(57)【要約】【課題】実効的な画素数が減少することなく、垂直方向と水平方向との解像度に差を生じさせず、画像の流れを従来より低減し、更に高輝度時の画像ムラを生じさせず、加えてダイナミックレンジが広い固体撮像装置の駆動方法を提供する。【解決手段】画素毎に、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期間で、第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記所定のフィールドの期間で、第２の感度で入射光から得られる信号電荷と、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期間で、前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する加算ステップとを含む。【選択図】図５
2007318724.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を有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記画素毎に、
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期間で、第１の感度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、
前記所定のフィールドの期間で、第２の感度で入射光から得られる信号電荷を第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、前記第１の感度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、前記第２保持手段により保持されている信号電荷とを加算する加算ステップと
を含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記加算ステップは、
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期間で、前記第１の感度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する第１加算ステップと、
前記第１加算ステップにおいて得られた信号電荷と、前記第２保持手段により保持されている信号電荷とを加算する第２加算ステップとを有する
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、
前記第１加算ステップでは、前記第１のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第３のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算し、
前記第２加算ステップでは、前記第２のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１加算ステップにおいて得られる値とを加算して、前記フレームの信号電荷を算出する
請求項２に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
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、
前記第１加算ステップでは、前記フレームの前記第１のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記直後フレームの前記第１のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算し、
前記第２加算ステップでは、前記フレームの前記第２のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１加算ステップにおいて得られる値とを加算して、前記フレームの信号電荷を算出する
請求項２に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
前記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個のフィールドは、前記所定のフィールドを挟み、かつ前記所定のフィールドに隣接する２個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６】
前記第１の感度は、前記第２の感度より高い
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記第１の感度は、前記第２の感度より低い
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
前記第２の感度を、人の明暗に関する分解能力のピークとなる輝度が前記入射光から得られるまで、前記入射光が増加すると電荷も線形に増加するように決定する
請求項１に記載の固体撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
前記第１の感度及び前記第２の感度を、前記固体撮像装置の電子シャッタにより決定する
請求項１に記載の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を有する固体撮像装置の駆動方法であって、
前記画素毎に、
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期間内にて第１の感度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、
前記所定のフィールドの期間内にて第２の感度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内にて前記第１の感度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の信号電荷とを加算する加算ステップと
を含む固体撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
マトリックス状に配置された複数の画素により構成される光電変換手段と、
前記画素毎に、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期間で、第１の感度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、
前記画素毎に、前記所定のフィールドの期間で、第２の感度で入射光から得られる信号電荷を保持する第２保持手段と、
前記画素毎に、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期間で、前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段によって保持されている、前記時間的に先に登場するフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第２保持手段によって保持されている、前記所定のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する加算手段と、
前記第１の感度及び前記第２の感度を制御する制御手段と
を備える固体撮像装置。
【請求項１２】
前記加算手段は、
前記画素毎に、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期間で、前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段によって保持されている、前記時間的に先に登場するフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する第１加算手段と、
前記画素毎に、前記第１加算手段によって得られる信号電荷と、前記第２保持手段によって保持されている、前記所定のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する第２加算手段とを有する
請求項１１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
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た電荷を対応する前記第１の電荷転送路に転送する第１の転送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、前記光電変換手段の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第１加算手段として機能する
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
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１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
更に、電子シャッタを備え、
前記制御手段は、前記電子シャッタを制御することにより、前記第１の感度及び前記第２の感度を制御する
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】
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、ダイナミックレンジの広い画像が要求されている。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、カスタマーの要求にかなう開発が必要とされている。
