(57)【要約】【課題】出力データに複数種類のデータ群が含まれる場合にも黒レベル補正を適切に行いうる撮像装置を提供する。【解決手段】複数の光電変換部を含む複数の単位画素が配された画素部と、画素部からの出力信号を処理する信号処理部と、を有する撮像装置であって、画素部は、複数の光電変換部で生成された電荷に応じた信号のみを読み出す第１のモードで駆動される単位画素を含む第１の基準画素領域と、一部の光電変換部で生成された電荷に応じた信号と、複数の光電変換部で生成された電荷に応じた信号とを読み出す第２のモードで駆動される単位画素を含む第２の基準画素領域と、を有し、信号処理部は、第１の基準画素領域から読み出された第１のデータ群の平均値に応じた第１の補正値を算出し、第１の補正値を初期値として使用し、第２の基準画素領域から読み出された第２のデータ群の平均値に応じた第２の補正値を算出するように構成されている。【選択図】図６
2020167542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部を各々が含む複数の単位画素が行列状に配された画素部と、前記画素部から読み出された信号を処理する信号処理部と、を有する撮像装置であって、
前記画素部は、
前記複数の光電変換部で生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号のみを読み出す第１のモードで駆動される前記単位画素を含む第１の基準画素領域と、
前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部で生成された電荷に応じた信号と、前記複数の光電変換部で生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号と、を読み出す第２のモードで駆動される前記単位画素を含む第２の基準画素領域と、を有し、
前記信号処理部は、
前記第１のモードで前記第１の基準画素領域から読み出された第１のデータ群の平均値に応じた第１の補正値を算出し、
前記第１の補正値を初期値として使用し、前記第２のモードで前記第２の基準画素領域から読み出された第２のデータ群の平均値に応じた第２の補正値を算出するように構成されている
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、データの保持部を有し、前記第２の補正値を算出する際に、前記第２のデータ群から順次データを取り込み、その都度、前記第２のデータ群から取り込んだデータと前記保持部から読み出したデータとから平均値を算出して前記保持部に保持するように構成されており、
前記保持部は、前記第２のデータ群のうち前記第２の基準画素領域の先頭の単位画素に対応するデータを処理する際に、前記初期値として前記第１の補正値を保持している
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、第１の保持部及び第２の保持部を有し、
前記信号処理部は、前記第１の補正値を算出する際に、前記第１のデータ群から順次データを取り込み、その都度、前記第１のデータ群から取り込んだデータと前記第１の保持部から読み出したデータとから平均値を算出して前記第１の保持部に保持するように構成されており、
前記信号処理部は、前記第２の補正値を算出する際に、前記第２のデータ群から順次データを取り込み、その都度、前記第２のデータ群から取り込んだデータと前記第２の保持部から読み出したデータとから平均値を算出して前記第２の保持部に保持するように構成されており、
前記信号処理部は、前記第２のデータ群のうち前記第２の基準画素領域の先頭の単位画素に対応するデータを処理する際には、前記初期値として前記第１の保持部から前記第１の補正値を読み出す
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２の基準画素領域は、複数の行を含み、
前記信号処理部は、前記複数の行の各々の先頭の単位画素に対応するデータを処理する際に、前記第１の補正値を初期値として使用する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２のデータ群は、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部で生成された電荷に応じた信号に対応する第１の群と、前記複数の光電変換部で生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号に対応する第２の群と、を有し、
前記信号処理部は、前記第１の群及び前記第２の群の各々に対して、前記第２の補正値を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画素部は、前記第１のモードで駆動される前記単位画素を含む第３の基準画素領域と、前記第２のモードで駆動される前記単位画素を含む第４の基準画素領域と、を更に有し、
前記信号処理部は、前記第１のモードで前記第３の基準画素領域から読み出された第３のデータ群の平均値と前記第２のモードで前記第４の基準画素領域から読み出された第４のデータ群の平均値との差分に応じたオフセット値を算出し、前記オフセット値を加算した前記第１の補正値を前記初期値として使用する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記第１のモードにおいて前記複数の光電変換部からの電荷の転送を行わずにノイズ信号だけを読み出す第３のモードで駆動される前記単位画素を含む第３の基準画素領域と、前記第２のモードにおいて前記複数の光電変換部からの電荷の転送を行わずにノイズ信号だけを読み出す第４のモードで駆動される前記単位画素を含む第４の基準画素領域と、を更に有し、
前記信号処理部は、前記第３のモードで前記第３の基準画素領域から読み出された第３のデータ群の平均値と前記第４のモードで前記第４の基準画素領域から読み出された第４のデータ群の平均値との差分に応じたオフセット値を算出し、前記オフセット値を加算した前記第１の補正値を前記初期値として使用する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記第１のデータ群及び前記第２のデータ群の各々の平均演算値を算出する平均演算部を更に有し、
前記信号処理部は、前記第１のデータ群の前記平均演算値を前記第１のデータ群の平均値を算出する際に使用し、前記第２のデータ群の前記平均演算値を前記第２のデータ群の平均値を算出する際に使用する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１のデータ群は撮像画像用データであり、
前記第２のデータ群は焦点検出用データである
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。
【請求項１０】
前記第１の補正値は、前記第１のモードで駆動される前記単位画素を含む第１の受光画素領域から読み出される信号を補正するための補正値であり、
前記第２の補正値は、前記第２のモードで駆動される前記単位画素を含む第２の受光画素領域から読み出される信号を補正するための補正値である
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。
【請求項１１】
前記画素部が設けられた第１の基板と、
前記第１の基板に接合され、前記信号処理部が設けられた第２の基板と
を有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。
【請求項１２】
複数の撮像画像用データを含む第１のデータ群と複数の焦点検出用データを含む第２のデータ群とが入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記第１のデータ群及び前記第２のデータ群を処理する処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記第１のデータ群の平均値に応じた第１の補正値を算出し、
前記第１の補正値を初期値として使用し、前記第２のデータ群の平均値に応じた第２の補正値を算出するように構成されている
ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項１３】
データの保持部を更に有し、
前記処理部は、前記第２の補正値を算出する際に、前記第２のデータ群から順次データを取り込み、その都度、前記第２のデータ群から取り込んだデータと前記保持部から読み出したデータとから平均値を算出して前記保持部に保持するように構成されており、
前記保持部は、前記第２のデータ群のうち先頭のデータを処理する際に、前記初期値として前記第１の補正値を保持している
ことを特徴とする請求項１２記載の信号処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理装置と
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１５】
移動体であって、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像システムに搭載される撮像装置の多機能化が進んでいる。一例として、撮像画像用データに加えて焦点検出用データを出力することが可能な撮像装置が広く知られている。特許文献１には、焦点検出用データと撮像画像用データのように出力データに複数種類のデータ群が含まれる場合において黒レベル補正値を生成するための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０９８９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、焦点検出用データ及び撮像画像用データの各々に対して独立して黒レベル補正値を生成している。しかしながら、例えば撮像画像用データ出力中に焦点検出用データが離散的に読み出されるような場合、焦点検出用データの黒レベル補正値がシェーディングに追従できなくなる虞があった。そのため、データ群ごとに黒レベル補正値を生成しても良好な画像を得ることが困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、出力データに複数種類のデータ群が含まれる場合にも黒レベル補正を適切に行いうる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】
【０００６】
本発明の一観点によれば、複数の光電変換部を各々が含む複数の単位画素が行列状に配された画素部と、前記画素部から読み出された信号を処理する信号処理部と、を有する撮像装置であって、前記画素部は、前記複数の光電変換部で生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号のみを読み出す第１のモードで駆動される前記単位画素を含む第１の基準画素領域と、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部で生成された電荷に応じた信号と、前記複数の光電変換部で生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号と、を読み出す第２のモードで駆動される前記単位画素を含む第２の基準画素領域と、を有し、前記信号処理部は、前記第１のモードで前記第１の基準画素領域から読み出された第１のデータ群の平均値に応じた第１の補正値を算出し、前記第１の補正値を初期値として使用し、前記第２のモードで前記第２の基準画素領域から読み出された第２のデータ群の平均値に応じた第２の補正値を算出するように構成されている撮像装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一観点によれば、複数の撮像画像用データを含む第１のデータ群と複数の焦点検出用データを含む第２のデータ群とが入力される入力部と、前記入力部に入力された前記第１のデータ群及び前記第２のデータ群を処理する処理部と、を有し、前記処理部は、前記第１のデータ群の平均値に応じた第１の補正値を算出し、前記第１の補正値を初期値として使用し、前記第２のデータ群の平均値に応じた第２の補正値を算出するように構成されている信号処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、出力データに複数種類のデータ群が含まれる場合にも黒レベル補正を適切に行い、良質な画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態による撮像装置における単位画素の駆動方法を示すタイミングチャート（その１）である。
【図４】本発明の第１実施形態による撮像装置における単位画素の駆動方法を示すタイミングチャート（その２）である。
【図５】本発明の第１実施形態による撮像装置における出力信号の概念図である。
【図６】本発明の第１実施形態による撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態による撮像装置においてクランプ値の生成に用いるＬＰＦ回路の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態による撮像装置における出力信号の概念図である。
【図９】本発明の第２実施形態による撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態による撮像装置における出力信号の概念図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３実施形態による撮像装置においてクランプ値の生成に用いる平均化処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による撮像装置におけるオフセット値の生成方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３実施形態による撮像装置においてオフセット値の生成に用いる平均化処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第４実施形態による撮像装置における単位画素の駆動方法を示すタイミングチャート（その１）である。
【図１６】本発明の第４実施形態による撮像装置における単位画素の駆動方法を示すタイミングチャート（その２）である。
【図１７Ａ】本発明の第５実施形態による撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャート（その１）である。
【図１７Ｂ】本発明の第５実施形態による撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャート（その２）である。
【図１８】本発明の第５実施形態による撮像装置においてクランプ値の生成に用いる平均化処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第６実施形態による撮像装置の構成例を示す概略図である。
【図２０】本発明の第１実施形態による撮像装置の効果を説明する図である。
【図２１】本発明の第７実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第８実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図１乃至図８及び図２０を用いて説明する。
【００１１】
