(57)【要約】【課題】撮像素子の読出し動作を効率的に行うことで、総読出し時間を短縮し、連写速度の高速化、高フレームレートを実現する。【解決手段】複数の画素が行列状に配列された画素配列と、画素からの出力信号を保持する第１の記憶部と、第１の記憶部から転送された信号を保持する第２の記憶部とを有する撮像素子を備え、第１の記憶部への信号書き込み中に、第１の記憶部から第２の記憶部への信号転送を行う。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が行列状に配列された画素配列と、前記画素からの出力信号を保持する第１の記憶部と、前記第１の記憶部から転送された信号を保持する第２の記憶部とを有する撮像素子を備え、
前記第１の記憶部への信号書き込み中に、前記第１の記憶部から前記第２の記憶部への信号転送を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画素は列毎に配された列信号線に接続され、前記撮像素子は、前記列信号線と前記第１の記憶部との間の接続を開閉する第１のスイッチと、前記第１の記憶部の信号を前記第２の記憶部に伝達する伝達部と、前記伝達部と前記第２の記憶部との間の接続を開閉する第２のスイッチと、を有し、
前記第１のスイッチを閉状態にすることによって前記第１の記憶部への信号書き込みを行い、前記第２のスイッチを閉状態とすることによって前記第２の記憶部への信号転送を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチを開状態にすることによる前記第１の記憶部への信号書き込み終了と、前記第２のスイッチを開状態にすることによる前記第２の記憶部への信号転送終了とを同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２のスイッチを開状態にすることによる前記第２の記憶部への信号転送終了より先に、前記第１のスイッチを開状態にすることにより前記第１の記憶部への信号書き込みを終了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５】
前記第１のスイッチを開状態にすることによる前記第１の記憶部への信号書き込み終了より先に、前記第２のスイッチを開状態にすることにより前記第２の記憶部への信号転送を終了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６】
第１の撮影モードと、前記第２の記憶部からの信号読出し期間が前記第１の撮影モードよりも短い第２の撮影モードのいずれかの撮影モードに設定する設定手段を備え、前記第１の撮影モードでは、前記第１の記憶部への信号書き込み終了後に前記第２の記憶部への信号転送を行い、前記第２の撮影モードでは、前記第１の記憶部への信号書き込み中に前記第２の記憶部への信号転送を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像素子は、列毎に配置され、前記第２の記憶部から読み出した信号をＡＤ変換するＡＤ変換部をさらに有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８】
前記複数の画素の各々には複数の副画素が配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の副画素から出力される信号を焦点検出に利用することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
複数の画素が行列状に配列された画素配列と、前記画素から出力されるノイズ信号を保持する第１のノイズ信号記憶部と、前記画素から出力される光信号を保持する第１の光信号記憶部と、前記第１のノイズ信号記憶部から転送された信号を保持する第２のノイズ信号記憶部と、前記第１の光信号記憶部から転送された信号を保持する第２の光信号記憶部とを有する撮像素子を備え、
前記第１のノイズ信号記憶部から前記第２のノイズ信号記憶部へ転送は、前記第１のノイズ信号記憶部への信号書き込み終了後に行い、前記第１の光信号記憶部から前記第２の光信号記憶部へ転送は、前記第１の光信号記憶部への信号書き込み中に行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
前記画素は列毎に配された列信号線に接続され、前記撮像素子は、前記列信号線と前記第１のノイズ信号記憶部との間の接続を開閉する第１のノイズ信号転送スイッチと、前記列信号線と前記第１の光信号記憶部との間の接続を開閉する第１の光信号転送スイッチと、前記第１のノイズ信号記憶部の信号を前記第２のノイズ信号記憶部に伝達するノイズ信号伝達部と、前記第１の光信号記憶部の信号を前記第２の光信号記憶部に伝達する光信号伝達部と、前記ノイズ信号伝達部と前記第２のノイズ信号記憶部との間の接続を開閉する第２のノイズ信号転送スイッチと、前記光信号伝達部と前記第２の光信号記憶部との間の接続を開閉する第２の光信号転送スイッチとを有し、
前記第１のノイズ信号転送スイッチを閉状態にすることによって前記第１のノイズ信号記憶部への信号書き込みを行い、
前記第１の光信号転送スイッチを閉状態にすることによって前記第１の光信号記憶部への信号書き込みを行い、
前記第２のノイズ信号転送スイッチを閉状態とすることによって前記第２のノイズ信号記憶部への信号転送を行い、
前記第２の光信号転送スイッチを閉状態とすることによって前記第２の光信号記憶部への信号転送を行うことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記画素は列毎に配された列信号線に接続され、前記撮像素子は、前記列信号線と前記第１のノイズ信号記憶部との間の接続を開閉する第１のノイズ信号転送スイッチと、前記列信号線と前記第１の光信号記憶部との間の接続を開閉する第１の光信号転送スイッチと、前記第１のノイズ信号記憶部及び前記第１の光信号記憶部の信号を、それぞれ前記第２のノイズ信号記憶部及び前記第２の光信号記憶部に伝達する伝達部と、前記伝達部と前記第２のノイズ信号記憶部との間の接続を開閉する第２のノイズ信号転送スイッチと、前記伝達部と前記第２の光信号記憶部との間の接続を開閉する第２の光信号転送スイッチと、前記第２のノイズ信号記憶部と前記伝達部との間の接続を開閉する第３のノイズ信号転送スイッチと、前記第２の光信号記憶部と前記伝達部との間の接続を開閉する第３の光信号転送スイッチとを有し、
