JP2015115660A5 - 撮像装置及びその制御方法、及び撮像素子 - Google Patents

Description

本発明はＣＭＯＳイメージセンサに代表される撮像素子、及び該撮像素子を用いた撮像装置及びその制御方法に関する。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数の画素から構成され、各画素が、光電変換手段と、前記光電変換手段で発生した信号を蓄積するための複数の信号蓄積手段と、前記複数の信号蓄積手段それぞれにおける信号の蓄積を制御する制御手段と、前記複数の信号蓄積手段の信号を出力する出力手段と、を有する撮像素子と、前記複数の信号蓄積手段から出力された信号から、各画素の信号を生成する生成手段とを有し、前記光電変換手段を第１チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段と、前記制御手段と、前記出力手段とを第２チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段が並列に接続されることを特徴とする。

画像処理装置１００において、ミラー１３０が光軸上にあるときに、ミラー１３０及び１３１を介して、入射した入射光を結像して、光学ファインダ１０４からユーザが撮影する静止画の構図を確認することが可能である。撮像素子１４００は、後述する列ＡＤ回路やタイミング制御ブロックを含み、ミラー１３０が光軸から退避しているときに、レンズユニット３００を介して入射した光学像を光電変換して電気信号に変換する。シャッター１２は、撮像素子１４００への露光量を制御する。

電源スイッチ６０は、画像処理装置１００の電源オン、電源オフの切り替えを行う。また、画像処理装置１００に接続されたレンズユニット３００、外部ストロボ、記録媒体２００等の各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も合わせて切り替え設定可能である。

図４（ａ）は画素２０３の等価回路図、図４（ｂ）は画素２０３の断面図を示している。図４（ａ）において、ＰＤ４０８にて発生及び蓄積された電荷を、ＣＣＤ制御信号φ４０１，φ４０４を制御してＣＣＤ４０９，４１５にて一度保持する。ＣＣＤ４０９で保持された電荷は、転送制御信号φ４００により転送スイッチ４１０を制御してフローティングデフュージョン部（以下、「ＦＤ」と記す。）４１１に転送される。ソースフォロアアンプ４１３はＦＤ４１１に蓄積された電荷に基づく電圧を増幅して、画素信号として出力する。出力された画素信号は、行選択制御信号φ４０６により行選択スイッチ４１４を制御することで垂直出力線４２１へ出力される。なお、図４（ａ）ではＰＤ４０８にＣＣＤ４０９，４１５が直接接続されているが、ＰＤ４０８とＣＣＤ４０９の間に別のＭＯＳトランジスタを転送ゲートとして接続してもよい。ここで、ＰＤ４０８は第１チップ１４０１に構成され、そのほかの部分は第２チップ１４０２に構成される。

タイミングＴ５０２とＴ５０３との間では、転送制御信号φ４００をＬＯＷにする。不要電荷がすべて削除できたら、リセット制御信号φ４０２もＬＯＷにする（図６（ｄ））。

タイミングＴ７０６とＴ７０７との間では、転送制御信号φ４０３をＬＯＷにする。これにより、タイミングＴ７０７では、全画素の電荷が各ＦＤ４１７に転送された状態になる（図８（ｈ））。タイミングＴ７０７の後、１行ごとに行選択制御信号φ４０７をＨＩＧＨにすることで、電荷が保持されているＦＤ４１７の電圧がソースフォロアアンプ４１９により増幅され、垂直出力線４２２に出力される。

この結果から、ＣＰＵ５０が画素出力選択部７３を介して、画素Ｐ９０２からはＣＣＤ４１５を用いて出力したレベルＬ９０７を選択し、画素Ｐ９０３からはＣＣＤ４０９を用いて出力したレベルＬ９０４を選択する。なお出力の整合性を保つため、必要に応じて各出力のレベル変換を行う。例えば、ＣＣＤ４０９に対し、ＣＣＤ４１５は２倍の蓄積時間の信号であるとする。この条件の場合、ＣＣＤ４１５の出力に対して、ＣＰＵ５０が画像処理部７２を介して１／２倍のゲインをかける。このような適切レベルを出力するための出力選択をすべての画素について行う。

