(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した光を電荷に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から溢れ出た電荷を蓄積する浮遊拡散手段とを各々が備えた複数の画素と、
前記浮遊拡散手段に蓄積された電荷を飽和光量信号として読み出す飽和光量信号読出手段と、
前記飽和光量信号読出手段により読み出された飽和光量信号における混色を補正する混色補正手段と、
前記光電変換手段で光電変換された電荷を受光信号として読み出す受光信号読出手段とを有し、
前記混色補正手段により補正された前記飽和光量信号と前記受光信号読出手段により読み出された前記受光信号とを加算することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記混色補正手段は、自画素の前記浮遊拡散手段に蓄積された電荷信号量と、隣接画素の光電変換手段から漏れ込む電荷信号量とに基づいて、前記飽和光量信号における混色を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
入力してきた光信号を電荷に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から溢れ出た電荷を蓄積する浮遊拡散手段とを各々が備えた複数の画素を有する画像処理装置を用いた画像処理方法であって、
前記浮遊拡散手段に蓄積された電荷を飽和光量信号として読み出す飽和光量信号読出ステップと、
前記飽和光量信号読出ステップにおいて読み出した飽和光量信号における混色を補正する混色補正ステップと、
前記光電変換手段で光電変換された電荷を受光信号として読み出す受光信号読出ステップと、
前記混色補正ステップにおいて補正された前記飽和光量信号と前記受光信号読出ステップにおいて読み出した前記受光信号とを加算する加算ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
前記混色補正ステップでは、自画素の前記浮遊拡散手段に蓄積された電荷信号量と、隣接画素の光電変換手段から漏れ込む電荷信号量とに基づいて、前記飽和光量信号における混色を補正することを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混色の発生を抑制しながらダイナミックレンジの拡大を図った画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の画像入力装置に用いられるＣＭＯＳ等の固体撮像素子は、一般の銀塩写真と比較してダイナミックレンジが狭いとされており、これを補う為の様々なダイナミックレンジの拡大手法が従来から模索されてきている。そして、この問題を解決できるダイナミックレンジの拡大方法が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された方法では、受光素子の飽和光量を超えた光量が入射した場合、飽和電荷が撮像素子の読み出し部のような電荷保持領域に流れ込む構成をもつ撮像素子を用いて、流れ込んだ電荷を読み取るようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際に使用されている撮像素子における読み出し部は、特許文献１に記載されたような使用方法を想定して構成されていない。このため、特許文献１に記載された方法を実行すると、読み出し部において受光素子部に比べて非常に大きな混色が発生してしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、混色の発生を抑制しながら広いダイナミックレンジを得ることができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００７】
本発明の画像処理装置は、入力した光を電荷に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から溢れ出た電荷を蓄積する浮遊拡散手段とを各々が備えた複数の画素と、前記浮遊拡散手段に蓄積された電荷を飽和光量信号として読み出す飽和光量信号読出手段と、前記飽和光量信号読出手段により読み出された飽和光量信号における混色を補正する混色補正手段と、前記光電変換手段で光電変換された電荷を受光信号として読み出す受光信号読出手段とを有し、前記混色補正手段により補正された前記飽和光量信号と前記受光信号読出手段により読み出された前記受光信号とを加算することを特徴とする。
【０００８】
本発明の画像処理方法は、入力してきた光信号を電荷に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から溢れ出た電荷を蓄積する浮遊拡散手段とを各々が備えた複数の画素を有する画像処理装置を用いた画像処理方法であって、前記浮遊拡散手段に蓄積された電荷を飽和光量信号として読み出す飽和光量信号読出ステップと、前記飽和光量信号読出ステップにおいて読み出した飽和光量信号における混色を補正する混色補正ステップと、前記光電変換手段で光電変換された電荷を受光信号として読み出す受光信号読出ステップと、前記混色補正ステップにおいて補正された前記飽和光量信号と前記受光信号読出ステップにおいて読み出した前記受光信号とを加算する加算ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、受光素子等の光電変換手段において飽和が生じてもそれを電荷蓄積手段により蓄積することができる。また、この蓄積した電荷をそのまま用いたのでは混色を含んだまま処理することとなるが、本発明では、受光信号と合成する前に補正を行うため、混色を抑制することができる。従って、混色の発生を抑制しながら広いダイナミックレンジを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像入力装置（画像処理装置）の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、レンズ及び絞りからなる光学系１０１、メカニカルシャッター１０２、撮像素子１０３、アナログ信号処理を行うＣＤＳ回路１０４、並びに、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０５が設けられている。更に、撮像素子１０３、ＣＤＳ回路１０４及びＡ／Ｄ変換器１０５を動作させる信号を発生するタイミング信号発生回路１０６、並びに、光学系１０１、メカニカルシャッター１０２及び撮像素子１０３を駆動する駆動回路１０７が設けられている。