WO2013051190A1

WO2013051190A1 - 固体撮像装置および電子情報機器

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Publication number: WO2013051190A1
Application number: PCT/JP2012/005558
Authority: WO
Inventors: 佑一郎清水; 啓智四方
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2013-04-11
Also published as: TW201322757A

Abstract

フレームレートを水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる固体撮像装置を実現する。固体撮像装置１００において、対応する画素列の画素の受光部で得られた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１１１Ａ１～１１１Ａｎと、垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１２０と、隣接する一対の垂直転送部を１組として各組の垂直転送部と該水平転送部との間に配置され、該信号電荷に対する水平方向の加算処理が行われるよう、垂直転送部から水平転送部への信号電荷の転送経路を切替える転送切替部１４０とを備え、加算処理の際に画素信号の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで水平方向に変化するようにした。

Description

固体撮像装置および電子情報機器

　本発明は、固体撮像装置および電子情報機器に関し、特に、画素信号の加算によりフレームレートを向上させるようにした固体撮像装置、およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器に関するものである。

　近年、半導体技術の進歩により固体撮像装置の高解像度化が進んでおり、静止画用のカメラ（例えばスチルカメラ）には高解像度の固体撮像装置が用いられている。そのような高解像度の固体撮像装置を備えたカメラは、動画の撮影が要求される場合があるが、動画の撮影では、画素数に比例して固体撮像装置からの画素信号を読み出すのに要する時間が増大してしまうため、要求される読み出し速度（以下、フレームレートという。）を実現することは困難となる。

　このような要求に対しては、固体撮像装置で発生した画素信号を間引いたりすることにより、フレームレートを向上させる方法が提案されているが、この方法では、情報の欠落により必ずしもきれいな画像は得られない。

　このような問題に対しては、画素値の加算により、動画の撮像時に高い読み出し速度を必要とせず、しかも間引きによる画像劣化を回避する対策を施したものがある（例えば特許文献１）。

　図１６は、この特許文献１に開示の撮像装置を説明する図であり、この撮像装置の構成を示している。

　この撮像装置１０は、複数の画素Ｐｘをマトリクス状に配列してなる画素配列部１０ａを有し、画素配列部１０ａの各画素Ｐｘには、カラーフィルタがベイヤー配列となるよう設けられている。例えば、図１６中、Ｇは、画素を構成するフォトダイオードなどの受光部上に緑色フィルタが配置された緑色画素（Ｇ画素）を示し、Ｂは、画素を構成するフォトダイオードなどの受光部上に青色フィルタが配置された青色画素（Ｂ画素）を示し、Ｒは、画素を構成するフォトダイオードなどの受光部上に赤色フィルタが配置された赤色画素（Ｒ画素）を示している。

　また、撮像装置１０は、画素配列部１０ａにおける所定の行の画素行を選択する行選択制御部１１と、選択された画素行のＧ画素の画素信号を保持して出力するＧ出力回路１３ａと、選択された画素行のＲ画素およびＢ画素の画素信号を保持して出力するＲ／Ｂ出力回路１３ｂと、Ｇ出力回路１３ａに保持されているＧ画素の画素信号が出力されるようＧ出力回路１３ａを制御する列選択回路〔Ｉ〕１２ａと、Ｒ／Ｂ出力回路１３ｂに保持されているＲ画素の画素信号およびＢ画素の画素信号を出力するようＲ／Ｂ出力回路１３ｂを制御する列選択回路〔ＩＩ〕１２ｂとを有している。

　ここで、行選択制御部１１は、画素配列部１０ａにおける画素行を２行毎に選択し、かつＧ出力回路１３ａでＧ画素の画素信号の加算が行われ、かつＲ／Ｂ出力回路１３ｂでＲ画素の画素信号の加算およびＢ画素の画素信号の加算が行われるよう、Ｇ出力回路１３ａおよびＲ／Ｂ出力回路１３ｂを制御する構成となっている。

　また、Ｇ出力回路１３ａは、Ｇ画素の画素信号として、第１のＧ画素信号Ｇｓ１および第２のＧ画素信号Ｇｓ２を出力する構成となっており、第１のＧ画素信号Ｇｓ１および第２のＧ画素信号Ｇｓ２はそれぞれ、第１の出力アンプ１４ａ１および第２の出力アンプ１４ａ２を介して出力されるようになっている。また、Ｒ／Ｂ出力回路１３ｂは、Ｒ画素の画素信号ＲｓおよびＢ画素の画素信号Ｂｓを出力する構成となっており、Ｒ画素の画素信号ＲｓおよびＢ画素の画素信号Ｂｓはそれぞれ、出力アンプ１４ｂ１および出力アンプ１４ｂａ２を介して出力されるようになっている。

　以下、この撮像装置１０で行われる画素値の加算について具体的に説明する。

　図１７は、この撮像装置１０で行われる画素信号の加算処理を説明する図であり、図１７（ａ）は、画素信号の加算を行うグループ（図１７（ａ））を、加算の結果得られる画素信号に対応する画素の配置（図１７（ｂ））とともに示している。

　図１７（ａ）に示す画素の配列は、水平方向８画素及び垂直方向８画素の６４画素の画素配列であり、ここでは、紙面最も左側に位置する垂直方向の画素列を第１列とし、紙面最も上側に位置する水平方向の画素行を第１行とする。また、奇数列には、紙面上からＧ画素とＢ画素とが交互に配列され、偶数列には、紙面上からＲ画素とＧ画素とが交互に配列されている。

　この撮像装置１０は、水平方向４画素及び垂直方向４画素の１６画素を１グループとして画素信号の加算処理を行うものであり、図１７（ａ）には、６４画素の配列におけるグループＡ１～Ａ４の４つのグループを示している。

　各グループでは同じ画素信号の加算処理が行われるので、グループＡ１での画素値の加算処理について具体的に説明する。

　例えば、画素配列の第１行および第２行が選択されたとき、グループＡ１における第１行目の２つのＲ画素の画素信号および第２行目の２つのＢ画素の画素信号は、Ｒ／Ｂ出力回路１３ｂ内の対応するコンデンサ（図示せず）に保持される。また、このとき、グループＡ１における第１行第１列のＧ画素の画素信号および第２行第２列のＧ画素の画素信号はＧ出力回路１３ａ内の対応するコンデンサ（図示せず）に保持される。

　続いて、画素配列の第３行および第４行が選択されたとき、グループＡ１における第３行目の２つのＲ画素の画素信号、および第４行目の２つのＢ画素の画素信号は、Ｒ／Ｂ出力回路１３ｂ内の対応するコンデンサ（図示せず）に保持される。また、このとき、グループＡ１における第３行第３列のＧ画素の画素信号および第４行第４列のＧ画素の画素信号はＧ出力回路１３ａ内の対応するコンデンサ（図示せず）に保持される。

　このようにして４行分の画素の画素信号を、対応するＧ出力回路１３ａおよびＲ／Ｂ出力回路１３ｂに読出した後、列選択回路〔Ｉ〕１２ａおよび〔ＩＩ〕１２ｂがそれぞれＧ出力回路１３ａおよびＲ／Ｂ出力回路１３ｂに選択信号を出力すると、Ｇ出力回路１３ａからは、第１行第１列のＧ画素の画素信号と第２行第２列のＧ画素の画素信号とが加算されて第１の加算Ｇ画素信号Ｇｓ１として出力され、第３行第３列のＧ画素の画素信号と第４行第４列のＧ画素の画素信号とが加算されて第２の加算Ｇ画素信号Ｇｓ２として出力される。このとき、加算に用いられたＧ画素以外のＧ画素の画素値は間引かれることとなる。また、Ｒ／Ｂ出力回路１３ｂからは、第１行第２列のＲ画素、第１行第４列のＲ画素、第３行第２列のＲ画素、および第３行第４列のＲ画素の画素信号は加算されて加算Ｒ画素信号Ｒｓとして出力され、第２行第１列のＢ画素、第２行第３列のＢ画素、第４行第１列のＢ画素、および第４行第３列のＢ画素の画素信号は加算されて加算Ｂ画素信号Ｂｓとして出力される。

　なお、他のグループＡ２の画素の画素信号も、グループＡ１の画素の画素信号と同様に加算されて、Ｇ出力回路１３ａおよびＲ／Ｂ出力回路１３ｂから出力される。

　また、グループＡ３およびＡ４については、画素配列の第５行～第８行が選択されたときに、グループＡ１およびＡ２と同様に、同色の画素の間で画素信号の加算が行われて対応する画素信号が出力される。

　その結果、グループＡ１～Ａ４では、図１７（ｂ）に示すように、加算に用いたＧ画素の重心は、各グループに対応する領域内で左上と右下に位置し、加算に用いたＲ画素の重心は、各グループに対応する領域内で右上に位置し、加算に用いたＢ画素の重心は、各グループに対応する領域内で左下に位置することとなり、元のＲ画素、Ｂ画素およびＧ画素のベイヤー配列が維持されることとなる。

　これにより動画信号の出力時に高い読み出し速度を必要とせず、なお且つ間引きによる画像劣化を避けることができる。

　また、この特許文献１には、図１７を用いて説明した画素信号の加算を、インターレース表示を考慮して行う方法が開示されている。

　図１８は、この方法を概念的に説明する図であり、奇数および偶数フィールドで画素信号の加算を行うグループ（図１８（ａ）および図１８（ｂ））をそれぞれ、奇数および偶数フィールドでの加算の結果得られる加算画素信号に対応する画素の位置（図１８（ｃ）および図１８（ｄ））とともに示している。

　ここで、奇数フィールドでは、図１８（ｃ）に示すように、６４画素からなる画素領域は、図１７（ａ）に示す４つのグループＡ１～Ａ４によりグループ分けされ、一方、偶数フィールドでは、６４画素からなる画素領域は、図１８（ｄ）に示すように、４つのグループＡ１～Ａ４を１画素分だけ縦方向にずらしたグループ分けとなる。なお、グループＣ１～Ｃ６は、偶数フィールドでの画素領域における画素加算の単位となるグループである。

