(57)【要約】  本開示の撮像制御装置は、撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行う第１の変換部と、撮像部における第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行う第２の変換部と、第１の変換期間の時間長が、第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部とを備える。
2017149937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行う第１の変換部と、
前記撮像部における前記第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行う第２の変換部と、
前記第１の変換期間の時間長が、前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像制御装置。
【請求項２】
前記第２の領域に属する複数の画素に対して、画素を間引きつつ走査を行う間引走査を実施可能に構成された走査部をさらに備えた
請求項１に記載の撮像制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の領域に属する複数の画素に対する前記間引走査に応じて、前記第１の変換期間の時間長が前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
請求項２に記載の撮像制御装置。
【請求項４】
前記走査部は、さらに、前記第１の領域に属する複数の画素に対して走査を行い、
前記第１の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合は、前記第２の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合よりも高い
請求項２に記載の撮像制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合に応じて、前記第１の変換期間の時間長が前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
請求項２に記載の撮像制御装置。
【請求項６】
前記第１の領域から得られた画像と、前記撮像部の撮像可能領域から得られた画像を縮小することにより得られた画像とに基づいて、表示部に表示する画像を生成する画像生成部をさらに備えた
請求項１に記載の撮像制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、被写体を認識する画像認識部における認識結果に基づいて、前記第１の領域を設定する
請求項１に記載の撮像制御装置。
【請求項８】
前記第１の変換部は、さらに、前記第１の領域とは異なる第３の領域に属する第３の画素から供給された画素信号に基づいて、第３の変換期間においてＡＤ変換動作を行い、
前記制御部は、前記第１の変換期間の時間長が、前記第３の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
請求項１に記載の撮像制御装置。
【請求項９】
前記第１の変換部は、前記第１の変換期間において、前記第１の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第１の画素時間に変換し、その第１の画素時間の長さに基づいてＡＤ変換動作を行い、
前記第２の変換部は、前記第２の変換期間において、前記第２の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第２の画素時間に変換し、その第２の画素時間の長さに基づいてＡＤ変換動作を行う
請求項１に記載の撮像制御装置。
【請求項１０】
前記第１の変換部は、前記第１の画素から供給された画素信号と、前記第１の変換期間において信号レベルが順次変化する第１の参照信号とを比較することにより第１の比較信号を生成する第１の比較部を有し、前記第１の比較信号に基づいて前記第１の画素時間の長さを検出し、
前記第２の変換部は、前記第２の画素から供給された画素信号と、前記第２の変換期間において信号レベルが順次変化する第２の参照信号とを比較することにより第２の比較信号を生成する第２の比較部を有し、前記第２の比較信号に基づいて前記第２の画素時間の長さを検出し、
前記制御部は、さらに、前記第１の参照信号の前記信号レベルの変化度合いが、前記第２の参照信号の前記信号レベルの変化度合いよりも大きくなるように制御する
請求項９に記載の撮像制御装置。
【請求項１１】
前記第１の変換部は、第１のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第１の比較信号に基づいて前記第１の画素時間の長さを検出する第１のカウンタをさらに有し、
前記第２の変換部は、第２のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第２の比較信号に基づいて前記第２の画素時間の長さを検出する第２のカウンタをさらに有し、
前記制御部は、さらに、前記第１のクロック信号の周波数が、前記第２のクロック信号の周波数よりも高くなるように制御する
請求項１０に記載の撮像制御装置。
【請求項１２】
複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間において変換動作を行う第１のＡＤ変換部と、
前記撮像部における前記第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間において変換動作を行う第２のＡＤ変換部と
前記第１の変換期間の時間長が、前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の画素のそれぞれに複数組の走査信号を供給することにより前記複数の画素を走査する走査部をさらに備え、
各画素は、前記複数組の走査信号のうちの一組の走査信号に基づいて前記画素信号を生成し、
前記制御部は、前記複数組の走査信号から前記一組の走査信号を選択する
請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行い、
前記撮像部における前記第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行い
前記第１の変換期間の時間長が、前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
撮像制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像動作を制御する撮像制御装置、そのような撮像制御装置を備えた撮像装置、およびそのような撮像制御装置において用いられる撮像制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な電子機器に撮像装置が搭載されている。撮像装置には、例えば、撮像領域の一部の領域について全画素分の撮像データを取得し、それ以外の領域について、間引かれた撮像データを取得するものがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２３１８号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、撮像装置では、撮像画像の画質が高いことが望まれており、さらなる画質の向上が期待されている。
【０００５】
撮像画像の画質を高めることができる撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法を提供することが望ましい。
【０００６】
本開示の一実施の形態における撮像制御装置は、第１の変換部と、第２の変換部と、制御部とを備えている。第１の変換部は、撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行うものである。第２の変換部は、撮像部における第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行うものである。制御部は、第１の変換期間の時間長が、第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するものである。
【０００７】
本開示の一実施の形態における撮像装置は、撮像部と、第１の変換部と、第２の変換部と、制御部とを備えている。撮像部は、複数の画素を有するものである。第１の変換部は、撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行うものである。第２の変換部は、撮像部における第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行うものである。制御部は、第１の変換期間の時間長が、第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態における撮像制御方法は、撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行い、撮像部における第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行い、第１の変換期間の時間長が、第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するものである。
【０００９】
本開示の一実施の形態における撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法では、第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作が行われるとともに、第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作が行われる。第１の変換期間の時間長は、第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御される。
【００１０】
本開示の一実施の形態における撮像制御装置、撮像装置、および撮像制御方法によれば、第１の変換期間の時間長が、第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御するようにしたので、撮像画像の画質を高めることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施の形態に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係るイメージセンサの一構成例を表すブロック図である。
【図３】図２に示した画素の一構成例を表す回路図である。
【図４】図２に示した読出部の一構成例を表すブロック図である。
【図５】図２に示したイメージセンサの一動作例を表す説明図である。
【図６】図１に示した画像分離部の一動作例を表す説明図である。
【図７】図１に示したモニタが表示する表示画像の一例を表す説明図である。
【図８】図２に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング図である。
【図９】図２に示したイメージセンサの一動作例を表す他のタイミング図である。
