信号のうち選択されたいずれかの信号から前記偽信号を減算する
請求項８に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
蓄積信号量に応じて低照度信号から高照度信号に切り替わる前の時点においては、低照度信号と高照度信号とを所定の比率で加算した値を選択し、前記選択した値から前記偽信号を減算する
請求項１１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷が転送される第１電荷蓄積部と、前記光電変換部で生成された信号電荷のうち、前記光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される第２電荷蓄積部と、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す第３電荷蓄積部とを含む少なくとも３つの電荷蓄積部と、
前記信号電荷の転送、読み出しをする複数の画素トランジスタと、を備える画素が行列状に二次元配置された画素アレイ部と、
信号電荷の蓄積期間において蓄積期間が全画素同時となるように走査し、読み出し期間において前記低照度信号、及び前記高照度信号の前記第３電荷蓄積部への読み出しを行毎に走査する走査部と、
前記読み出し期間の各行の読み出し時において前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得し、前記偽信号を用いて、前記低照度信号及び高照度信号を補正する演算処理部を有する固体撮像装置
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置に関し、特に、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置とその駆動方法に関する。また、その固体撮像装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型固体撮像装置は、二次元配列された画素アレイを画素行ごとに順次走査し、画素信号の読み出しを行う機構を有している。この行順次走査により、画素行ごとの蓄積期間は時間のずれが発生し、動被写体撮像時に撮像画像が歪むフォーカルプレーン歪みと呼ばれる現象を引き起こす。
【０００３】
このような画像歪みが許容できない高速に動く被写体の撮像や、撮像画像の同時性を必要とするセンシング用途では、画素アレイの蓄積期間の同時性を実現するために、グローバルシャッタ機能が提案されている。グローバルシャッタ機能は、画素アレイ中のフォトダイオードの全行同時リセット駆動により、画素アレイ全面の蓄積を同時に開始し、フローティングディフュージョンなどの電荷蓄積部への前行同時転送駆動により、全面の蓄積を同時に終了させる機能である。
【０００４】
この場合も、読み出しは行順次走査で行われるが、グローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、通常、フローティングディユージョンなどの電荷蓄積部で信号電荷を読み出し時まで蓄えておく必要がある。このため、読み出されるまでの間、フローティングディフュージョンなどの電荷蓄積部に保持される信号電荷は、電荷のリークやフローティングディフュージョン自体の光電変換によるノイズ（これらを偽信号と呼ぶ）により劣化するという問題がある。
【０００５】
これに対し、特許文献１では、信号電荷を読み出し時まで蓄積及び保持を行う画素とは別に、蓄積した信号電荷は保持せず、フローティングディフュージョンの偽信号のみを発生させる補正目的の画素を用いる構成が提案されている。この場合、信号電荷の蓄積及び保持を行った画素の読み出し信号から、近傍の補正目的の画素から読み出された偽信号を引き去ることで補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０８８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、蓄積期間の同時性を持った良好な画像を得るには、蓄積終了後に電荷蓄積部に保持した信号において、読み出しまでに発生する偽信号をいかに補正するかがポイントとなる。特許文献１では、上述したように、信号電荷の蓄積を行う画素とは別に、行または列に偽信号のみを得ることを目的とする画素を例えば交互に配置し、そこで得られた偽信号を近傍の蓄積を行った画素からの読み出し信号から引き去ることが開示されている。
【０００８】
偽信号は主として２つの成分からなる。１つは時間に比例して増加する電荷のリーク成分によるものである。もう１つは、フローティングディフュージョンなどの電荷蓄積部自体の光電変換によるものである。この場合、近傍の画素同士の偽信号は相関を持つことを利用し、電荷蓄積用の画素を、その近傍に設けられた補正目的の画素で補正している。
【０００９】
しかしながら、蓄積を行わず偽信号のみを得る画素は結果として補正信号としてしか使用されず、画像の信号としては寄与しない。すなわち、補正目的の画素を行又は列に例えば交互に配置すると、結果として蓄積を行う有効画素数は半分となり、全体の画素数に見合った解像度が得られないという問題が発生する。
【００１０】
上述の点に鑑み、本開示は、蓄積期間の同時性を持った良好な画像を得るため、有効な画素数を損なうことなく偽信号を低減でき、かつ、画素面積の縮小化が図られたグローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置を提供することを目的とする。また、その固体撮像装置を用いた電子機器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】
【００１１】
上記課題を解決し、本開示の固体撮像装置は、光電変換部と、第１〜第３電荷蓄積部の少なくとも３つの電荷蓄積部と、複数の画素トランジスタで構成される画素アレイ部と、走査部と、演算処理部とを備える。
光電変換部は、光の光量に応じた信号電荷を生成する。第１電荷蓄積部は、光電変換部で生成された信号電荷が転送される。第２電荷蓄積部は、光電変換部で生成された信号電荷のうち、光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される。第３電荷蓄積部は、第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号の信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す。画素トランジスタは、信号電荷の転送、読み出しをする。そして、画素アレイ部では、画素が行列状に二次元配置されている。
また、走査部は、信号電荷の蓄積期間において蓄積期間が全画素同時となるように走査し、読み出し期間において低照度信号、及び高照度信号の第３電荷蓄積部への読み出しを行毎に走査する。
演算処理部は、読み出し期間の各行の読み出し時において低照度信号の読み出しの前に第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得し、偽信号を用いて、低照度信号及び高照度信号を補正する。
【００１２】
本開示の固体撮像装置では、第２電荷蓄積部には高照度信号が転送され、第１電荷蓄積部には低照度信号が転送される。また、読み出し期間の各行の読み出し時において、低照度信号の読み出しの前に第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号が読み出される。そして、この偽信号を用いて、低照度信号及び高照度信号の信号量が補正される。
【００１３】
本開示の固体撮像装置の駆動方法は、上述の固体撮像装置において、全画素同時に露光を開始し、露光期間の終了の前に、露光期間中に光電変換部から第１電荷蓄積部にオーバーフローした信号電荷を全画素同時に第２電荷蓄積部に転送する。その後、光電変換部に蓄積された信号電荷を第１電荷蓄積部に転送する工程と、光電変換部の電位をリセットして、全画素同時に露光期間を終了させる工程とを有する。また、読み出し期間において、第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得する工程と、第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として取得する工程と、第１電荷蓄積部と第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を高照度信号として取得する工程を有する。また、低照度信号及び高照度信号から偽信号を減算し、露光期間中に光電変換部で光電変換された信号量を算出する工程を有する。
【００１４】
本開示の固体撮像装置の駆動方法では、第２電荷蓄積部に、高照度信号が転送し、第１電荷蓄積部には低照度信号が転送する。また、読み出し期間の各行の読み出し時において、低照度信号の読み出しの前に、第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号が読み出す。そして、この偽信号を用いて、低照度信号及び高照度信号の信号量を補正する。
【００１５】
本開示の電子機器は、光電変換部と、第１〜第３電荷蓄積部の少なくとも３つの電荷蓄積部と、複数の画素トランジスタで構成される画素アレイ部と、走査部と、演算処理部とを備える固体撮像装置を備える。
