(57)【要約】      （修正有）【課題】グローバル電子シャッタ撮影が可能であって、より高品位な画像を取得可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子を構成する各画素部は第１および第２の光電変換部５００＿Ａ、５００＿Ｂと、第１および第２の信号保持部５０７＿１、５０７＿２と、信号読み出し部５０８を有する。転送部（５０１＿Ａ１、５０１＿Ａ２と５０１＿Ｂ１、５０１＿Ｂ２）は第１および第２の光電変換部の各信号を第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する。制御部は、所定行の画素部が有する第１および第２の光電変換部の信号を第１の信号保持部に転送し、所定行の隣接行の画素部が有する第２の信号保持部の信号と、所定行の画素部が有する第１の信号保持部の信号を、所定行の画素部が有する信号読み出し部から読み出して画像生成の制御を行う。【選択図】図４
2020202420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部および信号保持部を有する複数の画素部が配列された撮像素子を備える撮像装置であって、
第１の光電変換部の信号を第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する複数の第１の転送手段と、
第２の光電変換部の信号を前記第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する複数の第２の転送手段と、
前記第１および第２の転送手段を制御して、第１の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号を第１の信号読み出し部から読み出し、前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号を、前記第１の画素部に隣接する第２の画素部が備える第２の信号読み出し部から読み出す制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２の画素部が備える前記第１および第２の光電変換部の信号を前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部に転送し、前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号と、前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号とを前記第２の画素部が備える前記第２の信号読み出し部から読み出す制御を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号から前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号を減算する制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の画素部は第１の行の画素部であり、前記第２の画素部は前記第１の行に隣接する第２の行の画素部である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１および第２の光電変換部は第１の方向に配設されるとともに前記第１および第２の信号保持部は前記第１および第２の光電変換部を挟んで前記第１の方向と直交する第２の方向に配設され、前記第１および第２の信号保持部ならびに信号読み出し部は、前記第１の画素部と前記第２の画素部との境界に対して線対称に配置されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の方向は前記撮像素子の水平方向であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子は複数のマイクロレンズと、該マイクロレンズにそれぞれ対応する前記第１および第２の光電変換部を備え、前記第１および第２の光電変換部から位相差を有する複数の信号を取得する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
複数の光電変換部および信号保持部を有する複数の画素部が配列された撮像素子を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記撮像装置は、
第１の光電変換部の信号を第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する複数の第１の転送手段と、