【図１０】図２に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図１１】図２に示したイメージセンサの一動作例を表す他のタイミング波形図である。
【図１２】比較例に係るイメージセンサの一動作例を表すタイミング図である。
【図１３】第１の実施の形態の変形例に係る読出部の一構成例を表すブロック図である。
【図１４】第１の実施の形態の変形例に係るイメージセンサの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図１５】第１の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。
【図１６】第１の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一構成例を表すブロック図である。
【図１７】第１の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一動作例を表す説明図である。
【図１８Ａ】第１の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一動作例を表す説明図である。
【図１８Ｂ】第１の実施の形態の他の変形例に係る撮像装置の一動作例を表す説明図である。
【図１９】第２の実施の形態に係るイメージセンサの一構成例を表すブロック図である。
【図２０】図１９に示した画素の一構成例を表す回路図である。
【図２１】図１９に示した読出部の一構成例を表すブロック図である。
【図２２】図１９に示したイメージセンサの一動作例を表す説明図である。
【図２３】図１９に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング図である。
【図２４】図１９に示したイメージセンサの一動作例を表すタイミング波形図である。
【図２５】実施の形態を適用したビデオカメラの外観構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．適用例
【００１３】
＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
（全体構成例）
図１は、第１の実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の一構成例を表すものである。撮像装置１は、電子シャッタ方式を用いた、動画を撮像可能な撮像装置である。なお、本開示の実施の形態に係る撮像制御装置および撮像制御方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。
【００１４】
撮像装置１は、レンズ部１１と、イメージセンサ２０と、操作部１２と、メモリ１３と、モニタ１４と、処理部３０とを備えている。
【００１５】
レンズ部１１は、例えば、１または複数のレンズと、アクチュエータとを含んで構成されるものである。このアクチュエータは、撮像装置１がオートフォーカス動作を行う際、制御信号Ｓ１に基づいて、各レンズを光軸に沿って移動させるものである。撮像装置１では、このレンズ部１１を介して、イメージセンサ２０に光Ｌが入射するようになっている。
【００１６】
イメージセンサ２０は、撮像動作を行うものであり、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサのチップを用いて構成されるものである。イメージセンサ２０は、処理部３０から供給される撮像制御信号Ｓ２に基づいて撮像動作を行うとともに、取得した撮像画像を画像信号Ｓpicとして処理部３０に供給するようになっている。
【００１７】
図２は、イメージセンサ２０の一構成例を表すものである。イメージセンサ２０は、画素アレイ２１と、撮像制御部２２と、走査部２３と、読出部５０とを有している。
【００１８】
画素アレイ２１は、複数の画素８がマトリックス状に配置されたものである。画素８は、受光光量に応じた大きさの信号を出力するものである。また、画素アレイ２１は、水平方向（図２における横方向）に延伸する複数の転送制御線ＴＧＬ１と、水平方向に延伸する複数の転送制御線ＴＧＬ２と、水平方向に延伸する複数のリセット制御線ＲＣＬ１と、水平方向に延伸する複数のリセット制御線ＲＣＬ２と、水平方向に延伸する複数の出力制御線ＯＣＬ１と、水平方向に延伸する複数の出力制御線ＯＣＬ２と、垂直方向（図２における縦方向）に延伸する複数の選択制御線ＳＣＬと、垂直方向に延伸する複数の信号線ＳＧＬとを有している。複数の転送制御線ＴＧＬ１，ＴＧＬ２の一端、複数のリセット制御線ＲＣＬ１，ＲＣＬ２の一端、および複数の出力制御線ＯＣＬ１，ＯＣＬ２の一端は、走査部２３にそれぞれ接続されている。複数の選択制御線ＳＣＬの一端、および複数の信号線ＳＧＬの一端は、読出部５０にそれぞれ接続されている。
【００１９】
図３は、画素８の一構成例を表すものである。画素８は、フォトダイオード４１と、トランジスタ４２〜４５と、フローティングディフュージョン４９と、スイッチ４６〜４８とを有している。
【００２０】
フォトダイオード４１は、受光量に応じた量の電荷を生成して内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオード４１は、例えば、図示しないカラーフィルタを透過した光を受光するものである。フォトダイオード４１のアノードは接地され、カソードはトランジスタ４２のソースに接続されている。
【００２１】
トランジスタ４２は、この例ではＮ型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタである。トランジスタ４２のゲートはスイッチ４６に接続され、ソースはフォトダイオード４１のカソードに接続され、ドレインはフローティングディフュージョン４９、トランジスタ４３のソース、およびトランジスタ４４のゲートに接続されている。
【００２２】
スイッチ４６は、選択制御線ＳＣＬにより供給された選択制御信号ＳＥＬに基づいて、転送制御線ＴＧＬ１，ＴＧＬ２のうちの一方とトランジスタ４２のゲートとを接続するものである。転送制御線ＴＧＬ１には、走査部２３により転送制御信号ＴＧ１が供給され、転送制御線ＴＧＬ２には、走査部２３により転送制御信号ＴＧ２が供給される。また、選択制御線ＳＣＬには、読出部５０により選択制御信号ＳＥＬが供給されるようになっている。
【００２３】
フローティングディフュージョン４９は、電荷を蓄えるものである。この図では、フローティングディフュージョン４９を容量素子として描いている。フローティングディフュージョン４９は、トランジスタ４２のドレイン、トランジスタ４３のソース、およびトランジスタ４４のゲートに接続されている。
【００２４】
この構成により、画素８では、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、転送制御信号ＴＧ１，ＴＧ２のうちの一方が選択され、その選択された転送制御信号がトランジスタ４２のゲートに供給される。これにより、画素８では、トランジスタ４２がオン状態になり、フォトダイオード４１で発生した電荷がフローティングディフュージョン４９に転送される（転送動作）ようになっている。
【００２５】
トランジスタ４３は、この例ではＮ型のＭＯＳトランジスタであり、ゲートはスイッチ４７に接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはフローティングディフュージョン４９、トランジスタ４２のドレイン、およびトランジスタ４４のゲートに接続されている。
【００２６】
スイッチ４７は、選択制御線ＳＣＬにより供給された選択制御信号ＳＥＬに基づいて、リセット制御線ＲＣＬ１，ＲＣＬ２のうちの一方とトランジスタ４３のゲートとを接続するものである。リセット制御線ＲＣＬ１には、走査部２３によりリセット制御信号ＲＳＴ１が供給され、リセット制御線ＲＣＬ２には、走査部２３によりリセット制御信号ＲＳＴ２が供給されるようになっている。
【００２７】
この構成により、画素８では、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、リセット制御信号ＲＳＴ１，ＲＳＴ２のうちの一方が選択され、その選択されたリセット制御信号がトランジスタ４３のゲートに供給される。これにより、画素８では、フォトダイオード４１からフローティングディフュージョン４９への電荷の転送に先立って、トランジスタ４３がオン状態になり、フローティングディフュージョン４９に電源電圧ＶＤＤが供給され、フローティングディフュージョン４９の電圧がリセットされる（リセット動作）ようになっている。
【００２８】
トランジスタ４４，４５は、この例ではＮ型のＭＯＳトランジスタである。トランジスタ４４のゲートはフローティングディフュージョン４９、トランジスタ４２のドレイン、およびトランジスタ４３のソースに接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが供給され、ソースはトランジスタ４５のドレインに接続されている。トランジスタ４５のゲートはスイッチ４８に接続され、ドレインはトランジスタ４４のソースに接続され、ソースは信号線ＳＧＬに接続されている。
【００２９】
スイッチ４８は、選択制御線ＳＣＬにより供給された選択制御信号ＳＥＬに基づいて、出力制御線ＯＣＬ１，ＯＣＬ２のうちの一方とトランジスタ４５のゲートとを接続するものである。出力制御線ＯＣＬ１には、走査部２３により出力制御信号ＯＵＴ１が供給され、出力制御線ＯＣＬ２には、走査部２３により出力制御信号ＯＵＴ２が供給されるようになっている。
【００３０】
この構成により、画素８では、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、出力制御信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２のうちの一方が選択され、その選択された出力制御信号がトランジスタ４５のゲートに供給される。これにより、画素８では、トランジスタ４５がオン状態になり、トランジスタ４４が、フローティングディフュージョン４９の電圧に応じた電圧を、信号ＳＩＧとして、トランジスタ４５を介して信号線ＳＧＬに出力する。具体的には、トランジスタ４４は、後述するように、フローティングディフュージョン４９の電圧がリセットされた後のＰ相（Pre-charge相）期間ＴＰにおいて、その時のフローティングディフュージョン４９の電圧に対応する電圧Ｖresetを信号ＳＩＧとして出力する。また、トランジスタ４４は、フォトダイオード４１からフローティングディフュージョン４９へ電荷が転送された後のＤ相（Data相）期間ＴＤにおいて、その時のフローティングディフュージョン４９の電圧に対応する電圧Ｖsigを信号ＳＩＧとして出力するようになっている。
【００３１】
このように、イメージセンサ２０では、転送制御信号ＴＧ１，ＴＧ２、リセット制御信号ＲＳＴ１，ＲＳＴ２、および出力制御信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２により、複数の画素８が走査され、各画素８が信号ＳＩＧを出力する。その際、イメージセンサ２０では、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、転送制御信号ＴＧ１、リセット制御信号ＲＳＴ１、および出力制御信号ＯＵＴ１を用いるか、または転送制御信号ＴＧ２、リセット制御信号ＲＳＴ２、および出力制御信号ＯＵＴ２を用いるかを、カラム単位で選択することができるようになっている。
