(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気ノイズによる画質劣化を抑制することのできる固体撮像素子、及び、その駆動方法を提供する。【解決手段】撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を具備し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を具備する撮像素子１００を有する撮像装置において、磁界の影響度を判定する手段１１１１を具備し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替える構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部（１０５）を具備し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段（１１１）を具備する撮像素子において、
磁界の影響度を判定する手段（１１１１）を具備し、
領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることを特徴とする、
撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁界の影響度を判定する手段（１１１１）は、装着するレンズのID情報から磁界の影響度を判定し、判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えるよう設定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】
請求項１記載の磁界の影響度を判定する手段（１１１１）は、装着するカメラのアクセサリ(ストロボ、ストロボ外部電源)のＩＤ情報から磁界の影響度を判定し、判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えるよう設定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４】
請求項１記載の磁界の影響度を判定する手段（１１１１）は、さらにセンサーの出力結果を基に磁界の影響度を検出する磁気影響検出部（１１１２）の検出結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えるよう設定することを特徴とする、請求項1乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特に、撮像装置で用いられる固体撮像素子に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの、ＣＭＯＳイメージセンサー等の固体撮像素子を用いた撮像装置では、並列して、画素の信号を上下方向に垂直読出しを順次行うことで、読出し時間を高速化を実現している。そして、画素の信号には固体撮像素子の暗電流ノイズ、読出し回路ノイズ等によって、画質の劣化が生じる。
【０００３】
このような問題に対し、画質の劣化を防ぎ、高品位な画像を得る技術が知られている。例えば、特許文献１では、ノイズによる画質劣化を防ぐ手段として、通常動作モード時には垂直信号線の１つを列増幅回路の１つに接続し、低ノイズ動作モード時には垂直信号線の１つを複数の列増幅回路に接続する。それにより、信号保持部に保持された信号を平均化するようにして、撮像素子から出力される信号のノイズ成分を低減し、画質の劣化を抑制する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６４２１１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、上述の特許文献に開示された従来技術では、磁気ノイズによって発生する画質劣化についての対策が行われておらず、画質劣化が起きることがあった。本件では、磁気ノイズとは、固体撮像素子の外部で発生する磁界の時間的な変動によるノイズの事を主に指し（以下、磁気ノイズと呼ぶ）、この磁気ノイズによって、撮像素子の読出し信号が時間で変動してしまう事で画質劣化が発生する事がある。
【０００６】
たとえば、レンズの回路部、ストロボの回路部や電源回路部などの撮像素子の外部から発生する磁気ノイズがある一定以上のレベルを超えると、その影響で、撮像素子近傍の磁界が時間的に変動し、撮像素子の読出す画像信号が影響を受け、その信号が変動してしまう。その結果、画質の劣化が生じる。
【０００７】
また、画像信号は列回路部において、水平1行ずつ同時刻で読出し動作が行われる。その瞬間に、例えば、列回路周辺の電源やグラウンド配線などが、磁気ノイズの影響を受けると、水平1行の信号すべてが変動する為、筋状のノイズとなる。また、磁界の時間的な変動量が大きい、言い換えると磁界の影響度が大きい程、撮像素子の信号変動も大きくなり、画質劣化が大きくなる。
【０００８】
カメラに装着する交換レンズの種類や、外部ストロボの有無など撮像装置の状態によって磁気ノイズの発生する位置やレベルが異なる為、撮像素子面内でも磁界の影響度が部分的に異なる。列回路部が上下に分かれて配置されている撮像素子では、何れか一方だけ磁界の影響を大きく受けることがある。具体的に下の列回路部が受ける磁気ノイズが大きいと、下部の方向の列回路へ読み出した画素のみ画像ノイズが発生する事がある。
【０００９】
近年では、撮像素子の高感度化が進み、撮像素子の画像ノイズ成分が増幅されることで、画質劣化は更に目立ちやすくなってきており、この画像ノイズの発生を抑制することが課題となっている。