　偶数フィールドでは、例えばグループＣ３では、Ｒ画素の画素信号の加算は、３行目のＲ画素と５行目のＲ画素との間で行われ、Ｂ画素の画素信号の加算は、４行目のＢ画素と６行目のＢ画素との間で行われる。また、Ｇ画素の加算処理では、第３行第１列のＧ画素の画素信号と第４行第２列のＧ画素の画素信号とが加算されて第１の加算Ｇ画素信号として出力され、第５行第３列のＧ画素の画素信号と第６行第４列のＧ画素の画素信号とが加算されて第２の加算Ｇ画素値として出力される。

　これにより、加算により得られた画素信号に対応する画素の位置（加算画素の重心）がフィールド毎にずれることで、加算に伴う垂直方向における解像度の劣化を抑制することができる。

　また、特許文献２には、ＣＣＤ型固体撮像装置において、フレームレートを向上させるために、垂直方向における画素の間引きとともに、水平方向における画素の間引きを行うものが開示されている。

　図１９は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置（以下、単に固体撮像装置という。）を説明する図であり、図１９（ａ）は、このＣＣＤ型固体撮像装置の構成を示し、図１９（ｂ）は、このＣＣＤ型固体撮像装置の垂直転送部と水平転送部との間に設けられた電荷転送部を示している。

　この固体撮像装置２０は、マトリクス状に配列された複数の受光部Ｐｄと、これらの受光部の列Ｌｋ（ｋ＝１～ｎの整数）（以下、受光部Ｌ１～Ｌｎという。）毎に配置され、各列の受光部Ｐｄで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部２１Ａｋ（ｋ＝１～ｎの整数）（以下、垂直転送部２１Ａ１～２１Ａｎという。）と、各垂直転送部２１Ａ１～２１Ａｎからの信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２２と、隣接する一対の垂直転送部と水平転送部２２との間に設けられ、一対の垂直転送部のいずれのものから水平転送部２２へ信号電荷を転送するかを切替える転送切替部２９とを有している。

　ここで、水平転送部２２は２相の駆動信号Ｈ１およびＨ２により駆動されるものであり、この２相の駆動信号は相補的にオンオフする信号である。この一対の駆動信号のオンオフの１サイクルの切り換わりにより信号電荷が水平方向に移動する距離を単位転送距離として、この単位転送距離毎に転送切替部２９が水平転送部２２に沿って配置されている。

　つまり、この転送切替部２９は、隣接する一対の垂直転送部に跨るよう水平転送部２２に近接して配置された電荷転送部２８と、この電荷転送部２８と一対の垂直転送部の一方との間に配置され、この一方の垂直転送部からの信号電荷を保持する電荷保持部２７とを有している。この電荷保持部２７は、垂直転送部からの信号電荷を格納する格納部２７ａと、垂直転送部からの信号電荷を堰き止める堰止部２７ｂとを有している。

　この電荷転送部２７は、例えば、画素配列における左端の一対の垂直転送部の組を第１組としたときの奇数番目の垂直転送部の組では、水平転送方向の上流側の垂直転送部と水平転送部２２との間に位置し、偶数番目の垂直転送部の組では、水平転送方向の下流側の垂直転送部と水平転送部２２との間に位置している。

　なお、図１９（ｂ）では、隣接する一対の垂直転送部の組を３組示しており、ここでは、垂直転送部２１Ａ１および２１Ａ２が第１組を構成し、垂直転送部２１Ａ３および２１Ａ４が第２組を構成し、垂直転送部２１Ａ５および２１Ａ６が第３組を構成している。また、水平転送部２２には、第１～第６の水平転送電極２２Ａ１～２２Ａ６が配列されている。

　このような固体撮像装置２０では、各垂直転送部２１Ａ１～２１Ａｎで垂直方向の画素の間引き処理が行われ、垂直転送部から転送されてきた信号電荷は、転送切替部２９により、一対の垂直転送部の各々からの信号電荷が異なるタイミングで水平転送部２２に転送される。

　図２０は、従来のＣＣＤ型固体撮像装置の動作を説明する図であり、水平転送動作を示している。

　タイミングｔ０では、垂直転送部２１Ａ１，２１Ａ４、２１Ａ５からの信号電荷（Ｒ画素信号、Ｇ画素信号、Ｒ画素信号）が電荷転送部２８を介して水平転送部２２の第２、第４、および第６の転送電極２２Ａ２、２２Ａ４、２２Ａ６の配置部分に転送され、垂直転送部２１Ａ２，２１Ａ３、２１Ａ６からの信号電荷（Ｇ画素信号、Ｒ画素信号、Ｇ画素信号）が対応する電荷保持部２７に保持される。

　続く、タイミングｔ１では、水平転送部２２では、転送電極１つ分だけ下流側に信号電荷（Ｒ画素信号、Ｇ画素信号、Ｒ画素信号）が転送され、その後のタイミングｔ２では、第２、第４、および第６の水平転送電極２２Ａ２、２２Ａ４、２２Ａ６の配置部分では、水平転送部２２を転送されてきた信号電荷（Ｇ画素信号、Ｒ画素信号、Ｇ画素信号）が、電荷保持部２７に保持されていた信号電荷（Ｇ画素信号、Ｒ画素信号、Ｇ画素信号）と加算される。

　これにより、垂直転送時における画素の間引きによる画素信号の圧縮に合わせて、水平転送時における画素信号の加算による画素信号の圧縮を行うことができる。

特開２００１－３６９２０号公報特開２００６－３１０６５５号公報

　しかしながら、従来の固体撮像装置では、画素信号の加算処理の対象となる画素の重心位置は、すべてのフレーム（あるいはフィールド）で同一位置であるため、水平方向における画素信号の圧縮により水平方向の解像度が劣化するという問題がある。

　つまり、特許文献１に開示の固体撮像装置では、図１８に示すように、画素信号の加算をインターレース表示を考慮して行うことで、画素信号の加算処理の対象となる画素の重心位置は、垂直方向ではフィールド毎に変動することとなるため、垂直方向における解像度の劣化を抑制できるが、画素信号の加算処理の対象となる画素の重心位置は、水平方向ではすべてのフィールドで一定であるため、水平方向における解像度の劣化を抑制できない。

　また、特許文献２に開示の固体撮像装置では、垂直方向における画素信号の圧縮は画素信号の間引きによるものであるため、画素信号の圧縮による解像度の劣化を抑制できるものではなく、また、水平方向における画素信号の圧縮は画素信号の加算によるものであるため、間引きに比べて解像度の劣化を抑制できるものの、特許文献１に開示の固体撮像装置と同様、画素信号の加算処理の対象となる画素の重心位置は、水平方向ではすべてのフィールドで一定であることから、水平方向における解像度の劣化を十分抑制することができない。

　本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、フレームレートを、水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる固体撮像装置およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を得ることを目的とする。

　本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された画素配列部を有し、各画素で得られた画素信号の信号処理により被写体の動画信号を出力する固体撮像装置であって、該画素配列部から該画素信号を読み出す画素信号読出部と、該画素信号読出部を制御する信号読出制御部とを備え、該信号読出制御部は、該画素信号読出部が、該画素信号の読出しの際、該画素配列部から読み出す画素信号の数が該画素の数に比べて減少するよう所定数の隣接する画素の間で該画素信号を加算する加算処理を行い、かつ該加算処理の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、該被写体の動画を構成する各画面毎に水平方向に変化するよう該画素信号読出部を制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号読出制御部は、前記加算処理の際に前記画素信号の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、前記被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで水平方向に変化するよう前記画素信号読出部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数の画素はそれぞれ、該画素を構成する受光部上に配置された緑色、赤色、青色のいずれかの色のカラーフィルタを有する、緑色画素、赤色画素、および青色画素のいずれかの画素であり、前記加算処理は、隣接する複数の同色画素の画素信号を加算するものであることが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記カラーフィルタの配列は、前記青色画素と前記赤色画素とが市松模様をなし、かつ該青色画素と該赤色画素との間に前記緑色画素が位置するベイヤー配列であることが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号読出制御部は、前記画素加算により、水平方向に隣接する同色の２画素の間で画素信号が加算されるよう、前記画素信号読出部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号読出制御部は、前記画素加算により、水平方向に隣接する同色の３画素の間で信号電荷が加算されるよう、該転送切替部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、前記被写体からの光を信号電荷に変換する複数の受光部を有し、前記画素信号読出部は、前記画素配列部の各画素列毎に設けられ、対応する画素列の画素の受光部で得られた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、隣接する所定数の垂直転送部を１組として各組の垂直転送部と該水平転送部との間に配置され、該信号電荷に対する水平方向の加算処理が行われるよう、該垂直転送部の各組内で該垂直転送部から該水平転送部への信号電荷の転送経路を切替える転送切替部とを備え、該水平転送部からの信号電荷を電圧信号に変換して前記画素信号として出力するものであり、前記信号読出制御部は、該垂直転送部の各組内で、該垂直転送部から該水平転送部へ信号電荷を転送する該垂直転送部の順序が該被写体の動画を構成する各画面毎に切り換わるよう該転送切替部を制御するよう構成されていることが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素信号読出部は、前記垂直転送部と、該垂直転送部に隣接する受光部との間に設けられ、該受光部から該垂直転送部に前記信号電荷を転送する転送ゲート部を有し、前記信号読出制御部は、該受光部から該垂直転送部へ該信号電荷を読み出す際、該信号電荷に対する垂直方向の加算処理が行われるよう該転送ゲート部および該垂直転送部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号読出制御部は、前記加算処理の際に前記信号電荷の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、前記被写体の動画を構成する各画面毎に垂直方向に変化するよう前記垂直転送部および前記転送ゲート部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号読出制御部は、前記画素加算により、垂直方向に隣接する同色の２画素の間で信号電荷が加算されるよう、前記垂直転送部および前記転送ゲート部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素は、前記被写体からの光を信号電荷に変換する複数の受光部と、該信号電荷を電圧信号である前記画素信号として出力する出力部とを有し、前記画素信号読出部は、該画素配列部における隣接する所定の画素行を選択する行選択制御部と、選択された画素行の画素の画素信号を保持して出力する保持出力部と、該保持出力部に保持されている隣接する複数の画素の画素信号が加算されて出力されるよう該保持出力部を制御する列選択部とを備えていることが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記保持出力部は、隣接するＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎ：自然数）の画素を１組として該Ｍ行Ｎ列の行列に含まれる既定位置の画素の画素信号を保持し、該保持した画素信号を前記列選択部の制御により加算して出力することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記行選択制御部は、前記加算処理の際に前記画素信号の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、前記被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとの間で垂直方向かつ水平方向に変化するよう前記保持出力部を制御することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数の画素の各々は、該画素を構成する受光部上に配置された緑色、赤色、青色のいずれかの色のカラーフィルタを有する、緑色画素、赤色画素、および青色画素のいずれかの画素であり、該カラーフィルタの配列は、青色画素と赤色画素とが市松模様をなし、かつ該青色画素と該赤色画素との間に緑色画素が位置するベイヤー配列であり、前記保持出力部は、４行４列の１６個の画素を１組として該４行４列の行列内で、第１行第１列の緑色画素と第２行第２列の緑色画素との間で画素信号を加算して第１の緑色画素信号として出力するとともに、該４行４列の行列内で、第３行第３列の緑色画素と第４行第４列の緑色画素との間で画素信号を加算して第２の緑色画素信号として出力する第１の保持出力部と、該４行４列の行列内で４つの赤色画素の画素信号を加算して赤色画素信号として出力するとともに、該４行４列の行列内で４つの青色画素の画素信号を加算して青色画素信号として出力する第２の保持出力部とを有することが好ましい。