光電変換部は、光の光量に応じた信号電荷を生成する。第１電荷蓄積部は、光電変換部で生成された信号電荷が転送される。第２電荷蓄積部は、光電変換部で生成された信号電荷のうち、光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される。第３電荷蓄積部は、第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号の信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す。画素トランジスタは、信号電荷の転送、読み出しをする。そして、画素アレイ部では、画素が行列状に二次元配置されている。
また、走査部は、信号電荷の蓄積期間において蓄積期間が全画素同時となるように走査し、読み出し期間において低照度信号、及び高照度信号の第３電荷蓄積部への読み出しを行毎に走査する。
演算処理部は、読み出し期間の各行の読み出し時において低照度信号の読み出しの前に、第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得し、偽信号を用いて、低照度信号及び高照度信号を補正する。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置において、ダイナミックレンジの拡大が図られ、また、偽信号を用いて信号量を補正することにより、良好な画像を得ることができる。また、その固体撮像装置を用いることにより、画質の向上が図られた電子機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示の第１の実施形態に係るＣＭＯＳ型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素を構成する部分の平面構成図（一部、回路図で示す）である。
【図３】Ａ、Ｂ  図２のａ−ａ’線上に沿う断面構成図と、ｂ−ｂ’線上に沿う断面構成図である。
【図４】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素を構成する回路図である。
【図５】単位画素の平面レイアウト図の一例を示す図である。
【図６】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置に用いられる演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図８】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その１）である。
【図９】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その２）である。
【図１０】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その３）である。
【図１１】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その４）である。
【図１２】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その５）である。
【図１３】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その６）である。
【図１４】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その７）である。
【図１５】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その８）である。
【図１６】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その９）である。
【図１７】図７のタイミングチャートに相当する、単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図（その１０）である。
【図１８】Ａ、Ｂ  全画素同時に転送が終了した後、各行の画素が読み出されるまで、各行の画素に発生する偽信号の蓄積量を示す。
【図１９】蓄積信号量に対する低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２（ｂ・Ｖｓ２）の出力信号を示した図である。
【図２０】変形例に係る演算処理部の構成を示すブロック図である。
【図２１】変形例に係る演算処理部で処理される場合の蓄積信号量に対する低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２（ｂ・Ｖｓ２）の出力信号を示した図である。
【図２２】本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである
【図２３】図２２のタイミングチャートに相当する、読出し時における電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図である。
【図２４】本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２５】本開示の第４の実施形態に係る固体撮像装置の画素構成を示す図である。
【図２６】本開示の第５の実施形態に係るカメラの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本開示の実施形態に係る固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器の一例を、図１〜図２６を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：固体撮像装置
１−１  固体撮像装置の構成
１−２  要部の構成
１−３  駆動方法
２．第２の実施形態：固体撮像装置の駆動方法
３．第３の実施形態：固体撮像装置の駆動方法
４．第４の実施形態：固体撮像装置
５．第５の実施形態：電子機器
【００１９】
＜１．第１の実施形態：固体撮像装置＞
［１−１  固体撮像装置の構成］
まず、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
図１は、本開示の第１の実施形態に係るＣＭＯＳ型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
【００２０】
本実施形態例の固体撮像装置１は、シリコンからなる基板９上に形成された画素アレイ部２と、画素アレイ部２と同じ基板９上に集積された周辺回路部とを有する構成となっている。周辺回路部は、例えば行走査部３、定電流源部４、列信号処理部５、列走査部６、出力処理部７、及びコントロール部８などから構成される。
【００２１】
画素アレイ部２は、入射光の光量に応じた電荷量の光電荷（光信号）を発生して内部に蓄積する光電変換素子を有する単位画素（以下、単に「画素」と記述する場合もある）が行方向および列方向に、即ち、行列状に２次元配置された構成となっている。ここで、行方向とは画素行の画素の配列方向（即ち、水平方向）を言い、列方向とは画素列の画素の配列方向（即ち、垂直方向）を言う。単位画素の具体的な回路構成の詳細については後述する。
【００２２】
画素アレイ部２において、行列状の画素配列に対して、画素行ごとに画素駆動線１１が行方向に沿って配線され、画素列ごとに垂直信号線１２が列方向に沿って配線されている。画素駆動線１１は、画素から信号を読み出す際の駆動を行うための駆動信号を伝送する。図１では、画素駆動線１１について１本の配線として示しているが、１本に限られるものではない。画素駆動線１１の一端は、行走査部３の各行に対応した出力端に接続されている。
【００２３】
行走査部３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素アレイ部２の各画素を全画素同時あるいは行単位等で駆動する。すなわち、行走査部３は、当該行走査部３を制御するコントロール部８と共に、画素アレイ部２の各画素を駆動する駆動部を構成している。この行走査部３はその具体的な構成については図示を省略するが、一般的に、読出し走査系と掃出し走査系の２つの走査系を有する構成となっている。
【００２４】
読出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部２の単位画素を行単位で順に選択走査する。単位画素から読み出される信号はアナログ信号である。掃出し走査系は、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査を行う。
【００２５】
この掃出し走査系による掃出し走査により、読出し行の単位画素の光電変換素子から不要な電荷が掃き出されることによって当該光電変換素子がリセットされる。そして、この掃出し走査系による不要電荷の掃き出し（リセット）により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換素子の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことを言う。
【００２６】
