(57)【要約】【課題】１行の信号読み出しにかかる時間の増加を最小限に抑えた上で、周期的ノイズの影響を軽減させることを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】第１の読み出し動作において、第１および第２の光電変換部の基準信号の読み出しタイミングと、第１または第２のどちらか一方の光電変換部に蓄積された信号電荷の読み出しタイミングと、第１および第２の光電変換部に蓄積された信号電荷の加算読み出しタイミングが、画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御し、第２の読み出し動作において、第１の光電変換部の基準信号１の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷１の読み出しタイミングが画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御し、また第２の光電変換部の基準信号２の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷２の読み出しタイミングが画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位画素に対して撮影光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束により形成された２つの被写体像をそれぞれ光電変換するための第１および第２の光電変換部を有する画素が複数配置された撮像素子と、
前記第１または第２のどちらか一方の光電変換部の信号を読み出し、続けて前記第１および第２の光電変換部の信号を加算して読み出す第１の読み出し動作と、前記第１および第２の光電変換部の信号をそれぞれ独立に読み出す第２の読み出し動作とを行う信号読み出し手段と、
前記第１の読み出し動作において、前記第１および第２の光電変換部の基準信号の読み出しタイミングと、前記第１または第２のどちらか一方の光電変換部に蓄積された信号電荷の読み出しタイミングと、前記第１および第２の光電変換部に蓄積された信号電荷の加算読み出しタイミングが、画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御するタイミング制御手段と、
前記第２の読み出し動作において、前記第１の光電変換部の基準信号１の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷１の読み出しタイミングが画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御し、また前記第２の光電変換部の基準信号２の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷２の読み出しタイミングが画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御するタイミング制御手段と、
前記タイミング制御手段によるタイミング制御を適応した場合に、必要となる撮像素子の１行分の信号読み出し時間に応じて、前記第１の読み出し動作と前記第２の読み出し動作のどちらを選択するかを判断する読み出し動作選択手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の読み出し動作において、前記第１および第２の光電変換部の基準信号の読み出しタイミングと前記第１または第２のどちらか一方の光電変換部に蓄積された信号電荷の読み出しタイミングとの時間差が、ノイズ源の周期の整数倍となるように制御し、また前記第１または第２のどちらか一方の光電変換部に蓄積された信号電荷の読み出しタイミングと前記第１および第２の光電変換部に蓄積された信号電荷の加算読み出しタイミングとの時間差が、ノイズ源の周期の整数倍となるように制御する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２の読み出し動作において、前記第１の光電変換部の基準信号１の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷１の読み出しタイミングとの時間差が、ノイズ源の周期の整数倍となるように制御し、また前記第２の光電変換部の基準信号２の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷２の読み出しタイミングとの時間差が、ノイズ源の周期の整数倍となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記読み出し動作選択手段は、前記第１の読み出し動作において前記タイミング制御手段によるタイミング制御を適応した場合に必要となる撮像素子の１行分の信号読み出し時間と、前記第２の読み出し動作において前記タイミング制御手段によるタイミング制御を適応した場合に必要となる撮像素子の１行分の信号読み出し時間とを比較して、信号読み出しが短くなる方の読み出し動作を選択することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一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、撮像装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子を用いて撮影する撮像装置が提案されている。このような撮像装置においては、撮像素子で光学像を電気信号に変換する過程において画像の画質劣化の原因となる様々なノイズが発生する。撮像素子内部で発生する代表的なノイズとして、画素および読み出し回路のリセットノイズ、画素領域において発生する暗電流などの撮像動作を行う度に変動するランダムノイズがある。また撮像素子の近傍には、レンズ駆動のためのアクチュエータなど、ノイズ源となり得る要素が多数存在する。特に撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサを用いると、イメージセンサとノイズ源との物理的な距離が近い場合、ノイズ源から発生する周期的なノイズ（電磁波）が、空間的にイメージセンサの出力信号に被ってしまうことがある。これは、フォトダイオードに蓄積された電荷を画素単位で電圧に変換して信号を読み出す、というＣＭＯＳイメージセンサ特有の動作に起因している。
【０００３】
また近年、撮像用イメージセンサの画素の一部または全部を、複数のフォトダイオードに分割して蓄積電荷を読み出せるように構成された撮像装置がある。例えば水平方向に２分割した場合には２分割した左側画素のみで生成した画像（以降、Ａ像と呼ぶ）と右側画素のみで生成した画像（以降、Ｂ像と呼ぶ）を独立して読み出すようにする。そして、Ａ像とＢ像が形成する像ズレ量（位相差）を検出することにより、被写体までの距離情報を算出する技術が開示されている。なお、２分割したフォトダイオードの蓄積電荷を加算して同時に読み出すことにより、撮影画像用の信号（以降、Ａ＋Ｂ像と呼ぶ）を得ることも出来る。
【０００４】
前述のような撮像装置では、撮影画像用の信号（Ａ＋Ｂ像）読み出しと位相差検出用の信号（Ａ像あるいはＢ像）読み出しを時系列で実施する必要がある。この際、撮像素子の電源電圧を周期的に変動させるノイズ源が動作すると、撮影画像用の信号（Ａ＋Ｂ像）に加えて位相差検出用の信号（Ａ像あるいはＢ像）に対しても周期的なノイズが発生してしまう。位相差検出用の信号（Ａ像あるいはＢ像）に周期的なノイズが発生した場合には、正しい位相差信号が得られず、焦点検出精度が低下してしまうことになる。これに対して、撮影画像用の信号（Ａ＋Ｂ像）と位相差検出用の信号（Ａ像あるいはＢ像）の双方について、周期的ノイズの影響を軽減する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１１１４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１に開示された従来技術では、Ａ像およびＡ＋Ｂ像の双方についてノイズ量が「ゼロ」となるように信号読み出しタイミングを制御する必要がある。そのため、周期的ノイズの周波数によっては１行の信号読み出しにかかる時間が長くなり、結果的にフレームレートの低下を招いてしまうという課題があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、１行の信号読み出しにかかる時間の増加を最小限に抑えた上で、周期的ノイズの影響を軽減させることを可能にした撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
単位画素に対して撮影光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束により形成された２つの被写体像をそれぞれ光電変換するための第１および第２の光電変換部を有する画素が複数配置された撮像素子と、前記第１または第２のどちらか一方の光電変換部の信号を読み出し、続けて前記第１および第２の光電変換部の信号を加算して読み出す第１の読み出し動作と、前記第１および第２の光電変換部の信号をそれぞれ独立に読み出す第２の読み出し動作とを行う信号読み出し手段と、前記第１の読み出し動作において、前記第１および第２の光電変換部の基準信号の読み出しタイミングと、前記第１または第２のどちらか一方の光電変換部に蓄積された信号電荷の読み出しタイミングと、前記第