(57)【要約】【課題】画像処理等による補正を行うことなく、露光ムラ等の発生を抑える。【解決手段】撮像装置は、画像信号を出力する複数の画素が行列状に配置されており、複数の画素のそれぞれは、撮像した被写体像に応じた画像信号を出力する有効範囲と、有効範囲の周囲に配置され被写体像と無関係な画像信号を出力する非有効範囲とのいずれかに含まれ、かつローリングシャッタ方式により行単位で画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子の動作モードを、撮像素子の複数行のうち所定行おきの行に含まれる画素からの画像信号を行単位で出力する間引き出力モードと、複数行に含まれるほぼ全画素からの画像信号を行単位で出力する全画素出力モードとの間で切換制御する動作モード切換手段とを備え、動作モード切換手段によって間引き出力モードが選択されている場合であっても、非有効範囲に含まれる画素のみを含む連続した複数行から画像信号を出力するときには、全画素出力モードにより画像信号を出力する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号を出力する複数の画素が行列状に配置されており、該複数の画素のそれぞれは、撮像した被写体像に応じた画像信号を出力する有効範囲と、前記有効範囲の周囲に配置され前記被写体像と無関係な画像信号を出力する非有効範囲とのいずれかに含まれ、かつローリングシャッタ方式により行単位で前記画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子の動作モードを、前記撮像素子の複数行のうち所定行おきの行に含まれる画素からの画像信号を行単位で出力する間引き出力モードと、前記複数行に含まれるほぼ全画素からの画像信号を行単位で出力する全画素出力モードとの間で切換制御する動作モード切換手段とを備え、
前記動作モード切換手段によって前記間引き出力モードが選択されている場合であっても、前記非有効範囲に含まれる画素のみを含む連続した複数行から前記画像信号を出力するときには、前記全画素出力モードにより前記画像信号を出力することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記複数の画素のうち、所定行に含まれる画素を行単位でリセットするリセット手段と、
前記リセット手段によりリセットされた行の数を計数するリセットカウント手段と、
前記リセットカウント手段により計数された行の数に基づいて、次にリセットする行が前記有効範囲に含まれるか否かを判定するリセット範囲判定手段と、
前記間引き出力モードに選択されており、かつ前記リセット範囲判定手段により次にリセットすべき行が前記有効範囲に含まれると判定されると、当該次にリセットすべき行以降において、前記リセット手段により実行するリセットの態様を変更するリセット態様変更手段とを更に備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記リセット手段によりリセットされた行に含まれる各画素から、行単位で前記画像信号を読出す読出手段と、
前記読出手段により読み出された行の数を計数する読出カウント手段と、
前記読出カウント手段により計数された行の数に基づいて、次に読み出す行が前記有効範囲に含まれているか否かを判定する読出範囲判定手段と、
前記読出範囲判定手段により次に読み出す行が前記有効範囲に含まれると判定されると、前記読出手段により前記画像信号を読出す態様を変更する読出態様変更手段とをさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記リセット手段による第１行のリセットが開始されてから、所定の露光時間が経過したことを検出し、前記読出手段に対して読出開始トリガを供給する露光時間カウンタをさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記リセット判定手段により次にリセットすべき行が前記有効範囲に含まれると判定されると、当該次にリセットすべき行以降において、前記リセット手段は、所定時間おきに前記画素をリセットする行の間隔を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記リセット手段は、前記有効範囲に到達するまでは全ての行をリセットすることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記読出範囲判定手段で次に読み出す行が前記有効範囲に含まれると判定されると、当該次に読み出すべき行以降において、前記読出手段が前記画像信号を読出すための行の間隔を、前記リセット手段と同様に変更する変更手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像素子のうちオプティカルブラック部に含まれる画素からの信号を利用して、撮像された画像に対してシェーディング補正を施す電子カメラが知られている（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５０１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シェーディング補正を行うための回路等を備える必要があるので、カメラの大型化、コスト等の増加につながるという問題があった。
