(57)【要約】【課題】オートフォーカスタイムラグを短くすることができる技術を提供することである。【解決手段】各々が光電変換を行う第１および第２の光電変換部を有する複数の画素を有し、複数の画素は、第１の蓄積期間では、第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、第１の蓄積期間の後の第１の出力期間では、第１の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を第１の信号線に順に出力し、複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、第１の蓄積期間の後の第２の蓄積期間では、第１の出力期間の出力と並列に、第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、第２の蓄積期間の後の第２の出力期間では、第１の出力期間の出力と並列に、第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を第２の信号線に順に出力する撮像装置が提供される。【選択図】図５
2020136810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が光電変換を行う第１および第２の光電変換部を有する複数の画素と、
前記複数の画素に接続可能な第１の信号線と、
前記複数の画素に接続可能な第２の信号線とを有し、
前記複数の画素は、
第１の蓄積期間では、前記第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、
前記第１の蓄積期間の後の第１の出力期間では、前記第１の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第１の信号線に順に出力し、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、
前記第１の蓄積期間の後の第２の蓄積期間では、前記第１の出力期間の出力と並列に、前記第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、
前記第２の蓄積期間の後の第２の出力期間では、前記第１の出力期間の出力と並列に、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の画素は、前記第１の出力期間では、前記第１の蓄積期間における前記第１および第２の光電変換部の電荷に基づく第１の画像信号を前記第１の信号線に順に出力し、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、前記第２の出力期間では、前記第２の蓄積期間における前記第１の光電変換部の電荷に基づく第２の画像信号と、前記第２の蓄積期間における第１および第２の光電変換部の電荷または第２の光電変換部の電荷に基づく第３の画像信号を前記第２の信号線に順に出力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の出力期間は、前記第１の出力期間より短いことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画素のうちの一部の画素は、前記第２の出力期間では、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の画素のうちのオートフォーカス枠の中の画素は、前記第２の出力期間では、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の画素のうちの所定間隔おきの画素は、前記第２の出力期間では、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の画素のうちの一部の画素は、前記第２の出力期間では、自己の画素の電荷と他の画素の電荷とを混合した後に、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の画素の各々は、前記第１の光電変換部および前記第２の光電変換部に対応する１つのマイクロレンズを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画素の各々は、
前記第１の光電変換部の電荷を第１の保持部に転送する第１の転送スイッチと、
前記第１の保持部の電荷を第２の保持部に転送する第２の転送スイッチと、
前記第２の光電変換部の電荷を第３の保持部に転送する第３の転送スイッチと、
前記第３の保持部の電荷を前記第２の保持部に転送する第４の転送スイッチと、
前記第１の光電変換部の電荷を第４の保持部に転送する第５の転送スイッチと、
前記第４の保持部の電荷を第５の保持部に転送する第６の転送スイッチと、
前記第２の光電変換部の電荷を第６の保持部に転送する第７の転送スイッチと、
前記第６の保持部の電荷を前記第５の保持部に転送する第８の転送スイッチとを有し、
前記複数の画素は、前記第１の出力期間では、前記第２の保持部の電荷に基づく画像信号を前記第１の信号線に順に出力し、前記第２の出力期間では、前記第５の保持部の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の撮像装置と、
前記第２の画像信号と前記第３の画像信号とを基に、フォーカスレンズの位置を制御する制御部と
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１１】
各々が光電変換を行う第１および第２の光電変換部を有する複数の画素と、
前記複数の画素に接続可能な第１の信号線と、
前記複数の画素に接続可能な第２の信号線とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記複数の画素が、第１の蓄積期間では、前記第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積するステップと、
前記複数の画素が、前記第１の蓄積期間の後の第１の出力期間では、前記第１の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第１の信号線に順に出力するステップと、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素が、前記第１の蓄積期間の後の第２の蓄積期間では、前記第１の出力期間の出力と並列に、前記第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積するステップと、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素が、前記第２の蓄積期間の後の第２の出力期間では、前記第１の出力期間の出力と並列に、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力するステップと
