(57)【要約】【課題】スミアの悪化を防止するととともに、動画の撮影時に画像ぼけを発生させない固体撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、第１の色の画素について、フレームの所定のフィールドから時間的に等距離に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの期間で得られる信号電荷を第１保持手段により保持し、第２の色の画素について、所定のフィールドの期間で得られる第１の信号電荷を第２保持手段により保持し、第１の色の画素について、上記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの期間で得られる信号電荷と第１保持手段により保持されている信号電荷とを加算し、その加算により得られる第２の信号電荷と、第２保持手段により保持されている第１の信号電荷とを個別に固体撮像装置外部に出力する。【選択図】図４
2008042875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に配置された複数の画素と、各前記画素の上に設けられているベイヤ配列されているカラーフィルタとを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、
第１の色の画素について、フレームが複数のフィールドで構成されている場合の前記フレームの所定のフィールドから時間的に等距離に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる信号電荷を第１保持手段により保持する第１保持ステップと、
第２の色の画素について、前記所定のフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷である第１の信号電荷を第２保持手段により保持する第２保持ステップと、
前記第１の色の画素について、前記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段により保持されている信号電荷とを加算して第２の信号電荷を得る加算ステップと、
前記第２保持ステップにおいて保持される前記第１の信号電荷と、前記加算ステップにおいて得られる前記第２の信号電荷とを個別に前記固体撮像装置外部に出力する出力ステップと
を含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記フレームは、時間的に連続する第１のフィールドと、第２のフィールドと、第３のフィールドとで構成されており、
前記所定のフィールドは、前記第２のフィールドであって、
前記時間的に先に登場するフィールドは、前記第１のフィールドであり、
前記時間的に後に登場するフィールドは、前記第３のフィールドである
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
前記フレーム及び前記フレームの直後のフレームである直後フレームは、時間的に連続する第１のフィールドと、第２のフィールドとで構成されており、
前記所定のフィールドは、前記フレームの前記第２のフィールドであって、
前記時間的に先に登場するフィールドは、前記フレームの前記第１のフィールドであり、
前記時間的に後に登場するフィールドは、前記直後フレームの前記第１のフィールドである
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
前記第２の色は、人の色に関する分解能力に関してピークとなる分解能となる波長に対応する色である
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
前記カラーフィルタは原色のカラーフィルタであって、
前記第２の色は、緑色である
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
前記カラーフィルタは補色のカラーフィルタであって、
前記第２の色は、緑色又は黄色である
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間の開始時刻と、前記時間的に後に登場するフィールドの蓄積時間の開始時刻との平均の時刻を、前記所定のフィールドの前記蓄積時間の開始から終了までの間に含ませる
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
前記時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間の終了時刻と、前記時間的に後に登場するフィールドの蓄積時間の終了時刻との平均の時刻を、前記所定のフィールドの前記蓄積時間の開始から終了までの間に含ませる
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
マトリックス状に配置された複数の画素と、各前記画素の上に設けられているベイヤ配列されているカラーフィルタを有する固体撮像装置の駆動方法であって、
ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、
第１の色の画素について、フレームが複数のフィールドで構成されている場合の前記フレームの所定のフィールドから時間的に先後に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる第１の信号電荷を第１保持手段により保持する第１保持ステップと、
第２の色の画素について、前記所定のフィールドの蓄積時間で入射光から得られる第２の信号電荷を第２保持手段により保持する第２保持ステップと、
前記第１の色の画素について、前記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる第３の信号電荷と、前記第１保持手段により保持されている前記第１の信号電荷とを、前記第１の信号電荷の蓄積タイミングから前記第２の信号電荷の蓄積タイミングまでの期間である第１の期間と、前記第２の信号電荷の蓄積タイミングから前記第３の信号電荷の蓄積タイミング時までの第２の期間とを用いて重み付け平均する重み付け平均ステップと、
前記重み付け平均ステップにより重み付け平均された信号電荷と前記第２保持手段により保持されている前記第２の信号電荷とを個別に前記固体撮像装置外部に出力する出力ステップと
を含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
マトリックス状に配置された複数の画素と、各前記画素の上に設けられているベイヤ配列されているカラーフィルタとを有する光電変換手段を備える固体撮像装置であって、
ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、第１の色の画素について、フレームが複数のフィールドで構成されている場合の前記フレームの所定のフィールドから時間的に等距離に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる信号電荷を保持する第１保持手段と、
前記列毎に、第２の色の画素について、前記所定のフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷である第１の信号電荷を保持する第２保持手段と、
前記列毎に、前記第１の色の画素について、前記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段により保持されている信号電荷とを加算して第２の信号電荷を得る加算手段と、
前記第２保持手段によって保持される前記第１の信号電荷と、前記加算手段によって得られる前記第２の信号電荷とを個別に前記固体撮像装置外部に出力する出力手段と
を備える固体撮像装置。
【請求項１１】
前記光電変換手段は、前記画素毎に設けられた、入射光を電荷に変換する変換用フォトダイオード複数個と、各列の前記変換用フォトダイオード毎に設けられた第１の電荷転送路複数個と、前記変換用フォトダイオードにより得られる電荷を対応する前記第１の電荷転送路に転送する第１の電荷ゲート複数個とを有し、
前記第１保持手段は、前記変換用フォトダイオードと同じ配列で配置された、前記変換用フォトダイオードの個数と同数の蓄積用フォトダイオードと、各列の前記蓄積用フォトダイオード毎に設けられた、対応する前記第１の電荷転送路と接続された第２の電荷転送路複数個と、前記変換用フォトダイオードに蓄積された電荷を対応する前記蓄積用フォトダイオードに蓄積しその後取り出すための第２の転送ゲート複数個とを有し、
前記第２の電荷転送路は、前記加算手段として機能する
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第２の電荷転送路は、前記第１の電荷転送路が転送することができる電荷の２倍以上の電荷を転送することができる
請求項１１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの需要は年々高まる傾向にある。需要の増加につれ、カスタマー層も広がっている。従来からのカスタマー層からはもちろん、新たなカスタマー層からも、低価格で、スミア等によるノイズが十分に低減された画像を得ることができるカメラが要求されている。また、ムービーカメラや一部のＤＳＣカメラにおいては、静止画のみならず動画に対する解像度の改善が要求されている。そのため、カメラに用いられる固体撮像装置、特にＣｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ：電荷結合素子）型固体撮像装置に関して、カスタマーの要求を満たすための開発が必要とされている。低価格化のためには、１ウェハあたりのチップ個数を増やすことが有力である。このためチップの更なる小型化が要求される。
【０００３】
以下に、まず従来のＣＣＤイメージセンサを説明し、次にチップの小型化を進める上で発生するスミアについて説明する。
【０００４】