読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作、または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。そして、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における光電荷の蓄積期間（露光期間）となる。
【００２７】
行走査部３によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、画素列ごとに垂直信号線１２の各々を通して定電流源部４および列信号処理部５に入力される。定電流源部４は、画素列ごとに定電流源４０（図２参照）が配置された構成となっており、定電流源４０から各単位画素に対して垂直信号線１２の各々を通してバイアス電流を供給する。
【００２８】
列信号処理部５は、画素アレイ部２の画素列ごとに、選択行の各画素から垂直信号線１２を通して出力される信号に対して所定の信号処理を行う。この列信号処理部５で行われる信号処理としては、例えば、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング）によるノイズ除去処理や、信号増幅処理や、ＡＤ（アナログ−デジタル）変換処理等の信号処理を挙げることができる。
【００２９】
但し、ここで例示した信号処理は一例に過ぎず、列信号処理部５で行われる信号処理としてはこれらに限られるものではない。列信号処理部５は、これら各種の信号処理の１つ、または複数を実行する。この列信号処理部５における信号処理は本実施形態の特徴の一つであり、その詳細ついては後述する。
【００３０】
列走査部６は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、列信号処理部５の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この列走査部６による選択走査により、列信号処理部５において単位回路ごとに信号処理された信号が順番に水平信号線１０を通して出力処理部７に供給される。
【００３１】
出力処理部７は、列走査部６によって選択され、水平信号線１０を通して入力される信号に対して所定の処理を行って基板９の外部へ出力する。この出力処理部７での処理としては、バッファリングだけの処理の場合もあるし、バッファリングの前に黒レベルを調整したり、画素列ごとのばらつきを補正したりするなど各種の信号処理を挙げることができる。
【００３２】
コントロール部８は、基板９の外部から与えられるクロック信号や、動作モードを指令するデータ信号などを受け取るとともに、これらの信号を基に各種のタイミング信号を生成するタイミング生成部を有する。コントロール部８で生成された各種のタイミング信号は、行走査部３、列信号処理部５および列走査部６等の周辺回路部に対して与えられ、これら回路部の駆動制御を行う。
【００３３】
［１−２  要部の構成］
図２は、本実施形態例の固体撮像装置１の画素を構成する部分の平面構成図（一部、回路図で示す）である。また、図３Ａは、図２のａ−ａ’線上に沿う断面構成図であり、図３Ｂは、図２のｂ−ｂ’線上に沿う断面構成図である。また、図４は、本実施形態例の固体撮像装置１の単位画素を構成する回路図である。
【００３４】
図２〜図４に示すように、本実施形態例の固体撮像装置は、基板９に形成された光電変換部（以下、フォトダイオードＰＤ）と、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８とを備える。また、電荷の転送、読み出しを行うための、第１〜第３転送トランジスタ１３、１５、１７、第１及び第２リセットトランジスタ１４、２１、アンプトランジスタ１９、及び選択トランジスタ２０を備える。
【００３５】
図３Ａ、Ｂに示すように、基板９は、第１導電型、例えばｎ型半導体基板で構成されており、基板９の画素が形成される表面側は、第２導電型、例えばｐ型の不純物領域からなるウェル領域３１とされている。このｐ型のウェル領域３１内に、画素を構成するフォトダイオードＰＤや、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８、及び各ＭＯＳトランジスタを構成するソース・ドレイン領域が形成される。
【００３６】
フォトダイオードＰＤは、光電変換素子を構成するものであり、基板９の表面に形成されたｐ型半導体領域３２と、そのｐ型半導体領域３２の下層に形成されたｎ型半導体領域３３、および、ｐ型のウェル領域３１とで構成される。本実施形態例では、ｐ型半導体領域３２とｎ型半導体領域３３との間のｐｎ接合と、ｐ型のウェル領域３１とｎ型半導体領域３３との間のｐｎ接合により、主なフォトダイオードが構成される。
【００３７】
フォトダイオードＰＤでは、入射した光の光量に応じた信号電荷が生成され、ｎ型半導体領域３３に蓄積される。また、本実施形態例では、フォトダイオードＰＤにおいて、表面側に正孔蓄積層となるｐ型半導体領域３２が形成されている。基板９と、その基板９の表面側に形成される図示しない酸化膜との界面で発生する暗電流はｐ型半導体領域３２とｎ型半導体領域３３の界面から離れているため、暗電流の抑制が図られる。
【００３８】
第１電荷蓄積部４１は、第１転送トランジスタ１３を挟んでフォトダイオードＰＤに隣接する領域に形成されており、フォトダイオードＰＤと同様、基板９の表面側に形成されたｐ型半導体領域３０とその下層に形成されたｎ型半導体領域２９とで構成されている。第１電荷蓄積部４１では、第１転送トランジスタ１３によってフォトダイオードＰＤから転送された信号電荷が第１電荷蓄積部４１のｎ型半導体領域２９に蓄積される。また、第１電荷蓄積部４１においても、基板９表面にｐ型半導体領域３０が形成されるため、基板９と、その基板９の表面側に形成される図示しない酸化膜との界面で発生する暗電流が抑制される。
【００３９】
また、第１電荷蓄積部４１が形成された領域の基板９直上には、図示しない絶縁膜を介して電位変動電極２５が形成されている。第１電荷蓄積部４１上部に電位変動電極２５が形成され、電位変動電極２５に所望の電位変動パルスＳＧを供給することにより、第１電荷蓄積部４１の電位が変動するＣＣＤ（Charge Coupled Device）構造が構成される。
【００４０】
第２電荷蓄積部２８は、第２転送トランジスタ１５を挟んで第１電荷蓄積部４１に隣接する領域に形成されており、基板９の表面側に形成された高濃度のｎ型半導体領域で構成されている。第２電荷蓄積部２８を構成するｎ型半導体領域は、フォダイオードＰＤや第１電荷蓄積部４１を構成するｎ型半導体領域３３、２９よりも不純物濃度が濃く形成されている。第２電荷蓄積部２８は、一方の電位が固定電位、たとえばグランド電位とされたコンデンサ２２を構成するものである。
【００４１】
第３電荷蓄積部１８は、第３転送トランジスタ１７を挟んで第１電荷蓄積部４１に隣接する領域に形成され、基板９の表面側に形成されたｎ型半導体領域で構成されている。第３電荷蓄積部１８は、例えば第２電荷蓄積部２８と同等の不純物濃度で構成されており、いわゆるフローティングディフュージョン部を構成するものである。
【００４２】
第１転送トランジスタ１３は、フォトダイオードＰＤからなるソースと、第１電荷蓄積部４１からなるドレインと、そのソース・ドレイン間の基板上にゲート絶縁膜（図示せず）を介して形成された第１転送ゲート電極２４とで構成される。図４に示す回路図で見ると、第１転送トランジスタ１３は、フォトダイオードＰＤのカソード側に接続され、フォトダイオードＰＤのアノード側は例えばグランド電源に接続されている。
第１転送トランジスタ１３では、第１転送ゲート電極２４に第１転送パルスＴＲＧを供給することにより、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が第１電荷蓄積部４１に転送される。
【００４３】
第２転送トランジスタ１５は、第１電荷蓄積部４１からなるソースと、第２電荷蓄積部２８からなるドレインと、そのソース・ドレイン間の領域において、基板９上にゲート絶縁膜（図示せず）を介して形成された第２転送ゲート電極２６とで構成される。なお、図４に示す回路図で見ると、第２電荷蓄積部２８では第２転送トランジスタ１５側とは反対側がグランド電位とされている。また、第２転送トランジスタ１５のソース・ドレイン間の基板９表面に形成される第２転送ゲート部２６ａは、フォトダイオードＰＤを構成するｎ型半導体領域よりも薄い不純物濃度のｎ型半導体領域とされている。
第２転送トランジスタ１５では、第２転送ゲート電極２６に第２転送パルスＣＧを供給することにより、第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号電荷が第２電荷蓄積部２８に転送される。
【００４４】
第３転送トランジスタ１７は、第１電荷蓄積部４１からなるソースと、第３電荷蓄積部１８からなるドレインと、そのソース・ドレイン間の基板９上にゲート絶縁膜（図示せず）を介して形成された第３転送ゲート電極２７とで構成される。第３転送トランジスタ１７のソース・ドレイン間の基板９表面に形成される第３転送ゲート部２７ａは、基板９のウェル領域３１で構成されている。
第３転送トランジスタ１７では、第３転送ゲート電極２７に第３転送パルスＦＧを供給することにより、第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号電荷が第３電荷蓄積部１８に転送される。
【００４５】