を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、撮像システムおよび撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像システムは、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどの撮像素子を有し、多機能化が進んでいる。撮像システムは、静止画像信号や動画像信号の生成だけでなく、撮像素子から得られた画像情報に基づいて焦点調節を行うことができる。
【０００３】
特許文献１には、撮像素子から得られた撮像信号を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う撮像システムが開示されている。撮像素子は、画素毎に、１つのマイクロレンズと２つのフォトダイオードを有する。各フォトダイオードは、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光を受光する。撮像システムは、２つのフォトダイオードの出力信号を比較することにより、焦点検出を行い、２つのフォトダイオードの出力信号を加算することにより、撮像用画像の画像信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２４９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、撮像システムは、１フレーム前の画像情報を用いて焦点を合わせるためのレンズ駆動を行う。そのため、撮像システムは、１フレーム分、遅れた画像情報を用いることになり、その間に本来焦点を合わせたい被写体が動いてしまう場合がある。この場合、撮像システムは、オートフォーカスタイムラグが長くなり、焦点の合わない画像を生成してしまう課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、各々が光電変換を行う第１および第２の光電変換部を有する複数の画素と、前記複数の画素に接続可能な第１の信号線と、前記複数の画素に接続可能な第２の信号線とを有し、前記複数の画素は、第１の蓄積期間では、前記第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、前記第１の蓄積期間の後の第１の出力期間では、前記第１の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第１の信号線に順に出力し、前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、前記第１の蓄積期間の後の第２の蓄積期間では、前記第１の出力期間の出力と並列に、前記第１および第２の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、前記第２の蓄積期間の後の第２の出力期間では、前記第１の出力期間の出力と並列に、前記第２の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第２の信号線に順に出力する撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像システムの構成例を示す図である。
【図２】撮像素子の構成例を示す図である。
【図３】瞳分割方式の撮像素子を説明するための図である。
【図４】撮像素子の１画素の構成例を示す図である。
【図５】撮像システムの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】撮像素子の制御信号を示すタイミングチャートである。
【図７】撮像システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施形態による撮像システム１２０の構成例を示すブロック図である。撮像システム１２０は、撮像素子１００と、処理回路１０１と、制御演算部１０２と、制御回路１０４と、メモリ部１０５と、記録媒体制御部１０６と、表示部１０７と、記録媒体１０８と、外部インターフェース部１０９と、操作部１１０とを有する。さらに、撮像システム１２０は、シャッタ１１１と、レンズ駆動回路１１２と、絞り駆動回路１１３と、レンズアクチュエータ１１４と、絞りアクチュエータ１１５と、撮影レンズ１１６と、絞り１１７と、フォーカスレンズ１１８とを有する。
【００１１】
撮影レンズ１１６は、撮影光学系（共通光学系）の先端に配置された第１のレンズ群であり、光軸方向に進退し、変倍作用（ズーム機能）を実現する。絞り１１７は、絞り１１７の開口径を調節することにより、撮影時の光量を調節する。フォーカスレンズ１１８は、第２のレンズ群であり、光軸方向の進退により、撮影光学系の焦点を調節する。
【００１２】
シャッタ１１１は、静止画像の撮影時に露光秒時を調節するためのフォーカルプレーンシャッタである。撮像システム１２０は、シャッタ１１１により、撮像素子１００の露光秒時を調節することができるが、これに限定されない。撮像素子１００は、電子シャッタ機能を有し、制御パルスにより、撮像素子１００の露光秒時を調節してもよい。
【００１３】
レンズアクチュエータ１１４は、フォーカスレンズ１１８を光軸方向に進退駆動し、フォーカスレンズ１１８の焦点位置を調節する。レンズ駆動回路１１２は、制御演算部１０２の制御の下、レンズアクチュエータ１１４の駆動を制御する。
【００１４】
絞りアクチュエータ１１５は、駆動により、絞り１１７の開口径を調節する。絞り駆動回路１１３は、制御演算部１０２の制御の下、絞りアクチュエータ１１５の駆動を制御する。
【００１５】
撮像素子１００は、撮像装置であり、撮影レンズ１１６およびフォーカスレンズ１１８により形成された被写体の光学像を電気信号に変換することにより、アナログの画像信号を生成する。撮像素子１００は、制御回路１０４の制御により、静止画像信号または動画像信号を生成する。
【００１６】
処理回路１０１は、撮像素子１００により生成された画像信号に対して画像処理を行う。例えば、画像処理は、画像信号をアナログからデジタルに変換する処理、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理、シェーディング処理、ホワイトバランス処理、キズ補正、ダークシェーディング補正、黒引き処理、および圧縮等である。
【００１７】
制御演算部１０２は、撮像システム１２０の全体の制御と各種演算を行う。制御回路１０４は、制御演算部１０２からの制御信号に基づき、撮像素子１００を駆動させるための駆動パルスを生成する。メモリ部１０５は、画像信号を一時的に記憶する。記録媒体制御部１０６は、記録媒体１０８に対して、画像信号の記録または読み出しを行う。表示部１０７は、画像信号の表示を行う。記録媒体１０８は、半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体であり、画像信号を記憶する。
【００１８】
外部インターフェース部１０９は、外部コンピュータ等と通信を行うためのインターフェースである。操作部１１０は、ユーザの操作に応じて、撮像システム１２０の駆動条件に関する情報を制御演算部１０２に出力する。撮像システム１２０は、操作部１１０から入力した情報に基づいて、撮像システム１２０の全体の制御を行う。
【００１９】
図２は、図１の撮像素子１００の構成例を示す図である。撮像素子１００は、画素領域２０１と、垂直走査回路２０２と、列増幅回路２０３と、水平走査回路２０４と、出力回路２０５と、制御回路２０６とを有する。
【００２０】