更に、撮影した画像データに必要な信号処理を行う信号処理回路１０８、及び、信号処理回路１０８により信号処理された画像データを記憶する画像メモリ１０９が設けられている。更に、信号処理回路１０８により信号処理された画像データを画像入力装置から取り外し可能な画像記録媒体１１０に記録する記録回路１１１が設けられている。更に、信号処理回路１０８により信号処理された画像データを表示する画像表示装置１１２、画像表示装置１１２に画像を表示する表示回路１１３、及び、画像入力装置全体を制御するシステム制御部１１４が設けられている。更に、システム制御部１１４により実行されるプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータ及びテーブル等の制御データ、並びに、キズアドレス等の補正データを記憶した不揮発性メモリ（ＲＯＭ）１１５が設けられている。更に、不揮発性メモリ１１５に記憶されたプログラム、制御データ及び補正データが転送されるとこれらを記憶し、システム制御部１０１４が画像入力装置を制御する際にワークエリアとして使用する揮発性メモリ（ＲＡＭ）１１６も設けられている。
【００１３】
次に、上述のように構成された画像入力装置におけるメカニカルシャッター１００２を使用した撮影動作について説明する。
【００１４】
撮影動作に先立ち、画像入力装置の電源投入時等のシステム制御部１１４の動作開始時において、不揮発性メモリ１１５から必要なプログラム、制御データ及び補正データを揮発性メモリ１１６に転送して記憶しておく。また、これらのプログラムやデータは、システム制御部１１４が画像入力装置を制御する際に使用するが、必要に応じて、追加のプログラムやデータを不揮発性メモリ１１５から揮発性メモリ１１６に転送することがある。また、システム制御部１１４が直接不揮発性メモリ１１５内のデータを読み出して使用することもある。
【００１５】
まず、光学系１０１は、システム制御部１１４からの制御信号により、絞りとレンズを駆動して、適切な明るさに設定された被写体像を撮像素子１０３上に結像させる。次に、メカニカルシャッター１０２は、システム制御部１１４からの制御信号により、必要な露光時間となるように撮像素子１０３の動作に合わせて撮像素子１０３を遮光するように駆動される。この時、撮像素子１０３が電子シャッター機能を有する場合は、メカニカルシャッター１０２と併用して、必要な露光時間を確保してもよい。撮像素子１０３は、システム制御部１１４により制御されるタイミング信号発生回路１０６が発生する動作パルスをもとにした駆動パルスで駆動され、被写体像を光電変換により電気信号に変換してアナログ画像信号として出力する。撮像素子１０３から出力されたアナログの画像信号は、システム制御部１１４により制御されるタイミング信号発生回路１０６が発生する動作パルスにより、ＣＤＳ回路１０４でクロック同期性ノイズを除去し、Ａ／Ｄ変換器１０５でデジタル画像信号に変換される。次に、システム制御部１１４により制御される信号処理回路１０８により、デジタル画像信号に対して、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等が行われる。画像メモリ１０９は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。信号処理回路１０８により信号処理された画像データや画像メモリ１０９に記憶されている画像データは、例えば、記録回路１１１において画像記録媒体１１０に適したデータに変換されて画像記録媒体１１０に記録される。なお、画像記録媒体１１０に適したデータは、例えば階層構造を持つファイルシステムデータ等である。また、信号処理回路１０８により信号処理された画像データや画像メモリ１０９に記憶されている画像データは、信号処理回路１０８により解像度変換処理が実施された後、表示回路１１３により画像表示装置１１２に適した信号に変換されることもある。この場合、変換後の信号が画像表示装置１１２に表示される。なお、画像表示装置１１２に適した信号は、例えばＮＴＳＣ方式のアナログ信号等である。
【００１６】
ここで、信号処理回路１０８においては、システム制御部１１４からの制御信号により信号処理をせずにデジタル画像信号をそのまま画像データとして、画像メモリ１０９や記録回路１１１に出力してもよい。また、信号処理回路１０８は、システム制御部１１４から要求があった場合に、信号処理の過程で生じたデジタル画像信号や画像データの情報をシステム制御部１０１４に出力する。このような情報としては、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報、並びにこれらから抽出された情報等が挙げられる。更に、記録回路１１１は、システム制御部１１４から要求があった場合に、画像記録媒体１１０の種類や空き容量等の情報をシステム制御部１１４に出力する。
【００１７】
図２は、図１の撮像素子１００３としてＣＭＯＳ型固体撮像素子を用いた場合の素子内の構成を示すブロック図である。上記固体撮像素子を構成する各回路素子は半導体集積回路の製造技術によって、特に制限されないが、例えば、単結晶シリコンのような１個の半導体基板１上において形成される。また、図２では、簡単のため３行３列の画素アレイとしているが、このサイズに限定したものではない。以下、図２を参照しながら、第１の実施形態の撮像素子の構成について説明する。
【００１８】
光信号電荷を発生する受光素子Ｄ１１〜Ｄ３３は、この例ではアノード側が接地されている。受光素子Ｄ１１〜Ｄ３３のカソード側は、受光素子に蓄積された光信号電荷を転送するための転送ＭＯＳトランジスタＭ１１１〜Ｍ１３３のソースに接続されている。転送ＭＯＳトランジスタＭ１１１のゲートは、横方向に延長して配置される第１の行選択線（垂直走査線）ＰＴＸ１に接続されている。同じ画素行に配置された他の画素セルの同様の転送ＭＯＳトランジスタＭ１２１及びＭ１３１のゲートも第１の行選択線ＰＴＸ１に共通に接続されている。また、転送ＭＯＳトランジスタＭ１１１〜Ｍ１３３のドレインに増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１１〜Ｍ３３３のゲートが接続されている。増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１１〜Ｍ３３３のゲートには、これをリセットするためのリセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ２３３のソースが接続され、リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ２３３のドレインは、リセット電源に接続されている。