(57)【要約】【課題】  解像度を低下させることなくダイナミックレンジを拡大させることが可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】  半導体基板上に行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配設された複数の光電変換素子を含む固体撮像素子であって、複数の光電変換素子は、入射光量に対して相対的に高感度の光電変換を行う複数の第１の光電変換素子１０１と、入射光量に対して相対的に低感度の光電変換を行う複数の第２の光電変換素子１０２とを含み、第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２は、それぞれ市松状に配設されているものであり、第１の光電変換素子１０１の大きさは、第２の光電変換素子１０２の大きさよりも大きいものである。【選択図】  図１
2005286565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配設された複数の光電変換素子を含む固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子は、入射光量に対して相対的に高感度の光電変換を行う複数の第１の光電変換素子と、入射光量に対して相対的に低感度の光電変換を行う複数の第２の光電変換素子とを含み、
前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子は、それぞれ市松状に配設されているものであり、
前記第１の光電変換素子の大きさは、前記第２の光電変換素子の大きさよりも大きいものである固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記列方向に配設された複数の前記光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応して設けられ、前記複数の光電変換素子からの電荷を前記列方向に転送する垂直転送部と、
前記垂直転送部により転送される電荷を前記行方向に転送する水平転送部と、
前記水平転送部により転送される電荷に応じた信号を出力する出力部とを備え、
前記垂直転送部は、前記複数の光電変換素子列の各々に対応して前記半導体基板上の前記列方向に形成された複数本の垂直転送チャネルと、前記垂直転送チャネルの各々を平面視上交差するように形成された複数本の垂直転送電極と、前記複数の光電変換素子からの電荷を前記垂直転送チャネルに読み出す電荷読み出し領域とを含み、
前記垂直転送電極は、前記複数の光電変換素子の各々に対応してそれぞれ複数本設けられ、
前記第１の光電変換素子の前記電荷読み出し領域及び前記第２の光電変換素子の前記電荷読み出し領域は、それぞれ異なる位置関係にある前記垂直転送電極に対応する位置に設けられるものである固体撮像素子。
【請求項３】
請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記垂直転送チャネルは、前記複数の光電変換素子列の間を前記列方向に延在する直線形状を呈するものであり、
前記垂直転送電極は、前記複数の光電変換素子の間を全体として前記行方向に延在する蛇行形状を呈するものであり、
前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記行方向の長さは略同一であり、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記列方向の長さは、前記第１の光電変換素子の方が前記第２の光電変換素子よりも長くなっているものである固体撮像素子。
【請求項４】
請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記垂直転送チャネルは、前記複数の光電変換素子の間を全体として前記列方向に延在する蛇行形状を呈するものであり、
前記垂直転送電極は、前記複数の光電変換素子の間を全体として前記行方向に延在する蛇行形状を呈するものであり、
前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記行方向の長さは、前記第１の光電変換素子の方が前記第２の光電変換素子よりも長くなっているものであり、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記列方向の長さは、前記第１の光電変換素子の方が前記第２の光電変換素子よりも長くなっているものである固体撮像素子。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第１の光電変換素子の前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加と、前記第２の光電変換素子の前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加とを異なるフィールドで行い、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々からの電荷に応じた信号を独立に読み出す固体撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
請求項２〜４のいずれか記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
前記第１の光電変換素子の前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加を行い、前記第１の光電変換素子からの電荷のみを読み出す固体撮像素子の駆動方法。
【請求項７】
請求項２〜４のいずれか記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
奇数行の光電変換素子行に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加と、偶数行の光電変換素子行に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加とを異なるフィールドで行い、奇数行と偶数行とに分けて電荷を読み出す固体撮像素子の駆動方法。
【請求項８】
請求項２〜４のいずれか記載の固体撮像素子の駆動方法であって、
奇数列の光電変換素子列に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加と、偶数列の光電変換素子列に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスへの印加とを同一のフィールドで行い、前記列方向に隣接する２つの前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子の各々からの電荷を混合させて読み出す固体撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配設された複数の光電変換素子を含む固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラに利用される固体撮像素子は、光電変換素子によって画像信号に対応する電荷を検出するため、一般にダイナミックレンジを広げるのが困難である。そこで、広ダイナミックレンジの画像を得るため、相対的に高感度の光電変換素子と、相対的に低感度の光電変換素子を有する固体撮像素子を利用することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された撮像素子は、１行毎に高感度の光電変換素子と低感度の光電変換素子とが交互に配置されたものである。この撮像素子から読み出された画像信号に基づく画像は、高感度の光電変換素子から得られる高感度画像信号と、低感度の光電変換素子から得られる低感度画像信号とが行毎に別々に生成される。そして、それぞれ補間処理をして拡大した後、所定の混合比で合成することにより、広ダイナミックレンジの撮影画像信号を得ることができる。
【０００４】
又、ハニカム配置された光電変換素子を有するＣＣＤ型固体撮像素子の虚画素点位置にある垂直転送路に穴を空け、この穴の上方に色フィルタを設けない構成の固体撮像素子が知られている（特許文献２参照）。この穴に入射する光によって生じる信号電荷は、色フィルタを通さない信号電荷であるため、これを輝度データとし、各光電変換素子から読み出した画像データを輝度データで補正することで、高解像度、高精度の画像作成を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３８１２６号公報
【特許文献２】特開２００３−３０４４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された撮像素子は、ダイナミックレンジを拡大した撮影画像を得ようとすると、縦方向及び横方向の少なくとも一方の解像度が低下するという問題点がある。
【０００７】
又、特許文献１に記載された撮像素子は、高感度の光電変換素子と低感度の光電変換素子との大きさについては具体的に開示されていない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、解像度を低下させることなくダイナミックレンジを拡大させることが可能な固体撮像素子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】
【０００９】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板上に行方向とこれに直交する列方向に正方格子状に配設された複数の光電変換素子を含む固体撮像素子であって、前記複数の光電変換素子は、入射光量に対して相対的に高感度の光電変換を行う複数の第１の光電変換素子と、入射光量に対して相対的に低感度の光電変換を行う複数の第２の光電変換素子とを含み、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子は、それぞれ市松状に配設されているものであり、前記第１の光電変換素子の大きさは、前記第２の光電変換素子の大きさよりも大きいものである。
【００１０】
この構成により、隣接する第１の光電変換素子と第２の光電変換素子とによる撮像信号を合成して得る場合、合成信号は２画素の重心に位置する単独画素とみなすことができ、仮想的に市松状配列の画像信号となる。このため、解像度を実質的に低下させることなく、ダイナミックレンジを拡大させることができる。又、第１の光電変換素子の大きさが第２の光電変換素子の大きさよりも大きくなっている。このため、同一面積の基板に同じ大きさの光電変換素子を配設する場合に比べ、第１の光電変換素子の電荷蓄積容量を増やすことができ、第１の光電変換素子から得られる画像信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００１１】
又、本発明の固体撮像素子は、前記列方向に配設された複数の前記光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応して設けられ、前記複数の光電変換素子からの電荷を前記列方向に転送する垂直転送部と、前記垂直転送部により転送される電荷を前記行方向に転送する水平転送部と、前記水平転送部により転送される電荷に応じた信号を出力する出力部とを備え、前記垂直転送部は、前記複数の光電変換素子列の各々に対応して前記半導体基板上の前記列方向に形成された複数本の垂直転送チャネルと、前記垂直転送チャネルの各々を平面視上交差するように形成された複数本の垂直転送電極と、前記複数の光電変換素子からの電荷を前記垂直転送チャネルに読み出す電荷読み出し領域とを含み、前記垂直転送電極は、前記複数の光電変換素子の各々に対応してそれぞれ複数本設けられ、前記第１の光電変換素子の前記電荷読み出し領域及び前記第２の光電変換素子の前記電荷読み出し領域は、それぞれ異なる位置関係にある前記垂直転送電極に対応する位置に設けられるものである。
【００１２】
この構成により、様々な方法で電荷を読み出すことができ、使い勝手の良い固体撮像素子を提供することができる。
【００１３】
本発明の固体撮像素子は、前記垂直転送チャネルは、前記複数の光電変換素子列の間を前記列方向に延在する直線形状を呈するものであり、前記垂直転送電極は、前記複数の光電変換素子の間を全体として前記行方向に延在する蛇行形状を呈するものであり、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記行方向の長さは略同一であり、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記列方向の長さは、前記第１の光電変換素子の方が前記第２の光電変換素子よりも長くなっているものである。
【００１４】
本発明の固体撮像素子は、前記垂直転送チャネルは、前記複数の光電変換素子の間を全体として前記列方向に延在する蛇行形状を呈するものであり、前記垂直転送電極は、前記複数の光電変換素子の間を全体として前記行方向に延在する蛇行形状を呈するものであり、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記行方向の長さは、前記第１の光電変換素子の方が前記第２の光電変換素子よりも長くなっているものであり、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々の中心を基準とする前記列方向の長さは、前記第１の光電変換素子の方が前記第２の光電変換素子よりも長くなっているものである。
【００１５】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記固体撮像素子の駆動方法であって、前記第１の光電変換素子の前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加と、前記第２の光電変換素子の前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加とを異なるフィールドで行い、前記第１の光電変換素子及び第２の光電変換素子の各々からの電荷に応じた信号を独立に読み出すものである。
【００１６】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、前記第１の光電変換素子の前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加を行い、前記第１の光電変換素子からの電荷のみを読み出すものである。
【００１７】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、奇数行の光電変換素子行に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加と、偶数行の光電変換素子行に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加とを異なるフィールドで行い、奇数行と偶数行とに分けて電荷を読み出すものである。
【００１８】