第２の光電変換部の信号を前記第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する複数の第２の転送手段と、
前記第１および第２の転送手段を制御して、第１の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号を第１の信号読み出し部から読み出し、前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号を、前記第１の画素部に隣接する第２の画素部が備える第２の信号読み出し部から読み出す制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御方法は、前記第２の画素部が備える前記第１および第２の光電変換部の信号を前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部に転送する工程と、前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号と、前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号とを前記第２の画素部が備える前記第２の信号読み出し部から読み出す制御を行う工程と、有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置におけるグローバル電子シャッタ撮影の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローリングシャッタ撮影では、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）型イメージセンサを使用する撮像装置において行ごとに信号蓄積および読み出しが行われる。動きの速い被写体に対しては画面の上下で信号蓄積の時間差に伴う像の歪みが発生する可能性がある。一方、グローバル電子シャッタ撮影では、撮像素子の１画素内に信号保持部を設けることによって全画素の信号蓄積を同時に行い、動きの速い被写体に対して歪みのない撮像画像を取得できる。
【０００３】
特許文献１に開示された撮像装置はグローバル電子シャッタ撮影が可能であり、ライブビュー画像を表示しつつ、位相差方式の焦点検出を行うことが可能である。撮像素子を構成する各画素部は、２つの光電変換部および該光電変換部にそれぞれ接続された２つの信号保持部と、１つの信号読み出し部とを備える。第１の光電変換部の信号は第１の信号保持部で保持された後に読み出され、さらに第２の信号保持部の信号は漏れ光によるノイズ成分として読み出される。第１の信号保持部の信号から第２の信号保持部の信号を差し引くことによって、信号保持部への漏れ光による影響を低減可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７５９３４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７２２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の撮像装置では、１画素中の第１の光電変換部の信号を読み出す際に発生する漏れ光によるノイズ成分を、第２の光電変換部に対応する信号保持部の信号を用いて除去する構成である。そのため、２つの光電変換部の信号を読み出して、同時に漏れ光によるノイズ成分を低減することはできない。
本発明の目的は、グローバル電子シャッタ撮影が可能であって、より高品位な画像を取得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】
【０００６】
本発明の実施形態の撮像装置は、複数の光電変換部および信号保持部を有する複数の画素部が配列された撮像素子を備える撮像装置であって、第１の光電変換部の信号を第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する複数の第１の転送手段と、第２の光電変換部の信号を前記第１および第２の信号保持部にそれぞれ転送する複数の第２の転送手段と、前記第１および第２の転送手段を制御して、第１の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号を第１の信号読み出し部から読み出し、前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号を、前記第１の画素部に隣接する第２の画素部が備える第２の信号読み出し部から読み出す制御を行う制御手段と、を備える。前記制御手段は、前記第２の画素部が備える前記第１および第２の光電変換部の信号を前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部に転送し、前記第１の画素部が備える前記第２の信号保持部の信号と、前記第２の画素部が備える前記第１の信号保持部の信号とを前記第２の画素部が備える前記第２の信号読み出し部から読み出す制御を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、グローバル電子シャッタ撮影が可能であって、より高品位な画像を取得可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の撮像装置を示す正面図（Ａ）と背面図（Ｂ）である。
