(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジが狭くなるのを抑制するとともに、電荷の増加の量にバラツキが生じるのを抑制することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】この撮像装置は、複数の画素７と、画素７に蓄積される電荷を増加させる増加部９とを備え、増加部９は、１画素以上の画素グループ単位で、画素７に入射する光の輝度に応じて電荷を増加する回数を制御するように構成されている。【選択図】図３
2009055433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素と、
前記画素に蓄積される電荷を増加させる増加部とを備え、
１画素以上の画素グループ単位で、前記画素に入射する光の輝度に応じて前記増加部により電荷を増加する回数を制御するように構成されている、撮像装置。
【請求項２】
前記電荷を増加する回数の制御は、前記画素に入射する光の輝度から得られる輝度値が第１の輝度値レベルよりも大きい場合には、増加する回数を減らし、前記画素に入射する光の輝度から得られる輝度値が第２の輝度値レベルよりも小さい場合には、増加する回数を増やすように制御するように構成されている、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記画素は、光電変換機能を有するとともに光電変換により生成された電荷を蓄積するための蓄積部と、前記画素から電荷を読み出すための読出しゲート電極と、前記蓄積部と前記読出しゲート電極との間に設けられ、前記蓄積部に蓄積された電荷を転送するための転送ゲート電極とを含み、
前記電荷の増加は、前記転送ゲート電極下において行われる、請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記読出しゲート電極は、前記電荷の増加の際の前記転送ゲート電極としても機能する、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画素は、光電変換機能を有するとともに光電変換により生成された電荷を蓄積するための蓄積部と、前記蓄積部に隣接するように設けられ、前記蓄積部に蓄積された電荷を転送するための転送ゲート電極とを含み、
前記電荷の増加は、前記蓄積部と前記転送ゲート電極との間で行われる、請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の画素は、複数の色感度特性を有する画素から構成されるとともに、同色の色感度特性を有する２つ以上の画素を含むグループに分けられており、
前記同色の色感度特性を有する２つ以上の画素のうち、少なくとも１つは電荷の増加の回数が０または所定の値に固定されており、前記増加の回数が制御された画素の出力と、前記増加の回数が固定された画素の出力とを比較することにより、電荷の増加の回数を算出するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、画素に蓄積される電荷の増加が行われる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画素に蓄積される電荷の増加が行われる撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、４本のゲート電極を備え、それぞれのゲート電極下に、画素分離障壁、電荷の一時蓄積井戸、電荷転送障壁および電荷集積井戸がそれぞれ隣接するように形成される、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ（撮像装置）が開示されている。このＣＣＤイメージセンサでは、電荷転送障壁と電荷集積井戸との界面に高電界領域が形成されている。一時蓄積井戸に蓄積された電荷が電荷転送障壁を乗り越えて電荷集積井戸に移動する際に、高電界領域において、衝突電離により電荷が増加される。また、このＣＣＤイメージセンサでは、直前のフレームの輝度値に比例するように、直後のフレームの高電界領域の電界の強さを調節している。これにより、ＣＣＤイメージセンサの感度を高くすることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３４８３２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の撮像装置では、高電界領域の電界の強さの調節を、フレーム単位で行っているため、たとえば１フレームの画像の中に明るいところと、暗いところとが混在している場合、画像の明るいところと暗いところとの両方を適切に調節できないという不都合がある。これにより、ダイナミックレンジが狭くなるという問題点がある。また、上記特許文献１に記載の撮像装置では、高電界領域の電界の強さを調節しており、電界の強さの調節では電荷の増加量の調節が困難であるので、電荷の増加の量にバラツキがあるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ダイナミックレンジが狭くなるのを抑制するとともに、電荷の増加の量にバラツキが生じるのを抑制することが可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面による撮像装置は、複数の画素と、画素に蓄積される電荷を増加する増加部とを備え、１画素以上の画素グループ単位で、画素に入射する光の輝度に応じて増加部により電荷を増加する回数を制御するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるＣＭＯＳ型の撮像装置のブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態による撮像装置の複数の画素から構成される撮像素子を示す図である。図３は、本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の増加の制御を示すブロック図である。図４は、本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。図１〜図４を参照して、第１実施形態による撮像装置の構成について説明する。
【００１０】
この第１実施形態によるＣＭＯＳ型の撮像装置は、図１に示すように、レンズ１と、後述する電荷の増加部９を含む撮像素子２と、ノイズを低減するためのＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）および増幅率を自動的に制御するためのＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）などを含むアナログ処理部３、Ａ／Ｄ変換部４、デジタル処理回路部５および増加回数保持メモリ６により構成されている。
【００１１】