【００３２】
撮像制御部２２（図２）は、撮像制御信号Ｓ２に基づいて、走査部２３および読出部５０に対してそれぞれ制御信号を供給することにより、イメージセンサ２０の動作を制御するものである。
【００３３】
走査部２３は、撮像制御部２２から供給される制御信号に基づいて、画素アレイ２１の複数の画素８を走査するものであり、例えばシフトレジスタやアドレスデコーダ等を含んで構成されるものである。具体的には、走査部２３は、画素アレイ２１のリセット制御線ＲＣＬ１，ＲＣＬ２にリセット制御信号ＲＳＴ１，ＲＳＴ２をそれぞれ供給し、転送制御線ＴＧＬ１，ＴＧＬ２に転送制御信号ＴＧ１，ＴＧ２をそれぞれ供給し、出力制御線ＯＣＬ１，ＯＣＬ２に出力制御信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２をそれぞれ供給することにより、画素アレイ２１の各画素８を、行単位（画素ライン単位）で選択できるようになっている。
【００３４】
読出部５０は、撮像制御部２２から供給される制御信号に基づいて、画素アレイ２１の選択制御線ＳＣＬに選択制御信号ＳＥＬを供給するとともに、信号線ＳＧＬを介して供給される信号ＳＩＧに基づいて、撮像画像データを含む画像信号Ｓpicを生成するものである。
【００３５】
図４は、読出部５０の一構成例を表すものである。この図では、読出部５０に加えて、撮像制御部２２をも描いている。読出部５０は、信号生成部５１，５２と、複数のＡＤ（Analog/Digital）変換部６０と、読出制御部５３とを有している。
【００３６】
信号生成部５１は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、参照信号ＲＥＦ１と、クロック信号ＣＬＫ１と、制御信号ＣＣ１とを生成するものである。参照信号ＲＥＦ１は、この例では、Ｐ相期間ＴＰおよびＤ相期間ＴＤにおいて、時間の経過に応じて電圧レベルが徐々に低下する、いわゆるランプ波形を有するものである。クロック信号ＣＬＫ１は、ＡＤ変換部６０がＡＤ変換を行う際に用いるクロック信号である。制御信号ＣＣ１は、ＡＤ変換部６０におけるＡＤ変換を制御する信号である。
【００３７】
信号生成部５２は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、参照信号ＲＥＦ２と、クロック信号ＣＬＫ２と、制御信号ＣＣ２とを生成するものである。参照信号ＲＥＦ２は、参照信号ＲＥＦ１に対応するものであり、参照信号ＲＥＦ１におけるランプ波形の傾きよりも大きい傾きのランプ波形を有するものである。クロック信号ＣＬＫ２は、クロック信号ＣＬＫ１に対応するものであり、クロック信号ＣＬＫ１の周波数よりも高い周波数を有するものである。制御信号ＣＣ２は、制御信号ＣＣ１に対応するものである。
【００３８】
ＡＤ変換部６０は、画素アレイ２１から供給された信号ＳＩＧ（電圧Ｖresetおよび電圧Ｖsig）に基づいてＡＤ変換を行うものである。複数のＡＤ変換部６０は、画素アレイ２１に含まれる複数の信号線ＳＧＬにそれぞれ対応して設けられている。ＡＤ変換部６０は、スイッチ６１と、コンパレータ６２と、スイッチ６３，６４と、カウンタ６５とを有している。
【００３９】
スイッチ６１は、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、参照信号ＲＥＦ１，ＲＥＦ２のうちの一方を選択して、その選択された信号を参照信号ＲＥＦとしてコンパレータ６２に供給するものである。
【００４０】
コンパレータ６２は、正入力端子に供給された信号ＳＩＧと、負入力端子に供給された参照信号ＲＥＦとを比較して、その比較結果を比較信号ＣＭＰとして出力するものである。
【００４１】
スイッチ６３は、スイッチ６１と同様に、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、クロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２のうちの一方を選択して、その選択された信号をクロック信号ＣＬＫとしてカウンタ６５に供給するものである。
【００４２】
スイッチ６４は、スイッチ６１と同様に、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、制御信号ＣＣ１，ＣＣ２のうちの一方を選択して、その選択された信号を制御信号ＣＣとしてカウンタ６５に供給するものである。
【００４３】
カウンタ６５は、比較信号ＣＭＰ、クロック信号ＣＬＫ、および制御信号ＣＣに基づいて、カウントアップ動作またはカウントダウン動作を行うものである。具体的には、カウンタ６５は、後述するように、Ｐ相期間ＴＰでは、制御信号ＣＣに基づいてカウントダウン動作を開始し、比較信号ＣＭＰに基づいてカウントダウン動作を停止する。また、カウンタ６５は、Ｄ相期間ＴＤでは、制御信号ＣＣに基づいてカウントアップ動作を開始し、比較信号ＣＭＰに基づいてカウントアップ動作を停止する。そして、カウンタ６５は、Ｄ相期間ＴＤの後に、その最終カウント値を出力するようになっている。
【００４４】
読出制御部５３は、撮像制御部２２からの指示に基づいて、信号生成部５１，５２に対して制御信号を供給することにより、信号生成部５１，５２の動作を制御するものである。また、読出制御部５３は、複数の選択制御信号ＳＥＬを生成し、生成した複数の選択制御信号ＳＥＬを、複数のＡＤ変換部６０にそれぞれ供給するとともに、画素アレイ２１の複数の選択制御線ＳＣＬにそれぞれ供給する機能をも有している。
【００４５】
この構成により、読出部５０では、参照信号ＲＥＦ１，ＲＥＦ２、クロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２、制御信号ＣＣ１，ＣＣ２、および信号ＳＩＧに基づいて、各ＡＤ変換部６０がＡＤ変換を行う。具体的には、まず、読出制御部５３が、選択制御信号ＳＥＬを生成することにより、各ＡＤ変換部６０が参照信号ＲＥＦ１、クロック信号ＣＬＫ１、および制御信号ＣＣ１を用いるか、または参照信号ＲＥＦ２、クロック信号ＣＬＫ２、および制御信号ＣＣ２を用いるかを、カラム単位で選択する。そして、ＡＤ変換部６０は、選択された参照信号、クロック信号、および制御信号を用いて、後述するように、電圧ＶsigをＡＤ変換するとともに電圧ＶresetをＡＤ変換し、そのＡＤ変換結果の差分に基づいて、その画素８における画素値ＰＶを求める。そして、読出部５０は、この画素値ＰＶに基づいて、撮像画像データを含む画像信号Ｓpicを生成するようになっている。
【００４６】
操作部１２（図１）は、例えばタッチパネルや各種ボタンを含んで構成されるものであり、ユーザからの操作を受け付けるものである。そして、操作部１２は、ユーザからの操作に基づいて制御信号を生成し、その制御信号を処理部３０に供給するようになっている。メモリ１３は、例えば不揮発性の半導体メモリを含んで構成されるものであり、処理部３０から供給された撮像データを記憶するものである。モニタ１４は、例えば液晶表示装置を用いて構成されるものであり、処理部３０から供給された画像データに基づいて、画像を表示するものである。
【００４７】
処理部３０は、画像信号Ｓpicに基づいて信号処理を行うものであり、例えば集積回路により構成されるものである。処理部３０は、制御部３１と、画像分離部３２と、ＡＦ（Auto Focus）演算部３３と、ＷＢ（White Balance）演算部３４と、画像処理部３５と、メモリ制御部３６と、画像合成部３７とを有している。
【００４８】
制御部３１は、撮像装置１の動作を制御するものである。具体的には、制御部３１は、操作部１２から供給された制御信号に基づいて、処理部３０内の各ブロックの動作を制御する。また、制御部３１は、撮像制御信号Ｓ２を生成して、この撮像制御信号Ｓ２をイメージセンサ２０に供給することにより、イメージセンサ２０の動作を制御するようになっている。撮像装置１は、２つの動作モードＭＯＤＥ１，ＭＯＤＥ２を有している。動作モードＭＯＤＥ１は、イメージセンサ２０が撮像可能な撮像可能領域ＲＡにおいて、全画素分の撮像データを取得するモードである。動作モードＭＯＤＥ２は、例えば、撮像装置１が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、撮像可能領域ＲＡのうちの一部の領域について全画素分の撮像データを取得し、それ以外の領域について、間引かれた撮像データを取得するものである。
【００４９】
図５は、動作モードＭＯＤＥ２における撮像動作状態を模式的に表すものである。図５において、網掛けがされた部分は、撮像動作が行われる部分を示し、網掛けがされていない部分は、撮像動作が行われない部分を示す。この例では、イメージセンサ２０では、一部の領域ＲＢにおいて、全ての画素８が撮像動作を行う。また、イメージセンサ２０では、この領域ＲＢ以外の領域について、２ラインに１ラインの割合で間引走査を行うことにより、この例では奇数ラインに属する画素８が撮像動作を行う。
【００５０】
制御部３１は、例えば、撮像装置１が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードＭＯＤＥ２で動作する。具体的には、制御部３１は、例えば、電子ズームを行う場合には、電子ズームを行いたい領域を領域ＲＢとして設定する。また、制御部３１は、例えば、マニュアルフォーカスを行う場合には、ユーザがフォーカスを合わせやすくするために拡大表示する領域を領域ＲＢとして設定する。そして、制御部３１は、イメージセンサ２０に対して撮像制御信号Ｓ２を供給することにより、イメージセンサ２０が図５に示したような撮像動作をするように制御することができるようになっている。
【００５１】
画像分離部３２は、イメージセンサ２０が図５に示したような撮像動作を行った場合において、画像信号Ｓpicに基づいて、全体画像ＰＡおよび詳細画像ＰＢを生成するものである。
【００５２】
図６は、画像分離部３２の一動作例を模式的に表すものであり、（Ａ）は全体画像ＰＡを示し、（Ｂ）は詳細画像ＰＢを示す。画像分離部３２は、画像信号Ｓpicに含まれる、撮像可能領域ＲＡにおける奇数ラインに属する画素８に係るデータに基づいて、全体画像ＰＡを生成するとともに、画像信号Ｓpicに含まれる、領域ＲＢにおける全ての画素８に係るデータに基づいて、詳細画像ＰＢを生成する。そして、画像分離部３２は、全体画像ＰＡを、画像信号ＳＡを用いて画像処理部３５に供給するとともに、詳細画像ＰＢを、画像信号ＳＢを用いて、画像処理部３５、ＡＦ演算部３３、およびＷＢ演算部３４に供給するようになっている。
【００５３】
ＡＦ演算部３３は、画像信号ＳＢに基づいて所定の演算を行い、制御信号Ｓ１を用いてレンズ部１１を制御することにより、撮像装置１における焦点を調整するものである。具体的には、ＡＦ演算部３３は、焦点が合った詳細画像ＰＢが得られるように、撮像装置１における焦点を調整するようになっている。
【００５４】
ＷＢ演算部３４は、画像信号ＳＢに基づいて所定の演算を行うことにより、ホワイトバランスの調整に用いる信号Ｓ３を生成するものである。具体的には、ＷＢ演算部３４は、詳細画像ＰＢのホワイトバランスが所望の状態になるような設定を求め、その設定を信号Ｓ３として出力するようになっている。
【００５５】
画像処理部３５は、画像信号ＳＡに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号ＳＡ２を生成するとともに、画像信号ＳＢに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号ＳＢ２を生成するものである。この所定の画像処理は、例えば、信号Ｓ３に基づいて行うホワイトバランス調整処理を含んでいる。