はじめに、本実施形態による撮像装置の構造について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による撮像装置の画素の構成例を示す回路図である。
【００１２】
本実施形態による撮像装置１００は、図１に示すように、画素部１０１と、垂直走査部１０３と、ＴＧ部１０４と、読み出し回路部１０５と、ＡＤ変換部１０６と、メモリ部１０７と、水平走査部１０８と、信号処理部１０９と、を有する。
【００１３】
画素部１０１は、複数の行及び複数の列に渡って行列状に配された複数の単位画素１０２を有する。図１には、第０列から第ｍ列まで及び第０行から第ｎ列までの、（ｍ＋１）列×（ｎ＋１）行に配列された単位画素１０２を有する画素部１０１を示している。単位画素１０２の各々には、符号Ｐに対応する列番号と行番号とを示す座標を付記した符号Ｐ（ｍ，ｎ）を記載している。単位画素１０２の各々は、２つの光電変換部１０２Ａ，１０２Ｂを含む。本実施形態の撮像装置１００は、光電変換部１０２Ａから出力される信号と光電変換部１０２Ｂから出力される信号とを比較することによって位相差の検知が可能である。
【００１４】
画素部１０１の各行には、行選択線１１０が配されている。行選択線１１０の各々は、対応する行に配された（ｍ＋１）個の単位画素１０２に接続されている。行選択線１１０は、垂直走査部１０３に接続されている。
【００１５】
画素部１０１の各列には、垂直出力線１１１が配されている。垂直出力線１１１の各々は、対応する列に配された（ｎ＋１）個の単位画素１０２に接続されている。垂直出力線１１１は、読み出し回路部１０５に接続されている。
【００１６】
垂直走査部１０３は、画素部１０１の単位画素１０２に対して行単位で駆動信号を与える動作（垂直走査）を行うための制御回路部である。垂直走査部１０３によって選択された行では、その行に含まれる（ｍ＋１）個の単位画素１０２から、各々が対応する列の垂直出力線１１１を介して同時に画素信号が出力される。このようにして画素部１０１から行単位で出力された画素信号（アナログ画素信号）は、読み出し回路部１０５に入力される。
【００１７】
読み出し回路部１０５は、画素部１０１から読み出された各列のアナログ画素信号に対して所定の処理を行う回路部である。読み出し回路部１０５は、画素部１０１の各列に対応する複数の増幅回路や複数の信号保持回路を含み得る。例えば、読み出し回路部１０５は、画素部１０１の各列の垂直出力線１１１から出力されるアナログ画素信号を対応する列の増幅回路で増幅し、増幅したアナログ画素信号を対応する列の信号保持回路で保持する。
【００１８】
ＡＤ変換部１０６は、読み出し回路部１０５から出力される各列のアナログ画素信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する回路部である。メモリ部１０７は、ＡＤ変換部１０６でＡＤ変換された各列のデジタル画素信号を一時的に保持する信号保持回路である。
【００１９】
水平走査部１０８は、メモリ部１０７の各列の列メモリに記憶されたデジタル画素信号を信号処理部１０９に出力するための制御信号をメモリ部１０７に供給する回路部である。すなわち、水平走査部１０８によりアドレス指定された列の列メモリに記憶されたデジタル画素信号がメモリ部１０７から順次読み出され、信号処理部１０９へと転送される。
【００２０】
信号処理部１０９は、メモリ部１０７から読み出されたデジタル画素信号に対して所定の処理を行う。信号処理部１０９が行う処理には、デジタル相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）や、後述する補正処理等が含まれる。また、信号処理部１０９は、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）等の外部インターフェースを含み、処理後のデジタル画素信号を撮像装置１００の外部へと出力する。
【００２１】
ＴＧ部（タイミングジェネレータ部）１０４は、垂直走査部１０３、読み出し回路部１０５、ＡＤ変換部１０６、メモリ部１０７、水平走査部１０８、信号処理部１０９に、これらの動作やそのタイミングを制御する制御信号を供給するための制御部である。これら制御信号の少なくとも一部は、撮像装置１００の外部から供給されてもよい。また、ＴＧ部１０４には、外部からの通信によって撮像装置１００の設定情報を与えることができる。この場合、ＴＧ部１０４は、外部から入力された設定情報に基づき、垂直走査部１０３、読み出し回路部１０５、ＡＤ変換部１０６、メモリ部１０７、水平走査部１０８、信号処理部１０９の制御を行う。
【００２２】
ここで、光電変換部１０２Ａから得られる信号、すなわち光電変換部１０２Ａで生じた電荷に応じた信号をＡ像信号と定義するものとする。また、光電変換部１０２Ｂから得られる信号、すなわち光電変換部１０２Ｂで生じた電荷に応じた信号をＢ像信号と定義するものとする。Ａ像信号及びＢ像信号は、焦点検出用の信号として用いることができる。また、Ａ像信号とＢ像信号とを合成した信号、すなわち光電変換部１０２Ａで生じた電荷と光電変換部１０２Ｂで生じた電荷とを合成することによって得られる合成電荷に応じた信号をＡ＋Ｂ像信号と定義するものとする。Ａ＋Ｂ像信号は、撮像画像用の信号として用いることができる。
【００２３】
また、画素部１０１を構成する複数の行のうち、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号とが読み出される単位画素１０２を含む行を、焦点検出用データ行と称することとする。また、画素部１０１を構成する複数の行のうち、単位画素１０２からＡ＋Ｂ像信号のみが読み出される行を、撮像画像用データ行と称することとする。本実施形態による撮像装置１００では、画素部１０１内に焦点検出用データ行と撮像画像用データ行とが適宜設定される。
【００２４】
単位画素１０２の各々は、例えば図２に示す回路によって構成され得る。すなわち、単位画素１０２の各々は、図２に示すように、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢと、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂと、リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４と、を含み得る。
【００２５】
フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢは、前述の光電変換部１０２Ａ，１０２Ｂに対応している。１つの単位画素１０２のフォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢは、１つのマイクロレンズ（図示せず）を共有し、撮像レンズの射出瞳の異なる瞳領域を通過した光が入射するように構成されている。これにより、フォトダイオードＰＤＡで生じた電荷に基づく信号と、フォトダイオードＰＤＢで生じた電荷に基づく信号とを、焦点距離検出用の信号として使用することができる。また、フォトダイオードＰＤＡで生じた電荷とフォトダイオードＰＤＢで生じた電荷とを加えた総電荷に基づく信号は、画像取得用の信号として使用することができる。
【００２６】
フォトダイオードＰＤＡは、アノードが接地ノード（ＧＮＤ）に接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ａのソースに接続されている。フォトダイオードＰＤＢは、アノードが接地ノード（ＧＮＤ）に接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ｂのソースに接続されている。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂのドレインは、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートに接続されている。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂのドレイン、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートの接続ノードは、いわゆるフローティングディフュージョンＦＤである。フローティングディフュージョンＦＤは、容量成分を含み、電荷保持部として機能するとともに、この容量成分からなる電荷電圧変換部を構成する。リセットトランジスタＭ２のドレイン及び増幅トランジスタＭ３のドレインは、電源ノード（電圧ＶＤＤ）に接続されている。増幅トランジスタＭ３のソースは、選択トランジスタＭ４のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ４のソースは、垂直出力線１１１に接続されている。なお、トランジスタのソースとドレインの呼称は、トランジスタの導電型や着目する機能等に応じて異なることがあり、上述のソースとドレインとは逆の名称で呼ばれることもある。
【００２７】
各行の行選択線１１０は、転送トランジスタＭ１Ａのゲートに接続された信号線と、転送トランジスタＭ１Ｂのゲートに接続された信号線と、リセットトランジスタＭ２のゲートに接続された信号線と、選択トランジスタＭ４のゲートに接続された信号線とを含む。転送トランジスタＭ１Ａのゲートに接続された信号線には、垂直走査部１０３から、制御信号ＰＴＸＡが供給される。転送トランジスタＭ１Ｂのゲートに接続された信号線には、垂直走査部１０３から、制御信号ＰＴＸＢが供給される。リセットトランジスタＭ２のゲートに接続された信号線には、垂直走査部１０３から、制御信号ＰＲＥＳが供給される。選択トランジスタＭ４のゲートに接続された信号線には、垂直走査部１０３から、制御信号ＰＳＥＬが供給される。各トランジスタがＮ型トランジスタで構成される場合、垂直走査部１０３からハイレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオンとなり、垂直走査部１０３からローレベルの制御信号が供給されると対応するトランジスタがオフとなる。
【００２８】
画素部１０１に光が入射すると、各単位画素１０２のフォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂは、オンすることによりフォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢの電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。フローティングディフュージョンＦＤは、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢから転送された電荷を保持する。Ａ像信号を読み出す際は、フォトダイオードＰＤＡにて光電変換された電荷のみが転送トランジスタＭ１Ａを介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。Ｂ像信号を読み出す際は、フォトダイオードＰＤＢにて光電変換された電荷のみが転送トランジスタＭ１Ｂを介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。Ａ＋Ｂ像信号を読み出す際は、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢにて光電変換された総電荷が転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂを介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これにより、フローティングディフュージョンＦＤは、その容量成分による電荷電圧変換によって、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢから転送された電荷の量に応じた電圧となる。
【００２９】
増幅トランジスタＭ３は、ドレインに電圧ＶＤＤが供給され、ソースに選択トランジスタＭ４を介して図示しない電流源からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部（ソースフォロワ回路）を構成する。これにより増幅トランジスタＭ３は、フローティングディフュージョンＦＤの電圧に基づく信号を、選択トランジスタＭ４を介して垂直出力線１１１に出力する。リセットトランジスタＭ２は、オンすることによりフローティングディフュージョンＦＤを電圧ＶＤＤに応じた電圧にリセットする。
【００３０】
単位画素１０２の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂ、リセットトランジスタＭ２及び選択トランジスタＭ４は、垂直走査部１０３から供給される制御信号ＰＴＸＡ，ＰＴＸＢ，ＰＲＥＳ，ＰＳＥＬにより、行単位で制御される。制御信号ＰＳＥＬにより選択された行（選択行）に属する複数の単位画素１０２の画素信号は、各列の垂直出力線１１１に同時に出力される。
【００３１】
次に、本実施形態による撮像装置の画素部１０１の動作について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、撮像画像用データ行に属する単位画素１０２から画素信号を読み出す場合のタイミングチャートである。図４は、焦点検出用データ行に属する単位画素１０２から画素信号の読み出す場合のタイミングチャートである。図３及び図４には一例として、垂直走査部１０３によってｎ行目の単位画素１０２が選択された際の読み出し動作を示している。なお、単位画素１０２の各トランジスタは、垂直走査部１０３からＨｉｇｈレベルの制御信号が供給されるとオンになり、垂直走査部１０３からＬｏｗレベルの制御信号が供給されるとオフになるものとする。
【００３２】
まず、撮像画像用データ行に対する読み出し動作について、図３を用いて説明する。図３には、水平同期信号ＳＹＮＣ、制御信号ＰＳＥＬ（ｎ），ＰＲＥＳ（ｎ），ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）、ＡＤ変換の期間、水平走査パルス信号を示している。
【００３３】
撮像画像用データ行からのデータの読み出しは、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢで生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号のみを読み出す駆動モードで行われる。
【００３４】
時刻ｔ３０１において、ＴＧ部１０４から垂直走査部１０３に供給される水平同期信号ＳＹＮＣがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと遷移する。この水平同期信号ＳＹＮＣの立ち上がりに応じて、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＳＥＬ（ｎ）をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、選択トランジスタＭ４がオン状態となり、選択トランジスタＭ４を介して垂直出力線１１１に画素信号を出力可能な状態となる。すなわち、垂直走査部１０３からの制御信号ＰＳＥＬ（ｎ）によって第ｎ行が選択される。
【００３５】
続く時刻ｔ３０２において、垂直走査部１０３は、選択された行、すなわち第ｎ行の制御信号ＰＲＥＳ（ｎ）をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、リセットトランジスタＭ２がオン状態となり、フローティングディフュージョンＦＤが電圧ＶＤＤに応じた電位にリセットされる。