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、奇数列の光電変換素子列に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスの印加と、偶数列の光電変換素子列に含まれる光電変換素子に対応する垂直転送電極のうち前記電荷読み出し領域に対応する前記垂直転送電極への読み出しパルスへの印加とを同一のフィールドで行い、前記列方向に隣接する２つの前記第１の光電変換素子及び前記第２の光電変換素子の各々からの電荷を混合させて読み出すものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、解像度を低下させることなくダイナミックレンジを拡大させることが可能な固体撮像素子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】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子１００の概略構成を示す図である。図１では固体撮像素子１００の部分拡大図を示した。
固体撮像素子１００は、半導体基板表面に行方向（図１のＸ方向）とこれに直交する列方向（図１のＹ方向）に正方格子状に配設された複数の第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２（以下、複数の光電変換素子ともいう）と、列方向に配設された複数の光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応して設けられ、複数の光電変換素子からの電荷を列方向に転送する垂直転送部１１０と、垂直転送部１１０により転送される電荷を行方向に転送する水平転送部１１１と、水平転送部１１１により転送される電荷に応じた信号を出力する出力部１１２とを含む。第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２は、例えばフォトダイオードである。図１に示した第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２は、その開口から見える領域のみを示したものではなく、第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２の大きさそのものを示したものである。
【００２１】
第１の光電変換素子１０１は、固体撮像素子１００に入射する入射光量に対して相対的に高感度の光電変換を行うもので、市松状に配設されている。第２の光電変換素子１０２は、固体撮像素子１００に入射する入射光量に対して相対的に低感度の光電変換を行うもので、市松状に配設されている。第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２はそれぞれ八角形となっているが、形状は特にこれに限定する必要はない。第１の光電変換素子１０１と第２の光電変換素子１０２の感度を変化させるには、光電変換素子の受光面の面積を変化させても良いし、光電変換素子上方に設けたマイクロレンズによって集光面積を変化させても良い。これらの方法は、いずれも周知であるので説明を省略する。
【００２２】
第１の光電変換素子１０１の大きさは、第２の光電変換素子１０２の大きさよりも大きくなっている。図１に示すように、第１の光電変換素子１０１の中心を基準とする行方向の長さＬｘ１は、第２の光電変換素子１０２の中心を基準とする行方向の長さＬｘ２とほぼ同一であるが、第１の光電変換素子１０１の中心を基準とする列方向の長さＬｙ１は、第２の光電変換素子１０２の中心を基準とする列方向の長さＬｙ２よりも長くなるように設計されている。第１の光電変換素子１０１の感度を第２の光電変換素子１０２の感度よりも高く設定する場合、第２の光電変換素子１０２の電荷蓄積容量は、第１の光電変換素子１０１の電荷蓄積容量より充分に少なくても問題はない。本実施形態では、図１のように、第１の光電変換素子１０１の大きさを第２の光電変換素子１０２よりも大きくして第１の光電変換素子１０１の電荷蓄積容量を大きくし、第２の光電変換素子１０２の電荷蓄積容量を小さくしている。このため、第１の光電変換素子１０１から得られる画像信号のＳＮ比を向上させることができ、画質の向上を図ることができる。
【００２３】
垂直転送部１１０は、列方向に配設された複数の光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応して半導体基板上の列方向に形成された複数本の垂直転送チャネル（図示せず）と、垂直転送チャネルの上層に形成された複数本の垂直転送電極１０３〜１０６（図１では一部にのみ符号を付してある）と、第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２からの電荷を垂直転送チャネルに読み出す第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８（図１では模式的に矢印で示してある）とを含む。複数本の垂直転送電極１０３〜１０６は、それぞれ複数の光電変換素子の間を全体として行方向に延在する蛇行形状を呈するものである。
【００２４】
垂直転送チャネルは、第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２の側方に列方向に延在する一定幅の直線状領域であり、その上層に形成された垂直転送電極１０３〜１０６によって、電荷が蓄積され、転送される領域が区分される。垂直転送電極１０３〜１０６は、第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２のそれぞれに対応して２つ設けられる。垂直転送電極１０３〜１０６には、端子１１３〜１１６を介して４相の垂直転送パルス（以下、駆動パルスともいう）が印加され、垂直転送チャネルの電荷が列方向に転送される。尚、垂直転送電極１０３〜１０６は、第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２のそれぞれに対応して２つ以上設けられていても良い。
【００２５】
第１電荷読み出し領域１０７は、垂直転送電極１０３及び１０５に対応する位置に設けられる。第２電荷読み出し領域１０８は、垂直転送電極１０４及び１０６に対応する位置に設けられる。第１の光電変換素子１０１から垂直転送チャネルへの電荷読み出しは、端子１１３に印加される第１相の垂直転送パルス及び端子１１５に印加される第３相の垂直転送パルスに読み出しパルスを重畳させることによって行う。又、第２の光電変換素子１０２から垂直転送チャネルへの電荷読み出しは、端子１１４に印加される第４相の垂直転送パルス及び端子１１６に印加される第２相の垂直転送パルスに読み出しパルスを重畳させることによって行う。
【００２６】
図１において、行方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の光電変換素子を光電変換素子行とし、各行の横にその名称（第１行、第２行、第３行）を付した。又、列方向（Ｙ方向）に並ぶ複数の光電変換素子を光電変換素子列とし、各列の上にその名称（第１列、第２列、第３列）を付した。固体撮像素子１００は、この光電変換素子行と光電変換素子列とが、半導体基板上に多数形成されている。
【００２７】
図２は、本発明の第一実施形態を説明するためのデジタルカメラ２００の概略構成を示す図である。