　本発明は、上記固体撮像装置において、前記行選択制御部は、前記第１の保持出力部で加算対象となる第１行第１列の緑色画素と第２行第２列の緑色画素との間の中間位置、および該第１の保持出力部で加算対象となる第３行第３列の緑色画素と第４行第４列の緑色画素との間の中間位置が、奇数フィールドと偶数フィールドとの間で変化し、かつ前記第２の保持出力部で加算対象となる４行４列の行列内の４つの赤色画素の位置の重心位置、および該第２の保持出力部で加算対象となる４行４列の行列内の４つの青色画素の位置の重心位置が、奇数フィールドと偶数フィールドとの間で変化するよう、前記４行４列の画素群を構成する画素の組み合わせを、奇数フィールドと偶数フィールドとで異なる組み合わせとすることが好ましい。

　本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像装置を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。

　次に作用について説明する。

　本発明においては、複数の画素が行列状に配列された画素配列部を有し、各画素で得られた画素信号の信号処理により被写体の動画信号を出力する固体撮像装置において、画素配列部から各画素の画素信号を読み出す際に、この画素配列部から読み出す画素信号の数が、画素配列部を構成する複数の画素の数に比べて減少するよう、所定数の隣接する画素の間で画素信号を加算する加算処理を行い、かつこの加算処理の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、被写体の動画を構成する各画面（フィールド）毎に水平方向に変化させるので、フレームレートを、水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる。

　以上のように、本発明によれば、フレームレートを、水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる固体撮像装置およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を実現することができる。

図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、図１（ａ）は、この実施形態１の固体撮像装置の構成を示し、図１（ｂ）は、この実施形態１の固体撮像装置の垂直転送部から水平転送部への電荷転送経路を切替える転送切替部を示している。図２は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図２（ａ）は、奇数フィールドでの垂直転送動作を示し、図２（ｂ）は、偶数フィールドでの垂直転送動作を示している。図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の垂直転送動作を説明する図であり、奇数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）と、偶数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）とを示している。図４は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、奇数フィールドでの水平転送動作により信号電荷が加算される様子を示している。図５は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）は、偶数フィールドでの水平転送動作により信号電荷が加算される様子を示している。図６は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の水平転送動作を説明する図であり、奇数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）と、偶数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）とを示している。図７は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、赤色画素（Ｒ画素）に関して、奇数フィールドでの加算画素の重心と、偶数フィールドでの加算画素の重心とを示している。図８は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、青色画素（Ｂ画素）に関して、奇数フィールドでの加算画素の重心と、偶数フィールドでの加算画素の重心とを示している。図９は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図であり、図９（ａ）は、この実施形態２の固体撮像装置の構成を示し、図９（ｂ）は、この実施形態２の固体撮像装置の垂直転送部から水平転送部への電荷転送を切替える転送切替部を示している。図１０は、本発明の実施形態２による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図１０（ａ）は、奇数フィールドでの水平転送動作を示し、図１０（ｂ）は、偶数フィールドでの水平転送動作を示している。図１１は、本発明の実施形態２による固体撮像装置の転送動作を説明する図であり、奇数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）と、偶数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）とを示している。図１２は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態３の固体撮像装置であるＣＭＯＳ型イメージセンサの基本構成を示している。図１３は、本発明の実施形態３による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図１３（ａ）は、奇数フィールドでの画素信号の加算の対象となる画素のグループを示し、図１３（ｂ）は、偶数フィールドでの画素信号の加算の対象となる画素のグループを示している。図１４は、本発明の実施形態３による固体撮像装置の動作を説明する図であり、奇数および偶数フィールドで画素信号の加算を行う画素のグループ（図１４（ａ）および図１４（ｂ））をそれぞれ、奇数および偶数フィールドでの画素信号の加算の結果得られる加算画素信号に対応する画素の位置（図１４（ｃ）および図１４（ｄ））とともに示している。図１５は、本発明の実施形態４として、実施形態１から実施形態３のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。図１６は、特許文献１に開示の従来の撮像装置を説明する図であり、この撮像装置の構成を示している。図１７は、特許文献１に開示の従来の撮像装置を説明する図であり、図１７（ａ）は、画素信号の加算を行う画素のグループ（図１７（ａ））を、その加算の結果得られる加算画素信号に対応する画素の位置（図１７（ｂ））とともに示している。図１８は、特許文献１に開示の従来の撮像装置の動作を説明する図であり、奇数および偶数フィールドで画素信号の加算を行う画素のグループ（図１８（ａ）および図１８（ｂ））をそれぞれ、奇数および偶数フィールドで加算の結果得られる加算画素信号に対応する画素の位置（図１８（ｃ）および図１８（ｄ））とともに示している。図１９は、特許文献２に開示の従来の固体撮像装置を説明する図であり、図１９（ａ）は、この固体撮像装置の構成を示し、図１９（ｂ）は、この固体撮像装置の垂直転送部から水平転送部への電荷転送経路を切替える転送切替部を示している。図２０は、特許文献２に開示の従来の固体撮像装置の動作を説明する図であり、水平転送動作を示している。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

　（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、図１（ａ）は、この実施形態１の固体撮像装置の構成を示している。なお、この実施形態１の固体撮像装置はＣＣＤ型イメージセンサである。

　この実施形態１による固体撮像装置１００は、複数の画素Ｐｘが行列状に配列された画素配列部１１０を有し、各画素Ｐｘで得られた画素信号の信号処理により被写体の動画信号を出力するものである。ここで、複数の画素Ｐｘはそれぞれ、画素を構成する受光部Ｐｄ上に配置された緑色、赤色、青色のいずれかの色のカラーフィルタを有する、緑色画素（以下、Ｇ画素ともいう。）、赤色画素（以下、Ｒ画素ともいう。）、および青色画素（以下Ｂ画素ともいう。）のいずれかの画素であり、図１（ａ）では、Ｇは緑色画素、Ｒは赤色画素、Ｂは青色画素を示している。また、カラーフィルタの配列は、青色画素（Ｂ）と赤色画素（Ｒ）とが市松模様をなし、かつ青色画素（Ｂ）と赤色画素（Ｇ）との間に緑色画素（Ｇ）が位置するベイヤー配列としている。

　そして、この固体撮像装置１００は、各画素Ｐｘを構成する受光部Ｐｄの列Ｌｋ（ｋ：１～ｎの整数）（以下、受光部列Ｌ１～Ｌｎともいう。）毎に配置され、各列の受光部Ｐｄで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１１１Ａｋ（ｋ＝１～ｎの整数）（以下、垂直転送部１１１Ａ１～１１１Ａｎともいう。）と、これらの垂直転送部１１１Ａ１～１１１Ａｎからの信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１２０と、該水平転送部１２０から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換して画素信号として出力する出力部１３０とを有している。また、固体撮像装置１００は、隣接する一対の垂直転送部１１１Ａｋおよび１１１Ａｋ＋１と水平転送部１２０との間に設けられ、一対の垂直転送部のいずれのものから水平転送部１２０へ信号電荷を転送するかを切替える転送切替部１４０と、垂直転送部１１１Ａ１～１１１Ａｎ、水平転送部１２０、および転送切替部１４０を制御する制御部１５０とを有している。また、各垂直転送部１１１Ａｋと対応する画素Ｐｘとの間には、転送ゲート部Ｔｇが配置されており、各画素Ｐｘのフォトダイオードなどの受光部Ｐｄで生成された信号電荷は転送ゲート部Ｔｇを介して垂直転送部１１１Ａｋに読み出されるようになっている。

　このような構成の固体撮像装置１００では、垂直転送部１１１Ａ１～１１１Ａｎ、水平転送部１２０、転送ゲート部Ｔｇ、および転送切替部１４０は、画素配列部１１０ａから信号電荷を電圧信号である画素信号に変換して読み出す画素信号読出部を構成しており、また、制御部１５０は、この画素信号読出部を制御する信号読出制御部を構成している。また、受光部列Ｌｋにおける各受光部Ｐｄと、垂直転送部１１１Ａｋにおける、受光部列Ｌｋの各受光部Ｐｄに対向する部分と、これらの間の転送ゲート部Ｔｇとは各画素Ｐｘを構成している。

　そして、この実施形態１の固体撮像装置１００では、制御部１５０は、画素信号読出部が、画素信号の読出しの際、画素配列部１１０ａから読み出す画素信号の数が、画素配列部１１０を構成する画素Ｐｘの数に比べて減少するよう所定数の隣接する画素の間で画素信号を加算する加算処理を行い、かつこの加算処理の対象となる所定数の画素の位置の重心位置（つまり、加算処理の対象となる画素の位置を頂点とする図形の重心の位置）が、被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで、水平方向かつ垂直方向に変化するよう画素信号読出部を制御する構成となっている。