【００３６】
続く時刻ｔ３０３において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＲＥＳ（ｎ）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、リセットトランジスタＭ２がオフ状態となり、フローティングディフュージョンＦＤのリセットが解除される。このとき、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４はオン状態のままであるため、フローティングディフュージョンＦＤのリセットが解除された際の増幅トランジスタＭ３のゲートの電位に応じた出力信号が、垂直出力線１１１に出力される。このようにして単位画素１０２から出力されるリセットレベルの画素信号を、Ｎ信号（ノイズ信号）と称することとする。
【００３７】
続く時刻ｔ３０４から時刻ｔ３０５の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＮ信号に対してＡＤ変換処理を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＮ信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＮ信号のデジタル信号は、メモリ部１０７に保持される。時刻ｔ３０４から時刻ｔ３０５において行われる動作、すなわちＮ信号をデジタル信号に変換する動作を、Ｎ変換と称することとする。
【００３８】
続く時刻ｔ３０６において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）をそれぞれＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオン状態となり、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ、すなわち増幅トランジスタＭ３のゲートの電位が、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢから転送された電荷の量に応じた電位となる。このとき、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４はオン状態のままであるため、垂直出力線１１１には、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢで発生した電荷の総量に応じた画素信号であるＡ＋Ｂ像信号が出力される。
【００３９】
続く時刻ｔ３０７において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）をそれぞれＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフ状態となる。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフ状態となった後も、垂直出力線１１１にはＡ＋Ｂ像信号が出力され続ける。
【００４０】
続く時刻ｔ３０８から時刻ｔ３０９の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＡ＋Ｂ像信号に対してＡＤ変換処理を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＡ＋Ｂ像信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＡ＋Ｂ像信号のデジタル信号は、メモリ部１０７のＮ信号が保持されたメモリとは異なるメモリに保持される。時刻ｔ３０８から時刻ｔ３０９において行われる動作、すなわちＡ＋Ｂ像信号をデジタル信号に変換する動作を、Ａ＋Ｂ変換と称することとする。
【００４１】
続く時刻ｔ３１０から時刻ｔ３１１の期間は、メモリ部１０７に保持されたＮ信号及びＡ＋Ｂ像信号を信号処理部１０９へと転送する期間である。水平走査部１０８は、メモリ部１０７に水平走査パルス信号を出力する。メモリ部１０７は、水平走査パルス信号で選択されたアドレス（列）に対応するＮ信号及びＡ＋Ｂ像信号を信号処理部１０９へと転送する。この動作を水平走査パルス信号が選択するアドレスを変えながら第０列から第ｍ列まで繰り返し行う（水平走査を行う）ことにより、読み出し対象となっている行の１行分のＮ信号とＡ＋Ｂ像信号とを読み出すことができる。信号処理部１０９は、Ａ＋Ｂ像信号から当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する処理を行い、Ａ＋Ｂ像信号に重畳する固定パターンノイズを除去する。
【００４２】
その後、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＳＥＬ（ｎ）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御して第ｎ行の選択を解除し、撮像画像用データ行の１行分の読み出し動作を完了し、次の行の読み出し動作へと移行する。
【００４３】
次に、焦点検出用データ行に対する読み出し動作について、図４を用いて説明する。図４には、水平同期信号ＳＹＮＣ、制御信号ＰＳＥＬ（ｎ），ＰＲＥＳ（ｎ），ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）、ＡＤ変換の期間、水平走査パルス信号を示している。
【００４４】
焦点検出用データ行からの読み出しは、フォトダイオードＰＤＡで生成された電荷に応じた信号と、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢで生成された電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号と、を読み出す駆動モードで行われる。
【００４５】
時刻ｔ４０１において、ＴＧ部１０４から垂直走査部１０３に供給される水平同期信号ＳＹＮＣがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと遷移する。この水平同期信号ＳＹＮＣの立ち上がりに応じて、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＳＥＬ（ｎ）をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４がオン状態となり、第ｎ行が選択される。
【００４６】
続く時刻ｔ４０２において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＲＥＳ（ｎ）をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、リセットトランジスタＭ２がオン状態となり、フローティングディフュージョンＦＤが電圧ＶＤＤに応じた電位にリセットされる。
【００４７】
続く時刻ｔ４０３において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＲＥＳ（ｎ）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、リセットトランジスタＭ２がオフ状態となり、フローティングディフュージョンＦＤのリセットが解除される。このとき、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４はオン状態のままであるため、リセットレベルの画素信号（Ｎ信号）が垂直出力線１１１に出力される。
【００４８】
続く時刻ｔ４０４から時刻ｔ４０５の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＮ信号に対してＡＤ変換処理（Ｎ変換）を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＮ信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＮ信号のデジタル信号は、メモリ部１０７に保持される。
【００４９】
続く時刻ｔ４０６において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ）をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、転送トランジスタＭ１Ａがオン状態となり、フォトダイオードＰＤＡに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これにより、フローティングディフュージョンＦＤ、すなわち増幅トランジスタＭ３のゲートの電位が、フォトダイオードＰＤＡから転送された電荷の量に応じた電位となる。このとき、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４はオン状態のままであるため、垂直出力線１１１には、フォトダイオードＰＤＡで発生した電荷の量に応じた画素信号であるＡ像信号が出力される。
【００５０】
続く時刻ｔ４０７において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２の転送トランジスタＭ１Ａがオフ状態となる。転送トランジスタＭ１Ａがオフ状態となった後も、垂直出力線１１１にはＡ像信号が出力され続ける。
【００５１】
続く時刻ｔ４０８から時刻ｔ４０９の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＡ像信号に対してＡＤ変換処理を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＡ像信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＡ像信号のデジタル信号は、メモリ部１０７のＮ信号が保持されたメモリとは異なるメモリに保持される。時刻ｔ４０８から時刻ｔ４０９において行われる動作、すなわちＡ像信号をデジタル信号に変換する動作を、Ａ変換と称することとする。
【００５２】
続く時刻ｔ４１０から時刻ｔ４１１の期間は、メモリ部１０７に保持されたＮ信号及びＡ像信号を信号処理部１０９へと転送する期間である。水平走査部１０８は、メモリ部１０７に水平走査パルス信号を出力する。メモリ部１０７は、水平走査パルス信号で選択されたアドレス（列）に対応するＮ信号及びＡ像信号を信号処理部１０９へと転送する。この動作を水平走査パルス信号が選択するアドレスを変えながら第０列から第ｍ列まで繰り返し行う（水平走査を行う）ことにより、読み出し対象となっている行の１行分のＮ信号とＡ像信号とを読み出すことができる。
【００５３】
続く時刻ｔ４１２において、ＴＧ部１０４から垂直走査部１０３に供給される水平同期信号ＳＹＮＣが、再びＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと遷移する。このとき、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４はオン状態のままであり、第ｎ行が選択された状態が維持される。
【００５４】
続く時刻ｔ４１３から時刻ｔ４１４の期間において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＲＥＳ（ｎ）をＬｏｗレベルのまま維持する。すなわち、時刻ｔ４１３から時刻ｔ４１４の期間では、フローティングディフュージョンＦＤのリセット及びＮ変換を実施しない。フローティングディフュージョンＦＤには、時刻ｔ４０６から時刻４０７の期間の間にフォトダイオードＰＤＡから転送された電荷がそのまま保持された状態である。
【００５５】
続く時刻ｔ４１５において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオン状態となり、フォトダイオードＰＤＢに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。これにより、フローティングディフュージョンＦＤでは、フォトダイオードＰＤＡから転送された電荷に、フォトダイオードＰＤＢから転送された電荷が加算される。フローティングディフュージョンＦＤの電位、すなわち増幅トランジスタＭ３のゲートの電位は、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢから転送された電荷の総量に応じた電位となる。このとき、第ｎ行に属する単位画素１０２の選択トランジスタＭ４はオン状態のままであるため、垂直出力線１１１には、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢで発生した電荷の総量に応じた画素信号であるＡ＋Ｂ像信号が出力される。
【００５６】
続く時刻ｔ４１６において、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフ状態となる。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフ状態となった後も、垂直出力線１１１にはＡ＋Ｂ像信号が出力され続ける。
【００５７】
続く時刻ｔ４１７から時刻ｔ４１８の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＡ＋Ｂ像信号に対してＡＤ変換処理（Ａ＋Ｂ変換）を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＡ＋Ｂ像信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＡ＋Ｂ像信号のデジタル信号は、メモリ部１０７のＡ像信号を保持していたメモリと同じメモリに保持される。
【００５８】
続く時刻ｔ４１９から時刻ｔ４２０の期間は、メモリ部１０７に保持されたＮ信号及びＡ＋Ｂ像信号を信号処理部１０９へと転送する期間である。水平走査部１０８は、メモリ部１０７に水平走査パルス信号を出力する。メモリ部１０７は、水平走査パルス信号で選択されたアドレス（列）に対応するＮ信号及びＡ＋Ｂ像信号を信号処理部１０９へと転送する。この動作を水平走査パルス信号が選択するアドレスを変えながら第０列から第ｍ列まで繰り返し行う（水平走査を行う）ことにより、読み出し対象となっている行の１行分のＮ信号とＡ＋Ｂ像信号とを読み出すことができる。
【００５９】
このようにして、読み出し対象となっている行の１行分のＡ像信号と、当該Ａ像信号に対応するＮ信号と、Ａ＋Ｂ像信号と、当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号と、を読み出すことができる。
【００６０】
信号処理部１０９は、Ａ像信号から当該Ａ像信号に対応するＮ信号を減算する処理を行い、Ａ像信号に重畳する固定パターンノイズを除去する。また、信号処理部１０９は、Ａ＋Ｂ像信号から当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する処理を行い、Ａ＋Ｂ像信号に重畳する固定パターンノイズを除去する。焦点検出を行うために必要となるＢ像信号は、Ａ＋Ｂ像信号からＡ像信号を減算することによって得ることができる。
【００６１】
その後、垂直走査部１０３は、第ｎ行の制御信号ＰＳＥＬ（ｎ）をＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと制御して第ｎ行の選択を解除し、焦点検出用データ行の１行分の読み出し動作を完了し、次の行の読み出し動作へと移行する。