第１リセットトランジスタ１４は、フォトダイオードＰＤからなるソースと、電源電圧ＶＤＤに接続されたドレイン（図２では、ドレイン領域３４で示す）と、そのソース・ドレイン間に形成された第１リセットゲート電極２３とで構成される。第１リセットトランジスタ１４では、第１リセットゲート電極２３に第１リセットパルスＰＲＧを供給することにより、フォトダイオードＰＤの電位が電源電圧ＶＤＤにリセットされる。
【００４６】
第２リセットトランジスタ２１は、第３電荷蓄積部１８からなるソースと、電源電圧ＶＤＤに接続されたドレインと、そのソース・ドレイン間に形成された第２リセットゲート電極３５とで構成される。第２リセットトランジスタ２１では、第２リセットゲート電極３５に第２リセットパルスＲＳＴを供給することにより、第３電荷蓄積部１８の電位が電源電圧ＶＤＤによりリセット電圧にリセットされる。
【００４７】
アンプトランジスタ１９は、電源電圧ＶＤＤが供給されるドレインと、選択トランジスタ２０のドレインを兼ねるソースと、そのソース・ドレイン間に形成されたアンプゲート電極３６とから構成されている。アンプトランジスタ１９では、アンプゲート電極３６に第３電荷蓄積部１８の電位が供給される。これにより、その電位に対応した画素信号をソースに出力する。
【００４８】
選択トランジスタ２０は、アンプトランジスタ１９のソースを兼ねるドレインと、垂直信号線１２に接続されたソースと、そのソース・ドレイン間に形成された選択ゲート電極３７とから構成されている。選択トランジスタ２０では、選択ゲート電極３７に選択パルスＳＥＬを供給することにより、選択トランジスタ２０が垂直信号線１２に接続され、垂直信号線１２の一端に接続される定電流源４０とソースフォロア回路が構成されることで、画素信号が垂直信号線１２に出力される。
【００４９】
図２、図３では、第１及び第２リセットトランジスタ１４、２１、アンプトランジスタ１９、選択トランジスタ２０は平面図又は回路図のみで示し、断面構成を省略したが、他のトランジスタと同様、ｎチャネルＭＯＳトランジスタで構成されるものである。すなわち、第１及び第２リセットトランジスタ１４、２１、アンプトランジスタ１９、選択トランジスタ２０を構成するソース・ドレインは、基板９表面に形成されたｎ型半導体領域で構成され、各ゲート電極は、絶縁膜を介して基板９表面に形成されるものである。
【００５０】
図５は、単位画素の平面レイアウト図の一例を示すものである。図５では、アンプトランジスタ１９及び選択トランジスタ２０の図示を省略している。
図５に示すように、本実施形態例の固体撮像装置１では画素毎に、フォトダイオードＰＤを取り囲むように第１〜第３電荷蓄積部４１、１８、２８が形成され、それに対応して各トランジスタが形成されている。また、第１リセットトランジスタ１４と、第２リセットトランジスタ２１とで、そのドレイン領域３４が共有されている。
【００５１】
ところで、垂直信号線１２の後段には、図１に示す列信号処理部５において、画素信号からノイズ信号を演算処理するための演算処理部が形成されている。図６は、本実施形態例の固体撮像装置１に用いられる演算処理部５０の構成を示すブロック図である。
【００５２】
図６に示すように、演算処理部５０は、ノイズ信号Ｖｎを記憶する第１メモリ部５１と、低照度信号Ｖｓ１を記憶する第２メモリ部５２と、高照度信号Ｖｓ２を記憶する第３メモリ部５３と、選択部５４と、加算器５５とで構成される。垂直信号線１２から送られてくるノイズ信号Ｖｎは第１メモリ部５１に高レベルのサンプリングパルスＳＨＮを与えることにより第１メモリ部５１に記憶される。また、垂直信号線１２から送られてくる画素信号のうち、低照度信号Ｖｓ１は第２メモリ部５２に高レベルのサンプリングパルスＳＨＳ１を与えることにより第２メモリ部４２に記憶される。また、垂直信号線１２から送られてくる画素信号のうち、高照度信号Ｖｓ２は第３メモリ部５３に高レベルのサンプリングパルスＳＨＳ２を与えることにより第３メモリ部５３に記憶される。
【００５３】
選択部５４は、第２メモリ部５２に記憶された低照度信号Ｖｓ１と、第３メモリ部５３に記憶された高照度信号Ｖｓ２に画像信号加算係数ｂを掛けた値のうち、画素信号の出力に用いられる値を選択する。
加算器５５は、第１メモリ部５１に記憶されたノイズ信号Ｖｎに補正係数ａを掛けた値にマイナスを掛けた値と、選択部５４で選択された値と加算する。すなわち、選択部５４で選択された値からａ・Ｖｎを減算する。
【００５４】
［１−３  駆動方法］
次に、本実施形態例の固体撮像装置１の駆動方法について説明する。図７は、本実施形態例の固体撮像装置１の駆動方法を示すタイミングチャートである。また、図８〜図１７は、駆動方法の工程を示す図であり、図７のタイミングチャートに相当する単位画素の露光から読出しまでの電子の移動、および電位の遷移を示す断面ポテンシャル図である。図８〜図１７では、図３Ａの断面構成に対応するポテンシャル図と、図３Ｂの断面構成に対応するポテンシャル図を示している。図８〜図１７で図２及び図３に対応する部分には同一符号を付す。
【００５５】
まず、全画素同時に、第１リセットパルスＰＲＧをオフにし、第２リセットパルスＲＳＴ、第１転送パルスＴＲＧ、第２転送パルスＣＧ、第３転送パルスＦＧをオンする。これより、図８に示すように、フォトダイオードＰＤ、第１電荷蓄積部４１、第２電荷蓄積部２８、第３電荷蓄積部１８の電位が全画素同時に電源電圧ＶＤＤにより、初期状態にリセットされる。
【００５６】
次に、第２リセットパルスＲＳＴ、第１転送パルスＴＲＧ、第２転送パルスＣＧ、第３転送パルスＦＧをオフする。これにより、図９に示すように、フォトダイオードＰＤ、及び第１電荷蓄積部４１の信号電荷はリセットされ、第２電荷蓄積部２８、第３電荷蓄積部１８の電位は初期電位にリセットされる。
【００５７】
そして、これと同時に、全画素同時に露光が開始される。露光期間では、図１０に示すように、フォトダイオードＰＤに入射した光は光電変換し、光量に応じた信号電荷が生成、蓄積される。信号電荷の蓄積時において、フォトダイオードＰＤへの入射光が高照度の場合、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量に対する余剰の信号電荷が、第１転送ゲート部２４ａを介して第１電荷蓄積部４１にオーバーフローされる。オーバーフローされ第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号電荷が第１電荷蓄積部４１の飽和電荷量を越えた場合には、さらに、第２転送ゲート部２６ａを介して第２電荷蓄積部２８にオーバーフローされる。このとき、ｎ型半導体領域からなる第２転送ゲート部２６ａのポテンシャルは、ｐ型のウェル領域３１で構成される第３転送ゲート部２７ａのポテンシャルよりも深い。このため、第１電荷蓄積部４１で溢れた信号電荷は、第３電荷蓄積部１８にはオーバーフローせず、第２電荷蓄積部２８にオーバーフローする。
【００５８】
次に、全画素同時に、第２転送パルスＣＧをオンする。これにより、図１１に示すように、第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号電荷が第２電荷蓄積部２８に転送される。そして、第２転送パルスＣＧをオフすることにより、図１２に示すように、第１電荷蓄積部４１から第２電荷蓄積部２８への信号電荷の転送を終了する。
【００５９】
次に、全画素同時に、第１転送パルスＴＲＧ、及び電位変動パルスＳＧをオンする。これにより、図１３に示すように、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が第１転送ゲート部２４ａを介して第１電荷蓄積部４１に転送される。その後、第１転送パルスＴＲＧ、電位変動パルスＳＧをオフし、第１リセットパルスＰＲＧをオンにすることで、図１４に示すようにフォトダイオードＰＤの電位が電源電圧ＶＤＤによりリセットされ、これにより、露光期間が終了する。
ここまでの露光期間でなされる駆動は全画素同時であり、いわゆるグローバル露光とされている。
【００６０】
次に、行毎の読み出しについて説明する。グローバル露光が終了した後は、１行目の画素から順に走査することによりローリング読み出しがなされるが、ここでは、ｎ行目を例に説明する。
ｎ−１行目の画素の読み出しが終わった後、まず、ｎ行目の画素の選択パルスＳＥＬをオンにし、第３電荷蓄積部１８に蓄積された偽信号Ｖｎを読み出す。そして、図６に示す演算処理部５０において第１メモリ部５１にサンプリングパルスＳＨＮが入力されることにより、偽信号Ｖｎは第１メモリ部５１に記憶される。その後、第２リセットパルスＲＳＴをオンにし、第３電荷蓄積部１８に蓄積された偽信号Ｖｎをリセットする。
【００６１】
次に、ｎ行目の画素において、第３転送パルスＦＧをオンにし、図１５に示すように、第１電荷蓄積部４１に蓄積されている信号電荷を第３電荷蓄積部１８に転送する。その後、第３転送パルスＦＧをオフにする。これにより、図１６に示すように、第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号電荷の第３電荷蓄積部１８への転送が終了する。第３電荷蓄積部１８に転送された信号電荷は、アンプトランジスタ１９で増幅された後、選択トランジスタ２０を介して垂直信号線１２に読み出される。露光終了時に第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号電荷はフォトダイオードＰＤからオーバーフローしなかった信号電荷であるため、低照度信号Ｖｓ１として垂直信号線１２に読み出される。