　つまり、この制御部１５０は、垂直転送部１１０Ａｋ（ｋ＝１～ｎ）に垂直駆動信号ΦＶ１Ａ～ΦＶ１Ｃ、ΦＶ２、ΦＶ３Ａ～ΦＶ３Ｃ、ΦＶ４を供給し、転送ゲート部Ｔｇに転送信号ΦＴＧを供給し、転送切替部１４０に制御信号ＶＳＴ，ＶＨＬＤ、ＶＯＧを供給し、水平転送部１２０に水平駆動信号Ｈ１およびＨ２を供給するよう構成されている。

　図１（ｂ）は、この実施形態１による固体撮像装置の垂直転送部１１１Ａｋ、転送切替部１４０、および水平転送部１２０の構成を具体的に説明する図であり、図１（ｂ）では、８列の垂直転送部１１１ａ～１１１ａ８と、これに対応する転送切替部１４０と、水平転送部１２０とを示している。

　ここでは、垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ２、垂直転送部１１１ａ３および１１１ａ４、垂直転送部１１１ａ５および１１１ａ６、垂直転送部１１１ａ７および１１１ａ８が、それぞれ１組の垂直転送部を構成している。また、水平転送部１２０は、転送方向に沿って配置された水平転送電極１２２Ａ１～１２２Ａ８を有しており、これらの水平転送電極１２２Ａ１～１２２Ａ８は、２相の駆動信号Ｈ１およびＨ２により駆動されるようになっている。

　この２相の駆動信号Ｈ１およびＨ２は相補的にオンオフする一対の信号であり、ここでは、この一対の信号のオンオフの１サイクルの切り換わりにより信号電荷が水平方向に移動する距離を単位転送距離Ｔｕａとしている。転送切替部１４０は、水平転送部１２０に沿ってこの単位転送距離Ｔｕａ毎に配置されている。つまり、この単位転送距離Ｔｕａは、１組の垂直転送部の配置領域における水平転送方向の幅と一致している。

　例えば、紙面左端の転送切替部１４０は、隣接する一対の垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ２に跨るよう水平転送部１２０に近接して配置された電荷転送部１４２と、この電荷転送部１４２と一対の垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ２の各々との間に配置され、それぞれの垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ２からの信号電荷を保持する電荷保持部１４１とを有している。この電荷保持部１４１は、垂直転送部からの信号電荷を格納する格納部１４１ａと、垂直転送部からの信号電荷を堰き止める堰止部１４１ｂとを有している。なお、格納部１４１ａは制御信号ＶＳＴにより制御され、堰止部１４１ｂは制御信号ＶＨＬＤにより制御され、電荷転送部１４２は制御信号ＶＯＧにより制御されるようになっている。

　次に、動作について説明する。

　図２は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図２（ａ）は、奇数フィールドでの垂直転送動作を示し、図２（ｂ）は、偶数フィールドでの垂直転送動作を示している。

　ここでは、緑色画素（Ｇ）と赤色画素（Ｒ）とが交互に配置されている受光部列Ｌｋから、この受光部列Ｌｋに対応する垂直転送部１１１Ａｋに信号電荷を読み出す際に、垂直方向における信号電荷の加算を行う動作について説明する。

　例えば、図２（ａ）に示すように、奇数フィールドでは、タイミングｔ０で、受光部列Ｌｋの上から１番目および９番目の緑色画素（Ｇ）の受光部から信号電荷が垂直転送部１１１Ａｋに転送ゲート部Ｔｇを介して読み出され、また、受光部列Ｌｋの上から４番目および１２番目の赤色画素（Ｒ）の受光部から信号電荷が垂直転送部１１１Ａｋに転送ゲート部Ｔｇを介して読み出される。垂直転送信号により垂直転送部１１１Ａｋに読み出された信号電荷が垂直転送方向に転送され（タイミングｔ１～ｔ３）、タイミングｔ０で垂直転送部１１１Ａｋに読み出された信号電荷が画素４つ分だけ垂直転送方向に移動したとき（タイミングｔ４）、受光部列Ｌｋの上から５番目および１３番目の緑色画素（Ｇ）の受光部から信号電荷が垂直転送部１１１Ａｋに転送ゲート部Ｔｇを介して読み出され、また、受光部列Ｌｋの上から８番目および１６番目の赤色画素（Ｒ）の受光部から信号電荷が垂直転送部１１１Ａｋに転送ゲート部Ｔｇを介して読み出される。

　これにより、受光部列Ｌｋの上から１番目と５番目の受光部からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算され、受光部列Ｌｋの上から４番目と８番目の受光部からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算され、受光部列Ｌｋの上から９番目および１３番目の受光部からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算され、受光部列Ｌｋの上から１２番目および１６番目の受光部からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算される。

　また、図２（ｂ）に示すように、偶数フィールドでは、例えば、タイミングｔ０で受光部列Ｌｋ垂直転送部１１１Ａｋに読み出された受光部列Ｌｋの上から５番目の緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、タイミングｔ４で、受光部列Ｌｋの上から９番目の緑色画素（Ｇ）の信号電荷と加算され、また、タイミングｔ０で受光部列Ｌｋ垂直転送部１１１Ａｋに読み出された受光部列Ｌｋの上から８番目の赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、タイミングｔ４で、受光部列Ｌｋの上から１２番目の赤色画素（Ｒ）の信号電荷と加算される。つまり、偶数フィールドでは、奇数フィールドとは加算の対象となる２つの画素の重心位置が変化することとなる。

　図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の垂直転送動作を説明する図であり、奇数フィールドでの信号電荷の加算により得られる信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）と、偶数フィールドでの信号電荷の加算により得られる信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）とを示している。

　図３に示すように、奇数フィールドである第１フィールドあるいは第３フィールドにおける、加算対象となる２つの緑色画素の重心位置ＯＣｐｇと、垂直方向にて、偶数フィールドである第２フィールドあるいは第４フィールドにおける、加算対象となる２つの緑色画素の重心位置ＥＣｐｇとは、互いに補間する位置関係となっている。奇数フィールドにおける赤色画素の重心位置ＯＣｐｒと偶数フィールドにおける赤色画素の重心位置ＥＣｐｒとの関係も、緑色画素の重心位置と同様な位置関係となっている。

　図４および図５は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、奇数フィールドでの水平転送動作により信号電荷が加算される様子を示し、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）は、偶数フィールドでの水平転送動作により信号電荷が加算される様子を示している。

　ここでは、第１、３、５、７の垂直転送部１１１ａ１、１１１ａ３、１１１ａ５、１１１ａ７の最終段に、それぞれ緑色画素の信号電荷が転送されてきており、また、第２、４、６、８の垂直転送部１１１ａ２、１１１ａ４、１１１ａ６、１１１ａ８の最終段に、赤色画素の信号電荷が転送されてきており、各垂直転送部の最終段の電荷転送井戸から、転送切替部１４０を介して水平転送部１２０に緑色画素および赤色画素の信号電荷を転送する際に、水平方向における信号電荷の加算を行う動作について説明する。

　例えば、図４（ａ）に示すように、奇数フィールドでは、タイミングｔ０で、第１番目および第５番目の垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ５の最終段から、緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、保持部１４１および電荷転送部１４２を介して水平転送部１２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送され、第４番目および第８番目の垂直転送部１１１ａ４および１１１ａ８の最終段から、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、保持部１４１および電荷転送部１４２を介して水平転送部１２０の左から４番目および８番目の水平転送電極の配置部分に転送される。

　またこのタイミングｔ０では、第２番目および第６番目の垂直転送部１１１ａ２および１１１ａ６の最終段から、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部１４１に保持され、第３番目および第７番目の垂直転送部１１１ａ３および１１１ａ７の最終段から、緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部１４１に保持される。

　その後、図４（ｂ）に示すように、水平転送部１２０が１サイクル分駆動されると、水平転送部１２０に転送された信号電荷が１周期分（単位転送距離Ｔｕａ）だけ転送方向に移動する（タイミングｔ１）。

　さらにタイミングｔ２では、図４（ｃ）に示すように、第２番目および第６番目の垂直転送部１１１ａ２および１１１ａ６に対応する保持部１４１に格納されている赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、障壁部１４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部１２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより第２番目と第４番目の垂直転送部１１１ａ２および１１１ａ４からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算され、第６番目と第８番目の垂直転送部１１１ａ６および１１１ａ８からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算される。

　また、このタイミングｔ２では、第３番目および第７番目の垂直転送部１１１ａ３および１１１ａ７に対応する保持部１４１に格納されている緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、障壁部１４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部１２０の左から４番目および８番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより例えば、第３番目と第５番目の垂直転送部１１１ａ３および１１１ａ５からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算される。

　一方、図５（ａ）に示すように、偶数フィールドでは、タイミングｔ０で、第３番目および第７番目の垂直転送部１１１ａ３および１１１ａ７の最終段から、緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、保持部１４１および電荷転送部１４２を介して水平転送部１２０の左から４番目および８番目の水平転送電極の配置部分に転送され、第２番目および第６番目の垂直転送部１１１ａ２および１１１ａ６の最終段から、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、保持部１４１および電荷転送部１４２を介して水平転送部１２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送される。

　またこのタイミングｔ０では、第４番目および第８番目の垂直転送部１１１ａ４および１１１ａ８の最終段から、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部１４１に保持され、第１番目および第５番目の垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ５の最終段から、緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部１４１に保持される。

　その後、図５（ｂ）に示すように、水平転送部１２０が１サイクル分駆動されると、水平転送部に転送された信号電荷が１周期分（単位転送距離Ｔｕａ）だけ転送方向に移動する（タイミングｔ１）。

　さらにタイミングｔ２では、図５（ｃ）に示すように、第４番目および第８番目の垂直転送部１１１ａ４および１１１ａ８に対応する保持部１４１に格納されている赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、障壁部１４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部１２０の左から４番目および８番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより例えば、第４番目と第６番目の垂直転送部１１１ａ４および１１１ａ６からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算される。

　また、このタイミングｔ２では、第１番目および第５番目の垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ５に対応する保持部１４１に格納されている緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、障壁部１４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部１２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより例えば、第１番目と第３番目の垂直転送部１１１ａ１および１１１ａ３からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算され、第５番目と第７番目の垂直転送部１１１ａ５および１１１ａ７からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算される。

　図６は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の水平転送動作を説明する図であり、奇数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）と、偶数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）とを示している。