【０００３】
一般的なＣＣＤイメージセンサを説明する。図１７に一般的なＣＣＤイメージセンサの構成を示す。ＣＣＤイメージセンサは、マトリックス状に配置された多数のフォトダイオード９０１と、各フォトダイオード９０１の右側に配置された垂直方向の電荷転送路である垂直ＣＣＤ９０３と、垂直ＣＣＤ９０３の下端に配置された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ＣＣＤイメージセンサ外部に出力する。
【０００４】
次に、従来のダイナミックレンジを向上させるための方法を説明する。従来のダイナミックレンジを向上させるための方法は３個存在するので、それらを順に説明する。
【０００５】
先ず、従来のダイナミックレンジを向上させるための第１の方法を、図１８を用いて説明する。図１８は、上記第１の方法を説明するための図である。図１８のＣＣＤイメージセンサと図１７のＣＣＤイメージセンサとの相違点は次の通りである。図１７のＣＣＤイメージセンサでは、１画素が１個のフォトダイオード９０１から構成されているのに対し、図１８のＣＣＤイメージセンサでは、１画素９０９が上下に位置する２個のフォトダイオード９０９ａ及び９０９ｂから構成されている。フォトダイオード９０９ａに対応する画素Ａの感度は、フォトダイオード９０９ｂに対応する画素Ｂの感度と異なる。画素Ａの感度は画素Ｂの感度より小さい。図１８のＣＣＤイメージセンサでは、１画素９０９は上下に位置する画素Ａと画素Ｂとで構成されている。画素Ａの信号はメモリ９１１に格納される。画素Ｂの信号は、加算回路９１３に直接出力され、加算回路９１３によって、先にメモリ９１１に格納された画素Ａの信号と加算されて出力される。
【０００６】
図１９に、上記第１の方法における、入射光に対する信号電荷の特性曲線を示す。全体として得られる信号電荷は、画素Ａの輝度領域内の信号電荷と画素Ｂの輝度領域内の信号電荷とを足すことにより得られる電荷である。図１９に示す通り、１画素が画素Ａと画素Ｂとで構成されている場合、１画素が画素Ｂだけで構成されている場合と比較して、ダイナミックレンジは向上する。
【０００７】
次に、従来のダイナミックレンジを向上させるための第２の方法を、図２０を用いて説明する。図２０はダイナミックレンジを向上させるためのＶＳＵＢ電圧及び読み出し電圧のパルス波形を示す図である。第１フィールドの期間の電荷蓄積時間ｔ２−ｔ１は第２フィールドの期間の電荷蓄積時間ｔ４−ｔ３より短く、同一画素の感度は第１フィールドの方が第２フィールドよりも低い。
【０００８】
図２１に、上記第２の方法における、入射光に対する信号電荷の特性曲線を示す。全体として得られる信号電荷は、第１フィールドの輝度領域内の信号電荷と第２フィールドの輝度領域内の信号電荷とを足すことにより得られる電荷である。図２１に示す通り、１フレームが第１フィールドと第２フィールドとで構成されている場合、１フレームが第２フィールドだけで構成されている場合と比較して、ダイナミックレンジは向上する。
【０００９】
最後に、従来のダイナミックレンジを向上させるための第３の方法を、図２２を用いて説明する。図２２は、上記第３の方法における、入射光に対する信号電荷の特性曲線を示す図である。ニーポイント手前までは、信号電荷は入射光に対して線形に増大する。ニーポイントよりも多い量の光が入射されると、信号電荷は対数関数的に増大する。そこで第３の方法では、対数関数的に増大する信号電荷を、信号電荷が線形に増大すると仮定した場合の信号電荷に変換することにより、ダイナミックレンジを向上させる。図２２では、実際の信号電荷ｃが信号電荷ｃ’に変換される状況を示している。
【特許文献１】特開平１１−２３４５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−９２３９５号公報
【特許文献３】特開２００１−８６４０２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、第１の方法では、１画素を２画素で構成するので、実効的な画素数が減少し、解像度が劣化する。通常、撮像素子のセルは、その数がその後に再現される画像の垂直方向及び水平方向の分割数と同じになる（かつ、垂直方向と水平方向との解像度が等しくなる）ように、正方形又は正方形に近い形状に形成される。しかし、第１の方法を用いる場合、垂直方向又は水平方向の隣り合う２画素により１画素を形成するため、実効的な画素数は、画像再現時の垂直方向又は水平方向の分割数（垂直方向又は水平方向の解像度）と等しくならない。一般に、人間の目の解像度は低い方の解像度に強く依存するので、人間は解像度の劣化を感じる。また、垂直方向と水平方向との解像度を等しくするために、隣接する２画素を１画素として、垂直方向と水平方向とのピッチを等しくする方法も考えられるが、その方法では１画素の飽和電荷量が極端に少なくなるという問題が生じる。
【００１１】
次に第２の方法では、第１の方法で生じる実効的な画素数の減少は生じない。しかし、時系列で感度が高い状態と低い状態とを作り出すため、動体などを撮像する際には、同一画素で高輝度領域での情報と低輝度領域での情報とが得られる際の時刻差が問題となる。すなわち、第２の方法では、人間は画像が流れている（画像がブレている）ように見える。この動画を静止画で見た場合、画像が流れている（画像がブレている）様子がより明らかになる。
【００１２】
最後に第３の方法では、第１の方法で生じる実効的な画素数の減少や、第２の方法で生じる画像が流れる（画像がブレる）という問題は生じない。しかし、例えば中央の画素と周辺の画素とで、フォトダイオード等を形成するための不純物を注入する際のレジスト形状が微妙に異なっていた場合、注入濃度がばらつき、その結果フォトダイオードの飽和電荷量が画素毎に異なる。これに起因してニー領域では画素毎に蓄積電荷量が異なる現象が生じる。ニー領域では上述したとおり、信号電荷は入射光量が増加するにつれて対数関数的に増加する。そのため、線形領域よりも対数領域において蓄積電荷量から信号電圧に変換する変換効率を高くする必要があり、蓄積電荷量の差異が高輝度時の画像ムラとなって現れる。
【００１３】
本発明は、実効的な画素数が減少することなく、垂直方向と水平方向との解像度に差を生じさせず、画像の流れを従来より低減し、更に高輝度時の画像ムラを生じさせず、加えてダイナミックレンジが広い固体撮像装置と、その駆動方法と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を有する固体撮像装置の駆動方法であって、前記画素毎に、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期間で、第１の感度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、前記所定のフィールドの期間で、第２の感度で入射光から得られる信号電荷を第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、前記第１の感度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、前記第２保持手段により保持されている信号電荷とを加算する加算ステップとを含む。
【００１５】
上記異なる２個のフィールドの期間で得られる信号電荷の時刻と、前記所定のフィールドの期間で得られる信号電荷の時刻とを等しくすることができるので、ダイナミックレンジを拡大することができ、かつ動画撮像時の画像流れなどがおきにくい画像を得る駆動方法を実現することができる。
【００１６】
例えば、前記加算ステップは、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期間で、前記第１の感度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する第１加算ステップと、前記第１加算ステップにおいて得られた信号電荷と、前記第２保持手段により保持されている信号電荷とを加算する第２加算ステップとを有する。
【００１７】
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、前記第１加算ステップでは、前記第１のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第３のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算し、前記第２加算ステップでは、前記第２のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１加算ステップにおいて得られる値とを加算して、前記フレームの信号電荷を算出する。
【００１８】
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、前記第１加算ステップでは、前記フレームの前記第１のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記直後フレームの前記第１のフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算し、前記第２加算ステップでは、前記フレームの前記第２のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１加算ステップにおいて得られる値とを加算して、前記フレームの信号電荷を算出する。
【００１９】