撮像素子２は、アナログ処理部３に接続されているとともに、アナログ処理部３は、Ａ／Ｄ変換部４に接続されている。また、Ａ／Ｄ変換部４は、デジタル処理回路部５に接続されており、デジタル処理回路部５は、増加回数保持メモリ６に接続されている。また、デジタル処理回路部５は、増加回数保持メモリ６に保持される増加回数に基づいて、撮像素子２における電荷の増加回数を制御するように構成されている。
【００１２】
また、図２に示すように、撮像素子２は、マトリクス状に配置される複数の画素７により構成されている。なお、第１実施形態では、画素７ごとに増加回数が制御される場合について説明する。また、画素７ごとに増加制御するのではなく、２画素以上の画素グループごとに増加回数を制御してもよい。
【００１３】
また、各画素７には、図３に示すように、光電変換機能を有するとともに光電変換により生成された電荷を蓄積するためのフォトダイオード（ＰＤ）８と、電荷の増加部９と、フローティングディフージョン（ＦＤ）アンプ１０とが含まれている。なお、フォトダイオード８は、本発明の「蓄積部」の一例である。フォトダイオード８は、増加部９に接続されるとともに、増加部９は、ＦＤアンプ１０に接続されている。また、ＦＤアンプ１０に接続されるデジタル処理回路部５には、信号処理回路５ａと増加回数制御回路５ｂとが含まれており、信号処理回路５ａと増加回数制御回路５ｂとによって各画素７の増加部９が独立して制御されるように構成されている。なお、図３にはマトリクス状に配置される複数の画素７のうち、２つの画素７のみを記している。
【００１４】
また、図４に示すように、画素７は、フォトダイオード８と、フォトダイオード８に隣接するように設けられる転送ゲート電極１１〜１４と、読出しゲート電極１５および１６と、読出しゲート電極１５にゲートが接続されるＦＤアンプ１０と、ＦＤアンプ１０のソース／ドレインの一方に接続される選択トランジスタ１７とを含んでいる。なお、転送ゲート電極１１〜１４は、本発明の「転送ゲート電極」の一例である。なお、転送ゲート電極は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。また、読出しゲート電極１５および１６は、本発明の「読出しゲート電極」の一例である。なお、読出しゲート電極は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。ここで、第１実施形態では、転送ゲート電極１２〜１４下において電荷の増加の動作が行われるように構成されている。また、読出しゲート電極１５は、マトリクス状に配置される画素７の列方向の出力を制御するとともに、読出しゲート電極１６は、行方向の出力を制御するように構成されている。なお、読出しゲート電極１５が画素７の行方向の出力を制御するとともに、読出しゲート電極１６が列方向の出力を制御するように構成してもよい。
【００１５】
図５は、本発明の第１実施形態による撮像装置の動作の制御フローを示したフローチャートである。図６は、本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の選択の制御フローを示したフローチャートである。図５および図６を参照して、本発明の第１実施形態による撮像装置の動作について説明する。なお、この撮像装置の動作では、電荷の増加の回数は、直前のフレームの画像情報に基づいて制御されており、画素７ごとによって異なっている。ここでは、直前のフレームの画像情報に基づいて、増加の回数が画素７ごとによって、０回、１００回および２００回に設定されている場合について説明する。また、例として、フレームの画素数が５×５の２５画素で構成されている場合について説明する。
【００１６】
まず、図５に示すように、ステップＳ１において、フォトダイオード８に蓄積される電荷がリセットされた後、画素７が露光される。これにより、フォトダイオード８に電荷が蓄積される。次に、ステップＳ２において、フォトダイオード８に蓄積された電荷は、転送ゲート電極１１〜１３下を介して、転送ゲート電極１４下に蓄積される。
【００１７】
次に、ステップＳ３において、所定の画素７（輝度が高い画素）が選択され、転送ゲート電極１４下に蓄積された電荷は、ＦＤアンプ１０に転送される。具体的には、図６に示すように、ステップＳ３１において、まず、０行目の画素７が選択され、読出しゲート電極１６がオン状態にされる。次に、ステップＳ３３において、０列目〜４列目の画素７が順次選択される。このとき、画素７の輝度が高ければ、読出しゲート電極１５がオン状態にされるとともに、画素７に蓄積された電荷がＦＤアンプ１０に転送される。次に、ステップＳ３５において、読出しゲート電極１６をオフ状態にする。同様に、ステップＳ３１の行選択の動作を１行目から４行目まで順次行うことにより、輝度が高い画素７に蓄積された電荷がＦＤアンプ１０に転送される。
【００１８】
次に、図５に示すように、ステップＳ４において、選択トランジスタ１７（図４参照）をオン状態にすることにより、輝度が高い画素７のＦＤアンプ１０から信号が出力される。なお、ステップＳ４において出力される信号は、増加が行われていない。
【００１９】
次に、ステップＳ５において、転送ゲート電極１２〜１４下の間で、電荷の増加が行われる。具体的には、転送ゲート電極１４下に形成される一時蓄積井戸に蓄積された電荷が転送ゲート電極１３下に形成される電荷転送障壁を乗り越えて転送ゲート電極１２下に形成される電荷集積井戸に移動する際に、転送ゲート電極１２下と転送ゲート電極１３下との界面に形成される高電界領域において、衝突電離により電荷が増加される。なお、転送ゲート電極１２下と転送ゲート電極１３下との界面に形成される高電界領域は、本発明の「増加部」の一例である。また、電荷を一時蓄積井戸と電荷集積井戸との間を繰り返し移動させることによって、さらなる電荷の増加が行われる。ここでは、電荷の増加は、１００回行われる。なお、この電荷の増加は、撮像素子２（図２参照）の全ての画素７について行われるが、輝度が高い画素７についてはステップＳ４において信号が出力されているために、輝度が高い画素７において電荷の増加の動作が行われても画像に影響を及ぼさない。
【００２０】
次に、ステップＳ６において、ステップＳ３と同様に、撮像素子２の所定の領域の画素７（輝度が中程度の画素７）の電荷がＦＤアンプ１０に転送される。この後、ステップＳ７において、輝度が中程度の画素７の信号が出力される。
【００２１】
次に、ステップＳ８において、ステップＳ５と同様に、転送ゲート電極１２〜１４の間で、電荷の増加が行われる。ここでは、電荷の増加は、１００回行われる。これにより、ステップＳ５の電荷の増加と合わせて、合計２００回の増加が行われたことになる。なお、この電荷の増加は、ステップＳ５と同様に、撮像素子２の全ての画素７について行われる。
【００２２】
次に、ステップＳ９において、ステップＳ３およびＳ６と同様に、撮像素子２の所定の領域の画素７（輝度が低い画素７）の電荷がＦＤアンプ１０に転送される。この後、ステップＳ９において、輝度が低い画素７の信号が出力される。
【００２３】
図７は、画素に入射する光の明るさ（輝度）と、電荷の増加後の輝度値との関係を示す図である。次に、図７を参照して、画像のデジタル合成について説明する。
【００２４】