Ｄレンジ拡大モードのときは、２つのＣＣＤ４０９，４１５に信号を転送するように、ＣＰＵ５０がＴＧ１８００、垂直走査回路２０２を介して、ＣＣＤ４０９，４１５のポテンシャルを下げ、ＣＣＤ４０９，４１５に電荷が転送されるようにする（Ｓ１０１）。ＣＣＤ４０９の所定の電荷蓄積期間が経過すると（Ｓ１０２でＹＥＳ）、ＣＰＵ５０がＴＧ１８００、垂直走査回路２０２を介して、ＣＣＤ４０９のポテンシャルを元に戻す（Ｓ１０３）。そして、蓄積された電荷を、ＣＰＵ５０がＴＧ１８００、垂直走査回路２０２を介して、ＣＣＤ４０９から読み出す（Ｓ１０４）。

また、もう一方のＣＣＤ４１５の蓄積期間が経過すると（Ｓ１０５でＹＥＳ）、ＣＰＵ５０がＴＧ１８００、垂直走査回路２０２を介してＣＣＤ４１５のポテンシャルを元に戻す（Ｓ１０６）。そして、蓄積された電荷を、ＣＰＵ５０がＴＧ１８００、垂直走査回路２０２を介してＣＣＤ４１５から読み出す（Ｓ１０７）。

電荷の蓄積を開始してから所定の電荷蓄積期間の経過後、タイミングＴ１１０２の直前で、ＣＣＤ制御信号φ４０１、φ４０４をＬＯＷにすることで、タイミングＴ１１０２では、ＣＣＤ４０９とＣＣＤ４１５のポテンシャルを上げる（図１２（ｃ））。

図１６は、第３の実施形態における特定画素の画素信号のレベルとそれに対する出力選択を説明する図である。図９と同様に、特定画素の画素信号のレベルを示している。Ｌ９００は飽和レベルである。図１６（ａ）は、ＣＣＤ４０９の出力を示している。各画素Ｐ９０２，Ｐ９０３の出力のレベルＬ１３０１，Ｌ１３０２は、図１３（ａ）と同じとする。図１６（ｂ）は、ＣＣＤ４１５の出力を示している。ここでは、ＣＣＤ４１５に接続される列アンプ１５０１の方がＣＣＤ４０９に接続される列アンプ２０４よりもゲインが大きいときの例を示している。これにより、画素Ｐ９０２の出力レベルはＬ１６０１、画素Ｐ９０３の出力レベルは飽和レベルＬ９００であることを示している。

図１８、図１９を参照して、第４の実施形態における読み出し方式による電荷の転送について説明する。図１８に第４の実施形態における制御信号のタイミングチャート、図１９に第４の実施形態におけるポテンシャル遷移図を示す。なお、図１８に示す各制御信号φ４００〜φ４０７の制御は、ＣＰＵ５０が、ＴＧ１８００及び垂直走査回路２０２を介して行う。

まず、第１の実施形態と同じく、リセット動作は図５及び図６のタイミングＴ５００〜Ｔ５０３と同じ動作を行うため、ここでは詳細説明を省略する。ただし、本第４の実施形態の読み出し方式ではＣＣＤ４０９，４１５を両方用いるため、制御信号φ４０３〜φ４０５を、制御信号φ４００〜φ４０２と同じように制御する。リセット後、タイミングＴ１８００では、電荷保持部４０８Ａ、ＣＣＤ４０９，ＣＣＤ４１５、ＦＤ４１１、ＦＤ４１７の余剰電荷はすべてリセットされた状態である（図１９（ａ））。

タイミングＴ１８０３とＴ１８０４との間では、転送制御信号φ４００をＬＯＷにし、その後、ＣＣＤ制御信号φ４０４をＨＩＧＨにする。これにより、タイミングＴ１８０４では、全画素の電荷が各ＦＤ４１１に転送された状態になる。タイミングＴ１８０４の後、１行ごとに行選択制御信号φ４０６をＨＩＧＨにすることで、電荷が保持されているＦＤ４１１の電圧がソースフォロアアンプ４１３により増幅され、垂直出力線４２１に出力される。さらにＴ１８０４ではＣＣＤ４１５のポテンシャルを下げることで、電荷蓄積期間中にＰＤ４０８で発生する電荷がＣＣＤ４１５に転送される（図１９（ｅ））。