【図２】撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】撮像素子の２画素の構成例を示す回路図である。
【図４】第１実施形態に係る撮像素子の２画素の構成を示す概略平面図である。
【図５】静止画連写時の撮像素子の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図６】第２実施形態に係る撮像素子の２画素の構成を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態として、位相差方式の焦点検出を行い、グローバル電子シャッタ撮影で広いダイナミックレンジの画像を取得可能な撮像装置を詳細に説明する。撮像装置としてデジタルスチルモーションカメラの例を示すが、本発明は、ドローン、自動車等の移動装置に搭載される撮像装置や、撮像機能を有する各種の電子機器に適用可能である。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る撮像装置を例示する外観図である。図１（Ａ）は撮像装置の正面図、図１（Ｂ）は撮像装置の背面図である。撮像装置本体部１５１は、その内部に撮像素子やシャッタ装置等を備える。
【００１１】
レンズ部は撮像光学系１５２を構成するレンズや絞りを備え、被写体の光学像を撮像素子に結像させる。可動式の表示部１５３は、撮像装置本体部１５１の背面部に設けられており、撮影情報や映像を画面に表示する。表示部１５３は広いダイナミックレンジの映像であっても、その輝度範囲を抑制することなく表示可能な表示輝度範囲を有する。
【００１２】
操作スイッチ（以下、スイッチSTと記す）１５４は、主に静止画の撮影を行うためにユーザが使用する。スイッチST１５４は撮像装置本体部１５１の上面部に配置されている。操作スイッチ（以下、スイッチMVと記す）１５５は、ユーザが動画撮影の開始および停止を指示するために使用する。スイッチMV１５５は撮像装置本体部１５１の背面の右上部に配置されている。スイッチMV１５５の下側には、撮影モード選択レバー１５６が配置されている。さらにその下側に撮像装置の機能設定モードへの移行用のメニュー釦１５７、記録映像を表示部１５３の画面上で再生する再生ボタン１６１が配置されている。撮像装置の背面の右下部には、各種設定値の変更に用いるアップダウンスイッチ１５８および１５９、ダイアル１６０が配置されている。
【００１３】
図２は本実施形態の撮像装置を用いた撮像システムの概略構成を示すブロック図である。撮像光学系１５２の光軸１８０を１点鎖線で示している。絞り１８１は、撮像光学系１５２を通過する光の量を調節する部材であり、レンズ・絞り制御部１８２により制御される。レンズ・絞り制御部１８２は絞り制御の他に、撮像光学系１５２を構成する可動レンズ（ズームレンズ、フォーカスレンズ、像ブレ補正レンズ等）の駆動制御を行う。光学フィルタ１８３は撮像素子１８４に入射する光の波長、および、撮像素子１８４に伝達する空間周波数を制限する部材である。
【００１４】
撮像素子１８４は、撮像光学系１５２を介して結像された被写体の光学像を電気的な映像信号に光電変換する。撮像素子１８４は所定の規格（Ultra High Definition Television規格等）を満たすに十分な画素数、信号読み出し速度、色域、ダイナミックレンジを有する。撮像素子１８４は、例えば多数の単位画素を２次元配列させた構成の画素部と、垂直走査部、列読み出し部、水平走査部、信号処理部、出力部等を備える。
【００１５】
デジタル信号処理部１８７は、撮像素子１８４より出力されたデジタル映像データを取得してダイナミックレンジ拡大等の処理や各種の補正を行った後に、映像データの圧縮処理を実行する。タイミング発生部１８９は撮像素子１８４、デジタル信号処理部１８７に各種タイミング信号を出力する。なお、図２ではタイミング発生部１８９を撮像素子１８４とは別に設けた構成を示すが、タイミング発生部１８９の一部機能を有する回路部を撮像素子１８４に内蔵させた構成例への適用が可能である。
【００１６】