図１６に従来のＣＣＤイメージセンサの構成を示す。そのＣＣＤイメージセンサは、マトリックス状に配置されている多数のフォトダイオード９０１と、フォトダイオード９０１毎に設けられている転送ゲート９０２と、各フォトダイオード９０１の右側に配置されている垂直方向の電荷転送路である垂直ＣＣＤ９０３と、垂直ＣＣＤ９０３の下方に配置されている水平方向の電荷転送路である水平ＣＣＤ９０７と、電荷に対応する電圧値をＣＣＤイメージセンサ外部に出力する出力部９０８とを備える。フォトダイオード９０１は入射する光を電荷に変換し、転送ゲート９０２は光電変換された電荷を垂直ＣＣＤ９０３に転送する。垂直ＣＣＤ９０３は転送されてきた電荷を水平ＣＣＤ９０７に転送する。水平ＣＣＤ９０７は垂直ＣＣＤ９０３から転送されてきた電荷を出力部９０８に転送し、出力部９０８は、電荷を電圧に変換し、得られた電圧値を有するデータをＣＣＤイメージセンサ外部に出力する。
【０００５】
次に、スミアの発生原因を説明する。
図１７は、一般的なＣＣＤ固体撮像装置の画素の断面図である。固体撮像装置では、ｎ型シリコン基板１０と、ｐ--型ウェル領域１１と、ｎ型電荷蓄積領域１２と、ｐ++型領域１３とからフォトダイオード部（光電変換部）４が構成されている。ｎ型埋め込みチャネル領域１４と、その下部に形成されているｐ-型領域１５と、ポリシリコン膜等で形成されているゲート電極１６とから、光電変換された信号電荷を水平ＣＣＤ部に転送するための垂直ＣＣＤ部５が構成されている。
【０００６】
フォトダイオード部４と垂直ＣＣＤ部５との間に転送ゲート部１７が設けられており、フォトダイオード部４を基準にして転送ゲート部１７と反対側の位置にはｐ+型チャネルストップ領域１８が形成されている。転送ゲート部１７とｐ+型チャネルストップ領域１８とはフォトダイオード部４を挟む。ｎ型埋め込みチャネル領域１４、転送ゲート部１７、及びｐ+型チャネルストップ領域１８の上部には、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層構造等から構成されているゲート絶縁膜１９が形成されている。ゲート電極１６の上には層間絶縁膜２０を介してタングステン膜等の遮光膜８が形成されており、フォトダイオード部４の表面には反射防止膜２１が形成されている。
【０００７】
スミアは、電荷の蓄積時において、光電変換された電荷がフォトダイオード部４に蓄積されずに垂直ＣＣＤ部５に流れ込み、偽信号が発生することにより生ずる。これを図１７を用いて説明する。スミアは大きく分けて次の４つの原因により発生すると考えられる。（ｉ）遮光膜８を透過した光が垂直ＣＣＤ部５まで到達し、垂直ＣＣＤ部５の中で光電変換することにより、スミアが発生する。（ｉｉ）入射光の一部が遮光膜８とゲート絶縁膜１９との界面から内部に入射し、その後遮光膜８の内部、ゲート絶縁膜１９とゲート電極１６との間、ゲート絶縁膜１９と遮光膜８との間を多重反射しつつ垂直ＣＣＤ部５に伝播する。そして垂直ＣＣＤ部５の内部で光電変換することによって、スミアが発生する。（ｉｉｉ）フォトダイオード部４の外部で光電変換した電荷が拡散し垂直ＣＣＤ部５に到達することにより、スミアが発生する。（ｉｖ）フォトダイオード部４の表面のｐ++型領域１３の内部の再結合領域で光電変換した電荷が弱い電界により転送又は拡散することにより移動し、垂直ＣＣＤ部５に到達し偽信号として検出されることによって、スミアが発生する。
【０００８】
スミアは上述した要因により発生すると考えられている。画素の微細化により、スミアに対する対策が常に要求される。これは以下の理由による。画素サイズを単純にシュリンクした場合、図１７に示す転送ゲート部１７の幅、言い換えればフォトダイオード部４と垂直ＣＣＤ部５との間の距離が縮小する。これにより例えば（ｉｉ）の光が伝播する距離が狭められるため、途中で吸収される光の量が減少し、光が垂直ＣＣＤ部５に到達しやすくなりスミアの悪化を招く。また（ｉｉｉ）又は（ｉｖ）の電荷の拡散距離が短くなるため、電荷が垂直ＣＣＤ部５に到達しやすくなりスミアの悪化を招く。このように、画素を単純に縮小すると、スミアの悪化を招く。
【０００９】
スミアの悪化を防止するためには、図１７に示す垂直ＣＣＤ部５の幅を狭くすることが有力な方法である。つまり、画素をシュリンクしてもフォトダイオード部４と垂直ＣＣＤ部５との間の距離が変わらないように設計する。これにより、（ｉｉ）の光が垂直ＣＣＤ部５に伝播する距離の縮小を防ぎ、（ｉｉｉ）又は（ｉｖ）の電荷の垂直ＣＣＤ部５への到達距離の縮小を防ぐことができる。この方法によりスミア悪化を防ぐことができる。
【特許文献１】特開平９−１４９４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、垂直ＣＣＤ部５の幅を狭くした場合、垂直ＣＣＤ部５で転送することができる電荷の最大量の低下を防ぐことは非常に難しい。なぜなら、電荷の転送面積が減るため、垂直ＣＣＤ部５の上部のゲート電極１６と下部のｎ型埋め込みチャネル領域１４との間で形成されるキャパシタの容量が減るからである。よって、垂直ＣＣＤ部５に起因した飽和ムラが起こりやすくなり、ダイナミックレンジが低下する等の問題が生じる。
【００１１】
この対策として、１フレームを１フィールドで構成して１フレームで得られる電荷を一時に転送する、いわゆるプログレッシブ方式ではなく、１フレームを多フィールドで構成し、１フレームで得られる電荷を複数回に分けて転送する方式が用いられる。この方式を用いることにより、垂直ＣＣＤ部５の幅を狭くしても、飽和ムラ等を起こりにくくすることが可能である。
【００１２】
しかしながら、１フレームで得られる電荷を多フィールドで転送する場合、動画に対する時間的解像度が劣化するという問題が生じる。例えば１フレームを２フィールドで構成する場合、同じ画素について、第１フィールドについて得られる第１の電荷が得られる時刻と、第２フィールドについて得られる第２の電荷が得られる時刻とが異なることにより、第１の電荷の量と第２の電荷の量に時間的な差が生じる。これにより、動画の撮像時に画像がぼけ、流れたような画像が得られるといった不具合が生じる。
【００１３】
本発明は、スミアの悪化を防止するととともに、動画の撮影時に画像ぼけを発生させない固体撮像装置の駆動方法、及び固体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】
【００１４】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、マトリックス状に配置された複数の画素と、各前記画素の上に設けられているベイヤ配列されているカラーフィルタとを有する固体撮像装置の駆動方法であって、ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、第１の色の画素について、フレームが複数のフィールドで構成されている場合の前記フレームの所定のフィールドから時間的に等距離に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる信号電荷を第１保持手段により保持する第１保持ステップと、第２の色の画素について、前記所定のフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷である第１の信号電荷を第２保持手段により保持する第２保持ステップと、前記第１の色の画素について、前記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段により保持されている信号電荷とを加算して第２の信号電荷を得る加算ステップと、前記第２保持ステップにおいて保持される前記第１の信号電荷と、前記加算ステップにおいて得られる前記第２の信号電荷とを個別に前記固体撮像装置外部に出力する出力ステップとを含む。
【００１５】
これにより、スミアの悪化を防止するととともに、動画の撮影時に画像ぼけを発生させない固体撮像装置の駆動方法を実現することができる。
【００１６】
例えば、前記フレームは、時間的に連続する第１のフィールドと、第２のフィールドと、第３のフィールドとで構成されており、前記所定のフィールドは、前記第２のフィールドであって、前記時間的に先に登場するフィールドは、前記第１のフィールドであり、前記時間的に後に登場するフィールドは、前記第３のフィールドである。
【００１７】
また例えば、前記フレーム及び前記フレームの直後のフレームである直後フレームは、時間的に連続する第１のフィールドと、第２のフィールドとで構成されており、前記所定のフィールドは、前記フレームの前記第２のフィールドであって、前記時間的に先に登場するフィールドは、前記フレームの前記第１のフィールドであり、前記時間的に後に登場するフィールドは、前記直後フレームの前記第１のフィールドである。これにより高速処理を行なうことができる。
【００１８】
また例えば、前記第２の色は、人の色に関する分解能力に関してピークとなる分解能となる波長に対応する色である。また例えば、前記カラーフィルタは原色のカラーフィルタであって、前記第２の色は、緑色である。また例えば、前記カラーフィルタは補色のカラーフィルタであって、前記第２の色は、緑色又は黄色である。これらにより、人に時間的な解像度の劣化を感じさせにくい画像を提供することができる。
【００１９】
また例えば、前記時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間の開始時刻と、前記時間的に後に登場するフィールドの蓄積時間の開始時刻との平均の時刻を、前記所定のフィールドの前記蓄積時間の開始から終了までの間に含ませる。これにより、第１の信号電荷が得られるタイミングと第２の信号電荷が得られるタイミングとを擬似的に一致させることができる。
【００２０】
また例えば、前記時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間の終了時刻と、前記時間的に後に登場するフィールドの蓄積時間の終了時刻との平均の時刻を、前記所定のフィールドの前記蓄積時間の開始から終了までの間に含ませる。これにより、第１の信号電荷が得られるタイミングと第２の信号電荷が得られるタイミングとを擬似的に一致させることができる。
【００２１】