タイミングＴ１８０６とＴ１８０７との間では、転送制御信号φ４０３をＬＯＷにする。これにより、タイミングＴ１８０７では、全画素の電荷が各ＦＤ４１７に転送された状態になる（図１９（ｈ））。タイミングＴ１８０７の後、１行ごとに行選択制御信号φ４０７をＨＩＧＨにすることで、電荷が保持されているＦＤ４１７の電圧がソースフォロアアンプ４１９により増幅され、垂直出力線４２２に出力される。

上記の通り本第４の実施形態によれば、ＰＤに複数のＣＣＤ部分がつながり、連続して別タイミングで電荷蓄積を行い、蓄積タイミングが異なる出力をそれぞれで得、得られた信号のレベルにより加算するかしないかを選択できる。これにより、各画素においてより適切な出力レベルの画像を生成ことができる。

次に、図２３と図２４を参照して、第５の実施形態における、ＣＣＤ４０９，４１５を両方用いた読み出し方式による電荷の転送について説明する。図２３は第５の実施形態における制御信号のタイミングチャート、図２４は第５の実施形態におけるポテンシャル遷移図を示す。なお、図２３に示す各制御信号φ４００〜φ４０６の制御は、ＣＰＵ５０が、ＴＧ１８００及び垂直走査回路２０２を介して行う。

まず、第１の実施形態と同じく、リセット動作は図５及び図６のタイミングＴ５００〜Ｔ５０３と同じ動作を行うため、ここでは詳細説明を省略する。ただし、本第５の実施形態の読み出し方式ではＣＣＤ４０９，４１５を両方用いるため、制御信号φ４０３〜φ４０４を、制御信号φ４００〜φ４０１と同じように制御する。リセット後、タイミングＴ２４００では、電荷保持部４０８Ａ、ＣＣＤ４０９、ＣＣＤ４１５、ＦＤ４１１、ＦＤ４１７の余剰電荷はすべてリセットされた状態である（図２４（ａ））。

タイミングＴ２４０５とＴ２４０６との間では、転送制御信号φ４０３をＨＩＧＨにする。これにより、タイミングＴ２４０６ではＣＣＤ４１５に保持されていた電荷が、もともとＣＣＤ４０９から転送された電荷に追加される形で、ＦＤ４１１に転送される（図２４（ｆ））。

ＣＰＵ５０のメモリに、ＣＣＤ４０９から単独で非加算読み出しした信号と、ＣＣＤ４０９とＣＣＤ４１５から加算して読み出した信号とが揃うと（Ｓ５０７）、加算して読み出した信号のレベルが飽和レベルであるか確認する（Ｓ５０９）。飽和していなければ、加算して読み出した信号を選択し（Ｓ５１０）、飽和していれば、ＣＣＤ４０９から読み出した信号を選択する（Ｓ５１１）。その後、Ｓ５１２で全画素の選択が終了したと判断されるまでＳ５０９に戻って上記処理を繰り返す。

また、画素ｐｔ２６０４の信号は、１つのＣＣＤ４０９を用いた通常の読み出しにより得られたものとする。図２６（ｂ）に示す例では、画素ｐｔ２６０４のレベルＬ２６０８、画素ｐｔ２６０５のレベルＬ２６０９、画素ｐｔ２６０６のレベルＬ２６１０というように徐々にレベルが下がってきている。画素ｐｔ２６０７ではＬ２６１０よりさらに下がることが予想されるため、２つのＣＣＤ４０９，４１５の電荷を加算した信号を出力する。これにより、通常読み出しではＬ２６１１になるところ、加算することによりレベルＬ２６１２になる。

第６の実施形態では、動画において上述したようなフレーム毎の信号の変遷を見て、行ごとに次フレームの単独（非加算）読み出しと加算読み出しのいずれかにより読み出しを行うかを決定する。図２７は、第６の実施形態における撮像素子１４００の読み出し制御を示すフローチャートである。図２５を参照して第５の実施形態で説明したように、Ｓ５０３までの処理で２つのＣＣＤ４０９，４１５への電荷の蓄積を終了すると、Ｓ６００において、各行の単独読み出しまたは加算読み出しを判定する処理を行う。ここでは、前フレームの行において、１つのＣＣＤ４０９を用いた通常の読み出しにより得られた信号レベルが第１の閾値より高い画素が存在するか、または、第２の閾値よりも低い画素が存在しないかを判断する。Ｓ６００でＹＥＳの場合、加算読み出しをすることにより飽和する画素が発生するか、または、加算読み出しをしなくても信号レベルが十分であるので、Ｓ５０４に進んで単独読み出しを行う。Ｓ６００でＮＯの場合、即ち、第２の閾値レベルＬ９６０よりも低い画素が存在し、且つ、第１の閾値レベルＬ９５０よりも高い画素が存在しない場合、Ｓ６０１に進んで、２つのＣＣＤ４０９，４１５からＦＤ４１１へ電荷を転送し、読み出しを行う。その後、Ｓ６０２で全行の読み出しが終了したと判断されるまでＳ６００に戻って上記処理を繰り返す。