システム制御ＣＰＵ（中央演算処理装置）１７８はプログラムを実行して撮像システム全体を制御する。システム制御ＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）１７８は操作入力部１７９からの操作指示信号にしたがって撮像装置の各部を制御する。例えばＣＰＵ１７８はタイミング発生部１８９を介して撮像素子１８４、デジタル信号処理部１８７の制御を行い、レンズ・絞り制御部１８２により可動レンズや絞り１８１の制御を行う。操作入力部１７９は、図１に示すスイッチST１５４やスイッチMV１５５、各種のスイッチ部材やタッチパネル等の入力デバイスを備える。映像メモリ１９０は、映像データを一時的に記憶する記憶部である。
【００１７】
表示インターフェース部１９１は、ＣＰＵ１７８と表示部１５３とを繋ぐインターフェース（以下、Ｉ／Ｆと略記する）部である。表示部１５３は液晶ディスプレイ等を備え、撮影された映像のデータや撮影情報等を画面に表示する。
【００１８】
記録Ｉ／Ｆ部１９２は記録媒体１９３と接続され、記録媒体１９３へのデータの記録または読み出しを行うことが可能である。記録媒体１９３は映像データや付加データ等を記録するための半導体メモリ等であり、撮像装置本体部１５１への着脱が可能である。
【００１９】
外部Ｉ／Ｆ部１９６は、ＣＰＵ１７８がコンピュータ等の外部機器１９７と通信を行う回路部を備える。プリントＩ／Ｆ部１９４はＣＰＵ１７８の制御指令にしたがって、撮影された映像のデータをプリンタ１９５に出力して印刷するための回路部を備える。プリンタ１９５は小型インクジェットプリンタ等である。無線Ｉ／Ｆ部１９８はＣＰＵ１７８がインターネット等のコンピュータネットワーク１９９を介して通信するための回路部を備える。
【００２０】
図３は撮像素子１８４の一部を示す回路図であり、図４は撮像素子１８４の一部平面図である。各図において、撮像素子１８４が備える多数の画素要素のうち、１行１列目（１，１）の画素要素と、その隣接行である２行１列目（２，１）の画素要素を示している。１行１列目（１，１）と２行１列目（２，１）とで画素要素の構成は同じであり、同機能の構成要素には同じ符号を付して説明する。その他の画素要素についても同様の構成を有する。図４の平面図では、１行１列目（１，１）の画素要素を実線で示し、２行１列目（２，１）の画素要素を点線で示している。
【００２１】
撮像素子１８４における１つの画素要素は、第１の光電変換部５００＿Ａおよび第２の光電変換部５００＿Ｂと、第１の信号保持部５０７＿１および第２の信号保持部５０７＿２と、信号読み出し部を備える。信号保持部を有する撮像素子１８４の基本構造については、特許文献２に開示されているので説明を省略する。
【００２２】
第１の光電変換部５００＿Ａはフォトダイオード（以下、ＰＤとも記す）により構成される。ＰＤの受光により発生する信号は、第１の転送トランジスタ５０１＿Ａ１によって第１の信号保持部５０７＿１に転送可能であり、第２の転送トランジスタ５０１＿Ａ２によって第２の信号保持部５０７＿２に転送可能である。また、第３の転送トランジスタ５０３＿Ａは電源線５２１とＰＤのカソードに接続され、第１の光電変換部５００＿Ａをリセットするためのオーバーフローゲートの機能をもつ。
【００２３】
同様に、第２の光電変換部５００＿ＢはＰＤにより構成される。ＰＤの受光により発生する信号は、第４の転送トランジスタ５０１＿Ｂ１によって第１の信号保持部５０７＿１に転送可能であり、第５の転送トランジスタ５０１＿Ｂ２によって第２の信号保持部５０７＿２に転送可能である。また、第６の転送トランジスタ５０３＿Ｂは電源線５２１とＰＤのカソードに接続され、第２の光電変換部５００＿Ｂをリセットするためのオーバーフローゲートの機能をもつ。
【００２４】
第１の転送トランジスタ５０１＿Ａ１、第２の転送トランジスタ５０１＿Ａ２、第４の転送トランジスタ５０１＿Ｂ１、第５の転送トランジスタ５０１＿Ｂ２によって電荷信号の転送部が構成される。
【００２５】
第１の信号保持部５０７＿１に蓄積された電荷に対応する信号は、第７の転送トランジスタ５０２＿１を介してフローティングディフュージョン（以下、ＦＤと略記する）領域５０８に転送される。この信号は増幅トランジスタ５０５、選択トランジスタ５０６、信号出力線５２３を介して読み出される。ＦＤ領域５０８、増幅トランジスタ５０５、および選択トランジスタ５０６によって、信号読み出し部が構成される。つまり増幅トランジスタ５０５のゲートがＦＤ領域５０８と接続されており、増幅トランジスタ５０５に接続された選択トランジスタ５０６が信号出力線５２３に接続されている。
【００２６】
また、第２の信号保持部５０７＿２に蓄積された電荷に対応する信号は、第８の転送トランジスタ５０２＿２を介して隣接行の２行１列目（２，１）の画素要素が備えるＦＤ領域５０８に転送される。この信号は２行１列目（２，１）の画素要素における増幅トランジスタ５０５、選択トランジスタ５０６、信号出力線５２３を介して読み出される。