　図６に示すように、奇数フィールドである第１フィールドあるいは第３フィールドにおける、加算対象となる２つの緑色画素の重心位置ＯＣｐｇと、偶数フィールドである第２フィールドあるいは第４フィールドにおける、加算対象となる２つの緑色画素の重心位置ＥＣｐｇとの位置関係は、水平方向にて互いに補間する位置関係となっている。

　図７は、本実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、奇数フィールドで加算の対象となる赤色画素（Ｒ）の重心位置と、偶数フィールドでの加算の対象となる赤色画素（Ｒ）の重心位置とを対比して示している。

　図７では、１６行１６列の画素配列における赤色画素の画素信号が奇数フィールドで加算されて得られる加算画素信号に対応する画素の位置ＯＣｐｒを、奇数フィールドでの赤色画素の加算処理における重心位置として示し、１６行１６列の画素配列における赤色画素の画素信号が偶数フィールドで加算されて得られる加算画素信号に対応する画素の位置ＥＣｐｒを、偶数フィールドでの赤色画素の加算処理における重心位置として示している。

　図７から分かるように、奇数フィールドでの赤色画素の加算処理に対応する重心位置ＯＣｐｒと、偶数フィールドでの赤色画素の加算処理に対応する重心位置ＥＣｐｒとは、垂直方向には４画素分ずれており、また、水平方向には２画素分ずれている。

　また、図７では、緑色画素の加算処理に対応する重心位置は示していないが、奇数フィールドおよび偶数フィールドともに、赤色画素の加算処理に対応する重心位置の１画素分だけ紙面右側にずれた位置となる。

　図８は、本実施形態１による固体撮像装置の動作を説明する図であり、奇数フィールドで加算の対象となる青色画素（Ｂ）の重心位置と、偶数フィールドでの加算の対象となる青色画素（Ｂ）の重心位置とを対比して示している。

　図８では、図７と同様、１６行１６列の画素配列における青色画素の画素信号が奇数フィールドで加算されて得られる加算画素信号に対応する画素の位置ＯＣｐｂを、奇数フィールドでの青色画素の加算処理に対応する重心位置として示し、１６行１６列の画素配列における青色画素の画素信号が偶数フィールドで加算されて得られる加算画素信号に対応する画素の位置ＥＣｐｂを、偶数フィールドでの青色画素の加算処理に対応する重心位置として示している。

　図８から分かるように、奇数フィールドでの青色画素の加算処理に対応する重心位置ＯＣｐｂと、偶数フィールドでの青色画素の加算処理に対応する重心位置ＥＣｐｂとは、垂直方向には４画素分ずれており、また、水平方向には２画素分ずれている。

　また、図８では、緑色画素の加算処理に対応する重心位置は示していないが、奇数フィールドおよび偶数フィールドともに、青色画素の加算処理に対応する重心位置の１画素分だけ紙面左側にずれた位置となる。

　このように、本実施形態１では、固体撮像装置１００において、対応する受光部列Ｌｋの受光部Ｐｄで得られた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部１１１Ａｋ（ｋ：１～ｎの整数）と、垂直転送部１１１Ａｋから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１２０と、隣接する一対の垂直転送部を１組として各組の垂直転送部と該水平転送部１２０との間に配置され、該信号電荷に対する水平方向の加算処理が行われるよう、垂直転送部１１１Ａｋから水平転送部１２０への信号電荷の転送経路を切替える転送切替部１４０とを備え、加算処理の際に信号電荷の加算の対象となる所定数の画素の重心位置が、被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで垂直方向及び水平方向に変化するようにしたので、フレームレートを垂直方向及び水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる。

　なお、本実施形態１では、水平方向の加算処理は同色の隣接する２画素の画素信号を加算する場合を示したが、水平方向の加算処理は同色の隣接する３画素以上の画素信号を加算するものでもよい。
（実施形態２）
　図９は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図であり、図９（ａ）は、この実施形態２の固体撮像装置の構成を示し、図９（ｂ）は、この実施形態２による固体撮像装置の垂直転送部から水平転送部への電荷転送経路を切り替える転送切替部を示している。

　この実施形態２の固体撮像装置２００は、実施形態１の固体撮像装置１００における水平方向の２画素に対する加算処理に代えて、同色の隣接する水平方向の３画素の画素信号を加算する処理が行われるよう構成したものであり、その他の構成は実施形態１の固体撮像装置と同一であり、この実施形態２の固体撮像装置はＣＣＤ型イメージセンサである。

　詳述すると、この実施形態２によるＣＣＤ型イメージセンサ（以下、固体撮像装置という。）２００は、実施形態１の画素配列部１１０と同一の画素配列部２１０を有し、各画素Ｐｘで得られた画素信号の信号処理により被写体の動画信号を出力するものである。

　そして、この固体撮像装置２００は、各画素Ｐｘを構成する受光部Ｐｄの列Ｌｋ（ｋ：１～ｎの整数）（以下、受光部列Ｌ１～Ｌｎともいう。）毎に配置され、各列の受光部Ｐｄで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部２１１Ａｋ（ｋ＝１～ｎの整数）（以下、垂直転送部２１１Ａ１～２１１Ａｎともいう。）と、各垂直転送部２１１Ａ１～２１１Ａｎからの信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２２０と、該水平転送部２２０から転送されてきた信号電荷を電圧信号に変換して画素信号として出力する出力部２３０とを有している。ここで、垂直転送部２１１Ａ１～２１１Ａｎおよび出力部２３０は、実施形態１の固体撮像装置１００における垂直転送部１１１Ａ１～１１１Ａｎおよび出力部１３０と同一のものである。

　また、固体撮像装置２００は、隣接する３つの垂直転送部２１１Ａｋ～２１１Ａｋ＋２と水平転送部２２０との間に設けられ、隣接する３つの垂直転送部のいずれのものから水平転送部２２０へ信号電荷を転送するかを切替える転送切替部２４０と、垂直転送部２１１Ａ１～２１１Ａｎ、水平転送部２２０、および転送切替部２４０を制御する制御部２５０とを有している。また、各垂直転送部２１１Ａｋと対応する画素Ｐｘとの間には、実施形態１の固体撮像装置１００と同様、転送ゲート部Ｔｇが配置されており、各画素Ｐｘのフォトダイオードなどの受光部Ｐｄで生成された信号電荷は転送ゲート部Ｔｇを介して垂直転送部２１１Ａｋに読み出されるようになっている。

　このような構成の固体撮像装置２００では、垂直転送部２１１Ａ１～２１１Ａｎ、水平転送部２２０、転送ゲート部Ｔｇ、および転送切替部２４０は、画素配列部２１０から信号電荷を電圧信号である画素信号に変換して読み出す画素信号読出部を構成しており、また、制御部２５０は、この画素信号読出部を制御する信号読出制御部を構成している。

　そして、この実施形態２の固体撮像装置２００では、制御部２５０は、画素信号読出部が、画素信号の読出しの際、画素配列部２１０から読み出す画素信号の数が、画素配列部２１０を構成する複数の画素Ｐｘの数に比べて減少するよう所定数の隣接する画素の間で画素信号を加算する加算処理を行い、かつ該加算処理の対象となる所定数の画素の重心位置（つまり、加算処理の対象となる画素の位置を頂点とする図形の重心の位置）が、該被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで、水平方向かつ垂直方向に変化するよう画素信号読出部を制御する構成となっている。

　つまり、この制御部２５０は、垂直転送部２１０Ａｋ（ｋ＝１～ｎ）に垂直駆動信号ΦＶ１Ａ～ΦＶ１Ｃ、ΦＶ２、ΦＶ３Ａ～ΦＶ３Ｃ、ΦＶ４を供給し、転送ゲート部Ｔｇｄに転送制御信号ΦＴＧを供給し、転送切替部２４０に制御信号ＶＳＴ，ＶＨＬＤ、ＶＯＧを供給し、水平転送部２２０に水平駆動信号Ｈ１およびＨ２を供給するようになっている。

　図９（ｂ）は、この実施形態２による固体撮像装置の垂直転送部、転送切替部、および水平転送部の構成を具体的に説明する図であり、図９（ｂ）では、９列の垂直転送部２１１ａ～２１１ａ９と、これに対応する転送切替部２４０と、水平転送部２２０とを示している。

　ここでは、垂直転送部２１１ａ１～２１１ａ３、垂直転送部２１１ａ４～２１１ａ６、垂直転送部２１１ａ７～２１１ａ９が、それぞれ１組の垂直転送部を構成している。また、水平転送部２２０は、転送方向に沿って配置された水平転送電極２２２Ａ１～２２２Ａ６を有しており、これらの水平転送電極２２２Ａ１～２２２Ａ６は、２相の駆動信号Ｈ１およびＨ２により駆動されるようになっている。

　この２相の駆動信号Ｈ１およびＨ２は相補的にオンオフする一対の信号であり、この一対の信号のオンオフの１回サイクルの切り換わりにより信号電荷が水平方向に移動する距離を単位転送距離Ｔｕｂとし、転送切替部２４０は、水平転送部２２０に沿ってこの単位転送距離Ｔｕｂ毎に配置されている。なお、この単位転送距離Ｔｕｂは、１組の垂直転送部の配置領域の、水平転送方向の幅と一致している。

　例えば、紙面左端の転送切替部２４０は、隣接する３つの垂直転送部２１１ａ１～２１１ａ３に跨るよう水平転送部２２０に近接して配置された電荷転送部２４２と、この電荷転送部２４２と３つ１組の垂直転送部２１１ａ１～２１１ａ３の各々との間に配置され、それぞれの垂直転送部からの信号電荷を保持する電荷保持部２４１とを有している。この電荷保持部２４１は、垂直転送部からの信号電荷を格納する格納部２４１ａと、垂直転送部からの信号電荷を堰き止める堰止部２４１ｂとを有している。なお、格納部２４１ａは制御信号ＶＳＴにより制御され、堰止部２４１ｂは制御信号ＶＨＬＤにより制御され、電荷転送部２４２は制御信号ＶＯＧにより制御されるようになっている。

　次に、動作について説明する。

　この実施形態２の固体撮像装置２００では、受光部列Ｌｋの受光部Ｐｄからこの受光部列Ｌｋに対応する垂直転送部２１１Ａｋに信号電荷を読み出す際に垂直方向における信号電荷の加算を行う垂直転送動作は、実施形態１の固体撮像装置１００における垂直転送動作と同一であるので、以下では、この実施形態２の固体撮像装置２００における水平転送動作について説明する。