また例えば、マトリックス状に配置された複数の画素と、各前記画素の上に設けられているベイヤ配列されているカラーフィルタを有する固体撮像装置の駆動方法であって、ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、第１の色の画素について、フレームが複数のフィールドで構成されている場合の前記フレームの所定のフィールドから時間的に先後に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる第１の信号電荷を第１保持手段により保持する第１保持ステップと、第２の色の画素について、前記所定のフィールドの蓄積時間で入射光から得られる第２の信号電荷を第２保持手段により保持する第２保持ステップと、前記第１の色の画素について、前記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる第３の信号電荷と、前記第１保持手段により保持されている前記第１の信号電荷とを、前記第１の信号電荷の蓄積タイミングから前記第２の信号電荷の蓄積タイミングまでの期間である第１の期間と、前記第２の信号電荷の蓄積タイミングから前記第３の信号電荷の蓄積タイミング時までの第２の期間とを用いて重み付け平均する重み付け平均ステップと、前記重み付け平均ステップにより重み付け平均された信号電荷と前記第２保持手段により保持されている前記第２の信号電荷とを個別に前記固体撮像装置外部に出力する出力ステップとを含む。
【００２２】
これにより、第１の期間の長さと上記第２の期間の長さが異なる場合でも、異なる２個のフィールドの期間で得られる第１の信号電荷及び第３の信号電荷を上記第１の期間及び第２の期間を用いて重み付け平均することにより、前記所定のフィールドの期間で得られる第２の信号電荷と重み付け平均して得られる信号電荷との蓄積タイミングを擬似的に一致させることができる。
【００２３】
本発明の固体撮像装置は、マトリックス状に配置された複数の画素と、各前記画素の上に設けられているベイヤ配列されているカラーフィルタとを有する光電変換手段と、ベイヤ配列されているカラーフィルタの列毎に、第１の色の画素について、フレームが複数のフィールドで構成されている場合の前記フレームの所定のフィールドから時間的に等距離に位置する異なる２個のフィールドのうちの、時間的に先に登場するフィールドの蓄積時間で入射光から得られる信号電荷を保持する第１保持手段と、前記列毎に、第２の色の画素について、前記所定のフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷である第１の信号電荷を保持する第２保持手段と、前記列毎に、前記第１の色の画素について、前記２個のフィールドのうちの、時間的に後に登場するフィールドの前記蓄積時間で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段により保持されている信号電荷とを加算して第２の信号電荷を得る加算手段と、前記第２保持手段によって保持される前記第１の信号電荷と、前記加算手段によって得られる前記第２の信号電荷とを個別に前記固体撮像装置外部に出力する出力手段とを備える。
【００２４】
これにより、スミアの悪化を防止するととともに、動画の撮影時に画像ぼけを発生させない固体撮像装置を実現することができる。
【００２５】
例えば、前記光電変換手段は、前記画素毎に設けられた、入射光を電荷に変換する変換用フォトダイオード複数個と、各列の前記変換用フォトダイオード毎に設けられた第１の電荷転送路複数個と、前記変換用フォトダイオードにより得られる電荷を対応する前記第１の電荷転送路に転送する第１の電荷ゲート複数個とを有し、前記第１保持手段は、前記変換用フォトダイオードと同じ配列で配置された、前記変換用フォトダイオードの個数と同数の蓄積用フォトダイオードと、各列の前記蓄積用フォトダイオード毎に設けられた、対応する前記第１の電荷転送路と接続された第２の電荷転送路複数個と、前記変換用フォトダイオードに蓄積された電荷を対応する前記蓄積用フォトダイオードに蓄積しその後取り出すための第２の転送ゲート複数個とを有し、前記第２の電荷転送路は、前記加算手段として機能する。
【００２６】
また例えば、前記第２の電荷転送路は、前記第１の電荷転送路が転送することができる電荷の２倍以上の電荷を転送することができる。これにより、飽和ムラが起こりにくい、という効果が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、スミアの悪化を防止するととともに、動画の撮影時に画像ぼけを発生させない固体撮像装置の駆動方法、及び固体撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１の固体撮像装置の構成を説明する。
【００３０】
図１は実施の形態１の固体撮像装置の構成図である。実施の形態１の固体撮像装置は、光電変換領域（固体撮像素子）４００と、第１メモリ４０４と、水平ＣＣＤ４０９と、内部出力部４１０と、Ａ／Ｄ変換部４１１と、選択部４１２と、第２メモリ４１３と、第１出力部４１４と、第２出力部４１５と、制御部４１６とを備える。図示しないが、固体撮像装置は電子シャッタも備える。
【００３１】
光電変換領域４００は、入射した光を電荷に変換する機能を有する領域であり、マトリックス状に配置されている多数のフォトダイオード４０１と、各フォトダイオード４０１の右側に配置されている垂直方向の電荷転送路である垂直ＣＣＤ４０３と、各フォトダイオード４０１とその右側の垂直ＣＣＤ４０３とを接続する第１の転送ゲート４０２とで構成されている。
【００３２】
光電変換領域４００はフォトダイオード４０１の上部にカラーフィルタを備えている。図２にカラーフィルタの配置を示す。実施の形態１では、偶数列Ａ1及び偶数列Ａ2であって偶数行ａ1及び偶数行ａ2の位置に緑（Ｇ）のカラーフィルタが配置されている。偶数列Ａ1及び偶数列Ａ2であって奇数行ｂ1及び奇数行ｂ2の位置に青（Ｂ）のカラーフィルタが配置されている。奇数列Ｂ1及び奇数列Ｂ2であって偶数行ａ1及び偶数行ａ2の位置に赤（Ｒ）のカラーフィルタが配置されている。更に、奇数列Ｂ1及び奇数列Ｂ2であって奇数行ｂ1及び奇数行ｂ2の位置に緑（Ｇ）のカラーフィルタが配置されている。このように、実施の形態１のカラーフィルタの配列はベイヤ配列である。
【００３３】
第１メモリ４０４は、光電変換領域４００によって得られた電荷を蓄積することにより、その電荷のメモリとして機能する領域であって、マトリックス状に配置されている多数のフォトダイオード４０７と、各フォトダイオード４０７の右側に配置されている垂直方向の電荷転送路である垂直ＣＣＤ４０５と、各フォトダイオード４０７とその右側の垂直ＣＣＤ４０５とを接続する第２の転送ゲート４０６と、遮光膜４０８とを有する。図１に示すように、フォトダイオード４０７の個数及び配置状況は、フォトダイオード４０１の個数及び配置状況と同じである。各垂直ＣＣＤ４０５は、その上方の垂直ＣＣＤ４０３と接続している。遮光膜４０８は、全てのフォトダイオード４０７を覆っており、いずれのフォトダイオード４０７にも光は入射しない。すなわち、各フォトダイオード４０７は、光電変換機能を有するがその機能は発揮せず、転送されてくる電荷を蓄積し、メモリとして機能する。
【００３４】
水平ＣＣＤ４０９は、垂直ＣＣＤ４０５の下端に配置されている水平方向の電荷転送路であり、各垂直ＣＣＤ４０５からの電荷を内部出力部４１０に転送する。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、内部出力部４１０によって得られるアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、制御部４１６の制御によって、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られるデータを、第２メモリ４１３と第２出力部４１５との何れかに転送する。第２メモリ４１３は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られるデータを保持する。第１出力部４１４は、第２メモリ４１３によって保持されているデータを固体撮像装置の外部に出力する。第２出力部４１５は、選択部４１２からのデータを固体撮像装置の外部に出力する。制御部４１６は、光電変換領域４００、第１メモリ４０４、水平ＣＣＤ４０９、内部出力部４１０、Ａ／Ｄ変換部４１１、選択部４１２、第２メモリ４１３、第１出力部４１４、及び、第２出力部４１５の動作を制御する。
【００３５】
次に、実施の形態１の固体撮像装置の動作を説明する。
実施の形態１では、１フレームは３個のフィールドで構成されている。各フィールドにおける電荷の蓄積時間は等しい。図３は、一つのフレームを構成する第１フィールド、第２フィールド、及び、第３フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す。
【００３６】
第１フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ１、読み出し開始時をｔ２、第２フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ３、読み出し開始時をｔ４、第３フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ５、読み出し開始時をｔ６と仮定する。電子シャッタの停止開始時が電荷の蓄積開始時であり、読み出し開始時が電荷の蓄積終了時である。
【００３７】
第１フィールド及び第３フィールドの期間では、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出し、第２フィールドの期間では、各列の奇数行ｂのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出す。
【００３８】
ここで、第１フィールドの電荷の蓄積開始時刻と第３フィールドの電荷の蓄積開始時刻との平均が第２フィールドの電荷の蓄積期間内に含まれる、又は、第１フィールドの電荷の蓄積終了時刻と第３フィールドの電荷の蓄積終了時刻との平均が第２フィールドの電荷の蓄積期間内に含まれる。これらのことを式を用いて示すと、以下のとおりである。
【００３９】
ｔ３＜＝（ｔ１＋ｔ５）／２＜＝ｔ４  又は  ｔ３＜＝（ｔ２＋ｔ６）／２＜＝ｔ４
【００４０】
これらの関係より、第１フィールドの期間で蓄積される信号電荷と第３フィールドの期間で蓄積される信号電荷との合計の電荷（第２の信号電荷）は、第２フィールドの期間で蓄積される信号電荷（第１の信号電荷）が得られるタイミングに近いタイミングに得られると考えることができる。