また、従来の技術では、撮像素子がいわゆる間引き読出しを行う際に、オプティカルブラック部に含まれる画素からの信号読出し制御について考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による撮像装置は、画像信号を出力する複数の画素が行列状に配置されており、複数の画素のそれぞれは、撮像した被写体像に応じた画像信号を出力する有効範囲と、有効範囲の周囲に配置され被写体像と無関係な画像信号を出力する非有効範囲とのいずれかに含まれ、かつローリングシャッタ方式により行単位で画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子の動作モードを、撮像素子の複数行のうち所定行おきの行に含まれる画素からの画像信号を行単位で出力する間引き出力モードと、複数行に含まれるほぼ全画素からの画像信号を行単位で出力する全画素出力モードとの間で切換制御する動作モード切換手段とを備え、動作モード切換手段によって間引き出力モードが選択されている場合であっても、非有効範囲に含まれる画素のみを含む連続した複数行から画像信号を出力するときには、全画素出力モードにより画像信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、間引き出力モードが選択されている場合であっても、非有効範囲に含まれる画素のみを含む連続した複数行に対しては、全画素出力モードにより画像信号を出力するように切換制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態による電位カメラの要部構成を示す図
【図２】実施の形態における電子カメラの制御系の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態における出力処理部の構成を示すブロック図
【図４】リセット指示と読出指示との関係を示す図
【図５】撮像素子からの信号の出力レベルを示す図
【図６】タイミングジェネレータの構成を示すブロック図
【図７】駆動タイミングの変更について説明する図
【図８】実施の形態におけるリセット指示の処理を説明するフローチャート
【図９】実施の形態における読出指示の処理を説明するフローチャート
【図１０】比較例における駆動タイミングの変更について説明する図
【図１１】変形例における間引き読出しの一例を示す図
【図１２】変形例における間引き読出しの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して、本発明による実施の形態におけるカメラを説明する。図１は電子カメラ１の要部構成を示す図である。電子カメラ１のボディに、撮影レンズＬ１と絞り２０とを備える交換レンズ２が着脱可能に装着されている。カメラ１のボディ側には、クイックリターンミラー１０、焦点板１１、ペンタプリズム１２、接眼レンズ１３、撮像素子１４、および焦点検出用センサ１５が設けられている。
【０００９】
図２は電子カメラ１の制御系を簡易的に示すブロック図である。図２において、図１に示した構成要素には同一の符号を付して説明する。電子カメラ１の制御系は、撮像素子１４、出力処理部１５、信号処理／制御回路１８、ＬＣＤ駆動回路１９、液晶表示器１９１、操作部３０、およびメモリカードインタフェース３１を備えている。
【００１０】
図１を参照して説明すると、交換レンズ２を通過して電子カメラ１に入射した被写体光は、シャッタレリーズ前は図１において実線で示すように位置するクイックリターンミラー１０で上方へ導かれて焦点板１１に結像する。焦点板１１に結像された被写体像は、ペンタプリズム１２により接眼レンズ１３へ導かれる。その結果、被写体像が撮影者に観察される。被写体光の一部はクイックリターンミラー１０の半透過領域を透過し、サブミラー１０ａにて下方に反射され、焦点検出用センサ１５へ入射される。レリーズ後はクイックリターンミラー１０が図１の破線で示される位置へ回動し、被写体光が撮像素子１４へ導かれ、その撮像面上に被写体像が結像する。
【００１１】
図２を参照して制御系について詳細に説明する。
撮像素子１４は、行列状に多数配列された画素トランジスタ１４１、画素トランジスタ１４１のそれぞれに設けられたスイッチ１４２、画素トランジスタ１４１の各行および各列を順に選択するための垂直走査回路１４３および水平走査回路１４４を有する、Ｘ−Ｙアドレス型の光電変換素子である。スイッチ１４２には、トランスファーゲートスイッチ１４２Ａ（以下、スイッチ１４２Ａと称する）、画素選択スイッチ１４２Ｂ（以下、スイッチ１４２Ｂと称する）およびコンデンサ１４２Ｃが含まれている。
【００１２】
スイッチ１４２Ａは、画素フォトダイオード１４１と、コンデンサ１４２Ｃとの間に設けられ、画素フォトダイオード１４１とコンデンサ１４２Ｃとの間の電気的接続のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングするスイッチである。コンデンサ１４２Ｃは、画素フォトダイオード１４１が光電変換した電荷を電圧値に変換するために設けられている。スイッチ１４２Ｂは、コンデンサ１４２Ｃと水平走査回路１４４との間に設けられ、コンデンサ１４２Ｃと水平走査回路１４４との間の電気的接続のＯＮ／ＯＦＦをスイッチングするスイッチである。ある画素で受光された被写体光は、その強度に応じた画像信号に変換されて、水平走査回路１４４および出力処理部１５を介して信号処理／制御回路１８へ出力される。なお、出力処理部１５については、詳細を後述する。本実施の形態において、撮像素子１４は、走査ラインごとに順次シャッタを切る方式（いわゆるローリングシャッタ方式）により駆動される。
【００１３】
信号処理／制御回路１８は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、電子カメラ１の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。信号処理／制御回路１８は、入力した画像データに対して、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理、色補間処理、輪郭強調、ビネット補正などの画像処理を実行する。そして、信号処理／制御回路１８は、画像処理が施された画像データに対してＪＰＥＧ圧縮処理を実行する。