例えば、前記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個のフィールドは、前記所定のフィールドを挟み、かつ前記所定のフィールドに隣接する２個のフィールドである。この場合、上記異なる２個のフィールドが前記所定のフィールドに隣接していない場合に比べて、上記異なる２個のフィールドで得られる信号電荷と、前記所定のフィールドで得られる信号電荷とがより近くなる。よって、高輝度において偽信号のない画像を得る駆動を実現することができる。
【００２０】
例えば、前記第１の感度は、前記第２の感度より高い。人の輝度に対する解像度は、ある適当な輝度を中心にそれより高くても低くても落ちる傾向にある。例えば、ピッチャーが投げるボールの縫い目が高輝度光でも低輝度光でも見にくくなる。このことから、高輝度の信号のみを合成することにより、解像度の劣化を感じない画像を得る駆動を実現することができる。
【００２１】
例えば、前記第１の感度は、前記第２の感度より低い。人の輝度に対する解像度は、ある適当な輝度を中心にそれより高くても低くても落ちる傾向にある。このことから、低輝度の信号のみを合成することにより、解像度の劣化を感じない画像を得る駆動を実現することができる。
【００２２】
例えば、前記第２の感度を、人の明暗に関する分解能力のピークとなる輝度が前記入射光から得られるまで、前記入射光が増加すると電荷も線形に増加するように決定する。これにより、より解像度の劣化を感じない画像を得る駆動を実現することができる。
【００２３】
例えば、前記第１の感度及び前記第２の感度を、前記固体撮像装置の電子シャッタにより決定する。電子シャッタを用いる場合、他の手段例えばメカシャッタを用いる場合より、厳格に、かつ広範囲で感度を変更することができる。よって、個々の画素間の感度ばらつきを抑えることが可能である。更に、感度が変化するニーポイントを最適に設計することが可能となる。設計上有利となる駆動を実現することができる。
【００２４】
例えば、マトリックス状に配置された複数の画素を有する固体撮像装置の駆動方法であって、前記画素毎に、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期間内にて第１の感度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、前記所定のフィールドの期間内にて第２の感度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内にて前記第１の感度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第２の信号電荷とを加算する加算ステップとを含む。
【００２５】
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の信号電荷および第３の信号電荷を上記第１の期間および第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一致させることができる。蓄積タイミングが一致した第２の信号電荷と重み付け平均した信号電荷とを加算することで、動画撮像時の画像流れを防止することができる。
【００２６】
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により構成される光電変換手段と、前記画素毎に、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期間で、第１の感度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、前記画素毎に、前記所定のフィールドの期間で、第２の感度で入射光から得られる信号電荷を保持する第２保持手段と、前記画素毎に、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期間で、前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段によって保持されている、前記時間的に先に登場するフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第２保持手段によって保持されている、前記所定のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する加算手段と、前記第１の感度及び前記第２の感度を制御する制御手段とを備える。
【００２７】
これにより、実効的な画素数が減少することなく、垂直方向と水平方向との解像度に差を生じさせず、画像の流れを従来より低減し、更に高輝度時の画像ムラを生じさせず、加えてダイナミックレンジが広い固体撮像装置を提供することができる。
【００２８】
例えば、前記加算手段は、前記画素毎に、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期間で、前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷と、前記第１保持手段によって保持されている、前記時間的に先に登場するフィールドの期間で前記第１の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する第１加算手段と、前記画素毎に、前記第１加算手段によって得られる信号電荷と、前記第２保持手段によって保持されている、前記所定のフィールドの期間で前記第２の感度で入射光から得られる信号電荷とを加算する第２加算手段とを有する。
【００２９】
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た電荷を対応する前記第１の電荷転送路に転送する第１の転送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、前記光電変換手段の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第１加算手段として機能する。
【００３０】
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、前記第２の電荷転送路において電荷があふれることを防止することができる。よって、高輝度における飽和ムラが起こりにくくなる。
【００３１】
本発明の固体撮像装置は、更に、電子シャッタを備え、前記制御手段は、前記電子シャッタを制御することにより、前記第１の感度及び前記第２の感度を制御してもよい。電子シャッタを用いる場合、他の手段例えばメカシャッタを用いる場合より、厳格に、かつ広範囲で感度を変更することができる。よって、個々の画素間の感度ばらつきを抑えることが可能である。更に、感度が変化するニーポイントを最適に設計することが可能となる。設計上有利となる駆動を実現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、実効的な画素数が減少することなく、垂直方向と水平方向との解像度に差を生じさせず、画像の流れを従来より低減し、更に高輝度時の画像ムラを生じさせず、加えてダイナミックレンジが広い固体撮像装置と、その駆動方法と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】
【００３３】
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。
【００３４】
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１の固体撮像装置の構成を説明する。
【００３５】
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）１００と、第１メモリ２００と、水平ＣＣＤ３００と、出力部１０８と、Ａ／Ｄ変換部１０９と、選択部１１０と、第２メモリ１１１と、加算部１１２と、制御部１１３と、出力部１１４とを備える。なお、図示しないが、固体撮像装置は電子シャッタも備える。
【００３６】
光電変換領域１００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た多数のフォトダイオード１０１と、各フォトダイオード１０１の右側に配置された垂直方向の電荷転送路である垂直ＣＣＤ１０３と、各フォトダイオード１０１とその右側の垂直ＣＣＤ１０３とを接続する第１の転送ゲート１０２とで構成されている。
【００３７】
第１メモリ２００は、光電変換領域１００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り、マトリックス状に配置された多数のフォトダイオード２０１と、各フォトダイオード２０１の右側に配置された垂直方向の電荷転送路である垂直ＣＣＤ２０３と、各フォトダイオード２０１とその右側の垂直ＣＣＤ２０３とを接続する第２の転送ゲート２０２と、遮光膜２０８とを有する。図１に示すように、フォトダイオード２０１の個数及び配置状況は、フォトダイオード１０１の個数及び配置状況と同じである。各垂直ＣＣＤ２０３は、その上方の垂直ＣＣＤ１０３と接続している。遮光膜２０８は、全てのフォトダイオード２０１を覆っており、いずれのフォトダイオード２０１にも、光は入射しない。すなわち、各フォトダイオード２０１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。
【００３８】