【００１０】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、磁気ノイズによる画質劣化を抑制することのできる構成を有する撮像装置、及び、その駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部（１０５）を具備し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段（１１１）を具備する撮像素子において、磁界の影響度を判定する手段（１１１１）を具備し、
領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁気ノイズの影響で発生する画質劣化を抑制することのできる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】撮像装置の全体ブロック図である。
【図２】本発明の第1の実施形態に係る、固体撮像素子の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る、フローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る、磁界の影響の判定結果例を説明する図である。
【図５】本発明に係る、固体撮像素子の構成例を示す図である。
【図６】本実施例と別形態に係る、フローチャートである。
【図７】本実施例と別形態に係る、磁界の影響の判定結果例を説明する図である。
【図８】本実施例の図２とは別形態の固体撮像素子の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
［実施例１］
以下、本発明の第1の実施例について、説明する。図１は、本実施形態の撮像素子を用いた撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。撮像装置の光学系は、被写体の光学像を撮像素子１００に結像させる撮影レンズ１１０１などを含み、レンズ駆動回路１１００によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが行われる。撮像素子１００には、複数の単位画素が行列状に配置されている。撮像レンズ１１０１によって結像された被写体の像は、電気的な画像信号として撮像素子１００から出力される。タイミング発生回路１１０２は、撮像素子１１０１を駆動するタイミング信号を出力する。
【００１５】
信号処理部１１０３は、撮像素子１００から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、圧縮したりする。全体制御・演算部１１０４は、各種演算を行うとともに、撮像素子１００の動作を含む撮像装置全体の動作を制御する。焦点検出部１１０９は、位相差検出方式の焦点検出処理を行い、デフォーカス量を算出する。信号処理部１１０３が出力する画像データは、メモリ部１１０５に一時的に記憶される。表示部１１０６は、各種情報や撮影した画像を表示する。外部記録部１１０７は、画像データの記録または読み出しを行う。
【００１６】
外部記録部１１０７は、例えば半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体を読み書きする回路である。操作部１１０８は、スイッチ、ボタン、タッチパネルなどを代表とする入力デバイス群を含み、撮像装置に対するユーザ指示を受け付ける。露出制御部１１１０は、撮影時のＡＥ（自動露出処理）の露出制御を行う。磁界影響判定部１１１１は、磁気ノイズによる画質劣化の影響度を判定する。判定結果に応じて、後述する列回路部１０５の各列回路の上下どちらに信号読出しを行うかの設定を決定する。
【００１７】
図２は、本発明の第1の実施形態に係る、固体撮像素子の構成を示す図である。撮像素子１００は画素部１０２の各画素１０３を行単位で選択し信号出力を制御する垂直走査回路１０１、行選択回路１０４、列回路部１０５、水平走査回路１０６、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１０７、出力端子１０８を有する。
【００１８】
マトリクス状に配置された画素１０３は、それぞれにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが形成されたいわゆるベイヤー配列を構成しているものもあるが、
ここでは、説明簡略化の為、区別しないで図示している。なお、図１では例としてマトリクス状に配置された画素１０３のうちｎ列、ｍ行目の一部図示しているものとする。ここでｎは列番号、ｍは行番号である。
【００１９】
行選択回路１０４は垂直走査回路１０１の選択する行を制御する手段を有する。行選択動作には静止画撮像に相当する１行ずつを選択して通常は読み出しを行う。スイッチ１１１は、各列回路と各列にある2つの垂直信号線いずれか一つの垂直信号線を接続するスイッチである。
【００２０】
垂直信号線１１０ａ、１１０ｂは、列毎に配置されており、１行毎交互に画素１０３と垂直信号線１１０ａ、１１０ｂが接続されている。それぞれ画素からの信号を列回路部ａ又は列回路部ｂへ信号の読出し動作を行う。
【００２１】
列回路部１０５は、図の上部の列回路部aと下部の列回路部bのように、撮像素子の上下に分かれて配置されており、各列に2つの列回路をもっている。列回路は、列毎にスイッチ１１１で選択された垂直信号線１１０ａ又は１１０ｂから出力された信号を列ごとに読み出し、サンプルホールドして、その信号をデジタル変換する（以後、Ａ／Ｄ変換と呼ぶ）。そして、出力端子１０８を介して順次撮像素子１００の外部へ信号出力を行う。列回路部１０５は垂直信号線１１０ａ又は１１０ｂから出力された信号を各列の列回路へ読み出し、Ａ／Ｄ変換を行い、出力端子１０８を介して順次撮像素子１００の外部へ信号の出力を行う。
【００２２】