【００２７】
リセットトランジスタ５０４は電源線５２０とＦＤ領域５０８に接続されており、ＦＤ領域５０８のリセットを行う。各トランジスタのゲートへの制御信号は以下のとおりである。なお図３では１行目の制御信号に（１）を付記し、２行目の制御信号に（２）を付記することで区別している。
【００２８】
第１の転送トランジスタ５０１＿Ａ１は転送パルスφGS_A1により制御され、第２の転送トランジスタ５０１＿Ａ２は転送パルスφGS_A2により制御される。第４の転送トランジスタ５０１＿Ｂ１は転送パルスφGS_B1により制御され、第５の転送トランジスタ５０１＿Ｂ２は転送パルスφGS_B2により制御される。
【００２９】
第３の転送トランジスタ５０３＿Ａおよび第６の転送トランジスタ５０３＿Ｂは転送パルスφOFGにより制御される。第７の転送トランジスタ５０２＿１は転送パルスφTX1により制御され、第８の転送トランジスタ５０２＿２は転送パルスφTX2により制御される。さらに、リセットトランジスタ５０４はリセットパルスφRESにより制御され、選択トランジスタ５０６は選択パルスφSELにより制御される。各制御パルスは、タイミング発生部１８９の制御信号に基づき不図示の垂直走査回路から各トランジスタに送出される。
【００３０】
図４は撮像素子の一部を示す平面図であり、水平方向（左右方向）を行方向とし、当該方向と直交する垂直方向（上下方向）を列方向と定義する。円形枠はマイクロレンズの外形を表す。２つの光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂは行方向に並んで配設されている。光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂにそれぞれ隣接して第３の転送トランジスタ５０３＿Ａと第６の転送トランジスタ５０３＿Ｂが配置される。また２つの信号保持部５０７＿１、５０７＿２は２つの光電変換部５００＿Ａ、５００＿Ｂを挟んで列方向に配設されている。第１の信号保持部５０７＿１とＦＤ領域５０８とに亘って第７の転送トランジスタ５０２＿１が配置され、第２の信号保持部５０７＿２とＦＤ領域５０８とに亘って第８の転送トランジスタ５０２＿２が配置される。
【００３１】
各行の光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂと、信号保持部５０７＿１，５０７＿２と、ＦＤ領域５０８は、各行の境界（境界線Ｃ参照）に対して線対称に配設されている。その結果、各行の境界（境界線Ｃ参照）で隣り合う第２の信号保持部５０７＿２と第１の信号保持部５０７＿１に含まれる漏れ光によるノイズ成分はほぼ等しくなる。また、最終行の画像要素は第２の読み出し部（図４の２行１列目（２，１）の画素要素で、二点鎖線で示したＦＤ領域５０８に相当する）を有する。尚、撮像素子の仕様によっては水平方向を列方向とし、当該方向と直交する垂直方向を行方向としてもよい。
【００３２】
撮像装置にて静止画撮影が行われる場合を以下に説明する。撮像素子１８４の１画素を構成する第１の光電変換部５００＿Ａおよび第２の光電変換部５００＿Ｂに蓄積された電荷に対応する画像信号は、例えば第１行の第１の信号保持部５０７＿１に同時に転送される。グローバル電子シャッタ撮影の場合、隣接行（第２行）でも同時刻に、第１の光電変換部５００＿Ａおよび第２の光電変換部５００＿Ｂに蓄積された電荷に対応する画像信号は第２行の第１の信号保持部５０７＿１に同時に転送される。このとき、第１行の第２の信号保持部５０７＿２は未使用である。そこで本実施形態では、第２行の第１の信号保持部５０７＿１の画像信号に含まれる漏れ光によるノイズ成分を、第１行の第２の信号保持部５０７＿２のノイズ成分で差し引く処理が行われる。これにより、Ｓ／Ｎ比（信号対ノイズ比）の高い高品位な画像を取得可能である。
【００３３】
図５は撮像素子の駆動シーケンス例を示すタイミングチャートである。図５を参照して、静止画の連写（連続撮影）時の制御方法を説明する。グローバル電子シャッタ撮影にて信号保持部への漏れ光の影響を低減することにより、高品位な静止画像を連続して取得することができる。以下に説明する制御は、制御手段の一部を構成するタイミング発生部１８９の命令にしたがって行われる。図５に示すφＶは垂直同期信号を表し、φＨは水平同期信号を表す。その下側の各制御信号（図３参照）には行を表す数字を括弧内に示す。時間経過方向は左から右への方向であり、時刻t31からt43を示す。
【００３４】