水平ＣＣＤ３００は、垂直ＣＣＤ２０３の下端に配置された水平方向の電荷転送路であり、各垂直ＣＣＤ２０３からの電荷を出力部１０８に転送する。出力部１０８は、水平ＣＣＤ３００からの電荷を、その電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からのアナログの電圧値をデジタルの値に変換する。選択部１１０は、制御部１１３からの指示に従って、Ａ／Ｄ変換部１０９によって変換された値を、第２メモリ１１１と加算部１１２との何れかに転送する。第２メモリ１１１は、Ａ／Ｄ変換部１０９によって変換された値を保持する。加算部１１２は、Ａ／Ｄ変換部１０９によって変換された値と、第２メモリ１１１によって保持されている値とを加算する。制御部１１３は、光電変換領域１００、第１メモリ２００、水平ＣＣＤ３００、出力部１０８、Ａ／Ｄ変換部１０９、選択部１１０、加算部１１２、及び、出力部１１４の動作を制御する。出力部１１４は、加算部１１２によって得られた値を固体撮像装置外部に出力する。
【００３９】
次に、実施の形態１の固体撮像装置の動作を説明する。
【００４０】
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、同一の画素では、第１フィールドの期間の感度と第３フィールドの期間の感度とは等しく、第２フィールドの期間の感度は、第１フィールド及び第３フィールドの期間の感度とは異なる。ここで、「感度」は「電荷の蓄積時間」と同義である。つまり、蓄積時間が長ければ感度は高く、蓄積時間が短ければ感度は低い。図２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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。上述したように、第１フィールドの期間の感度と第３フィールドの期間の感度とは等しく、その感度は第２フィールドの期間の感度より低い。また、「感度」は「電荷の蓄積時間」と同義である。つまり、蓄積時間が長ければ感度は高く、蓄積時間が短ければ感度は低い。更に、第１フィールドの期間の蓄積開始時と第３フィールドの期間の蓄積開始時との平均と、第１フィールド及び第３フィールドの期間の蓄積終了時の平均とは、第２フィールドの期間の蓄積時間内にある。これらのことは、以下の式により示される。
【００４３】
ｔ２−ｔ１＝ｔ６−ｔ５＜ｔ４−ｔ３
ｔ３＜（ｔ１＋ｔ５）／２＜（ｔ２＋ｔ６）／２＜ｔ４
【００４４】
これらの関係より、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た信号電荷（第２フィールドの期間内で得られる第１の信号電荷）に近い。つまり、第２の信号電荷から得られる画像と第１の信号電荷から得られる画像とは相関性が高い。なぜなら、第２の信号電荷が蓄積される平均的な時刻（第１フィールドの蓄積時刻と第３フィールドの蓄積時刻の平均）と、第１の信号電荷が蓄積される時刻とが一致していることから、第２の信号電荷から得られる画像は第１の信号電荷から得られる画像と同時刻の画像とみなすことができるからである。
【００４５】
第２フィールドの期間の感度は、人の明暗に関する分解能力に関してそのピークの分解能となる輝度が含められるように設定されることが望ましい。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た信号電荷（第２フィールドの期間内で得られる第１の信号電荷）に近い。つまり、第２の信号電荷から得られる画像と第１の信号電荷から得られる画像とは相関性が高い。なぜなら、第２の信号電荷が蓄積される平均的な時刻（第１フィールドの蓄積時刻と第３フィールドの蓄積時刻の平均）と、第１の信号電荷が蓄積される時刻とが一致していることから、第２の信号電荷から得られる画像は第１の信号電荷から得られる画像と同時刻の画像とみなすことができるからである。しかし、第１の信号電荷と第２の信号電荷とは、実際には異なる時刻に蓄積された信号であるから、動画において第１の信号電荷と第２の信号電荷とが完全に一致することはほとんどない。人の視覚に違和感のない映像を得るためには、人の明暗に関する分解能力に関してそのピークの分解能となる輝度の情報が第２フィールドの期間により得られるように、第２フィールドの期間の蓄積時間が設定されることが望ましい。
【００４６】
図３に、人の目の明暗に関する分解能力（コントラスト識別能力）を示す。図３に関する事項は、「生体情報システム論」福田忠彦著ｐ７０〜ｐ７１に記載されている。図３から明らかなように、８５０〜９３００ｔｒｏｌａｎｄに最大の感度をもたらす最適輝度が存在する。したがって、第２フィールドの期間の蓄積時間は、最適輝度が得られる時間に設定されることが望ましい。
【００４７】
図４に、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の合計の信号電荷である第２の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第２特性曲線）と、第２フィールドの期間で蓄積された信号電荷である第１の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第１特性曲線）と、第１特性曲線と第２特性曲線との和によって表される特性曲線（第３特性曲線）を示す。第１の信号電荷は第１の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。第２の信号電荷は第２の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。なお、第１の輝度領域及び第２の輝度領域とも、低輝度で線形性が崩れるのは、暗電流、ショットノイズ、キズ等のノイズ成分、及び黒沈みと呼ばれる低輝度光が信号情報として検知されないことによる。更に高輝度で線形性が崩れるのは、主にフォトダイオード、及び、転送キャパシタの飽和による。図４より、信号電荷が輝度に対して線形に変動する領域は、第１の輝度領域と第２の輝度領域とを足した領域であり、明らかに第１の輝度領域より拡大している。すなわち、ダイナミックレンジが拡大している。
【００４８】
図５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。
【００４９】
各画素において、第１フィールドの期間で、光電変換領域（固体撮像素子）１００を構成するフォトダイオード１０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、感度の低い撮影方法αにより、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１０２により垂直ＣＣＤ１０３に転送され、更に第１メモリ２００に転送される。第１メモリ２００を構成するフォトダイオード２０１は、対応するフォトダイオード１０１から転送された電荷を蓄積する。
【００５０】
第２フィールドの期間で、光電変換領域（固体撮像素子）１００を構成するフォトダイオード１０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、感度の高い撮影方法βにより、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１０２により垂直ＣＣＤ１０３に転送され、更に垂直ＣＣＤ２０３に転送され、更に水平ＣＣＤ３００に転送され、その後、出力部１０８に転送される。出力部１０８は、水平ＣＣＤ３００からの電荷を、その電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち第２フィールドで蓄積された電荷（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。得られたデジタルの値は第２メモリ１１１に蓄積される。
【００５１】
第３フィールドの期間で、光電変換領域（固体撮像素子）１００を構成するフォトダイオード１０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、感度の低い撮影方法αにより、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１０２により垂直ＣＣＤ１０３に転送され、更に第１メモリ２００に転送される。第１メモリ２００を構成する垂直ＣＣＤ２０３は、フォトダイオード２０１に蓄積された第１フィールドで得られた電荷と、対応するフォトダイオード１０１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ＣＣＤ３００に転送され、その後、出力部１０８に転送される。出力部１０８は、水平ＣＣＤ３００からの電荷を、その電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち第２フィールドで蓄積された電荷（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。得られたデジタルの値は第２メモリ１１１に蓄積される。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち第２の信号電荷（加算信号電荷）に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換し、加算部１１２は、Ａ／Ｄ変換部１０９からの、第２の信号電荷に対応する値と、第２メモリ１１１に蓄積された第１の信号電荷に対応する値と加算する。出力部１１４は、加算部１１２によって得られた値を固体撮像装置外部に出力する。
【００５２】
上述したように、実施の形態１では、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信号電荷（第２の信号電荷）と、第２フィールドの期間で蓄積される第１の信号電荷との合計を算出することにより、１フレームの信号電荷を得る。局所的な短時間では動体は直線的に移動する。したがって、第２の信号電荷と第１の信号電荷とを加算して１フレームの信号電荷を得ることにより、画像の流れ（画像のブレ）を従来の第２の方法に比べて低減することができる。
【００５３】