画素領域２０１は、行列状に配置された複数の画素２０７を有する。垂直走査回路２０２は、行単位で、画素２０７に含まれる複数のトランジスタをオン（導通状態）又はオフ（非導通状態）に制御するための制御信号を供給する。複数の画素２０７の各々は、光を電荷に変換し、画素信号を生成する。各列の画素２０７は、それぞれ、各列の列信号線２０８ａおよび２０８ｂに接続可能である。複数の画素２０７は、行単位で、画素信号を列信号線２０８ａまたは２０８ｂに出力する。
【００２１】
列増幅回路２０３は、列信号線２０８ａまたは２０８ｂの画素信号を増幅し、画素２０７のリセット時の信号と画素２０７の光電変換時の信号に基づく相関二重サンプリング処理などの処理を行う。水平走査回路２０４は、列増幅回路２０３の各列の画素信号を順に出力回路２０５に転送する。出力回路２０５は、バッファアンプおよび差動増幅器などを有し、列増幅回路２０３からの画素信号を図１の処理回路１０１に出力する。
【００２２】
なお、垂直走査回路２０２は、偽信号成分の補正などの信号処理を行う信号処理回路の機能を含んでもよい。また、列増幅回路２０３は、画像信号をアナログからデジタルに変換してもよい。
【００２３】
図３（ａ）は、画素領域２０１のレイアウト例を示す図である。画素領域２０１は、行列状に配置された複数の画素２０７を有する。複数の画素２０７は、水平方向にｈ個、垂直方向にｖ個配置されている。複数の画素２０７の各々は、マイクロレンズ３０１と、フォトダイオード３０２Ａと、フォトダイオード３０２Ｂとを有する。フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの各々は、光電変換を行う光電変換部である。フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂは、それぞれ、隔壁素子分離領域によって分離されており、光を電荷に変換する。各画素２０７では、２つのフォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂに対して１つのマイクロレンズ３０１が上部に配置される。すなわち、複数の画素２０７の各々は、複数のフォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂに対応する１つのマイクロレンズ３０１を有する。フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂは、マイクロレンズ３０１を共有している。
【００２４】
フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂは、撮影レンズ１１６の異なる瞳領域を通過した光を受光することにより、互いに位相差を持ったＡ像およびＢ像の光像を受光する。複数の画素２０７のフォトダイオード３０２Ａは、Ａ像の画像信号を生成することができる。複数の画素２０７のフォトダイオード３０２Ｂは、Ｂ像の画像信号を生成することができる。ＡＢ像は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷が混合された電荷に基づく画像である。撮像素子１００は、図３（ｂ）に示すように、フォトダイオード３０２Ａの電荷のみに基づくＡ像の画像信号と、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷が混合された電荷に基づくＡＢ像の画像信号を出力する。
【００２５】
処理回路１０１は、Ａ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を入力し、ＡＢ像の画像信号からＡ像の画像信号を減算することにより、Ｂ像の画像信号を得ることができる。制御演算部１０２は、Ａ像の画像信号とＢ像の画像信号を比較することにより、Ａ像とＢ像の位相差を検出し、位相差に応じて、レンズ駆動回路１１２およびレンズアクチュエータ１１４を介して、フォーカスレンズ１１８の焦点を調節する。これにより、オートフォーカス（ＡＦ）が実現される。また、ＡＢ像の画像信号は、撮像用画像の画像信号として使用される。
【００２６】
図４は、１つの画素２０７の構成例を示す図である。画素２０７は、フォトダイオード３０２Ａ、保持部４０１Ａと、保持部４０２Ａと、フローティングデフュージョン（以下、ＦＤと表す）４０３とを有する。また、画素２０７は、転送トランジスタ４０５Ａと、転送トランジスタ４０６Ａと、転送トランジスタ４０７Ａと、転送トランジスタ４０８Ａと、オーバーフロートランジスタ４１５Ａとを有する。
【００２７】
また、画素２０７は、フォトダイオード３０２Ｂと、保持部４０１Ｂと、保持部４０２Ｂと、ＦＤ４０４とを有する。また、画素２０７は、転送トランジスタ４０５Ｂと、転送トランジスタ４０６Ｂと、転送トランジスタ４０７Ｂと、転送トランジスタ４０８Ｂと、オーバーフロートランジスタ４１５Ｂとを有する。
【００２８】
また、画素２０７は、増幅トランジスタ４０９と、増幅トランジスタ４１０と、選択トランジスタ４１１と、選択トランジスタ４１２と、リセットトランジスタ４１３と、リセットトランジスタ４１４とを有する。
【００２９】
フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、それぞれ、光電変換部であり、入射光を光に変換し、変換した電荷を蓄積する。転送トランジスタ（転送スイッチ）４０５Ａは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード３０２Ａにより変換された電荷を保持部４０１Ａに転送する。転送トランジスタ４０６Ａは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード３０２Ａにより変換された電荷を保持部４０２Ａに転送する。保持部４０１Ａおよび保持部４０２Ａは、それぞれ、電荷を保持する。
【００３０】
転送トランジスタ４０５Ｂは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード３０２Ｂにより変換された電荷を保持部４０１Ｂに転送する。転送トランジスタ４０６Ｂは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード３０２Ｂにより変換された電荷を保持部４０２Ｂに転送する。保持部４０１Ｂおよび保持部４０２Ｂは、それぞれ、電荷を保持する。
【００３１】
転送トランジスタ４０７Ａは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部４０１Ａの電荷をＦＤ４０３に転送する。転送トランジスタ４０７Ｂは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部４０１Ｂの電荷をＦＤ４０３に転送する。ＦＤ４０３は、保持部であり、電荷を保持する。
【００３２】
転送トランジスタ４０８Ａは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部４０２Ａの電荷をＦＤ４０４に転送する。転送トランジスタ４０８Ｂは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部４０２Ｂの電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、保持部であり、電荷を保持する。