１および第２の光電変換部に蓄積された信号電荷の加算読み出しタイミングが、画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御するタイミング制御手段と、前記第２の読み出し動作において、前記第１の光電変換部の基準信号１の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷１の読み出しタイミングが画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御し、また前記第２の光電変換部の基準信号２の読み出しタイミングと蓄積された信号電荷２の読み出しタイミングが画像信号の読み出し動作中に発生するノイズ源の周波数と所定の関係となるように制御するタイミング制御手段と、前記タイミング制御手段によるタイミング制御を適応した場合に、必要となる撮像素子の１行分の信号読み出し時間に応じて、前記第１の読み出し動作と前記第２の読み出し動作のどちらを選択するかを判断する読み出し動作選択手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１行の信号読み出しにかかる時間の増加を最小限に抑えた上で、周期的ノイズの影響を軽減させることを可能にした撮像装置の提供を実現出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】撮像素子の画素アレイを示した図
【図３】撮像素子の回路構成を示した図
【図４】撮像素子における単位画素の詳細な回路構成を示した図
【図５】読み出し回路の説明図
【図６】ＡＤ変換回路の説明図
【図７】読み出し回路およびＡＤ変換回路の出力波形を示す模式図
【図８】周期的ノイズの影響を軽減する具体的な方法の説明図
【図９】周期的ノイズの影響を軽減する他の具体的な方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。同図において、１００は撮影光学系の先端に配置された第１のレンズである。絞り１０１は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う。１０２は第２のレンズ、１０３は第３のレンズであり、第２レンズ、第３レンズが後述のフォーカスアクチュエータ１１６によって駆動され、光軸方向に進退することにより、撮影光学系の焦点を調節する。
【００１３】
１０４は、静止画撮影時に露光秒時を調節するフォーカルプレーンシャッタである。１０５は撮影画像の偽色やモアレを低減するための光学的ローパスフィルタである。１０６は、撮影光学系で形成された被写体の光学像を電気信号に光電変換する撮像素子である。撮像素子１０６は、後述するＣＰＵ１０９によって制御される。
【００１４】
１０７は画像処理部ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）である。ＤＳＰ１０７は撮像素子１０６で撮影された画像データの、補正・圧縮等の処理を行う画像処理部である。また、後述するＡ像データとＢ像データの加算機能や、画像信号を用いた相関演算を行う相関演算機能を具備する。１０８はＲＡＭである。ＲＡＭ１０８は撮像素子１０６からの出力データを保持する信号保持手段の機能と、ＤＳＰ１０７で処理された画像データを記憶する画像データ記憶手段の機能と、後述のＣＰＵ１０９が動作を行う際のワークメモリの機能を兼備する。なお、本実施例ではこれらの機能を、ＲＡＭ１０８を用いて実現する構成であるが、アクセス速度が十分に速くて動作上問題のないレベルのメモリであれば、他のメモリを適用することも可能である。また本実施例では、ＲＡＭ１０８は、ＤＳＰ１０７乃至ＣＰＵ１０９の外部に配置しているが、その一部または全部の機能をＤＳＰ１０７やＣＰＵ１０９に内蔵する構成であってもよい。
【００１５】
１０９は、撮像装置の動作を統括的に制御するＣＰＵである。ＣＰＵ１０９は撮像装置の各部を制御するためのプログラムを実行する。また、ＤＳＰ１０７から出力される相関演算の結果を用いて、後述のフォーカス駆動回路１１５を制御し、撮影光学系の焦点を調節する機能ももつ。１１０は、撮影した静止画像や動画像およびメニュー等の表示を行う表示部である。１１１は、撮影命令や撮影条件等の設定をＣＰＵ１０９に対して行う操作部である。１１２は、静止画データ及び動画データを記録するための、着脱可能な記録媒体である。１１３は、ＣＰＵ１０９が各部の動作を制御するためにロードして実行するプログラムを格納するＲＯＭである。
【００１６】