　図１０は、本発明の実施形態２による固体撮像装置の動作を説明する図であり、図１０（ａ）は、奇数フィールドでの水平転送動作により信号電荷が加算される様子を示し、図１０（ｂ）は、偶数フィールドでの水平転送動作により信号電荷が加算される様子を示している。

　ここでは、第１、３、５、７、９の垂直転送部２１１ａ１、２１１ａ３、２１１ａ５、２１１ａ７、２１１ａ９の最終段に、それぞれ緑色画素（Ｇ）の信号電荷が転送されてきており、また、第２、４、６、８の垂直転送部２１１ａ２、２１１ａ４、２１１ａ６、２１１ａ８の最終段に、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が転送されてきており、各垂直転送部の最終段の電荷転送井戸から、転送切替部２４０を介して水平転送部２２０に緑色画素（Ｇ）および赤色画素（Ｒ）の信号電荷を転送する際に、水平方向における信号電荷の加算を行う動作について説明する。

　例えば、図１０（ａ）に示すように、奇数フィールドでは、タイミングｔ０で、第１番目、第３番目、第７番目、および第９番目の垂直転送部２１１ａ１、２１１ａ３、２１１ａ７、２１１ａ９の最終段から、緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、保持部２４１および電荷転送部２４２を介して水平転送部２２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送され、第４番目および第６番目の垂直転送部２１１ａ４および２１１ａ６の最終段から、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、保持部２４１および電荷転送部２４２を介して水平転送部２２０の左から４番目の水平転送電極の配置部分に転送される。

　またこのタイミングｔ０では、第２番目および第８番目の垂直転送部２１１ａ２および２１１ａ８の最終段からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部２４１に保持され、第５番目の垂直転送部２１１ａ５の最終段からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部２４１に保持される。

　その後、水平転送部２２０の駆動信号Ｈ１およびＨ２のレベルが反転すると、水平転送部に転送された信号電荷が転送周期（単位転送距離Ｔｕｂに相当）の半周期分だけ転送方向に移動する（タイミングｔ１）。

　さらにタイミングｔ２で、水平転送部２２０の駆動信号Ｈ１およびＨ２のレベルがさらに反転すると、水平転送部２２０に転送された信号電荷がさらに半周期分だけ転送方向に移動する。このとき、第２番目および第８番目の垂直転送部２１１ａ２および２１１ａ８に対応する保持部２４１に格納されている赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、障壁部２４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部２２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより第２番目と第４番目と第６番目の垂直転送部２１１ａ２、２１１ａ４および２１１ａ６からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算され、第５番目、第７番目及び第９番目の垂直転送部２１１ａ５、２１１ａ７および１１１ａ９からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算される。

　一方、図１０（ｂ）に示すように、偶数フィールドでは、タイミングｔ０で、第５番目の垂直転送部２１１ａ５の最終段から、緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、保持部２４１および電荷転送部２４２を介して水平転送部２２０の左から４番目の水平転送電極の配置部分に転送され、第２番目および第８番目の垂直転送部２１１ａ２および２１１ａ８の最終段から、赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、保持部２４１および電荷転送部２４２を介して水平転送部２２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送される。

　またこのタイミングｔ０では、第１番目、第３番目、第７番目および第９番目の垂直転送部２１１ａ１、２１１ａ３、２１１ａ７および２１１ａ９の最終段からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部２４１に保持され、第４番目および第６番目の垂直転送部２１１ａ４および２１１ａ６の最終段からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、これらの垂直転送部に対応する保持部２４１に保持される。

　その後、水平転送部２２０の駆動信号Ｈ１およびＨ２のレベルが反転すると、水平転送部に転送された信号電荷が半周期分だけ転送方向に移動する（タイミングｔ１）。

　さらにタイミングｔ２では、水平転送部２２０の駆動信号Ｈ１およびＨ２のレベルがさらに反転すると、水平転送部２２０に転送された信号電荷が半周期分だけ転送方向に移動する。このとき、第１番目、第３番目、第７番目および第９番目の垂直転送部２１１ａ１、２１１ａ３、２１１ａ７、および２１１ａ９に対応する保持部１４１に格納されている緑色画素（Ｇ）の信号電荷が、障壁部２４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部２２０の左から２番目および６番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより例えば、第１番目、第３番目及び第５番目の垂直転送部２１１ａ１、２１１ａ３および２１１ａ５からの緑色画素（Ｇ）の信号電荷が加算される。

　また、このタイミングｔ２では、第４番目および第６番目の垂直転送部２１１ａ４および２１１ａ６に対応する保持部２４１に格納されている赤色画素（Ｒ）の信号電荷が、障壁部２４１ｂの障壁が消失している状態で、水平転送部２２０の左から４番目の水平転送電極の配置部分に転送される。これにより例えば、第４番目、第６番目及び第８番目の垂直転送部２１１ａ４、２１１ａ６および２１１ａ８からの赤色画素（Ｒ）の信号電荷が加算される。

　図１１は、本発明の実施形態２による固体撮像装置の水平転送動作を説明する図であり、奇数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）と、偶数フィールドでの信号電荷の加算により得られる加算信号電荷に対応する画素の位置（加算画素の重心）とを示している。

　図１１に示すように、奇数フィールドの加算処理における緑色画素（□で囲んだＧ）、赤色画素（□で囲んだＧ）、青色画素（□で囲んだＧ）の重心位置ＯＣｐｇ、ＯＣｐｒ、ＯＣｐｂは、偶数フィールドの加算処理における緑色画素（○で囲んだＧ）、赤色画素（○で囲んだＲ）、青色画素（○で囲んだＢ）の重心位置ＥＣｐｇ、ＥＣｐｒ、ＥＣｐｂから垂直方向に４画素分、水平方向に４画素分ずれて位置している。

　このように、本実施形態２では、固体撮像装置２００において、対応する受光部列Ｌｋ（ｋ：１～ｎの整数）の受光部Ｐｄで得られた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部２１１Ａｋと、垂直転送部２１１Ａｋから転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部２２０と、隣接する３つの垂直転送部を１組として各組の垂直転送部と水平転送部２２０との間に配置され、信号電荷に対する水平方向の加算処理が行われるよう、垂直転送部２１１Ａｋから水平転送部２２０への信号電荷の転送経路を切替える転送切替部２４０とを備え、加算処理の際に画素信号の加算の対象となる所定数の画素の重心位置が、被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで垂直方向及び水平方向に変化するようにしたので、フレームレートを垂直方向及び水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる。
（実施形態３）
　図１２は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態３の固体撮像装置の構成を示している。なお、この実施形態３の固体撮像装置はＣＣＤ型イメージセンサである。

　この固体撮像装置３００は、複数の画素Ｐｘをマトリクス状に配列してなる画素配列部３１０ａを有し、画素配列部３１０ａの各画素Ｐｘには、カラーフィルタがベイヤー配列となるよう設けられている。ここで、画素配列部３１０ａは、従来の固体撮像装置（ＣＭＯＳ型イメージセンサ）１０における画素配列部１０ａと同一のものであり、例えば、図１２中、Ｇは、画素を構成するフォトダイオードなどの受光部上に緑色フィルタが配置された緑色画素（Ｇ画素）を示し、Ｂは、画素を構成するフォトダイオードなどの受光部上に青色フィルタが配置された青色画素（Ｂ画素）を示し、Ｒは、画素を構成するフォトダイオードなどの受光部上に赤色フィルタが配置された赤色画素（Ｒ画素）を示している。また、各画素は、光電変換により得られた信号電荷を電圧信号である画素信号として出力する、トランジスタを含む出力部を有している。

　また、固体撮像装置３００は、従来の固体撮像装置１０と同様、画素配列部３１０ａにおける所定の行の画素行を選択する行選択制御部３１０と、選択された画素行のＧ画素の画素信号を保持して出力するＧ出力回路３３０ａと、選択された画素行のＲ画素およびＢ画素の画素信号を保持して出力するＲ／Ｂ出力回路３３０ｂと、Ｇ出力回路３３０ａに保持されているＧ画素の画素信号が出力されるようＧ出力回路３３０ａを制御する列選択回路〔Ｉ〕３２０ａと、Ｒ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持されているＲ画素およびＢ画素の画素信号が出力されるようＲ／Ｂ出力回路３３０ｂを制御する列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂとを有している。

　ここで、行選択制御部３１０は、画素配列部３１０ａにおける画素行を２行毎に選択し、かつＧ出力回路３３０ａでＧ画素の画素信号の加算が行われ、かつＲ／Ｂ出力回路３３０ｂでＲ画素の画素信号の加算およびＢ画素の画素信号の加算が行われるよう、Ｇ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂを制御する構成となっている。

　また、Ｇ出力回路３３０ａは、Ｇ画素の画素信号として、第１のＧ画素信号Ｇｓ１および第２のＧ画素信号Ｇｓ２を出力する構成となっており、それぞれの画素信号Ｇｓ１およびＧｓ２は、第１および第２の出力アンプ３４１ａ１および３４１ａ２を介して出力されるようになっている。また、Ｒ／Ｂ出力回路３３０ｂは、Ｒ画素の画素信号ＲｓおよびＢ画素の画素信号Ｂｓを出力する構成となっており、Ｒ画素の画素信号ＲｓおよびＢ画素の画素信号Ｂｓは、出力アンプ３４１ｂおよび３４２ｂを介して出力されるようになっている。

　ここで、行選択制御部３１０、Ｇ出力回路３３０ａ、Ｒ／Ｂ出力回路３３０ｂ、列選択回路〔Ｉ〕３２０ａ、および列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂは、画素配列部３１０ａから画素信号を読み出す画素信号読出部を構成しており、また、行選択制御部３１０は、画素信号読出部を制御する信号読出制御部を構成している。

　そして、この実施形態３の固体撮像装置３００では、画素信号の加算処理は、従来の固体撮像装置１０と同様、画素配列部３１０ａにおける画素を４行４列の画素群のグループ分けして各グループを単位として行われるが、奇数フィールドと偶数フィールドとでは、画素加算のグループが、垂直方向に２行、水平方向に２列ずれた配置となっている。