【００５６】
メモリ制御部３６は、画像信号ＳＡ２，ＳＢ２に基づいて、メモリ１３に画像を記憶させるものである。
【００５７】
画像合成部３７は、画像信号ＳＡ２，ＳＢ２に基づいて、画像合成処理を行い、モニタ１４に表示する表示画像ＰＰを生成するものである。
【００５８】
図７は、表示画像ＰＰの一例を模式的に表すものである。この例では、詳細画像ＰＢに対応する画像ＰＢ２がモニタ１４の表示画面全体に表示されるとともに、全体画像ＰＡに対応する画像ＰＡ２が、この例では右下にピクチャインピクチャ表示される。
【００５９】
画像合成部３７は、イメージセンサ２０の撮像可能領域ＲＡに対応する画像ＰＡ２が、その撮像可能領域ＲＡ内の領域ＲＢに対応する画像ＰＢ２よりも、モニタ１４において狭い領域で表示されるように、画像ＰＡ２を、解像度を落としつつ縮小する。そして、画像合成部３７は、この例では、図７に示したように、画像ＰＢ２の右下に画像ＰＡ２を配置することにより、表示画像ＰＰを生成する。
【００６０】
例えば、電子ズームを行う場合には、電子ズームを行いたい領域（領域ＲＢ）における画像が画像ＰＢ２として表示画面全体に表示されるとともに、撮像可能領域ＲＡにおける画像が画像ＰＡ２としてピクチャインピクチャ表示される。この画像ＰＡ２には、電子ズームを行っている領域ＲＢを示す枠ＦＢが含まれる。すなわち、画像ＰＡ２の枠ＦＢ内の画像は、画像ＰＢ２に対応するものである。これにより、ユーザは、撮像可能領域ＲＡのうちのどの領域が電子ズームの対象となっているかを把握することができる。また、マニュアルフォーカスを行う場合には、ユーザがフォーカスを合わせやすくするために拡大表示する領域（領域ＲＢ）における画像が画像ＰＢ２として表示画面全体に表示されるとともに、撮像可能領域ＲＡにおける画像が画像ＰＡ２としてピクチャインピクチャ表示される。これにより、ユーザは、撮像可能領域ＲＡのうちのどの領域が拡大表示の対象となっているかを把握することができるようになっている。
【００６１】
ここで、ＡＤ変換部６０は、本開示における「変換部」の一具体例に対応する。コンパレータ６２は、本開示における「比較部」の一具体例に対応する。制御部３１、撮像制御部２２、読出制御部５３、および信号生成部５１，５２は、本開示における「制御部」の一具体例に対応する。画像合成部３７は、本開示における「画像生成部」の一具体例に対応する。画素アレイ２１は、本開示における「撮像部」の一具体例に対応する。第１の領域は、本開示における「領域ＲＢ」の一具体例に対応する。Ｄ相期間ＴＤは、本開示における「変換期間」の一具体例に対応する。信号ＳＩＧの電圧Ｖsigは、本開示における「画素信号」の一具体例に対応する。
【００６２】
［動作および作用］
続いて、本実施の形態の撮像装置１の動作および作用について説明する。
【００６３】
（全体動作概要）
まず、図１を参照して、撮像装置１の全体動作概要を説明する。イメージセンサ２０は、撮像制御信号Ｓ２に基づいて、レンズ部１１を用いて撮像動作を行い、取得した撮像画像を画像信号Ｓpicとして処理部３０に供給する。画像分離部３２は、画像信号Ｓpicに基づいて、全体画像ＰＡおよび詳細画像ＰＢを生成し、全体画像ＰＡを、画像信号ＳＡを用いて画像処理部３５に供給するとともに、詳細画像ＰＢを、画像信号ＳＢを用いて、画像処理部３５、ＡＦ演算部３３、およびＷＢ演算部３４に供給する。ＡＦ演算部３３は、画像信号ＳＢに基づいて所定の演算を行い、制御信号Ｓ１を用いてレンズ部１１を制御することにより、撮像装置１における焦点を調整する。ＷＢ演算部３４は、画像信号ＳＢに基づいて所定の演算を行うことにより、ホワイトバランスの調整に用いる信号Ｓ３を生成する。画像処理部３５は、画像信号ＳＡに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号ＳＡ２を生成するとともに、画像信号ＳＢに基づいて所定の画像処理を行うことにより画像信号ＳＢ２を生成する。メモリ制御部３６は、画像信号ＳＡ２，ＳＢ２に基づいて、メモリ１３に画像を記憶させる。メモリ１３は、メモリ制御部３６から供給された撮像データを記憶する。画像合成部３７は、画像信号ＳＡ２，ＳＢ２に基づいて、画像合成処理を行い、表示画像ＰＰを生成する。モニタ１４は、表示画像ＰＰを表示する。
【００６４】
（詳細動作）
制御部３１は、動作モードＭＯＤＥ１では、イメージセンサ２０が撮像可能な撮像可能領域ＲＡにおいて、全画素分の撮像データを取得するように、イメージセンサ２０の動作を制御する。そして、制御部３１は、例えば、ユーザ操作に基づいて電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードを、動作モードＭＯＤＥ１から動作モードＭＯＤＥ２に遷移させる。そして、制御部３１は、この動作モードＭＯＤＥ２において、図５に示したように、撮像可能領域ＲＡのうちの一部の領域ＲＢについて全画素分の撮像データを取得し、それ以外の領域について、間引かれた撮像データを取得するように、イメージセンサ２０の動作を制御する。
【００６５】
以下に、イメージセンサ２０が、動作モードＭＯＤＥ２において図５に示した動作を行う場合について、詳細に説明する。
【００６６】
図８は、図５に示したカラムＣＯＬ１に属する複数の画素８に対する走査の一例を表すものであり、図９は、図５に示したカラムＣＯＬ２に属する複数の画素８に対する走査の一例を表すものである。イメージセンサ２０では、まず、画素８が蓄積動作Ｍ１を行った後に、読出部５０がその画素８に対して読出動作Ｍ２を行う。蓄積動作Ｍ１では、フォトダイオード４１が、受光量に応じた量の電荷を生成して内部に蓄積する。また、読出動作Ｍ２では、画素８が、電圧Ｖresetおよび電圧Ｖsigを順次出力し、読出部５０が、その電圧Ｖresetおよび電圧Ｖsigに基づいて画素値ＰＶを求める。
【００６７】
図８に示したように、カラムＣＯＬ１に属する画素８に対する走査では、奇数ラインに属する画素８が、上から順に、時間Δｔの間隔で蓄積動作Ｍ１を順次開始する。そして、これらの画素８が、所定時間にわたり蓄積動作Ｍ１を行った後、読出部５０が、これらの画素８に対して読出動作Ｍ２を順次行う。
【００６８】
一方、図９に示したように、カラムＣＯＬ２に属する画素８に対する走査では、領域ＲＢにおいて、全ての画素８が、上から順に、蓄積動作Ｍ１を順次開始する。その際、領域ＲＢ内の画素８は、時間Δｔの半分（Δｔ／２）の時間間隔で、蓄積動作Ｍ１を順次開始する。そして、これらの画素８が、所定時間にわたり蓄積動作Ｍ１を行った後、読出部５０が、これらの画素８に対して読出動作Ｍ２を順次行う。その際、撮像装置１では、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にしている。これにより、撮像装置１では、後ほど比較例と対比して説明するように、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【００６９】
図１０は、領域ＲＢ外の画素８Ａに対する読出動作Ｍ２の一例を表すものであり、（Ａ）はリセット制御信号ＲＳＴ１の波形を示し、（Ｂ）は転送制御信号ＴＧ１の波形を示し、（Ｃ）は出力制御信号ＯＵＴ１の波形を示し、（Ｄ）は参照信号ＲＥＦ１の波形を示し、（Ｅ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｆ）は比較信号ＣＭＰの波形を示し、（Ｇ）はクロック信号ＣＬＫ１の波形を示し、（Ｈ）はカウンタ６５におけるカウント値ＣＮＴを示す。ここで、図１０（Ｄ），（Ｅ）では、各信号の波形を同じ電圧軸で示している。画素８Ａは領域ＲＢ外の画素８であるので、読出制御部５３は、選択制御信号ＳＥＬを用いて、画素８Ａにおいて、転送制御信号ＴＧ１、リセット制御信号ＲＳＴ１、および出力制御信号ＯＵＴ１が選択され、ＡＤ変換部６０において、参照信号ＲＥＦ１、クロック信号ＣＬＫ１、および制御信号ＣＣ１が選択されるように制御する。
【００７０】
イメージセンサ２０では、ある１水平期間（１Ｈ）において、まず、走査部２３が、画素８Ａにリセット動作を行わせ、ＡＤ変換部６０が、その後のＰ相期間ＴＰにおいて、その画素８Ａが出力した電圧Ｖresetに基づいてＡＤ変換を行う。そして、走査部２３が、画素８Ａに転送動作を行わせ、ＡＤ変換部６０が、Ｄ相期間ＴＤにおいて、その画素８Ａが出力した電圧Ｖsigに基づいてＡＤ変換を行う。以下にこの動作について詳細に説明する。
【００７１】
まず、タイミングｔ１において、走査部２３は、リセット制御信号ＲＳＴ１の電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１０（Ａ））。これにより、画素８Ａでは、トランジスタ４３がオン状態になり、その結果、フローティングディフュージョン４９の電圧が電源電圧ＶＤＤに設定され、フローティングディフュージョン４９の電圧がリセットされる。また、これと同時に、走査部２３は、出力制御信号ＯＵＴ１の電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１０（Ｃ））。これにより、画素８Ａでは、トランジスタ４５がオン状態になり、画素８Ａが信号線ＳＧＬと電気的に接続される。
【００７２】
次に、タイミングｔ２において、走査部２３は、リセット制御信号ＲＳＴ１の電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１０（Ａ））。これにより、画素８Ａでは、トランジスタ４３がオフ状態になる。そして、画素８Ａは、このタイミングｔ２以降において、このときのフローティングディフュージョン４９の電圧に対応する電圧Ｖresetを信号ＳＩＧとして出力する。
【００７３】
次に、タイミングｔ３〜ｔ５の期間（Ｐ相期間ＴＰ）において、読出部５０は、電圧Ｖresetに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ３において、信号生成部５１は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、クロック信号ＣＬＫ１の生成を開始するとともに（図１０（Ｇ））、参照信号ＲＥＦ１の電圧を、電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図１０（Ｄ））。これに応じて、ＡＤ変換部６０のカウンタ６５は、これ以降、カウントダウン動作を行い、カウント値ＣＮＴを順次低下させる（図１０（Ｈ））。
【００７４】
そして、タイミングｔ４において、参照信号ＲＥＦ１の電圧が信号ＳＩＧの電圧Ｖresetを下回る（図１０（Ｄ），（Ｅ））。これに応じて、ＡＤ変換部６０のコンパレータ６２は、比較信号ＣＭＰの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１０（Ｆ））。その結果、カウンタ６５は、カウントダウン動作を停止する（図１０（Ｈ））。このようにして、ＡＤ変換部６０は、電圧Ｖresetをデジタル値（カウント値ＣＮＴ１）に変換する。
【００７５】
次に、タイミングｔ５において、信号生成部５１は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、クロック信号ＣＬＫ１の生成を停止するとともに（図１０（Ｇ））、参照信号ＲＥＦ１の電圧の変化を停止させ、その後に、参照信号ＲＥＦ１の電圧を電圧Ｖ１に戻す（図１０（Ｄ））。その際、タイミングｔ６において、参照信号ＲＥＦ１の電圧が信号ＳＩＧの電圧Ｖresetを上回る（図１０（Ｄ），（Ｅ））。これに応じて、ＡＤ変換部６０のコンパレータ６２は、比較信号ＣＭＰの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１０（Ｆ））。