【００４１】
図４は、実施の形態１の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
第１フィールドの期間で、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成するフォトダイオード４０７は、対応するフォトダイオード４０１から転送されてきた電荷を蓄積する。
【００４２】
第２フィールドの期間で、各列の奇数行ｂのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に垂直ＣＣＤ４０５に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第２フィールドの期間で蓄積された電荷（第１の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２メモリ４１３に転送し、第２メモリ４１３は、第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【００４３】
第３フィールドの期間で、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成する垂直ＣＣＤ４０５は、フォトダイオード４０７に保持されている第１フィールドの期間で得られた電荷と、対応するフォトダイオード４０１から転送された電荷とを加算して、第２の信号電荷を得る。第２の信号電荷は、水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第１フィールドの期間で蓄積された電荷と第３フィールドの期間で蓄積された電荷との合計の電荷（第２の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２出力部４１５に転送し、第２出力部４１５は、選択部４１２からのデータ（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。また、第１出力部４１４は、第２メモリ４１３によって保持されているデータ（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。
【００４４】
以下に、図２における、偶数列Ａ1であって偶数行ａ1の位置に配置されている緑（Ｇ）のカラーフィルタと、偶数列Ａ1であって偶数行ｂ1の位置に配置されている青（Ｂ）のカラーフィルタとに着目し、それら２個のカラーフィルタの下のフォトダイオード４０１それぞれが得る電荷の処理について具体的に説明する。
【００４５】
第１フィールドの期間で、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４の上記フォトダイオード４０１に対応するフォトダイオード４０７は、そのフォトダイオード４０１から転送されてきた電荷を蓄積する。
【００４６】
第２フィールドの期間で、青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に垂直ＣＣＤ４０５に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からの第２フィールドの期間で蓄積された電荷（第１の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２メモリ４１３に転送し、第２メモリ４１３は、第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【００４７】
第３フィールドの期間で、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成する垂直ＣＣＤ４０５は、フォトダイオード４０７によって保持されている第１フィールドの期間で得られた電荷と、フォトダイオード４０１から転送された電荷とを加算して、第２の信号電荷を得る。第２の信号電荷は、水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、Ａ／Ｄ変換部４１１は、第１フィールドの期間で蓄積された電荷と第３フィールドの期間で蓄積された電荷との合計の電荷（第２の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２出力部４１５に転送し、第２出力部４１５は、選択部４１２からのデータ（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。また、第１出力部４１４は、第２メモリ４１３によって保持されているデータ（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。
【００４８】
上述したように、実施の形態１では、各列において、偶数行に位置する画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷が合計され、その合計電荷（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。他方、奇数行に位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（第１の信号電荷）は他の期間に得られる電荷とは合計されず、第１の信号電荷に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。これにより、１フレームを３個のフィールドにより構成してスミアの改善のために垂直ＣＣＤ４０３の幅を狭めても、動画の時間的解像度は劣化しない。
【００４９】
なお、実施の形態１では、各列において、偶数行に位置する画素については、第１フィールドの期間に得られる電荷と第３フィールドの期間に得られる電荷とが合計され、その合計値（第２の信号電荷）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力され、他方、奇数行に位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（第１の信号電荷）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力される。そのため、固体撮像装置の外部に出力されるデータの値は、偶数行に位置する画素についての値の方が奇数行に位置する画素についての値より大きい。そこで、固体撮像装置の外部に設けられている補正装置は、色の種類を考慮して、色毎に各画素についての値を補正する。
【００５０】
また、実施の形態１において用いた「偶数行」と「奇数行」とは置き換えられてもよい。すなわち、各列において、奇数行に位置する画素については、第１フィールドの期間に得られる電荷と第３フィールドの期間に得られる電荷とが合計され、その合計値（第２の信号電荷）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力され、他方、偶数行に位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（第１の信号電荷）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力されてもよい。
【００５１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、各列において、偶数行ａに位置する画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷が合計され、その合計電荷（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。他方、奇数行ｂに位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（第２の信号電荷）は他の期間に得られる電荷とは合計されず、第２の信号電荷に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。
【００５２】
それに対して実施の形態２では、緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素については、第２フィールドの期間に得られる電荷（第１の信号電荷）は他の期間に得られる電荷とは合計されず、第１の信号電荷に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力され、他方、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタを有する画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷が合計され、その合計電荷（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。
【００５３】
制御部４１６が、緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素については、第２フィールドの期間に得られる電荷（第１の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力され、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタを有する画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷が合計され、その合計電荷（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力されるように、光電変換領域４００、第１メモリ４０４、水平ＣＣＤ４０９、内部出力部４１０、Ａ／Ｄ変換部４１１、選択部４１２、第２メモリ４１３、第１出力部４１４、及び、第２出力部４１５を制御する。
【００５４】
図５は、実施の形態２の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