更に、増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１１〜Ｍ３３３のドレインは、電源電圧を供給するための選択ＭＯＳトランジスタＭ４１１〜Ｍ４３３に接続されている。リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１のゲートは、横方向に延長して配置される第２の行選択線（垂直走査線）ＰＲＥＳ１に接続されている。同じ画素行に配置された他の画素セルの同様なリセットＭＯＳトランジスタＭ２２１及びＭ２３１のゲートも第２の行選択線ＰＲＥＳ１に共通に接続されている。選択ＭＯＳトランジスタＭ４１１のゲートは、横方向に延長して配置される第３の行選択線（垂直走査線）ＰＳＥＬ１に接続されている。同じ画素行に配置された他の画素セルの同様な選択ＭＯＳトランジスタＭ４２１及びＭ４３１のゲートも第３の行選択線ＰＳＥＬ１に共通に接続されている。
【００１９】
これら第１の行選択線ＰＴＸ１、第２の行選択線ＰＲＥＳ１及び第３の行選択線ＰＳＥＬ１は、垂直走査回路ブロック２に接続され、後述する動作タイミングに基づいて垂直走査回路ブロック２から信号電圧が供給される。
【００２０】
図２に示されている他の画素行においても、同様な構成の画素セル及び行選択線が設けられている。例えば、第２行目の画素行に行選択線ＰＴＸ２、ＰＲＥＳ２及びＰＳＥＬ２が設けられ、第３行目の画素行に行選択線ＰＴＸ３、ＰＲＥＳ３及びＰＳＥＬ３が設けられている。そして、これらの行選択線にも走査回路ブロック２から信号電圧が供給される。
【００２１】
増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１１のソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線Ｖ１に接続されている。同じ画素列に配置された他の画素セルの同様な増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１２及びＭ３１３のソースも垂直信号線Ｖ１に接続されている。垂直信号線Ｖ１は、定電圧手段３であるゲート接地ＭＯＳトランジスタＭ７１を介して負荷素子である負荷ＭＯＳトランジスタＭ５１に接続されている。ゲート接地ＭＯＳトランジスタＭ７１のゲートはゲート電圧を供給する電圧入力端子６に接続されている。図２に示されている他の垂直信号線Ｖ２〜Ｖ３においても同様に増幅ＭＯＳトランジスタ、ゲート接地ＭＯＳトランジスタ、負荷ＭＯＳトランジスタが接続されている。例えば、第２列目の画素列に、増幅ＭＯＳトランジスタＭ３２１〜Ｍ３２３のソース、ゲート接地トランジスタＭ７２及び負荷ＭＯＳトランジスタＭ５２が接続されている。また、第３列目の画素列に、増幅ＭＯＳトランジスタＭ３３１〜Ｍ３３３のソース、ゲート接地トランジスタＭ７３及び負荷ＭＯＳトランジスタＭ５３が接続されている。
【００２２】
更に、負荷ＭＯＳトランジスタＭ５１〜Ｍ５３のソースは共通のＧＮＤライン４に接続されている。また、負荷ＭＯＳトランジスタＭ５１〜Ｍ５３のゲートは入力ＭＯＳトランジスタＭ５０のゲートに接続されると共に、電圧入力端子５に接続されている。更に、垂直信号線Ｖ１は、ノイズ信号転送スイッチＭ１１を介してノイズ信号を一時保持するための容量ＣＴＮ１に接続され、また、光信号転送スイッチＭ２１を介して光信号を一時保持するための容量ＣＴＳ１に接続されている。ノイズ信号保持容量ＣＴＮ１及び光信号保持容量ＣＴＳ１の逆側の端子は接地されている。ノイズ信号転送スイッチＭ１１とノイズ信号保持容量ＣＴＮ１との接続点は、保持容量リセットスイッチＭ３１を介して接地され、水平転送スイッチＭ４１を介して、光信号とノイズ信号との差をとるための差動回路ブロック８に接続されている。同様に、光信号転送スイッチＭ２１と光信号保持容量ＣＴＳ１との接続点は、保持容量リセットスイッチＭ３２を介して接地され、水平転送スイッチＭ４２を介して、光信号とノイズ信号との差をとるための差動回路ブロック８に接続されている。
【００２３】
水平転送スイッチＭ４１及びＭ４２のゲートは列選択線Ｈ１に共通に接続され、水平走査回路ブロック７に接続されている。図２に示されている他の画素列の垂直信号線Ｖ２〜Ｖ３においても同様な構成の読み出し回路が設けられている。また、各画素列に接続されたノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートは、信号線ＰＴＮ、ＰＴＳに夫々共通に接続され、後述する動作タイミングに基づいて夫々に信号電圧が供給される。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態の一画素分の構造を示す断面図である。光電変換素子では、ｎ型基板３０１上にｐ型ウェル３０２が形成され、その上に受光素子のｎ層３０４が形成され、その上に受光素子のｐ層３０５がその表面を濃くして形成されている。また、転送ＭＯＳトランジスタ３０３のゲート領域が絶縁層を介して受光素子の側面に形成され、転送ＭＯＳトランジスタ３０３のゲート領域と受光素子の側面との間には、受光素子のｎ層から連続するバイパス領域３０６が形成されている。また、転送ＭＯＳトランジスタ３０３のゲート領域の側面の下部に浮遊拡散層（フローティングディフュージョン：ＦＤ）３０７が形成されており、浮遊拡散層３０７は出力回路の増幅用ＭＯＳトランジスタ３１０のゲートに接続されている。また、浮遊拡散層３０７には、浮遊拡散層３０７のリセット用のリセットＭＯＳトランジスタ３０８のソースが接続され、そのドレインはリセット電源３０９に接続されている。また、増幅用ＭＯＳトランジスタ３１０により増幅された信号は画素選択用ＭＯＳトランジスタ３１１を経て取り出される。また、これらの素子の上部にはアルミ遮光版３１３が備えられ、受光素子部以外には光が入射しないように構成されている。
【００２５】
次に、図２及び図４を参照しながら、一般的な信号の読み取り動作について説明する。受光素子Ｄ１１〜Ｄ３３からの光信号電荷の読み出しに先立って、リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ２３１のゲートＰＲＥＳ１がハイレベルとなる。これによって、増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１１〜Ｍ３３１のゲートがリセット電源にリセットされる。リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ２３１のゲートＰＲＥＳ１がロウレベルに復帰した後に、選択ＭＯＳトランジスタＭ４１１〜Ｍ４３１のゲートＰＳＥＬ１、及びノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３のゲートＰＴＮがハイレベルとなる。これによって、リセットノイズが重畳されたリセット信号（ノイズ信号）がノイズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３に読み出される。