図７に示すように、画素７に入射する光が明るい（高輝度）場合、電荷の増加は行われない（増加０回）。この場合、画素７に入射する光の輝度が画素７の出力の輝度値となる。また、画素７に入射する光が中程度（中輝度）の場合、１００回の電荷の増加が行われ、増加された電荷の輝度が画素７の出力の輝度値となる。また、画素７に入射する光が暗い（低輝度）場合、２００回の電荷の増加が行われ、増加された電荷の輝度が画素７の出力の輝度値となる。全ての画素７から出力された輝度値と増加の回数を参照して、画像がデジタル合成される。
【００２５】
図８は、本発明の第１実施形態による撮像装置の電荷の増加回数の制御フローを示したフローチャートである。図８を参照して、本発明の第１実施形態による電荷の増加回数の動作について説明する。なお、ここでは、撮像素子２に含まれる複数の画素７において、画素７ごとに独立して、電荷の増加回数の制御が行われている場合について説明する。
【００２６】
図８に示すように、ステップＳ４１において、直前のフレームの所定の画素７の増加回数（Ｎｉ−１）と、輝度（Ｂｉ−１）との情報が取得される。次に、ステップＳ４２において、直前のフレームの所定の画素７の輝度（Ｂｉ−１）が、画素７の飽和値レベルよりも大きいか、小さいかが判断される。なお、飽和値レベルとは、画素７に入射する光の明るさと輝度値との関係において、線形特性が得られる最大のレベルを意味する。また、飽和値レベルは、本発明の「第１の輝度値レベル」の一例である。なお、第１の輝度値レベルとして、飽和値レベル以外の輝度値を用いてもよい。直前のフレームの所定の画素７の輝度（Ｂｉ−１）が、画素７の飽和値レベルよりも大きい場合には、ステップＳ４３に進み、現在のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ）は、直前のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ−１）からある回数（α）だけ差し引かれる。なお、第１実施形態では、ある回数（α）は、１００回に設定されている（図５参照）。また、ある回数（α）は、１００回以外の回数でもよいし、対数的に増加させてもよい。
【００２７】
また、ステップＳ４２において、直前のフレームの所定の輝度（Ｂｉ−１）が画素７の飽和値レベルよりも小さい場合、ステップＳ４４に進む。ここで、直前のフレームの所定の画素７の輝度（Ｂｉ−１）が画素７の最低輝度値レベルよりも大きいか小さいかが判断される。なお、最低輝度値レベルとは、画素７に入射する光の明るさと輝度値との関係において、撮像装置の所定の精度が得られる最低のレベルを意味する。また、最低輝度値レベルは、本発明の「第２の輝度値レベル」の一例である。なお、第２の輝度値レベルとして、最低輝度値レベル以外の輝度値を用いてもよい。直前のフレームの所定の画素７の輝度（Ｂｉ−１）が画素７の最低輝度値レベルよりも小さい場合、ステップＳ４５に進むとともに、現在のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ）は、直前のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ−１）にある回数（α）だけ加算される。また、直前のフレームの所定の画素７の輝度（Ｂｉ−１）が画素７の最低輝度値レベルよりも大きい場合、ステップＳ４６に進むとともに、現在のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ）は、直前のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ−１）と同じ回数に設定される。このように、現在のフレームの所定の画素７の電荷の増加の回数は、直前のフレームの所定の画素７の増加の回数（Ｎｉ−１）と輝度（Ｂｉ−１）とから算出される。このように、第１実施形態では、画素７に入射する光の輝度が、飽和値レベルよりも大きい場合には増加する回数を減らし、最低輝度値レベルよりも小さい場合には、増加する回数を増やす、フィードバック制御が行われる。
【００２８】
なお、電荷の増加回数の制御は、撮像素子２の領域ごとに行ってもよいし、フレーム単位で行ってもよい。また、電荷の増加回数の制御は、全ての画素７について並列処理を行ってもよいし、画素７ごとに逐次処理してもよい。
【００２９】
第１実施形態では、上記のように、画素７に入射する光の輝度に応じて電荷を増加する回数を画素単位で制御するように増加部９を構成することによって、１フレームの画像の中に明るいところと、暗いところとが混在していても、画像の明るいところでは増加の回数を少なくし、画像の暗いところでは増加の回数を多くするように制御することにより、撮像装置のダイナミックレンジが狭くなるのを抑制することができる。また、電荷の増加の回数を制御することによって、増加部９に印加する電圧を変えて電荷の増加量を変える場合と異なり、容易に、電荷の増加の量にバラツキが生じるのを抑制することができる。なお、増加部９を２画素以上の画素グループ単位で電荷を増加する回数を制御するように構成しても、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
また、第１実施形態では、上記のように、電荷を増加する回数の制御は、画素７に入射する光の輝度から得られる輝度値が画素７の飽和値レベルよりも大きい場合には、増加する回数を減らし、画素７に入射する輝度から得られる輝度値が最低輝度値レベルよりも小さい場合には、増加する回数を増やす、フィードバック制御を行うことによって、電荷の増加の回数を動的に変化させることができるので、容易に、適切な画像を得ることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態による撮像装置の画素の増加部の制御のブロック図である。図９を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、フレーム単位で電荷の増加の回数を制御する撮像装置の構成について説明する。
【００３２】
この第２実施形態による撮像装置の画素７ａは、図９に示すように、フォトダイオード８、電荷の増加部９およびＦＤアンプ１０が含まれている。また、デジタル処理回路部５には、信号処理回路５ａと増加回数制御回路５ｂとが含まれており、信号処理回路５ａと増加回数制御回路５ｂとによって撮像素子２に含まれる全ての画素７ａの増加部９が同じ制御を受けるように構成されている。なお、図９にはマトリクス状に配置される複数の画素７ａのうち、２つの画素７ａのみを記している。
【００３３】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００３４】
図１０は、本発明の第２実施形態による撮像装置の制御フローを示したフローチャートである。図１０を参照して、本発明の第１実施形態による撮像装置の動作について説明する。
【００３５】