第１フィールドの期間で、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成するフォトダイオード４０７は、対応するフォトダイオード４０１から転送されてきた電荷を蓄積する。
【００５５】
第２フィールドの期間で、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に垂直ＣＣＤ４０５に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第２フィールドの期間で蓄積された電荷（第１の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２メモリ４１３に転送し、第２メモリ４１３は、第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【００５６】
第３フィールドの期間で、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成する垂直ＣＣＤ４０５は、フォトダイオード４０７によって保持されている第１フィールドの期間で得られた電荷と、対応するフォトダイオード４０１から転送された電荷とを加算して、第２の信号電荷を得る。第２の信号電荷は、水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第１フィールドの期間で蓄積された電荷と第３フィールドの期間で蓄積された電荷との合計の電荷（第２の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２出力部４１５に転送し、第２出力部４１５は、選択部４１２からのデータ（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。また、第１出力部４１４は、第２メモリ４１３によって保持されているデータ（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。
【００５７】
図２に示すカラーフィルタの配置の偶数列Ａ1及び偶数列Ａ2を例にとって具体的に説明する。制御部４１６は、第２フィールドの期間に、偶数行ａ1及び偶数行ａ2の位置の緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が光電変換することにより得る電荷（第１の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力されるように制御する。また、制御部４１６は、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に、奇数行ｂ1及び奇数行ｂ2の位置の青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が光電変換することにより得られる電荷の合計（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力されるように制御する。
【００５８】
図６の比視感度曲線が示すように、人は、赤（Ｒ）や青（Ｂ）に対しての分解能に比べて、緑（Ｇ）に対しての分解能の方が優れている。第１フィールドの期間で蓄積された電荷の量と第３フィールドの期間で蓄積された電荷の量とは、蓄積時間が等しくても、蓄積時刻が異なるので、動画においては完全に一致することはほとんどない。すなわち、厳密に言えば、第３フィールドは第１フィールドから流れたように見える。他方、第２フィールドの期間で蓄積された電荷は、他のフィールドの期間で蓄積された電荷と加算されることはない。すなわち、第２フィールドは流れたようには見えない。
【００５９】
上述したように、人の色毎の分解能は異なる。分解能が高い色に対する信号電荷を第１フィールド及び第３フィールドに得ると、人は画像がぼけていることをより強く感じる。それに対して、分解能が低い色に対する信号電荷を第１フィールド及び第３フィールドに得ると、人は画像がぼけていることを感じ難い。そのため、人の色（光の波長）に対する分解能を考慮すると、第２フィールドの期間に、より分解能が高い色である緑（Ｇ）のカラーフィルタについての信号電荷が得られることが好ましい。実施の形態２の固体撮像装置はそれを実現する。すなわち、実施の形態２の固体撮像装置は、人の色に対する分解能を考慮し、人に画像がぼけていることを感じさせ難くして電荷を処理するという効果を発揮する。なお、図６の比視感度曲線は、福田忠彦氏著の産業図書の「生体情報システム論」の５６ページにおいて開示されている。
【００６０】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３の固体撮像装置の構成を説明する。
【００６１】
図７は実施の形態３の固体撮像装置の構成図である。実施の形態３の固体撮像装置は、光電変換領域（固体撮像素子）４００と、水平ＣＣＤ４０９と、内部出力部４１０と、Ａ／Ｄ変換部４１１と、選択部５０１と、第３メモリ５０２と、加算部５０３と、第４メモリ５０４と、第３出力部５０５と、第４出力部５０６と、制御部５０７とを備える。図示しないが、固体撮像装置は電子シャッタも備える。
【００６２】
光電変換領域４００、水平ＣＣＤ４０９、内部出力部４１０、及び、Ａ／Ｄ変換部４１１は、実施の形態１において説明したので、説明を省略する。なお、光電変換領域４００を構成する垂直ＣＣＤ４０３は水平ＣＣＤ４０９に直接接続しており、水平ＣＣＤ４０９は、各垂直ＣＣＤ４０３からの電荷を内部出力部４１０に転送する。
【００６３】
選択部５０１は、制御部５０７の制御によって、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られるデータを、第３メモリ５０２、加算部５０３、及び第４メモリ５０４の何れかに転送する。第３メモリ５０２及び第４メモリ５０４は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られるデータを保持する。加算部５０３は、第３メモリ５０２によって保持されているデータと、選択部５０１からのデータとを加算する。第３出力部５０５は、加算部５０３によって得られるデータを固体撮像装置の外部に出力する。第４出力部５０６は、第４メモリ５０４によって保持されているデータを固体撮像装置の外部に出力する。制御部５０７は、選択部５０１は、加算部５０３、第３出力部５０５、及び、第４出力部５０６の動作を制御する。
【００６４】
図８に、実施の形態３の固体撮像装置のブロック構成を示す。図８には、図７に示す各構成部に加えて、駆動部５０８が表記されている。駆動部５０８は、固体撮像装置の外部からの駆動信号に基づいて制御部５０７を駆動させる。
【００６５】
次に、実施の形態３の固体撮像装置の動作を説明する。
実施の形態３では、１フレームは２個のフィールドで構成されている。各フィールドにおける電荷の蓄積時間は等しい。図９は、各フレームを構成する第１フィールド、及び第２フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す。
【００６６】
第１フレームの第１フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ１、読み出し開始時をｔ２、第１フレームの第２フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ３、読み出し開始時をｔ４、第２フレームの第３フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ５、読み出し開始時をｔ６と仮定する。電子シャッタの停止開始時が電荷の蓄積開始時であり、読み出し開始時が電荷の蓄積終了時である。
【００６７】
第１フレームの第１フィールドの期間及び第２フレームの第１フィールドの期間では、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出し、第１フレームの第２フィールドの期間では、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出す。
【００６８】
また、第１フレームの第１フィールドの電荷の蓄積開始時刻と第２フレームの第１フィールドの電荷の蓄積開始時刻との平均が第１フレームの第２フィールドの電荷の蓄積期間内に含まれる、又は、第１フレームの第１フィールドの電荷の蓄積終了時刻と第２フレームの第１フィールドの電荷の蓄積終了時刻との平均が第１フレームの第２フィールドの電荷の蓄積期間内に含まれる。これらのことを式を用いて示すと、以下のとおりである。
【００６９】
ｔ３＜＝（ｔ１＋ｔ５）／２＜＝ｔ４  又は  ｔ３＜＝（ｔ２＋ｔ６）／２＜＝ｔ４
【００７０】
これらの関係より、第１フレームの第１フィールドの期間で蓄積される信号電荷と第１フレームの第３フィールドの期間で蓄積される信号電荷との合計（第２の信号電荷）は、第１フレームの第２フィールドの期間で蓄積される信号電荷（第１の信号電荷）が得られるタイミングに近いタイミングに得られると考えることができる。
【００７１】
図１０は、実施の形態３の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
第１フレームの第１フィールドの期間で、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、更に内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第１フレームの第１フィールドの期間で蓄積された電荷に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部５０１は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値を有するデータを第３メモリ５０２に転送し、第３メモリ５０２は、第１フレームの第１フィールドの期間において、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られた信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【００７２】