前記第１のノイズ信号転送スイッチを閉状態にすることによって前記第１のノイズ信号記憶部への信号書き込みを行い、
前記第１の光信号転送スイッチを閉状態にすることによって前記第１の光信号記憶部への信号書き込みを行い、
前記第２のノイズ信号転送スイッチ及び前記第３のノイズ信号転送スイッチを閉状態とすることによって前記第２のノイズ信号記憶部への信号転送を行い、
前記第２の光信号転送スイッチ及び前記第３の光信号転送スイッチを閉状態とすることによって前記第２の光信号記憶部への信号転送を行うことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の光信号転送スイッチを開状態にすることによる前記第１の光信号記憶部への信号書き込み終了と、前記第２の光信号転送スイッチを開状態にすることによる前記第２の光信号記憶部への信号転送終了を同時に行うことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第２の光信号転送スイッチを開状態にすることによる前記第２の光信号記憶部への信号転送終了より先に、前記第１の光信号転送スイッチを開状態にすることによる前記第１の光信号記憶部への信号書き込みを終了することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の光信号転送スイッチを開状態にすることによる前記第１の光信号記憶部への信号書き込み終了より先に、前記第２の光信号転送スイッチを開状態にすることによる前記第２の光信号記憶部への信号転送を終了することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１６】
第１の撮影モードと、前記第２のノイズ信号記憶部及び前記第２の光信号記憶部からの信号読出し期間が前記第１の撮影モードより短い第２の撮影モードのいずれかの撮影モードに設定する設定手段を備え、
前記第１の撮影モードでは、前記第１の光信号記憶部への信号書き込み終了後に前記第２の光信号記憶部への信号転送を行い、前記第２の撮影モードでは、前記第１の光信号記憶部への信号書き込み中に前記第２の光信号記憶部への信号転送を行うことを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１７】
列毎に配置され、前記第２の光信号記憶部又は前記第２のノイズ信号記憶部から読み出した信号をＡＤ変換するＡＤ変換部をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記複数の画素の各々には複数の副画素が配置されることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記複数の副画素から出力される信号を焦点検出に利用することを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
【請求項２０】
複数の画素が行列状に配列された画素配列と、前記画素から出力される光信号を保持する光信号記憶部と、前記画素から出力されるノイズ信号を保持する第１のノイズ信号記憶部と、前記第１のノイズ信号記憶部から転送された信号を保持する第２のノイズ信号記憶部とを有する撮像素子を備え、
前記第１のノイズ信号記憶部から前記第２のノイズ信号記憶部へ転送は、前記第１のノイズ信号記憶部への信号書き込み終了後、前記光信号記憶部への信号書き込み中に行う撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置における撮像素子の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラといった撮像装置においては、静止画の連写速度や動画におけるフレームレートの向上が望まれている。それに伴って、撮像装置に用いられる撮像素子の１フレームあたりの信号読出し時間（総読出し時間）を短縮する必要が生じている。
【０００３】
特許文献１には、ブランキング期間（撮像素子から信号が出力されない期間）を短くすることにより、総読出し時間を短縮する方法が開示されている。この特許文献１の構成では、各画素列から出力される信号を保持する第１の蓄積部と、第１の蓄積部の信号がソースフォロアアンプなどの伝達部を介して転送される第２の蓄積部とを有する。
【０００４】
まず第１の期間で、第１の蓄積部の信号（第１の画素の信号）を第２の蓄積部に転送し、続く第２の期間において、第２の蓄積部に保持された信号（第１の画素の信号）を出力部へ読出すと共に、第１の蓄積部へ次の画素の信号（第２の画素の信号）を転送する。これによって、総読出し時間の短縮を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、上記第１の期間（第１の蓄積部から第２の蓄積部へ信号を転送する期間）が第２の期間とは別に必要となり、その分だけ総読出し時間が余計にかかることになる。
【０００７】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子の読出し動作を効率的に行うことで、総読出し時間を短縮し、連写速度の高速化、高フレームレートを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる撮像装置は、複数の画素が行列状に配列された画素配列と、前記画素からの出力信号を保持する第１の記憶部と、前記第１の記憶部から転送された信号を保持する第２の記憶部とを有する撮像素子を備え、前記第１の記憶部への信号書き込み中に、前記第１の記憶部から前記第２の記憶部への信号転送を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像素子の読出し動作を効率的に行うことで、総読出し時間を短縮し、連写速度の高速化、高フレームレートを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１乃至第３の実施形態に係る撮像装置の全体構成を示す図。
【図２】本発明の第１乃至第３の実施形態に係る撮像素子の全体構成を示す図。
【図３】撮像素子の１画素の構成を示す図。