【００６２】
ところで、出力された低照度信号Ｖｓ１は、第１電荷蓄積部４１に蓄積された信号（Ｖ＿１蓄積信号）に、第１電荷蓄積部４１の偽信号（Ｖ＿１偽信号）と第３電荷蓄積部１８のリセットレベル信号（Ｖ＿ｒｓｔ１）を重畳した値である。すなわち、Ｖｓ１＝Ｖ＿１蓄積信号＋Ｖ＿１偽信号＋Ｖ＿ｒｓｔ１であり、フォトダイオードＰＤで蓄積された信号電荷に、第１電荷蓄積部４１で発生した信号電荷（偽信号）と、固定パターンノイズ（リセットレベル信号）が加わっている。
【００６３】
そして、低照度信号Ｖｓ１が出力された場合、図６に示すように、演算処理部５０において第２メモリ部５２にサンプリングパルスＳＨＳ１が入力されることにより、垂直信号線１２に読み出された低照度信号Ｖｓ１は、第２メモリ部５２に記憶される。
【００６４】
次に、ｎ行目の画素において、電位変動パルスＳＧ、第３転送パルスＦＧ、及び第２転送パルスＣＧをオンにし、図１７に示すように、第１電荷蓄積部４１、第２電荷蓄積部２８、第３電荷蓄積部１８を容量結合する。これにより、第２電荷蓄積部２８に蓄積された信号電荷を読み出す。このとき読み出される信号電荷は、フォトダイオードＰＤへの入射光が高照度の場合に蓄積された信号電荷、すなわち、フォトダイオードＰＤから第１及び第２電荷蓄積部４１、２８にオーバーフローした信号電荷である。このため、ここで読み出される信号電荷は高照度信号Ｖｓ２としてアンプトランジスタ１９、選択トランジスタ２０を介して垂直信号線１２に読み出される。
【００６５】
ところで、出力された高照度信号Ｖｓ２は、第１及び第２電荷蓄積部４１、２８に蓄積された信号（Ｖ＿（１＋２）蓄積信号）に、第１及び第２電荷蓄積部４１、２８の偽信号（Ｖ＿（１＋２）偽信号）と第３電荷蓄積部１８のリセットレベル信号（Ｖ＿ｒｓｔ２）を重畳した値である。すなわち、Ｖｓ２＝Ｖ＿（１＋２）蓄積信号＋Ｖ＿（１＋２）偽信号＋Ｖ＿ｒｓｔ２であり、フォトダイオードＰＤで蓄積された信号電荷に、第１及び第２電荷蓄積部４１、２８で発生した信号電荷（偽信号）と、固定パターンノイズ（リセットレベル信号）が加わっている。
【００６６】
そして、高照度信号Ｖｓ２が出力された場合、図６に示すように、演算処理部５０において第３メモリ部５３にサンプリングパルスＳＨＳ２が入力されることにより、垂直信号線１２に読み出された高照度信号Ｖｓ２は、第３メモリ部５３に記憶される。
その後、電位変動パルスＳＧ、第２転送パルスＣＧ、第３転送パルスＦＧ、選択パルスＳＥＬをオフしてｎ行目の画素の読み出しを終了する。
【００６７】
以上のようにして得られるｎ行目の画素の信号（Ｖｎ、Ｖｓ１、Ｖｓ２）を演算処理部５０で処理する。ｎ行目の画素を走査することにより、第１メモリ部５１は、偽信号Ｖｎを記憶している。また、第２メモリ部５２は、低照度信号Ｖｓ１（＝Ｖ＿１蓄積信号＋Ｖ＿１偽信号＋Ｖ＿ｒｓｔ１）を記憶している。また、第３メモリ部５３は、高照度信号Ｖｓ２（＝Ｖ＿（１＋２）蓄積信号＋Ｖ＿（１＋２）偽信号＋Ｖ＿ｒｓｔ２）を記憶している。
【００６８】
ところで、本実施形態例の固体撮像装置１では、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８の読み出しのタイミングが近接している。このため、一括転送から読み出しまでに第３電荷蓄積部１８に発生する偽信号Ｖｎのリーク成分は、第１及び第２電荷蓄積部４１、２８の偽信号と相関を持つ。また、光が当たって各蓄積部自体で光電変換が起こることによる偽信号の成分については、光電変換を行う場所の距離が近いほど相関の強いものとなる。本実施形態例では、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８を同画素上に配置しているため、強い相関を有する。
【００６９】
図１８Ａ、Ｂに、全画素同時に転送が終了した後、各行の画素が読み出されるまでに各行の画素に発生する偽信号の蓄積量を示す。図１８Ａに示すように、１行目の画素から読み出しが後になるにつれて第３電荷蓄積部１８に蓄積される偽信号が増加すると共に、低照度信号Ｖｓ１、高照度信号Ｖｓ２の信号量も増える。すなわち、第３電荷蓄積部１８に蓄積される偽信号Ｖｎは、低照度信号Ｖｓ１や高照度信号Ｖｓ２が含む偽信号と強い相関を有することを示している。
【００７０】
そして、図１８Ｂに示すように、有る画素に強い光が照射された場合、第３電荷蓄積部１８に蓄積される偽信号Ｖｎが増加すると共に、その画素の低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２も同じように増加する。したがって、各画素を、その画素で得られた第３電荷蓄積部１８の偽信号Ｖｎで補正することで、画素毎により正確な補正が可能であるといえる。
【００７１】
このように、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８が強い相関を有することから、第１電荷蓄積部４１や第２電荷蓄積部２８に蓄積される偽信号が第３電荷蓄積部１８の偽信号Ｖｎと同じと仮定する。そうすると、ノイズが除去された所望の蓄積信号は、低照度信号Ｖｓ１又は高照度信号Ｖｓ２から偽信号Ｖｎを引いた値となる。しかしながら、実際には、各蓄積部の面積や不純物濃度、容量等の特性により、各電荷蓄積部で生成される偽信号や固定ノイズパターンの条件が異なる。したがって、演算処理部５０では、図６に示す加算係数ｂや補正係数ａを乗算する機能を持たせ、演算処理するのが現実的である。
【００７２】
以下に、加算係数ｂや補正係数ａを適用した演算処理について説明する。
演算処理部５０では、加算係数ｂや補正係数ａを用い、偽信号Ｖｎ、低照度信号Ｖｓ１、高照度信号Ｖｓ２が揃ったところで、低照度信号Ｖｓ１又は高照度信号Ｖｓ２から偽信号Ｖｎの減算処理を行う。
【００７３】
図１９は、蓄積信号量に対する低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２の出力信号を示した図である。本実施形態例では、蓄積信号量（出力信号）の違いにより、選択部５４で低照度信号Ｖｓ１を選択するか、高照度信号Ｖｓ２を選択するかが決定される。第１電荷蓄積部４１が飽和しない場合には、低照度信号Ｖｓ１が選択部５４で選択され、画素信号の演算に用いられる。低照度信号Ｖｓ１は高照度信号Ｖｓ２よりもノイズが小さい。このため、蓄積信号量が小さい場合、すなわち、低照度信号Ｖｓ１が第１電荷蓄積部４１の飽和電荷量に達しない場合に低照度信号Ｖｓ１を選択することでノイズの小さい画素信号を得ることができる。
【００７４】
また、第１電荷蓄積部４１が飽和した場合には、高照度信号Ｖｓ２で加算係数ｂを掛けた値（ｂ・Ｖｓ２）が選択部５４で選択され、画素信号の演算に用いられる。高照度信号Ｖｓ２は低照度信号Ｖｓ１よりもノイズが大きいが、蓄積信号量が大きい場合にはノイズがあまり影響しない。
ここで、加算係数ｂは各蓄積部の特性を考慮した係数であり、図１９に示すように、高照度信号Ｖｓ２において、蓄積信号量に対して得られる出力信号の傾きを低照度信号Ｖｓ１に合わせるように設定される値である。
【００７５】
そして、本実施形態例では、選択部５４で選択された値からａ・Ｖｎを減算することにより、フォトダイオードＰＤで露光期間中に生成された信号電荷の信号量とほぼ等しい値を割り出すことができる。また、本実施形態例では、各行の信号電荷を、相関の強い同画素に形成された第３電荷蓄積部１８の偽信号Ｖｎで補正するため、精度のよい補正が可能となる。なお、補正係数ａは、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８の面積比や不純物濃度、容量値を考慮した値である。
【００７６】
このように、本実施形態例では、グローバル転送から各行の読み出しまでの間に第１電荷蓄積部４１及び第２電荷蓄積部２８の偽信号と強い相関を有する第３電荷蓄積部１８の偽信号Ｖｎを読み出す。そして、読み出した偽信号Ｖｎに補正係数ａを掛けた値を、読み出した信号電荷から減算することで偽信号が減算でき、画素信号を精度良く補正することができる。
また、本実施形態例では、第１〜第３電荷蓄積部４１、２８、１８を構成し、低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２とを得ることにより、ダイナミックレンジの良好な画像を得ることができる。
【００７７】
このように、本実施形態例では、ダイナミックレンジの拡大が図られたグローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置において、グローバル転送から各行の読み出しまでの間に偽信号Ｖｎを読み出し、この値を用いて画素信号の補正を行う。これにより、偽信号取得のための画素を他に配置することなく偽信号補正が可能であるため、有効画素を損なうことがない。
【００７８】
尚、本実施形態例では、３つの電荷蓄積部を有する固体撮像装置を例に説明したが、３つ以上の電荷蓄積部を有する例としてもよい。この場合も、本実施形態例と同様、信号電荷を蓄積しない電荷蓄積部を１つ設け、その電荷蓄積部を用いて偽信号の補正をすることで、グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置において偽信号低減が可能である。