【００６２】
撮像画像用データ行の単位画素１０２から画素信号を読み出す際には、図３に示したように、Ａ＋Ｂ像信号を読み出す。一方、焦点検出用データ行の単位画素１０２から画素信号を読み出す際には、図４に示すように、同じ行からＡ像信号とＡ＋Ｂ像信号とを読み出す。そのため、上記駆動方法によれば、画素部１０１を構成する総ての行からＡ像信号とＢ像信号とを読み出す場合に比べて、読み出し時間を短縮することが可能となる。
【００６３】
図５は、本実施形態の撮像装置における読み出し動作を概念的に説明する図である。図５（ａ）は、画素部１０１に配される画素アレイ５００の構成例を示している。図５（ｂ）は、撮像装置１００から出力される信号を、水平同期信号ＳＹＮＣを基準に改行しながら、出力される順番で左から順に並べた概念図である。図５（ｂ）における水平方向の幅が、水平同期信号ＳＹＮＣの間隔で規定される１水平期間の長さに対応している。
【００６４】
画素部１０１を構成する複数の単位画素１０２は、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢが遮光されていない受光画素と、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢが遮光されたオプティカルブラック（ＯＢ）画素と、を含む画素アレイ５００を構成する。画素アレイ５００のうち、受光画素が配された領域が受光画素領域５０２であり、ＯＢ画素が配された領域が基準画素領域（ＯＢ画素領域とも言う）５０１である。図５では、基準画素領域５０１と受光画素領域５０２とを視覚的に区別しやすいように、基準画素領域５０１にドットパターンを付している。基準画素領域５０１には、任意の領域を設定することができ、設定した領域は受光画素の出力データに対する補正処理において用いられる補正値（クランプ値）を生成するために使用することができる。この領域をクランプ値取得領域と称することとする。
【００６５】
ここでは、基準画素領域５０１のうち、画素部１０１の上側の辺に接する領域をＶＯＢ画素領域５０６と称し、画素部１０１の左側の辺に接する領域をＨＯＢ画素領域５０７と称することとする。ＶＯＢ画素領域５０６は、受光画素領域５０２の受光画素が配された行とは異なる行に配されたＯＢ画素を含む領域である。ＨＯＢ画素領域５０７は、受光画素領域５０２の受光画素が配された行と同じ行の異なる列に配されたＯＢ画素を含む領域である。一例では、クランプ値取得領域は、ＶＯＢ画素領域５０６のうちの一部の行に設定される。
【００６６】
図５（ｂ）は、画素アレイ５００から読み出された画素信号の内訳を示している。図５（ｂ）では、撮像画像用データ行から読み出したデータと焦点検出用データ行から読み出したデータとを視覚的に区別しやすいように、焦点検出用データ行から読み出したデータに線影を付している。例えば、画素アレイ５００のある撮像画像用データ行からは、図３のタイミングチャートに従って、水平期間５０３の間にＡ＋Ｂ像信号が出力される。また、画素アレイ５００のある焦点検出用データ行からは、図４のタイミングチャートに従って、水平期間５０４の間にＡ像信号が出力され、次の水平期間５０５の間にＡ＋Ｂ像信号が出力される。
【００６７】
このように、本実施形態による撮像装置の読み出し動作では、撮像画像用データの出力中に焦点検出用データが離散的に出力される。
【００６８】
次に、信号処理部１０９において行われる信号処理について説明する。信号処理部１０９では、まず、Ａ＋Ｂ像信号から当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する処理が行われる。これにより、Ａ＋Ｂ像信号から固定パターンノイズが除去される。次に、固定パターンノイズを除去したＡ＋Ｂ像信号から、基準画素領域５０１に配された単位画素１０２の出力信号から生成されたクランプ値を減算する処理が行われる。この処理は、黒レベルを基準レベルに合わせる補正処理である。
【００６９】
図６は、本実施形態の撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。クランプ値を生成する際は、画素部１０１から出力されるデータ群から順次データを取り込み、単位画素１０２の各々から出力されるデータに対して、図６に示すフローチャートに従った処理を行う。単位画素１０２の各々に対するクランプ値は、図６に示すステップＳ６０１からステップＳ６１５に従って生成される。
【００７０】
まず、ステップＳ６０１において、対象データがクランプ値取得領域内のデータであるか否かを判別する。判別の結果、対象データがクランプ値取得領域内のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０２に移行し、対象データがクランプ値取得領域内のデータではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６１１に移行する。
【００７１】
ステップＳ６０２では、対象データが焦点検出用データ行のデータであるか否かを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０３に移行し、対象データが焦点検出用データ行のデータではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６１０に移行する。
【００７２】
ステップＳ６０３では、対象データが焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号であるかＡ像信号であるかを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０４に移行し、対象データが焦点検出用データ行のＡ像信号である場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０５に移行する。
【００７３】
ステップＳ６０４では、対象データが焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号であるか否かを判別する。ここで、先頭画素とは、クランプ値取得領域の各行において最初に処理する画素のことである。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０６に移行し、対象データが焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号ではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０７に移行する。
【００７４】
ステップＳ６０５では、対象のデータが焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号であるか否かを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０８に移行し、対象データが焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号ではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０９に移行する。
【００７５】
ステップＳ６０６〜Ｓ６１０では、対象データの種類に応じた平均化処理を行う。対象データの平均化処理には、例えば図７に示すＬＰＦ（Low Pass Filter）回路が用いられる。図７は、本実施形態においてクランプ値の生成に用いるＬＰＦ回路の構成例を示すブロック図である。
【００７６】
本実施形態においてクランプ値の生成に用いるＬＰＦ回路は、図７に示すように、平均化回路７００と、保持部７０４，７０５，７０６と、スイッチ７０７，７０８，７０９と、を有する。平均化回路７００は、減算部７０１と、減衰部７０２と、加算部７０３と、を有する。
【００７７】
平均化回路７００は、減算部７０１にて入力データと保持データとの差分を算出し、減衰部７０２にて差分データを所定のフィードバックゲインに従って減衰し、加算部７０３にて減衰データと保持データとを加算し、保持部７０４，７０５，７０６に保持する。平均化回路７００は、データが入力される都度この処理を実行し、目標レベル、すなわち入力データの平均値との差分データを少しずつ加算していくことによって保持データを目標レベルに漸近させる。
【００７８】
ｉ行目のクランプ値ＯＢＣ（ｉ）を求める伝達関数は、以下の通りである。
ＯＢＣ（ｉ）＝ＯＢＣ（ｉ−１）
＋（Ｄａｒｋｌｅｖｅｌ−ＯＢＣ（ｉ−１））×ＡＴＴ
ここで、Ｄａｒｋｌｅｖｅｌは基準画素領域５０１から取得する基準黒レベルを示し、ＡＴＴはフィードバックゲインを示す。
【００７９】
保持部７０４，７０５，７０６は、クランプ値を保持するための保持部である。具体的には、保持部７０４は、撮像画像用データ行用のクランプ値を保持するための保持部である。保持部７０５は、焦点検出用データ行のＡ像信号用のクランプ値を保持するための保持部である。保持部７０６は、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のクランプ値を保持するための保持部である。
【００８０】
スイッチ７０７，７０８，７０９は、保持部７０４，７０５，７０６を選択するスイッチである。具体的には、スイッチ７０７は、平均化回路７００により処理したデータを保持部７０４，７０５，７０６のうちのどの保持部に保持するのかを切り替えるスイッチである。スイッチ７０８は、平均化回路７００で平均化処理をする際のフィードバックデータとして、保持部７０４，７０５，７０６のうちのどの保持部に保持されたクランプ値を用いるのかを切り替えるスイッチである。スイッチ７０９は、クランプ値として、保持部７０４，７０５，７０６のうちのどの保持部に保持されたデータを用いるのかを切り替えるスイッチである。
【００８１】
減算部７０１は、入力データＩＮと、保持部７０４，７０５，７０６が保持する保持データのうちスイッチ７０８で選択された保持部に保持された保持データとの差分を算出し、減衰部７０２に差分データを出力する。スイッチ７０８は、制御信号ＳＷ２の値に応じて、保持部７０４，７０５，７０６のうちのいずれかを選択する。減衰部７０２は、差分データを所定のフィードバックゲインに従って減衰し、加算部７０３に減衰データを出力する。加算部７０３は、減衰データとスイッチ７０８で選択された保持データとを加算し、保持部７０４，７０５，７０６のうちスイッチ７０７で選択された保持部に、加算データを新たな保持データとして保持する。スイッチ７０７は、制御信号ＳＷ１の値に応じて、保持部７０４，７０５，７０６のうちのいずれかを選択する。スイッチ７０９は、制御信号ＳＷ３の値に応じて、保持部７０４，７０５，７０６が保持する保持データのうちのいずれかを選択し、出力データＯＵＴとして出力する。この出力データＯＵＴが、補正処理に用いられるクランプ値となる。
【００８２】
ステップＳ６１０では、撮像画像用データ行の画素データに対して、ＳＷ１＝００，ＳＷ２＝００として平均化処理を実施する。すなわち、対象データがクランプ値取得領域の撮像画像用データ行のデータであるときは、保持部７０４に保持された撮像画像用データ行用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０４に保持する。ステップＳ６１０の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【００８３】
ステップＳ６０６では、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号に対して、ＳＷ１＝１１，ＳＷ２＝００として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号を処理する際は、保持部７０４に保持された撮像画像用データ行用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０６に保持する。つまり、撮像画像用データ行用のクランプ値を初期値としてＡ＋Ｂ像信号に対するクランプ値を生成する。ステップＳ６０６の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【００８４】
ステップＳ６０７では、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ＋Ｂ像信号に対して、ＳＷ１＝１１，ＳＷ２＝１１として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ＋Ｂ像信号を処理する際は、保持部７０６に保持された焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０６に保持する。ステップＳ６０７の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【００８５】
ステップＳ６０８では、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号に対して、ＳＷ１＝０１，ＳＷ２＝００として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号を処理する際は、保持部７０４に保持された撮像画像用データ行用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０５に保持する。つまり、撮像画像用データ行用のクランプ値を初期値としてＡ像信号に対するクランプ値を生成する。ステップＳ６０８の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【００８６】
ステップＳ６０９では、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ像信号に対して、ＳＷ１＝０１，ＳＷ２＝０１として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ像信号を処理する際は、保持部７０５に保持された焦点検出用データ行のＡ像信号用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０５に保持する。ステップＳ６０９の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【００８７】
ステップＳ６１１では、対象データが焦点検出用データ行のデータであるか否かを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６１２に移行し、対象データが焦点検出用データ行のデータではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６１５に移行する。
【００８８】
ステップＳ６１２では、対象データが焦点検出用データ行のうちのＡ＋Ｂ像信号であるかＡ像信号であるかを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６１３に移行し、対象データが焦点検出用データ行のＡ像信号である場合（Ｎｏ）にはステップＳ６１４に移行する。
【００８９】
ステップＳ６１３では、制御信号ＳＷ３をＳＷ３＝１１として、ＬＰＦ回路の出力端子に焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用の保持部７０６を接続する。すなわち、黒レベル補正処理を行う際には、保持部７０６に保持されている焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のクランプ値を用いる。