実施の形態１により、実効的な画素数が減少することなく、垂直方向と水平方向との解像度に差を生じさせず、画像の流れを従来より低減し、更に高輝度時の画像ムラを生じさせずに、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００５４】
また、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信号電荷（第２の信号電荷）と、第２フィールドの期間で蓄積される第１の信号電荷との合計を算出することにより、１フレームの信号電荷を得るので、固体撮像装置を備えるカメラにより静止画を得る場合、暗電流を補正することができるという効果も得られる。
【００５５】
ところで、第１メモリ２００を構成する一組のフォトダイオード２０１と第２の転送ゲート２０２とは、上方からみると、図６（Ａ）に示すように配置されている。図６（Ａ）では、転送ゲート２０２を構成する第１電極２０２ａ、第２電極２０２ｂ、及び、第３電極２０２ｃが示されている。図６（Ｂ）から図６（Ｄ）は、電荷の転送を示している。図６（Ｂ）は、フォトダイオード２０１に電荷が転入する際の様子を示す図であり、その場合、例えば、第１電極２０２ａに−７Ｖが印加され、第２電極２０２ｂに４ｖが印加される。図６（Ｃ）は、フォトダイオード２０１に電荷が蓄積されている状態を示す図であり、その場合、例えば、第１電極２０２ａに０Ｖが印加され、第２電極２０２ｂに０Ｖが印加される。図６（Ｄ）は、フォトダイオード２０１から電荷が転出する際の様子を示す図であり、その場合、例えば、第１電極２０２ａに１０Ｖが印加され、第２電極２０２ｂに１０Ｖが印加される。これにより、フォトダイオード２０１に電荷が蓄積され更に後段に転送される。
【００５６】
なお、垂直ＣＣＤ２０３は、垂直ＣＣＤ１０３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能力を有する。
【００５７】
また、第１フィールドの期間で蓄積される信号電荷（又はそれに対応する値）、第２フィールドの期間で蓄積される信号電荷（又はそれに対応する値）、及び、第３フィールドの期間で蓄積される信号電荷（又はそれに対応する値）は、１ステップで一括して加算されてもよい。その加算は、例えば加算部１１２が行なう。
【００５８】
また、第１フィールドの期間の感度及び第３フィールドの期間の感度は、第２フィールドの期間の感度より高くてもよい。
【００５９】
（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、同一の画素では、第１フィールドの期間で電荷を蓄積する期間（第１蓄積期間と呼ぶ。）と第３フィールドの期間で電荷を蓄積する期間（第３蓄積期間と呼ぶ。）とは等しく、第１蓄積期間から第２フィールドの期間で電荷を蓄積する期間（第２蓄積期間と呼ぶ。）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の期間および第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の期間および第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。
【００６０】
図７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、および、第３フィールドそれぞれにおける電子シャッタをも制御するためのＶＳＵＢ電圧および読み出し電圧のパルス波形を示す。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
ここで、第１蓄積期間とはｔ１からｔ２までの期間であり、第２蓄積期間とはｔ２からｔ３までの期間であり、第３蓄積期間とはｔ５からｔ６までの期間である。
【００６４】
また、第１蓄積期間の平均の時刻（ｔ１＋ｔ２）／２を第１蓄積タイミングと呼び、第２蓄積期間の平均の時刻（ｔ３＋ｔ４）／２を第２蓄積タイミングと呼び、第１蓄積期間の平均の時刻（ｔ５＋ｔ６）／２を第３蓄積タイミングと呼ぶ。
【００６５】
さらに、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。
【００６６】
また、第１フィールドの期間の感度と第３フィールドの期間の感度とは同じであるが、その感度は第２フィールドの期間の感度より低い。
【００６７】
また、第１フィールドの期間の第１蓄積期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蓄積期間で蓄積された電荷を信号電荷ｑ３とする。
【００６８】
また、第２フィールドの期間で蓄積された信号電荷を第２フィールドの期間内で得られる電荷を信号電荷Ｑ２とする。
【００６９】
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フィールドおよび第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ため、単純加算して得られる信号電荷と信号電荷Ｑ２を加算した結果である画像にブレが生じる可能性がある。
【００７０】
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）および第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。
【００７１】
Ｑ１=（Ｔ２×ｑ１＋Ｔ１×ｑ３）／（Ｔ１＋Ｔ２）
【００７２】
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一致させることができる。
【００７３】
図８は、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。
【００７４】
各画素において、第１フィールドの期間で、光電変換領域（固体撮像素子）１００を構成するフォトダイオード１０１は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、感度の低い撮影方法αにより、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１０２により垂直ＣＣＤ１０３に転送され、さらに第１メモリ２００に転送される。第１メモリ２００を構成するフォトダイオード２０１は、対応するフォトダイオード１０１から転送された電荷を蓄積する。
【００７５】
第２フィールドの期間で、光電変換領域（固体撮像素子）１００を構成するフォトダイオード１０１は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、感度の高い撮影方法βにより、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１０２により垂直ＣＣＤ１０３に転送され、さらに垂直ＣＣＤ２０３に転送され、さらに水平ＣＣＤ３００に転送され、その後、出力部１０８に転送される。出力部１０８は、水平ＣＣＤ３００からの電荷を、その電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち第２フィールドで蓄積された信号電荷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。得られたデジタルの値は第２メモリ１１１に蓄積される。
【００７６】
第３フィールドの期間で、光電変換領域（固体撮像素子）１００を構成するフォトダイオード１０１は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、感度の低い撮影方法αにより、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１０２により垂直ＣＣＤ１０３に転送され、さらに第１メモリ２００に転送される。第１メモリ２００を構成する垂直ＣＣＤ２０３は、フォトダイオード２０１に蓄積さ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１０１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ＣＣＤ３００に転送され、その後、出力部１０８に転送される。出力部１０８は、水平ＣＣＤ３００からの電荷を、その電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち第２フィールドで蓄積された信号電荷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。得られたデジタルの値は第２メモリ１１１に蓄積される。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち重み付け平均して得られる信号電荷Ｑ１に対応するアナログの電圧値をデジタルの値に変換し、加算部１１２は、Ａ／Ｄ変換部１０９からの、信号電荷Ｑ２に対応する値と、第２メモリ１１１に蓄積された信号電荷Ｑ１に対応する値と加算する。出力部１１４は、加算部１１２によって得られた値を固体撮像装置外部に出力する。
【００７７】
以上より、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）および第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との蓄積タイミングとを一致させた上で、信号電荷Ｑ１と信号電荷Ｑ２とを加算することができるので、動画撮像時の画像流れを防止することができる。
【００７８】
さらに、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。
【００７９】