【００３３】
増幅トランジスタ４０９は、ドレインが電源電圧ノード４１６に接続され、ソースが選択トランジスタ４１１を介して列信号線２０８ａに接続されている。増幅トランジスタ４１０は、ドレインが電源電圧ノード４１６に接続され、ソースが選択トランジスタ４１２を介して列信号線２０８ｂに接続されている。各列の列信号線２０８ａおよび列信号線２０８ｂは、図２の列増幅回路２０３に接続されている。
【００３４】
リセットトランジスタ４１３は、リセットスイッチであり、オン状態では、ＦＤ４０３の電荷（電圧）をリセットする。リセットトランジスタ４１４は、リセットスイッチであり、オン状態では、ＦＤ４０４の電荷（電圧）をリセットする。
【００３５】
オーバーフロートランジスタ４１５Ａは、排出スイッチであり、ソースがフォトダイオード３０２Ａに接続され、ドレインが電源電圧ノードに接続されている。オーバーフロートランジスタ４１５Ａは、オン状態では、フォトダイオード３０２Ａの電荷を電源電圧ノードなどのオーバーフロードレインに排出する。
【００３６】
オーバーフロートランジスタ４１５Ｂは、排出スイッチであり、ソースがフォトダイオード３０２Ｂに接続され、ドレインが電源電圧ノードに接続されている。オーバーフロートランジスタ４１５Ｂは、オン状態では、フォトダイオード３０２Ｂの電荷を電源電圧ノードなどのオーバーフロードレインに排出する。
【００３７】
オーバーフロートランジスタ４１５Ａがオンからオフに変化すると、フォトダイオード３０２Ａは、光電変換された電荷の蓄積を開始する。また、オーバーフロートランジスタ４１５Ｂがオンからオフに変化すると、フォトダイオード３０２Ｂは、光電変換された電荷の蓄積を開始する。これにより、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷蓄積期間の長さが設定される。
【００３８】
なお、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂを設けることは必須ではなく、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂを削除してもよい。オーバーフロートランジスタ４１５Ａを削除する場合、例えば、転送トランジスタ４０５Ａがオンからオフに変化すると、フォトダイオード３０２Ａは、光電変換された電荷の蓄積を開始し、電荷蓄積期間の長さが設定される。また、転送トランジスタ４０５Ｂがオンからオフに変化すると、フォトダイオード３０２Ｂは、光電変換された電荷の蓄積を開始し、電荷蓄積期間の長さが設定される。この構成では、電荷蓄積期間の長さを設定するための各トランジスタの動作方法に制約が生じるが、素子数が削減されるため、レイアウトの自由度が向上する。
【００３９】
上記のすべてのトランジスタは、制御信号がハイレベルの場合にオン状態となり、制御信号がローレベルの場合にオフ状態となる。図２の垂直走査回路２０２は、各行の制御信号を同時にハイレベルまたはローレベルに制御することにより、複数の画素２０７における電荷蓄積期間が実質的に同一となるように制御することができる。このような構成により、撮像素子１００は、複数の画素２０７における光電変換の期間を実質的に一致させるグローバル電子シャッタ動作を行うことができる。
【００４０】
なお、複数の画素２０７は、大部分の有効画素と、一部の遮光画素またはダミー画素を有してもよい。有効画素は、図４の画素２０７の構成を有し、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂが遮光されていない。遮光画素は、図４の画素２０７の構成を有し、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂが遮光されている。ダミー画素は、図４の画素２０７と同様の構成を有するが、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂを有さない。
【００４１】
図５は、撮像システム１２０の制御方法を示すタイミングチャートであり、撮像動作を示している。図５は、フレーム期間と、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２の電荷蓄積期間を示す。また、図５は、保持部４０１Ａ保持期間と、保持部４０１Ｂの保持期間と、保持部４０２Ａの保持期間と、保持部４０２Ｂの保持期間を示す。また、図５は、ＦＤ４０３の保持期間と、ＦＤ４０４の保持期間と、増幅トランジスタ４０９の出力期間ＴＲ１と、増幅トランジスタ４１０の出力期間ＴＲ２を示している。ここで、出力期間ＴＲ１およびＴＲ２は、それぞれ、各行の画素２０７において、増幅トランジスタ４０９および４１０の出力動作が順次行われる期間である。出力期間ＴＲ１およびＴＲ２は、増幅トランジスタ４０９および４１０と、選択トランジスタ４１１および４１２の信号の出力期間を含む。垂直走査回路２０２は、制御信号により、上記のトランジスタの動作を制御する。
【００４２】
時刻ＴＡ０〜ＴＢ０は、第１のフレームの期間である。時刻ＴＡ０では、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオンからオフに変化する。すると、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、第１回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻ＴＡ０〜ＴＡ１は、第１回の電荷蓄積期間である。時刻ＴＡ０〜ＴＡ１では、すべての画素２０７のフォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、光電変換された電荷を蓄積する。
【００４３】
時刻ＴＡ１では、転送トランジスタ４０５Ａおよび４０５Ｂは、それぞれ、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂに蓄積されている電荷を保持部４０１Ａおよび４０１Ｂに転送する。保持部４０１Ａは、フォトダイオード３０２Ａの電荷を蓄積する。保持部４０１Ｂは、フォトダイオード３０２Ｂの電荷を蓄積する。
【００４４】
その後、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７では、複数の画素２０７の転送トランジスタ４０７Ａおよび４０７Ｂは、それぞれ、行単位で、順に、保持部４０１Ａおよび４０１Ｂに蓄積されている電荷をＦＤ４０３に転送する。ＦＤ４０３は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の出力期間では、複数の画素２０７の増幅トランジスタ４０９は、行単位で、順に、ＦＤ４０３に保持されている電荷量に基づくＡＢ像の画像信号（電圧）を、選択トランジスタ４１１を介して、列信号線２０８ａに出力する。撮像素子１００は、上記の動作を、１行目からＮ１行目まで順に繰り返す。このＡＢ像の画像信号は、撮像用画像の画像信号として使用される。
【００４５】