　つまり、この実施形態３では、加算の対象となる４つのＲ画素の重心位置（加算されたＲ画素信号に対応する画素の位置）、加算の対象となる４つのＢ画素の重心位置（加算されたＢ画素信号に対応する画素の位置）、加算の対象となる２つの第１Ｇ画素の重心位置（加算された第１Ｇ画素信号に対応する画素の位置）、加算の対象となる２つの第２Ｇ画素の重心位置（加算された第２Ｇ画素信号に対応する画素の位置）が、奇数フィールドと偶数フィールドとの間で変化するようになっている。

　次に動作について説明する。

　図１３は、この固体撮像装置３００で行われる画素信号の加算処理を説明する図であり、図１３（ａ）は、奇数フィールドで画素信号の加算を行う画素のグループを示し、図１３（ｂ）は、偶数フィールドで画素信号の加算を行う画素のグループを示している。なお、図１３では、加算の対象とならないＧ画素は図示していない。

　図１３（ａ）に示す画素の配列は、水平方向８画素及び垂直方向８画素の６４画素の配列であり、ここでは、紙面最も左側に位置する垂直方向の画素列を第１列とし、紙面最も上側に位置する水平方向の画素行を第１行とする。

　ここでは、奇数列には、紙面上からＧ画素とＢ画素とが交互に配列され、偶数列には、紙面上からＲ画素とＧ画素とが交互に配列されている。

　この固体撮像装置３００は、水平方向４画素及び垂直方向４画素の１６画素を１グループとして画素信号の加算処理を行うものであり、図１３（ａ）に示す６４画素は、グループＡ１～Ａ４の４つのグループに分けられている。

　図１３（ｂ）に示す画素の配列は、水平方向８画素及び垂直方向８画素の６４画素の配列であり、ここでは、紙面最も左側に位置する垂直方向の画素列を第１列とし、紙面最も上側に位置する水平方向の画素行を第１行として、奇数列には、紙面上からＧ画素とＢ画素とが交互に配列され、偶数列には、紙面上からＲ画素とＧ画素とが交互に配列されている。

　この固体撮像装置３００は、水平方向４画素及び垂直方向４画素の１６画素を１グループとして画素信号の加算処理を行うものであり、図１３（ｂ）に示す６４画素は、グループＡ１～Ａ４とは、画素の組み合わせが異なるグループＢ１～Ｂ９に分けられている。

　奇数フィールドでは各グループでは同じ画素信号の加算処理が行われるので、奇数フィールドについてはグループＡ１での画素値の加算処理について具体的に説明する。

　偶数フィールドにおいても各グループでは同じ画素信号の加算処理が行われるので、偶数フィールドについては、図１３（ｂ）に全体が示されているグループＢ５での画素信号の加算処理について具体的に説明する。

　このような構成の固体撮像装置３００では、画素配列部３１０ａの各画素行が２行ずつ選択され、選択された画素行におけるＧ画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａに保持され、選択された画素行におけるＲ画素およびＢ画素の画素信号がＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持される。

　まず、奇数フィールドでは、第１行目および第２行目の画素行が選択される。このとき、第１行目および第２行目の画素行におけるＧ画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａに保持され、第１行目および第２行目のＲ画素およびＢ画素の画素信号がＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持される。

　続いて、この奇数フィールドでは、第３行目および第４行目の画素行が選択される。このとき、第３行目および第４行目の画素行におけるＧ画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａに保持され、第３行目および第４行目のＲ画素およびＢ画素の画素信号がＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持される。

　この状態で、列選択回路〔Ｉ〕３２０ａによりＧ出力回路３３０ａが駆動されると、第１行第１列のＧ画素の画素信号と、第２行第２列のＧ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４１ａを介して第１の加算Ｇ画素信号Ｇｓ１として出力され、また、第３行第３列のＧ画素の画素信号と、第４行第４列のＧ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４２ａを介して第２の加算Ｇ画素信号Ｇｓ２として出力される。これによりグループＡ１におけるＧ画素の画素信号の加算が行われる。

　また、同時に列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂによりＲ／Ｂ出力回路３３０ｂが駆動されると、第１行第２列のＲ画素の画素信号と、第１行第４列のＲ画素の画素信号と、第３行第３列のＲ画素の画素信号と、第３行第４列のＲ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４１ｂを介して加算Ｒ画素信号Ｒｓが出力され、また、第２行第１列のＢ画素の画素信号と、第２行第３列のＢ画素の画素信号と、第４行第１列のＢ画素の画素信号と、第４行第３列のＲ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４２ｂを介して加算Ｂ画素信号Ｂｓが出力される。これによりグループＡ１におけるＲ画素信号の加算およびＢ画素信号の加算が行われる。

　他のグループＡ２についてもグループＡ１における画素信号の加算処理と同様の加算処理が行われる。

　また、その他のグループＡ３およびＡ４における画素信号の加算処理は、第５行目から第８行目の画素行が選択され、これらの画素行の画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持された状態で、これらのＧ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂがそれぞれ、列選択回路〔Ｉ〕３２０ａおよび列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂにより駆動されることにより行われる。

　なお、図１３（ａ）には、これらのグループＡ１～Ａ４のそれぞれにて加算される４つのＲ画素の組み合わせを点線でＲ画素を結んで示し、グループＡ１～Ａ４のそれぞれにて加算される４つのＢ画素の組み合わせを点線でＢ画素を結んで示し、グループＡ１～Ａ４のそれぞれにて加算される２つのＧ画素の組み合わせを、長方形の枠により囲んで示している。また、図１４には、画素信号の加算を行うグループＡ１～Ａ４（図１４（ａ））を、加算の結果得られる画素信号に対応する画素の位置（図１４（ｃ））とともに示している。なお、図１４では、加算の対象とならないＧ画素は図示していない。

　その結果、グループＡ１～Ａ４では、図１４（ｃ）に示すように、加算に用いたＧ画素の重心は、各グループに対応する領域内で左上と右下に位置し、加算に用いたＲ画素の重心は、各グループに対応する領域内で右上に位置し、加算に用いたＢ画素の重心は、各グループに対応する領域内で左上に位置することとなり、もとの画素ベイヤー配列が維持されることとなる。

　これにより動画における高い読み出し速度を必要とせず、なお且つ間引きによる画像劣化を避けることができる。

　次に、偶数フィールドでは、第３行目および第４行目の２つの画素行が選択される。このとき、第３行目および第４行目の画素行におけるＧ画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａに保持され、第３行目および第４行目のＲ画素およびＢ画素の画素信号がＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持される。

　続いて、この偶数フィールドでは、第５行目および第６行目の２つの画素行が選択される。このとき、第５行目および第６行目の画素行におけるＧ画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａに保持され、第５行目および第６行目のＲ画素およびＢ画素の画素信号がＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持される。

　この状態で、列選択回路〔Ｉ〕３２０ａによりＧ出力回路３３０ａが駆動されると、第３行第３列のＧ画素の画素信号と、第４行第４列のＧ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４１ａを介して第１の加算Ｇ画素信号Ｇｓ１として出力され、第５行第５列のＧ画素の画素信号と、第６行第６列のＧ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４２ａを介して第２の加算Ｇ画素信号Ｇｓ２として出力される。これによりグループＢ５におけるＧ画素の加算が行われる。

　また、同時に列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂによりＲ／Ｂ出力回路３３０ｂが駆動されると、第３行第４列のＲ画素の画素信号と、第３行第６列のＲ画素の画素信号と、第５行第４列のＲ画素の画素信号と、第５行第６列のＲ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４１ｂを介して加算Ｒ画素信号Ｒｓが出力され、第４行第３列のＢ画素の画素信号と、第４行第５列のＢ画素の画素信号と、第６行第３列のＢ画素の画素信号と、第６行第５列のＢ画素の画素信号とが加算されて出力アンプ３４２ｂを介して加算Ｂ画素信号Ｂｓが出力される。これによりグループＢ５におけるＲ画素信号の加算およびＢ画素信号の加算が行われる。

　他のグループＢ４、Ｂ６についてもグループＢ５における画素信号の加算処理と同様のタイミングで同様に加算処理が行われる。

　また、その他のグループＢ１～Ｂ３、Ｂ７～Ｂ９における画素信号の加算処理は、対応する４つの画素行が選択され、これらの画素行の画素の画素信号がＧ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持された状態で、これらのＧ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂがそれぞれ、列選択回路〔Ｉ〕３２０ａおよび列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂにより駆動されることにより行われる。

　なお、図１３（ｂ）には、これらのグループＢ１～Ｂ９のそれぞれにて加算される４つのＲ画素の組み合わせを点線でＲ画素を結んで示し、グループＢ１～Ｂ９のそれぞれにて加算される４つのＢ画素の組み合わせを点線でＢ画素を結んで示し、グループＢ１～Ｂ９のそれぞれにて加算される２つのＧ画素の組み合わせを、長方形の枠により囲んで示している。また、図１４には、画素信号の加算を行うグループＢ１～Ｂ９（図１４（ｂ））を、加算の結果得られる画素信号に対応する画素の位置（図１４（ｄ））とともに示している。

　その結果、グループＢ１～Ｂ９では、図１４（ｄ）に示すように、加算に用いたＧ画素の重心は、各グループに対応する領域内で左上と右下に位置し、加算に用いたＲ画素の重心は、各グループに対応する領域内で右上に位置し、加算に用いたＢ画素の重心は、各グループに対応する領域内で左下に位置することとなり、もとの画素ベイヤー配列が維持されることとなる。

　このような構成の実施形態３の固体撮像装置３００においても、画素配列部３１０ａにおける所定の隣接する２つの画素行を選択する行選択制御部３１０と、選択された画素行のＧ画素の画素信号を保持して出力するＧ出力回路３３０ａと、選択された画素行のＲ画素およびＢ画素の画素信号を保持して出力するＲ／Ｂ出力回路３３０ｂと、Ｇ出力回路３３０ａに保持されているＧ画素の画素信号が出力されるよう制御する列選択回路〔Ｉ〕３２０ａと、Ｒ／Ｂ出力回路３３０ｂに保持されているＲ画素およびＢ画素の画素信号が出力されるよう制御する列選択回路〔ＩＩ〕３２０ｂとを備え、Ｇ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂが、画素信号の読出しの際、画素配列部から読み出す画素信号の数が画素配列部３１０ａを構成する複数の画素の数に比べて減少するよう所定数の隣接する画素の間で画素信号を加算する加算処理を行い、かつこの加算処理の対象となる所定数の画素の重心位置が、該被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとの間で垂直方法および水平方向に変化するよう、行選択制御部３１０がＧ出力回路３３０ａおよびＲ／Ｂ出力回路３３０ｂを制御するので、フレームレートを垂直方向及び水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる。