【００２６】
次に、ノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３のゲートＰＴＮがロウレベルに復帰する。次に、転送ＭＯＳトランジスタＭ１１１〜Ｍ１３１のゲートＰＴＸ１がハイレベルとなり、受光素子Ｄ１１〜Ｄ３３の光信号電荷が、増幅ＭＯＳトランジスタＭ３１１〜Ｍ３３１のゲートに転送される。転送ＭＯＳトランジスタＭ１１１〜Ｍ１３１のゲートＰＴＸ１がロウレベルに復帰した後に、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートＰＴＳがハイレベルとなる。これによって、光信号が光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３に読み出される。次に、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートＰＴＳがロウレベルに復帰する。ここまでの動作で、第１行目に接続された画素セルのノイズ信号及び光信号が、夫々の画素列に接続されたノイズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３に保持される。
【００２７】
次に、リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ２３１のゲートＰＲＥＳ１及び転送ＭＯＳトランジスタＭ１１１〜Ｍ１３１のゲートＰＴＸ１がハイレベルとなり、受光素子Ｄ１１〜Ｄ３３の光信号電荷がリセットされる。この後、水平走査回路ブロックからの信号Ｈ１〜Ｈ３によって、各列の水平転送スイッチＭ４１〜Ｍ４６のゲートが順次ハイレベルとなる。この結果、ノイズ保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３に保持されていた電圧が、差動回路ブロック８に順次読み出される。差動回路ブロック８では、光信号とノイズ信号との差がとられ、出力端子ＯＵＴに順次出力される。以上で、第１行目に接続された画素セルの読み出しが完了する。
【００２８】
その後、第２行目の読み出しに先立って、ノイズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３のリセットスイッチＭ３１〜Ｍ３６のゲートＰＣＴＲがハイレベルとなり、ＧＮＤにリセットされる。以下同様に、垂直走査回路ブロック２からの信号によって第２行目以降に接続された画素セルの信号が順次読み出され、全画素セルの読み出しが完了する。
【００２９】
次に、飽和光量信号の読み出し動作について、図５に示すタイミングチャ−トを参照しながら説明する。
【００３０】
読み出しに先立って光電荷の蓄積を行う。但し、通常読みでは受光素子に光を照射して光電荷を蓄積している期間では常に浮遊拡散層をリセットしておくが、浮遊拡散層３０７に溢れた電荷を読み出す場合は、蓄積期間中にはリセットをかけない。その後、受光素子を遮光して、読み出し期間に入る。
【００３１】
先ず、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートＰＴＳがハイレベルとなり、これにより浮遊拡散層３０７に溜まっている飽和光量信号が光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３に読み出される。次に、光信号転送スイッチＭ２１〜Ｍ２３のゲートＰＴＳがロウレベルに復帰する。その後、リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ３３１のゲートＰＲＥＳ１がハイレベルとなり、浮遊拡散層３０７がリセット電源にリセットされる。リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ３３１のゲートがロウレベルに復帰した後に、ノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３のゲートＰＴＮがハイレベルとなる。これにより、ノイズ信号がノイズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３に読み出される。
【００３２】
ここまでの動作で、第１行目に接続された画素セルのノイズ信号及び飽和光量信号が、夫々の画素列に接続されたノイズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３に保持される。
【００３３】
そして、ノイズ信号転送スイッチＭ１１〜Ｍ１３のゲートＰＴＮがロウレベルになった後、リセットＭＯＳトランジスタＭ２１１〜Ｍ３３１のゲートＰＲＥＳ１がハイレベルとなり、リセットされる。その後、水平走査回路ブロックからの信号Ｈ１〜Ｈ３によって、各列の水平転送スイッチＭ４１〜Ｍ４６のゲートが順次ハイレベルとなる。この結果、ノイズ保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３に保持されていた電圧が、差動回路ブロック８に順次読み出される。差動回路ブロック８では、飽和光量信号とノイズ信号との差がとられ、出力端子ＯＵＴに順次出力される。出力された信号はＡ／Ｄ変換１０５によりＡ／Ｄ変換された後、画像メモリ１０９に保存される。
【００３４】
その後、ノイズ信号保持容量ＣＴＮ１〜ＣＴＮ３及び光信号保持容量ＣＴＳ１〜ＣＴＳ３のリセットスイッチＭ３１〜Ｍ３６のゲートＰＣＴＲがハイレベルとなり、ＧＮＤにリセットされる。そして、その後から受光素子部に残った受光素子信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換して画像メモリ１０９に保存する。その動作は前述の通常読みと同様である。
【００３５】