また、時刻ＴＡ２では、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオンからオフに変化する。すると、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、第２回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻ＴＡ２〜ＴＡ３は、第２回の電荷蓄積期間である。時刻ＴＡ２〜ＴＡ３では、すべての画素２０７のフォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の出力と並列に、光電変換された電荷を蓄積する。
【００４６】
時刻ＴＡ３では、転送トランジスタ４０６Ａおよび４０６Ｂは、それぞれ、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂに蓄積されている電荷を保持部４０２Ａおよび４０２Ｂに転送する。保持部４０２Ａは、フォトダイオード３０２Ａの電荷を蓄積する。保持部４０２Ｂは、フォトダイオード３０２Ｂの電荷を蓄積する。
【００４７】
時刻ＴＡ４では、オートフォーカス枠の中の１行目の画素２０７において、転送トランジスタ４０８Ａは、保持部４０２Ａに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。オートフォーカス枠は、合焦位置検出枠であり、オートフォーカスの対象である一部の画素２０７を含む枠である。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａの電荷を保持する。増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡ像の１行目の画像信号（電圧）を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００４８】
次に、オートフォーカス枠の中の１行目の画素２０７において、転送トランジスタ４０８Ｂは、保持部４０２Ｂに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡＢ像の１行目の画像信号（電圧）を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００４９】
次に、オートフォーカス枠の中の２行目の画素２０７において、転送トランジスタ４０８Ａは、保持部４０２Ａに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａの電荷を保持する。増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡ像の２行目の画像信号を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００５０】
次に、オートフォーカス枠の中の２行目の画素２０７において、転送トランジスタ４０８Ｂは、保持部４０２Ｂに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡＢ像の２行目の画像信号を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００５１】
時刻ＴＡ４〜ＴＡ５では、撮像素子１００は、上記のＡ像の画像信号とＡＢ像の画像信号の出力動作を、オートフォーカス枠の中の１行目からＮ２行目まで順に繰り返す。時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の出力期間では、オートフォーカス枠の中のオートフォーカス枠の中の１行目からＮ２行目までの画素２０７は、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の出力期間の出力と並列に、Ａ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を列信号線２０８ｂに順に出力する。このＡ像の画像信号とＡＢ像の画像信号は、オートフォーカス用画像の画像信号として使用される。時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の出力期間は、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の出力期間より短い。
【００５２】
時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の１行目からＮ２行目までの行数は、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の１行目からＮ１行目までの行数より少ない。そのため、時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の期間は、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の期間より短い。
【００５３】
時刻ＴＡ４〜ＴＡ５では、処理回路１０１は、撮像素子１００から、オートフォーカス枠の中のＡ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を入力し、ＡＢ像の画像信号からＡ像の画像信号を減算することにより、Ｂ像の画像信号を得ることができる。制御演算部１０２は、Ａ像の画像信号とＢ像の画像信号を比較することにより、Ａ像とＢ像の位相差を検出し、位相差に応じて、オートフォーカス情報を演算し、オートフォーカス情報をレンズ駆動回路１１２に出力する。レンズ駆動回路１１２は、制御部であり、オートフォーカス情報を基に、レンズアクチュエータ１１４を介して、フォーカスレンズ１１８の位置を制御することにより、フォーカスレンズ１１８の焦点を調節する。これにより、オートフォーカスが実現される。
【００５４】
時刻ＴＢ０は、第２のフレームの開始時刻である。時刻ＴＢ０では、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオンからオフに変化する。すると、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、第１回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。第２のフレームの時刻ＴＢ０〜ＴＢ７は、第１のフレームの時刻ＴＡ０〜ＴＡ７と同様である。
【００５５】
以上のように、時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の増幅トランジスタ４１０の出力は、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の増幅トランジスタ４０９の出力に対して、並列して行うことができる。これにより、制御演算部１０２は、撮像用画像の画像信号の出力終了時刻ＴＡ７より前の時刻ＴＡ５において、オートフォーカスのための処理を開始することができ、高速にオートフォーカス制御を行うことができる。第１のフレームの時刻ＴＡ２〜ＴＡ３のＡＦ用画像の電荷蓄積期間と、第２のフレームの時刻ＴＢ０〜ＴＢ１の撮像用画像の電荷蓄積期間との間隔を短くすることにより、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。
【００５６】