１１４はフォーカルプレーンシャッタ１０４を制御するためのシャッター駆動回路である。１１５は、光学系の焦点位置を変更する焦点位置変更手段であるフォーカス駆動回路で、ＣＰＵ１０９の出力に基づいてフォーカスアクチュエータ１１６の駆動を制御し、第２レンズ１０２及び第３レンズ１０３を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。１１７は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１８の駆動を制御して絞り１０１の開口を制御する。
【００１７】
次に、撮像素子１０６の構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。撮像素子１０６の画素アレイを図２に示す。図２において、２００は画素アレイを構成する単位画素である。２０１は単位画素におけるマイクロレンズである。２０２ａ、２０２ｂは光電変換を行う光電変換手段としてのフォトダイオード（ＰＤ）であり、これら２つのＰＤによって単一マイクロレンズ下に配置される単位画素を構成する。この構成をとることによってＰＤ２０２ａ、２０２ｂは瞳分割構成を取ることになり、互いに位相差を持った別々の像が入射されることになる。ここではＰＤ２０２ａはＡ像用光電変換部、ＰＤ２０２ｂはＢ像用光電変換部を構成するものとする。
【００１８】
次に撮像素子１０６の回路構成を、図３を参照して説明する。３００は、単位画素２００を行列方向に配した画素アレイであり、水平方向に（ｍ＋１）個、垂直方向に（ｎ＋１）個の単位画素の複数の単位画素２００が配置されている。３０１はタイミングジェネレータ（ＴＧ）であり、ＣＰＵ１０９によってプログラムされた設定に従って、各回路ブロックに対して適切なタイミングで制御パルスを供給する。なお、本実施例ではＴＧ３０１は撮像素子１０６にＴＧ３０１を内蔵しているが、撮像素子１０６の外部にＴＧ３０１を配置する構成でも構わない。
【００１９】
各単位画素２００で光電変換された画素信号は、垂直走査回路３０２からの駆動信号によって、垂直出力線３０３へと行毎に出力される。３０４は定電流源であり、後述される画素アンプ用トランジスタ４０３と組み合わさってソースフォロワ回路を形成する。３０５は読み出し回路で、各列の垂直出力線３０３からの出力を増幅する機能を有する。３０６はＡＤ変換回路（ＡＤＣ）であり、読み出し回路３０５の出力をデジタル信号へ変換する。ＡＤＣ３０６によって変換された画像信号は、水平走査回路３０７によって順に選択されて水平出力線３０８を介して出力部３０９へ送られる。そして、出力部３０９より撮像素子の外部へデジタル信号として出力される。
【００２０】
図４は、単位画素２００の詳細な回路構成を説明する図である。図４において、ＰＤ２０２ａとＰＤ２０２ｂは前述した同一マイクロレンズ下で単位画素を構成するＰＤである。４００ａはＡ像用光電変換部転送スイッチであり、４００ｂはＢ像用光電変換部転送スイッチである。この転送スイッチをＯＮにすることによって、光電変換部に蓄積された光電子をフローティングディフュージョン（ＦＤ）部４０１に転送することができる。この転送スイッチのＯＮ／ＯＦＦは独立に制御することができるため、Ａ像用の信号とＢ像用の信号は独立に転送することができるようになっている。４０２はＦＤを初期化するためのリセットスイッチである。ＦＤ部４０１はアンプ４０３に接続されており、このアンプ４０３によってＦＤ部４０１にＰＤ２０２ａ、ＰＤ２０２ｂから転送された電荷は、電荷量に応じた電圧値に変換される。そしてセレクトスイッチ４０４を通じて、垂直出力線３０３に画素信号として出力される。
【００２１】
読み出し回路３０５について、図５を参照しながら詳細に説明する。垂直出力線３０３に出力された画素信号は、クランプ容量５００を通じて演算増幅器５０３の反転入力端子に入力される。演算増幅器５０３の非反転入力端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。スイッチ５０２は、フィードバック容量５０１を短絡するためのスイッチである。
【００２２】
ＡＤＣ３０６の構成とその駆動について、図６を参照しながら詳細に説明する。６００は比較器であり、読み出し回路３０５の出力とランプ信号生成回路６０１からのランプ信号が入力されている。ランプ信号生成回路６０１の出力レベルは時間の経過とともに変化し、その信号レベルが読み出し回路３０５から出力される信号のレベルと等しくなった時に、比較器６００の出力が切り替わる。比較器６００の出力はカウンタ６０２に接続されており、カウンタ６０２は比較器６００での比較時間をカウントする。カウンタ６０２の出力はラッチ６０３に接続されており、ラッチ６０３はカウンタ６０２でのカウント結果を保持する。ラッチ６０３の出力は水平出力線３０８へと接続される。
【００２３】
次に、本実施形態の撮像素子１０６における信号読み出し動作について説明する。
【００２４】