第１フレームの第２フィールドの期間で、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、更に内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第１フレームの第２フィールドの期間で蓄積された電荷（第１の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部５０１は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第４メモリ５０４に転送し、第４メモリ５０４は、第１フレームの第２フィールドの期間において、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られた第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【００７３】
第２フレームの第１フィールドの期間で、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、更に内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第２フレームの第１フィールドの期間で蓄積された電荷に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。
【００７４】
選択部５０１は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値を有するデータを加算部５０３に転送し、加算部５０３は、第３メモリ５０２によって保持されているデータと、選択部５０１からのデータとを加算する。すなわち、加算部５０３は、第１フレームの第１フィールドの期間において、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られた信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータと、第２フレームの第１フィールドの期間において、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られた信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータとを加算し、第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを得る。
【００７５】
そして、第３出力部５０５は、加算部５０３によって得られたデータ（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を固体撮像装置の外部に出力し、第４出力部５０６は、第４メモリ５０４によって保持されているデータ（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を固体撮像装置の外部に出力する。
【００７６】
このように、実施の形態３では、赤（Ｒ）及び青（Ｂ）のカラーフィルタを有する画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷が合計され、その合計電荷（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。それに対して、緑（Ｇ）のカラーフィルタを有する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（第１の信号電荷）は他の期間に得られる電荷とは合計されず、第１の信号電荷に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。これにより、１フレームを２個のフィールドにより構成してスミアの改善のために垂直ＣＣＤ４０３の幅を狭めても、動画の時間的解像度は劣化しない。
【００７７】
また、電荷が加算されない第１フレームの第２フィールドの期間において、人の色に対する分解能が最も高い色である緑（Ｇ）についての電荷が得られる。これにより、人は画像がぼけたことを感じ難い。
【００７８】
更に、実施の形態１及び２では、１フレームは３個のフィールドで構成されている。それに対し、実施の形態３では、１フレームは２個のフィールドで構成されている。そのため、実施の形態３における動作は通常のフレーム方式における動作により実現可能である。したがって、制御部５０７及び駆動部５０８の構成が容易であり、実施の形態３における動作は、実施の形態１及び２における動作に比べて高速になるという効果が得られる。
【００７９】
なお、実施の形態３では、第１フレームの第２フィールドの期間に、緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が、時刻ｔ３〜ｔ４の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。しかしながら、第１フレームの第２フィールドの期間に、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が入射光量に応じた電荷を蓄積してもよい。この場合、第１フレームの第１フィールドの期間及び第２フレームの第１フィールドの期間に、各列の奇数行ｂのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が入射光量に応じた電荷を蓄積する。又は、第１フレームの第２フィールドの期間に、各列の奇数行ｂのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が入射光量に応じた電荷を蓄積してもよい。この場合、第１フレームの第１フィールドの期間及び第２フレームの第１フィールドの期間に、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１が入射光量に応じた電荷を蓄積する。
【００８０】
要するに、各列において、隣接する２個のフィルタの一方の下に位置するフォトダイオード４０１が、第１フレームの第１フィールドの期間と第２フレームの第１フィールドの期間とに、入射光量に応じた電荷を蓄積し、それらが合計され、上記２個のフィルタの他方の下に位置するフォトダイオード４０１が、第１フレームの第２フィールドの期間に、入射光量に応じた電荷を蓄積しさえすればよい。
【００８１】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４の固体撮像装置の構成を説明する。
【００８２】
実施の形態４の固体撮像装置の構成は、実施の形態１の固体撮像装置の構成とカラーフィルタを除いて同じである。
【００８３】
図１１に、実施の形態４の固体撮像装置のカラーフィルタの配置を示す。実施の形態４では、偶数列Ｘ1及び偶数列Ｘ2であって偶数行ｘ1及び偶数行ｘ2の位置にシアン（Ｃｙ）のカラーフィルタが配置されている。偶数列Ｘ1及び偶数列Ｘ2であって奇数行ｙ1及び奇数行ｙ2の位置に黄（Ｙｅ）のカラーフィルタが配置されている。奇数列Ｙ1及び奇数列Ｙ2であって偶数行ｘ1及び偶数行ｘ2の位置に緑（Ｇ）のカラーフィルタが配置されている。更に、奇数列Ｙ1及び奇数列Ｙ2であって奇数行ｙ1及び奇数行ｙ2の位置にマジェンダ（Ｍｇ）のカラーフィルタが配置されている。このように、実施の形態４のカラーフィルタの配列はベイヤ配列である。
【００８４】
次に、実施の形態４の固体撮像装置の動作を説明する。
実施の形態４では、１フレームは３個のフィールドで構成されている。各フィールドにおける電荷の蓄積時間は等しい。図１２は、一つのフレームを構成する第１フィールド、第２フィールド、及び、第３フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す。
【００８５】
第１フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ１、読み出し開始時をｔ２、第２フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ３、読み出し開始時をｔ４、第３フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ５、読み出し開始時をｔ６と仮定する。電子シャッタの停止開始時が電荷の蓄積開始時であり、読み出し開始時が電荷の蓄積終了時である。
【００８６】
第１フィールド及び第３フィールドの期間では、シアン（Ｃｙ）及びマジェンダ（Ｍｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出し、第２フィールドの期間では、黄（Ｙｅ）及び緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出す。
【００８７】
ここで、第１フィールドの電荷の蓄積開始時刻と第３フィールドの電荷の蓄積開始時刻との平均が第２フィールドの電荷の蓄積期間内に含まれる、又は、第１フィールドの電荷の蓄積終了時刻と第３フィールドの電荷の蓄積終了時刻との平均が第２フィールドの電荷の蓄積期間内に含まれる。これらのことを式を用いて示すと、以下のとおりである。
【００８８】
ｔ３＜＝（ｔ１＋ｔ５）／２＜＝ｔ４  又は  ｔ３＜＝（ｔ２＋ｔ６）／２＜＝ｔ４
【００８９】
これらの関係より、第１フィールドの期間で蓄積される信号電荷と第３フィールドの期間で蓄積される信号電荷との合計（第２の信号電荷）は、第２フィールドの期間で蓄積される信号電荷（第１の信号電荷）が得られるタイミングに近いタイミングに得られると考えることができる。
【００９０】
図１３は、実施の形態４の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
第１フィールドの期間で、シアン（Ｃｙ）及びマジェンダ（Ｍｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成するフォトダイオード４０７は、対応するフォトダイオード４０１から転送されてきた電荷を蓄積する。
【００９１】