【００１４】
メモリカードインタフェース３１は、メモリカード３２が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース３１は、制御回路１８の制御に基づいて、画像データをメモリカード３２に書き込んだり、メモリカード３２に記録されている画像データを読み出す。メモリカード３２はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。
【００１５】
ＬＣＤ駆動回路１９は、信号処理／制御回路１８の命令に基づいて液晶表示器１９１を駆動する回路である。液晶表示器１９１は、再生モードにおいて、メモリカード３２に記録されている画像データに基づいて信号処理／制御回路１８で作成された表示データの表示を行う。また、液晶表示器１９１は、いわゆるライブビュー画像を表示するように構成されている。ライブビューとは、レリーズ前にクイックリターンミラー１０を上方に跳ね上げて撮像素子１４で撮像した画像をリアルタイムに液晶表示器１９１に表示する表示形態であり、一眼レフカメラにおいて採用される撮像モードである。
【００１６】
操作部３０は、ユーザの操作を受け付けるスイッチである。操作部３０には、電源スイッチ、レリーズスイッチ、その他の設定メニューの表示切換スイッチ、設定メニュー決定ボタンなどが含まれる。上記したライブビュー画像を表示するためのライブビューモードの設定も、ユーザがこの操作部３０を操作することにより行われる。
【００１７】
次に、図３〜図６を用いて、出力処理部１５について説明する。図３に示すように、出力処理部１５は、タイミングジェネレータ１５１、Ａ／Ｄ変換回路１５２、ＯＢ（オプティカルブラック）抽出部１５３、レベル計算部１５４、Ｄ／Ａ変換回路１５５、および減算器１５６を備える。Ａ／Ｄ変換回路１５２は、撮像素子１４が出力する画像信号にアナログ的な処理をしてからデジタルの画像データに変換する回路である。
【００１８】
ＯＢ抽出部１５３は、Ａ／Ｄ変換回路１５２から入力した画像データのうち、図４に示す撮像素子１４のＯＢ（オプティカルブラック）範囲Ｒ１のうち、有効画素範囲Ｒ２を含まない（ＯＢ範囲Ｒ１のみを含む）ライン群Ｌ１に対応するデータを抽出してレベル計算部１５４へ出力する。図４示すように、ＯＢ範囲Ｒ１は、有効画素範囲Ｒ２の周囲に配置される。このＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれる画素トランジスタ１４１から出力される画像信号は、有効画素範囲Ｒ２に含まれる画素トランジスタ１４１から出力される画像信号の暗電流の除去に用いられる。すなわち、非有効画素範囲であるＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１の画素トランジスタ１４１からの画像信号は画像の絵柄の形成に用いられない被写体像と無関係な画像信号であり、有効画素範囲Ｒ２の画素トランジスタ１４１からの画素信号が画像の絵柄の形成に用いられる被写体像に応じた画像信号である。また、ＯＢ抽出部１５３は、撮像素子１４の有効画素範囲Ｒ２に対応する画像データ、すなわち撮像素子１４の全範囲から上記のＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１を除いた範囲に対応する画像データを制御回路１８へ出力する。
【００１９】
レベル計算部１５４は、ＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１における信号の出力レベルを算出する。図５において、撮像素子１４からの信号の全出力レベル、すなわち明るさを実線で示すものとすると、出力オフセット成分ＤがＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１からの画像信号の出力レベルに相当する。レベル計算部１５４により算出された出力レベルを有する信号は、Ｄ／Ａ変換器１５５によりアナログ信号に変換され、減算器１５６に出力される。減算器１５６は、撮像素子１４から入力した画像信号のレベルから、算出されたＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１における信号の出力レベルを減算する。その結果、図５における信号レンジＰに含まれる信号、すなわち暗電流によるノイズが除去された画像信号が出力される。なお、出力オフセット成分Ｄ、すなわち暗電流による影響は温度等の要因で変化する。
【００２０】
タイミングジェネレータ１５１は、信号処理／制御回路１８からの命令に応じて、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換回路１５２およびＯＢ抽出部１５３に駆動タイミングを示す信号（駆動パルス）を出力する。その結果、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換回路１５２およびＯＢ抽出部１５３の駆動タイミングを制御する。
【００２１】
タイミングジェネレータ１５１は、撮像素子１４をローリングシャッタ方式により駆動させるために、撮像素子１４を構成する画素トランジスタ１４１の指定画素行ごとに行単位でリセットを指示する。すなわち、図４に示すように、タイミングジェネレータ１５１から出力された駆動パルスＰＵ１により、画素行ＬＮ１に含まれる画素トランジスタ１４１がリセットされる。この駆動パルスＰＵ１が図４の矢印方向に駆動されることにより、画素行ＬＮ１も同期して移動する。その結果、画素トランジスタ１４１について指定画素行ごとに順次リセットが指示され、信号電荷の蓄積が開始される。