図１０に示すように、ステップＳ５１において、フォトダイオード８（図９参照）が露光される。次に、ステップＳ５２において、直前のフレームの画像情報に基づいて、電荷の増加の回数の制御が行われる。なお、このステップＳ５２の電荷の増加の回数の制御は、図８に示す制御と同様である。次に、ステップＳ５３において、ステップＳ５２において決定された回数に基づいて電荷の増加が行われる。その後、ステップＳ５４において、ＦＤアンプ１０（図９参照）に電荷が転送される。
【００３６】
第２実施形態では、上記のように、電荷の増加の回数を制御することによって、増加部９に印加する電圧を変えて電荷の増加量を変える場合と異なり、容易に、電荷の増加の量にバラツキが生じるのを抑制することができる。
【００３７】
（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態による撮像装置の画素の増加部の制御のブロック図である。図１１を参照して、この第３実施形態では、上記第２実施形態と異なり、ＣＣＤ型の撮像装置の構成について説明する。
【００３８】
この第３実施形態によるＣＣＤ型の撮像装置は、図１１に示すように、画素７ｂには、フォトダイオード８ａが含まれており、複数のフォトダイオード８ａが画素７ｂの外部に設けられた増加部９ａに接続されている。また、増加部９ａは、アンプ１８に接続されているとともに、アンプ１８は、信号処理回路５ａに接続されている。また、信号処理回路５ａと増加部９ａとには、増加回数制御回路５ｂが接続されている。なお、図１１にはマトリクス状に配置される複数の画素７ｂのうち、２つの画素７ｂのみを記している。また、ＣＣＤ型の撮像装置では、上記第２実施形態と同様に、直前のフレームの情報に基づいて、フレーム単位で電荷の増加の回数が制御されるように構成されている。
【００３９】
なお、第３実施形態の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００４０】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。図１２を参照して、この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、読出しゲート電極１５ａが、電荷の増加の際に、転送ゲート電極としても機能する撮像装置の構成について説明する。
【００４１】
この第４実施形態による撮像装置の画素７ｃは、図１２に示すように、フォトダイオード８と、フォトダイオード８に隣接するように設けられる転送ゲート電極１１〜１３と、電荷の増加の際の転送ゲート電極としても機能する読出しゲート電極１５ａと、読出しゲート電極１６と、ＦＤアンプ１０と、選択トランジスタ１７とを含んでいる。なお、フォトダイオード８は、本発明の「蓄積部」の一例である。また、電荷の増加の動作時には、転送ゲート電極１２および１３下と、読出しゲート電極１５ａ下において電荷の増加の動作が行われるように構成されている。また、電荷の読出しの動作時には、読出しゲート電極１５ａは、マトリクス状に配置される画素７ｃの列方向の出力を制御するとともに、読出しゲート電極１６は、行方向の出力を制御するように構成されている。
【００４２】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４３】
また、第４実施形態の動作は、上記第１実施形態と同様である。
【００４４】
第４実施形態では、上記のように、読出しゲート１５ａが、電荷の増加の際には転送ゲート電極としても機能することによって、読出しゲート電極と転送ゲート電極とを別個に設ける場合と異なり、読出しゲート電極と転送ゲート電極とを共有することができるので、画素７ｃの構成を簡略化することができる。
【００４５】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４６】
（第５実施形態）
図１３は、本発明の第５実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。図１３を参照して、この第５実施形態では、上記第１実施形態と異なり、電荷の増加をフォトダイオード８と転送ゲート電極１３ａおよび１４ａとの間で行う撮像装置の構成について説明する。
【００４７】
この第５実施形態による撮像装置の画素７ｄは、図１３に示すように、フォトダイオード８と、フォトダイオード８に隣接するように設けられる転送ゲート電極１３ａおよび１４ａと、読出しゲート電極１５および１６と、ＦＤアンプ１０と、選択トランジスタ１７とを含んでいる。なお、フォトダイオード８は、本発明の「蓄積部」の一例である。ここで、第５実施形態では、フォトダイオード８と、転送ゲート電極１３ａおよび１４ａ下において電荷の増加の動作が行われるように構成されている。また、読出しゲート電極１５は、マトリクス状に配置される画素７ｄの列方向の出力を制御するとともに、読出しゲート電極１６は、行方向の出力を制御するように構成されている。
【００４８】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４９】
次に、図１３を参照して、本発明の第５実施形態による電荷の増加の動作について説明する。
【００５０】
まず、フォトダイオード８に蓄積された電荷が、転送ゲート電極１３ａ下に形成される電荷転送障壁を乗り越えて転送ゲート電極１４ａ下に形成される電荷集積井戸に移動される。このとき、転送ゲート電極１３ａ下と転送ゲート電極１４ａ下との界面に形成される高電界領域において、衝突電離により電荷が増加される。なお、転送ゲート電極１３ａ下と転送ゲート電極１４ａ下との界面に形成される高電界領域は、本発明の「増加部」の一例である。また、電荷をフォトダイオード８と電荷集積井戸との間を繰り返し移動させることによって、さらなる電荷の増加が行われる。
【００５１】
なお、第５実施形態のその他の動作は、上記第１実施形態と同様である。
【００５２】
第５実施形態では、上記のように、電荷の増加を、フォトダイオード８と転送ゲート電極１３ａおよび１４ａとの間で行うことによって、電荷の増加を３つの転送ゲート電極下で行う場合と比べて、転送ゲート電極の数を少なくすることができるので、撮像装置の構成を簡略化することができる。
【００５３】
（第６実施形態）
図１４は、本発明の第６実施形態による撮像装置の制御フローを示したフローチャートである。図４、図６および図１４を参照して、この第６実施形態では、上記第１実施形態と異なり、すべての画素７において、蓄積される電荷をＦＤアンプ１０に転送させた後、すべての画素７の電荷を同時に読み出す撮像装置の構成について説明する。
【００５４】
この第６実施形態による撮像装置の画素７の構成は、図４に示す上記第１実施形態と同様である。
【００５５】
次に、図６および図１４を参照して、本発明の第６実施形態による撮像装置の動作について説明する。
【００５６】
まず、図１４に示すように、ステップＳ６１において、フォトダイオード８に蓄積される電荷がリセットされた後、画素７が露光される。これにより、フォトダイオード８に電荷が蓄積される。次に、ステップＳ６２において、フォトダイオード８に蓄積された電荷は、転送ゲート電極１１〜１３下を介して、転送ゲート電極１４下に蓄積される。