デジタルカメラ２００は、撮像部１と、アナログ信号処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、駆動部４と、ストロボ５と、デジタル信号処理部６と、圧縮／伸張処理部７と、表示部８と、システム制御部９と、内部メモリ１０と、メディアインタフェース１１と、記録メディア１２と、操作部１３とを備える。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、及びメディアインタフェース１１は、システムバス２０に接続されている。
【００２８】
撮像部１は、撮影レンズ等の光学系１ａ、メカニカルシャッタ１ｂ、及び図１に示す固体撮像素子１００を含んで被写体の撮影を行うものであり、アナログの撮像信号を出力する。アナログ信号処理部２は、撮像部１で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３の出力は、いわゆるＲＡＷ画像データとしてデジタル信号処理部６に送られる。
【００２９】
撮影に際しては、駆動部４を介して光学系１ａの制御が行われる。固体撮像素子１００は、操作部１３の一部であるレリーズボタン（図示せず）の操作によるレリーズスイッチ（図示せず）オンを契機として、所定のタイミングで、駆動部４に含まれるタイミングジェネレータ（図１ではＴＧと記載）からの駆動信号によって駆動される。駆動部４は、システム制御部９によって所定の駆動信号を出力する。
【００３０】
デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル画像データに対して、操作部１３によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行う。デジタル信号処理部６が行う処理には、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、画像合成処理、同時化処理、及びＹ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。
【００３１】
圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で得られたＹ／Ｃデータに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。
【００３２】
表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た画像データに基づく画像を表示する。記録メディアに記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。
【００３３】
内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディア１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部８への表示画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。
【００３４】
システム制御部９は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の制御を行う。
【００３５】
操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものである。
【００３６】
以下、固体撮像素子１００の駆動について説明する。固体撮像素子１００の駆動方法には、以下の（１）〜（４）のようなものがある。
【００３７】
（１）独立読み出し
図３は、固体撮像素子１００の駆動方法（１）を説明するためのタイミングチャートである。図３には、垂直同期信号ＶＤ、メカニカルシャッタ１ｂの開閉状態、端子１１３に印加される駆動パルスφＶ１、端子１１４に印加される駆動パルスφＶ４、端子１１５に印加される駆動パルスφＶ３、端子１１６に印加される駆動パルスφＶ２が示されている。尚、垂直同期信号ＶＤ同士の間隔を１フィールドとする。
図３に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルス（太線で示した部分）を重畳した駆動パルスφＶ１を端子１１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子１１５に印加する。これにより、第１電荷読み出し領域１０７からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。更に、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１からは、１行分の第１の光電変換素子１０１から読み出された電荷が随時出力部１１２に転送される。
次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ２を端子１１６に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ４を端子１１４に印加する。これにより、第２電荷読み出し領域１０８からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。更に、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、１行分の第２の光電変換素子１０２から読み出された電荷が随時出力部１１２に転送される。
このように、固体撮像素子１００によれば、第１の光電変換素子１０１からの電荷と、第２の光電変換素子１０２からの電荷とを独立に読み出すことができる。
【００３８】
（２）ライン読み出し
図５は、固体撮像素子１００の駆動方法（２）を説明するためのタイミングチャートである。図５には、垂直同期信号ＶＤ、メカニカルシャッタ１ｂの開閉状態、端子１１３に印加される駆動パルスφＶ１、端子１１６に印加される駆動パルスφＶ２、端子１１５に印加される駆動パルスφＶ３、端子１１４に印加される駆動パルスφＶ４が示されている。尚、垂直同期信号ＶＤ同士の間隔を１フィールドとする。
図５に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルス（太線で示した部分）を重畳した駆動パルスφＶ１を端子１１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ２を端子１１６に印加する。これにより、奇数行分の第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、奇数行分の第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２から読み出された電荷が１行分ずつ出力部１１２に転送される。
そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子１１５に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ４を端子１１４に印加する。これにより、偶数行分の第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、偶数行分の第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２から読み出された電荷が１行分ずつ出力部１１２に転送される。
このように、固体撮像素子１００によれば、奇数行と偶数行との２回に分けて電荷を読み出すことができる。
【００３９】
（３）第１の光電変換素子１０１からの電荷のみ読み出し