【００２２】
リセットを指示した後、タイミングジェネレータ１５１は、露光演算により算出された露光時間が経過すると、画素トランジスタ１４１の指定画素行ごとに読出しを指示する駆動パルスＰＵ２を読出開始トリガとして出力する。すなわち、図４に示すように、駆動パルスＰＵ２は、上述した駆動パルスＰＵ１と露光時間に対応するパルス間隔を保ちながら、タイミングジェネレータ１５１から出力される。この駆動パルスＰＵ２に応じて、画素行ＬＮ２に含まれる画素トランジスタ１４１から画像信号が読出される。この駆動パルスＰＵ２が、駆動パルスＰＵ１とのパルス間隔を維持しながら矢印方向に駆動されることにより、画素行ＬＮ２も同期して移動する。その結果、画素トランジスタ１４１について指定画素行ごとに順次画像信号が読み出されるので、撮像素子１４が露光時間の間、露光される。
【００２３】
以下、タイミングジェネレータ１５１に関して詳細に説明する。
図６に示すように、タイミングジェネレータ１５１は、素子駆動部１５１ａ、Ａ／Ｄ駆動部１５１ｂ、データ転送駆動部１５１ｃ、リセット部１５１ｄ、読出部１５１ｅ、移行指示部１５１ｆ、リセットカウンタ１５１ｇおよび読出カウンタ１５１ｈを備える。
【００２４】
リセット部１５１ｄは、後述する移行指示部１５１ｆの指示に基づいて、駆動タイミングとして、垂直走査回路１４３を駆動するための駆動パルスＰＵ１を素子駆動部１５１ａを介して撮像素子１４へ出力する。この駆動パルスＰＵ１は、画素トランジスタ１４１に対してリセットを指示する駆動信号である。リセットが指示されると、画素トランジスタ１４１は、受光した被写体光に応じた信号電荷の蓄積を開始する。
【００２５】
リセット部１５１ｄは、後述するようにしてリセットカウンタ１５１ｇにより指定されている画素行がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれると判断する場合は、画素トランジスタ１４１に対して１行ごとに順次駆動パルスＰＵ１を出力する（以後、本明細書においては通常リセットと呼ぶ）。リセットカウンタ１５１ｇにより指定されている画素行がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１を超えて有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると判断した場合は、リセット部１５１ｄは、たとえばライブビューモードや動画モード等の間引き出力（読出）モードが設定されている場合に、駆動パルスＰＵ１を出力する画素行を変更する。すなわち、リセット部１５１ｄは、画素トランジスタ１４１に対して所定行間隔、たとえば３行ごとに間引いて駆動パルスＰＵ１を出力する（以後、本明細書においては間引きリセットと呼ぶ）。
【００２６】
移行指示部１５１ｆは、画素トランジスタ１４１のうちの１行分の画素トランジスタ１４１のリセットに要する時間（リセット時間）を計測する。リセット時間が経過すると、移行指示部１５１ｆは、リセットカウンタ１５１ｇの画素行の計数値に１を加算（通常カウントアップ）するように指令する。なお、リセット部１５１ｄが上述したように間引きリセットを行っている場合には、移行指示部１５１ｆは、間引いた行数を加味した値をリセットカウンタ１５１ｇに加算（間引きカウントアップ）させる。すなわち、リセットカウンタ１５１ｇでカウントアップされた結果（カウント値）は、次にリセットされるべき行（ライン）を指定するものである。
【００２７】
移行指示部１５１ｆは、リセットカウンタ１５１ｇが指定している画素行を監視する。移行指示部１５１ｆは、リセットカウンタ１５１ｇにより指定された画素行がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれる場合は、全画素出力（読出し）モードを設定し、有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれる場合は間引き出力モードを設定する。そして、移行指示部１５１ｆは、露光時間に相当する露光が行われたと判断すると、移行指示部１５１ｆは、読出部１５１ｅの動作を開始させる。読出部１５１ｅは、水平走査回路１４４を駆動するための水平駆動信号、すなわち画素トランジスタ１４１に対して信号の読出しを指示する駆動パルスＰＵ２を素子駆動回路１５１ａを介して撮像素子１４へ出力する。そして、画素トランジスタ１４１は、蓄積した信号電荷を、画像信号として掃き出す。
【００２８】
読出部１５１ｅは、後述するようにして読出カウンタ１５１ｈにより指定されている画素行がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれると判断した場合は、画素トランジスタ１４１に対して１行ごとに行単位で順次駆動パルスＰＵ２を出力する（以後、本明細書においては通常読出と呼ぶ）。読出カウンタ１５１ｈにより指定されている画素行がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１を超えて有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると判断した場合は、読出部１５１ｅは、リセット部１５１ｄにより間引きリセットが指示された画素トランジスタ１４１の画素行に対して（すなわち本実施の形態においては３行ごとに間引いて）駆動パルスＰＵ２を出力する（以後、本明細書においては間引き読出と呼ぶ）。
【００２９】
移行指示部１５１ｆは、リセット指示の場合と同様に、画素トランジスタ１４１のうちの１行分の画素トランジスタ１４１の読出しに要する時間（読出時間）を計測する。読出時間が経過すると、移行指示部１５１ｆは、読出カウンタ１５１ｈの計数値に１を加算（通常カウントアップ）するように指令する。なお、読出部１５１ｅが間引き読出しを行っている場合には、移行指示部１５１ｆは、間引いた行数を加味した値を読出カウンタ１５１ｈに加算（間引きカウントアップ）させる。すなわち、読出カウンタ１５１ｈでカウントアップされた結果（カウント値）は、次に読出されるべきラインを指定するものである。