【図４】本発明の第１、第２、第４の実施形態に係る列共通読出し回路の構成図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る読出し動作を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る読出し動作の時間的関係を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る読出し動作を示すタイミングチャート。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る読出し動作の時間的関係を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る静止画の読出し動作を示すタイミングチャート。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る動画の読出し動作を示すタイミングチャート。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る読出し動作を示すタイミングチャート。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る読出し動作の時間的関係を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る列共通読出し回路の構成図。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る撮像素子の全体構成を示す図。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る読出し動作の時間的関係を示す図。
【図１６】本発明の第５の実施形態における撮像素子の画素配置を示す模式図。
【図１７】本発明の第５の実施形態における単位画素の１画素毎の構成を示す図。
【図１８】本発明の第５の実施形態における列共通読出し回路の構成を示す図。
【図１９】本発明の第５の実施形態における撮像素子の読出し動作を説明する図。
【図２０】本発明の第５の実施形態における撮像素子の読出し動作の他の例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の全体構成を示した図である。撮像レンズ１０１は、被写体からの光を撮像素子１０２上に結像させる。撮像素子１０２は、撮像レンズ１０１により結像された被写体像を光電変換する。本実施形態では、撮像素子１０２として、ＣＭＯＳイメージセンサが使用される。撮像素子１０２は、複数の画素が行列状に配列された画素配列を有する。撮像素子１０２から出力されるアナログ画像信号は、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）１０３によりデジタル信号に変換される。
【００１３】
ＤＳＰ（Ｄｉｓｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）１０４は、ＡＦＥ１０３から出力されるデジタル画像信号に対する各種画像処理や圧縮・伸張処理などを行なう。記録媒体１０５は、ＤＳＰ１０４により処理された画像データを記録する。表示部１０６は、ＤＳＰ１０４により処理された撮影画像や各種メニュー画面などを表示し、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などが使用される。
【００１４】
タイミングジェネレータ（ＴＧ）１０７は、撮像素子１０２に駆動信号を供給する。ＣＰＵ１０８は、ＡＦＥ１０３、ＤＳＰ１０４、ＴＧ１０７の制御を行う。ＲＡＭ１０９は、画像データなどを一時記憶し、ＤＳＰ１０４と接続されている。
【００１５】
図２は、撮像素子１０２の全体構成を示す図である。画素領域ＰＡには、画素２００がｐ１１〜ｐｋｎのように行列状に配置されている。
【００１６】
ここで、画素２００の１画素毎の構成について図３を用いて説明する。フォトダイオード（以下ＰＤと表す）２０１は、入射した光信号を光電変換し、露光量に応じた電荷を蓄積する。信号ｔｘをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート２０２がＯＮになり、ＰＤ２０１に蓄積されている電荷がＦＤ（フローティングディフュージョン）部２０３に転送される。ＦＤ部２０３は、増幅ＭＯＳトランジスタ２０４のゲートに接続されており、ＰＤ２０１からＦＤ部２０３に転送されてきた電荷量に応じた電圧信号を出力する。
【００１７】
リセットスイッチ２０５は、ＦＤ部２０３とＰＤ２０１の電荷をリセットするためのスイッチである。信号ｒｅｓをＨｉｇｈレベルにすることでリセットスイッチ２０５がＯＮになり、ＦＤ部２０３がリセットされる。また、ＰＤ２０１の電荷をリセットする場合には、信号ｔｘと信号ｒｅｓを同時にＨｉｇｈレベルとすることで、転送ゲート２０２及びＦＤリセットスイッチ２０５を両方ＯＮし、ＦＤ部２０３経由でＰＤ２０１をリセットする。画素選択スイッチ２０６は、信号ｓｅｌをＨｉｇｈレベルとすることによりＯＮし、増幅ＭＯＳトランジスタ２０４で電圧に変換された画素信号が画素部２００の出力端子ｖｏｕｔに出力される。
【００１８】
図２に戻り、垂直走査回路４０１は、駆動信号ｒｅｓ＿１，ｔｘ＿１，ｓｅｌ＿１等を各画素２００に供給する。これらの駆動信号は、それぞれ各画素２００の端子ｒｅｓ，ｔｘ，ｓｅｌに供給される。各画素の出力端子ｖｏｕｔは、列毎に垂直出力線３０１に接続され、各列の垂直出力線３０１は、列共通読出し回路３００に接続されている。
【００１９】
ここで、列共通読出し回路３００の構成について図４を用いて説明する。垂直出力線（列信号線）３０１は、列毎に設けられ、１列分の複数画素２００の出力端子ｖｏｕｔが接続されている。垂直出力線３０１には電流源３０２が接続されており、この電流源３０２と、垂直出力線３０１に接続された画素部２００の増幅ＭＯＳトランジスタ２０４によってソースフォロワ回路が構成される。
【００２０】
第１の光信号転送スイッチ３０３は、画素２００から読み出される光信号（出力信号）を第１の光信号保持容量（光信号記憶部）３０５に転送するための開閉スイッチである。信号ｔｓ１をＨｉｇｈレベルにすることにより、第１の光信号転送スイッチ３０３がＯＮになる。そして、垂直出力線３０１の光信号が第１の光信号転送スイッチ３０３を介して第１の光信号保持容量３０５に記憶される。
【００２１】
第１のノイズ信号転送スイッチ３０４は、画素２００から読み出されるノイズ信号を第１のノイズ信号保持容量（ノイズ信号記憶部）３０６に転送するための開閉スイッチである。信号ｔｎ１をＨｉｇｈレベルにすることにより、第１のノイズ信号転送スイッチ３０４がＯＮになる。そして、垂直出力線３０１のノイズ信号が第１のノイズ信号転送スイッチ３０４を介して第１のノイズ信号保持容量３０６に記憶される。