本実施形態における第１の読み出し動作では、まずＰＤ２０２ａの信号を読み出し、続けてＰＤ２０２ａおよびＰＤ２０２ｂの信号を加算して読み出す。すなわち、まずＡ像が読み出されて、その後Ａ＋Ｂ像が読み出されることになる。Ａ＋Ｂ像は撮影画像用の信号として用いられる。さらにＡ＋Ｂ像とＡ像の差をとることにより、ＰＤ２０２ｂの信号に相当するＢ像が得られる。Ａ像およびＢ像は位相差検出用の信号であり、これら２つの信号を比較することにより距離情報を得ることが出来る。
【００２５】
また、本実施形態における第２の読み出し動作では、ＰＤ２０２ａおよびＰＤ２０２ｂの信号をそれぞれ独立に読み出す。すなわち、Ａ像とＢ像がそれぞれ読み出されることになる。Ａ像およびＢ像は位相差検出用の信号であり、これら２つの信号を比較することにより距離情報を得ることが出来る。さらにＡ像とＢ像の和をとることにより、撮影画像用の信号を得ることが出来る。
【００２６】
撮影画像に含まれるランダムノイズという観点では電荷の状態で加算する方がノイズが少ないため、他のノイズの影響がない場合には第１の読み出し動作で信号を読み出す方が画質の点では有利である。
【００２７】
図７は、第１の読み出し動作で信号を読み出した時の、図５および図６に示した回路の出力波形を示す模式図である。
【００２８】
読み出し回路３０５から出力されたアナログ信号（読み出し回路出力）は、列毎に配置された比較器６００でランプ信号と比較される。このとき、比較器６００と同様に列毎に配置されたカウンタ６０２が動作しており、ランプ信号の電位とカウンタ値が一対一の対応を取りながら変化することで、読み出し回路出力の電位（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。
【００２９】
ランプ信号の変化は電圧の変化を時間の変化に変換するものであり、その時間をある周期（クロック）でカウントすることでデジタル値に変換するものである。そして読み出し回路出力とランプ信号が交わったとき、比較器６００の出力が反転しＡＤ変換が完了する。
【００３０】
時刻ｔ＝Ｔ１にて、Ｎ信号期間において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３はＮ信号（ΔＶ）に対応するカウント値を保持する。
【００３１】
ｔ＝Ｔ２にてＳ信号期間（Ａ像）において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３は出力信号に対応するカウント値を保持する。この出力信号は、Ｓ信号期間（Ａ像）で比較器６００が極性反転した時の読み出し回路出力からＮ信号（ΔＶ）を差し引いた値である。これにより、Ｎ信号とＳ信号（Ａ像）との差分である出力信号Ａを得ることができる。ＡＤ変換期間の終了とともに、カウンタ６０２のカウント値をＮ信号読み出し時の値にセットする。
【００３２】
次に、ｔ＝Ｔ３にてＳ信号期間（Ａ＋Ｂ像）において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３は出力信号に対応するカウント値を保持する。この出力信号は、Ｓ信号期間（Ａ＋Ｂ像）で比較器６００が極性反転した時の読み出し回路出力からＮ信号（ΔＶ）を差し引いた値である。これにより、Ｎ信号とＳ信号（Ａ＋Ｂ像）との差分である出力信号Ａ＋Ｂを得ることができる。
【００３３】
周期的ノイズの影響によりＡ像およびＡ＋Ｂ像にはノイズが混入しており、撮影画像（Ａ＋Ｂ）には横縞状のノイズが見えてしまう。また、Ａ像のノイズ量と演算によって求められるＢ像のノイズ量が異なっているため、偽の位相差が検出されてしまう。すなわち、このままでは誤った焦点検出をしてしまうことになる。
【００３４】
次に、本実施形態における周期的ノイズの影響を軽減する方法について説明する。
【００３５】
図８は、周期的ノイズ（周波数がｆ１である時）の影響を軽減するための具体的な方法の説明図である。
【００３６】
図８（ａ）は、第１の読み出し動作で信号を読み出した場合の説明図である。時刻ｔ＝Ｔ１にて、Ｎ信号期間において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３はＮ信号（ΔＶ）に対応するカウント値を保持する。ｔ＝Ｔ４にてＳ信号期間（Ａ像）において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３は出力信号に対応するカウント値を保持する。この出力信号は、Ｓ信号期間（Ａ像）で比較器６００が極性反転した時の読み出し回路出力からＮ信号（ΔＶ）を差し引いた値である。これにより、Ｎ信号とＳ信号（Ａ像）との差分である出力信号Ａを得ることができる。ＡＤ変換期間の終了とともに、カウンタ６０２のカウント値をＮ信号読み出し時の値にセットする。
【００３７】