【００７６】
そして、タイミングｔ７において、走査部２４は、転送制御信号ＴＧ１の電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１０（Ｂ））。これにより、画素８Ａでは、トランジスタ４２がオン状態になり、その結果、フォトダイオード４１で発生した電荷がフローティングディフュージョン４９に転送される。これに応じて、信号ＳＩＧの電圧は徐々に低下する（図１０（Ｅ））。
【００７７】
そして、タイミングｔ８において、走査部２３は、転送制御信号ＴＧ１の電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１０（Ｂ））。これにより、画素８Ａでは、トランジスタ４２がオフ状態になる。そして、画素８Ａは、このタイミングｔ８以降において、このときのフローティングディフュージョン４９の電圧に対応する電圧Ｖsigを信号ＳＩＧとして出力する。
【００７８】
次に、タイミングｔ９〜ｔ１１の期間（Ｄ相期間ＴＤ）において、読出部５０は、電圧Ｖsigに基づいてＡＤ変換を行う。具体的には、まず、タイミングｔ９において、信号生成部５１は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、クロック信号ＣＬＫ１の生成を開始するとともに（図１０（Ｇ））、参照信号ＲＥＦ１の電圧を、電圧Ｖ１から所定の変化度合いで低下させ始める（図１０（Ｄ））。これに応じて、ＡＤ変換部６０のカウンタ６５は、これ以降、カウントアップ動作を行い、カウント値ＣＮＴを順次上昇させる（図１０（Ｈ））。
【００７９】
そして、タイミングｔ１０において、参照信号ＲＥＦ１の電圧が信号ＳＩＧの電圧Ｖsigを下回る（図１０（Ｄ），（Ｅ））。これに応じて、ＡＤ変換部６０のコンパレータ６２は、比較信号ＣＭＰの電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１０（Ｆ））。その結果、カウンタ６５は、カウントアップ動作を停止する（図１０（Ｈ））。このようにして、ＡＤ変換部６０は、電圧Ｖsigをデジタル値（カウント値ＣＮＴ２）に変換する。そして、ＡＤ変換部６０は、カウント値ＣＮＴ（ＣＮＴ２−ＣＮＴ１）を出力する。
【００８０】
次に、タイミングｔ１１において、信号生成部５１は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、クロック信号ＣＬＫ１の生成を停止する（図１０（Ｇ））。これと同時に、信号生成部５１は、参照信号ＲＥＦ１の電圧の変化を停止させ、その後に、参照信号ＲＥＦ１の電圧を電圧Ｖ１に戻す（図１０（Ｄ））。その際、タイミングｔ１２において、参照信号ＲＥＦ１の電圧が信号ＳＩＧの電圧Ｖsigを上回る（図１０（Ｄ），（Ｅ））。これに応じて、ＡＤ変換部６０のコンパレータ６２は、比較信号ＣＭＰの電圧を低レベルから高レベルに変化させる（図１０（Ｆ））。
【００８１】
次に、タイミングｔ１３において、走査部２３は、出力制御信号ＯＵＴ１の電圧を高レベルから低レベルに変化させる（図１０（Ｃ））。これにより、画素８Ａでは、トランジスタ４５がオフ状態になり、画素８Ａが信号線ＳＧＬから電気的に切り離される。
【００８２】
このように、イメージセンサ２０では、電圧ＶresetをＡＤ変換してデジタル値（カウント値ＣＮＴ１）を取得するとともに、電圧ＶsigをＡＤ変換してデジタル値（カウント値ＣＮＴ２）を取得し、デジタル値の差分（ＣＮＴ２−ＣＮＴ１）を求めるようにした。イメージセンサ２０では、このように相関２重サンプリングを行うようにしたので、電圧Ｖsigに含まれるノイズ成分を取り除くことができ、その結果、撮像画像の画質を高めることができる。
【００８３】
また、イメージセンサ２０では、カウントダウン動作およびカウントアップ動作を行うカウンタ６５を設けるようにしたので、例えば、２つのカウント値ＣＮＴ１，ＣＮＴ２の差分を求める演算部を設ける必要がないため、回路構成をシンプルにすることができる。
【００８４】
次に、領域ＲＢ内の２つの画素８Ｃ，８Ｄに対する読出動作Ｍ２を、領域ＲＢ外の画素８Ｂに対する読出動作Ｍ２と対比して説明する。画素８Ｂは、図５に示したように、カラムＣＯＬ１におけるｎ番目の画素ラインに属する画素８である。画素８Ｃは、カラムＣＯＬ２におけるｎ番目の画素ラインに属する画素８であり、画素８Ｄは、カラムＣＯＬ２における（ｎ＋１）番目の画素ラインに属する画素８である。
【００８５】
図１１（Ａ）〜（Ｇ）は、画素８Ｂに対する一動作例を表すものであり、（Ａ）はｎ番目の画素ラインに対応するリセット制御信号ＲＳＴ１（ｎ）の波形を示し、（Ｂ）はｎ番目の画素ラインに対応する転送制御信号ＴＧ１（ｎ）の波形を示し、（Ｃ）はｎ番目の画素ラインに対応する出力制御信号ＯＵＴ１（ｎ）の波形を示し、（Ｄ）は参照信号ＲＥＦ１の波形を示し、（Ｅ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｆ）は比較信号ＣＭＰの波形を示し、（Ｇ）はクロック信号ＣＬＫ１の波形を示す。画素８Ｂは領域ＲＢ外の画素８であるので、読出制御部５３は、選択制御信号ＳＥＬを用いて、画素８Ｂにおいて、転送制御信号ＴＧ１、リセット制御信号ＲＳＴ１、および出力制御信号ＯＵＴ１が選択され、ＡＤ変換部６０において、参照信号ＲＥＦ１、クロック信号ＣＬＫ１、および制御信号ＣＣ１が選択されるように制御する。よって、読出部５０は、図１０に示した場合と同様に、タイミングｔ１〜ｔ１４の期間において、この画素８Ｂに対する読出動作Ｍ２を行う。
【００８６】
図１１（Ｈ）〜（Ｑ）は、２つの画素８Ｃ，８Ｄに対する一動作例を表すものであり、（Ｈ）はｎ番目の画素ラインに対応するリセット制御信号ＲＳＴ２（ｎ）の波形を示し、（Ｉ）はｎ番目の画素ラインに対応する転送制御信号ＴＧ２（ｎ）の波形を示し、（Ｊ）はｎ番目の画素ラインに対応する出力制御信号ＯＵＴ２（ｎ）の波形を示し、（Ｋ）は（ｎ＋１）番目の画素ラインに対応するリセット制御信号ＲＳＴ２（ｎ＋１）の波形を示し、（Ｌ）は（ｎ＋１）番目の画素ラインに対応する転送制御信号ＴＧ２（ｎ＋１）の波形を示し、（Ｍ）は（ｎ＋１）番目の画素ラインに対応する出力制御信号ＯＵＴ２（ｎ＋１）の波形を示し、（Ｎ）は参照信号ＲＥＦ２の波形を示し、（Ｏ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｐ）は比較信号ＣＭＰの波形を示し、（Ｑ）はクロック信号ＣＬＫ２の波形を示す。画素８Ｃ，８Ｄは領域ＲＢ内の画素８であるので、読出制御部５３は、選択制御信号ＳＥＬを用いて、画素８Ｃ，８Ｄにおいて、転送制御信号ＴＧ２、リセット制御信号ＲＳＴ２、および出力制御信号ＯＵＴ２が選択され、ＡＤ変換部６０において、参照信号ＲＥＦ２、クロック信号ＣＬＫ２、および制御信号ＣＣ２が選択されるように制御する。
【００８７】
画素８Ｃは、タイミングｔ１〜ｔ１９までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ２（ｎ）、転送制御信号ＴＧ２（ｎ）、および出力制御信号ＯＵＴ２（ｎ）に基づいて、リセット動作、電圧Ｖresetの出力、転送動作、および電圧Ｖsigの出力を行う（図１１（Ｈ）〜（Ｊ），（Ｏ））。同様に、画素８Ｄは、続くタイミングｔ１９〜ｔ１４までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ２（ｎ＋１）、転送制御信号ＴＧ２（ｎ＋１）、および出力制御信号ＯＵＴ２（ｎ＋１）に基づいて、リセット動作、電圧Ｖresetの出力、転送動作、および電圧Ｖsigの出力を行う（図１１（Ｋ）〜（Ｍ），（Ｏ））。ＡＤ変換部６０は、参照信号ＲＥＦ１（図１１（Ｄ））よりもランプ波形の傾きが大きい参照信号ＲＥＦ２（図１１（Ｍ））と、クロック信号ＣＬＫ１（図１１（Ｇ））よりも周波数が高いクロック信号ＣＬＫ２（図１１（Ｑ））とを用いて、ＡＤ変換を行う。この例では、参照信号ＲＥＦ２におけるランプ波形の傾きを、参照信号ＲＥＦ１におけるランプ波形の傾きの２倍に設定するとともに、クロック信号ＣＬＫ２の周波数を、クロック信号ＣＬＫ１の周波数の２倍に設定している。これにより、この例では、Ｐ相期間ＴＰの長さを半分にするとともに、Ｄ相期間ＴＤの長さを半分にすることができる。その結果、イメージセンサ２０では、図９に示したように、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にすることができる。
【００８８】
このように、撮像装置１では、読出制御部５３は、着目した画素８が領域ＲＢ内であるか否かに基づいて、選択制御信号ＳＥＬを生成した。そして、各画素８は、この選択制御信号ＳＥＬに基づいて、転送制御信号ＴＧ１、リセット制御信号ＲＳＴ１、および出力制御信号ＯＵＴ１を用いるか、または転送制御信号ＴＧ２、リセット制御信号ＲＳＴ２、および出力制御信号ＯＵＴ２を用いるかを、選択するようにした。さらに、ＡＤ変換部６０は、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、参照信号ＲＥＦ１、クロック信号ＣＬＫ１、および制御信号ＣＣ１を用いるか、または参照信号ＲＥＦ２、クロック信号ＣＬＫ２、および制御信号ＣＣ２を用いるかを、選択するようにした。これにより、撮像装置１では、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にすることができるので、以下に比較例２と対比して説明するように、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【００８９】
次に、いくつかの比較例と対比して、本実施の形態の作用を説明する。
【００９０】
（比較例１）
比較例１に係る撮像装置１Ｑは、撮像可能領域における全ての画素が撮像動作を行い、取得した撮像画像に基づいて全体画像ＰＡおよび詳細画像ＰＢを生成するものである。この場合には、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができるものの、読出部は、全ての画素に対して読出動作を行うため、消費電力が大きくなってしまうおそれがある。さらに、撮像装置１Ｑでは、全ての画素に対して読出動作を行うため、フレームレートを高くすることができないおそれもある。
【００９１】
一方、実施の形態に係る撮像装置１では、図５に示したように、領域ＲＢについては、全ての画素８に対して読出動作Ｍ２を行い、領域ＲＢ以外の領域については、奇数ラインに属する画素８に対して読出動作Ｍ２を行う。このように、撮像装置１では、読出動作Ｍ２を行う必要がある画素８に対してのみ読出動作Ｍ２を行うようにしたので、消費電力を低減することができるとともに、フレームレートを高くすることができる。
【００９２】
（比較例２）
比較例２に係る撮像装置１Ｒは、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さと、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さとを等しくしたものである。
【００９３】