【００３０】
上述したように、リセット部１５１ｄおよび読出部１５１ｅにより、撮像素子１４の駆動、すなわち画素トランジスタ１４１のリセットおよび画像信号の読出しのタイミングが制御される。同様にして、リセット部１５１ｄおよび読出部１５１ｅは、Ａ／Ｄ駆動部１５１ｂを介してＡ／Ｄ変換回路１５２の駆動タイミングを制御し、かつデータ転送駆動部１５１ｃを介してＯＢ抽出部１５３の駆動タイミングを制御する。
【００３１】
図７を用いて、画素行を間引いて画像信号を読み出す場合の駆動タイミングの変更について詳細に説明する。図７は、図４（ａ）に示す撮像素子１４の全範囲うちの一部範囲の行と時刻との関係を示すものとする。図７においては、○印は画素トランジスタ１４１がリセットされるタイミングを示し、△印は画素トランジスタ１４１から信号が読出されるタイミングを示す。また、本実施の形態において、タイミングジェネレータ１５１は、ＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれる全ての画素トランジスタ１４１から画像信号を読出すように駆動タイミングを制御する。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれる画素トランジスタ１４１においては、タイミングジェネレータ１５１は、上述したライブビューモードや動画モード等の間引き出力（読出）モードが設定されている場合、所定の行間隔、すなわち画像信号が間引いて読み出されるように駆動タイミングを制御する。なお、以下の説明では、たとえば３行ごとに間引かれて画像信号が読み出されるものとして説明する。さらに、露光時間を「３」として説明する。
【００３２】
図７に示すように、リセット部１５１ｄは、時刻ｔ１において第１行目の画素行の画素トランジスタ１４１へリセットを指示する駆動パルスＰＵ１を出力する。そして、画素トランジスタ１４１がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれる間、すなわち第６行目まで、リセット部１５１ｄは通常リセットを指示する。このとき、移行指示部１５１ｆは、上述したようにして１行ごとにリセット時間を計測し、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳを通常カウントアップする（ＲＳ＝ＲＳ＋１）。ＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１における画素トランジスタ１４１へのリセット指示は、時刻ｔ６まで行われる。
【００３３】
時刻ｔ５において（すなわち、時刻ｔ１の後、露光時間「３」が経過した時刻ｔ５において）、読出部１５１ｅは、移行指示部１５１ｆの指示に基づいて、第１行目の画素トランジスタ１４１に対して信号の読出しを指示する駆動パルスＰＵ２を出力する。そして、画素トランジスタ１４１がＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に含まれる間、すなわち第６行目まで、読出部１５１ｅは通常読出しを指示する。このとき、移行指示部１５１ｆは、上述したようにして１行ごとに読出時間を計測し、読出カウンタ１５１ｈを通常カウントアップする。ＯＢ範囲Ｒ１における画素トランジスタ１４１への読出指示は、時刻ｔ１０まで行われる。以上のようにして、ＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１におけるすべての画素行に含まれる画素トランジスタ１４１から画像信号が読み出される。この画像信号は、上述したように、暗電流によるノイズ除去に使用される。
【００３４】
次に、有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２における画素トランジスタ１４１の駆動タイミングについて説明する。
時刻ｔ７において、リセット部１５１ｄは、第７行目の画素行の画素トランジスタ１４１へリセットを指示する駆動パルスＰＵ１を出力する。このとき、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳには１が加算されるのでＲＳ＝７となり、移行指示部１５１ｆは第７行目の画素トランジスタ１４１が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると判断する。そして、上述したように、リセット部１５１ｄは、時刻ｔ８以降においては、画素トランジスタ１４１に対して駆動パルスＰＵ１を３行ごとの間隔で出力し、間引きリセットを指示する。すなわち、図６に示すように、リセット部１５１ｄは、時刻ｔ８においては第１０行目、時刻ｔ９においては第１３行目の画素トランジスタ１４１に駆動パルスＰＵ１を出力する。その結果、画素トランジスタ１４１は、３行ごとの間隔で間引きリセットされる。
【００３５】
間引きリセットが行われている間においては、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳは、移行指示部１５１ｆの指示により間引きカウントアップされ、カウント値ＲＳには３が加算される。すなわち、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳは、３ずつインクリメントされる（ＲＳ＝ＲＳ＋３）。以後、画素トランジスタ１４１が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれている間は、リセット部１５１ｄは３行ごとの間隔で間引きリセット指示を行う。