【００７９】
ところで、本実施形態例では、選択部５４において、図１９に示したように蓄積信号レベルのある点を境に低照度信号Ｖｓ１から高照度信号Ｖｓ２への切り替えがなされる。しかしながら、選択部５４において、切り替わり時点をある信号レベルと決めてしまうと、そこでの切り替わりノイズが目立つため徐々に低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２との比率を徐々に切り替える構成とすることが好ましい。以下に、変形例として、徐々に低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２との比率を切り替える演算処理部を有する固体撮像装置について説明する。
【００８０】
図２０は、変形例に係る固体撮像装置に用いられる演算処理部の構成を示すブロック図である。図２０において、図６に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。図２０に示す演算処理部６５は、選択部６４の構成が図６と異なる。
【００８１】
変形例における演算処理部６５は、選択部６４において、蓄積信号量に対する低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２の切り替え時点を緩和する係数αを決定する。そして、低照度信号Ｖｓ１に係数α（０≦α≦１）を掛けた値（＝α・Ｖｓ１）と、高照度信号Ｖｓ２に加算係数ｂを掛け、さらに、１−αを掛けた値（＝（１−α）・ｂ・Ｖｓ２）を加算する。図２１に、このような係数αを決定した場合の蓄積信号量に対する出力信号の値を示す。図２１に示すように、低照度信号Ｖｓ１が飽和する前、すなわち、低照度信号Ｖｓ１と高照度信号ｂ・Ｖｓ２との切り替え時点Ｖｓ１ｍａｘよりも前の蓄積信号量の段階で適用する。
なお、係数α＝０の場合には、高照度信号ｂ・Ｖｓ２が選択され、係数α＝１の場合には、低照度信号Ｖｓ１が選択される。
【００８２】
以上のように、切り替え時点Ｖｓ１ｍａｘよりも蓄積信号量が小さい場合において、徐々に低照度信号Ｖｓ１と高照度信号Ｖｓ２との信号の比率を切り替えることで、ある信号レベルですべての信号を低照度から高照度信号に切り替えるのに比較して、切り替わり起因のノイズを目立たなくすることが可能となる。
なお、係数αは、低照度信号Ｖｓ１、及び高照度信号ｂ・Ｖｓ２の両者の信号が、画像として構成した際に十分線形に信号取得できる領域範囲で適切に設定する。
【００８３】
＜２．第２の実施形態：固体撮像装置の駆動方法＞
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成、及び単位画素の構成は、図１〜図６と同様であるから重複説明を省略する。本実施形態例の固体撮像装置は、列信号処理部５において、固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング回路（図示せず）を備え、第１の実施形態に係る固体撮像装置とは駆動方法が異なる例である。
【００８４】
図２２は、本実施形態例の固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。グローバル露光開始からグローバル転送終了までの駆動方法は、図７に示す駆動方法と同様であるから、重複説明を省略する。また、本実施形態例の駆動方法において、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
【００８５】
本実施形態例では、ｎ行目の読み出し期間において、第３電荷蓄積部１８の偽信号Ｖｎを読み出し、第２リセットパルスＲＳＴをオンした後、もう一度第３電荷蓄積部１８の電位を読むことにより、リセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ１を得る。その後、低照度信号Ｖｓ１を得る。第１の実施形態で述べたように、低照度信号Ｖｓ１は、偽信号（Ｖ＿１偽信号）と、固定パターンノイズとしてリセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ１が含まれた状態で出力される。本実施形態例では、低照度信号Ｖｓ１の読み出しの前にリセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ１を読み取り、低照度信号Ｖｓ１からリセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ１を減算する。これにより、リセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ１が取り除かれた低照度信号Ｖｓ１’＝Ｖ＿１蓄積信号＋Ｖ＿１偽信号を得ることができる。
【００８６】
次に、ｎ行目の画素において、電位変動パルスＳＧ、第３転送パルスＦＧ、及び第２転送パルスＣＧをオンにし、第１電荷蓄積部４１、及び第２電荷蓄積部２８に蓄積された高照度信号Ｖｓ２を読み出した後、第２リセットパルスＲＳＴをオンする。このときのポテンシャル図を図２３に示す。図２３に示すように、電位変動パルスＳＧ、第３転送パルスＦＧ、及び第２転送パルスＣＧをオンした状態で第２リセットパルスＲＳＴをオンすることで、リセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ２を得る。
【００８７】
前段で読み出した高照度信号Ｖｓ２は、偽信号（Ｖ＿（１＋２）偽信号）と、固定パターンノイズとしてリセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ２が含まれた状態で出力される。本実施形態例では、高照度信号Ｖｓ２の読み出しの後にリセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ２を読み取り、高照度信号Ｖｓ２からリセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ２を減算する。これにより、リセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ２が取り除かれた高照度信号Ｖｓ２’＝Ｖ＿（１＋２）蓄積信号＋Ｖ＿（１＋２）偽信号を得ることができる。
【００８８】
本実施形態例では、上述のように、リセットレベル信号を読み出すことにより通常の相関二重サンプリングが行われる。そして、本実施形態例においても、選択部５４で、低照度信号Ｖｓ１’と高照度信号Ｖｓ２’のうち画素信号として用いられる値が選択される。そして、選択部５４で選択された値から偽信号ａ・Ｖｎを減算することで、所望の画素信号が得られる。本実施形態例では、リセットレベル信号Ｖ＿ｒｓｔ１、Ｖ＿ｒｓｔ２を出力することにより、固定パターンノイズが取り除かれた所望蓄積信号を得ることができ、第１の実施形態における駆動方法よりも画質の精度が向上する。また、低照度信号Ｖｓ１からは、リセットノイズも除去することができる。
【００８９】
このように、本実施形態例の固体撮像装置では、ダイナミックレンジの拡大が図られたグローバルシャッタ機能付きの固体撮像装置において、読み出し時までに発生する偽信号や固定パターンノイズなどを除去することができ、画質劣化を改善した良好な画像が得られる。
【００９０】
＜３．第３の実施形態：固体撮像装置の駆動方法＞
次に、本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置の駆動方法について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態に係る固体撮像装置とは駆動方法が異なる例である。したがって、本実施形態例では、平面構成や回路構成の説明は省略する。
【００９１】
図２４は、本実施形態例の固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。グローバル露光開始からグローバル転送終了までの駆動方法は、図７に示す駆動方法と同様であるから、重複説明を省略する。また、本実施形態例の駆動方法において、第１の実施形態と同様の部分の説明は省略する。
【００９２】
本実施形態例では、ｎ行目の読み出し期間において、選択パルスＳＥＬをオンする前に第２リセットパルスＲＳＴをオンし、第３電荷蓄積部４１に蓄積された偽信号を排出させる。これにより、蓄積期間からｎ行目の画素の読み出しが始まるまでに第３電荷蓄積部４１に蓄積された偽信号がリセットされる。
【００９３】
第３電荷蓄積部１８をリセットした後は、第１の実施形態と同様にして、ｎ行目の画素の偽信号Ｖｎ、低照度信号Ｖｓ１、高照度信号Ｖｓ２を取得する。そして、演算処理部５０にて、第１の実施形態と同様の処理を行うことにより、偽信号Ｖｎが取り除かれた所望蓄積信号を得ることができる。
【００９４】
本実施形態例では、読み出し期間中において、選択パルスＳＥＬをオンする前に一度、第３電荷蓄積部１８をリセットする。これにより、第３電荷蓄積部１８に偽信号が載る期間が第１及び第２の実施形態に比較して短くなる。このため、補正の精度は若干下がるものの、第３電荷蓄積部１８が偽信号によって飽和してしまうのを防ぐことができる。
その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
＜４．第４の実施形態：固体撮像装置＞