図１２は、撮像装置１Ｒにおける、カラムＣＯＬ２に属する画素８に対する走査の一例を表すものである。この例でも、本実施の形態の場合（図９）と同様に、領域ＲＢにおいて、全ての画素８が、上から順に、蓄積動作Ｍ１を順次開始する。その際、領域ＲＢ内の画素８は、時間Δｔの間隔で、蓄積動作Ｍ１を順次開始する。そして、これらの画素８が、所定時間にわたり蓄積動作Ｍ１を行った後、撮像装置１Ｒの読出部５０Ｒが、これらの画素８に対して読出動作Ｍ２を順次行う。
【００９４】
このように、比較例に係る撮像装置１Ｒでは、１フレームにおいて、読出動作Ｍ２を行う期間の長さを一定にした。具体的には、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さと、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さとを互いに等しくした。その結果、図１２において特性Ｗ３で示したように、蓄積動作Ｍ１を行うタイミングが一直線上に並ばないため、フォーカルプレーン歪が不均一になってしまい、撮像画像の画質が低下するおそれがある。
【００９５】
一方、実施の形態に係る撮像装置１では、１フレームにおいて、読出動作Ｍ２を行う期間の長さを変化させるようにした。具体的には、図９に示したように、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にした。その結果、撮像装置１では、図９において特性Ｗ２で示したように、蓄積動作Ｍ１を行うタイミングが一直線上に並ぶため、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。その結果、例えば、撮像画像をメモリ１３に記憶させる場合には、画質が高い撮像画像を保存することができる。また、例えば、図７に示したような表示画像ＰＰを表示する場合には、画像ＰＡ２において、枠ＦＢの内側と外側でのフォーカルプレーン歪の差を低減することができる。
【００９６】
［効果］
以上のように本実施の形態では、領域ＲＢ内の画素に対して読出動作を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素に対して読出動作を行う期間の長さの半分にしたので、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【００９７】
本実施の形態では、読出動作を行う必要がある画素に対してのみ読出動作を行うようにしたので、消費電力を低減することができるとともに、フレームレートを下げることができる。
【００９８】
［変形例１−１］
上記実施の形態では、動作モードＭＯＤＥ２において、領域ＲＢについては、全ての画素８が撮像動作を行うようにするとともに、領域ＲＢ以外の領域については、２ラインに１ラインの割合で撮像動作を行うようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、領域ＲＢ以外の領域について、４ラインに１ラインの割合で撮像動作を行ってもよい。この場合には、例えば、領域ＲＢ内の画素に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの１／４にすることができる。また、例えば、領域ＲＢについても間引走査を行い、領域ＲＢ以外の領域については、さらに多くのラインを間引くようにしてもよい。具体的には、例えば、領域ＲＢについて、２ラインに１ラインの割合で撮像動作を行い、領域ＲＢ以外の領域について、４ラインに１ラインの割合で撮像動作を行ってもよい。
【００９９】
［変形例１−２］
上記実施の形態では、動作モードＭＯＤＥ２において、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にしたが、これに限定されるものではなく、領域ＲＢ内の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素８に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さより短くすることができればよい。これにより、フォーカルプレーン歪の均一性を改善することができるため、撮像画像の画質を高めることができる。
【０１００】
同様に、上記実施の形態では、図１１に示したように、領域ＲＢ内の画素８におけるＤ相期間ＴＤの長さを、領域ＲＢ外の画素８におけるＤ相期間ＴＤの長さの半分にしたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態では、領域ＲＢ内の画素８におけるＰ相期間ＴＰの長さを、領域ＲＢ外の画素８におけるＰ相期間ＴＰの長さの半分にしたが、これに限定されるものではない。
【０１０１】
［変形例１−３］
上記実施の形態では、動作モードＭＯＤＥ２において、クロック信号ＣＬＫ２の周波数を、クロック信号ＣＬＫ１の周波数よりも高くしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、２つのクロック信号の周波数を同じにしてもよい。以下に、本変形例に係る撮像装置１Ｃについて詳細に説明する。
【０１０２】
図１３は、撮像装置１Ｃに係る読出部５０Ｃの一構成例を表すものである。読出部５０Ｃは、信号生成部５２Ｃと、ＡＤ変換部６０Ｃとを有している。
【０１０３】
信号生成部５２Ｃは、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、参照信号ＲＥＦ２と、クロック信号ＣＬＫ２Ｃと、制御信号ＣＣ２とを生成するものである。クロック信号ＣＬＫ２Ｃは、クロック信号ＣＬＫ１に対応するものであり、クロック信号ＣＬＫ１の周波数と同じ周波数を有するものである。
【０１０４】
ＡＤ変換部６０Ｃは、カウンタ６５Ｃを有している。カウンタ６５Ｃは、比較信号ＣＭＰ、クロック信号ＣＬＫ、制御信号ＣＣ、および選択制御信号ＳＥＬに基づいて、カウントアップ動作またはカウントダウン動作を行うものである。その際、カウンタ６５Ｃは、選択制御信号ＳＥＬに基づいて、スイッチ６３がクロック信号ＣＬＫ２Ｃを選択している場合には、最終カウント値を２倍にして出力するようになっている。
【０１０５】
図１４は、カラムＣＯＬ２における領域ＲＢ外の画素８Ｂと領域ＲＢ内の画素８Ｃ，８Ｄに対する読出動作Ｍ２の一例を表すものである。図１４（Ａ）〜（Ｇ）は、領域ＲＢ外の画素８Ｂに対する一動作例を示し、図１４（Ｈ）〜（Ｑ）は、領域ＲＢ内の２つの画素８Ｃ，８Ｄに対する一動作例を示す。
【０１０６】
画素８Ｃは、タイミングｔ１〜ｔ１９までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ２（ｎ）、転送制御信号ＴＧ２（ｎ）、および出力制御信号ＯＵＴ２（ｎ）に基づいて、リセット動作、電圧Ｖresetの出力、転送動作、および電圧Ｖsigの出力を行う（図１４（Ｈ）〜（Ｊ），（Ｏ））。同様に、画素８Ｄは、続くタイミングｔ１９〜ｔ１４までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ２（ｎ＋１）、転送制御信号ＴＧ２（ｎ＋１）、および出力制御信号ＯＵＴ２（ｎ＋１）に基づいて、リセット動作、電圧Ｖresetの出力、転送動作、および電圧Ｖsigの出力を行う（図１４（Ｋ）〜（Ｌ），（Ｏ））。ＡＤ変換部６０Ｃは、参照信号ＲＥＦ１（図１４（Ｄ））よりもランプ波形の傾きが大きい参照信号ＲＥＦ２（図１４（Ｎ））と、クロック信号ＣＬＫ１（図１４（Ｇ））と同じ周波数のクロック信号ＣＬＫ２Ｃ（図１４（Ｑ））とを用いて、ＡＤ変換を行う。このとき、クロック信号ＣＬＫ２Ｃの周波数が、上記実施の形態に係るクロック信号ＣＬＫ２（図１１（Ｑ））の半分であるため、カウンタ６５Ｃの最終カウント値は、上記実施の形態の場合の半分になる。よって、カウンタ６５Ｃは、この最終カウント値を２倍にして出力する。
【０１０７】
このように構成しても、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
［変形例１−４］
上記実施の形態では、処理部３０に画像合成部３７を設けたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば図１５に示す撮像装置１Ｄのように、画像合成部を省いてもよい。この撮像装置１Ｄは、処理部３０Ｄと、モニタ１４Ａ，１４Ｂとを備えている。動作モードＭＯＤＥ２において、モニタ１４Ａは、画像信号ＳＡ２に基づいて表示を行い、モニタ１４Ｂは、画像信号ＳＢ２に基づいて表示を行う。この構成により、ユーザは、全体画像ＰＡに対応する表示画像をモニタ１４Ａにより確認するとともに、詳細画像ＰＢに対応する表示画像をモニタ１４Ｂにより確認することができる。
【０１０９】
［変形例１−５］
上記実施の形態では、処理部３０を１チップの集積回路により構成したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、処理部３０の全部または一部のブロックをイメージセンサに集積してもよい。具体的には、例えば、図１６に示す撮像装置１Ｅのように、画像分離部３２とＡＦ演算部３３をイメージセンサ２０Ｅに集積してもよい。撮像装置１Ｅは、イメージセンサ２０Ｅと、処理部３０Ｅとを備えている。イメージセンサ２０Ｅは、画像信号ＳＡ，ＳＢを生成し、処理部３０Ｅは、画像信号ＳＡ，ＳＢに基づいて処理を行う。なお、これに限定されるものではなく、例えば、さらにＷＢ演算部３４および画像処理部３５をイメージセンサに集積してもよい。
【０１１０】
［変形例１−６］
上記実施の形態では、画像処理部３５が、画像信号ＳＡに基づいて所定の画像処理を行うとともに、画像信号ＳＢに基づいて所定の画像処理を行ったが、その際、画像信号ＳＡが示す全体画像ＰＡに対していわゆるブレンディング処理を行ってもよい。すなわち、図６に示した全体画像ＰＡにおいて、領域ＲＢ内の画像部分と、領域ＲＢ外の画像部分とは、上述したように、互いに異なる動作により得られたものであるので、領域ＲＢの境界付近の画像が不自然になるおそれがある。よって、全体画像ＰＡに対してブレンディング処理を行うことにより、領域ＲＢの境界付近における画像の不自然さが目立たないようにすることができる。
【０１１１】
［変形例１−７］
上記実施の形態では、制御部３１は、ユーザ操作に基づいて動作モードを動作モードＭＯＤＥ１から動作モードＭＯＤＥ２に遷移させ、領域ＲＢを設定するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、制御部３１は、処理部３０が所定の処理を行うことにより動作モードを遷移させ、領域ＲＢを設定してもよい。具体的には、例えば、画像処理部３５が、顔認識処理を行う機能を有している場合には、顔を認識したことに基づいて動作モードを動作モードＭＯＤＥ１から動作モードＭＯＤＥ２に遷移させ、顔があると認識された領域を領域ＲＢとして設定することができる。なお、認識処理の対象は顔に限定されるものではなく、車、ナンバープレートなどの物であってもよい。ここで、画像処理部３５は、本開示における「画像認識部」の一具体例に対応する。このような認識処理の場合には、図７に示したように、認識対象（例えば顔）を含む詳細画像ＰＢに対応する画像ＰＢ２をモニタ１４の表示画面全体に表示し、全体画像ＰＡに対応する画像ＰＡ２を右下にピクチャインピクチャ表示してもよい。また、例えば、ピクチャインピクチャ表示を行わずに、認識対象を含む詳細画像ＰＢに対応する画像ＰＢ２をモニタ１４の表示画面全体に表示してもよい。この場合でも、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることにより、例えば、顔認識処理における処理精度を高めることができる。