【００２２】
ＮＭＯＳトランジスタ３０７と電流源３０９とは、ソースフォロワ回路を構成し、ソースフォロワ回路の入力となるＮＭＯＳトランジスタ３０７のゲート側には、第１の光信号保持容量３０５が接続されている。また、ソースフォロワ回路の出力であるＮＭＯＳトランジスタ３０７のソース側は、第２の光信号転送スイッチ３１１（光信号伝達部）に接続される。
【００２３】
第２の光信号転送スイッチ３１１は、ソースフォロワ回路の出力を第２の光信号保持容量３１３に転送するための開閉スイッチである。信号ｔｓ２をＨｉｇｈレベルにすることにより、第２の光信号転送スイッチ３１１がＯＮになる。そして、第１の光信号保持容量３０５に保持された信号量に応じた信号が、第２の光信号転送スイッチ３１１を介して、第２の光信号保持容量３１３に記憶される。
【００２４】
また、ＮＭＯＳトランジスタ３０８と電流原３１０とは、ソースフォロワ回路を構成し、ソースフォロワ回路の入力となるＮＭＯＳトランジスタ３０８のゲート側には、第１のノイズ信号保持容量３０６が接続されている。ソースフォロワ回路の出力であるＮＭＯＳトランジスタ３０８のソース側は、第２のノイズ信号転送スイッチ３１２に接続される。
【００２５】
第２のノイズ信号転送スイッチ３１２は、ソースフォロワ回路の出力を第２のノイズ信号保持容量３１４に転送するための開閉スイッチである。信号ｔｎ２をＨｉｇｈレベルにすることにより、第２のノイズ信号転送スイッチ３１２（ノイズ信号伝達部）がＯＮになる。そして、第１のノイズ信号保持容量３０６に保持された信号量に応じた信号が、第２のノイズ信号転送スイッチ３１２を介して、第２のノイズ信号保持容量３１４に記憶される。
【００２６】
第２の光信号保持容量３１３、第２のノイズ信号保持容量３１４は、それぞれ列共通読出し回路３００の出力端子ｖｓ、ｖｎに接続されている。
【００２７】
図２に戻り、列共通読出し回路３００の出力端子ｖｓ、ｖｎには、それぞれ水平転送スイッチ３１５，３１６が接続されている。水平転送スイッチ３１５，３１６は、水平走査回路４０２の制御信号ｈｓｒ＊（＊は列番号）によって制御される。そして、制御信号ｈｓｒ＊がＨｉｇｈレベルになることにより、水平転送スイッチ３１５，３１６がＯＮになり、第２の光信号保持容量３１３、第２のノイズ信号保持容量３１４の信号がそれぞれ水平出力線３１７，３１８へ転送される。
【００２８】
水平出力線３１７，３１８は、差動増幅器３１９の入力に接続されており、差動増幅器３１９では、光信号とノイズ信号の差分をとると同時に所定のゲインをかけ、最終的な画像信号として出力端子３２０へ出力する。水平出力線リセットスイッチ３２１，３２２は、信号ｃｈｒｅｓがＨｉｇｈになることによってＯＮされ（閉状態）、各水平出力線３１７，３１８がリセット電圧Ｖｃｈｒｅｓにリセットされる。
【００２９】
次に、図５を用いて撮像素子１０２の読出し動作について説明する。図５は、撮像素子１０２の各行の読出し動作を示すタイミングチャートである。
【００３０】
まず、信号ｓｅｌ＿ｎをＨｉｇｈレベルにしてｎ行目の画素の画素選択スイッチ２０６をＯＮする。その後、信号ｒｅｓ＿ｎをＬｏｗレベルにしてリセットスイッチ２０５をＯＦＦし（開状態）、ＦＤ部２０３のリセットを開放する。
【００３１】
次に、信号ｔｎ１をＨｉｇｈレベルにして、第１のノイズ信号転送スイッチ３０４をＯＮし、第１のノイズ信号保持容量３０６にノイズ信号を記憶する。続いて信号ｔｎ１をＬｏｗにし、第１のノイズ信号転送スイッチ３０４をＯＦＦした後、信号ｔｓ１をＨｉｇｈレベルにして第１の光信号転送スイッチ３０３をＯＮすると共に、信号ｔｘ＿ｎをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート２０２をＯＮする。
【００３２】
この動作により、選択されているｎ行目のＰＤ２０１に蓄積されていた電荷に応じた信号が増幅ＭＯＳアンプ２０４、画素選択スイッチ２０６を介して垂直出力線３０１へ出力され、更に、第１の光信号転送スイッチ３０３を介して第１の光信号保持容量３０５へ記憶される。
【００３３】
次に、信号ｔｘ＿ｎ、ｔｓ１をＬｏｗレベルにして転送ゲート２０２、光信号転送スイッチ３０３をＯＦＦにした後、信号ｒｅｓ＿ｎをＨｉｇｈレベルにしてリセットスイッチ２０５をＯＮし、ＦＤ部２０３をリセットする。
【００３４】
ここまでの動作によって、ｎ行目のノイズ信号及び光信号を、各々の第１の光信号保持容量３０５、第１のノイズ信号保持容量３０６へ記憶する動作を終了する（信号転送終了）。説明の便宜上、ここまでの動作を垂直転送動作、垂直転送動作が行われる期間を垂直転送期間、と呼ぶことにする。
【００３５】
ｎ行目の垂直転送期間中には、それ以前に第２の光信号保持容量３１３、第２のノイズ信号保持容量３１４に蓄えられたｎ−１行目の光信号、ノイズ信号を撮像素子１０２から出力する動作が行われる。
【００３６】
まず、水平走査回路４０２の制御信号ｈｓｒ１がＨｉｇｈレベルになることにより、水平転送スイッチ３１５，３１６がＯＮされる。そして、第２の光信号保持容量３１３、第２のノイズ信号保持容量３１４に保持されているｎ−１行目の光信号、ノイズ信号が水平出力線３１７，３１８と差動増幅器３１９を介して出力端子３２０に出力される。水平走査回路４０２は、各列の制御信号ｈｓｒ１，ｈｓｒ２，…，ｈｓｒｋを順次Ｈｉｇｈにすることにより、ｎ−１行目の全列の画像信号を出力する。
【００３７】
尚、制御信号ｈｓｒ１〜ｈｓｒｋによって各列の信号が読み出される間に、信号ｃｈｒｅｓをＨｉｇｈレベルにすることで水平出力線リセットスイッチ３２１，３２２をＯＮし、一旦、水平出力線３１７，３１８をリセット電圧Ｖｃｈｒｅｓのレベルにリセットする。
【００３８】
ｎ−１行目の画像信号の出力が終了した後、信号ｔｎ２をＨｉｇｈレベルにして第２のノイズ信号転送スイッチ３１２をＯＮする。これにより、第１のノイズ信号保持容量３０６に保持されているｎ行目のノイズ信号に応じた信号が第２のノイズ信号保持容量３１４に保持される。
【００３９】
また、信号ｔｎ２と同様に信号ｔｓ２もＨｉｇｈレベルにすることにより、第２の光信号転送スイッチ３１１をＯＮする。このとき、第１の光信号転送スイッチ３０３はまだＯＮされた状態であり、第１の光信号保持容量３０５への信号書き込み中であるが、ＮＭＯＳトランジスタ３０７，電流源３０９で構成されるソースフォロワ回路と第２の光信号転送スイッチ３１１を経由して、第２の光信号保持容量３１３への光信号書き込みも同時に行う。