図６は、固体撮像素子１００の駆動方法（３）を説明するためのタイミングチャートである。図６には、垂直同期信号ＶＤ、メカニカルシャッタ１ｂの開閉状態、端子１１３に印加される駆動パルスφＶ１、端子１１６に印加される駆動パルスφＶ２、端子１１５に印加される駆動パルスφＶ３、端子１１４に印加される駆動パルスφＶ４が示されている。尚、垂直同期信号ＶＤ同士の間隔を１フィールドとする。
図６に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルス（太線で示した部分）を重畳した駆動パルスφＶ１を端子１１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子１１５に印加する。これにより、第１電荷読み出し領域１０７からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、１行分の第１の光電変換素子１０１から読み出された電荷が随時出力部１１２に転送される。そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、同じ制御を繰り返す。
このように、固体撮像素子１００によれば、第１の光電変換素子１０１からの電荷のみを読み出すことも可能なため、動画撮影時等においては、上記制御を行うことで、高速な動画撮影を行うことができる。
【００４０】
（４）混合読み出し
図７は、固体撮像素子１００の駆動方法（４）を説明するためのタイミングチャートである。図７には、垂直同期信号ＶＤ、メカニカルシャッタ１ｂの開閉状態、端子１１３に印加される駆動パルスφＶ１、端子１１６に印加される駆動パルスφＶ２、端子１１５に印加される駆動パルスφＶ３、端子１１４に印加される駆動パルスφＶ４が示されている。尚、垂直同期信号ＶＤ同士の間隔を１フィールドとする。
図７に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、まず、読み出しパルス（太線で示した部分）を重畳した駆動パルスφＶ２を端子１１６に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子１１５に印加する。これにより、偶数列の光電変換素子のうち、列方向に隣接する２つの第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８の各々からの電荷が混合されて垂直転送チャネルに読み出される。そして、同じタイミングの垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ１を端子１１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ４を端子１１４に印加する。これにより、奇数列の光電変換素子のうち、列方向に隣接する２つの第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８の各々からの電荷が混合されて垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、１行分の第１の光電変換素子１０１及び第２電荷読み出し領域１０８から読み出された電荷が随時出力部１１２に転送される。そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、同じ制御を繰り返す。
このように、固体撮像素子１００によれば、第１の光電変換素子１０１及び第２電荷読み出し領域１０８の各々からの電荷を混合させて読み出すことも可能である。
【００４１】
図８は、本発明の固体撮像素子１００の光電変換素子の配列を模式的に示した図である。図８では簡単のために８×８個の光電変換素子について示してあるが、実際にはさらに多くの光電変換素子を有している。図８の固体撮像素子１００は、各光電変換素子の上方に色フィルタが配置され、それぞれ赤色（以下、単に「Ｒ」又は「ｒ」と記述する場合もある。）、緑色（以下、単に「Ｇ」又は「ｇ」と記述する場合もある。）、青色（以下、単に「Ｂ」又は「ｂ」と記述する場合もある。）の分光感度を有する。以下の説明では、図８における１個の光電変換素子の領域を１画素という。
【００４２】
市松状に配列された第１の光電変換素子１０１（図８では、ＲＧＢいずれかの符号を付してある）は、赤色、緑色、青色３色のいずれかの分光感度を有しており、その色コーディング配列は、斜め４５度方向にみたときの正方格子に２×２周期の配列となっている。また、同じく市松状に配列された第２の光電変換素子１０２（図８では、ｒｇｂいずれかの符号を付すとともに網掛をしてある）は、赤色、緑色、青色３色のいずれかの分光感度を有しており、斜め４５度方向にみたときの正方格子に２×２周期の配列となっている。２×２周期の配列は、例えば図８に示すようにベイヤー配列である。
【００４３】
図８から明らかなように、第１の光電変換素子１０１の色コーディング配列と第２の光電変換素子１０２の色コーディング配列とは、縦方向に１画素分ずれた関係になっている。すなわち、第１の光電変換素子１０１と縦方向下方（Ｙ方向）に隣接する第２の光電変換素子１０２とは、感度比が一定で、互いに同一の相対分光感度特性を有している。第１の光電変換素子１０１の色コーディング配列と第２の光電変換素子１０２の色コーディング配列とは、横方向（Ｘ方向）に１画素分ずれた関係となっていてもよい。
【００４４】
図８の固体撮像素子は、原色の色フィルタを使用しているが、補色の色フィルタを使用したものでもよい。この場合、緑色、黄色、シアン色、マゼンタ色の４色の色フィルタとなる。尚、図８の固体撮像素子は、カラー撮影画像を取得するために、分光感度特性が異なる光電変換素子を配列しているが、カラー撮影が不要な場合は、すべての光電変換素子の相対分光感度特性を同一にするだけで充分である。
【００４５】
次に、デジタル信号処理部６の機能を、画像合成処理を中心に説明する。
図９は、デジタル信号処理部６の概略動作フローの一例を示す図である。
ステップＳ２０１では、Ａ／Ｄ変換部３からのＲＡＷ画像データに対する補正処理を行う。ここでの補正処理には、ＯＢ処理、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理等が含まれる。ＲＡＷ画像データは、固体撮像素子１００の全光電変換素子の信号について順次Ａ／Ｄ変換部３から出力される。すなわち、図８の配置の場合、１行目の画素についてＧｒＧｂＧｒＧｂの信号が出力された後、２行目のｇＢｇＲｇＢｇＲの信号が出力され、順次３行目〜８行目の信号が出力される。
【００４６】
ステップＳ２０２では、補正処理が施された画像データを利用して合成処理を行う。ここでの合成処理は、同一の相対分光感度特性を有し、同一の位置関係で隣接する第１の光電変換素子１０１からの電荷に基づく画像データと第２の光電変換素子１０２からの電荷に基づく画像データとを合成するものである。図８に示すように、固体撮像素子１００の第１の光電変換素子１０１と縦方向下方（Ｙ方向）に隣接する第２の光電変換素子１０２とは、互いに同一の相対分光感度特性を有しているので、縦方向に隣接する画素から得られる画像データを合成する。合成方法の一例を（ａ）式に示す。
【００４７】
Ｓｃ＝αＳＨ＋（１−α）ＳＬ              （ａ）
【００４８】
ここで、Ｓｃは合成信号であって、カラー画像の場合は、赤合成信号Ｒｃ、緑合成信号Ｇｃ、青合成信号Ｂｃである。ＳＨ及びＳＬは、第１の光電変換素子１０１から得られる画像信号及び第２の光電変換素子１０２から得られる画像信号であって、カラー画像の場合は、赤画像信号Ｒ及びｒ、緑画像信号Ｇ及びｇ、青合画像号Ｂ及びｂである。又、αは合成比率を決定する係数であり、０＜α＜１に設定される。望ましいα値は、撮影シーンに依存するが、０．５から０．８の範囲である。