【００３６】
時刻ｔ１１において、読出部１５１ｅは、第７行目の画素行の画素トランジスタ１４１へ読出しを指示する駆動パルスＰＵ２を出力する。このとき、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤには１が加算されてＲＤ＝７となるので、移行指示部１５１ｆは第７行目の画素トランジスタ１４１が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると判断する。そして、上述したように、読出部１５１ｅは、時刻ｔ８以降においては、画素トランジスタ１４１に対して駆動パルスＰＵ２を３行ごとの間隔で出力し、間引き読出を指示する。すなわち、図７に示すように、読出部１５１ｅは、時刻ｔ８においては第１０行目、時刻ｔ９においては第１３行目の画素トランジスタ１４１に駆動パルスＰＵ２を出力する。その結果、画素トランジスタ１４１は、３行ごとの間隔で間引き読出される。したがって、既に駆動パルスＰＵ１を入力して電荷蓄積を行っている画素行の画素トランジスタ１４１から画像信号が読出される。
【００３７】
間引き読出が行われている間においては、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤは、移行指示部１５１ｆの指示により間引きカウントアップされる。すなわち、ＲＤ=ＲＤ+３となる。以後、画素トランジスタ１４１が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれている間は、読出部１５１ｅは３行ごとの間隔で間引き読出を指示する。
【００３８】
図８、図９に示すフローチャートを参照しながら、本実施の形態におけるカメラの間引き読出動作について説明する。図８、図９の処理はタイミングジェネレータ１５１の移行指示部１５１ｆにより行われる。
【００３９】
図８のフローチャートを用いて、画素トランジスタ１４１に対するリセット指示の処理を説明する。移行指示部１５１ｆは、ユーザにより操作部３０が操作され、ライブビューモードが設定されると、図８に示す処理を開始する。移行指示部１５１ｆは、画素トランジスタ１４１の１行分の処理に要する時間を計測し、この計測された時間が経過するごとに図８のフローチャート上の次の処理へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１０１においては、リセット部１５１ｄに動作開始を指示して（ＲＳ＝１）ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２においては、リセット部１５１ｄに対して画素トランジスタ１４１へ駆動パルスＰＵ１を出力させ、通常リセットを指示させてステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３においては、リセットカウンタ１５１ｇを通常カウントアップして（ＲＳ＝ＲＳ＋１）ステップＳ１０４へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０４においては、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳに基づいて、通常リセットが行われている画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれるか否かを判定する（ＲＳ＝７？）。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれない場合（ＲＳ≠７）は、ステップＳ１０４が否定判定されてステップＳ１０２へ戻る。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると判定した場合（ＲＳ＝７）には、ステップＳ１０４が肯定判定されてステップＳ１０５へ進む。
【００４２】
ステップＳ１０５においては、リセット部１５１ｄに対して間引きリセットを指示してステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６においては、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳに間引いた行間隔に相当する値（図７においては「３」）を加算（間引きカウントアップ：ＲＳ＝ＲＳ＋３）してステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７においては、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳに基づいて、間引きリセットが行われている画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれるか否かを判定する。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれる場合は、ステップＳ１０７が肯定判定されてステップＳ１０５へ戻る。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれなくなった場合は、ステップＳ１０７が否定判定されてリセット処理を終了する。
【００４３】
次に、図９のフローチャートを用いて、画素トランジスタ１４１に対する読出指示を示す。移行指示部１５１ｆにより図９に示す処理が開始される。移行指示部１５１ｆは、画素トランジスタ１４１の１行分の処理に要する時間を計測し、この計測された時間が経過するごとに図９のフローチャート上の次の処理へ移行する。
【００４４】