なお、上述の変形例では、第１フィールドの期間の感度および第３フィールドの期間の感度が等しい場合を説明したが、第１フィールドの期間の感度および第３フィールドの期間の感度が異なっていてもよく、その場合には、同様の手法にて第１フィールドの期間の感度と第３フィールドの期間の感度を重み付け平均することで一致させればよい。
【００８０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２の固体撮像装置の構成を説明する。
【００８１】
図９は実施の形態２の固体撮像装置の構成図である。実施の形態２の固体撮像装置は、固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ，光電変換領域）１００と、水平ＣＣＤ３００と、出力部１０８と、Ａ／Ｄ変換部１０９と、駆動部８０１と、制御部８０２と、選択部８０３と、第３メモリ８０４と、第４メモリ８０５と、第３加算部８０６と、第４加算部８０７と、出力部１１４とを備える。
【００８２】
固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ，光電変換領域）１００、水平ＣＣＤ３００、出力部１０８、Ａ／Ｄ変換部１０９、及び、出力部１１４は、実施の形態１において登場した構成部である。駆動部８０１は、固体撮像装置外部からの駆動信号に基づいて制御部８０２を駆動させる。制御部８０２は、固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ，光電変換領域）１００、水平ＣＣＤ３００、出力部１０８、選択部８０３、第３加算部８０６、及び、第４加算部８０７の動作を制御する。選択部８０３は、制御部８０２からの指示に基づいて、Ａ／Ｄ変換部１０９によって変換された値を、第３メモリ８０４と、第４メモリ８０５と、第３加算部８０６との何れかに転送する。第３メモリ８０４及び第４メモリ８０５は、Ａ／Ｄ変換部１０９によって変換された値を保持する。第３加算部８０６は、選択部８０３からの値と、第３メモリ８０４によって保持されている値とを加算する。第４加算部８０７は、第３加算部８０６からの値と、第４メモリ８０５によって保持されている値とを加算する。
【００８３】
次に、実施の形態２の固体撮像装置の動作を説明する。
【００８４】
実施の形態２では、１フレームは２個のフィールドで構成されている。また、同一の画素では、第１フィールドの期間の感度は第２フィールドの期間の感度より低い。「感度」は「電荷の蓄積時間」と同義である。つまり、蓄積時間が長ければ感度は高く、蓄積時間が短ければ感度は低い。図１０は、一つの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１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。第１フレームと第２フレームとは連続するフレームであり、第１フレームの方が第２フレームよりも先の時刻に登場するフレームである。
【００８６】
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。上述したように、第１フィールドの期間の感度は第２フィールドの期間の感度より低い。また、「感度」は「電荷の蓄積時間」と同義である。つまり、蓄積時間が長ければ感度は高く、蓄積時間が短ければ感度は低いので、第１の信号電荷から得られる画素と第２の信号電荷から得られる画像の相関が高い。更に、第１フレームの第１フィールド及び第２フレームの第１フィールドの期間の蓄積開始時の平均と、第１フレームの第１フィールド及び第２フレームの第１フィールドの期間の蓄積終了時の平均とは、第１フレームの第２フィールドの期間の蓄積時間内にある。これらのことは、以下の式により示される。
【００８７】
ｔ２−ｔ１＝ｔ６−ｔ５＜ｔ４−ｔ３
ｔ３＜（ｔ１＋ｔ５）／２＜（ｔ２＋ｔ６）／２＜ｔ４
【００８８】
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た信号電荷と第２フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計（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た信号電荷（第２フィールドの期間内で得られる第１の信号電荷）に近い。つまり、第２の信号電荷から得られる画像と第１の信号電荷から得られる画像とは相関性が高い。なぜなら、第２の信号電荷が蓄積される平均的な時刻（第１フィールドの蓄積時刻と第３フィールドの蓄積時刻の平均）と、第１の信号電荷が蓄積される時刻とが一致していることから、第２の信号電荷から得られる画像は第１の信号電荷から得られる画像と同時刻の画像とみなすことができるからである。
【００８９】
なお、第１フレームの第２フィールドの期間の感度は、人の明暗に関する分解能力に関してそのピークの分解能となる輝度が含められるように設定されることが望ましい。第１フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第２フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計（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た信号電荷（第２フィールドの期間内で得られる第１の信号電荷）に近い。つまり、第２の信号電荷から得られる画像と第１の信号電荷から得られる画像とは相関性が高い。なぜなら、第２の信号電荷が蓄積される平均的な時刻（第１フィールドの蓄積時刻と第３フィールドの蓄積時刻の平均）と、第１の信号電荷が蓄積される時刻とが一致していることから、第２の信号電荷から得られる画像は第１の信号電荷から得られる画像と同時刻の画像とみなすことができるからである。しかし、第１の信号電荷と第２の信号電荷とは、実際には異なる時刻に蓄積された信号であるから、動画において第１の信号電荷と第２の信号電荷とが完全に一致することはほとんどない。人の視覚に違和感のない映像を得るためには、人の明暗に関する分解能力に関してそのピークの分解能となる輝度の情報が第２フィールドの期間により得られるように、第２フィールドの期間の蓄積時間は設定される。
【００９０】
図１１に、第１フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第２フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計の信号電荷である第２の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第５特性曲線）と、第１フレームの第２フィールドの期間で蓄積された信号電荷である第１の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第４特性曲線）と、第４特性曲線と第５特性曲線との和によって表される特性曲線（第６特性曲線）を示す。第１の信号電荷は第１の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。第２の信号電荷は第２の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。なお、第１の輝度領域及び第２の輝度領域とも、低輝度で線形性が崩れるのは、暗電流、ショットノイズ、キズ等のノイズ成分、及び黒沈みと呼ばれる低輝度光が信号情報として検知されないことによる。更に高輝度で線形性が崩れるのは、主にフォトダイオード、及び、転送キャパシタの飽和による。図１１より、信号電荷が輝度に対して線形に変動する領域は、第１の輝度領域と第２の輝度領域とを足した領域であり、明らかに第１の輝度領域より拡大している。すなわち、ダイナミックレンジが拡大している。
【００９１】
図１２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。
【００９２】
各画素において、第１フレームの第１フィールドの期間で、固体撮像素子１００は、時刻ｔ１〜ｔ２の間、感度の低い撮影方法αにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、水平ＣＣＤ３００は固体撮像素子１００が蓄積した電荷を出力部１０８に転送する。出力部１０８は、転送されてきた電荷をその電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち、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。変換された値（第２の信号電荷に対応する値）は第３メモリ８０４に蓄積される。
【００９３】
第１フレームの第２フィールドの期間で、固体撮像素子１００は、時刻ｔ３〜ｔ４の間、感度の高い撮影方法βにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、水平ＣＣＤ３００は固体撮像素子１００が蓄積した電荷を出力部１０８に転送する。出力部１０８は、転送されてきた電荷をその電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち、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。変換された値は第４メモリ８０５に蓄積される。
【００９４】