【００９０】
ステップＳ６１４では、制御信号ＳＷ３をＳＷ３＝０１として、平均化回路７００の出力端子に焦点検出用データ行のＡ像信号用の保持部７０５を接続する。すなわち、黒レベル補正処理を行う際には、保持部７０５に保持されている焦点検出用データ行のＡ像信号用のクランプ値を用いる。
【００９１】
ステップＳ６１５では、制御信号ＳＷ３をＳＷ３＝００として、平均化回路７００の出力端子に撮像画像用データ行用の保持部７０４を接続する。すなわち、黒レベル補正処理を行う際には、保持部７０４に保持されている撮像画像用データ行用のクランプ値を用いる。
【００９２】
本実施形態による撮像装置の効果について、図２０を用いて説明する。図２０は、本実施形態による撮像装置の効果を説明する概略図である。図２０（ａ）は、ＶＯＢ画素領域５０６に属する行の一部を抜き出した概略図である。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の対応する行における信号レベルを示している。図２０（ｂ）において、縦軸は時間を表し、横軸は信号レベルを表している。
【００９３】
図２０では、ＶＯＢ画素領域５０６において、垂直方向に基準黒レベルが増加していくシェーディングが生じている場合を想定している。例えば、図２０（ｂ）の最上部に示す撮像画像用データ行における基準黒レベルは信号レベルＬ１であり、図２０（ｂ）の最下部に示す撮像画像用データ行における基準黒レベルは信号レベルＬ５である。信号レベルＬ１と信号レベルＬ５との間のこの信号レベル差が、垂直方向にシェーディングが生じていることを表している。
【００９４】
本実施形態の適用例として、垂直方向のシェーディングに追従した撮像画像用データ行用のクランプ値を、図２０に直線２００１として表している。本実施形態のＬＰＦ回路を用いることで、撮像画像用データ行のクランプ値を垂直方向のシェーディングに追従させることができる。これにより、垂直方向のシェーディングに追従した黒レベル補正が可能となる。
【００９５】
信号レベルＬ３は、信号レベルＬ１，Ｌ５とは異なる行における撮像画像用データ行の基準黒レベルを示している。また、信号レベルＬ２及び信号レベルＬ４は、それぞれ、ＶＯＢ画素領域５０６の焦点検出用データ行におけるＡ像信号及びＡ＋Ｂ像信号の基準黒レベルを示している。図２０に示すＶＯＢ画素領域５０６においては、焦点検出用データ行のＡ像信号及びＡ＋Ｂ像信号の基準黒レベルと、撮像画像用データ行の基準黒レベルとの間に、駆動の方法が異なることに由来するレベル差がある。すなわち、信号レベルＬ３と信号レベルＬ２との間のレベル差、並びに、信号レベルＬ３と信号レベルＬ４との間のレベル差が、これに該当する。
【００９６】
本実施形態の適用例として、図２０には、焦点検出用データ行のＡ像信号用のクランプ値２００２と、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のクランプ値２００３と、を示している。本実施形態のＬＰＦ回路を用いることで、先頭画素の補正値の生成にのみ、既に垂直方向のシェーディングに追従している撮像画像用データ行用のクランプ値を基準として用いる。それ以外の画素に対しては、焦点検出用データ行用のクランプ値を基準としてクランプ値を生成していく。これによって、垂直方向のシェーディングに加えて、各焦点検出用データ行のレベル差にも追従した黒レベル補正が可能となる。
【００９７】
したがって、本実施形態によれば、撮像画像用データ行用の黒レベル補正だけではなく、焦点検出用データ行用の黒レベル補正も適切に行うことが可能になり、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【００９８】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図８及び図９を用いて説明する。第１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００９９】
第１実施形態においては、焦点検出用データ行の先頭画素のデータの補正値を生成する際に、既に垂直方向のシェーディングに追従している撮像画像用データ行用のクランプ値を基準として用いた。この動作は、仮に焦点検出用データ行が２行以上連続する場合も同じであり、各行の先頭画素において撮像画像用データ行用のクランプ値を基準として補正値が生成され、その１行の中で焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を追従させていく。しかしながら、１行の中だけでは焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を十分に追従できない可能性があり、必ずしも適切な補正値を生成することができない場合も想定される。
【０１００】
本実施形態においては、焦点検出用データ行が２行以上連続する場合をも考慮してより適切な補正値を生成しうる撮像装置の駆動方法を示す。
【０１０１】
図８は、本実施形態の撮像装置における読み出し動作を概念的に説明する図である。図８（ａ）は、図５（ａ）と同様、画素部１０１に配される画素アレイ５００の構成例を示している。図８（ｂ）は、撮像装置１００から出力される信号を、水平同期信号ＳＹＮＣを基準に改行しながら、出力される順番で左から順に並べた概念図である。図８（ｂ）における水平方向の幅が、水平同期信号ＳＹＮＣの間隔で規定される１水平期間の長さに対応している。
【０１０２】
本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、焦点検出用データ行が２行以上連続する場合を想定している。例えば、図８（ｂ）のブロック８０１においては、焦点検出用データ行が２行連続して読み出される。すなわち、画素アレイ５００の一の焦点検出用データ行からは、図４のタイミングチャートに従って、水平期間８０２の間にＡ像信号が出力され、次の水平期間８０３の間にＡ＋Ｂ像信号が出力される。また、当該一の焦点検出用データ行に続く次の焦点検出用データ行からは、図４のタイミングチャートに従って、次の水平期間８０４の間にＡ像信号が出力され、次の水平期間８０５の間にＡ＋Ｂ像信号が出力される。なお、図８（ｂ）では焦点検出用データ行を２行連続して読み出す場合を示しているが、連続する焦点検出用データ行は３行以上であってもよい。
【０１０３】
図９は、本実施形態の撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。クランプ値を生成する際は、画素部１０１から出力されるデータ群から順次データを取り込み、単位画素１０２の各々から出力されるデータに対して、図９に示すフローチャートに従った処理を行う。単位画素１０２の各々に対するクランプ値は、図９に示すステップＳ６０１からステップＳ６１５に従って生成される。
【０１０４】
図９に示す本実施形態のフローチャートは、ステップＳ６０３とステップＳ６０４との間にステップＳ９０１を、ステップＳ６０３とステップＳ６０５との間にステップＳ９０２を、更に有するほかは、図６に示した第１実施形態のフローチャートと同様である。ステップＳ６０１からステップＳ６１５までの動作は、第１実施形態において説明した動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０５】
ステップＳ６０３では、対象データが焦点検出用データ行のうちのＡ＋Ｂ像信号であるかＡ像信号であるかを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ９０１に移行し、対象データが焦点検出用データ行のＡ像信号である場合（Ｎｏ）にはステップＳ９０２に移行する。
【０１０６】
ステップＳ９０１では、対象データが焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ＋Ｂ像信号であるか否かを判別する。ここで、焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ＋Ｂ像信号とは、クランプ値取得領域中、最初に処理する焦点検出用データ行に属する画素のＡ＋Ｂ像信号である。対象データが焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０４に移行し、対象データが焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ＋Ｂ像信号ではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０７に移行する。
【０１０７】
ステップＳ９０２では、対象データが焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ像信号であるか否かを判別する。ここで、焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ像信号とは、クランプ値取得領域中、最初に処理する焦点検出用データ行に属する画素のＡ像信号である。対象データが焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０５に移行し、対象データが焦点検出用データ行の先頭行に属する画素のＡ像信号ではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６０９に移行する。
【０１０８】
このように、本実施形態では、焦点検出用データ行が２行以上（例えばＮ行）連続する場合に、１行目の先頭画素の補正値の生成にのみ、既に垂直方向のシェーディングに追従している撮像画像用データ行用のクランプ値を基準として用いる。その後、Ｎ行かけて焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を追従させていく。これによって、垂直方向のシェーディングに加えて、焦点検出用データ行のレベル差にも追従したより適切な黒レベル補正が可能となる。
【０１０９】
したがって、本実施形態によれば、撮像画像用データ行用の黒レベル補正だけではなく、焦点検出用データ行用の黒レベル補正も適切に行うことが可能になり、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【０１１０】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図１０乃至図１４を用いて説明する。第１及び第２実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【０１１１】
特許文献１では、ＶＯＢ画素領域において焦点検出用データ行用の平均値と撮像画像用データ行用の平均値との差分を算出し、これをオフセット値として保持している。そして、ＨＯＢ画素領域において、撮像画像用データ行用のクランプ値にオフセット値を加えたものを焦点検出用データ行用のクランプ値として補正することが示されている。しかしながら、例えば撮像画像用データ行と焦点検出用データ行とのシェーディング形状の差等によって、画面上部と画面下部とで撮像画像用データ行と焦点検出用データ行との差分が異なる場合がある。そのような場合、特許文献１の方法では、焦点検出用データ行のクランプ値が所望の値からずれてしまう虞があった。
【０１１２】
本実施形態では、画面上部と画面下部とで撮像画像用データ行と焦点検出用データ行との差分が異なる場合にも焦点検出用データ行用の黒レベル補正を適切に行うことができる撮像装置及びその駆動方法を示す。
【０１１３】
図１０は、本実施形態の撮像装置における読み出し動作を概念的に説明する図である。図１０（ａ）は、図５（ａ）と同様、画素部１０１に配される画素アレイ５００の構成例を示している。図１０（ｂ）は、撮像装置１００から出力される信号を、水平同期信号ＳＹＮＣを基準に改行しながら、出力される順番で左から順に並べた概念図である。図１０（ｂ）における水平方向の幅が、水平同期信号ＳＹＮＣの間隔で規定される１水平期間の長さに対応している。
【０１１４】
図１０（ｂ）では、図８（ｂ）の場合と同様、焦点検出用データ行が２行以上連続する場合を想定している。例えば、図１０（ｂ）のブロック８０１においては、焦点検出用データ行が２行連続して読み出される。すなわち、画素アレイ５００の一の焦点検出用データ行からは、図４のタイミングチャートに従って、水平期間８０２の間にＡ像信号が出力され、次の水平期間８０３の間にＡ＋Ｂ像信号が出力される。また、当該一の焦点検出用データ行に続く次の焦点検出用データ行からは、図４のタイミングチャートに従って、次の水平期間８０４の間にＡ像信号が出力され、次の水平期間８０５の間にＡ＋Ｂ像信号が出力される。なお、図１０（ｂ）では焦点検出用データ行を２行連続して読み出す場合を示しているが、連続する焦点検出用データ行は３行以上であってもよい。
【０１１５】
本実施形態においては、基準画素領域５０１に、第１及び第２実施形態で設定したクランプ値取得領域に加え、オフセット値取得領域１００１を設定する。なお、本実施形態ではオフセット値取得領域とクランプ値取得領域とが別の領域である場合を想定して説明するが、オフセット値取得領域とクランプ値取得領域とは同じ領域に設定してもよい。
【０１１６】
本実施形態では、焦点検出用データ行用の平均値と撮像画像用データ行用の平均値との差分をオフセット値として予め保持しておき、これら平均値を用いてクランプ値を生成する。
【０１１７】
まず、本実施形態の撮像装置におけるオフセット値の生成方法について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、本実施形態の撮像装置におけるオフセット値の生成方法を示すフローチャートである。オフセット値を生成する際は、画素部１０１から出力されるデータ群から順次データを取り込み、単位画素１０２の各々のデータに対して、図１３に示すフローチャートに従った処理を行う。単位画素１０２の各々に対するオフセット値は、図１３に示すステップＳ１３０１からステップＳ１３０３に従って生成される。
【０１１８】
まず、ステップＳ１３０１において、対象データがオフセット値取得領域内のデータであるか否かを判別する。判別の結果、対象データがオフセット値取得領域内のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ６０２に移行し、対象データがオフセット値取得領域内のデータではない場合（Ｎｏ）には処理を終了する。
【０１１９】
ステップＳ６０２〜Ｓ６０５，Ｓ９０１，Ｓ９０２における動作は、第１及び第２実施形態において図６及び図９を用いて説明したステップＳ６０２〜Ｓ６０５，Ｓ９０１，Ｓ９０２の動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１２０】
ステップＳ６０６〜Ｓ６１０では、対象データの種類に応じた平均化処理を行う。対象データの平均化処理には、例えば図１４に示すＬＰＦ回路が用いられる。図１４は、オフセット値の生成に用いられるＬＰＦ回路の構成例を示すブロック図である。
【０１２１】
オフセット値の生成に用いられるＬＰＦ回路は、図１４に示すように、平均化回路７００と、保持部１４０１，１４０２，１４０３，１４０４，１４０５と、スイッチ７０７，７０８，１４０８と、減算部１４０６，１４０７と、を有する。平均化回路７００は、減算部７０１と、減衰部７０２と、加算部７０３と、を有する。