Claims (34)

1. 複数の画素から構成され、各画素が、
   光電変換手段と、
   前記光電変換手段で発生した信号を蓄積するための複数の信号蓄積手段と、
   前記複数の信号蓄積手段それぞれにおける信号の蓄積を制御する制御手段と、
   前記複数の信号蓄積手段の信号を出力する出力手段と、
   を有する撮像素子と、
   前記複数の信号蓄積手段から出力された信号から、各画素の信号を生成する生成手段とを有し、
   前記光電変換手段を第１チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段と、前記制御手段と、前記出力手段とを第２チップに構成し、
   前記複数の信号蓄積手段が並列に接続されることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の信号蓄積手段において信号を蓄積する時間を、前記複数の信号蓄積手段ごとに異ならせ、
   前記生成手段は、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のうち、飽和レベルに達していない、より大きいレベルの信号を選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記複数の信号蓄積手段において信号を蓄積する時間が、同じになるように制御し、
   前記生成手段は、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号を混合し、該混合した信号が飽和レベルに達していない場合に、前記混合した信号を選択し、前記混合した信号が飽和レベルに達している場合に、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記複数の信号蓄積手段において信号を蓄積する時間が、同じになるように制御し、
   前記出力手段は、前記複数の信号蓄積手段から出力された信号に、互いに異なるゲインを掛けた信号を出力し、
   前記生成手段は、前記異なるゲインを掛けた信号のうち、飽和レベルに達していない、より大きいレベルの信号を選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記複数の信号蓄積手段において信号を蓄積するタイミングを、前記複数の信号蓄積手段ごとに異ならせ、
   前記生成手段は、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号を混合し、該混合した信号が飽和レベルに達していない場合に、前記混合した信号を選択し、前記混合した信号が飽和レベルに達している場合に、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記生成手段は、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ読み出された信号のいずれかを選択する場合に、前記複数の信号蓄積手段に信号を蓄積する期間の中央に近いタイミングで蓄積を行った前記信号蓄積手段から出力された信号を選択することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記生成手段は、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択する場合に、前記複数の信号蓄積手段に信号を蓄積する期間の開始に近いタイミングで蓄積を行った前記信号蓄積手段から出力された信号を選択することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 手ぶれ検出手段を更に有し、
   前記生成手段は、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択する場合に、手ぶれの影響がより少ないタイミングで蓄積を行った前記信号蓄積手段から出力された信号を選択することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
9. 前記第１チップと前記第２チップは互いに積層されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記生成手段により生成された各画素の信号を取得したときの条件に応じて、前記各画素の信号を増幅する増幅手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記生成手段は対応する画素の画素信号として、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号からダイナミックレンジの広い信号を生成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 複数の画素から構成され、各画素が、
    光電変換手段と、
    前記光電変換手段で発生した信号を蓄積するための複数の信号蓄積手段と、
    前記複数の信号蓄積手段から転送された信号を保持する信号保持手段と、
    前記複数の信号蓄積手段それぞれにおける信号の蓄積を制御する制御手段と、
    前記複数の信号蓄積手段から前記信号保持手段へ信号を転送する転送手段と、
    前記信号保持手段に保持された信号をそれぞれ出力する出力手段と、
    を有する撮像素子と、
    前記信号保持手段から読み出した信号から、各画素の信号を生成する生成手段とを有し、
    前記光電変換手段を第１チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段と、前記信号保持手段と、前記制御手段と、前記転送手段と、前記出力手段とを第２チップに構成し、