【００５７】
次に、ステップＳ６３において、所定の画素７（輝度が高い画素）が選択され、転送ゲート電極１４下に蓄積された電荷は、ＦＤアンプ１０に転送される。具体的な動作は、図６に示す第１実施形態と同様である。
【００５８】
次に、ステップＳ６４において、転送ゲート電極１２〜１４下の間で、電荷の増加が行われる。具体的な動作は、上記第１実施形態と同様である。ここでは、電荷の増加は、１００回行われる。なお、この電荷の増加は、撮像素子２の全ての画素７について行われるが、輝度が高い画素７についてはステップＳ６３において信号がＦＤアンプ１０に転送されているために、輝度が高い画素７において電荷の増加の動作が行われても画像に影響を及ぼさない。
【００５９】
次に、ステップＳ６５において、ステップＳ６３と同様に、撮像素子２の所定の領域の画素７（輝度が中程度の画素）の電荷がＦＤアンプ１０に転送される。
【００６０】
次に、ステップＳ６６において、ステップＳ６４と同様に、転送ゲート電極１２〜１４下の間で、電荷の増加が行われる。ここでは、電荷の増加は、１００回行われる。これにより、ステップＳ６４の電荷の増加と合わせて、合計２００回の増加が行われたことになる。なお、この電荷の増加は、ステップＳ６４と同様に、撮像素子２の全ての画素７について行われる。
【００６１】
次に、ステップＳ６７において、ステップＳ６３およびＳ６７と同様に、撮像素子２の所定の領域の画素７（輝度が低い画素）の電荷がＦＤアンプ１０に転送される。
【００６２】
次に、ステップＳ６８において、すべての画素７のＦＤアンプ１０に蓄積される電荷の信号が、同時に出力される。これにより、高輝度、中輝度および低輝度の画素７ごとに出力する場合と異なり、信号の出力を１回の動作で行うことが可能となるので、撮像素子２の出力の動作を高速に行うことが可能となる。
【００６３】
なお、第６実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６４】
（第７実施形態）
図１５は、本発明の第７実施形態による撮像素子と列デコーダ示した図である。図１５を参照して、この第７実施形態では、上記第１実施形態と異なり、複数の列デコーダ１９ａおよび１９ｂを有する撮像装置の構成について説明する。
【００６５】
この第７実施形態による撮像装置は、図１５に示すように、奇数列の画素７と偶数列の画素７とには、それぞれ、列デコーダ１９ａおよび１９ｂが接続されている。これにより、列デコーダが１つの場合と異なり、列デコーダ１９ａおよび１９ｂにより奇数列の画素７と偶数列の画素７との信号を並行して読み出すことが可能となるので、画素７の信号の読出しを高速に行うことが可能となる。
【００６６】
なお、第７実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
また、第７実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６８】
（第８実施形態）
図１６は、本発明の第８実施形態による撮像装置の撮像素子と列デコーダを示した図である。図１６を参照して、この第８実施形態では、上記第１実施形態と異なり、４列の画素７が同時に選択される撮像装置の構成について説明する。
【００６９】
この第８実施形態による撮像装置は、図１６に示すように、列デコーダ１９ｃの１つのアドレスに対して、４列分の画素７の信号が読み出されるように構成されている。これにより、列デコーダ１９ｃの１つのアドレスに対して、１列の画素７が読み出される場合と異なり、４列の画素７の信号が同時に読み出されるので、画素７の信号の読出しをより高速に行うことが可能となる。
【００７０】
なお、第８実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
また、第８実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７２】
（第９実施形態）
図１７は、本発明の第９実施形態による撮像装置の画素の構成を示した図である。図１７を参照して、この第９実施形態では、上記第４実施形態と異なり、２つの画素７ｅのＦＤアンプ１０ａが共有されている撮像装置の構成について説明する。
【００７３】
この第９実施形態による撮像装置は、図１７に示すように、２つの画素７ｅの読出しゲート電極１６は、１つのＦＤアンプ１０ａに接続されており、ＦＤアンプ１０ａが２つの画素７ｅ間において共有されている。これにより、ＦＤアンプ１０ａを共有する分、画素７ｅを小さくすることが可能となる。
【００７４】
なお、第９実施形態のその他の構成は、上記第４実施形態と同様である。
【００７５】
また、第９実施形態の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【００７６】
（第１０実施形態）
図１８は、本発明の第１０実施形態による撮像装置の画素の増加の制御を示すブロック図である。図１９は、本発明の第１０実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。図１８および図１９を参照して、この第１０実施形態では、上記第４実施形態と異なり、増加の回数の制御が画素７ｆ内で行われる撮像装置の構成について説明する。
【００７７】
この第１０実施形態による画素７ｆには、図１８に示すように、フォトダイオード８と、電荷の増加部９と、ＦＤアンプ１０と、非破壊アンプ（フローティングゲートアンプ：ＦＧアンプ）２０と、画素内制御回路２１とが含まれている。フォトダイオード８は、増加部９に接続されているとともに、増加部９は、ＦＤアンプ１０に接続されている。また、非破壊アンプ２０は、増加部９とＦＤアンプ１０とに接続されている。なお、ＦＤアンプ１０では、信号が検出された後、信号電荷がリセットされてしまい信号電荷を再利用することはできないが、非破壊アンプ２０では、信号電荷を保持したまま信号の検出をすることが可能である。また、画素内制御回路２１は、増加部９と非破壊アンプ２０とに接続されている。また、画素７ｆの外には、信号処理回路５ａが設けられており、信号処理回路５ａは、各画素７ｆの画素内制御回路２１に接続されている。この信号処理回路５ａによって、各画素７ｆの電荷の増加の回数がフィードバック制御できるように構成されている。
【００７８】
また、図１９に示すように、画素７ｆは、ゲート部２２と、アンプ部２３と、比較部２４と、増加駆動制御部２５とから構成されている。ゲート部２２は、フォトダイオード８と、フォトダイオード８に隣接するように設けられる転送ゲート電極１１〜１３および１４ｂと、読出しゲート電極１６とから構成されている。なお、フォトダイオード８は、本発明の「蓄積部」の一例である。また、電荷の増加の動作時には、転送ゲート電極１２、１３および１４ｂ下において電荷の増加の動作が行われるように構成されている。
【００７９】
また、アンプ部２３は、ＦＤアンプ１０と、選択トランジスタ１７とから構成されている。ＦＤアンプ１０は、ゲート部２２の読出しゲート電極１６に接続されているとともに、選択トランジスタ１７に接続されている。また、信号は、選択トランジスタ１７を介して出力されるように構成されている。