【０１２２】
平均化回路７００は、減算部７０１にて入力データと保持データとの差分を算出し、減衰部７０２にて差分データをフィードバックゲインに従って減衰し、加算部７０３にて減衰データと保持データとを加算し、保持部１４０１，１４０２，１４０３に保持する。平均化回路７００は、データが入力される都度この処理を実行し、目標レベル、すなわち入力データの平均値との差分データを少しずつ加算していくことによって保持データを目標レベルに漸近させる。
【０１２３】
保持部１４０１，１４０２，１４０３は、オフセット値を保持するための保持部である。具体的には、保持部１４０１は、撮像画像用データ行用のオフセット値を保持するための保持部である。保持部１４０２は、焦点検出用データ行のＡ像信号用のオフセット値を保持するための保持部である。保持部１４０３は、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のオフセット値を保持するための保持部である。
【０１２４】
スイッチ７０７，７０８は、保持部１４０１，１４０２，１４０３を選択するスイッチである。具体的には、スイッチ７０７は、平均化回路７００により処理したデータを保持部１４０１，１４０２，１４０３のうちのどの保持部に保持するのかを切り替えるスイッチである。スイッチ７０８は、平均化回路７００で平均化処理をする際のフィードバックデータとして、保持部１４０１，１４０２，１４０３のうちのどの保持部に保持されたクランプ値を用いるのかを切り替えるスイッチである。
【０１２５】
減算部７０１は、入力データＩＮと、保持部１４０１，１４０２，１４０３が保持する保持データのうちスイッチ７０８で選択された保持データとの差分を算出し、減衰部７０２に差分データを出力する。スイッチ７０８は、制御信号ＳＷ２の値に応じて、保持部１４０１，１４０２，１４０３のうちのいずれかを選択する。減衰部７０２は、差分データを所定のフィードバックゲインに従って減衰し、加算部７０３に減衰データを出力する。加算部７０３は、減衰データとスイッチ７０８で選択された保持データとを加算し、保持部１４０１，１４０２，１４０３のうちスイッチ７０７で選択された保持部に、加算データを新たな保持データとして保持する。スイッチ７０７は、制御信号ＳＷ１の値に応じて、保持部１４０１，１４０２，１４０３のうちのいずれかを選択する。
【０１２６】
減算部１４０６は、保持部１４０１に保持されたデータと保持部１４０２に保持されたデータとの差分データを、スイッチ１４０８がオン状態になることに応じて、保持部１４０４に出力する。減算部１４０７は、保持部１４０１に保持されたデータと保持部１４０３に保持されたデータとの差分データを、スイッチ１４０８がオンになることに応じて保持部１４０５に出力する。スイッチ１４０８は、制御信号ＳＷ４によって制御される。保持部１４０４の出力がオフセット値ＯＦＦＳＥＴ１となり、保持部１４０５の出力がオフセット値ＯＦＦＳＥＴ２となる。
【０１２７】
図１４に示すＬＰＦ回路を用いて行われるステップＳ６０６〜ステップＳ６１０の平均化処理は、第１実施形態において図６を用いて説明したステップＳ６０６〜Ｓ６１０の動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。ステップＳ６０６〜Ｓ６１０の処理後は、ステップＳ１３０２に移行する。
【０１２８】
ステップＳ１３０２では、対象データが焦点検出用データ行の最終画素のＡ＋Ｂ像信号であるか否かを判別する。ここで、最終画素とは、オフセット値取得領域中、最後に処理する画素である。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行の最終画素のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１３０３に移行し、焦点検出用データ行の最終画素のＡ＋Ｂ像信号ではない場合（Ｎｏ）には処理を終了する。
【０１２９】
ステップＳ１３０３では、ステップＳ６０６〜Ｓ６１０で処理した平均値を用いてオフセット値を取得するべく、スイッチ１４０８をオン状態とする。
【０１３０】
スイッチ１４０８がオンになることにより、保持部１４０２に保持された焦点検出用データ行のＡ像信号の平均値と、保持部１４０１に保持された撮像画像用データの平均値との差分が、保持部１４０４に保持される。保持部１４０４に保持される差分データが、焦点検出用データ行のＡ像信号用のオフセット値ＯＦＦＳＥＴ１となる。
【０１３１】
また、スイッチ１４０８がオンになることにより、保持部１４０３に保持された焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号の平均値と、保持部１４０１に保持された撮像画像用データの平均値との差分が、保持部１４０５に保持される。保持部１４０４に保持される差分データが、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のオフセット値ＯＦＦＳＥＴ２となる。
【０１３２】
このようにして、焦点検出用データ行のＡ像信号用のオフセット値ＯＦＦＳＥＴ１と、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のオフセット値ＯＦＦＳＥＴ２と、を取得する。
【０１３３】
次に、本実施形態の撮像装置におけるクランプ値の生成方法について、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１３４】
図１１は、本実施形態の撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。クランプ値を生成する際は、画素部１０１から出力されるデータ群から順次データを取り込み、単位画素１０２の各々から出力されるデータに対して、図１１に示すフローチャートに従った処理を行う。単位画素１０２の各々に対するクランプ値は、図６に示すステップＳ１１０１からステップＳ６１５に従って生成される。
【０１３５】
まず、ステップＳ１１０１において、焦点検出用データ行のＡ像信号用のオフセット値ＯＦＦＳＥＴ１と、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のオフセット値ＯＦＦＳＥＴ２と、を図１３のフローチャートに従って生成する。ステップＳ１１０１の処理後は、ステップＳ６０１に移行する。
【０１３６】
ステップＳ６０１〜Ｓ６０５，Ｓ９０１，Ｓ９０２，Ｓ６１１〜６１５における動作は、第１及び第２実施形態において図６及び図９を用いて説明した動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１３７】
ステップＳ６０６〜ステップＳ６１０は、対象データの種類に応じた平均化処理を行う。対象データの平均化処理には、例えば図１２に示すＬＰＦ回路が用いられる。図１２は、本実施形態においてクランプ値の生成に用いるＬＰＦ回路の構成例を示すブロック図である。
【０１３８】
本実施形態においてクランプ値の生成に用いるＬＰＦ回路は、図１２に示すように、加算部１２０１，１２０２を更に有するほかは、第１実施形態で説明した図７に示すＬＰＦ回路と同様である。加算部１２０１は、保持部７０５とスイッチ７０８との間に配されている。これにより、保持部７０５に保持された保持データに対してオフセット値ＯＦＦＳＥＴ１を加算してスイッチ７０８に入力することが可能となる。同様に、加算部１２０２は、保持部７０６とスイッチ７０８との間に配されている。これにより、保持部７０６に保持された保持データに対してオフセット値ＯＦＦＳＥＴ２を加算してスイッチ７０８に入力することが可能となる。
【０１３９】
ステップＳ６１０では、撮像画像用データ行の画素データに対して、ＳＷ１＝００，ＳＷ２＝００として平均化処理を実施する。すなわち、対象データがクランプ値取得領域の撮像画像用データ行のデータであるときは、保持部７０４に保持された撮像画像用データ行用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０４に保持する。ステップＳ６１０の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【０１４０】
ステップＳ６０６では、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号に対して、ＳＷ１＝１１，ＳＷ２＝００として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ＋Ｂ像信号を処理する際は、保持部７０４に保持された撮像画像用データ行用のクランプ値にオフセット値ＯＦＦＳＥＴ２を加算した値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０６に保持する。ステップＳ６０６の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【０１４１】
ステップＳ６０７では、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ＋Ｂ像信号に対して、ＳＷ１＝１１，ＳＷ２＝１１として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ＋Ｂ像信号を処理する際は、保持部７０６に保持された焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０６に保持する。ステップＳ６０７の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【０１４２】
ステップＳ６０８では、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号に対して、ＳＷ１＝０１，ＳＷ２＝００として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素のＡ像信号を処理する際は、保持部７０４に保持された撮像画像用データ行用のクランプ値にオフセット値ＯＦＦＳＥＴ１を加算した値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０５に保持する。ステップＳ６０８の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【０１４３】
ステップＳ６０９では、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ像信号に対して、ＳＷ１＝０１，ＳＷ２＝０１として平均化処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行の先頭画素以外の画素のＡ像信号を処理する際は、保持部７０５に保持された焦点検出用データ行のＡ像信号用のクランプ値をフィードバックデータとしてクランプ値を生成し、保持部７０５に保持する。ステップＳ６０９の処理後は、ステップＳ６１１に移行する。
【０１４４】
このように、本実施形態では、焦点検出用データ行が２行以上（例えばＮ行）連続する場合に、１行目の先頭画素の補正値の生成にのみ、撮像画像用データ行用のクランプ値にオフセット値を加算したデータを基準として用いる。その後、Ｎ行かけて各焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を追従させていく。したがって、画面上部と画面下部とで撮像画像用データ行と焦点検出用データ行との差分が異なる場合であっても、垂直方向のシェーディングに加えて、焦点検出用データ行のレベル差にも追従した黒レベル補正が可能となる。
【０１４５】
したがって、本実施形態によれば、撮像画像用データ行用の黒レベル補正だけではなく、焦点検出用データ行用の黒レベル補正も適切に行うことが可能になり、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【０１４６】
なお、本実施形態では、第２実施形態のように２行以上連続して焦点検出用データ行を読み出す場合に１行目の先頭画素に対してのみオフセット値を使用したが、第１実施形態のように焦点検出用データ行の各行の先頭画素に対してオフセット値を使用してもよい。この場合は、画面上部と画面下部とでの撮像画像用データ行と焦点検出用データ行との差分があった場合、その差分を１行で追従させることとなる。
【０１４７】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図１５及び図１６を用いて説明する。第１乃至第３実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【０１４８】
第３実施形態では、焦点検出用データ行用のクランプ値を生成するために、撮像画像用データ行と焦点検出用データ行との差分をオフセット値として使用した。このオフセット値は異なる行のデータの差分として生成するため、例えば垂直シェーディング等が生じた場合に所望のオフセット値が得られない場合も想定される。
【０１４９】
本実施形態では、垂直シェーディングなど、フォトダイオード起因の影響を抑制し、焦点検出用データ行用のクランプ値に使用するオフセット値の精度を向上しうる撮像装置及びその駆動方法を示す。
【０１５０】
はじめに、本実施形態による撮像装置の画素部１０１の動作について、図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は、オフセット値取得領域内の撮像画像用データ行に属する単位画素１０２から画素信号を読み出す場合のタイミングチャートである。図１６は、オフセット値取得領域内の焦点検出用データ行に属する単位画素１０２から画素信号を読み出す場合のタイミングチャートである。図１５及び図１６には一例として、垂直走査部１０３によってｎ行目が選択された際の読み出し動作を示している。なお、単位画素１０２の各トランジスタは、垂直走査部１０３からＨｉｇｈレベルの制御信号が供給されるとオンになり、垂直走査部１０３からＬｏｗレベルの制御信号が供給されるとオフになるものとする。
【０１５１】
まず、オフセット値取得領域内の撮像画像用データ行に対する読み出し動作について、図１５を用いて説明する。図１５には、水平同期信号ＳＹＮＣ、制御信号ＰＳＥＬ（ｎ），ＰＲＥＳ（ｎ），ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）、ＡＤ変換の期間、水平走査パルス信号を示している。
【０１５２】
時刻ｔ３０１から時刻ｔ３０５までの動作は、第１実施形態において図３を用いて説明した時刻ｔ３０１から時刻ｔ３０５までの動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５３】
続く時刻ｔ１５０１から時刻ｔ１５０２の期間においては、図３の場合と異なり、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）をそれぞれＬｏｗレベルのまま維持する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフ状態のままであり、垂直出力線１１１にはＮ信号が出力され続ける。このときに垂直出力線１１１に出力されている信号を、Ｎ２信号と称することとする。
【０１５４】