時刻t31にて、全行の転送パルスφOFGがハイレベルからローレベルになり、第３の転送トランジスタ５０３＿Ａと第６の転送トランジスタ５０３＿ＢがＯＦＦとなる。第１の光電変換部５００＿Ａと第２の光電変換部５００＿Ｂのリセット状態が解除され、信号電荷の蓄積が開始される。このとき、全行のリセットパルスφRESおよび転送パルスTx1、Tx2はハイレベルであり、電源線５２０に接続されたリセットトランジスタ５０４はＯＮである。そのため、全画素のＦＤ領域５０８と第１および第２の信号保持部５０７＿１，５０７＿２がリセット状態になっている。
【００３５】
時刻t32にて、第１行のリセットパルスφRES(1)がローレベルになる。第１行のリセットトランジスタ５０４がＯＦＦとなって、第１行のＦＤ領域５０８のリセット状態が解除される。また、時刻t32には全行の転送パルスφTx1，φTx2がローレベルとなる。全画素の信号保持部５０７＿１，５０７＿２のリセット状態が解除され、漏れ光によるノイズ成分の蓄積が開始される。
【００３６】
時刻t33にて、第１行の選択パルスφSEL(1)がハイレベルになり、第１行の選択トランジスタ５０６がＯＮとなる。第１行の増幅トランジスタ５０５を介して第１行のＦＤ領域５０８のリセットノイズ成分が読み出される。また、時刻t33には全行の第１の転送パルスφGS_A1および第４の転送パルスφGS_B1がハイレベルになる。全画素の第１の光電変換部５００＿Ａおよび第２の光電変換部５００＿Ｂに蓄積された信号電荷は、各画素の第１の信号保持部５０７＿１に転送される。
【００３７】
時刻t35にて、第１行の転送パルスφTx1(1)および第１行の選択パルスφSEL(1)がハイレベルになる。第１行の第１の信号保持部５０７＿１に蓄積された静止画用の信号電荷が第１行の信号読み出し部（５０８，５０５，５０６）を介して読み出される。読み出された静止画の信号電荷に含まれるＦＤ領域５０８のリセットノイズ成分については、先に読み出されたノイズ成分のみを不図示の信号処理回路が信号から差し引いて出力する。この信号処理回路は、例えば撮像素子１８４内に設けられており、各画素部から読み出された信号に対してノイズ成分を減算し、相関二重サンプリング処理等を行う。信号処理回路の構成は公知であるため、その説明を省略する。
【００３８】
このように、信号読み出しの開始行（第１行）では光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂから信号保持部５０７＿１に信号電荷を転送した後、すぐに信号読み出し部から信号の読み出しが行われる。よって、信号保持部５０７＿１への漏れ光によるノイズはほとんど無い。
【００３９】
また時刻t35には全行の転送パルスφOFGがハイレベルになり、全画素の第１の光電変換部５００＿Ａと第２の光電変換部５００＿Ｂはリセット状態になる。第１行の静止画用の信号電荷が読み出されると、第２行の信号電荷が読み出される。時刻t36にて、第２行のリセットパルスφRES(2)がローレベルになり、第２行のリセットトランジスタ５０４がＯＦＦとなる。第２行のＦＤ領域５０８のリセット状態が解除される。
【００４０】
時刻t37にて、第１行のリセットパルスφRES(1)および転送パルスφTx1(1)がハイレベルとなる。電源線５２０に接続されたリセットトランジスタ５０４と、第７の転送トランジスタ５０２＿１はＯＮ状態となり、第１行のＦＤ領域５０８とともに第１の信号保持部５０７＿１がリセットされる。また時刻t37には、第１行の転送パルスφTx2(1)および選択パルスφSEL(2)がハイレベルになる。第１行の第２の信号保持部５０７＿２への漏れ光によるノイズ成分、および第２行のＦＤ領域５０８のリセットノイズ成分が第２行の増幅トランジスタ５０５を介して読み出される。
【００４１】
時刻t38にて、第２行の転送パルスφTx1(2)および選択パルスφSEL(2)がハイレベルになる。第２行の第１の信号保持部５０７＿１に蓄積された静止画用の信号電荷が漏れ光によるノイズ成分とともに第２行の信号読み出し部（５０８，５０５，５０６）を介して読み出される。読み出された静止画用の信号電荷に含まれる第１の信号保持部５０７＿１に生じた漏れ光によるノイズ成分とＦＤ領域５０８のリセットノイズ成分については、先に読み出されたノイズ成分のみを前記信号処理回路が信号から差し引いて出力する。
【００４２】
時刻t39にて、第１行の転送パルスφTx1(1)、第２行のリセットパルスφRES(2)および転送パルスφTx1(2)はハイレベルである。電源線５２０に接続されたリセットトランジスタ５０４はＯＮ状態であるので、第２行のＦＤ領域５０８とともに第１の信号保持部５０７＿１、第１行の信号保持部５０７＿２がリセットされる。
【００４３】