    前記複数の信号蓄積手段が並列に接続されることを特徴とする撮像装置。
13. 前記撮像素子は、
    前記転送手段により、前記複数の信号蓄積手段の１つに蓄積された信号を前記信号保持手段に転送し、前記出力手段により、前記転送された信号を前記信号保持手段から出力する非混合出力と、
    前記転送手段により、前記非混合出力で信号が出力された後、前記複数の信号蓄積手段の他の１つに蓄積された信号を更に前記信号保持手段に転送して混合し、前記出力手段により、前記混合された信号を前記信号保持手段から出力する混合出力を行い、
    前記生成手段は、前記混合出力で得られた信号が飽和レベルに達していない場合に、前記混合出力で得られた信号を選択し、前記混合出力で得られた信号が飽和レベルに達している場合に、前記非混合出力で得られた信号を選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記撮像素子は、予め決められた周期でフレーム毎に信号を出力すると共に、
    前記転送手段により、前記複数の信号蓄積手段の１つに蓄積された信号を前記信号保持手段に転送し、前記出力手段により、前記転送された信号を前記信号保持手段から出力する非混合出力と、
    前記転送手段により、前記複数の信号蓄積手段に蓄積された信号を前記信号保持手段に転送して混合し、前記出力手段により、前記混合された信号を前記信号保持手段から出力する混合出力を行い、
    前フレームの信号のレベルに応じて、行ごとまたはフレームごとに非混合出力と混合出力とを切り替えることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
15. 前記第１チップと前記第２チップは互いに積層されることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 前記生成手段により生成された各画素の信号を取得したときの条件に応じて、前記各画素の信号を増幅する増幅手段を更に有することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 前記生成手段は対応する画素の画素信号として、前記複数の信号保持手段からそれぞれ出力された信号からダイナミックレンジの広い信号を生成することを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
18. 複数の画素から構成され、各画素が、光電変換手段と、前記光電変換手段で発生した信号を蓄積するための複数の信号蓄積手段と、を含む撮像素子を有し、前記光電変換手段を第１チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段と、制御手段と、出力手段とを第２チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段が並列に接続される撮像装置の制御方法であって、
    前記制御手段が、前記複数の信号蓄積手段それぞれにおける信号の蓄積を制御する信号蓄積工程と、
    前記出力手段が、前記複数の信号蓄積手段から電荷に応じた信号を出力する出力工程と、
    生成手段が、前記出力工程で前記複数の信号蓄積手段から出力された信号から、各画素の信号を生成する生成工程と
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
19. 前記信号蓄積工程では、前記複数の信号蓄積手段ごとに異なる時間で信号を蓄積させ、
    前記生成工程では、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ読み出された信号のうち、飽和レベルに達していない、より大きいレベルの信号を選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置の制御方法。
20. 前記信号蓄積工程では、前記複数の信号蓄積手段において、同じ時間、信号を蓄積させ、
    前記生成工程では、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号を混合し、該混合した信号が飽和レベルに達していない場合に、前記混合した信号を選択し、前記混合した信号が飽和レベルに達している場合に、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置の制御方法。
21. 前記信号蓄積工程では、前記複数の信号蓄積手段において、同じ時間、信号を蓄積させ、
    前記出力工程では、前記複数の信号蓄積手段から出力された信号に、互いに異なるゲインを掛けた信号を出力し、
    前記生成工程では、前記異なるゲインを掛けた信号のうち、飽和レベルに達していない、より大きいレベルの信号を選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置の制御方法。
22. 前記信号蓄積工程では、前記複数の信号蓄積手段ごとに異なるタイミングで信号を蓄積させ、
    前記生成工程では、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ読み出された信号を混合し、該混合した信号が飽和レベルに達していない場合に、前記混合した信号を選択し、前記混合した信号が飽和レベルに達している場合に、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置の制御方法。
23. 前記生成工程では、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ読み出された信号のいずれかを選択する場合に、前記複数の信号蓄積手段に信号を蓄積する期間の中央に近いタイミングで蓄積を行った前記信号蓄積手段から出力された信号を選択することを特徴とする請求項２２に記載の撮像装置の制御方法。