【００４０】
これにより、第２の光信号保持容量３１３、第２のノイズ信号保持容量３１４への信号書き込み時間を他の動作時間とは別に設ける必要がなくなり、総読出し時間の短縮が可能となる。
【００４１】
図６は、上述の読出し動作の時間的な関係をより簡略に示した図である。期間Ｎ１は、第１のノイズ信号保持容量３０６への信号書き込み期間、すなわち、第１のノイズ信号転送スイッチ３０４のＯＮ期間を示している。期間Ｓ１は、第１の光信号保持容量３０５への信号書き込み期間、すなわち、第１の光信号転送スイッチ３０３のＯＮ期間を示している。また、期間Ｎ２は、第２のノイズ信号保持容量３１４への信号書き込み期間、すなわち、第２のノイズ信号転送スイッチ３１６のＯＮ期間を示している。期間Ｓ２は、第２の光信号保持容量３１３への信号書き込み期間、すなわち、第２の光信号転送スイッチ３１１のＯＮ期間を示している。期間ＨＳＲは、水平走査回路４０２が動作し、出力端子３２０から１行分の画像信号が出力される期間を示している。
【００４２】
図から明らかなように、期間Ｓ１中に期間Ｓ２と期間Ｎ２が含まれており、効率よく全体の読出しを行うことができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、第１の光信号転送スイッチ３０３がＯＮした後に、遅れて第２の光信号スイッチ３１１をＯＮしているが、水平走査回路４０２により前行の画像信号の出力が終了していれば、双方のスイッチを同時にＯＮしても構わない。また、第１の光信号転送スイッチ３０３よりも先に第２の光信号転送スイッチ３１１をＯＮするようにしても構わない。
【００４４】
また、本実施形態では、第１の光信号転送スイッチ３０３と第２の光信号転送スイッチ３１１を同時にＯＦＦしているが、これに限られるものではなく、それぞれのＯＦＦタイミングが前後しても構わない。
【００４５】
図７は、本実施形態における第１の光信号転送スイッチ３０３、第２の光信号転送スイッチ３１１、第１のノイズ信号転送スイッチ３０４、第２のノイズ信号転送スイッチ３１６の動作を示すタイミングチャートである。図７（ａ）では、第１の光信号転送スイッチ３０３と第２の光信号転送スイッチ３１１が同時にＯＦＦされている。この場合、第２の光信号保持容量３１３の信号が確定するタイミング、すなわち第２の光信号転送スイッチ３１１がＯＦＦされるタイミングの直前まで第１の光信号転送スイッチ３０３がＯＮされている。一方、ノイズ信号側は、第２のノイズ信号保持容量３１４の信号が確定するタイミング、すなわち第２のノイズ信号転送スイッチ３１６がＯＦＦされるタイミングには、既に第１のノイズ信号保持容量３０４はＯＦＦされている。この違いの分だけ、光信号とノイズ信号に僅かな違いが生じる可能性がある。ノイズ信号側は、第１のノイズ信号転送スイッチ３０４がＯＦＦする際に、転送ゲート下の電荷の一部が第１のノイズ信号保持容量３０６側に放出され、ノイズ信号に重畳されて第１のノイズ信号保持容量３０６に保持される。一方で、光信号側は、第１の光信号転送スイッチ３０３の転送ゲート下の電荷が放出される前に、第２の光信号転送スイッチ３１１をＯＦＦするため、こうした成分が重畳されない。この差は微小ではあるが、差動増幅器３１９で光信号とノイズ信号の差をとってもキャンセルできない。
【００４６】
これに対し、図７（ｂ）は、第１の光信号転送スイッチ３０３が第２の光信号転送スイッチ３１１よりも先にＯＦＦする場合のタイミングチャートである。光信号側も、第２の光信号保持容量３１３の信号が確定するタイミングより前に、第１の光信号転送スイッチ３０３がＯＦＦされ、ノイズ信号側と同じ状態になるため、光信号とノイズ信号に上述のような差は発生しない。しかしながら、第１の光信号転送スイッチ３０３をＯＦＦした際に信号線の電位が変動するため、第２の光信号転送スイッチ３１１をＯＦＦするまでの間に変動が収まって安定するのを待つ必要が生じる。従って、この安定待ち時間分だけ、総読出し時間を短縮する効果は薄れることになる。
【００４７】
また、図７（ｃ）は、第１の光信号転送スイッチ３０３をＯＦＦするタイミングよりも前に、第２の光信号転送スイッチ３１１をＯＦＦする場合のタイミングチャートである。図７（ａ）のように同時にＯＦＦする場合には、信号ｔｓ１，ｔｓ２の僅かな遅延差によって第１の光信号転送スイッチ３０３が先にＯＦＦし、信号線の電位変動が第２の光信号保持容量３１１に保持される信号に影響してしまう可能性がある。図７（ｃ）のように、第２の光信号転送スイッチ３１１を先にＯＦＦしてしまえば、そのような可能性を確実に抑えることができる。なお、本実施形態において、第１の光信号保持容量３０５を備えていない構成でも構わない。その場合には、第１のノイズ信号保持容量３０６から前記第２のノイズ信号保持容量３１４へのノイズ信号の転送が、前記第１のノイズ信号保持容量３０６への信号書き込み終了後、第２の光信号保持容量３１３への光信号の書き込み中に行うように制御すればよい。
【００４８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、図６のように期間Ｓ１の終了よりも、期間ＨＳＲの終了の方が早いことを前提としている。即ち、ｎ行目の信号を第１の光信号保持容量３０５へ書き込み終わる前に、ｎ−１行目の画像信号の出力が終了していることになる。
【００４９】
しかし、撮像素子１０２から信号を読み出す画素数が多い場合には、期間ＨＳＲが長くなり、期間ＨＳＲの終了が期間Ｓ１の終了よりも後になることがある。特に静止画モードと動画モードのいずれかの撮影モードにユーザが設定することが可能な設定部を有するカメラにおいては、静止画モードでは撮像素子１０２の全画素を読み出すため期間ＨＳＲが長くなり、動画モードでは間引き等により読出し画素数が減るため期間ＨＳＲが短くなることが多い。本実施形態では、このようにモードによって期間ＨＳＲの異なる場合について説明する。
【００５０】
撮像装置の全体構成や撮像素子の構成は第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。
【００５１】
図８（ａ）は、静止画モードにおける読出し動作を示す図である。静止画モードでは、撮像素子１０２の全画素の信号を読み出すため、期間ＨＳＲが長くなり、期間Ｓ１が終了しても、まだ前行の期間ＨＳＲが終了していない。そのため、期間Ｓ２に行う第２の光信号保持容量３１４への書き込み動作、期間Ｎ２に行う第２のノイズ信号保持容量３１６への書き込み動作を行うことができず、期間ＨＳＲ期間終了後に期間Ｓ２，Ｎ２の動作を行うことになる。