【００４９】
図８の画素配置の場合、縦方向に隣接する第１の光電変換素子１０１から得られる画像信号と第２の光電変換素子１０２から得られる画像信号とを合成するので、合成信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃは、仮想的に図８の黒丸「・」の位置の撮像信号を示すことになる。黒丸「・」は、便宜的に第１の光電変換素子１０１と第２の光電変換素子１０２の中間に示してあるが、両素子の重心位置である。したがって、合成信号Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃは、図１０に示すように、市松状位置の画像信号を示すことになる。尚、図１０における白丸「○」は、画像信号が得られていない格子位置である。
【００５０】
このような合成演算は、隣接する２行分の画像データを利用して行うので、Ａ／Ｄ変換部３からのデータ入力をしながらリアルタイムで行うことができる。上述した駆動方法（２）で電荷を読み出す場合は、全画素の画像信号を一旦内部メモリ１０等に記憶した後、合成処理を行う。
【００５１】
図１０に示すような市松状位置の画像信号が得られると、ステップＳ２０３で同時化及び補間処理を行う。即ち、赤、緑、青の１色の信号しか得られていない画素について他の色信号を求めるとともに、画像信号が得られていない白丸「○」の位置の画像信号を求め、全格子位置のＲＧＢ信号を得る。同時化及び補間処理に具体的演算については、各種方法が提案されているので説明を省略する。
【００５２】
全格子位置でのＲＧＢ信号が得られると、ステップＳ２０４でＹ／Ｃ変換処理を行う。Ｙ／Ｃ変換処理は、ＲＧＢデータからＹ／Ｃデータに変換するものであり、得られたＹ／Ｃデータは、圧縮／伸張処理部７に送られる。
【００５３】
以上の処理によって得られた画像データは、図１０に示すように、市松状位置の合成画像データに基づくものであるので、縦方向及び横方向の解像度は実質的に低下しない。又、第１の光電変換素子１０１の大きさを第２の光電変換素子１０２の大きさと同じにせず、第１の光電変換素子１０１の方を大きくしているため、第１の光電変換素子１０１から得られる画像信号のＳＮ比を向上させることができる。したがって、デジタルカメラ２００によれば、画質劣化の少ない画像データを生成することが可能となる。
【００５４】
尚、上記では、第１電荷読み出し領域１０７を、垂直転送電極１０３及び１０５に対応する位置に設け、第２電荷読み出し領域１０８を、垂直転送電極１０４及び１０６に対応する位置に設けているが、第１電荷読み出し領域１０７と第２電荷読み出し領域１０８との双方を、垂直転送電極１０３及び１０５に対応する位置に設けても良い。この場合、第１の光電変換素子１０１及び第２電荷読み出し領域１０８の各々から垂直転送チャネルへの電荷読み出しは、端子１１３に印加される第１相の垂直転送パルス及び端子１１５に印加される第３相の垂直転送パルスに読み出しパルスを重畳させることによって行う。以下、この場合の固体撮像素子１００の駆動方法としては、以下の（５）、（６）がある。
【００５５】
（５）ライン読み出し
図１１は、固体撮像素子１００の駆動方法（５）を説明するためのタイミングチャートである。図１１には、垂直同期信号ＶＤ、メカニカルシャッタ１ｂの開閉状態、端子１１３に印加される駆動パルスφＶ１、端子１１６に印加される駆動パルスφＶ２、端子１１５に印加される駆動パルスφＶ３、端子１１４に印加される駆動パルスφＶ４が示されている。尚、垂直同期信号ＶＤ同士の間隔を１フィールドとする。
図１１に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルス（太線で示した部分）を重畳した駆動パルスφＶ１を端子１１３に印加する。これにより、第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８の各々からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、奇数行分の第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２から読み出された電荷が１行分ずつ出力部１１２に転送される。
そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子１１５に印加する。これにより、第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８の各々からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、偶数行分の第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２から読み出された電荷が１行分ずつ出力部１１２に転送される。
【００５６】
（６）混合読み出し
図１２は、固体撮像素子１００の駆動方法（６）を説明するためのタイミングチャートである。図１２には、垂直同期信号ＶＤ、メカニカルシャッタ１ｂの開閉状態、端子１１３に印加される駆動パルスφＶ１、端子１１６に印加される駆動パルスφＶ２、端子１１５に印加される駆動パルスφＶ３、端子１１４に印加される駆動パルスφＶ４が示されている。尚、垂直同期信号ＶＤ同士の間隔を１フィールドとする。
図１２に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、まず、読み出しパルス（太線で示した部分）を重畳した駆動パルスφＶ１を端子１１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子１１５に印加する。これにより、列方向に隣接する第１電荷読み出し領域１０７及び第２電荷読み出し領域１０８の各々からの電荷が混合されて垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子１１３〜１１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部１１１では、１行分の第１の光電変換素子１０１から読み出された電荷が随時出力部１１２に転送される。そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、同じ制御を繰り返す。
【００５７】
（第二実施形態）
図１３は、本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を示す図である。図１３では固体撮像素子３００の部分拡大図を示した。
固体撮像素子３００は、半導体基板表面に行方向（図１０のＸ方向）とこれに直交する列方向（図１３のＹ方向）に正方格子状に配設された複数の第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２（以下、複数の光電変換素子ともいう）と、列方向に配設された複数の光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応して設けられ、複数の光電変換素子からの電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部３１０と、垂直転送部３１０により転送される電荷を行方向に転送する水平転送部３１１と、水平転送部３１１により転送される電荷に応じた信号を出力する出力部３１２と、第１の光電変換素子３０１の上方に設けられる複数のマイクロレンズ３０９とを含む。第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２は、例えばフォトダイオードである。