第２フレームの第１フィールドの期間で、固体撮像素子１００は、時刻ｔ５〜ｔ６の間、感度の低い撮影方法αにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、水平ＣＣＤ３００は固体撮像素子１００が蓄積した電荷を出力部１０８に転送する。出力部１０８は、転送されてきた電荷をその電荷に対応する電圧値に変換してＡ／Ｄ変換部１０９に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、出力部１０８からの値、すなわち、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。第３加算部８０６は、変換された値、すなわち第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電圧値と、第３メモリ８０４に蓄積された値とを加算して第２の信号電荷に対応する値を算出する。第４加算部８０７は、第３加算部８０６によって得られた第２の信号電荷に対応する値と、第４メモリ８０５に蓄積された値とを加算し、出力部１１４は、第４加算部８０７によって得られた値を固体撮像装置外部に出力する。
【００９５】
実施の形態２により、実効的な画素数が減少することなく、垂直方向と水平方向との解像度に差を生じさせず、画像の流れを従来より低減し、更に高輝度時の画像ムラを生じさせずに、ダイナミックレンジを拡大することができる。更に、実施の形態１と比較した場合、特殊な第３フィールドを必要としない、通常のフレーム方式による動作で上記の効果が得られるので、駆動回路の構成が容易である。加えて、実施の形態１と比較した場合、１フレームが２フィールドで構成されているので、各部の動作の高速化も容易である。
【００９６】
なお、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（又はそれに対応する値）、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（又はそれに対応する値）、及び、第２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（又はそれに対応する値）は、１ステップで一括して加算されてもよい。その加算は、例えば第４加算部８０７が行なう。
【００９７】
また、第１フレームの第１フィールドの期間の感度及び第２フレームの第１フィールドの期間の感度は、第１フレームの第２フィールドの期間の感度より高くてもよい。
【００９８】
（変形例）
１フレームは、実施の形態１では３個のフィールドから構成され、実施の形態２では２個のフィールドから構成される。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。以下に、１フレームが４個のフィールドから構成される場合と、１フレームが５個のフィールドから構成される場合とにおける、固体撮像装置の駆動方法を説明する。
【００９９】
先ず、１フレームが５個のフィールドから構成される場合の固体撮像装置の駆動方法を説明する。図１３は、上記の場合の固体撮像装置の駆動方法を説明するチャートである。
【０１００】
各画素において、第１フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ１〜ｔ２の間、感度の低い撮影方法αにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、第５メモリは蓄積された電荷を保持する。
【０１０１】
第２フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ３〜ｔ４（＞時刻ｔ１〜ｔ２）の間、感度の高い撮影方法βにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、第６メモリは蓄積された電荷を保持する。
【０１０２】
第３フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ５〜ｔ６（＞時刻ｔ３〜ｔ４）の間、撮影方法βよりも更に感度の高い撮影方法γにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、Ａ／Ｄ変換部は蓄積された電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第７メモリはＡ／Ｄ変換により得られた値を保持する。
【０１０３】
第４フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ７〜ｔ８（＝時刻ｔ３〜ｔ４）の間、感度の高い撮影方法βにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、第５加算部は、フォトダイオードに蓄積された電荷と、第６メモリに保持された電荷とを加算する。Ａ／Ｄ変換部は加算により得られた電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第８メモリはＡ／Ｄ変換により得られた値を保持する。
【０１０４】
第５フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ９〜ｔ１０（＝時刻ｔ３〜ｔ４）の間、感度の低い撮影方法αにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、第６加算部は、フォトダイオードに蓄積された電荷と、第５メモリに保持された電荷とを加算する。Ａ／Ｄ変換部は加算により得られた電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第７加算部は、Ａ／Ｄ変換により得られた値と、第７メモリに保持された値と、第８メモリに保持された値とを加算し、これにより１フレームの信号電荷を得る。
【０１０５】
図１４に、第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第５フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計の信号電荷である第３の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第７特性曲線）と、第２フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第４フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計の信号電荷である第２の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第８特性曲線）と、第３フィールドの期間で蓄積された信号電荷である第１の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第９特性曲線）と、第７特性曲線、第８特性曲線、及び第９特性曲線の和によって表される特性曲線（第１０特性曲線）とを示す。第１の信号電荷は第１の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。第２の信号電荷は第２の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。第３の信号電荷は第３の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。なお、第１の輝度領域、第２の輝度領域、及び、第３の輝度領域とも、低輝度で線形性が崩れるのは、暗電流、ショットノイズ、キズ等のノイズ成分、及び黒沈みと呼ばれる低輝度光が信号情報として検知されないことによる。更に高輝度で線形性が崩れるのは、主にフォトダイオード、及び、転送キャパシタの飽和による。図１４より、信号電荷が輝度に対して線形に変動する領域は、第１の輝度領域と、第２の輝度領域と、第３の輝度領域とを足した領域であり、明らかに第１の輝度領域より拡大している。すなわち、ダイナミックレンジが拡大している。
【０１０６】
１フレームが５個以上の奇数個のフィールドで構成されている場合、上述した場合と同様に、フレーム内の両端以外のフィールド（第１の信号電荷取得フィールド）の期間で蓄積された信号電荷（又はそれに対応する値）と、そのフレーム内の第１の信号電荷取得フィールドから時間的に等距離に位置する２個のフィールドそれぞれの期間で蓄積された信号電荷の合計（又はそれに対応する値）とを加算することにより、１フレームの信号電荷を得る。フレーム内の第１の信号電荷取得フィールドから時間的に等距離に位置する２個のフィールドの組が複数個存在する場合、少なくとも一部の組の信号電荷の合計（又はそれに対応する値）と、第１の信号電荷取得フィールドで蓄積された信号電荷（又はそれに対応する値）とを加算することにより、１フレームの信号電荷を得る。
【０１０７】
次に、１フレームが４個のフィールドから構成される場合の固体撮像装置の駆動方法を説明する。図１５は、上記の場合の固体撮像装置の駆動方法を説明するチャートである。
【０１０８】
各画素において、第１フレームの第１フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ１〜ｔ２の間、感度の低い撮影方法αにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、Ａ／Ｄ変換部は蓄積された電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第９メモリはＡ／Ｄ変換により得られた値を保持する。
【０１０９】
第１フレームの第２フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ３〜ｔ４（＞時刻ｔ１〜ｔ２）の間、感度の高い撮影方法βにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、第１０メモリは蓄積された電荷を保持する。