【０１１２】
［変形例１−８］
上記実施の形態では、動作モードＭＯＤＥ２において、１つの領域ＲＢを設定したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図１７に示したように、複数の領域ＲＢを設定してもよい。この例では、例えば、顔認識処理を行う場合の例を示しており、２つの顔を認識し、制御部３１が２つの領域ＲＢ１，ＲＢ２を設定している。また、領域ＲＢ１に係る詳細画像と、領域ＲＢ２に係る詳細画像を、図１８Ａ，１８Ｂに示したように、それぞれ、異なるモニタに拡大表示してもよい。
【０１１３】
［変形例１−９］
上記実施の形態では、撮像装置１が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、オートフォーカスを行う場合において、焦点を合わせる画像領域を、中央スポットやフレキシブルスポットなどの狭い領域に設定する場合に適用することができる。この場合には、制御部３１は、焦点を合わせる画像領域を領域ＲＢに設定する。そして、ＡＦ演算部３３は、この領域ＲＢに係る詳細画像ＰＢに基づいて所定の演算を行い、レンズ部１１を制御する。なお、このとき、画像合成部３７は、画像合成処理を行わず、画像信号ＳＡ２に基づいて、全体画像ＰＡに対応する表示画像ＰＰを生成する。
【０１１４】
また、例えば、ホワイトバランス調整を行う場合において、ホワイトバランスを調整する画像領域を狭くする場合に適用することができる。この場合には、制御部３１は、ホワイトバランスを調整する画像領域を領域ＲＢに設定する。そして、ＷＢ演算部３４は、この領域ＲＢに係る詳細画像ＰＢに基づいて所定の演算を行い、ホワイトバランスの調整に用いる信号Ｓ３を生成する。なお、このとき、画像合成部３７は、画像合成処理を行わず、画像信号ＳＡ２に基づいて、全体画像ＰＡに対応する表示画像ＰＰを生成する。
【０１１５】
［その他の変形例］
また、これらの変形例のうちの２以上を組み合わせてもよい。
【０１１６】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係る撮像装置２について説明する。本実施の形態は、各画素ラインに対して、一組の転送制御線ＴＧＬ、リセット制御線ＲＣＬ、および出力制御線ＯＣＬを設けたものである。なお、上記第１の実施の形態に係る撮像装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１１７】
図１に示したように、撮像装置２は、イメージセンサ７０と、処理部９０とを備えている。
【０１１８】
図１９は、イメージセンサ７０の一構成例を表すものである。イメージセンサ７０は、画素アレイ７１と、撮像制御部７２と、走査部７３と、読出部８０とを有している。
【０１１９】
画素アレイ７１は、複数の画素９がマトリックス状に配置されたものである。また、画素アレイ７１は、水平方向（図１９における横方向）に延伸する複数の転送制御線ＴＧＬと、水平方向に延伸する複数のリセット制御線ＲＣＬと、水平方向に延伸する複数の出力制御線ＯＣＬと、垂直方向（図１９における縦方向）に延伸する複数の信号線ＳＧＬとを有している。複数の転送制御線ＴＧＬの一端、複数のリセット制御線ＲＣＬの一端、および複数の出力制御線ＯＣＬの一端は、走査部７３にそれぞれ接続され、複数の信号線ＳＧＬの一端は、それぞれ、読出部８０にそれぞれ接続されている。
【０１２０】
図２０は、画素９の一構成例を表すものである。画素９は、フォトダイオード４１と、トランジスタ４２〜４５と、フローティングディフュージョン４９とを有している。すなわち、画素９は、第１の実施の形態に係る画素８（図３）から、スイッチ４６〜４８を省いたものである。トランジスタ４２のゲートは転送制御線ＴＧＬに接続されている。トランジスタ４３のゲートはリセット制御線ＲＣＬに接続されている。トランジスタ４５のゲートは出力制御線ＯＣＬに接続されている。転送制御線ＴＧＬには、走査部７３により転送制御信号ＴＧが供給され、リセット制御線ＲＣＬには、走査部７３によりリセット制御信号ＲＳＴが供給され、出力制御線ＯＣＬには、走査部７３により出力制御信号ＯＵＴが供給されるようになっている。
【０１２１】
撮像制御部７２（図１９）は、撮像制御信号Ｓ２に基づいて、走査部７３および読出部８０に対してそれぞれ制御信号を供給することにより、イメージセンサ７０の動作を制御するものである。走査部７３は、撮像制御部７２から供給される制御信号に基づいて、画素アレイ７１の複数の画素９を走査するものである。
【０１２２】
読出部８０は、撮像制御部７２から供給される制御信号、および信号線ＳＧＬを介して供給される信号ＳＩＧに基づいて、撮像画像データを含む画像信号Ｓpicを生成するものである。
【０１２３】
図２１は、読出部８０の一構成例を表すものである。この図では、読出部８０に加えて、撮像制御部７２をも描いている。読出部８０は、信号生成部８１と、複数のＡＤ変換部１００と、読出制御部８３とを有している。
【０１２４】
信号生成部８１は、読出制御部８３から供給される制御信号に基づいて、参照信号ＲＥＦと、クロック信号ＣＬＫと、制御信号ＣＣとを生成するものである。具体的には、信号生成部８１は、読出制御部５３から供給される制御信号に基づいて、ランプ波形の傾きが異なる２つの参照信号（上記第１の実施の形態における参照信号ＲＥＦ１，ＲＥＦ２）のうちの一方を選択的に生成し、参照信号ＲＥＦとして出力する。同様に、信号生成部８１は、読出制御部８３から供給される制御信号に基づいて、周波数が互いに異なる２つのクロック信号（上記第１の実施の形態におけるクロック信号ＣＬＫ１，ＣＬＫ２）のうちの一方を選択的に生成し、クロック信号ＣＬＫとして出力する。また、信号生成部８１は、読出制御部８３から供給される制御信号に基づいて、２つの制御信号（上記第１の実施の形態における制御信号ＣＣ１，ＣＣ２）のうちの一方を選択的に生成し、制御信号ＣＣとして出力するようになっている。
【０１２５】
ＡＤ変換部１００は、画素アレイ７１から供給された信号ＳＩＧ（電圧Ｖresetおよび電圧Ｖsig）に基づいてＡＤ変換を行うものである。ＡＤ変換部１００は、コンパレータ６２と、カウンタ６５とを有している。すなわち、ＡＤ変換部１００は、第１の実施の形態に係るＡＤ変換部６０（図４）から、スイッチ６１，６３，６４を省いたものである。
【０１２６】
読出制御部８３は、撮像制御部７２からの指示に基づいて、信号生成部８１に対して制御信号を供給することにより、信号生成部８１の動作を制御するものである。
【０１２７】
処理部９０は、図１に示したように、制御部９１と、画像分離部９２とを有している。
【０１２８】
制御部９１は、撮像装置２の動作を制御するものである。撮像装置２は、上記実施の形態に係る撮像装置１と同様に、２つの動作モードＭＯＤＥ１，ＭＯＤＥ２を有している。制御部９１は、上記実施の形態に係る制御部３１と同様に、例えば、撮像装置２が電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードＭＯＤＥ２で動作する。具体的には、制御部９１は、例えば、電子ズームを行う場合には、電子ズームを行いたい領域を領域ＲＢとして設定する。そして、制御部９１は、設定した領域ＲＢに基づいて、その領域ＲＢに対応する複数の画素ラインからなる領域ＲＣを設定する。
【０１２９】
図２２は、イメージセンサ７０が撮像可能な撮像可能領域ＲＡにおける撮像動作状態を模式的に表すものである。この例では、イメージセンサ７０では、領域ＲＢに対応する複数の画素ラインからなる領域ＲＣにおいて、全ての画素９が撮像動作を行う。また、イメージセンサ７０では、領域ＲＣ以外の領域において、２ラインに１ラインの割合で間引走査を行うことにより、この例では奇数ラインに属する画素９が撮像動作を行う。
【０１３０】
制御部９１は、イメージセンサ７０に対して撮像制御信号Ｓ２を供給することにより、イメージセンサ７０が図２２に示したような撮像動作をするように制御することができるようになっている。
【０１３１】
画像分離部９２は、イメージセンサ７０が図２２に示したような撮像動作を行った場合において、画像信号Ｓpicに基づいて、図６に示した全体画像ＰＡおよび詳細画像ＰＢを生成するものである。すなわち、画像分離部９２は、画像信号Ｓpicに含まれる、撮像可能領域ＲＡにおける奇数ラインに属する画素９に係るデータに基づいて、全体画像ＰＡを生成するとともに、画像信号Ｓpicに含まれる、領域ＲＢにおける全ての画素９に係るデータに基づいて、詳細画像ＰＢを生成するようになっている。
【０１３２】
制御部９１は、例えば、ユーザ操作に基づいて電子ズームやマニュアルフォーカスを行う場合などにおいて、動作モードを、動作モードＭＯＤＥ１から動作モードＭＯＤＥ２に遷移させる。以下に、イメージセンサ７０が、動作モードＭＯＤＥ２において図２２に示した動作を行う場合について、詳細に説明する。
【０１３３】
図２３は、図２２に示したカラムＣＯＬ３に属する複数の画素９に対する走査の一例を表すものである。イメージセンサ７０では、領域ＲＣにおいて、全ての画素９が、上から順に、蓄積動作Ｍ１を順次開始する。その際、領域ＲＣ内の画素９は、時間Δｔの半分（Δｔ／２）の時間間隔で、蓄積動作Ｍ１を順次開始する。そして、これらの画素９が、所定時間にわたり蓄積動作Ｍ１を行った後、読出部８０が、これらの画素９に対して読出動作Ｍ２を順次行う。その際、撮像装置２では、第１の実施の形態に係る撮像装置１の場合（図９）と同様に、領域ＲＣ内の画素９に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＣ外の画素９に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にしている。これにより、撮像装置２では、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【０１３４】
次に、領域ＲＣ内の２つの画素９Ｃ，９Ｄに対する読出動作Ｍ２を、領域ＲＣ外の画素９Ｂに対する読出動作Ｍ２と対比して説明する。画素９Ｂは、図２２に示したように、カラムＣＯＬ３におけるｋ番目の画素ラインに属する画素９である。画素９Ｃは、カラムＣＯＬ３におけるｎ番目の画素ラインに属する画素９であり、画素９Ｄは、カラムＣＯＬ３における（ｎ＋１）番目の画素ラインに属する画素９である。
【０１３５】
図２４（Ａ）〜（Ｇ）は、画素９Ｂに対する一動作例を表すものであり、（Ａ）はｋ番目の画素ラインに対応するリセット制御信号ＲＳＴ（ｋ）の波形を示し、（Ｂ）はｋ番目の画素ラインに対応する転送制御信号ＴＧ（ｋ）の波形を示し、（Ｃ）はｋ番目の画素ラインに対応する出力制御信号ＯＵＴ（ｋ）の波形を示し、（Ｄ）は参照信号ＲＥＦの波形を示し、（Ｅ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｆ）は比較信号ＣＭＰの波形を示し、（Ｇ）はクロック信号ＣＬＫの波形を示す。
【０１３６】
画素９Ｂは、タイミングｔ２１〜ｔ２２までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ（ｋ）、転送制御信号ＴＧ（ｋ）、出力制御信号ＯＵＴ（ｋ）に基づいて、リセット動作を行い、電圧Ｖresetを出力し、転送動作を行い、電圧Ｖsigを出力する。画素９Ｂは領域ＲＣ外の画素９であるので、信号生成部８１は、参照信号ＲＥＦのランプ波形の傾きを小さくするとともに、クロック信号ＣＬＫの周波数を低くする。そして、ＡＤ変換部１００は、このような参照信号ＲＥＦおよびクロック信号ＣＬＫを用いて、ＡＤ変換を行う。