ステップＳ２００Ａ、２００Ｂでは、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳが１になるまで待機する。ステップＳ２０１においては、ステップＳ１０３において加算されたリセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳ（ＲＳ＝ＲＳ＋３）に基づいて、露光時間が経過したか否かを判定する。露光時間が経過していない場合は、露光時間が経過するまで待機する。露光時間が経過した場合、ステップＳ２０１が肯定判定されてステップＳ２０２へ進む。
【００４５】
ステップＳ２０２においては、読出部１５１ｅに動作開始を指示してステップＳ２０３へ進む。読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤは１にセットする。ステップＳ２０３においては、読出部１５１ｅに対して画素トランジスタ１４１へ駆動パルスＰＵ２を出力させ、通常読出を指示させてステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４においては、読出カウンタ１５１ｈを通常カウントアップ（ＲＤ＝ＲＤ＋１）してステップＳ２０５へ進む。
【００４６】
ステップＳ２０５においては、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤに基づいて、通常読出しが行われている画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれるか否か（ＲＤ＝７？）を判定する。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれない場合（ＲＤ≠７）は、ステップＳ２０５が否定判定されてステップＳ２０３へ戻る。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると判定した場合（ＲＤ＝７）には、ステップＳ２０５が肯定判定されてステップＳ２０６へ進む。
【００４７】
ステップＳ２０６においては、読出部１５１ｅに対して間引き読出を指示してステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７においては、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤに間引いた行間隔に相当する値（図７においては「３」）を加算（間引きカウントアップ：ＲＤ＝ＲＤ＋３））してステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８においては、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤに基づいて、間引き読出しが行われている画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれるか否かを判定する。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれる場合は、ステップＳ２０８が肯定判定されてステップＳ２０６へ戻る。有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれなくなった場合は、ステップＳ２０８が否定判定されて読出し処理を終了する。
【００４８】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）間引き出力モードが選択されている場合であっても、リセットが行われている画素行がＯＢ範囲Ｒ１に含まれる画素のみを含む連続した複数行から画像信号を出力するときには、全画素出力モードにより撮像素子１４から画像信号を出力させるようにした。すなわち、撮像素子の動作モードが、信号出力する行を所定行おきに飛ばしながら（間引きしながら）信号出力する間引き出力モード（間引き読出しモード）に設定されている場合でも、非有効範囲の画素のみを含む領域の複数行から画像信号を出力するときには、全画素出力モード（全画素読出しモード）に動作モードを切換制御するようにした。これにより、ＯＢ範囲Ｒ１に含まれる画素からの画像信号を用いて、たとえば撮像素子１４のノイズ成分信号（たとえば、輝度ムラ（シェーディング）補正用の信号成分、暗電流補正用の信号成分等）を得る場合、ノイズ成分信号を求めるために使用する画素としてＯＢ範囲Ｒ１に含まれる全ての行の画素を使用できる。その結果、撮像素子１４が間引き出力モードで動作している（設定されている）場合であっても、全画素出力モードに設定されている場合と比して、ノイズ信号成分を得るために使用する画素の個数を維持できるので、平均化効果を維持できる。したがって、撮像素子１４を間引き出力モードで動作させている場合（たとえばライブビューモード時や動画撮影時等）であっても、ノイズ信号成分の安定性や精度を維持できる。
【００４９】
（２）移行指示部１５１ｆは、リセットカウンタ１５１ｇで指定された画素行に基づいて、リセット指示されている画素トランジスタ１４１の画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると、リセットの態様、すなわちリセット指示のタイミングを変更するようにした。さらに、移行指示部１５１ｆは、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤに基づいて、画素トランジスタ１４１の画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると、読出指示のタイミングを変更するようにした。その結果、ＯＢ範囲Ｒ１と有効画素範囲Ｒ２との間で画像信号の出力モードを異ならせる手法を、ローリングシャッタ方式の撮像素子１４に適用した場合であっても、有効画素範囲Ｒ２内の画素行に含まれる個々の画素の蓄積時間（露光時間）を、いずれの画素行でも同じ蓄積時間に保つことができる。すなわち、図７に示すように、撮像素子１４の上部の画素行と下部の画素行との間で、電荷蓄積から画像信号の読出しまでの時間（露光時間）が均一となり、露光ムラの発生を抑制できる。