また、制御演算部１０２は、時刻ＴＡ０〜ＴＡ１の電荷蓄積期間ではなく、時刻ＴＡ２〜ＴＡ３の電荷蓄積期間の電荷に基づくＡ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を基に、オートフォーカス制御を行う。これにより、撮像システム１２０は、被写体が動いた場合の焦点調節の精度を向上させることができる。
【００５７】
図６は、撮像システム１２０の制御方法を示すタイミングチャートであり、垂直走査回路２０２が出力する制御信号を示す。図６は、画素２０７を制御する制御信号ＯＦＤ、ＴＸＡ１１、ＴＸＡ１２、ＴＸＡ２１、ＴＸＡ２２、ＴＸＢ１１、ＴＸＢ１２、ＴＸＢ２１、ＴＸＢ２２、ＳＥＬ１、およびＳＥＬ２を示している。
【００５８】
制御信号ＯＦＤは、オーバーフロートランジスタ４１５ＡおよびＢ像オーバーフロートランジスタ４１５Ｂのゲートに印加される。制御信号ＴＸＡ１１は、転送トランジスタ４０５Ａのゲートに印加される。制御信号ＴＸＡ１２は、転送トランジスタ４０７Ａのゲートに印加される。制御信号ＴＸＡ２１は、転送トランジスタ４０６Ａのゲートに印加される。制御信号ＴＸＡ２２は、転送トランジスタ４０８Ａのゲートに印加される。
【００５９】
制御信号ＴＸＢ１１は、転送トランジスタ４０５Ｂのゲートに印加される。制御信号ＴＸＢ１２は、転送トランジスタ４０７Ｂのゲートに印加される。制御信号ＴＸＢ２１は、転送トランジスタ４０６Ｂのゲートに印加される。制御信号ＴＸＢ２２は、転送トランジスタ４０８Ｂのゲートに印加される。
【００６０】
制御信号ＳＥＬ１は、選択トランジスタ４１１のゲートに印加される。制御信号ＳＥＬ２は、選択トランジスタ４１２のゲートに印加される。垂直走査回路２０２が制御信号をハイレベルにすると、制御信号に対応するトランジスタがオンになる。垂直走査回路２０２が制御信号をローレベルにすると、制御信号に対応するトランジスタがオフになる。
【００６１】
時刻ＴＡ０の前では、制御信号ＯＦＤがハイレベルになり、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオンになる。すると、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂは、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂに蓄積されている電荷を電源電圧ノードに排出する。
【００６２】
時刻ＴＡ０では、制御信号ＯＦＤがローレベルになり、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオフになる。すると、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、第１回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻ＴＡ０〜ＴＡ１では、すべての画素２０７のフォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、光電変換された電荷を蓄積する。
【００６３】
時刻ＴＡ１では、制御信号ＴＸＡ１１およびＴＸＢ１１がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ４０５Ａおよび４０５Ｂは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０５Ａおよび４０５Ｂは、それぞれ、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂに蓄積されている電荷を保持部４０１Ａおよび４０１Ｂに転送する。制御信号ＴＸＡ１１およびＴＸＢ１１がローレベルになると、転送トランジスタ４０５Ａおよび４０５Ｂがオフになり、第１回の電荷蓄積期間が終了する。時刻ＴＡ０〜ＴＡ１は、第１回の電荷蓄積期間である。
【００６４】
時刻ＴＡ２〜ＴＡ７では、各行の制御信号ＴＸＡ１２およびＴＸＢ１２が順にハイレベルパルスになり、各行の転送トランジスタ４０７Ａおよび４０７Ｂは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０７Ａおよび４０７Ｂは、それぞれ、行単位で、順に、保持部４０１Ａおよび４０１Ｂに蓄積されている電荷をＦＤ４０３に転送する。ＦＤ４０３は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。
【００６５】
また、時刻ＴＡ２〜ＴＡ７では、各行の制御信号ＳＥＬ１が順にハイレベルパルスになり、各行の選択トランジスタ４１１は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ４０９は、行単位で、順に、ＦＤ４０３に保持されている電荷量に基づくＡＢ像の画像信号を、選択トランジスタ４１１を介して、列信号線２０８ａに出力する。撮像素子１００は、上記の動作を、１行目からＮ１行目まで順に繰り返す。このＡＢ像の画像信号は、撮像用画像の画像信号として使用される。
【００６６】
また、時刻ＴＡ２の前では、制御信号ＯＦＤがハイレベルになり、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオンになる。すると、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂは、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂに蓄積されている電荷を電源電圧ノードに排出する。
【００６７】
時刻ＴＡ２では、制御信号ＯＦＤがローレベルになり、オーバーフロートランジスタ４１５Ａおよび４１５Ｂがオフになる。すると、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、第２回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻ＴＡ２〜ＴＡ３では、すべての画素２０７のフォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂは、光電変換された電荷を蓄積する。
【００６８】
時刻ＴＡ３では、制御信号ＴＸＡ２１およびＴＸＢ２１がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ４０６Ａおよび４０６Ｂは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０６Ａおよび４０６Ｂは、それぞれ、フォトダイオード３０２Ａおよびフォトダイオード３０２Ｂに蓄積されている電荷を保持部４０２Ａおよび４０２Ｂに転送する。制御信号ＴＸＡ２１およびＴＸＢ２１がローレベルになると、転送トランジスタ４０６Ａおよび４０６Ｂがオフになり、第２回の電荷蓄積期間が終了する。時刻ＴＡ２〜ＴＡ３は、第２回の電荷蓄積期間である。
【００６９】