【０１３７】
図２４（Ｈ）〜（Ｑ）は、２つの画素９Ｃ，９Ｄに対する一動作例を表すものであり、（Ｈ）はｎ番目の画素ラインに対応するリセット制御信号ＲＳＴ（ｎ）の波形を示し、（Ｉ）はｎ番目の画素ラインに対応する転送制御信号ＴＧ（ｎ）の波形を示し、（Ｊ）はｎ番目の画素ラインに対応する出力制御信号ＯＵＴ（ｎ）の波形を示し、（Ｋ）は（ｎ＋１）番目の画素ラインに対応するリセット制御信号ＲＳＴ（ｎ＋１）の波形を示し、（Ｌ）は（ｎ＋１）番目の画素ラインに対応する転送制御信号ＴＧ（ｎ＋１）の波形を示し、（Ｍ）は（ｎ＋１）番目の画素ラインに対応する出力制御信号ＯＵＴ（ｎ＋１）の波形を示し、（Ｎ）は参照信号ＲＥＦの波形を示し、（Ｏ）は信号ＳＩＧの波形を示し、（Ｐ）は比較信号ＣＭＰの波形を示し、（Ｑ）はクロック信号ＣＬＫの波形を示す。  
【０１３８】
画素９Ｃは、タイミングｔ２３〜ｔ２４までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ（ｎ）、転送制御信号ＴＧ（ｎ）、および出力制御信号ＯＵＴ（ｎ）に基づいて、リセット動作、電圧Ｖresetの出力、転送動作、および電圧Ｖsigの出力を行う。同様に、画素９Ｄは、続くタイミングｔ２４〜ｔ２５までの期間において、リセット制御信号ＲＳＴ（ｎ＋１）、転送制御信号ＴＧ（ｎ＋１）、および出力制御信号ＯＵＴ（ｎ＋１）に基づいて、リセット動作、電圧Ｖresetの出力、転送動作、および電圧Ｖsigの出力を行う。画素９Ｃ，９Ｄは領域ＲＣ内の画素９であるので、信号生成部８１は、参照信号ＲＥＦのランプ波形の傾きを大きくするとともに、クロック信号ＣＬＫの周波数を高くする。そして、ＡＤ変換部１００は、このような参照信号ＲＥＦおよびクロック信号ＣＬＫを用いて、ＡＤ変換を行う。これにより、イメージセンサ７０では、図２３に示したように、領域ＲＣ内の画素９に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さを、領域ＲＣ外の画素９に対して読出動作Ｍ２を行う期間の長さの半分にすることができる。その結果、撮像装置２では、図２３において特性Ｗ４で示したように、蓄積動作Ｍ１を行うタイミングが一直線上に並ぶため、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【０１３９】
以上のように本実施の形態では、領域ＲＢ内の画素に対して読出動作を行う期間の長さを、領域ＲＢ外の画素に対して読出動作を行う期間の長さの半分にしたので、フォーカルプレーン歪の均一性を高めることができ、撮像画像の画質を高めることができる。
【０１４０】
本実施の形態では、各画素ラインに対して、一組の転送制御線、リセット制御線、および出力制御線を設けるようにしたので、構成をシンプルにすることができる。
【０１４１】
＜３．適用例＞
次に、上記実施の形態および変形例で説明した撮像装置の適用例について説明する。
【０１４２】
図２５は、上記実施の形態等の撮像装置が適用されたビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０、レンズ６２０、スタート／ストップスイッチ６３０、および表示部６４０を有している。このビデオカメラには、上記実施の形態等の撮像装置が適用されている。
【０１４３】
上記実施の形態等の撮像装置は、このようなビデオカメラの他、デジタルカメラ、携帯電話等の携帯端末装置などのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。この撮像装置は、例えば、人物や車などを監視する監視カメラに適用することができる。また、車載カメラに適用してもよい。
【０１４４】
以上、いくつかの実施の形態および変形例、ならびにそれらの適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。
【０１４５】
例えば、上記の各実施の形態では、撮像装置１，２は動画を撮像するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば静止画を撮像してもよいし、連写画像を撮像してもよい。また、いわゆるタイムラプス動画を撮像してもよい。
【０１４６】
また、例えば、上記の各実施の形態では、１つのカラムに属する画素が１つのＡＤ変換部を共有するようにしたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、撮像可能領域が複数のエリアに区分され、１つのエリアに属する画素が１つのＡＤ変換部を共有するようにしてもよい。
【０１４７】
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【０１４８】
なお、本技術は以下のような構成とすることができる。
【０１４９】
（１）撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行う第１の変換部と、
前記撮像部における前記第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行う第２の変換部と、
前記第１の変換期間の時間長が、前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像制御装置。
（２）前記第２の領域に属する複数の画素に対して、画素を間引きつつ走査を行う間引走査を実施可能に構成された走査部をさらに備えた
前記（１）に記載の撮像制御装置。
（３）前記制御部は、前記第２の領域に属する複数の画素に対する前記間引走査に応じて、前記第１の変換期間の時間長が前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
前記（２）に記載の撮像制御装置。
（４）前記走査部は、さらに、前記第１の領域に属する複数の画素に対して走査を行い、
前記第１の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合は、前記第２の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合よりも高い
前記（２）または（３）に記載の撮像制御装置。
（５）前記制御部は、前記第２の領域に属する複数の画素における走査される画素の割合に応じて、前記第１の変換期間の時間長が前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
前記（２）から（４）のいずれかに記載の撮像制御装置。
（６）前記第１の領域から得られた画像と、前記撮像部の撮像可能領域から得られた画像を縮小することにより得られた画像とに基づいて、表示部に表示する画像を生成する画像生成部をさらに備えた
前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像制御装置。
（７）前記制御部は、被写体を認識する画像認識部における認識結果に基づいて、前記第１の領域を設定する
前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像制御装置。
（８）前記第１の変換部は、さらに、前記第１の領域とは異なる第３の領域に属する第３の画素から供給された画素信号に基づいて、第３の変換期間においてＡＤ変換動作を行い、
前記制御部は、前記第１の変換期間の時間長が、前記第３の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
前記（１）から（７）のいずれかに記載の撮像制御装置。
（９）前記第１の変換部は、前記第１の変換期間において、前記第１の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第１の画素時間に変換し、その第１の画素時間の長さに基づいてＡＤ変換動作を行い、
前記第２の変換部は、前記第２の変換期間において、前記第２の画素から供給された画素信号を、その画素信号の信号レベルに応じた長さの第２の画素時間に変換し、その第２の画素時間の長さに基づいてＡＤ変換動作を行う
前記（１）から（８）のいずれかに記載の撮像制御装置。
（１０）前記第１の変換部は、前記第１の画素から供給された画素信号と、前記第１の変換期間において信号レベルが順次変化する第１の参照信号とを比較することにより第１の比較信号を生成する第１の比較部を有し、前記第１の比較信号に基づいて前記第１の画素時間の長さを検出し、
前記第２の変換部は、前記第２の画素から供給された画素信号と、前記第２の変換期間において信号レベルが順次変化する第２の参照信号とを比較することにより第２の比較信号を生成する第２の比較部を有し、前記第２の比較信号に基づいて前記第２の画素時間の長さを検出し、
前記制御部は、さらに、前記第１の参照信号の前記信号レベルの変化度合いが、前記第２の参照信号の前記信号レベルの変化度合いよりも大きくなるように制御する
前記（９）に記載の撮像制御装置。
（１１）前記第１の変換部は、第１のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第１の比較信号に基づいて前記第１の画素時間の長さを検出する第１のカウンタをさらに有し、
前記第２の変換部は、第２のクロック信号のパルス数をカウントすることにより、前記第２の比較信号に基づいて前記第２の画素時間の長さを検出する第２のカウンタをさらに有し、
前記制御部は、さらに、前記第１のクロック信号の周波数が、前記第２のクロック信号の周波数よりも高くなるように制御する
前記（１０）に記載の撮像制御装置。
（１２）複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間において変換動作を行う第１のＡＤ変換部と、
前記撮像部における前記第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間において変換動作を行う第２のＡＤ変換部と
前記第１の変換期間の時間長が、前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する制御部と
を備えた撮像装置。
（１３）前記複数の画素のそれぞれに複数組の走査信号を供給することにより前記複数の画素を走査する走査部をさらに備え、
各画素は、前記複数組の走査信号のうちの一組の走査信号に基づいて前記画素信号を生成し、
前記制御部は、前記複数組の走査信号から前記一組の走査信号を選択する
前記（１２）に記載の撮像装置。
（１４）撮像部における第１の領域に属する第１の画素から供給された画素信号に基づいて、第１の変換期間においてＡＤ変換動作を行い、
前記撮像部における前記第１の領域とは異なる第２の領域に属する第２の画素から供給された画素信号に基づいて、第２の変換期間においてＡＤ変換動作を行い
前記第１の変換期間の時間長が、前記第２の変換期間の時間長よりも短くなるように制御する
撮像制御方法。
【０１５０】
本出願は、日本国特許庁において２０１６年３月２日に出願された日本特許出願番号２０１６−０３９８６７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【０１５１】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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