このようにして飽和光量信号及び受光素子信号の読み出しが行われる。但し、通常の撮像素子では、飽和光量信号を読み取ることは想定されていない。通常の読み出し時では、図４に示すように、電荷保持領域である浮遊拡散層３０７は読み出し直前に一度リセットされ、その後、転送スイッチであるＰＴＸ１がハイレベルになり、受光素子信号が転送される。つまり、通常読み出しの場合は浮遊拡散層３０７において混色が発生していても、大きな問題にはならない。ところが、浮遊拡散層３０７に漏れ込んだ飽和光量信号を用いてダイナミックレンジを拡大する場合には、上述のように図５に示すような読み出しシーケンスになり、読み出し直前にリセットをすることができない。つまり、浮遊拡散層３０７において混色が発生している場合にはその影響を直接受けてしまう。
【００３６】
混色を防ぐ為には素子構造を変えて浮遊拡散層３０７に混色が起こらないように素子構造を変更することも考えられるが、現実には大きな時間とコストが掛かってしまう。また、混色を防ぐように素子を変更することにより受光部の面積を狭くせざるを得ないような可能性もある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、上述のようなて飽和光量信号及び受光素子信号の読み出しを行いつつも、画像処理によって混色を補正する。これにより、時間及びコストを掛けずに混色を補正し、色混じりの少ない広ダイナミックレンジの画像を取得することが可能となる。
【００３８】
次に、混色を防ぐアルゴリズムについて具体的に説明する。図６は、撮像素子の一画素を上から見たときの様子を簡潔に示す図である。受光素子６０１の一側面に転送ゲート６０２を介して浮遊拡散層部６０３が隣接している。但し、受光素子６０１と浮遊拡散層部６０３との位置関係はこの限りではなく、浮遊拡散層部６０３は受光素子６０１のどちらの側に存在してもよい。
【００３９】
図７は、混色の発生機構を示す図である。ここでは、中心の画素の座標を（ｘ，ｙ）とし、中心の受光素子の画素をＰＤ(x,y)と、その浮遊拡散層の画素をＦＤ(x,y)と表すこととする。その中心の受光素子が飽和した時、図７に示すような方向に電荷がこぼれる。ＦＤ(x,y)にこぼれる量をａ(x,y)とすると、ＦＤ(x-1,y)にはαａ(x,y)がこぼれ、ＦＤ(x-1,y-1)及びＦＤ(x-1,y+1)にはβａ(x,y)がこぼれ、ＦＤ(x,y-1)及びＦＤ(x,y-2)にはγａ(x,y)がこぼれる。これらの係数α、β、γは事前に測定しておくことができる。ここでは、簡単のために対称性を利用して、ＦＤ(x-1,y-1)及びＦＤ(x-1,y+1)へこぼれる量を互いに同一とし、ＦＤ(x,y-1)及びＦＤ(x,y-2)へこぼれる量をも互いに同一としている。但し、素子の構造上対称性が存在しない場合等には別途係数を設けてもよい。
【００４０】
また、ＰＤ(x,y)の周りの受光素子が飽和している時、ＦＤ(x,y)に流れ込む電荷は図８に示すようになる。即ち、図８に示すように、ＦＤ(x,y)には自画素ＰＤ(x,y)からの信号だけでなく、混色要因となる近接ＰＤからも信号が漏れ込んでくる。つまり、得られる信号ＦＤ(x,y)は次の式（１）（数１）で表される。
【００４１】
【数１】
0004745876.tif 000002
【００４２】
数１において本来得られるべき信号は右辺第１項のａ(x,y)のみであり、他の成分はすべて混色成分になる。つまり、混色成分を除去する為にはａ(x,y)を求めればよい。
【００４３】
次に、上記のような条件で混色を起こす撮像素子全体について検討する。図９は、撮像素子全体像を示す図である。図９に示すように、水平方向の画素の座標が０からＸまでであり、垂直方向の画素の座標が０からＹまでであるとき、ｘ＜０，ｘ＞Ｘ，ｙ＜０，ｙ＞Ｙの領域では、画素が存在しないか、ＯＢ（optical black）領域のどちらかである。つまり、ｘ＝Ｘの画素の浮遊拡散層にはｘ＝Ｘ＋１からの混色信号を考慮しなくてよい。図１０は、ｘ＝Ｘの部分を拡大した拡大図である。
【００４４】
図１０に示す関係が成り立つため、ｘ＝Ｘにおいてｙ＝０〜ＹのＦＤ信号は次式（２）〜式（７）（数２）のようになる。
【００４５】
【数２】
0004745876.tif 000003
【００４６】
ここで、式（７）は未知数ａ(X,Y)及びａ(X,Y-1)の関数で表される。この式（７）は、次式（８）（数３）のように書き換えることができる。
【００４７】
【数３】
0004745876.tif 000004
【００４８】
ここで、式（８）を式（６）に代入してａ(X,Y)を消去すると、式（６）はａ(X,Y-1)及びａ(X,Y-2)の関数として表される。そして、更にこの式を変形してａ(X,Y-1)を求め、式（５）に代入し、このような書き換え及び代入を繰り返すと、式（３）がａ(X,0)及びａ(X,1)の関数で表される。そして、式（２）との連立一次方程式によりａ(X,0)及びａ(X,1)が夫々求められる。
【００４９】
逆に、ａ(X,0)及びａ(X,1)が求まると、式（３）よりａ(X,2)が求まり、ａ(X,2)が求まると、式（４）よりａ(X,3)が求まる。そして、最終的にはａ(X,Y)が求まり、画素アレイの最右列のａ(X,0)からａ(X,Y)までの全てが求められる。
【００５０】
次に、右から２番目の列、即ちｘ＝Ｘ−１の画素列における混色について検討する。図１１は、ｘ＝Ｘ、Ｘ−１の部分を拡大した拡大図である。第「ｘ＝Ｘ−１」列目のＦＤ信号は、最右列であるｘ＝ＸのＦＤ信号とは異なり、右隣の列のＰＤからの混色を考慮しなければならない。例えば、ＦＤ(X-1,0)の信号は次式（９）（数４）のようになる。
【００５１】
【数４】
0004745876.tif 000005
【００５２】
右辺第１項のａ(X-1,0)は自画素ＰＤから自画素ＦＤにこぼれる量で、これを求める必要がある。また、右辺第２項のαａ(X,0)はＰＤ(X,0)から漏れ込んでくる量、第３項βａ(X,1)はＰＤ(X,1)から漏れ込んでくる量、第４項γａ(X-1,1)はＰＤ(X-1,1)から漏れ込んでくる量である。式（９）においてａ(X,0)及びａ(X,1)は最右列の漏れ量として既に求められているため、未知数はａ(X-1,Y)及びａ(X-1,1)のみである。従って、ｘ＝Ｘの場合と同様に、式の書き換え及び代入を繰り返すことにより、第「ｘ＝Ｘ−１」列目のａ(X-1,0)からａ(X-1,Y)までの全てが求められる。
【００５３】
同様に、Ｘ＝０まで順に演算を行えば、全ての画素において自画素ＰＤから自画素ＦＤにこぼれた量が求まる。そして、このこぼれた量を用いれば、受光素子部と浮遊拡散層との間に発生した混色を補正することができる。即ち、求められた補正後の飽和光量信号と受光素子信号とを加算することにより、より色混ざりの少ない画像を得ることができる。また、この時に必要に応じて補正後の飽和光量信号に適切なゲインを掛けてから加算してもよい。
【００５４】