時刻ＴＡ４では、オートフォーカス枠の中の１行目の画素２０７において、制御信号ＴＸＡ２２がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ４０８Ａは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０８Ａは、保持部４０２Ａに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａの電荷を保持する。また、制御信号ＳＥＬ２がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ４１２は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡ像の１行目の信号を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００７０】
次に、オートフォーカス枠の中の１行目の画素２０７において、制御信号ＴＸＢ２２がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ４０８Ｂは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０８Ｂは、保持部４０２Ｂに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。また、制御信号ＳＥＬ２がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ４１２は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡＢ像の１行目の信号を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００７１】
次に、オートフォーカス枠の中の２行目の画素２０７において、制御信号ＴＸＡ２２がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ４０８Ａは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０８Ａは、保持部４０２Ａに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａの電荷を保持する。また、制御信号ＳＥＬ２がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ４１２は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡ像の２行目の信号を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００７２】
次に、オートフォーカス枠の中の２行目の画素２０７において、制御信号ＴＸＢ２２がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ４０８Ｂは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ４０８Ｂは、保持部４０２Ｂに蓄積されている電荷をＦＤ４０４に転送する。ＦＤ４０４は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。また、制御信号ＳＥＬ２がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ４１２は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４０４に保持されている電荷量に基づくＡＢ像の２行目の信号を、選択トランジスタ４１２を介して、列信号線２０８ｂに出力する。
【００７３】
時刻ＴＡ４〜ＴＡ５では、撮像素子１００は、上記のＡ像の画像信号とＡＢ像の画像信号の出力動作を、オートフォーカス枠の中の１行目からＮ２行目まで順に繰り返す。このＡ像の画像信号とＡＢ像の画像信号は、オートフォーカス用画像の画像信号として使用される。
【００７４】
図７は、撮像システム１２０の制御方法を示すフローチャートである。ステップＳ７０１では、制御演算部１０２は、ユーザにより操作部１１０に含まれる電源釦がオンにされた後、ユーザにより操作部１１０に含まれる静止画記録釦がオンにされたことを検出すると、ステップＳ７０３に進む。なお、制御演算部１０２は、静止画記録釦がオンにされている間は静止画記録を続ける（連写撮影を行う）。
【００７５】
ステップＳ７０３では、制御演算部１０２は、撮像用画像の条件設定を行う。例えば、条件設定は、撮像素子１００に対するＩＳＯの設定、絞り駆動回路１１３に対する絞り値の設定、記録画像領域の設定、および位相差情報を取得するか否かの設定等である。制御演算部１０２は、設定された記録画像領域および位相差情報取得の有無に応じて、上記の増幅トランジスタ４０９の出力期間ＴＲ１を決定する。
【００７６】
次に、ステップＳ７０４では、制御演算部１０２は、オートフォーカス用画像の条件設定を行う。例えば、条件設定は、撮像素子１００に対するＩＳＯの設定、および絞り駆動回路１１３に対する絞り値の設定等に加え、オートフォーカス枠の設定、および加算や間引き等の読み出しの方法の設定である。オートフォーカス枠は、オートフォーカス用画像信号を読み出すための領域である。制御演算部１０２は、設定されたオートフォーカス枠および読み出し方法に応じて、上記の増幅トランジスタ４１０の出力期間ＴＲ２を決定する。
【００７７】
ここで、静止画連写時のコマ速が決まっており、１枚の画像取得にかけられる時間をＴＲとする。撮影用画像の電荷蓄積期間ＥＸ１は、図５の時刻ＴＡ０〜ＴＡ１の期間である。オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２は、図５の時刻ＴＡ２〜ＴＡ３の期間である。駆動時間ＴＦは、レンズ駆動回路１１２の駆動時間である。撮影用画像の電荷蓄積期間ＥＸ１と、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２と、増幅トランジスタ４０９の出力期間ＴＲ１と、増幅トランジスタ４１０の出力期間ＴＲ２は、式（１）および（２）の関係を有するように、設定される。
【００７８】
ＴＲ≧ＥＸ１＋ＴＲ１  ・・・（１）
ＴＲ−ＥＸ１≧ＥＸ２＋ＴＲ２＋ＴＦ  ・・・（２）
【００７９】
次に、ステップＳ７０５では、制御演算部１０２は、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２の開始タイミングの設定を行う。撮像システム１２０は、式（２）を満たす条件で、次に撮影する静止画（撮像用画像）の直前にＡＦ用画像を撮影することにより、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。そこで、制御演算部１０２は、ＴＲ−ＴＲ２−ＴＦの値を基に、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２の開始タイミングを設定する。
【００８０】
次に、ステップＳ７０６では、制御演算部１０２は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂが撮像用画像の電荷蓄積を開始するように制御する。制御演算部１０２は、制御信号ＯＦＤにより、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を排出させ、絞り値とＩＳＯに応じて、電荷蓄積期間ＥＸ１、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂが電荷蓄積を行うように制御する。この処理は、図５の時刻ＴＡ０〜ＴＡ１の処理に対応する。