これ以降、同様にして、各行の第１の信号保持部５０７＿１に蓄積された静止画用の信号電荷は、隣接行の第２の信号保持部５０７＿２のノイズ成分が差し引かれて撮像素子１８４外に出力される。したがって、Ｓ／Ｎ比の高い高品位な画像が取得される。１枚目の静止画の信号電荷が読み出された後、時刻t42（t43）から２枚目（３枚目）の静止画の取得処理が開始される。
【００４４】
本実施形態では、画像信号からノイズ成分を減算する減算処理を撮像素子１８４内の信号処理部が行う例を示した。これに限らず、撮像素子１８４から信号を読み出した後、デジタル信号処理部１８７が減算処理を行う構成でもよい。また本実施形態では、撮像素子１８４の第１行から画像信号を順次に読み出す例を示した。このほかには、撮像素子１８４の最終行から順に画像信号を読み出す方法がある。その場合、第１および第２の光電変換部の画像信号は第２の信号保持部に転送されて読み出しが行われ、漏れ光によるノイズ成分を第１の信号保持部から読み出す制御が行われる。
【００４５】
撮像装置が公知の位相差ＡＦ（オートフォーカス）を行う場合、撮像素子１８４の１画素を構成する第１の光電変換部５００＿Ａの信号電荷は、例えば第１の信号保持部５０７＿１に転送される。また第２の光電変換部５００＿Ｂに蓄積された信号電荷は第２の信号保持部５０７＿２に転送される。これらの転送は同時に行われる。位相差を有する複数の信号から、蓄積時間の同期したＡＦ用画像（焦点調節に使用される画像）を取得することが可能である。また、ある行にて第１の信号保持部５０７＿１の信号電荷は信号読み出し部を介して読み出された後、当該行と同一行の第２の信号保持部５０７＿２の信号電荷が信号読み出し部を介して読み出される。この制御によって、２つの信号保持部に生じる漏れ光によるノイズ成分を略等しくすることが可能となるので、対称性をもつ２つのＡＦ用画像を取得して良好な焦点検出を行うことができる。
【００４６】
本実施形態では、画素内の複数の光電変換部の信号を第１の信号保持部へ転送して静止画用信号を読み出す場合、隣接する画素内の第２の信号保持部が保持する信号もノイズ成に含めて相関二重サンプリングを行う。ノイズ成分を含む信号からノイズ成分が減算されるので、クロストーク成分が低減された画像信号が得られる。本実施形態によれば、グローバル電子シャッタ撮影が可能であって、信号保持部への漏れ光の影響を低減することで、クロストークの影響が小さい、より高品位な画像を取得することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
図６を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では第１実施形態との相違点を説明し、第１実施形態と同様の事項については既に使用した符号や記号を流用することで、それらの詳細な説明を省略する。
【００４８】
図６は撮像素子１８４における２画素の構成を示す概略平面図である。図４との相違点はＦＤ領域の位置である。２つの光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂは行方向（水平方向）に並んで配設されている。また２つの信号保持部５０７＿１，５０７＿２は２つの光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂを挟んで列方向（垂直方向）に配設されている。さらに、ＦＤ領域５０８は、所定行（図６では第１行）の画素部の信号保持部５０７＿２と、その隣接行（図６では第２行）の画素部の信号保持部５０７＿１との間に配設されている。つまり、ＦＤ領域５０８は、並設された信号保持部５０７＿２に対して第８の転送トランジスタ５０２＿２を介して接続されるか、または、並設された信号保持部５０７＿１に対して第７の転送トランジスタ５０２＿１を介して接続される。
【００４９】
各行の光電変換部５００＿Ａ，５００＿Ｂと、信号保持部５０７＿１，５０７＿２と、ＦＤ領域５０８は、各行の境界（境界線Ｃ参照）に対して線対称に配設されている。その結果、各行の境界（境界線Ｃ参照）でＦＤ領域５０８を挟んで隣り合う第２の信号保持部５０７＿２と第１の信号保持部５０７＿１に含まれる漏れ光によるノイズ成分はほぼ等しくなる。
【００５０】
本実施形態の撮像素子の構成において、図５に示すタイミングチャートで撮像素子の駆動制御を行うことにより、グローバル電子シャッタ撮影において信号保持部への漏れ光の影響を低減した高品位な静止画像を取得可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１７８  システム制御ＣＰＵ
１８４  撮像素子
１８９  タイミング発生部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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