【００８０】
また、比較部２４は、非破壊アンプ２０により構成されており、非破壊アンプ２０は、転送ゲート電極１４ｂと読出しゲート電極１６との間に接続されている。また、非破壊アンプ２０は、画素７ｆに蓄積される電荷と所定の電圧の閾値（Ｖｔｈ）とを比較することにより、電荷の増加の制御を行うように構成されている。
【００８１】
また、増加駆動制御部２５は、比較部２４の出力を元にして、転送ゲート電極駆動信号を印加するかしないかの選択を行う２つの論理回路を含んでいる。たとえば、図１９に示す２つのＡＮＤ回路２６ａおよび２６ｂにより構成される。また、ＡＮＤ回路２６ａおよび２６ｂには、それぞれ、画素７ｆに蓄積される電荷と閾値（Ｖｔｈ）とを比較した信号が入力されるように構成されている。
【００８２】
また、画素７ｆの外には、メモリ２７が設けられており、画素７ｆに蓄積される電荷が増加の動作によって閾値（Ｖｔｈ）を上回るまでの増加の回数が記憶されている。
【００８３】
なお、第１０実施形態のその他の構成は、上記第４実施形態と同様である。
【００８４】
図２０は、本発明の第１０実施形態による撮像装置の画素の制御フローを示したフローチャートである。図１９および図２０を参照して、本発明の第１０実施形態による画素７ｆの動作について説明する。
【００８５】
まず、図２０に示すように、ステップＳ７１において、フォトダイオード８に蓄積される電荷がリセットされた後、画素７ｆが露光される。これにより、フォトダイオード８に電荷が蓄積される。次に、ステップＳ７２において、フォトダイオード８に蓄積された電荷は、転送ゲート電極１１〜１３を介して、転送ゲート電極１４ｂ下に蓄積される。
【００８６】
次に、ステップＳ７３において、比較部２４（図１９参照）において、転送ゲート電極１４ｂ下に蓄積された電荷と、閾値（Ｖｔｈ）とが比較される。次に、ステップＳ７４において、転送ゲート電極１４ｂ下に蓄積された電荷が閾値（Ｖｔｈ）よりも小さいと判断された場合、ステップＳ７５において、転送ゲート電極１２、１３および１４ｂ下の間で電荷の増加が行われる。この動作は、転送ゲート電極１４ｂ下に蓄積された電荷が閾値（Ｖｔｈ）よりも大きくなるまで繰り返される。また、ステップＳ７４において、転送ゲート電極１４ｂ下に蓄積された電荷が閾値（Ｖｔｈ）よりも大きいと判断された場合、ステップＳ７６において、増加の動作が停止される。この後、ステップＳ７７において、読出しゲート電極１６、ＦＤアンプ１０および選択トランジスタ１７を介して、信号が出力される。
【００８７】
なお、図２０に示す画素７ｆの動作は、複数の画素７ｆにおいて並列的に処理される。これにより、複数のそれぞれの画素７ｆにおいて、増加の回数の制御が行われる。
【００８８】
また、第１０実施形態の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【００８９】
（第１１実施形態）
図２１は、本発明の第１１実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。図２１を参照して、この第１１実施形態では、上記第１０実施形態と異なり、電荷の増加をフォトダイオード８と転送ゲート電極１４ａとの間で行う撮像装置の構成について説明する。
【００９０】
この第１１実施形態による画素７ｇは、図２１に示すように、ゲート部２２ａと、アンプ部２３と、比較部２４と、増加駆動制御部２５とから構成されている。ゲート部２２ａは、フォトダイオード８と、フォトダイオード８に隣接するように設けられる転送ゲート電極１３ａおよび１４ａと、読出しゲート電極１５とから構成されている。なお、フォトダイオード８は、本発明の「蓄積部」の一例である。また、第１１実施形態では、電荷の増加の動作時には、上記第５実施形態と同様に、フォトダイオード８と、転送ゲート電極１３ａおよび１４ａ下とにおいて電荷の増加の動作が行われるように構成されている。
【００９１】
なお、第１１実施形態のその他の構成は、上記第１０実施形態と同様である。
【００９２】
また、第１１実施形態の動作は、電荷の増加の動作がフォトダイオード８と、転送ゲート電極１３ａおよび１４ａ下とにおいて行われること以外は、上記第１０実施形態と同様である。
【００９３】
第１１実施形態では、上記のように、電荷の増加を、フォトダイオード８と転送ゲート電極１３ａおよび１４ａとの間で行うことによって、電荷の増加を３つの転送ゲート電極下で行う場合と比べて、転送ゲート電極の数を少なくすることができるので、撮像装置の構成を簡略化することができる。
【００９４】
（第１２実施形態）
図２２は、本発明の第１２実施形態による撮像装置の画素の構成を示すブロック図である。図２２を参照して、この第１２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、電荷の増加の回数が０回の画素７ｇに蓄積される電荷を参照して増加の回数が推定される撮像装置の構成について説明する。
【００９５】
この第１２実施形態による撮像装置は、図２２に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ１、Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｇおよび７ｈから構成されている。また、１つの赤（Ｒ）の色感度特性を有する画素７ｈと、１つの青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈと、２つの緑（Ｇ１、Ｇ２）の色感度特性を有する画素７ｇおよび７ｈとから、画素グループが構成されている。また、画素７ｇおよび７ｈは、フォトダイオード８と、増加部９と、ＦＤアンプ１０とを含んでいる。また、ＦＤアンプ１０には、比較部２４ａが接続されており、比較部２４ａには閾値（Ｖｔｈ）が入力されるとともに、増加部９には、増加駆動制御部２５ａが接続されている。ここで、第１２実施形態では、緑（Ｇ１、Ｇ２）の色感度特性を有する２つの画素７ｇおよび７ｈのうち、画素７ｇでは増加の回数が０回に固定されており、増加の動作を行う画素７ｈの出力と、増加の動作を行わない画素７ｇの出力とを比較することにより、電荷の増加の回数を算出するように構成されている。
【００９６】
図２３は、本発明の第１２実施形態による撮像装置の動作の制御フローを示したフローチャートである。図２４は、本発明の第１２実施形態による撮像装置の増加の回数の制御フローを示したフローチャートである。図２３および図２４を参照して、本発明の第１２実施形態による撮像装置の動作について説明する。
【００９７】