　さらに、上記実施形態１ないし３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１ないし３の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
（実施形態４）
　図１５は、本発明の実施形態４として、上記実施形態１ないし３のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

　図１５に示す本発明の実施形態４による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１ないし３の固体撮像装置の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。

　以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

　本発明は、固体撮像装置および電子情報機器の分野において、フレームレートを、水平方向における動画の解像度の劣化を抑えつつ向上させることができる固体撮像装置およびこのような固体撮像装置を備えた電子情報機器を実現することができる。

　９０　電子情報機器
　９１　撮像部
　９２　メモリ部
　９３　表示部
　９４　通信部
　９５　画像出力部
　１００、２００、３００　固体撮像装置
　１１０ａ、２１０、３１０　画素配列部
　１１１ａ１～１１１ａ８、１１１Ａ１～１１１Ａ４、１１１Ａｎ－１、１１１Ａｎ、２１１ａ１～２１１ａ９、２１１Ａ１～２１１Ａ４、２１１Ａｎ－１、２１１Ａｎ　垂直転送部
　１２０、２２０　水平転送部
　１２２Ａ１～１２２Ａ６、２２２Ａ１～２２２Ａ６　水平転送電極
　１３０、２３０　出力部
　１４０、２４０　転送切替部
　１４１、２４１　電荷保持部
　１４１ａ、２４１ａ　格納部
　１４１ｂ、２４１ｂ　堰止部
　１４２、２４２　電荷転送部
　１５０、２５０　制御部
　３１０　行選択制御部
　３２０ａ　列選択回路〔Ｉ〕
　３２０ｂ　列選択回路〔ＩＩ〕
　３３０ａ　Ｇ出力回路
　３３０ｂ　Ｒ／Ｂ出力回路
　３４１ａ、３４１ｂ、３４２ａ、３４２ｂ　出力アンプ
　Ａ１～Ａ４、Ｂ１～Ｂ９　グループ
　Ｈ１、Ｈ２　水平転送信号
　Ｌ１～Ｌ４、Ｌｎ－１、Ｌｎ　画素列
　Ｐｄ　受光部
　Ｐｘ　画素
　Ｔｇ　転送ゲート
　ＶＳＴ　格納部駆動信号
　ＶＨＬＤ　障壁部駆動信号　ＶＯＧ　電荷転送部駆動信号
　Ｈ１、Ｈ２　水平駆動信号
　ΦＶ１Ａ～ΦＶ１Ｃ、ΦＶ２、ΦＶ３Ａ～ΦＶ３Ｃ、ΦＶ４　垂直駆動信号
　ΦＴＧ　転送ゲート駆動信号

Claims

　複数の画素が行列状に配列された画素配列部を有し、各画素で得られた画素信号の信号処理により被写体の動画信号を出力する固体撮像装置であって、
　該画素配列部から該画素信号を読み出す画素信号読出部と、
　該画素信号読出部を制御する信号読出制御部とを備え、
　該信号読出制御部は、
　該画素信号読出部が、該画素信号の読出しの際、該画素配列部から読み出す画素信号の数が該画素の数に比べて減少するよう所定数の隣接する画素の間で該画素信号を加算する加算処理を行い、かつ該加算処理の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、該被写体の動画を構成する各画面毎に水平方向に変化するよう該画素信号読出部を制御する、固体撮像装置。
　請求項１に記載の固体撮像装置において、
　前記信号読出制御部は、前記加算処理の際に前記画素信号の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、前記被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとで水平方向に変化するよう前記画素信号読出部を制御する、固体撮像装置。
　請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置において、
　前記複数の画素はそれぞれ、該画素を構成する受光部上に配置された緑色、赤色、青色のいずれかの色のカラーフィルタを有する、緑色画素、赤色画素、および青色画素のいずれかの画素であり、
　前記加算処理は、隣接する複数の同色画素の画素信号を加算するものである、固体撮像装置。
　請求項３に記載の固体撮像装置において、
　前記カラーフィルタの配列は、前記青色画素と前記赤色画素とが市松模様をなし、かつ該青色画素と該赤色画素との間に前記緑色画素が位置するベイヤー配列である、固体撮像装置。
　請求項４に記載の固体撮像装置において、
　前記信号読出制御部は、前記画素加算により、水平方向に隣接する同色の２画素の間で画素信号が加算されるよう、前記画素信号読出部を制御する、固体撮像装置。
　請求項４に記載の固体撮像装置において、
　前記信号読出制御部は、前記画素加算により、水平方向に隣接する同色の３画素の間で信号電荷が加算されるよう、該転送切替部を制御する、固体撮像装置。
　請求項１に記載の固体撮像装置において、
　前記画素は、
　前記被写体からの光を信号電荷に変換する複数の受光部を有し、
　前記画素信号読出部は、
　前記画素配列部の各画素列毎に設けられ、対応する画素列の画素の受光部で得られた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
　該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
　隣接する所定数の垂直転送部を１組として各組の垂直転送部と該水平転送部との間に配置され、該信号電荷に対する水平方向の加算処理が行われるよう、該垂直転送部の各組内で該垂直転送部から該水平転送部への信号電荷の転送経路を切替える転送切替部とを備え、
　該水平転送部からの信号電荷を電圧信号に変換して前記画素信号として出力するものであり、
　前記信号読出制御部は、該垂直転送部の各組内で、該垂直転送部から該水平転送部へ信号電荷を転送する該垂直転送部の順序が該被写体の動画を構成する各画面毎に切り換わるよう該転送切替部を制御するよう構成されている、固体撮像装置。
　請求項７に記載の固体撮像装置において、
　前記画素信号読出部は、
　前記垂直転送部と、該垂直転送部に隣接する受光部との間に設けられ、該受光部から該垂直転送部に前記信号電荷を転送する転送ゲート部を有し、
　前記信号読出制御部は、該受光部から該垂直転送部へ該信号電荷を読み出す際、該信号電荷に対する垂直方向の加算処理が行われるよう該転送ゲート部および該垂直転送部を制御する、固体撮像装置。
　請求項８に記載の固体撮像装置において、
　前記信号読出制御部は、前記加算処理の際に前記信号電荷の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、前記被写体の動画を構成する各画面毎に垂直方向に変化するよう前記垂直転送部および前記転送ゲート部を制御する、固体撮像装置。
　請求項９に記載の固体撮像装置において、
　前記信号読出制御部は、前記画素加算により、垂直方向に隣接する同色の２画素の間で信号電荷が加算されるよう、前記垂直転送部および前記転送ゲート部を制御する、固体撮像装置。
　請求項１に記載の固体撮像装置において、
　前記画素は、
　前記被写体からの光を信号電荷に変換する複数の受光部と、
　該信号電荷を電圧信号である前記画素信号として出力する出力部とを有し、
　前記画素信号読出部は、
　該画素配列部における隣接する所定の画素行を選択する行選択制御部と、
　選択された画素行の画素の画素信号を保持して出力する保持出力部と、
　該保持出力部に保持されている隣接する複数の画素の画素信号が加算されて出力されるよう該保持出力部を制御する列選択部とを備えている、固体撮像装置。
　請求項１１に記載の固体撮像装置において、
　前記保持出力部は、隣接するＭ行Ｎ列（Ｍ，Ｎ：自然数）の画素を１組として該Ｍ行Ｎ列の行列に含まれる既定位置の画素の画素信号を保持し、該保持した画素信号を前記列選択部の制御により加算して出力する、固体撮像装置。
　請求項１２に記載の固体撮像装置において、
　前記行選択制御部は、
　前記加算処理の際に前記画素信号の加算の対象となる所定数の画素の位置の重心位置が、前記被写体の動画を構成する奇数フィールドと偶数フィールドとの間で垂直方向かつ水平方向に変化するよう前記保持出力部を制御する、固体撮像装置。
　請求項１２に記載の固体撮像装置において、
　前記複数の画素の各々は、該画素を構成する受光部上に配置された緑色、赤色、青色のいずれかの色のカラーフィルタを有する、緑色画素、赤色画素、および青色画素のいずれかの画素であり、
　該カラーフィルタの配列は、青色画素と赤色画素とが市松模様をなし、かつ該青色画素と該赤色画素との間に緑色画素が位置するベイヤー配列であり、
　前記保持出力部は、
　４行４列の１６個の画素を１組として該４行４列の行列内で、第１行第１列の緑色画素と第２行第２列の緑色画素との間で画素信号を加算して第１の緑色画素信号として出力するとともに、該４行４列の行列内で、第３行第３列の緑色画素と第４行第４列の緑色画素との間で画素信号を加算して第２の緑色画素信号として出力する第１の保持出力部と、
　該４行４列の行列内で４つの赤色画素の画素信号を加算して赤色画素信号として出力するとともに、該４行４列の行列内で４つの青色画素の画素信号を加算して青色画素信号として出力する第２の保持出力部とを有する、固体撮像装置。
　請求項１４に記載の固体撮像装置において、
　前記行選択制御部は、
　前記第１の保持出力部で加算対象となる第１行第１列の緑色画素と第２行第２列の緑色画素との間の中間位置、および該第１の保持出力部で加算対象となる第３行第３列の緑色画素と第４行第４列の緑色画素との間の中間位置が、奇数フィールドと偶数フィールドとの間で変化し、かつ前記第２の保持出力部で加算対象となる４行４列の行列内の４つの赤色画素の位置の重心位置、および該第２の保持出力部で加算対象となる４行４列の行列内の４つの青色画素の位置の重心位置が、奇数フィールドと偶数フィールドとの間で変化するよう、前記４行４列の画素群を構成する画素の組み合わせを、奇数フィールドと偶数フィールドとで異なる組み合わせとする、固体撮像装置。
　被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
　該撮像部は、請求項１に記載の固体撮像装置を含む電子情報機器。