このような画像処理は、図１に示す画像入力装置において次のように実行される。事前に不揮発性メモリ１１５に各補正係数α、β及びγを保存しておき、撮像装置の電源が入ると同時に揮発性メモリ１１６に保存するようにする。その後、撮影を行い前記読み出し方法に基づいて読み出したＦＤ信号を画像メモリ１０９に保存し、補正を行う画素を画像メモリ１０９から読み出し、システム制御部１１４が適当な補正係数を揮発性メモリ１１６から読み出す。そして、信号処理回路１０８が上記の演算を行う。
【００５５】
なお、第１の実施形態では、図６等に示すように、浮遊拡散層６０３が受光素子部６０１の右側に位置しているが、右側に位置している必要はない。例えば、浮遊拡散層６０３が受光素子６０１の左側に位置していてもよく、この場合は、前記の演算を左端（ｘ＝０）から行えばよい。また、上側又は下側に位置していてもよく、この場合は、前記の演算を上端（ｘ＝０）又は下端（ｘ＝Ｙ）から行えばよい。
【００５６】
また、これらの処理をカメラ等の撮像装置内で行わずに、専用のアプリケーションを用いてパーソナルコンピュータ等により実行してもよい。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態は、受光素子が飽和した場合に自画素ＦＤも含めて６方向に信号がこぼれるという前提に構成されているが、現実には漏れる方向によって漏れる量に差があることもある。そして、素子構造にもよるが、自画素ＦＤと隣接画素（第１の実施形態においては左隣）のＦＤにこぼれる量のみを考慮すればよいことが多い。そこで、第２の実施形態では、飽和した受光素子の両側の浮遊拡散層のみを考慮して処理を行う。この場合には、より速い処理で補正を行うことができる。
【００５８】
飽和光量信号及び受光素子信号を読み出す動作は第１の実施形態と同様である。本実施形態では、飽和した受光素子の両側の浮遊拡散層のみを考慮するため、図１２に示すような混色モデルに基づいて演算を行えばよい。即ち、図１２に示すように、ＦＤ(x,y)は式（１０）（数５）で表される。
【００５９】
【数５】
0004745876.tif 000006
【００６０】
そして、ｘ＝Ｘの画素列では、隣接ＰＤからの漏れ込みを考えなくてよいので、式（１０）は式（１１）（数６）のようになる。
【００６１】
【数６】
0004745876.tif 000007
【００６２】
つまり、求める値が直接求まる。これによってａ(X-1,y)が求まり、ａ(X-1,y)が求まるとａ(X-2,y)が求まり、最終的にａ(0,y)が求まる。この演算を全ての画素行（ｙ＝０〜Ｙ）に対して行えば、全ての画素において混色が補正されたＦＤ値が求まる。
【００６３】
このような第２の実施形態によれば、第１の実施形態のように２次元的な演算を行う必要がないため、迅速な処理が可能となる。従って、第２の実施形態は、特にカメラ等の撮像装置内の信号処理回路１０８が演算する場合に、負荷が少なくなり効果的である。
【００６４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第２の実施形態では、飽和した受光素子の両側の浮遊拡散層のみを考慮するという近似を用いた補正を行っているが、更なる近似も可能である。この近似では、「隣の同色画素の信号値は等しい」と仮定する。この場合には、より演算が簡略化される。本実施形態では、単位マトリックスが２×２のベイヤ配列を持つ撮像素子に基づいて説明する。このベイヤ配列は、例えば図１３のようになっている。本実施形態では、次式（１２）（数７）で表される。
【００６５】
【数７】
0004745876.tif 000008
【００６６】
つまり、ＦＤ(x-1,y)及びＦＤ(x,y)の間には次の連立一次方程式（１３）（数８）が成り立ち。ａ(x,y)及びａ(x-1,y)が夫々求まる。
【００６７】
【数８】
0004745876.tif 000009
【００６８】
本実施形態では、この近似を用いることにより、自画素及び隣接画素のみを考慮し、画素一列のすべてを考慮することはしない。このため、明らかに受光素子が飽和していない等の補正の不要な部分を無視する等して、更に効率的に処理速度を向上させることができる。
【００６９】
例えば、受光素子が飽和していない部分を判定しつつ、上述の近似を行う場合には、次のようなアルゴリズムで処理を実行すればよい。図１４は、第３の実施形態における画像処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。ここで、ＰＤnはｎ番目のＰＤ画素を、ＦＤnはｎ番目のＦＤ画素を表す。また、補正後のＦＤn信号をＦＤ´nとする。更に、ＰＤsatはＰＤが飽和した時に出力される値を示す。
【００７０】
先ず、ＰＤ画像及びＦＤ画像を前記読み出し方法により取得し、共に画像メモリ１０９に保存しておく（ステップＳ１及びＳ２）。次に、ＰＤ画像を先頭（ｎ＝０）から順にスキャンし、読み出したＰＤn信号をＰＤsatと比較する（ステップＳ３）。そして、ＰＤn信号がＰＤsat以下の場合は、そのＰＤn信号は飽和していないものと判断し、ＦＤ´nに０の値を代入する（ステップＳ４）。一方、ＰＤn信号がＰＤsatより大きい場合は、ステップＳ５に進む。
【００７１】
ステップＳ５では、隣接ＰＤ画素のＰＤn+1信号をＰＤsatと比較する。そして、ＰＤn+1信号がＰＤsat以下の場合は、ＰＤn+1の画素が飽和しておらず、混色は生じないと判断し、ＦＤ´nにＦＤnの値をそのまま代入する（ステップＳ６）。一方、ＰＤn+1信号もＰＤsatより大きい場合は、式（１３）の方程式を解き（ステップＳ７）、その結果をＦＤ´nに代入する（ステップＳ８）。
【００７２】
この処理を全ての画素（ｎ＝総画素数）になるまで繰り返し（ステップＳ９及びＳ１０）、全ての画素の補正が終了すると、補正後のＦＤ信号としてＦＤ´画像が取得される（ステップＳ１１）。このＦＤ´画像をＰＤ画像と加算することにより、高輝度部の混色を抑えた広Ｄレンジの画像を得ることができる。
【００７３】
このアルゴリズムを用いることにより、無駄に全画素方程式を計算する手間を省略することができ、更に、自画素ＰＤが飽和していないときに強制的にＦＤ信号を０にすることによって、ＦＤ信号にある迷光や暗電流等による暗部のノイズをカットできる。暗部ノイズをカットするという目的ならば、第１及び第２の実施形態においてもこのアルゴリズムは有効である。
【００７４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。第１〜第３の実施形態では、電荷保持領域として浮遊拡散層（ＦＤ）領域が用いられているが、本発明は電荷保持領域に浮遊拡散層を用いたものには限定されない。第４の実施形態では、浮遊拡散層以外の電荷保持領域が用いられている。但し、第４の実施形態に係る画像入力装置のブロック構成は、第１〜第３の実施形態と同様である（図１参照）。