第２フィールドの期間で、黄（Ｙｅ）及び緑（Ｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に垂直ＣＣＤ４０５に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第２フィールドの期間で蓄積された電荷（第１の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２メモリ４１３に転送し、第２メモリ４１３は、第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【００９２】
第３フィールドの期間で、シアン（Ｃｙ）及びマジェンダ（Ｍｇ）のカラーフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、入射光量に応じた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成する垂直ＣＣＤ４０５は、フォトダイオード４０７によって保持されている第１フィールドの期間で得られた電荷と、対応するフォトダイオード４０１から転送された電荷とを加算して、第２の信号電荷を得る。第２の信号電荷は、水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第１フィールドの期間で蓄積された電荷と第３フィールドの期間で蓄積された電荷との合計（第２の信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２出力部４１５に転送し、第２出力部４１５は、選択部４１２からのデータ（第２の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。また、第１出力部４１４は、第２メモリ４１３によって保持されているデータ（第１の信号電荷に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。
【００９３】
上述したように、実施の形態４では、シアン（Ｃｙ）及びマジェンダ（Ｍｇ）の色の画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷は合計され、その合計電荷（第２の信号電荷）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。他方、黄（Ｙｅ）及び緑（Ｇ）の色の画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（第１の信号電荷）は他の期間に得られる電荷とは合計されず、第１の信号電荷に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。これにより、１フレームを３個のフィールドにより構成してスミアの改善のために垂直ＣＣＤ４０３の幅を狭めても、動画の時間的解像度は劣化しない。
【００９４】
また、実施の形態４では、第２フィールドの期間において、緑（Ｇ）の色の画素についての電荷が蓄積され、その電荷は何れの電荷とも加算されない。したがって、図６に示す比視感度曲線から明らかなように、人は画像のちらつきを感じ取り難いという効果が得られる。
【００９５】
また、上述した実施の形態では、１フレームが３個又は２個のフィールドから構成される場合を説明した。しかしながら、１フレームは４個以上のフィールドから構成されてもよい。その場合、各列について、隣り合う２個の画素の一方については、４個のフィールドのうちの特定の１個のフィールドの期間の電荷蓄積時間において電荷を蓄積し、その電荷を第１の信号電荷として固体撮像装置の外部に出力する。隣り合う２個の画素の他方については、４個のフィールドのうちの上記特定のフィールドから時間的に等距離に位置する２個のフィールドの期間それぞれの電荷蓄積時間において電荷を蓄積し、それらの電荷を合計し、合計することにより得られる第２の信号電荷を固体撮像装置の外部に出力する。
【００９６】
また、特許請求の範囲等における「信号電荷」は、「信号電荷」そのもの、又は「信号電荷に対応するアナログもしくはデジタルの電圧値等の値」を意味する。
【００９７】
（変形例）
実施の形態１では、１フレームは３個のフィールドで構成されている。また、各フィールドにおける電荷の蓄積時間は等しい。すなわち、第１フィールドの期間で電荷を蓄積する期間（第１蓄積時間と呼ぶ。）と第２フィールドの期間で電荷を蓄積する期間（第２蓄積時間と呼ぶ。）第３フィールドの期間で電荷を蓄積する期間（第３蓄積時間と呼ぶ。）とは等しい。
【００９８】
実施の形態１では、第１蓄積時間から第２蓄積時間までの期間（第１の期間と呼ぶ。）と、第２蓄積期間から第３蓄積期間までの期間（第２の期間と呼ぶ。）とが同じである場合について説明した。しかし、第１の期間及び第２の期間が等しくなくても良い。そこで、変形例として以下に、第１の期間及び第２の期間が異なる場合における、固体撮像装置の駆動方法を説明する。
【００９９】
変形例の固体撮像装置の構成は、実施の形態１の固体撮像装置の構成（図１）及び実施の形態１のカラーフィルタ（図２）と同じであるので省略する。
【０１００】
次に、変形例の固体撮像装置の動作を説明する。
変形例では、１フレームは３個のフィールドで構成されている。各フィールドにおける電荷の蓄積時間は等しい。しかし、第１の期間及び第２の期間は異なる。
【０１０１】
図１４は、一つのフレームを構成する第１フィールド、第２フィールド、及び、第３フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す。
【０１０２】
第１フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ１、読み出し開始時をｔ２、第２フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ３、読み出し開始時をｔ４、第３フィールドの期間の電子シャッタの停止開始時をｔ５、読み出し開始時をｔ６と仮定する。電子シャッタの停止開始時が電荷の蓄積開始時であり、読み出し開始時が電荷の蓄積終了時である。
【０１０３】
第１フィールド及び第３フィールドの期間では、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出し、第２フィールドの期間では、各列の奇数行ｂのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１によって得られる電荷を読み出す。
【０１０４】
ここで、第１蓄積時間とはｔ１からｔ２までの期間であり、第２蓄積時間とはｔ２からｔ３までの期間であり、第３蓄積時間とはｔ５からｔ６までの期間である。
【０１０５】
また、第１蓄積時間の平均の時刻（ｔ１＋ｔ２）／２を第１蓄積タイミングと呼び、第２蓄積時間の平均の時刻（ｔ３＋ｔ４）／２を第２蓄積タイミングと呼び、第１蓄積時間の平均の時刻（ｔ５＋ｔ６）／２を第３蓄積タイミングと呼ぶ。
【０１０６】
更に、第１蓄積タイミングから第２蓄積タイミングまでの時間を第１の期間（Ｔ１）とし、第２蓄積タイミングから第３蓄積タイミングまでの期間を第２の期間（Ｔ２）とする。
【０１０７】
また、第１フィールドの期間の第１蓄積時間で蓄積された電荷を信号電荷ｑ１とし、第３フィールドの期間の第３蓄積時間で蓄積された電荷を信号電荷ｑ３とする。
【０１０８】
また、第２フィールドの期間の第２蓄積時間で蓄積された信号電荷を信号電荷ｑ２とする。
【０１０９】
第１の期間（Ｔ１）の長さと第２の期間（Ｔ２）の長さとが異なるため、第１フィールド及び第３フィールドの期間で得られる信号電荷を単純加算すると、単純加算し得られる信号電荷の蓄積タイミングと信号電荷ｑ２の第２蓄積タイミングとが一致していない。そのため、単純加算して得られる信号電荷と信号電荷ｑ２とを出力して得られる画像にブレが生じる可能性がある。
【０１１０】
そこで、画像のブレを防止するために、異なる２個のフィールドの期間で得られる信号電荷ｑ１と信号電荷ｑ３とを第１の期間（Ｔ１）及び第２の期間（Ｔ２）を用いて重み付け平均する。重み付け平均して得られる信号電荷（信号電荷Ｑ１とする。）は、以下の式で示される。
【０１１１】
Ｑ１＝（Ｔ２×ｑ１＋Ｔ１×ｑ３）／（Ｔ１＋Ｔ２）
【０１１２】
それにより、第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第３フィールドの期間で蓄積された信号電荷とを重み付け平均し得られる信号電荷Ｑ１の蓄積タイミングは、第２フィールドの期間で蓄積された信号電荷ｑ２の蓄積タイミングに擬似的に一致させることができる。
【０１１３】
図１５は、変形例の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
第１フィールドの期間で、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間（第１蓄積時間）、入射光量に応じた電荷を信号電荷ｑ１として蓄積する。信号電荷ｑ１として蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成するフォトダイオード４０７は、対応するフォトダイオード４０１から転送されてきた電荷を蓄積する。
【０１１４】
第２フィールドの期間で、各列の奇数行ｂのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間（第２蓄積時間）、入射光量に応じた電荷を信号電荷ｑ２として蓄積する。信号電荷ｑ２として蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に垂直ＣＣＤ４０５に転送され、更に水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、第２フィールドの期間で蓄積された電荷である信号電荷ｑ２に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（信号電荷ｑ２に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２メモリ４１３に転送し、第２メモリ４１３は、信号電荷ｑ２に対応するデジタルの電圧値を有するデータを保持する。
【０１１５】