次に、本開示の第４の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるから重複説明を省略する。本実施形態例の固体撮像装置は、第１の実施形態と画素構造が異なる例であり、第３電荷蓄積部１８を隣接する２画素で共有する例である。
【００９６】
図２５は、本実施形態例の固体撮像装置の画素構成を示す図である。図２５では、列方向に隣接する２つの画素（以下、第１画素６０、第２画素６１という）を代表して示している。図２５において、図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【００９７】
図２５に示すように、第１画素６０と、第２画素６１では、フォトダイオードＰＤ、第１電荷蓄積部４１、第２電荷蓄積部２８、及び、それらを駆動する画素トランジスタは画素毎にそれぞれ形成されている。そして、第３電荷蓄積部１８は、第１画素６０及び第２画素６１で共有されている。したがって、第３電荷蓄積部１８をリセットする第２リセットトランジスタ２１、アンプトランジスタ１９、選択トランジスタ２０も第１及び第２画素６０、６１で共有されている。
【００９８】
第１画素６０では、第１転送トランジスタ１３に第１転送パルスＴＲＧ１が入力され、第２転送トランジスタ１５に第２転送パルスＣＧ１が入力され、第３転送トランジスタ１７に第３転送パルスＦＧ１が入力される。さらに、第１リセットトランジスタ１４に第１リセットパルスＰＲＧ１が入力され、電位変動電極２５に電位変動パルスＳＧ１が入力される。
【００９９】
第２画素６１では、第１転送トランジスタ１３に第１転送パルスＴＲＧ２が入力され、第２転送トランジスタ１５に第２転送パルスＣＧが入力され、第３転送トランジスタ１７に第３転送パルスＦＧ２が入力される。さらに、第１リセットトランジスタ１４に第１リセットパルスＰＲＧ２が入力され、電位変動電極２５に電位変動パルスＳＧ２が入力される。
【０１００】
そして、第３電荷蓄積部１８を含む複数の画素トランジスタを共有する第１画素６０及び第２画素６１では、蓄積された信号電荷を異なるタイミングで読み出す。例えば、ｎ行目の読み出し走査のときに、第１画素６０の信号電荷を読み出し、ｎ＋１行目の読み出し走査のときに第２画素６１の信号電荷を読み出す。これらの読み出しに係る各パルスのタイミングは、第１〜第３の実施形態を適用することができる。また、第３の電荷蓄積部１８に蓄積された偽信号は、第１画素６０の偽信号、及び第２画素６１の偽信号として適用する。
【０１０１】
本実施形態例によれば、２つの画素で第３電荷蓄積部１８や複数の画素トランジスタを共有できるため、画素面積を微細化でき、小型化が可能となる。また、本実施形態例の固体撮像装置においても、駆動方法は、第１〜第３の実施形態と同様の構成をとることができるため、グローバルシャッタ機能を有する固体撮像装置において、ダイナミックレンジの拡大や偽信号の抑制が図られる。
その他、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
本実施形態例では、２つの画素で、第３電荷蓄積部１８や複数の画素トランジスタを共有する構成としたが、２つ以上の複数の画素で共有する構成としてもよい。その場合にも列方向に隣接する画素で第３電荷蓄積部１８や複数の画素トランジスタを共有する構成とする。
このように、２つ以上の複数の画素で共有する場合は、複数の画素で共有される第３電荷蓄積部で発生した偽信号を２つ以上の複数の画素の偽信号として適用することができる。
【０１０３】
本開示では、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
【０１０４】
さらに、本開示は、画素領域の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素領域と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０１０５】
また、本開示は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０１０６】
〈５．第５の実施形態：電子機器〉
次に、本開示の第５の実施形態に係る電子機器について説明する。本実施形態例では、電子機器の一例としてカメラを例に説明する。図２６は、本開示の第５の実施形態に係るカメラ１００の概略構成図である。
【０１０７】
本実施の形態に係るカメラ１００は、光学レンズ群（光学系）１０１、固体撮像装置１０２、ＤＳＰ（Digital signal processor）１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７及び電源系１０８等を備えて構成される。このうち、ＤＳＰ１０３、フレームメモリ１０４、表示装置１０５、記録装置１０６、操作系１０７及び電源系１０８は、共通のバスライン１０９に接続されている。
【０１０８】
光学レンズ群１０１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１０２の撮像面（画素アレイ部：画素部）に導くものである。固体撮像装置１０２は、上述した実施の形態のいずれか１つの固体撮像装置が適用される。この固体撮像装置１０２は、光学レンズ群１０１によって撮像面に結像された像光を画素単位で電気信号に変換する。ＤＳＰ１０３は、固体撮像装置１０２を制御するとともに、そこからの信号を受け、画像信号を生成するものである。フレームメモリ１０４は、ＤＳＰ１０３で処理される画像信号を一時的に記憶するために使用されるメモリである。
【０１０９】
表示装置１０５は、ＤＳＰ１０３の処理結果として出力された画像信号を表示するものである。記録装置１０６は、その画像信号を例えば磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク等に記録するものである。操作系１０７は、カメラを操作するためのものである。電源系１０８は、固体撮像装置１０２を駆動するための電力を供給するものである。
【０１１０】
本開示は、光学レンズ群１０１、固体撮像装置１０２、ＤＳＰ１０３、フレームメモリ１０４、電源系１０８等をモジュール化したカメラモジュールの形態を取ることができる。
本開示は、このようなカメラモジュールを備えた例えば携帯電話に代表されるカメラ付き携帯機器などを構成することができる。
さらに上記のモジュール化した撮像機能を有するモジュール、いわゆる撮像機能モジュールとして構成することができる。
【０１１１】
本実施形態例のカメラ１００では、固体撮像装置１０２において、ダイナミックレンジの拡大が図られ、かつ、偽信号が除去されるため、画質の向上が図られる。また、グローバルシャッタ機能を有するため、動被写体撮影時においては、フォーカルプレーン歪みが解消される。
【０１１２】
本実施形態例においては、固体撮像装置１０２として、第１の実施形態における固体撮像装置１をカメラ１００に用いる構成としたが、前述した第２〜第４の実施形態で製造した固体撮像装置を用いることもできる。
【０１１３】
なお、本開示は、以下の構成をとることができる。
（１）
光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷が転送される第１電荷蓄積部と、前記光電変換部で生成された信号電荷のうち、前記光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される第２電荷蓄積部と、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す第３電荷蓄積部とを含む少なくとも３つの電荷蓄積部と、前記信号電荷の転送、読み出しをする複数の画素トランジスタと、を備える画素が行列状に二次元配置された画素アレイ部と、
信号電荷の蓄積期間において蓄積期間が全画素同時となるように走査し、読み出し期間において前記低照度信号、及び前記高照度信号の前記第３電荷蓄積部への読み出しを行毎に走査する走査部と、
前記読み出し期間の各行の読み出し時において前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得し、前記偽信号を用いて、前記低照度信号及び高照度信号を補正する演算処理部を備える
固体撮像装置。
（２）
前記第１電荷蓄積部上部には絶縁膜を介して電位調整電極が形成されており、前記第１電荷蓄積部は、ＣＣＤ構造とされている
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記光電変換部に蓄積された信号電荷を転送する第１転送トランジスタと、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第２電荷蓄積部に転送する第２転送トランジスタと、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第３電荷蓄積部に転送する第３転送トランジスタを備え、
前記第２転送トランジスタの第２転送ゲート部のポテンシャルは、前記第３転送トランジスタの第３転送ゲート部のポテンシャルよりも深く形成されている
（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記画素トランジスタのうち、一部の画素トランジスタを複数の画素で共有する