【００５０】
図１０は、ローリングシャッタ方式の撮像素子で従来から使用されている各行の露光時間を一定に保つ手法として、リセット用パルスと読出し用パルスとのパルス間隔（駆動パルス間隔）を一定間隔に保つ動作を固定した場合に、有効画素範囲Ｒ２とＯＢ範囲Ｒ１（非有効画素範囲）との間で撮像素子の信号出力（読出し）モードを切り換える比較例の挙動を示す動作説明図である。
上述の駆動パルス間隔を一定間隔に保つ動作を「固定」すると、リセット動作の動作を変更できるタイミングが、リセット済みのラインの信号の読出し動作を完了した後とならざるを得ない。このため、リセットすべきライン（リセットカウンタ１５１ｇのカウント値）が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に到達していたとしても、その時点でまだＯＢ範囲Ｒ１のみを含むライン群Ｌ１に対する読出し動作が完了していなければ、リセットする行を間引いた間引きリセット動作を開始できない。そのため、図１０に示すように、撮像素子１４の上部の画素行と下部の画素行との間で、電荷蓄積から画像信号の読出しまでの時間が均一とならない。図１０においては、時刻ｔ１で第１行目の画素列の画素トランジスタがリセットされる。その後、行単位で１行ごとに順次画素トランジスタのリセットが行われる。この比較例では、時刻ｔ７になりリセットされている画素行が有効画素範囲Ｒ１を含むライン群Ｌ２に含まれるようになっても、１行ごとの行単位で画素トランジスタがリセットされ続ける。
【００５１】
時刻ｔ１から露光時間Ａが経過した時刻ｔ１０で、第１行目の画素列の画素トランジスタが読出指示され、画像信号が読み出される。その後、行単位で１行ごとに順次画像信号の読出しが行われる。時刻ｔ１６になり画像信号が読出されている画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群ｌ２に含まれるようになると、時刻ｔ１７以降において画素トランジスタのリセットおよび画像信号の読出しが３行ごとの間隔で行われる。すなわち、時刻ｔ１７では、第１９行目の画素行に対してリセットが指示され、第１０行目の画素行に対して読出しが指示される。このため、第１６行目の画素行においては、電荷蓄積から画像信号の読出しまでの時間（露光時間）が符号Ｂで示される時間となり、第７行目、第１０行目、第１３行目の画素列における露光時間よりも短くなる。すなわち、画像の上部と下部において露光時間が均一にならず、露光ムラが生じてしまう。
【００５２】
これに対して、本実施の形態では、上述したように撮像素子１４の上部の画素行と下部の画素行との間で露光時間が均一となるので、露光時間の不均一性を要因とする露光ムラ等の発生していない高画質の画像を得ることができる。
【００５３】
（３）移行指示部１５１ｆは、リセット部１５１ｄによる画素トランジスタ１４１のリセット指示が行われてからの時間を計測し、露光時間に相当する画素行分のリセットが行われたと判断すると、読出部１５１ｅの動作を開始させるようにした。すなわち、撮像素子１４に配置された画素トランジスタ１４１において、画素トランジスタ１４１が配置された位置に因らず、露光時間の間だけ電荷蓄積が行われる。その結果、画像の上部と下部で露光時間が均一になるので、露光ムラ等のない高画質の画像を得ることができる。
【００５４】
（４）移行指示部１５１ｆは、リセットカウンタ１５１ｇのカウント値ＲＳに基づいて、リセット指示されている画素トランジスタ１４１の画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると、リセット指示を行う画素行の間隔を変更するようにした。さらに、移行指示部１５１ｆは、読出カウンタ１５１ｈのカウント値ＲＤに基づいて、画素トランジスタ１４１の画素行が有効画素範囲Ｒ２を含むライン群Ｌ２に含まれると、読出指示を行う画素行の間隔を変更するようにした。その結果、上述した（１）と同様に、撮像素子１４の上部と下部において露光時間が均一な高画質の画像を得ることができる。
【００５５】
以上で説明した実施の形態を、次のように変形できる。
（１）画素行ごとに画像信号を読出すものに代えて、図１１に示すように、画素列ごとに順次画像信号を読出してもよい。すなわち、ＯＢ範囲においては、１列ごとに画像信号を読出し、有効画素範囲においては、所定列の間隔（たとえば３列）ごとに間引いて画像信号を読出せばよい。
【００５６】
（２）図１２に示すように、有効画素範囲において、画素行および画素列の双方を同時に間引き読出してもよい。この場合、ＯＢ範囲においては、１行ごとに順次画像信号を読出し、有効画素範囲においては、画素行については、たとえば３行ごとに画像信号を読出し、画素列については、たとえば１列ごとに画像信号を読出せばよい。
【００５７】
また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組合わせて構成しても構わない。
【符号の説明】
【００５８】
１４・・・撮像素子  １４１・・・画素トランジスタ  １５１・・・タイミングジェネレータ
１５１ｄ・・・リセット部  １５１ｅ・・・読出部  １５１ｆ・・・移行指示部
１５１ｇ・・・リセットカウンタ  １５１ｈ・・・読出カウンタ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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