【００５２】
図９は、静止画モードにおける読出し動作を示すタイミングチャートである。制御信号ｈｓｒｋ、即ち最終列の列選択信号がＨｉｇｈレベルとなり、最終列の画像信号が読み出された後に、信号ｔｎ２、ｔｓ２をＨｉｇｈレベルにして、第２のノイズ信号転送スイッチ３１２、第２の光信号転送スイッチ３１１をＯＮする。
【００５３】
次に、図８（ｂ）は、動画モードにおける読出し動作を示す図である。動画モードでは、撮像素子１０２の画素信号を水平方向、垂直方向ともに１／３に間引いて読み出すものとする。この間引き読出し動作は、垂直走査回路４０１、水平走査回路４０２を３行おき或いは３列おきに走査することによって実現される。水平方向の画素が間引かれることにより、期間ＨＳＲが短くなり、第１の実施形態で説明したのと同様に、期間Ｓ１の途中で前行の期間ＨＳＲが終了する。前行の期間ＨＳＲの終了後、期間Ｓ１中に期間Ｓ２の第２の光信号保持容量３１４への書き込み動作、期間Ｎ２の第２のノイズ信号保持容量３１６への書き込み動作を行うことで総読出し時間を短縮できるため、よりフレームレートの高い動画を撮影することが可能となる。
【００５４】
図１０は、動画モードにおける読出し動作を示すタイミングチャートである。図５と同様なタイミングチャートとなっているが、垂直走査回路４０１が３行おきに走査されるため、信号ｒｅｓ＿ｎ，ｓｅｌ＿ｎ，ｔｘ＿ｎによるｎ行目の垂直転送期間の後には、信号ｒｅｓ＿ｎ＋３，ｓｅｌ＿ｎ＋３，ｔｘ＿ｎ＋３によってｎ＋３行目の信号転送が行われる。図示していないが、間引かれる行（ｎ＋１行目、ｎ＋２行目）の信号ｒｅｓ，ｓｅｌ，ｔｘはＬｏｗレベルに固定されたままである。また、水平走査回路４０２が３列おきに走査されるため、水平走査回路４０２の出力は、選択信号ｈｓｒ１，ｈｓｒ４，ｈｓｒ７，…の順にＨｉｇｈとなる。図示しないが、間引かれる列の選択信号ｈｓｒ２，ｈｓｒ３，ｈｓｒ５，ｈｓｒ６，…はＬｏｗレベルに固定されている。
【００５５】
以上のように、ＨＳＲ期間の長い静止画モードでは、期間Ｓ１の終了後、前行の期間ＨＳＲの終了を待って、期間Ｓ２，Ｎ２の動作を行い、期間ＨＳＲの短い動画モードでは、期間Ｓ１の間に期間Ｓ２，Ｎ２の動作を行う。これにより、動画モードにおいてより高速なフレームレートを達成することが可能となる。
【００５６】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、第２の光信号転送スイッチ３１１と第２のノイズ信号転送スイッチ３１２を同時にＯＮしているが、それぞれを別のタイミングでＯＮすることも可能である。図１１にその場合のタイミングチャートを示す。水平走査回路４０２の出力ｈｓｒ１〜ｈｓｒｋによる画像信号の出力が終了した後、まず信号ｔｎ２をＨｉｇｈレベルにして第２のノイズ信号保持容量３１４への信号書き込みを行う。次に、信号ｔｓ２をＨｉｇｈレベルにして第２の光信号保持容量３１３への信号書き込みを行う。図１２に読出し動作の時間的な関係を示す。この場合、期間Ｎ２と期間Ｓ２が別の時刻となるため、列共通読出し回路３００内のソースフォロワ回路を１つにし、光信号側とノイズ信号側で共有することが可能となる。
【００５７】
図１３に、この場合の列共通読出し回路３００の構成を示す。第３の光信号転送スイッチ５０１は、第２の光信号転送スイッチ３１１と共通の信号ｔｓ２によって制御される。また、第３のノイズ信号転送スイッチ５０２は、第２のノイズ信号転送スイッチ３１２と共通の信号ｔｎ２によって制御される。期間Ｎ２と期間Ｓ２が別のタイミングであるため、ノイズ信号を伝達するためのソースフォロワ回路をＮＭＯＳトランジスタ３０７及び電流原３０９で構成される光信号側のソースフォロワ回路と共有している。これにより、列共通読出し回路３００内のソースフォロワ回路を１つにでき、回路規模の削減が可能である。
【００５８】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、アナログ出力の撮像素子１０２を用いて説明したが、本発明は、カラムＡＤ方式のようなデジタル出力の撮像素子にも適用可能である。この場合における実施形態について、以下に説明する。
【００５９】
図１４に撮像素子１０２の全体構成を示す。列共通読出し回路３００の出力端子ｖｓ、ｖｎは、各列に配置されたＡＤ変換器（ＡＤ変換部）６０１の入力へ接続される。ＡＤ変換器６０１では、出力端子ｖｓ、ｖｎに出力される光信号とノイズ信号の差分をアナログ−デジタル変換する。
【００６０】
データレジスタ６０２は、各列のＡＤ変換器６０１の出力データを保持する。データレジスタ６０２に保持されたデータは、水平走査回路４０２の走査によりデータ出力部６０３へ順次転送される。データ出力部６０３は、ＬＶＤＳなどの伝送方式により、撮像素子１０２の外部へデータを出力する。
【００６１】
尚、図示しないが、デジタル出力の撮像素子を用いた場合、撮像装置の構成においてＡＦＥは不要となる。すなわち、図１からＡＦＥ１０３を除いた構成となる。
【００６２】
図１５は、本実施形態における読出し動作の時間的な関係を示す図である。期間ＡＤは、各列のＡＤ変換器６０１がアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換動作を行う期間である。期間ＨＳＲは、ＡＤ変換後にデータレジスタ６０２に保持されたデータを水平走査回路４０２の走査により出力する期間を表す。
【００６３】
前行の期間ＡＤの終了後、期間Ｓ１の間に期間Ｓ２，Ｎ２の動作を行うことにより、読出し動作の効率を高めることができる。なお、本実施形態においても、第１の光信号保持容量３０５を備えていない構成でも構わない。
【００６４】
（第５の実施形態）
本実施形態では、静止画／動画といった撮像画像だけでなく、焦点調節用の被写体情報が取得できる撮像素子を用いた撮像装置への適用例について説明する。
【００６５】
図１６は、撮像素子１０２の画素配置を示す模式図である。単位画素２００が行列状に配列され、各画素上にはそれぞれＲ（Ｒｅｄ）／Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）／Ｂ（Ｂｌｕｅ）のカラーフィルタがベイヤ状に配置されている。また、各画素２００内には、それぞれ副画素ａ、副画素ｂが配置され、副画素ａ、副画素ｂは、それぞれフォトダイオード（以下、ＰＤと表す）２０１ａ、２０１ｂを有する。図示しないが、単位画素２００の上部には、それぞれ１つのマイクロレンズが配される。副画素ａ、ｂには、撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した光束が、このマイクロレンズを通り入射する。副画素ａ、ｂ各々の信号は焦点検出に利用され、副画素ａ、副画素ｂの信号を加算した加算信号は画像生成用に利用される。