第３フィールドの期間で、各列の偶数行ａのフィルタの下に位置するフォトダイオード４０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間（第３蓄積時間）、入射光量に応じた電荷を信号電荷ｑ３として蓄積する。信号電荷ｑ３として蓄積された電荷は第１の転送ゲート４０２により垂直ＣＣＤ４０３に転送され、更に第１メモリ４０４に転送される。第１メモリ４０４を構成する垂直ＣＣＤ４０５は、フォトダイオード４０７に保持されている第１フィールドの期間で得られた電荷である信号電荷ｑ１と、対応するフォトダイオード４０１から転送された電荷である信号電荷ｑ３とを重み付け平均して、信号電荷Ｑ１を得る。ここでの重み付け平均の方法は、上述したとおりである。信号電荷Ｑ１は、水平ＣＣＤ４０９に転送され、その後、内部出力部４１０に転送される。内部出力部４１０は、水平ＣＣＤ４０９からの電荷をその電荷に対応する電圧値に変換し、得られたデータをＡ／Ｄ変換部４１１に出力する。Ａ／Ｄ変換部４１１は、水平ＣＣＤ４０９からのデータの、信号電荷ｑ１と信号電荷ｑ３とを重み付け平均して得た信号電荷Ｑ１に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部４１２は、Ａ／Ｄ変換部４１１によって得られた値（信号電荷Ｑ１に対応するデジタルの電圧値）を有するデータを第２出力部４１５に転送し、第２出力部４１５は、選択部４１２からのデータ（信号電荷Ｑ１に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。また、第１出力部４１４は、第２メモリ４１３によって保持されているデータ（信号電荷ｑ２に対応するデジタルの電圧値を有するデータ）を、固体撮像装置の外部に出力する。
【０１１６】
したがって、変形例では、各列において、偶数行に位置する画素については、第１フィールドの期間及び第３フィールドの期間に得られる電荷が重み付け平均され、その重み付け平均された電荷（信号電荷Ｑ１）に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。他方、奇数行に位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（信号電荷ｑ２）は他の期間に得られる電荷とは合計されず、信号電荷ｑ２に対応するデジタルデータが固体撮像装置の外部に出力される。
【０１１７】
以上より、変形例では、第１の期間（Ｔ１）の長さと第２の期間（Ｔ２）の長さが異なっている場合でも、異なる２個のフィールドの期間で得られる信号電荷ｑ１と信号電荷ｑ３とを第１の期間（Ｔ１）及び第２の期間（Ｔ２）を用いて重み付け平均することにより、信号電荷Ｑ１と信号電荷ｑ２の蓄積タイミングとを一致することができる。これにより、１フレームを３個のフィールドにより構成してスミアの改善のために垂直ＣＣＤ４０３の幅を狭めても、動画の時間的解像度は劣化しない。すなわち、動画撮像時の画像ブレや画像流れを防止することができる。
【０１１８】
更に、第１の期間（Ｔ１）の長さと第２の期間（Ｔ２）の長さが等しくする必要がないことは、設計する際の制約が軽減されることになるので、設計の幅が広がるという効果も奏する。
【０１１９】
なお、変形例では、各列において、偶数行に位置する画素については、第１フィールドの期間に得られる電荷（信号電荷ｑ１）と第３フィールドの期間に得られる電荷（信号電荷ｑ３）とが重み付け平均され、その重み付け平均された電荷（信号電荷Ｑ１）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力され、他方、奇数行に位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（信号電荷ｑ２）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力される。そのため、固体撮像装置の外部に出力されるデータの値は、偶数行に位置する画素についての値の方が奇数行に位置する画素についての値より大きい。そこで、固体撮像装置の外部に設けられている補正装置は、色の種類を考慮して、色毎に各画素についての値を補正する。
【０１２０】
また、実施の形態１において用いた「偶数行」と「奇数行」とは置き換えられてもよい。すなわち、各列において、奇数行に位置する画素については、第１フィールドの期間に得られる電荷（信号電荷ｑ１）と第３フィールドの期間に得られる電荷（信号電荷ｑ３）とが重み付け平均され、その重み付け平均された電荷（信号電荷Ｑ１）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力され、他方、偶数行に位置する画素については、第２フィールドの期間にのみ得られる電荷（信号電荷ｑ２）に対応する値を有するデータが固体撮像装置の外部に出力されてもよい。
【０１２１】
また、上記変形例では、ベイヤ配列されるカラーフィルタとして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の原色のカラーフィルタの例について説明したが、シアン（Ｃｙ）、マジェンダ（Ｍｇ）、黄色（Ｙｅ）、緑（Ｇ）の補色のカラーフィルタでも良い。
【０１２２】
また、１フレームが３個のフィールドから構成される場合を説明した。しかしながら、１フレームは２個あるいは４以上のフィールドから構成されてもよい。
【０１２３】
更に、上記変形例では、第１フィールドの期間での第１蓄積時間及び第３フィールドの期間での第３蓄積時間が等しい場合を説明したが、第１フィールドの期間の第１蓄積時間及び第３フィールドの期間の第３蓄積時間が異なっていてもよく、その場合には、第１フィールドの期間の蓄積時間と第３フィールドの期間の蓄積時間を上述したのと同様の手法にて重み付け平均することで擬似的に一致させればよい。
【０１２４】
以上、本発明の固体撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明の固体撮像装置及びその駆動方法は、出力画像の画質が良好なビデオムービーやデジタルスチルカメラ、携帯用のカメラ、医療用カメラ、監視用カメラ等に用いられるＣＣＤイメージセンサ及びＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子が組み込まれた固体撮像装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】実施の形態１の固体撮像装置の構成図である。
【図２】実施の形態１の固体撮像装置におけるカラーフィルタの配置を示す図である。
【図３】実施の形態１における、一つのフレームを構成する第１フィールド、第２フィールド、及び、第３フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す図である。
【図４】実施の形態１の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
【図５】実施の形態２の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
【図６】比視感度を示す図である。
【図７】実施の形態３の固体撮像装置の構成図である。
【図８】実施の形態３の固体撮像装置のブロック構成図である。
【図９】実施の形態２における、各フレームを構成する第１フィールド、及び第２フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す図である。
【図１０】実施の形態３の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
【図１１】実施の形態４の固体撮像装置におけるカラーフィルタの配置を示す図である。
【図１２】実施の形態４の固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
【図１３】実施の形態４における、一つのフレームを構成する第１フィールド、第２フィールド、及び、第３フィールドそれぞれの期間における電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す図である。
【図１４】実施の形態の変形例における、一つのフレームを構成する第１フィールド、第２フィールド、及び、第３フィールドそれぞれにおけるＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す図である。
【図１５】実施の形態の変形例における、固体撮像装置の動作の手順を示すチャートである。
【図１６】従来のＣＣＤイメージセンサの構成図である。
【図１７】一般的なＣＣＤ固体撮像装置の画素の断面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
４００  光電変換領域（固体撮像素子）
４０１  フォトダイオード
４０２  第１の転送ゲート
４０３  垂直ＣＣＤ
４０４  第１メモリ
４０５  垂直ＣＣＤ
４０６  第２の転送ゲート
４０７  フォトダイオード
４０８  遮光膜
４０９  水平ＣＣＤ
４１０  内部出力部
４１１  Ａ／Ｄ変換部
４１２  選択部
４１３  第２メモリ
４１４  第１出力部
４１５  第２出力部
４１６  制御部
５０１  選択部
５０２  第３メモリ
５０３  加算部
５０４  第４メモリ
５０５  第３出力部
５０６  第４出力部
５０７  制御部
５０８  駆動部
【図１】
2008042875.tif 000003
【図２】
2008042875.tif 000004
【図３】
2008042875.tif 000005
【図４】
2008042875.tif 000006
【図５】
2008042875.tif 000007
【図６】
2008042875.tif 000008
【図７】
2008042875.tif 000009
【図８】
2008042875.tif 000010
【図９】
2008042875.tif 000011
【図１０】
2008042875.tif 000012
【図１１】
2008042875.tif 000013
【図１２】
2008042875.tif 000014
【図１３】
2008042875.tif 000015
【図１４】
2008042875.tif 000016
【図１５】
2008042875.tif 000017
【図１６】
2008042875.tif 000018
【図１７】
2008042875.tif 000019