【００５８】
第１の光電変換素子３０１は、固体撮像素子３００に入射する入射光量に対して相対的に高感度の光電変換を行うもので、市松状に配設されている。第２の光電変換素子３０２は、固体撮像素子３００に入射する入射光量に対して相対的に低感度の光電変換を行うもので、市松状に配設されている。第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２は、それぞれ八角形となっているが、形状は特にこれに限定する必要はない。第１の光電変換素子３０１と第２の光電変換素子３０２の感度を変化させるには、光電変換素子の受光面の面積を変化させても良いし、光電変換素子上方に設けたマイクロレンズによって集光面積を変化させても良い。これらの方法は、いずれも周知であるので説明を省略する。
【００５９】
第１の光電変換素子３０１の大きさは、第２の光電変換素子３０２の大きさよりも大きくなっている。図１３に示すように、第１の光電変換素子３０１の中心を基準とする行方向の長さｌｘ１は、第２の光電変換素子３０２の中心を基準とする行方向の長さｌｘ２よりも長く、第１の光電変換素子３０１の中心を基準とする列方向の長さｌｙ１は、第２の光電変換素子３０２の中心を基準とする列方向の長さｌｙ２よりも長くなるように設計されている。第１の光電変換素子３０１の感度を第２の光電変換素子３０２の感度よりも高く設定する場合、第２の光電変換素子３０２の電荷蓄積容量は、第１の光電変換素子３０１の電荷蓄積容量より充分に少なくても問題はない。本実施形態では、図１３のように、第１の光電変換素子３０１の大きさを第２の光電変換素子３０２よりも大きくして第１の光電変換素子３０１の電荷蓄積容量を大きくし、第２の光電変換素子３０２の電荷蓄積容量を小さくしている。このため、第１の光電変換素子３０１から得られる画像信号のＳＮ比を向上させることができ、画質の向上を図ることができる。
【００６０】
垂直転送部３１０は、列方向に配設された複数の光電変換素子からなる複数の光電変換素子列の各々に対応して半導体基板上の列方向に形成された複数本の垂直転送チャネル（図示せず）と、垂直転送チャネルの上層に形成された複数本の垂直転送電極３０３〜３０６（図１３では一部にのみ符号を付してある）と、第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２からの電荷を垂直転送チャネルに読み出す第１電荷読み出し領域３０７及び第２電荷読み出し領域３０８（図１３では模式的に矢印で示してある）とを含む。複数本の垂直転送電極３０３〜３０６は、それぞれ第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２の間を全体として行方向に延在する蛇行形状となっている。
【００６１】
垂直転送チャネルは、光電変換素子列同士の間を全体として列方向に延在する蛇行形状の領域であり、その上層に形成された垂直転送電極３０３〜３０６によって、電荷が蓄積され、転送される領域が区分される。垂直転送電極３０３〜３０６は、第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２のそれぞれに対応して２つ設けられる。垂直転送電極３０３〜３０６には、端子３１３〜３１６を介して４相の垂直転送パルス（以下、駆動パルスともいう）が印加され、垂直転送チャネルの電荷が列方向に転送される。尚、垂直転送電極３０３〜３０６は、第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２のそれぞれに対応して２つ以上設けられていても良い。
【００６２】
第１電荷読み出し領域３０７は、垂直転送電極３０３及び３０５に対応する位置に設けられる。第２電荷読み出し領域３０８は、垂直転送電極３０４及び３０６に対応する位置に設けられる。第１の光電変換素子３０１から垂直転送チャネルへの電荷読み出しは、端子３１３に印加される第１相の垂直転送パルス及び端子３１５に印加される第３相の垂直転送パルスに読み出しパルスを重畳させることによって行う。又、第２の光電変換素子３０２から垂直転送チャネルへの電荷読み出しは、端子３１４に印加される第４相の垂直転送パルス及び端子３１６に印加される第２相の垂直転送パルスに読み出しパルスを重畳させることによって行う。
【００６３】
図１３において、行方向（Ｘ方向）に並ぶ複数の光電変換素子を光電変換素子行とし、各行の横にその名称（第１行、第２行、第３行、第４行）を付した。又、列方向（Ｙ方向）に並ぶ複数の光電変換素子を光電変換素子列とし、各列の上にその名称（第１列、第２列、第３列、第４列、第５列、第６列）を付した。固体撮像素子３００は、この光電変換素子行と光電変換素子列とが、半導体基板上に多数形成されている。
【００６４】
図１４は、本発明の実施形態を説明するためのデジタルカメラ４００の概略構成を示す図である。図２と同様の構成には同一符号を付して説明する。
デジタルカメラ４００は、撮像部４１と、アナログ信号処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、駆動部４と、ストロボ５と、デジタル信号処理部６と、圧縮／伸張処理部７と、表示部８と、システム制御部９と、内部メモリ１０と、メディアインタフェース１１と、記録メディア１２と、操作部１３とを備える。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、及びメディアインタフェース１１は、システムバス２０に接続されている。
【００６５】
撮像部４１は、撮影レンズ等の光学系１ａ、メカニカルシャッタ４１ｂ、及び図１に示す固体撮像素子３００を含んで被写体の撮影を行うものであり、アナログの撮像信号を出力する。
【００６６】
以下、固体撮像素子３００の駆動について説明する。固体撮像素子３００の駆動方法には、以下の（７）〜（１０）のようなものがある。尚、以下では、図３〜図７を援用して説明する。
【００６７】
（７）独立読み出し
図３に示すように、メカニカルシャッタ４１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ１を端子３１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子３１５に印加する。これにより、第１電荷読み出し領域３０７からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。更に、図４に示すように、端子３１３〜３１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部３１１からは、１行分の第１の光電変換素子３０１から読み出された電荷が随時出力部３１２に転送される。
次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ２を端子３１６に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ４を端子３１４に印加する。これにより、第２電荷読み出し領域３０８からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。更に、図４に示すように、端子３１３〜３１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部３１１では、１行分の第２の光電変換素子３０２から読み出された電荷が随時出力部３１２に転送される。