【００６６】
次に、単位画素２００の１画素毎の構成を図１７を用いて説明する。前述した副画素ａ，ｂのＰＤ１２０１ａ，１２０１ｂは、入射した光信号を光電変換し、露光量に応じた電荷を蓄積する。それぞれ信号ｔｘａ，ｔｘｂをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート１２０２ａ，１２０２ｂがＯＮになり、ＰＤ１２０１ａ，１２０１ｂに蓄積されている電荷がＦＤ部１２０３に転送される。ＦＤ部１２０３は、増幅ＭＯＳトランジスタ１２０４のゲートに接続されており、ＰＤ１２０１ａ，１２０１ｂからＦＤ部１２０３に転送されてきた電荷量に応じた電圧信号を出力する。
【００６７】
信号ｒｅｓをＨｉｇｈレベルにすることでリセットスイッチ１２０５がＯＮになり、ＦＤ部１２０３がリセットされる。また、ＰＤ１２０１ａ，１２０１ｂの電荷をリセットする場合には、信号ｒｅｓと信号ｔｘａ，ｔｘｂとを同時にＨｉｇｈレベルとする。これにより、転送ゲート１２０２ａ，１２０２ｂ及びＦＤリセットスイッチ１２０５を両方ＯＮし、ＦＤ部１２０３経由でＰＤ１２０１ａ，１２０１ｂをリセットする。画素選択スイッチ１２０６は、信号ｓｅｌをＨｉｇｈレベルとすることによりＯＮし、増幅ＭＯＳトランジスタ１２０４で電圧に変換された画素信号が画素部２００の出力端子ｖｏｕｔに出力される。
【００６８】
次に、列共通読出し回路３００の構成について図１８を用いて説明する。第１の光信号転送スイッチ１３０３ａは、画素２００から読み出される副画素ａの信号（以下、信号Ａ）を第１の光信号保持容量１３０５ａに転送するためのスイッチである。信号ｔｓａ１をＨｉｇｈレベルにすることにより、第１の光信号転送スイッチ１３０３ａがＯＮになる。そして、垂直出力線３０１の光信号が第１の光信号転送スイッチ１３０３ａを介して第１の光信号保持容量１３０５ａに記憶される。
【００６９】
第１の光信号転送スイッチ１３０３ｂ、第１の光信号保持容量１３０５ｂは、それぞれ第１の光信号転送スイッチ１３０３ａ、第１の光信号保持容量１３０５ａと同様の構成であるが、後述するように副画素ａと副画素ｂの加算信号（以下、信号ＡＢ）を転送／記憶するために使用される。
【００７０】
第１のノイズ信号転送スイッチ１３０４は、画素２００から読み出されるノイズ信号を第１のノイズ信号保持容量１３０６に転送するためのスイッチである。信号ｔｎ１をＨｉｇｈレベルにすることにより、第１のノイズ信号転送スイッチ１３０４がＯＮになる。そして、垂直出力線３０１のノイズ信号が第１のノイズ信号転送スイッチ１３０４を介して第１のノイズ信号保持容量１３０６に記憶される。
【００７１】
ＮＭＯＳトランジスタ１３０７ａ（１３０７ｂ）と電流源１３０９ａ（１３０９ｂ）とは、ソースフォロワ回路を構成する。そして、ソースフォロワ回路の入力となるＮＭＯＳトランジスタ１３０７ａ（１３０７ｂ）のゲート側には、第１の光信号保持容量１３０５ａ（１３０５ｂ）が接続されている。また、ソースフォロワ回路の出力であるＮＭＯＳトランジスタ１３０７ａ（１３０７ｂ）のソース側は、第２の光信号転送スイッチ１３１１ａ（１３１１ｂ）に接続される。
【００７２】
第２の光信号転送スイッチ１３１１ａ，１３１１ｂは、それぞれのソースフォロワ回路の出力を第２の光信号保持容量１３１３に転送するためのスイッチである。信号ｔｓａ２（ｔｓｂ２）をＨｉｇｈレベルにすることにより、第２の光信号転送スイッチ１３１１ａ，１３１１ｂがＯＮになる。そして、第１の光信号保持容量１３０５ａ（１３０５ｂ）に保持された信号量に応じた信号が、第２の光信号転送スイッチ１３１１ａ（１３１１ｂ）を介して、第２の光信号保持容量１３１３に記憶される。
【００７３】
また、ＮＭＯＳトランジスタ１３０８と電流原１３１０とは、ソースフォロワ回路を構成し、ソースフォロワ回路の入力となるＮＭＯＳトランジスタ１３０８のゲート側には、第１のノイズ信号保持容量１３０６が接続されている。ソースフォロワ回路の出力であるＮＭＯＳトランジスタ１３０８のソース側は、第２のノイズ信号転送スイッチ１３１２に接続される。
【００７４】
第２のノイズ信号転送スイッチ１３１２は、ソースフォロワ回路の出力を第２のノイズ信号保持容量１３１４に転送するためのスイッチである。信号ｔｎ２をＨｉｇｈレベルにすることにより、第２のノイズ信号転送スイッチ１３１２がＯＮになる。そして、第１のノイズ信号保持容量１３０６に保持された信号量に応じた信号が、第２のノイズ信号転送スイッチ１３１２を介して、第２のノイズ信号保持容量１３１４に記憶される。第２の光信号保持容量１３１３、第２のノイズ信号保持容量１３１４は、それぞれ列共通読出し回路３００の出力端子ｖｓ、ｖｎに接続されている。
【００７５】
図１９を用いて撮像素子１０２の読出し動作について説明する。まず、信号ｓｅｌ＿ｎをＨｉｇｈレベルにしてｎ行目の画素の画素選択スイッチ１２０６をＯＮする。その後、信号ｒｅｓ＿ｎをＬｏｗレベルにしてリセットスイッチ１２０５をＯＦＦし、ＦＤ部１２０３のリセットを開放する。
【００７６】
次に、信号ｔｎ１をＨｉｇｈレベルにして、第１のノイズ信号転送スイッチ１３０４をＯＮし、第１のノイズ信号保持容量１３０６にＮ信号を記憶する。続いて信号ｔｎ１をＬｏｗにし、第１のノイズ信号転送スイッチ１３０４をＯＦＦした後、信号ｔｓａ１をＨｉｇｈレベルにして第１の光信号転送スイッチ１３０３ａをＯＮすると共に、信号ｔｘａ＿ｎをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート１２０２ａをＯＮする。
【００７７】
この動作により、選択されているｎ行目のＰＤ１２０１ａに蓄積されていた電荷に応じた信号が増幅ＭＯＳアンプ１２０４、画素選択スイッチ１２０６を介して垂直出力線３０１へ出力される。更に、第１の光信号転送スイッチ１３０３ａを介して第１の光信号保持容量１３０５ａへ記憶される。
【００７８】
次に、信号ｔｘａ＿ｎをＬｏｗレベルにして転送ゲート１２０２ａをＯＦＦにした後、信号ｔｎ２をＨｉｇｈレベルにして第２のノイズ信号転送スイッチ１３１２をＯＮする。これにより、第１のノイズ信号保持容量１３０６に保持されているｎ行目のノイズ信号に応じた信号が第２のノイズ信号保持容量１３１４へ記憶される。