まず、図２３に示すように、ステップＳ８１において、フォトダイオード８に蓄積される電荷がリセットされた後、画素７ｇおよび７ｈが露光される。これにより、フォトダイオード８に電荷が蓄積される。次に、ステップＳ８２において、増加駆動制御部２５ａ（図２２参照）によって、各画素７ｈにおいて電荷の増加が行われる。具体的には、図２４に示すように、ステップＳ９１において、電荷の増加が開始される。次に、ステップＳ９２において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈに蓄積される電荷のうち、最大の電荷（輝度）が閾値（Ｖｔｈ）よりも小さい場合、電荷の増加の動作が繰り返される。なお、この電荷の増加の動作は、ステップＳ９２において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈに蓄積される電荷のうち、最大の電荷が閾値（Ｖｔｈ）よりも大きくなるまで繰り返される。
【００９８】
次に、ステップＳ８３において、電荷は、ＦＤアンプ１０に転送される。次に、ステップＳ８４において、増加の動作が行われない緑（Ｇ１）の色感度特性を有する画素７ｇの電荷Ｇ１と、増加の動作が行われる緑（Ｇ２）の色感度特性を有する画素７ｈの電荷Ｇ２とが比較され、電荷の増加率Ａが算出される。具体的には、式（１）により算出される。
【００９９】
Ａ＝Ｇ２／Ｇ１      ・・・・・（１）
次に、ステップＳ８５では、ステップＳ８４において算出された増加率Ａを用いて、赤（Ｒ）緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈの電荷の増加が行われる前の電荷量（輝度）が、式（２）〜式（５）により算出される。
【０１００】
Ｒ０＝Ｒ／Ａ      ・・・・・（２）
Ｇ１＝Ｇ１      ・・・・・（３）
Ｇ２０＝Ｇ２／Ａ      ・・・・・（４）
Ｂ０＝Ｂ／Ａ      ・・・・・（５）
なお、Ｒ、Ｇ２およびＢは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈの電荷の増加が行われた後の電荷量である。また、Ｒ０、Ｇ２０およびＢ０は、電荷の増加が行われる前の電荷量である。式（２）〜式（５）によって算出された電荷量に基づいて、画像の合成が行われる。なお、増加の動作が行われない緑（Ｇ１）の色感度特性を有する画素７ｇと、増加の動作が行われる緑（Ｇ２）の色感度特性を有する画素７ｈとは隣接しているので、両方とも電荷の増加が行われなければ、画素７ｇと画素７ｈとの電荷量は等しいと仮定している。これにより、増加率Ａにより、Ｒ０、Ｇ２０およびＢ０を算出することが可能となる。
【０１０１】
第１２実施形態では、上記のように、緑（Ｇ１、Ｇ２）の色感度特性を有する２つの画素７ｈおよび７ｇのうち、画素７ｇは増加の動作が０回に固定されており、増加の動作が行われない画素７ｇの出力と、増加の動作が行われる画素７ｈの出力とを比較することにより、電荷の増加の回数を算出することによって、各画素７ｈの電荷の増加の回数を保持しておくためのメモリを設ける必要がないので、装置の構成を簡略化することができる。
【０１０２】
（第１３実施形態）
図２５は、本発明の第１３実施形態による撮像装置の動作の制御フローを示したフローチャートである。図２６は、本発明の第１３実施形態による撮像装置の増加の回数の制御フローを示したフローチャートである。図２５および図２６を参照して、この第１３実施形態では、上記第１２実施形態と異なり、増加の回数があらかじめ離散的に設定されている撮像装置の動作について説明する。なお、第１２実施形態による撮像装置の構成は、図２２に示す上記第１３実施形態と同様である。
【０１０３】
まず、図２５に示すように、ステップＳ８１において、フォトダイオード８に蓄積される電荷がリセットされた後、画素７ｇおよび７ｈが露光される。これにより、フォトダイオード８に電荷が蓄積される。次に、ステップＳ８２において、増加駆動制御部２５ａ（図２２参照）によって、各画素７ｈにおいて電荷の増加が行われる。具体的には、図２６に示すように、ステップＳ９１ｂにおいて、電荷の増加が開始される。なお、電荷の増加の回数は、たとえば、０回、１００回、２００回、・・・、１０００回にあらかじめ設定されている。次に、ステップＳ９２において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈに蓄積される電荷のうち、最大の電荷が閾値（Ｖｔｈ）よりも小さい場合、電荷の増加の動作が繰り返される。なお、この電荷の増加の動作は、ステップＳ９２において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈに蓄積される電荷のうち、最大の電荷が閾値（Ｖｔｈ）よりも大きくなるまで繰り返される。
【０１０４】
次に、ステップＳ８３において、電荷は、ＦＤアンプ１０に転送される。次に、ステップＳ８４ａにおいて、増加の動作が行われない緑（Ｇ１）の色感度特性を有する画素７ｇの電荷量Ｇ１と、増加の動作が行われる緑（Ｇ２）の色感度特性を有する画素７ｈの電荷量Ｇ２とが比較され、電荷の増加率Ａが算出される。具体的には、上記式（１）により算出される。このとき、電荷の増加率Ａは、あらかじめ設定された回数、０回、１００回、２００回、・・・、１０００回のうち、一番近い回数に対応する増加率Ａ２が採用される。
【０１０５】
次に、ステップＳ８５ａでは、ステップＳ８４ａにおいて採用された増加率Ａ２を用いて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈの電荷の増加が行われる前の電荷量が、式（６）〜式（９）により算出される。
【０１０６】
Ｒ０２＝Ｒ／Ａ２      ・・・・・（６）
Ｇ１＝Ｇ１      ・・・・・（７）
Ｇ２０２＝Ｇ２／Ａ２      ・・・・・（８）
Ｂ０２＝Ｂ／Ａ２      ・・・・・（９）
なお、Ｒ、Ｇ２およびＢは、赤（Ｒ）緑（Ｇ２）および青（Ｂ）の色感度特性を有する画素７ｈの電荷の増加が行われた後の電荷量である。また、Ｒ０２、Ｇ２０２およびＢ０２は、電荷の増加が行われる前の電荷量である。式（６）〜式（９）によって算出された電荷量に基づいて、画像の合成が行われる。なお、隣接する電荷の増加の動作が行われない緑（Ｇ１）の色感度特性を有する画素７ｇと、増加の動作が行われる緑（Ｇ２）の色感度特性を有する画素７ｈとに蓄積される電荷量が異なっている場合では、上記第１２実施形態の式（１）では、正しい増加の回数を得ることができない。一方、電荷の増加の回数があらかじめ設定されていることによって、画素７ｇと７ｈとに蓄積される電荷量に誤差が生じている場合でも、設定されている回数のうち一番近い値を採用することにより、正しい増加の回数を得ることが可能となる。
【０１０７】
（第１４実施形態）
図２７は、本発明の第１４実施形態による撮像装置の撮像素子の画素の構成を示した図である。図２７を参照して、この第１４実施形態では、画素グループの中に回路を設置するための領域が設けられている撮像装置の構成について説明する。
【０１０８】
この第１４実施形態による撮像装置は、図２７に示すように、３行×３列の領域の画素７ｉによって、画素グループが構成されている。なお、３行×３列の領域の中心の領域では、画素７ｉは設けられておらず、信号処理回路５ａ（図３参照）などの回路が設置されている。これにより、回路の設置が容易となる。
【０１０９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１１０】