次に、ｔ＝Ｔ５にてＳ信号期間（Ａ＋Ｂ像）において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３は出力信号に対応するカウント値を保持する。この出力信号は、Ｓ信号期間（Ａ＋Ｂ像）で比較器６００が極性反転した時の読み出し回路出力からＮ信号（ΔＶ）を差し引いた値である。これにより、Ｎ信号とＳ信号（Ａ＋Ｂ像）との差分である出力信号Ａ＋Ｂを得ることができる。Ａ像およびＡ＋Ｂ像ともに周期的ノイズの影響は除去されている。これは、Ａ像およびＡ＋Ｂ像の読み出しタイミングを調整したからである。具体的には、（Ｔ４−Ｔ１）の時間と（Ｔ５−Ｔ４）の時間が、ノイズ波形の周期１／ｆ１の整数倍となるようにしたからである。
【００３８】
一方、図８（ｂ）は、第２の読み出し動作で信号を読み出した場合の説明図である。時刻ｔ＝Ｔ１にてＡ像のＮ信号期間において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３はＮ信号（ΔＶａ）に対応するカウント値を保持する。ｔ＝Ｔ４にてＳ信号期間において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３は出力信号に対応するカウント値を保持する。この出力信号は、Ｓ信号期間で比較器６００が極性反転した時の読み出し回路出力からＮ信号（ΔＶａ）を差し引いた値である。これにより、Ｎ信号とＳ信号との差分である出力信号Ａを得ることができる。次に、ｔ＝Ｔ６にて、Ｂ像のＮ信号期間において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３はＮ信号（ΔＶｂ）に対応するカウント値を保持する。ｔ＝Ｔ７にてＳ信号期間において読み出し回路出力とランプ信号が交わると（等しくなると）、比較器６００の出力が反転する。そしてこの比較器６００の極性反転を受けて、カウンタ６０２はカウント動作を停止して、ラッチ６０３は出力信号に対応するカウント値を保持する。この出力信号は、Ｓ信号期間で比較器６００が極性反転した時の読み出し回路出力からＮ信号（ΔＶｂ）を差し引いた値である。これにより、Ｎ信号とＳ信号との差分である出力信号Ｂを得ることができる。
【００３９】
Ａ像およびＢ像ともに周期的ノイズの影響は除去されている。これは、Ａ像およびＢ像の読み出しタイミングを調整したからである。具体的には、（Ｔ４−Ｔ１）の時間と（Ｔ７−Ｔ６）の時間が、ノイズ波形の周期１／ｆ１の整数倍となるようにしたからである。
【００４０】
本実施形態では１行分の信号読み出しに必要な時間を比較して、第１の読み出し動作で信号を読み出すか、第２の読み出し動作で信号を読み出すかを選択する。ここでは、第２の読み出し動作を選択する。
【００４１】
図９は、周期的ノイズ（周波数がｆ２である時）の影響を軽減するための具体的な方法の説明図である。図９（ａ）は第１の読み出し動作で信号を読み出した場合、図９（ｂ）は第２の読み出し動作で信号を読み出した場合の説明図である。
【００４２】
図９（ａ）では、（Ｔ８−Ｔ１）の時間と（Ｔ９−Ｔ８）の時間がノイズ波形の周期１／ｆ２の整数倍となるように調整したため、Ａ像およびＡ＋Ｂ像ともに周期的ノイズの影響は除去されている。図９（ｂ）では、（Ｔ８−Ｔ１）の時間と（Ｔ１１−Ｔ１０）の時間がノイズ波形の周期１／ｆ２の整数倍となるように調整したため、Ａ像およびＢ像ともに周期的ノイズの影響は除去されている。
【００４３】
本実施形態では１行分の信号読み出しに必要な時間を比較して、第１の読み出し動作で信号を読み出すか、第２の読み出し動作で信号を読み出すかを選択する。ここでは、第１の読み出し動作を選択する。
【００４４】
このように、ノイズ源の動作周波数によっては、第１の読み出し動作における１行分の信号読み出しに必要な時間と、第２の読み出し動作における１行分の信号読み出しに必要な時間の関係が逆転することもある。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、１行の信号読み出しにかかる時間の増加を最小限に抑えた上で、周期的ノイズの影響を軽減させることを可能にした撮像装置を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０６  撮像素子、２００  単位画素、２０１  マイクロレンズ、
２０２ａ  光電変換部、２０２ｂ  光電変換部、３０５  読み出し回路、
３０６  ＡＤ変換器、６００  比較器、６０１  ランプ信号生成回路、
６０２  カウンタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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