【００８１】
次に、ステップＳ７０７では、画素２０７は、撮像用画像信号を列信号線２０８ａに出力する。この処理は、図５の時刻ＴＡ２〜ＴＡ７の処理に対応する。
【００８２】
次に、ステップＳ７０８では、制御演算部１０２は、現タイミングがステップＳ７０５で決定したＡＦ用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２の開始タイミングになったか否かを判定する。制御演算部１０２は、現タイミングがＡＦ用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２の開始タイミングになっていない場合には待機し、現タイミングがＡＦ用画像の電荷蓄積期間ＥＸ２の開始タイミングになった場合には、ステップＳ７０９に進む。
【００８３】
ステップＳ７０９では、制御演算部１０２は、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂがオートフォーカス用画像の電荷蓄積を開始するように制御する。制御演算部１０２は、制御信号ＯＦＤにより、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂの電荷を排出させ、電荷蓄積期間ＥＸ２、フォトダイオード３０２Ａおよび３０２Ｂが電荷蓄積を行うように制御する。この処理は、図５の時刻ＴＡ２〜ＴＡ３の処理に対応する。
【００８４】
次に、ステップＳ７１０では、画素２０７は、ＡＦ用画像信号を列信号線２０８ｂに出力する。この処理は、図５の時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の処理に対応する。
【００８５】
次に、ステップＳ７１１では、処理回路１０１は、ＡＦ用画像のＡＢ像の画像信号からＡＦ用画像のＡ像の画像信号を減算することにより、ＡＦ用画像のＢ像の画像信号を得る。制御演算部１０２は、Ａ像の画像信号とＢ像の画像信号を比較することにより、Ａ像とＢ像の位相差を検出し、位相差に応じて、オートフォーカス情報を演算し、オートフォーカス情報をレンズ駆動回路１１２に出力する。
【００８６】
次に、ステップＳ７１２では、レンズ駆動回路１１２は、オートフォーカス情報を基に、レンズアクチュエータ１１４を介して、フォーカスレンズ１１８の焦点を調節する。これにより、オートフォーカスが実現される。
【００８７】
次に、ステップＳ７１３では、制御演算部１０２は、画素２０７が撮像用画像信号を列信号線２０８ａに出力する処理を終了したか否かを判定する。この処理は、図５の時刻ＴＡ７の処理に対応する。制御演算部１０２は、画素２０７が撮像用画像信号を列信号線２０８ａに出力する処理を終了していない場合には待機し、画素２０７が撮像用画像信号を列信号線２０８ａに出力する処理を終了した場合には、ステップＳ７１４に進む。
【００８８】
ステップＳ７１４では、処理回路１０１は、撮像用画像信号に対して、静止画の現像処理として、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理、シェーディング処理、ホワイトバランス処理、および補正処理等を行い、静止画信号を出力する。
【００８９】
次に、ステップＳ７１５では、制御演算部１０２は、静止画信号を記録媒体１０８に記録し、静止画信号を表示部１０７にライブビュー表示する。
【００９０】
次に、ステップＳ７１６では、制御演算部１０２は、静止画記録釦がオフになったか否かを判定する。制御演算部１０２は、静止画記録釦がオフになっていない場合には、ステップＳ７０６へ戻り、静止画撮影処理を繰り返す。また、制御演算部１０２は、静止画記録釦がオフになった場合には、ステップＳ７１７に進み、図７の処理を終了する。
【００９１】
以上のように、撮像素子１００は、撮像用画像として、ＦＤ４０３を用いて、ＡＢ像の画像信号を出力する。なお、撮像素子１００は、撮像用画像として、Ａ像の画像信号とＢ像の画像信号を出力してもよい。
【００９２】
また、撮像素子１００は、オートフォーカス用画像として、ＦＤ４０４を用いて、Ａ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を出力する。なお、撮像素子１００は、オートフォーカス用画像として、Ａ像の画像信号とＢ像の画像信号を出力してもよい。Ｂ像の画像信号は、フォトダイオード３０２Ｂの電荷に基づく画像信号である。
【００９３】
また、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間の開始時刻は、転送トランジスタ４０５Ａおよび４０５Ｂの転送直後の時刻ＴＡ２に限定されず、時刻ＴＡ２より後であってもよい。
【００９４】
また、オートフォーカス枠は、画素領域２０１内の全画素２０７の領域、または、画素領域２０１内の全画素２０７のうちの一部の画素２０７の領域である。すなわち、オートフォーカス枠は、画素領域２０１内の全画素２０７のうちの少なくとも一部の画素２０７の領域である。
【００９５】
また、撮像素子１００は、オートフォーカス用画像として、複数行の画素２０７の画像信号を間引いて読み出してもよい。すなわち、時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の出力期間では、複数の画素２０７のうちの所定間隔おきの画素は、Ａ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を列信号線２０８ｂに順に出力する。
【００９６】
また、撮像素子１００は、オートフォーカス用画像として、複数行の画素２０７の電荷を混合した信号を読み出してもよい。すなわち、時刻ＴＡ４〜ＴＡ５の出力期間では、複数の画素２０７のうちの一部の画素は、自己の画素の電荷と他の画素の電荷とを混合した後に、Ａ像の画像信号とＡＢ像の画像信号を列信号線２０８ｂに順に出力する。
【００９７】
また、オートフォーカス枠は、主被写体の枠でもよい。撮像素子１００は、オートフォーカス用画像として読み出す行数を減らすことにより、オートフォーカス用画像信号の読み出し時間を短くすることができる。これにより、撮像素子１００は、時刻ＴＡ２〜ＴＡ３のオートフォーカス用画像の電荷蓄積期間の開始を遅らせ、時刻ＴＢ０からの撮像用画像の電荷蓄積期間に対し、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。
【００９８】
なお、撮像素子１００は、デジタルカメラ、ビデオカメラの他、スマートフォン、タブレット、工業用カメラ、医療用カメラ、車載カメラ等に適用可能である。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１００  撮像素子、２０８ａ，２０８ｂ  列信号線、３０２Ａ，３０２Ｂ  フォトダイオード
【図１】
2020136810.tif 000003
【図２】
2020136810.tif 000004
【図３】
2020136810.tif 000005
【図４】
2020136810.tif 000006
【図５】
2020136810.tif 000007
【図６】
2020136810.tif 000008
【図７】
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