続く時刻ｔ３０８から時刻ｔ３０９の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＮ２信号に対してＡＤ変換処理を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＮ２信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＮ２信号のデジタル信号は、メモリ部１０７のＮ信号が保持されたメモリとは異なるメモリに保持される。時刻ｔ３０８から時刻ｔ３０９において行われる動作、すなわちＮ２信号をデジタル信号に変換する動作を、Ｎ２変換と称することとする。
【０１５５】
続く時刻ｔ３１０から時刻ｔ３１１の期間は、メモリ部１０７に保持されたＮ信号及びＮ２信号を信号処理部１０９へと転送する期間である。水平走査部１０８は、メモリ部１０７に水平走査パルス信号を出力する。メモリ部１０７は、水平走査パルス信号で選択されたアドレス（列）に対応するＮ信号及びＮ２信号を信号処理部１０９へと転送する。この動作を水平走査パルス信号が選択するアドレスを変えながら第０列から第ｍ列まで繰り返し行う（水平走査を行う）ことにより、読み出し対象となっている行の１行分のＮ信号とＮ２信号とを読み出すことができる。信号処理部１０９は、Ｎ２信号から当該Ｎ２信号に対応するＮ信号を減算する処理を行い、Ｎ２信号に重畳する固定パターンノイズを除去する。
【０１５６】
本駆動では、時刻ｔ１５０１から時刻ｔ１５０２の期間において転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオン状態になることはないため、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢ起因の影響を受けない撮像画像用データを読み出すことが可能となる。
【０１５７】
次に、オフセット値取得領域内の焦点検出用データ行に対する読み出し動作について、図１６を用いて説明する。図１６には、水平同期信号ＳＹＮＣ、制御信号ＰＳＥＬ（ｎ），ＰＲＥＳ（ｎ），ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）、ＡＤ変換の期間、水平走査パルス信号を示している。
【０１５８】
時刻ｔ４０１から時刻ｔ４０５まで及び時刻ｔ４１２から時刻ｔ４１４までの動作は、第１実施形態において図３及び図４を用いて説明した時刻ｔ３０１から時刻ｔ３０５までの動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１５９】
時刻ｔ１６０１から時刻ｔ１６０２の期間においては、図４の場合と異なり、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ）をＬｏｗレベルのまま維持する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、転送トランジスタＭ１Ａがオフ状態のままであり、垂直出力線１１１にはＮ信号が出力され続ける。このときに垂直出力線１１１に出力されている信号を、Ｎ２信号と称することとする。
【０１６０】
続く時刻ｔ４０８から時刻ｔ４０９の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＮ２信号に対してＡＤ変換処理を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＮ２信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＮ２信号のデジタル信号は、メモリ部１０７のＮ信号が保持されたメモリとは異なるメモリに保持される。時刻ｔ４０８から時刻ｔ４０９において行われる動作、すなわちＮ２信号をデジタル信号に変換する動作を、Ｎ２変換と称することとする。
【０１６１】
続く時刻ｔ４１０から時刻ｔ４１１の期間は、メモリ部１０７に保持されたＮ信号及びＮ２信号を信号処理部１０９へと転送する期間である。水平走査部１０８は、メモリ部１０７に水平走査パルス信号を出力する。メモリ部１０７は、水平走査パルス信号で選択されたアドレス（列）に対応するＮ信号及びＮ２信号を信号処理部１０９へと転送する。この動作を水平走査パルス信号が選択するアドレスを変えながら第０列から第ｍ列まで繰り返し行う（水平走査を行う）ことにより、読み出し対象となっている行の１行分のＮ信号とＮ２信号とを読み出すことができる。
【０１６２】
時刻ｔ１６０３から時刻ｔ１６０４の期間においては、図４の場合と異なり、第ｎ行の制御信号ＰＴＸＡ（ｎ），ＰＴＸＢ（ｎ）をそれぞれＬｏｗレベルのまま維持する。これにより、第ｎ行に属する単位画素１０２は、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフ状態のままであり、垂直出力線１１１にはＮ信号が出力され続ける。このときに垂直出力線１１１に出力されている信号を、Ｎ３信号と称することとする。
【０１６３】
続く時刻ｔ４１７から時刻ｔ４１８の期間は、垂直出力線１１１に出力されたＮ３信号に対してＡＤ変換処理を行う期間である。垂直出力線１１１に出力されたＮ３信号は、読み出し回路部１０５に読み出され、ＡＤ変換部１０６でデジタル信号に変換される。ＡＤ変換部１０６によって得られたＮ３信号のデジタル信号は、メモリ部１０７のＮ２信号を保持していたメモリと同じメモリに保持される。時刻ｔ４１７から時刻ｔ４１８において行われる動作、すなわちＮ３信号をデジタル信号に変換する動作を、Ｎ３変換と称することとする。
【０１６４】
続く時刻ｔ４１９から時刻ｔ４２０の期間は、メモリ部１０７に保持されたＮ信号及びＮ３信号を信号処理部１０９へと転送する期間である。水平走査部１０８は、メモリ部１０７に水平走査パルス信号を出力する。メモリ部１０７は、水平走査パルス信号で選択されたアドレス（列）に対応するＮ信号及びＮ３信号を信号処理部１０９へと転送する。この動作を水平走査パルス信号が選択するアドレスを変えながら第０列から第ｍ列まで繰り返し行う（水平走査を行う）ことにより、読み出し対象となっている行の１行分のＮ信号とＮ３信号とを読み出すことができる。
【０１６５】
このようにして、読み出し対象となっている行の１行分のＮ２信号と、当該Ｎ２信号に対応するＮ信号と、Ｎ３信号と、当該Ｎ３信号に対応するＮ信号と、を読み出すことができる。
【０１６６】
本駆動では、時刻ｔ１６０１から時刻ｔ１６０２の期間及び時刻ｔ１６０３から時刻ｔ１６０４の期間において転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオン状態になることはない。したがって、本駆動によれば、フォトダイオードＰＤＡ，ＰＤＢ起因の影響を受けない焦点検出用データを読み出すことが可能となる。
【０１６７】
上述の駆動をオフセット値取得領域に配された単位画素１０２の読み出しに適用し、第３実施形態のオフセット値生成方法を用いてオフセット値を生成することで、フォトダイオード起因の影響のないより適切なオフセット値を取得することができる。このように生成したオフセット値を用い、第３実施形態のクランプ値生成方法を用いてクランプ値を生成することで、フォトダイオード起因の影響のない焦点検出用データ行用のクランプ値を取得することができる。
【０１６８】
そして、焦点検出用データ行の先頭行の先頭画素の補正値の生成においてのみ、撮像画像用データ行用のクランプ値に画面上部のオフセット値取得領域から取得したオフセット値を加算したデータを基準として用いる。このオフセット値は、フォトダイオード起因の影響のないオフセット値である。それ以外の画素の補正値の生成においては、焦点検出用データ行のクランプ値を基準として用いる。その後、Ｎ行かけて各焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を追従させていく。その結果、更に好適なクランプ値の生成が可能となり、より良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【０１６９】
このように、本実施形態においては、フォトダイオード起因の影響を受けないデータからオフセット値を生成する。そして、焦点検出用データ行が２行以上（例えばＮ行）連続する場合に、１行目の先頭画素の補正値の生成にのみ、撮像画像用データ行用のクランプ値に上述のオフセット値を加算したデータを基準として用いる。その後、Ｎ行かけて焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を追従させていく。これにより、第３実施形態よりも更に精度の高いオフセット値を取得することができ、垂直方向のシェーディングに加えて、各焦点検出用データ行のレベル差にも追従した黒レベル補正が可能となる。
【０１７０】
したがって、本実施形態によれば、撮像画像用データ行用の黒レベル補正だけではなく、焦点検出用データ行用の黒レベル補正も適切に行うことが可能になり、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【０１７１】
なお、本実施形態では、第２実施形態のように２行以上連続して焦点検出用データ行を読み出す場合に１行目の先頭画素に対してのみオフセット値を使用したが、第１実施形態のように焦点検出用データ行の各行の先頭画素に対してオフセット値を使用してもよい。この場合は、画面上部と画面下部とでの撮像画像用データ行と焦点検出用データ行との差分があった場合、その差分を１行で追従させることとなる。
【０１７２】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による撮像装置及びその駆動方法について、図１７Ａ乃至図１８を用いて説明する。第１乃至第４実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【０１７３】
第１乃至第４実施形態では、図７又は図１２に示したＬＰＦ回路を用いてクランプ値を生成した。この方法では、データが入力される都度、目標レベル、すなわち入力データの平均値との差分データを少しずつ加算していくことによってＬＰＦ回路の保持データを目標レベルに漸近させる。そのため、生成されるクランプ値は、最後に処理するデータの影響を一番大きく受けてしまい、例えば、最終データがキズデータのように平均値から大きくずれた値の場合、クランプ値が所望の平均値からずれてしまう虞がある。
【０１７４】
本実施形態では、より適切なクランプ値に基づいて補正処理を行うことが可能な撮像装置及びその駆動方法を示す。
【０１７５】
本実施形態による撮像装置１００の信号処理部１０９は、図１８に示すように、図７に示したＬＰＦ回路の前段に、平均演算部１８００を更に有している。
【０１７６】
平均演算部１８００は、図１８に示すように、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３と、ビットシフト部１８０４と、加算部１８０５と、スイッチ１８０６，１８０７，１８０８と、を有する。
【０１７７】
加算部１８０５は、入力データＩＮと、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３のうちスイッチ１８０７により選択された積算用保持部に保持された保持データと、を加算した加算データを生成する。スイッチ１８０７は、制御信号ＳＷ７の値に応じて、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３のうちのいずれかを選択する。加算部１８０５で生成された加算データは、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３のうちスイッチ１８０６で選択された積算用保持部に保持される。スイッチ１８０６は、制御信号ＳＷ６の値に応じて、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３のうちのいずれかを選択する。スイッチ１８０７の出力端子は、スイッチ１８０８及びビットシフト部１８０４を介して平均化回路７００の入力端子に接続されている。スイッチ１８０８は、制御信号ＳＷ８によって制御される。
【０１７８】
ＬＰＦ回路は、第１実施形態において図７を用いて説明したＬＰＦ回路と同様であるため、ここでは説明を省略する。ＬＰＦ回路には、図１２に示したＬＰＦ回路を用いてもよい。
【０１７９】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、本実施形態の撮像装置におけるクランプ値の生成方法を示すフローチャートである。クランプ値を生成する際は、画素部１０１から出力されるデータ群から順次データを取り込み、単位画素１０２の各々のデータに対して、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すフローチャートに従った処理を行う。単位画素１０２の各々に対するクランプ値は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すステップＳ６０１からステップＳ６１５に従って生成される。
【０１８０】
まず、ステップＳ６０１において、対象データがクランプ値取得領域内のデータであるか否かを判別する。判別の結果、対象データがクランプ値取得領域内のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１７０１に移行し、対象データがクランプ値取得領域内のデータではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６１１に移行する。
【０１８１】
ステップＳ１７０１では、対象データが先頭画素のデータであるか否かを判別する。ここで、先頭画素とは、クランプ値取得領域の各行において最初に処理する画素のことである。対象データが先頭画素のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１７０２に移行し、対象データが先頭画素のデータではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１７０３に移行する。
【０１８２】
ステップＳ１７０２では、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３の保持データの値をゼロにセットする。すなわち、ＴＧ部１０４は、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３のリセット端子ＲＳＴに入力される制御信号ＳＷ５をＨｉｇｈレベル（ＳＷ５＝ＯＮ）とし、積算用保持部１８０１，１８０２，１８０３の保持データの値をゼロにセットする。この処理は、各行の先頭画素において行う初期化処理である。ステップＳ１７０２の処理後は、ステップＳ１７０３に移行する。
【０１８３】
ステップＳ１７０３では、対象データが焦点検出用データ行のデータであるか否かを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のデータである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１７０４に移行し、対象データが焦点検出用データ行のデータではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１７０７に移行する。
【０１８４】
ステップＳ１７０４では、対象データが焦点検出用データ行のうちのＡ＋Ｂ像信号であるかＡ像信号であるかを判別する。判別の結果、対象データが焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１７０５に移行し、対象データが焦点検出用データ行のＡ像信号である場合（Ｎｏ）にはステップＳ１７０６に移行する。