24. 前記生成工程では、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ読み出された信号のいずれかを選択する場合に、前記複数の信号蓄積手段に信号を蓄積する期間の開始に近いタイミングで蓄積を行った前記信号蓄積手段から出力された信号を選択することを特徴とする請求項２２に記載の撮像装置の制御方法。
25. 手ぶれ検出手段が、手ぶれを検出する工程を更に有し、
    前記生成工程では、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号のいずれかを選択する場合に、手ぶれの影響がより少ないタイミングで蓄積を行った前記信号蓄積手段から出力された信号を選択することを特徴とする請求項２２に記載の撮像装置の制御方法。
26. 前記第１チップと前記第２チップは互いに積層されることを特徴とする請求項１８乃至２５のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
27. 増幅手段が、前記生成工程で生成された各画素の信号を取得したときの条件に応じて、前記各画素の信号を増幅する工程を更に有することを特徴とする請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
28. 前記生成手段は対応する画素の画素信号として、前記複数の信号蓄積手段からそれぞれ出力された信号からダイナミックレンジの広い信号を生成することを特徴とする請求項１８乃至２７のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
29. 複数の画素から構成され、各画素が、光電変換手段と、前記光電変換手段で発生した信号を蓄積するための複数の信号蓄積手段と、前記複数の信号蓄積手段から転送された信号を保持する信号保持手段と、を含む撮像素子を有し、前記光電変換手段を第１チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段と、前記信号保持手段と、制御手段と、転送手段と、出力手段とを第２チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段が並列に接続される撮像装置の制御方法であって、
    前記制御手段が、前記複数の信号蓄積手段それぞれにおける信号の蓄積を制御する制御工程と、
    前記転送手段が、前記複数の信号蓄積手段から前記信号保持手段へ信号を転送する転送工程と、
    前記出力手段が、前記信号保持手段に保持された信号をそれぞれ出力する出力工程と、
    生成手段が、前記信号保持手段から出力された信号から、各画素の信号を生成する生成工程と
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
30. 前記撮像素子を、非混合出力または混合出力のいずれかで制御し、
    前記非混合出力において、
    前記転送工程で、前記複数の信号蓄積手段の１つに蓄積された信号を前記信号保持手段に転送し、
    前記出力工程で、前記転送された信号を前記信号保持手段から出力し、
    前記混合出力において、
    前記転送工程で、前記非混合出力で信号が出力された後、前記複数の信号蓄積手段の他の１つに蓄積された信号を更に前記信号保持手段に転送して混合し、
    前記出力工程において、前記混合された信号を前記信号保持手段から出力し、
    前記生成工程では、前記混合出力で得られた信号が飽和レベルに達していない場合に、前記混合出力で得られた信号を選択し、前記混合出力で得られた信号が飽和レベルに達している場合に、前記非混合出力で得られた信号を選択して、対応する画素の画素信号とすることを特徴とする請求項２９に記載の撮像装置の制御方法。
31. 前記撮像素子は、予め決められた周期でフレーム毎に信号を読み出すと共に、前記撮像素子を、非混合出力または混合出力のいずれかで制御し、
    前記非混合出力において、
    前記転送工程で、前記複数の信号蓄積手段の１つに蓄積された信号を前記信号保持手段に転送し、
    前記出力工程で、前記転送された信号を前記信号保持手段から出力し、
    前記混合出力において、
    前記転送工程で、前記複数の信号蓄積手段に蓄積された信号を前記信号保持手段に転送して混合し、
    前記出力工程で、前記混合された信号を前記信号保持手段から出力し、
    前フレームの信号のレベルに応じて、行ごとまたはフレームごとに非混合出力と混合出力とを切り替える切り替え工程を更に有することを特徴とする請求項２９に記載の撮像装置の制御方法。
32. 前記第１チップと前記第２チップは互いに積層されることを特徴とする請求項２９乃至３１のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
33. 増幅手段が、前記生成工程で生成された各画素の信号を取得したときの条件に応じて、前記各画素の信号を増幅する工程を更に有することを特徴とする請求項２９乃至３２のいずれか１項に記載の撮像装置の制御方法。
34. 複数の画素から構成され、各画素が、
    光電変換手段と、
    前記光電変換手段で発生した信号を蓄積するための複数の信号蓄積手段と、
    前記複数の信号蓄積手段の信号を出力する出力手段と、
    を有し、
    前記光電変換手段を第１チップに構成し、前記複数の信号蓄積手段と、前記出力手段とを第２チップに構成し、
    前記複数の信号蓄積手段が並列に接続されることを特徴とする撮像素子。

Images