【００７５】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。この固体撮像装置では、複数の画素が２次元配列されている。１個の画素には、転送用ＭＯＳＦＥＴａ１５０２、転送用ＭＯＳＦＥＴｂ１５０３、リセット用ＭＯＳＦＥＴ１５０６、増幅用ＭＯＳＦＥＴ１５０７及び画素選択用ＭＯＳＦＥ１５０８が含まれている。転送用ＭＯＳＦＥＴａ１５０２のソース及びドレインは夫々受光素子部１５０１、浮遊拡散層部１５０５に対応する。また、転送用ＭＯＳＦＥＴｂ１５０３のソース及びドレインは夫々電荷保持領域１５０４、浮遊拡散層部１５０５に対応する。図１５では、電荷保持領域１５０４が受光素子部１５０１の下部に配置されているが、特に下部でなければならないことはない。第１の実施形態の固体撮像素子との大きな相違点は、浮遊拡散層部１５０５とは別に電荷保持領域１５０４が同一画素内に設けられているという点である。
【００７６】
図１６は、第４の実施形態における撮像素子内の構成を示す回路図であり、図１７は、第４の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。なお、図１６は図１５の等価回路を示している。
【００７７】
受光素子部１６０３により光電変換された電荷は、受光素子部１６０３内の電荷蓄積領域１６０２に蓄積される。電荷保持領域１６０２は受光素子部１６０３とは別に遮光された領域である。受光素子部１６０３の飽和電荷量を超えたとき、該飽和電荷量を超えた過剰電荷の一部を電荷保持領域１６０２に排出する経路が設けられている。受光素子部１６０３は、第１の転送部（転送ＭＯＳＦＥＴａ１６０４）を介して、ソースフォロワアンプを構成する増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７のゲートに接続されている。電荷保持領域１６０２は、第２の転送部（転送ＭＯＳＦＥＴｂ１６０５）を介して、増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７のゲートに接続されている。更に増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７のゲートは、浮遊拡散層１６０１にも接続されている。増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７は、受光素子部１６０３及び電荷保持領域１６０２の信号電荷を増幅する。更に増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７のゲートにはリセット用ＭＯＳＦＥＴ１６０６が接続されており、リセット用ＭＯＳＦＥＴ１６０６がオンすると浮遊拡散層１６０１は電源電圧ＶＤＤの電位にリセットされる。
【００７８】
画素選択用ＭＯＳＦＥＴ１６０８をオンすることにより、増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７はアクティブになり、各信号を増幅できるようになる。増幅された信号は信号別に夫々、飽和光量信号用容量１６１２、受光素子信号用容量１６１３、又はオフセットノイズ用容量１６１４のいずれかに、夫々の転送用ＭＯＳＦＥＴ１６０９〜１６１１を介して転送される。
【００７９】
ここで、読み出し処理の一例について図１７に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００８０】
先ず、タイミングＴ１より前では、電位φｒｅｓは正電位であり、電位φｔｘ、φｔｙ、φｓｅｌ、φＣｔｓＦＤ、φＣｔｓＰＤ及びφＣｔｎは０Ｖである。従って、リセット用ＭＯＳＦＥＴ１６０６がオンしており、浮遊拡散層１６０１に電源電位ＶＤＤが供給されている。
【００８１】
次に、タイミングＴ１において、電位φｔｘ及びφｔｙとして正パルスを印加する。この結果、転送用ＭＯＳＦＥＴａ１６０４及び転送用ＭＯＳＦＥＴｂ１６０５がオンし、浮遊拡散層１６０１、電荷保持領域１６０２及び受光素子部１６０３に電源電位ＶＤＤが印加されてリセットされる。リセット後、電位φｒｅｓを０Ｖに下げ、リセット用ＭＯＳＦＥＴ１６０６をオフにする。そして、電位φｔｘ及びφｔｙを、例えば１．３Ｖにし、受光素子部１６０３、電荷保持領域１６０２及び浮遊拡散層１６０１をフローティング状態にする。但し、このとき、外部のメカニカルシャッター１００２はまだ開いておらず、受光素子部１６０３において光電荷の蓄積は始まっていない。
【００８２】
次に、タイミングＴ２において、メカニカルシャッター１００２が開き、受光素子部１６０３に光が照射され、受光素子部１６０３による光電荷の発生及び蓄積を開始する。受光素子部１６０３に弱い光が照射されている時には、受光素子部１６０３は飽和せず、受光素子部１６０３から電荷保持領域１６０２に電荷が流入することはない。これに対し、受光素子部１６０３に強い光が照射されると、受光素子部１６０３が飽和し、受光素子部１６０３から電荷保持領域１６０２に電荷の一部が流入する。
【００８３】
次に、タイミングＴ３において、メカニカルシャッター１００２が閉じ、受光素子部１６０３は遮光され、光電変換部１６０３による光電荷の生成が終了する。
【００８４】
次に、タイミングＴ４において、電位φｔｙとして正パルスを印加する。この結果、転送用ＭＯＳＦＥＴｂ１６０５がオンし、電荷保持領域１６０２に蓄積された電荷が浮遊拡散層１６０１に読み出される。図１７中の浮遊拡散層１６０１の電位ＦＤの実線は、弱い光が照射され、受光素子部１６０３から電荷保持領域１６０２に電荷があふれ出なかった場合の電位の変化を示す。一方、浮遊拡散層１６０１の電位の点線は、強い光が照射され、受光素子部１６０３から電荷保持領域１６０２に電荷が溢れ出た場合の電位の変化を示す。電荷保持領域１６０２から浮遊拡散層１６０１に電荷が読み出されると、浮遊拡散層１６０１の電位が下がる。
【００８５】
次に、タイミングＴ５において、電位φｓｅｌを０Ｖから正電位にする。この結果、選択用ＭＯＳＦＥＴ１６０８がオンし、信号出力線１６１７をアクティブ状態にする。増幅用ＭＯＳＦＥＴ１６０７は、ソースフォロアアンプを構成し、浮遊拡散層１６０１の電位に応じて、信号出力線１６１７に出力電圧を出力する。
【００８６】