【０１８５】
ステップＳ１７０７では、撮像画像用データ行の画素データに対して、ＳＷ６＝００，ＳＷ７＝００として積算処理を実施する。すなわち、対象データがクランプ値取得領域の撮像画像用データ行のデータであるときは、対象データを積算用保持部１８０１に保持された撮像画像用データ行用の積算データに加算し、積算用保持部１８０１に保持する。ステップＳ１７０７の処理後は、ステップＳ１７０８に移行する。
【０１８６】
ステップＳ１７０５では、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号に対して、ＳＷ６＝１１，ＳＷ７＝１１として積算処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号を処理する際は、対象データを積算用保持部１８０３に保持された焦点検出用データ行のＡ＋Ｂ像信号用の積算データに加算し、積算用保持部１８０３に保持する。ステップＳ１７０５の処理後は、ステップＳ１７０８に移行する。
【０１８７】
ステップＳ１７０６では、焦点検出用データ行のＡ像信号に対して、ＳＷ６＝０１，ＳＷ７＝０１として積算処理を実施する。すなわち、焦点検出用データ行のＡ像信号を処理する際は、対象データを積算用保持部１８０２に保持された焦点検出用データ行のＡ像信号用の積算データに加算し、積算用保持部１８０２に保持する。ステップＳ１７０６の処理後は、ステップＳ１７０８に移行する。
【０１８８】
ステップＳ１７０８では、対象データが最終画素であるか否かを判別する。ここで、最終画素とは、クランプ値取得領域の各行において最後に処理する画素のことである。判別の結果、対象データが最終画素である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１７０９に移行し、対象データが最終画素ではない場合（Ｎｏ）にはステップＳ６１１に移行する。
【０１８９】
ステップＳ１７０９において、ＴＧ部１０４は、制御信号ＳＷ８をＨｉｇｈレベルとしてスイッチ１８０８をオン状態（ＳＷ８＝ＯＮ）にし、ステップＳ１７０５〜Ｓ１７０７で処理した積算データをビットシフト部１８０４に入力する。ビットシフト部１８０４では、積算データに対して平均化処理が行われる。これによって、クランプ値取得領域の各行における平均演算値を算出することができる。ステップＳ１７０９の処理後は、ステップＳ６０２に移行する。
【０１９０】
ステップＳ６０２〜Ｓ６０５，Ｓ９０１，Ｓ９０２，Ｓ６０８〜Ｓ６１５における動作は、第１及び第２実施形態において図６及び図９を用いて説明したステップＳ６０２〜Ｓ６０５，Ｓ９０１，Ｓ９０２，Ｓ６０８〜Ｓ６１５の動作と同様である。
【０１９１】
このように、本実施形態では、焦点検出用データ行がＮ行連続する場合に、１行目の先頭画素の補正値の生成にのみ、既に垂直方向のシェーディングに追従している撮像画像用データ行用のクランプ値を基準として用いる。その後、Ｎ行かけて焦点検出用データ行のレベル差にクランプ値を追従させていく。したがって、本実施形態によれば、垂直方向のシェーディングに加えて、各焦点検出用データ行のレベル差にも追従した黒レベル補正が可能となる。
【０１９２】
また、本実施形態は、第１乃至第４実施形態とは異なり、クランプ値生成手段としてＬＰＦを使用しない構成である。したがって、最後に処理するデータの影響を一番大きく受けることがなくなるため、更に好適なクランプ値生成が可能となる。
【０１９３】
したがって、本実施形態によれば、撮像画像用データ行用の黒レベル補正だけではなく、焦点検出用データ行用の黒レベル補正も適切に行うことが可能になり、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【０１９４】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による撮像装置について、図１９を用いて説明する。第１乃至第５実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【０１９５】
図１９は、本実施形態による撮像装置の構成例を示す概略図である。図１９には、図１に記載の各ブロックの半導体基板上における配置例を示している。図１９に示す配置例では、図１に示す構成要素のうち、画素部１０１を基板２０１に配し、垂直走査部１０３、ＴＧ部１０４、読み出し回路部１０５、ＡＤ変換部１０６、メモリ部１０７、水平走査部１０８及び信号処理部１０９を基板２０２に配している。そして、基板２０１と基板２０２とを物理的・電気的に接合することにより、撮像装置１００が構成されている。
【０１９６】
撮像装置１００をこのように構成する場合、垂直走査部１０３、ＴＧ部１０４、読み出し回路部１０５、ＡＤ変換部１０６、メモリ部１０７、水平走査部１０８及び信号処理部１０９が設けられた基板２０２は、それ自体を信号処理装置と考えることもできる。信号処理装置は、信号処理部１０９が有する機能のうち、少なくとも上述のクランプ値及びオフセット値を生成する機能を備えていればよい。
【０１９７】
撮像装置１００をこのように構成することで、アナログ部とロジック部とで製造プロセスをそれぞれ選択できるようになるため、それぞれ良好な特性を得ることができるようになる。
【０１９８】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による撮像システムについて、図２１を用いて説明する。図２１は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【０１９９】
上記第１乃至第６実施形態で述べた撮像装置１００は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図２１には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【０２００】
図２１に例示した撮像システム３００は、撮像装置３０１、被写体の光学像を撮像装置３０１に結像させるレンズ３０２、レンズ３０２を通過する光量を可変にするための絞り３０４、レンズ３０２の保護のためのバリア３０６を有する。レンズ３０２及び絞り３０４は、撮像装置３０１に光を集光する光学系である。撮像装置３０１は、第１乃至第６実施形態のいずれかで説明した撮像装置１００であって、レンズ３０２により結像された光学像を画像データに変換する。
【０２０１】
撮像システム３００は、また、撮像装置３０１より出力される出力信号の処理を行う信号処理部３０８を有する。信号処理部３０８は、第１乃至第６実施形態で説明した撮像装置１００が備える機能の一部を実行するように構成されていてもよい。例えば、信号処理部３０８は、信号処理部１０９が実行する処理の少なくとも一部を実行するように構成することができる。また、撮像装置３０１がアナログ画素信号を出力する構成とし、信号処理部３０８においてＡＤ変換処理を行うようにしてもよい。また、信号処理部３０８はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部３０８の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置３０１が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置３０１とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置３０１と信号処理部３０８とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。
【０２０２】
撮像システム３００は、更に、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部３１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）３１２を有する。更に撮像システム３００は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体３１４、記録媒体３１４に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）３１６を有する。なお、記録媒体３１４は、撮像システム３００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【０２０３】
更に撮像システム３００は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部３１８、撮像装置３０１と信号処理部３０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部３２０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム３００は少なくとも撮像装置３０１と、撮像装置３０１から出力された出力信号を処理する信号処理部３０８とを有すればよい。
【０２０４】
撮像装置３０１は、撮像信号を信号処理部３０８に出力する。信号処理部３０８は、撮像装置３０１から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部３０８は、撮像信号を用いて、画像を生成する。
【０２０５】
このように、本実施形態によれば、第１乃至第６実施形態による撮像装置１００を適用した撮像システムを実現することができる。
【０２０６】
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態による撮像システム及び移動体について、図２２を用いて説明する。図２２は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
【０２０７】
図２２（ａ）は、車載カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム４００は、撮像装置４１０を有する。撮像装置４１０は、上記第１乃至第６実施形態のいずれかに記載の撮像装置１００である。撮像システム４００は、撮像装置４１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部４１２と、撮像システム４００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部４１４を有する。また、撮像システム４００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部４１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部４１８と、を有する。ここで、視差取得部４１４や距離取得部４１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部４１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【０２０８】
撮像システム４００は車両情報取得装置４２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム４００は、衝突判定部４１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ４３０が接続されている。また、撮像システム４００は、衝突判定部４１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置４４０とも接続されている。例えば、衝突判定部４１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ４３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置４４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【０２０９】
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム４００で撮像する。図２２（ｂ）に、車両前方（撮像範囲４５０）を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置４２０が、撮像システム４００ないしは撮像装置４１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
【０２１０】
上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。更に、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【０２１１】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
【０２１２】
また、上記第１乃至第６実施形態において説明した信号処理部１０９は、撮像装置１００の内部に設けられていてもよいし、撮像装置１００の外部に設けられていてもよい。撮像装置１００を用いて撮像システムを構成する場合、例えば第７実施形態で説明したように、撮像装置１００の外部に設けられた信号処理部に、信号処理部１０９の機能を持たせてもよい。
【０２１３】
また、本発明は、信号処理部１０９の機能を備えた信号処理装置として体現することもできる。この場合、信号処理装置は、複数の撮像画像用データを含む第１のデータ群と複数の焦点検出用データを含む第２のデータ群とが入力される入力部と、入力部に入力された第１のデータ群及び第２のデータ群を処理する処理部と、を含んで構成されうる。
【０２１４】
また、上記第１乃至第６実施形態では、単位画素として２つの光電変換部１０２Ａ，１０２Ｂを有する単位画素１０２を例示したが、単位画素は３つ以上の光電変換部を有する構成としてもよい。
【０２１５】
また、上記第１乃至第６実施形態では、画像の取得を目的とした装置、すなわち撮像装置を例示したが、本発明の適用例は必ずしも撮像装置に限定されるものではない。例えば、上記第８実施形態で説明したような測距を目的とする装置に適用する場合にあっては、必ずしも画像を出力する必要はない。このような場合、当該装置は、光情報を所定の電気信号に変換する光電変換装置と言うことができる。撮像装置は、光電変換装置の１つである。
【０２１６】
また、上記第７及び第８実施形態に示した撮像システムは、本発明の光電変換装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の光電変換装置を適用可能な撮像システムは図２１及び図２２に示した構成に限定されるものではない。
【０２１７】
また、本発明は、上記実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【０２１８】
なお、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０２１９】
１００，３０１，４１０…撮像装置
１０１…画素部
１０２…単位画素
１０３…垂直走査部
１０４…ＴＧ部
１０５…読み出し回路部
１０６…ＡＤ変換部
１０７…メモリ部
１０８…水平走査部
１０９，３０８…信号処理部
２０１…光電変換部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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