たとえば、上記第１実施形態および第６実施形態では、画素を、輝度の高い画素、中程度の画素および低い画素の３つのグループに分けて電荷を出力する例を示したが、本発明はこれに限らず、画素を２つ、または、４つ以上のグループに分けて出力してもよい。
【０１１１】
また、上記第１３実施形態では、画素グループに、ＲＧＢの色感度特性を有する画素のうち、緑（Ｇ）の色感度特性を有する画素を複数含むように構成する例を示したが、本発明はこれに限らず、赤（Ｒ）または青（Ｂ）の色感度特性を有する画素を複数含むように構成してもよい。また、ＲＧＢに限らず、補色（シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ））により構成してもよい。また、色フィルターを取り付けない状態、つまり、ホワイト（Ｗ）により構成してもよい。また、同色の色感度特性を有するが、画素出力の絶対量が異なる画素（たとえば、同じ色感度特性を有するとともに、画素サイズが異なる２つの画素）により構成し、これらの画素出力を規格化するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記第１３実施形態では、画素グループに、２つの緑（Ｇ）の色感度特性を有する画素のうち、一方の画素の電荷の増加の回数を０回に固定する例を示したが、本発明はこれに限らず、０回以外の値に固定してもよい。
【０１１３】
また、上記第１３実施形態では、画素グループに、２つの緑（Ｇ）の色感度特性を有する画素のうち、一方の画素の電荷の増加の回数を０回に設定する例を示したが、本発明はこれに限らず、一方の画素に増加部を設けない構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１実施形態によるＣＭＯＳ型の撮像装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による撮像装置の複数の画素から構成される撮像素子を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の増加の制御を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第１実施形態による撮像装置の動作の制御フローを示したフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による撮像装置の画素の選択の制御フローを示したフローチャートである。
【図７】画素に入射する光の明るさ（輝度）と、電荷の増加後の輝度値との関係を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態による撮像装置の電荷の増加回数の制御フローを示したフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態による撮像装置の画素の増加部の制御のブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による撮像装置の制御フローを示したフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態による撮像装置の画素の増加部の制御のブロック図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。
【図１４】本発明の第６実施形態による撮像装置の制御フローを示したフローチャートである。
【図１５】本発明の第７実施形態による撮像装置の撮像素子と列デコーダ示した図である。
【図１６】本発明の第８実施形態による撮像素子と列デコーダを示した図である。
【図１７】本発明の第９実施形態による撮像装置の画素の構成を示した図である。
【図１８】本発明の第１０実施形態による撮像装置の画素の増加の制御を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。
【図２０】本発明の第１０実施形態による撮像装置の画素の制御フローを示したフローチャートである。
【図２１】本発明の第１１実施形態による撮像装置の画素の構成を示す回路図である。
【図２２】本発明の第１２実施形態による撮像装置の画素の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第１２実施形態による撮像装置の動作の制御フローを示したフローチャートである。
【図２４】本発明の第１２実施形態による撮像装置の増加の回数の制御フローを示したフローチャートである。
【図２５】本発明の第１３実施形態による撮像装置の動作の制御フローを示したフローチャートである。
【図２６】本発明の第１３実施形態による撮像装置の増加の回数の制御フローを示したフローチャートである。
【図２７】本発明の第１４実施形態による撮像装置の撮像素子の画素の構成を示した図である。
【符号の説明】
【０１１５】
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ  画素
８、８ａ  フォトダイオード（蓄積部）
９、９ａ  増加部
１２、１３、１３ａ、１４、１４ａ、１４ｂ  転送ゲート電極
１５、１５ａ  読出しゲート電極
【図１】
2009055433.tif 000003
【図２】
2009055433.tif 000004
【図３】
2009055433.tif 000005
【図４】
2009055433.tif 000006
【図５】
2009055433.tif 000007
【図６】
2009055433.tif 000008
【図７】
2009055433.tif 000009
【図８】
2009055433.tif 000010
【図９】
2009055433.tif 000011
【図１０】
2009055433.tif 000012
【図１１】
2009055433.tif 000013
【図１２】
2009055433.tif 000014
【図１３】
2009055433.tif 000015
【図１４】
2009055433.tif 000016
【図１５】
2009055433.tif 000017
【図１６】
2009055433.tif 000018
【図１７】
2009055433.tif 000019
【図１８】
2009055433.tif 000020
【図１９】
2009055433.tif 000021
【図２０】
2009055433.tif 000022
【図２１】
2009055433.tif 000023
【図２２】
2009055433.tif 000024
【図２３】
2009055433.tif 000025
【図２４】
2009055433.tif 000026
【図２５】
2009055433.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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