次に、タイミングＴ６において、電位φＣｔｓＦＤとして正パルスを印加する。この結果、転送用ＭＯＳＦＥＴ１６０９がオンし、容量１６１２に浮遊拡散層１６０１の電位に応じた信号出力線１６１７の電位が蓄積される。受光素子部１６０３が飽和していない画素では、電荷保持領域１６０２に電荷が溢れ出ることはないので、浮遊拡散層１６０１のリセット電圧ＶＤＤに応じた出力が容量１６１２に蓄積される。一方、受光素子部１６０３に強い光が照射され、受光素子部１６０３が飽和した場合は、浮遊拡散層１６０１のリセット電圧ＶＤＤより低い出力が容量１６１２に蓄積される。
【００８７】
次に、タイミングＴ７において、電位φｒｅｓとして正パルスを印加する。この結果、リセットＭＯＳＦＥＴ１６０６がオンし、浮遊拡散層１６０１は再度電源電位ＶＤＤにリセットされる。
【００８８】
次に、タイミングＴ８において、電位φＣｔｎとして正パルスを印加する。この結果、転送用ＭＯＳＦＥＴ１６１１がオンし、浮遊拡散層１６０１がリセットされた状態での信号出力線１６１７のオフセットノイズ電圧が容量１６１４に蓄積される。
【００８９】
次に、タイミングＴ９において、電位φｔｘとして正パルスを印加する。この結果、転送用ＭＯＳＦＥＴａ１６０４がオンし、受光素子部１６０３に蓄積された電荷が浮遊拡散層１６０１に読み出される。
【００９０】
次に、タイミングＴ１０において、電位φＣｔｓＰＤとして正パルスを印加する。この結果、転送用ＭＯＳＦＥＴ１６１０がオンし、受光素子部１６０３から浮遊拡散層１６０１に読み出された電荷に応じた信号出力線１６１７の電圧が容量１６１３に蓄積される。
【００９１】
次に、タイミングＴ１１において、電位φｓｅｌを０Ｖにする。この結果、選択用ＭＯＳＦＥＴ１６０８がオフし、信号出力線１６１７は非アクティブ状態になる。
【００９２】
次に、タイミングＴ１２において、電位φｒｅｓを正電位にする。この結果、リセット用ＭＯＳＦＥＴ１６０６がオンし、浮遊拡散層１６０１の電位が電源電位ＶＤＤに固定される。
【００９３】
以上の処理により、容量１６１４にオフセットノイズに対応する電荷が蓄積され、容量１６１２に受光素子部１６０３から電荷保持領域１６０２に溢れ出た電荷に対応する電荷が蓄積され、容量１６１３に受光素子部１６０３の蓄積電荷に対応する電荷が蓄積される。
【００９４】
また、差動アンプ１６１５は、容量１６１２の信号電圧から容量１６１４のノイズ電圧を引いた電圧を出力し、差動アンプ１６１６は、容量１６１３の信号電圧から容量１６１４のノイズ電圧を引いた電圧を出力する。そして、差動アンプ１６１５から出力された信号が飽和光量信号として、差動アンプ１６１６から出力された信号が受光素子信号として取り出される。これらの信号は、例えば画像メモリ１０９に記録される（図１参照）。
【００９５】
電荷保持領域から読み出した飽和光量信号に対する混色の補正処理は、第１〜第３の実施形態と同様に行う。但し、第１又は第２の実施形態と同様の処理を行う場合には、電荷保持領域と受光素子部との位置関係に応じて、最初に補正を行う箇所（画素行、画素列）を適宜選択する必要がある。例えば、図１５に示すように、電荷保持領域１５０４が受光素子部１５０１の下方に位置しているときは、画素アレイの下端（図９におけるｙ＝Ｙ）から演算を始めることになる。また、補正の近似についても第２又は第３の実施形態と同様の処理を行うことができる。この場合も、図１５に示すように、電荷保持領域１５０４が受光素子部１５０１の下方に位置しているときは、縦方向（Ｙ方向）のみの近似となる。
【００９６】
なお、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインタネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像入力装置（画像処理装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の撮像素子１００３としてＣＭＯＳ型固体撮像素子を用いた場合の素子内の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の一画素分の構造を示す断面図である。
【図４】一般的な信号の読み取り動作を示すタイミングチャートである。
【図５】飽和光量信号の読み出し動作を示すタイミングチャートである。
【図６】撮像素子の一画素を上から見たときの様子を簡潔に示す図である。
【図７】混色の発生機構を示す図である。
【図８】第１の実施形態おいて考慮する浮遊拡散層に流れ込む電荷を示す図である。
【図９】撮像素子全体像を示す図である。
【図１０】ｘ＝Ｘの部分を拡大した拡大図である。
【図１１】ｘ＝Ｘ、Ｘ−１の部分を拡大した拡大図である。
【図１２】第２の実施形態おいて考慮する浮遊拡散層に流れ込む電荷を示す図である。
【図１３】第３の実施形態おいて考慮する浮遊拡散層に流れ込む電荷を示す図である。
【図１４】第３の実施形態における画像処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図１６】第４の実施形態における撮像素子内の構成を示す回路図である。
【図１７】第４の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
Ｄ１１〜Ｄ１３：受光素子
Ｍ１１１〜Ｍ１３３：転送ＭＯＳトランジスタ
Ｍ２１１〜Ｍ２３３：リセットＭＯＳトランジスタ
Ｍ３１１〜Ｍ３３３：増幅ＭＯＳトランジスタ
Ｍ４１１〜Ｍ４３３：選択ＭＯＳトランジスタ
Ｍ１１〜Ｍ１３：ノイズ信号転送スイッチ
Ｍ２１〜Ｍ２３：光信号転送スイッチ
Ｍ３１〜Ｍ３６：保持容量リセットスイッチ
Ｍ４１〜Ｍ４６：水平転送スイッチ
Ｍ５０：入力ＭＯＳトランジスタ
Ｍ５１〜Ｍ５３：負荷ＭＯＳトランジスタ
Ｍ７１〜Ｍ７３：ゲート接地ＭＯＳトランジスタ
Ｖ１〜Ｖ３：垂直出力線
ＰＴＸ１〜ＰＴＸ３：第１の行選択線
ＰＲＥＳ１〜ＰＲＥＳ３：第２の行選択線
ＰＳＥＬ１〜ＰＳＥＬ３：第３の行選択線
１６０１：浮遊拡散層部
１６０２：電荷保持領域
１６０３：受光素子部
１６０４：転送用ＭＯＳＦＥＴａ
１６０５：転送用ＭＯＳＦＥＴｂ
１６０６：リセット用ＭＯＳＦＥＴ
１６０７：増幅用ＭＯＳＦＥＴ
１６０８：画素選択用ＭＯＳＦＥＴ
１６０９：飽和光量信号転送用ＭＯＳＦＥＴ
１６１０：受光素子信号転送用ＭＯＳＦＥＴ
１６１１：オフセットノイズ信号転送用ＭＯＳＦＥＴ
１６１２：飽和光量信号保持容量
１６１３：受光素子信号保持容量
１６１４：オフセットノイズ信号保持容量
１６１５：飽和光量信号用差動アンプ
１６１６：受光素子信号用差動アンプ
１６１７：垂直信号線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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