【００７９】
また、信号ｔｎ２と同様に信号ｔｓａ２もＨｉｇｈレベルにすることにより、第２の光信号転送スイッチ１３１１ａをＯＮする。このとき、第１の光信号転送スイッチ１３０３ａはまだＯＮされた状態であり、第１の光信号保持容量１３０５ａへの信号書き込み中である。しかし、ＮＭＯＳトランジスタ１３０７ａと電流源１３０９ａで構成されるソースフォロワ回路と第２の光信号転送スイッチ１３１１ａを経由して、第２の光信号保持容量１３１３への光信号の書き込みも同時に行う。
【００８０】
続いて、水平走査回路４０２の動作により、第２の光信号保持容量１３１３、第２のノイズ信号保持容量１３１４の信号が水平出力線３１７，３１８と差動増幅器３１９を介して出力端子３２０に出力される。これにより信号Ａが撮像素子１０２から読み出される。
【００８１】
また、水平走査回路４０２による信号Ａの出力動作と並行して、信号ＡＢを第１の光信号保持容量１３０５ｂに読み出す動作が行われる。まず、信号ｔｓｂ１をＨｉｇｈレベルにして第１の光信号転送スイッチ１３０３ｂをＯＮすると共に、信号ｔｘｂ＿ｎをＨｉｇｈレベルにすることで転送ゲート１２０２ｂをＯＮする。
【００８２】
この動作により、選択されているｎ行目のＰＤ１２０１ｂに蓄積されていた電荷に応じた信号が増幅ＭＯＳアンプ１２０４、画素選択スイッチ１２０６を介して垂直出力線３０１へ出力される。更に、第１の光信号転送スイッチ１３０３ｂを介して第１の光信号保持容量１３０５ｂへ記憶される。
【００８３】
次に、信号ｔｘｂ＿ｎをＬｏｗレベルにして転送ゲート１２０２ｂをＯＦＦにした後、信号ｔｓｂ２をＨｉｇｈレベルにすることにより、第２の光信号転送スイッチ１３１１ｂをＯＮする。これによりＮＭＯＳトランジスタ１３０７ｂと電流源１３０９ｂで構成されるソースフォロワ回路と第２の光信号転送スイッチ１３１１ｂを経由して、第２の光信号保持容量１３１３へ光信号を書き込む。ここで、第２の光信号保持容量１３１３には、ｎ行目のＰＤ１２０１ａに蓄積されていた電荷に応じた信号が記憶されている。すなわち、第２の光信号保持容量１３１３において、ＰＤ１２０１ａの蓄積電荷に対応した信号とＰＤ１２０１ｂの蓄積電荷に対応した信号とが加算されることになる。また、これと並行して、信号ｔｎ２をＨｉｇｈレベルにして第１のノイズ信号保持容量１３０６に保持されているｎ行目のノイズ信号を第２のノイズ信号保持容量１３１４へ再度書き込む。
【００８４】
その後、信号ｒｅｓ＿ｎをＨｉｇｈレベルにしてＦＤ部１２０３をリセットすると共に、信号ｓｅｌ＿ｎをＬｏｗレベルにすることにより、ｎ行目の垂直転送動作を終了する。
【００８５】
続いて、水平走査回路４０２の動作により、第２の光信号保持容量１３１３の信号、第２のノイズ信号保持容量１３１４の信号が水平出力線３１７，３１８と差動増幅器３１９を介して出力端子３２０に出力される。これにより信号ＡＢが撮像素子１０２から読み出される。水平走査回路４０２による信号ＡＢの出力動作と並行して、信号ｓｅｌ＿ｎ＋１をＨｉｇｈレベルにし、ｎ＋１行目の垂直転送動作が開始される。
【００８６】
以上の構成により、撮像画像と焦点調節用の被写体情報を取得可能な撮像素子の信号読出しにおいても、総読み出し時間を短縮することが可能となる。
【００８７】
なお、本実施形態の説明においては、信号Ａ及び信号ＡＢの読出しの双方において、期間Ｓ１に行われる第１の光信号保持容量への書込み動作中に期間Ｓ２に行われる第２の光信号保持容量への書き込み動作、及び期間Ｎ２に行われる第２のノイズ信号保持容量への書込み動作を開始している。しかしながら、信号Ａもしくは信号ＡＢの水平走査のいずれかが第１の光信号保持容量への書込み終了よりも長くなる場合には、信号Ａもしくは信号ＡＢの水平走査の一方は、期間Ｓ１に行われる第１の光信号保持容量への書込み動作終了後に期間Ｓ２に行われる第２の光信号保持容量及び期間Ｎ２に行われる第２のノイズ信号保持容量への書込みを開始する構成としても構わない。例えば、信号Ａの水平走査時間が第１の光信号保持容量への信号ＡＢの書込み時間よりも長くなる場合の撮像素子１０２の読出し動作を図２０に示す。逆に、信号ＡＢの水平走査時間が第１の光信号保持容量への信号Ａの書込み時間よりも長くなる場合にも、勿論適用可能である。
【００８８】
また、本実施形態において、垂直出力線３０２と列共通読出し回路３００は直接接続された構成で説明したが、この間にゲイン可変のアンプ等を設けても構わない。この場合、ＩＳＯ感度などの撮影条件に応じてゲインを変更することで、よりＳ／Ｎの良好な信号を得ることができる。
【００８９】
また、第２の光信号保持容量及び第２のノイズ信号保持容量をできるだけ大きくした方が、水平出力線に信号転送した場合の信号減衰率が低減でき、Ｓ／Ｎの良好な画像が得られる。このため第１の光信号保持容量及び第１のノイズ信号保持容量は小さくなりがちである。
【００９０】
しかし、第２の光信号保持容量及び第２のノイズ信号保持容量が小さい方が期間Ｓ２及び期間Ｎ２に行われる信号の書込み時間を短くでき、総読み出し時間をより一層短縮できる。このため、第２の光信号保持容量及び第２のノイズ信号保持容量を第１の光信号保持容量及び第１のノイズ信号保持容量の容量値に対し小さくするようにしてもよい。
【００９１】
また、実施形態の説明の中で、静止画モード／動画モードで切替える構成例を説明したが、本発明の適用形態はこれに限られるものでなく、例えば、同じ動画モードにおいてもフレームレートの高いモードと低いモードで切替えるような構成も考えられる。フレームレートが低いモードでは、読出し時間を多く掛けて多くの画素数の信号を読み出して高精細な画像を取得し、フレームレートが高いモードにおいては、画素加算や間引きにより撮像素子１０２からの読出し画素数を少なくするような場合に有効となる。
【００９２】
また、撮像素子の特性によっては、第１の光信号保持容量の書込み中に第２の光信号保持容量への書込みを開始するよりも、それぞれを排他の期間に行った方が画質が良好である場合も考えられる。このため、同じ画素数の信号を読み出す場合であっても、フレームレートが低い場合とフレームレートが高い場合で動作を切替えるように構成してもよい。
【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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