【０１１０】
第１フレームの第３フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ５〜ｔ６（＞時刻ｔ３〜ｔ４）の間、撮影方法βよりも更に感度の高い撮影方法γにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、Ａ／Ｄ変換部は蓄積された電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第１１メモリはＡ／Ｄ変換により得られた値を保持する。
【０１１１】
第１フレームの第４フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ７〜ｔ８（＝時刻ｔ３〜ｔ４）の間、感度の高い撮影方法βにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、第８加算部は、フォトダイオードに蓄積された電荷と、第１０メモリに保持された電荷とを加算する。Ａ／Ｄ変換部は加算により得られた電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第１２メモリはＡ／Ｄ変換により得られた値を保持する。
【０１１２】
第２フレームの第１フィールドの期間で、フォトダイオードは、時刻ｔ９〜ｔ１０（＝時刻ｔ１〜ｔ２）の間、感度の低い撮影方法αにより、入射光量に応じた電荷を蓄積し、Ａ／Ｄ変換部は蓄積された電荷に対応する電圧値をＡ／Ｄ変換し、第９メモリはＡ／Ｄ変換により得られた値を保持する。第９加算部は、第９メモリに保持された第１フレームの第１フィールドの期間で得られた値と、第９メモリに保持された第２フレームの第１フィールドの期間で得られた値とを加算し、第１０加算部は、第９加算部によって得られた値と、第１１メモリに保持された値と、第１２メモリに保持された値とを加算し、これにより１フレームの信号電荷を得る。
【０１１３】
図１６に、第１フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第２フレームの第１フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計の信号電荷である第３の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第１１特性曲線）と、第１フレームの第２フィールドの期間で蓄積された信号電荷と第１フレームの第４フィールドの期間で蓄積された信号電荷との合計の信号電荷である第２の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第１２特性曲線）と、第１フレームの第３フィールドの期間で蓄積された信号電荷である第１の信号電荷が輝度に対して変動することを示す特性曲線（第１３特性曲線）と、第１１特性曲線、第１２特性曲線、及び第１３特性曲線の和によって表される特性曲線（第１４特性曲線）とを示す。第１の信号電荷は第１の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。第２の信号電荷は第２の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。第３の信号電荷は第３の輝度領域内では輝度の変動に対して線形に変動する。なお、第１の輝度領域、第２の輝度領域、及び、第３の輝度領域とも、低輝度で線形性が崩れるのは、暗電流、ショットノイズ、キズ等のノイズ成分、及び黒沈みと呼ばれる低輝度光が信号情報として検知されないことによる。更に高輝度で線形性が崩れるのは、主にフォトダイオード、及び、転送キャパシタの飽和による。図１８より、信号電荷が輝度に対して線形に変動する領域は、第１の輝度領域と、第２の輝度領域と、第３の輝度領域とを足した領域であり、明らかに第１の輝度領域より拡大している。すなわち、ダイナミックレンジが拡大している。
【０１１４】
１フレームが４個以上の偶数個のフィールドで構成されている場合、上述した場合と同様に、フレーム内の特定のフィールド（第１の信号電荷取得フィールド）の期間で蓄積された信号電荷（又はそれに対応する値）と、第１の信号電荷取得フィールドから時間的に等距離に位置する２個のフィールドそれぞれの期間で蓄積された信号電荷の合計（又はそれに対応する値）とを加算することにより、１フレームの信号電荷を得る。第１の信号電荷取得フィールドから時間的に等距離に位置する２個のフィールドの組が複数個存在する場合、少なくとも一部の組の信号電荷の合計（又はそれに対応する値）と、第１の信号電荷取得フィールドで蓄積された信号電荷（又はそれに対応する値）とを加算することにより、１フレームの信号電荷を得る。
【０１１５】
なお、特許請求の範囲における「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。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
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を組み込んだ固体撮像装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１における固体撮像装置の構成図である。
【図２】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３】人の目の明暗に関する分解能力（コントラスト識別能力）を示す図である。
【図４】実施の形態１における、入射光と信号電荷との関係を示す特性曲線である。
【図５】実施の形態１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６】実施の形態１における、転送ゲートを説明するための図である。
【図７】実施の形態１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８】実施の形態１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９】実施の形態２における固体撮像装置の構成図である。
【図１０】実施の形態２における、第１フレームの第１フィールド、第１フレームの第２フィールド、及び、第１フレームの第１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１１】実施の形態２における、入射光と信号電荷との関係を示す特性曲線である。
【図１２】実施の形態２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１３】第１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１４】第１の変形例における、入射光と信号電荷との関係を示す特性曲線である。
【図１５】第２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】第２の変形例における、入射光と信号電荷との関係を示す特性曲線である。
【図１７】一般的なＣＣＤイメージセンサの構成図である。
【図１８】従来のダイナミックレンジを向上させるための第１の方法を説明するための図である。
【図１９】上記第１の方法における、入射光と信号電荷との関係を示す特性曲線である。
【図２０】従来のダイナミックレンジを向上させるための第２の方法を説明するための図である。
【図２１】上記第２の方法における、入射光と信号電荷との関係を示す特性曲線である。
【図２２】従来のダイナミックレンジを向上させるための第３の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００  光電変換領域（固体撮像素子、ＣＣＤイメージセンサ）
２００  第１メモリ
３００  水平ＣＣＤ
１０８  出力部
１０９  Ａ／Ｄ変換部
１１０  選択部
１１１  第２メモリ
１１２  加算部
１１３  制御部
１１４  出力部
１０１  フォトダイオード
１０３  垂直ＣＣＤ
１０２  第１の転送ゲート
２０１  フォトダイオード
２０３  垂直ＣＣＤ
２０２  第２の転送ゲート
２０８  遮光膜
８０１  駆動部
８０２  制御部
８０３  選択部
８０４  第３メモリ
８０５  第４メモリ
８０６  第３加算部
８０７  第４加算部
【図１】
2007318724.tif 000003
【図２】
2007318724.tif 000004
【図３】
2007318724.tif 000005
【図４】
2007318724.tif 000006
【図５】
2007318724.tif 000007
【図６】
2007318724.tif 000008
【図７】
2007318724.tif 000009
【図８】
2007318724.tif 000010
【図９】
2007318724.tif 000011
【図１０】
2007318724.tif 000012
【図１１】
2007318724.tif 000013
【図１２】
2007318724.tif 000014
【図１３】
2007318724.tif 000015
【図１４】
2007318724.tif 000016
【図１５】
2007318724.tif 000017
【図１６】
2007318724.tif 000018
【図１７】
2007318724.tif 000019
【図１８】
2007318724.tif 000020
【図１９】
2007318724.tif 000021
【図２０】
2007318724.tif 000022
【図２１】
2007318724.tif 000023
【図２２】
2007318724.tif 000024