（１）〜（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記低照度信号から減算することで、前記低照度信号から固定パターンノイズ、および、リセットノイズを除去し、
前記高照度信号の読み出しの後に、前記第１〜第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記高照度信号から減算することで、前記高照度信号から固定パターンノイズを除去する相関二重サンプリング回路を備える
（１）〜（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記演算処理部は、低照度信号が飽和しない場合は低照度信号を選択し、低照度信号が飽和した場合には高照度信号を選択する選択部を有し、前記低照度信号又は高照度信号のうち選択されたいずれかの信号から前記偽信号を減算する
（１）〜（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
前記選択部では、蓄積信号量に応じて低照度信号から高照度信号に切り替わる前の時点においては、低照度信号と高照度信号とを所定の比率で加算した値を選択し、前記選択した値から前記偽信号を減算する
（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷が転送される第１電荷蓄積部と、前記光電変換部で生成された信号電荷のうち、前記光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される第２電荷蓄積部と、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す第３電荷蓄積部とを含む少なくとも３つの電荷蓄積部と、
前記信号電荷の転送、読み出しをする複数の画素トランジスタと、を備える画素が行列状に二次元配置された画素アレイ部を備える固体撮像装置の駆動方法であって、
全画素同時に露光を開始し、露光期間の終了の前に、前記露光期間中に前記光電変換部から前記第１電荷蓄積部にオーバーフローした信号電荷を、全画素同時に前記第２電荷蓄積部に転送し、その後、前記光電変換部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に転送する工程と、
前記光電変換部の電位をリセットして、全画素同時に前記露光期間を終了させる工程と、
読み出し期間において、前記第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得する工程と、
前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として取得する工程と、
前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として取得する工程と、
前記低照度信号及び前記高照度信号から前記偽信号を減算し、前記露光期間中に前記光電変換部で光電変換された信号量を算出する工程と、
を備える固体撮像装置の駆動方法。
（９）
前記露光期間中に前記光電変換部で光電変換された信号量は、前記低照度信号、又は前記高照度信号に係数を掛けた値から、前記偽信号に補正係数を掛けた値を減算することで求める
（８）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１０）
前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記低照度信号から減算することで、前記低照度信号から固定パターンノイズ、および、リセットノイズを除去し、
前記高照度信号の読み出しの後に、前記第１〜第３電荷蓄積部のリセット電位を読み出し、当該リセット電位を前記高照度信号から減算することで、前記高照度信号から固定パターンノイズを除去する
（８）又は（９）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１１）
前記露光期間中に前記光電変換部で光電変換された信号量を算出する工程では、低照度信号が飽和しない場合は低照度信号を選択し、低照度信号が飽和した場合には高照度信号を選択し、前記低照度信号又は高照度信号のうち選択されたいずれかの信号から前記偽信号を減算する
（８）〜（１０）のいずれかに記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１２）
蓄積信号量に応じて低照度信号から高照度信号に切り替わる前の時点においては、低照度信号と高照度信号とを所定の比率で加算した値を選択し、前記選択した値から前記偽信号を減算する
（１１）に記載の固体撮像装置の駆動方法。
（１３）
光の光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部と、
前記光電変換部で生成された信号電荷が転送される第１電荷蓄積部と、前記光電変換部で生成された信号電荷のうち、前記光電変換部の飽和電荷量を超えた信号電荷が転送される第２電荷蓄積部と、前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を低照度信号として読み出した後、前記第２電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を前記第１電荷蓄積部に蓄積された信号電荷と合わせて高照度信号として読み出す第３電荷蓄積部とを含む少なくとも３つの電荷蓄積部と、
前記信号電荷の転送、読み出しをする複数の画素トランジスタと、を備える画素が行列状に二次元配置された画素アレイ部と、
信号電荷の蓄積期間において蓄積期間が全画素同時となるように走査し、読み出し期間において前記低照度信号、及び前記高照度信号の前記第３電荷蓄積部への読み出しを行毎に走査する走査部と、
前記読み出し期間の各行の読み出し時において前記低照度信号の読み出しの前に、前記第３電荷蓄積部に蓄積された偽信号を取得し、前記偽信号を用いて、前記低照度信号及び高照度信号を補正する演算処理部を有する固体撮像装置
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・・固体撮像装置、２・・・画素アレイ部、３・・・行走査部、４・・・定電流源部、５・・・列信号処理部、６・・・列走査部、７・・・出力処理部、８・・・コントロール部、９・・・基板、１０・・・水平信号線、１１・・・画素駆動線、１２・・・垂直信号線、１３・・・第１転送トランジスタ、１４・・・第１リセットトランジスタ、１５・・・第２転送トランジスタ、１７・・・第３転送トランジスタ、１８・・・第３電荷蓄積部、１９・・・アンプトランジスタ、２０・・・選択トランジスタ、２１・・・第２リセットトランジスタ、２３・・・第１リセットゲート電極、２４・・・第１転送ゲート電極、２４ａ・・・第１転送ゲート部、２５・・・電位変動電極、２６・・・第２転送ゲート電極、２６ａ・・・第２転送ゲート部、２７・・・第３転送ゲート電極、２７ａ・・・第３転送ゲート部、２８・・・第２電荷蓄積部、２９・・・ｎ型半導体領域、３０・・・ｐ型半導体領域、３１・・・ウェル領域、３２・・・ｐ型半導体領域、３３・・・ｎ型半導体領域、３４・・・ドレイン領域、３５・・・第２リセットゲート電極、３６・・・アンプゲート電極、３７・・・選択ゲート電極、４０・・・定電流源、４１・・・第１電荷蓄積部、４２・・・第２メモリ部、５０・・・演算処理部、５１・・・第１メモリ部、５２・・・第２メモリ部、５３・・・第３メモリ部、５４・・・選択部、５５・・・加算器、６０・・・第１画素、６１・・・第２画素、１００・・・カメラ、１０１・・・光学レンズ群、１０２・・・固体撮像装置、１０３・・・ＤＳＰ、１０４・・・フレームメモリ、１０５・・・表示装置、１０６・・・記録装置、１０７・・・操作系、１０８・・・電源系、１０９・・・バスライン
【図１】
0005780025.tif 000002
【図２】
0005780025.tif 000003
【図３】
0005780025.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005780025.tif 000008
【図８】
0005780025.tif 000009
【図９】
0005780025.tif 000010
【図１０】
0005780025.tif 000011
【図１１】
0005780025.tif 000012
【図１２】
0005780025.tif 000013
【図１３】
0005780025.tif 000014
【図１４】
0005780025.tif 000015
【図１５】
0005780025.tif 000016
【図１６】
0005780025.tif 000017
【図１７】
0005780025.tif 000018
【図１８】
0005780025.tif 000019
【図１９】
0005780025.tif 000020
【図２０】
0005780025.tif 000021
【図２１】
0005780025.tif 000022
【図２２】
0005780025.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
0005780025.tif 000025
【図２５】
0005780025.tif 000026
【図２６】
0005780025.tif 000027