このように、固体撮像素子３００によれば、第１の光電変換素子３０１からの電荷と、第２の光電変換素子３０２からの電荷とを独立に読み出すことができる。
【００６８】
（８）ライン読み出し
図５に示すように、メカニカルシャッタ４１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ１を端子３１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ２を端子３１６に印加する。これにより、奇数行分の第１電荷読み出し領域３０７及び第２電荷読み出し領域３０８からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子３１３〜３１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部３１１では、奇数行分の第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２から読み出された電荷が１行分ずつ出力部３１２に転送される。
そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子３１５に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ４を端子３１４に印加する。これにより、偶数行分の第１電荷読み出し領域３０７及び第２電荷読み出し領域３０８からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子３１３〜３１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部３１１では、偶数行分の第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２から読み出された電荷が１行分ずつ出力部３１２に転送される。
このように、固体撮像素子３００によれば、奇数行と偶数行との２回に分けて電荷を読み出すことができる。
【００６９】
（９）第１の光電変換素子３０１からの電荷のみ読み出し
図６に示すように、メカニカルシャッタ４１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ１を端子３１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子３１５に印加する。これにより、第１電荷読み出し領域３０７からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子３１３〜３１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部３１１では、１行分の第１の光電変換素子３０１から読み出された電荷が随時出力部３１２に転送される。そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、同じ制御を繰り返す。
このように、固体撮像素子３００によれば、第１の光電変換素子３０１からの電荷のみを読み出すことも可能なため、動画撮影時等においては、上記制御を行うことで、高速な動画撮影を行うことができる。
【００７０】
（１０）混合読み出し
図７に示すように、メカニカルシャッタ１ｂが閉の期間に、垂直同期信号ＶＤに同期させて、まず、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ２を端子３１６に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ３を端子３１５に印加する。これにより、奇数列の光電変換素子のうち、列方向に隣接する第１電荷読み出し領域３０７及び第２電荷読み出し領域３０８の各々からの電荷が混合されて垂直転送チャネルに読み出される。そして、同じタイミングの垂直同期信号ＶＤに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ１を端子３１３に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφＶ４を端子３１４に印加する。これにより、偶数列の光電変換素子のうち、列方向に隣接する第１電荷読み出し領域３０７及び第２電荷読み出し領域３０８の各々からの電荷が混合されて垂直転送チャネルに読み出される。その後、図４に示すように、端子３１３〜３１６に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部３１１では、１行分の第１の光電変換素子３０１から読み出された電荷が随時出力部３１２に転送される。そして、次の垂直同期信号ＶＤに同期させて、同じ制御を繰り返す。
このように、固体撮像素子３００によれば、第１の光電変換素子３０１及び第２電荷読み出し領域３０８の各々からの電荷を混合させて読み出すことも可能である。
【００７１】
デジタル信号処理部６の動作は、図１の第１の光電変換素子１０１及び第２の光電変換素子１０２が第１の光電変換素子３０１及び第２の光電変換素子３０２に変わったこと以外は、第一実施形態と同様である。
【００７２】
又、固体撮像素子３００においても、第１電荷読み出し領域３０７と第２電荷読み出し領域３０８との双方を、垂直転送電極３０３及び３０５に対応する位置に設ける構成とすることができる。この場合の駆動方法は、図１１及び図１２に示したものと同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を示す図
【図２】本発明の第一実施形態を説明するためのデジタルカメラの概略構成を示す図
【図３】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート
【図４】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の電荷転送タイミングを示すタイミングチャート
【図５】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート
【図６】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート
【図７】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート
【図８】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の光電変換素子の配列を模式的に示した図
【図９】本発明を第一実施形態を説明するためのデジタルカメラのデジタル信号処理部の概略動作フローを示す図
【図１０】本発明を第一実施形態を説明するためのデジタルカメラで合成処理後の画素配置を示す図
【図１１】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート
【図１２】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート
【図１３】本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を示す図
【図１４】本発明の第二実施形態を説明するためのデジタルカメラの概略構成を示す図
【符号の説明】
【００７４】
１００  固体撮像素子
１０１  第１の光電変換素子
１０２  第２の光電変換素子
【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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