図３は本実施例のフローチャートであり、図４は本実施例での磁界の影響度を模式的に示す図である。（Ｓ１０、Ｓ１１）カメラが磁界影響判定部１１１１にて磁界の影響度の判定処理を行い、列回路部ａ、列回路部ｂどちらを使うべきか、若しくは両方の列回路部使うかを判定する。
【００２３】
本実施例では、交換レンズの発する磁気ノイズに対する対応方法について述べる。交換レンズの磁気ノイズの発信源の位置は種類によって異なり、強度も異なる。これの対処として、交換レンズの個体ＩＤ毎に領域毎の磁界の影響度をカメラに登録しておき、交換レンズを装着した時にそのＩＤを読み取る。これにより、その交換レンズの磁気ノイズの発信源がレンズ内のどの部分にあるか、強度はどの程度か予め登録しておくことで、どの位置の列回路部に影響を与えてしまうかなどが判定可能となる。本実施例では、登録情報に基づき、領域毎の撮像面への磁界の影響度判定を行う。
【００２４】
（Ｓ１２）レンズＩＤに対応する登録情報を参照した結果、該当レンズでは、磁界の影響が無いと判定した場合は、１行毎に交互に垂直信号線１１０ａと列回路部ａとが、垂直信号線１１０ｂと列回路部ｂとが順次接続されるように各列のスイッチ１１１を接続し、読出し方向の設定を行う。すなわち、列回路ａと列回路ｂを並列して読み出し動作させる。（Ｓ１３）レンズＩＤに対応する登録情報を参照した結果、該当レンズでは、磁界の影響があると判定した場合は、判定結果に基づいて、磁界の影響が小さくなるようスイッチ１１１を切り替えて垂直信号線の読出し方向を設定する。
【００２５】
例えば、図４に示す判定結果をみると、上部の列回路部ａへ読み出すと磁気ノイズの影響は小さく、一方、下部の列回路部ｂへ読み出した場合は、磁気ノイズの影響が大きくなるというレンズが登録情報に記録されている場合には、すべての画素を、磁気ノイズの影響が小さい列回路部ａへ読み出すようにスイッチ１１１を切り替えるように設定を行う。具体的には、列回路部ａへ画素１０３（ｎ，ｍ）を読出しをする時は、１１０ａへ接続し、次行の画素１０３（ｎ，ｍ+１）を読出しをする時は、１１０ｂへと交互に順次接続する。
【００２６】
もちろんレンズＩＤによる登録情報に上部の方が磁界の影響度が大きいと判断した場合には、画素１０３を列回路部ｂへ接続するよう図の下部のスイッチ１１０を切り替える。（Ｓ１４）このように各行毎にスイッチ１１１を切替えながら、本画像を取得する。この結果、使用されるレンズに応じて、すべての画素は、レンズにより生じる磁気ノイズの影響が小さい列回路部より順次読み出される為、磁気ノイズによる画像信号の変動を抑制する事ができる。従って、磁気ノイズによる画質劣化を抑制することが可能となる。
【００２７】
［実施例２］
第一の実施例では、個体情報を認識可能なレンズＩＤを読み取り磁界の影響度を判定する例を説明したが、個体情報を認識できない場合の例を説明する。図５は本実施例のブロック図で、第一の実施例の図1に対して、磁界影響検出部１１１２が追加されたのみであり、それ以外は同じため説明を割愛する。磁界影響検出部１１１２は、ホールセンサ等、磁気のレベルを出力する複数のセンサーからなる磁界検出部を各列回路部近傍に配置しておき、出力と所定の閾値との比較を行い、磁界の影響度を測定する。
【００２８】
図６は磁界影響検出部１１１２に係る動作のフローチャートであり、カメラにセットされた交換レンズの個体情報が認識できない場合には、撮影前に一度磁界の影響を検出する。図６は、（Ｓ２０）で、磁界測定用駆動を行う。たとえば、交換レンズをフォーカス制御させ、レンズの回路部を駆動させる。
（Ｓ２１）で、磁界影響検出部１１１２で、磁界測定用駆動時の磁界の影響度を測定する。この測定した結果を用いて磁界影響判定部１１１１で判定を行う。撮影時のフローチャートは図３と同じである。例えば、図７はその際の磁界の影響度を測定し、その結果より判定した結果を表す模式図である。
【００２９】
ここでは、図の列回路部ａ、ｂそれぞれ左右に２か所の計４か所の近傍にホールセンサを配置し、それぞれの出力を測定している。その結果、磁界影響検出部１１１２にて、列回路部ａの右側、列回路部ｂの左側が、磁界の影響が大きいと検出した。この場合、磁気影響判定部１１１１にて、図面の左側は列回路部ａへ、右側は列回路部ｂへ読出しをするよう判定し、水平走査回路（１０６）で適切に走査することで、磁気ノイズによる画質劣化を軽減できる。このように、個体情報を認識できない機器においても、磁気ノイズによる画質劣化を抑制することが可能となる。
【００３０】
以上挙げた実施例１，２により、磁気ノイズによる画質劣化を抑制することが可能となる。
【００３１】
図８は、本実施例の図２とは別形態の固体撮像素子の構成を示す図である。本実施例では、垂直信号線、列回路部間にスイッチ１１１を設けた構成例にあげたが、図８のように、画素１０３と垂直信号線間にスイッチ１１２を設けた構成にしても良い。スイッチ１１２を設けた点のみが異なる為、それ以外の説明は割愛する。図８では、磁界の影響度判定結果に基づいて、スイッチ１１２の設定を切り替えて列回路部ａまたはｂへ読出し動作を行う。図８では、一例をあげたのみであり、どの画素の信号も列回路部ａ、ｂのどちらにでも読出しを行えるような構成であれば良く、これに限定するものではない。
【００３２】
実施例１では、交換レンズの個体ＩＤを読み取り磁界の影響度を判定する例を説明したが、例えば、ストロボなどの外部アクセサリーでも、磁気ノイズを発生するもので個体情報を認識可能であれば良く、これに限定するものではない。また、ストロボなどの外部アクセサリーで、個体情報を認識不可能な場合もレンズと同様に撮影前にストロボを発光させてストロボの回路部を駆動させる等、一時的に磁界測定用駆動を行い、影響度を判定することで、個体情報を認識できない場合にも磁界ノイズの影響を抑制できる。
【００３３】
本実施例では、磁気の影響が大きい箇所の列回路部へは読出しを行わない例を説明したが、色毎にスイッチ１１１を切り替えるように設定をしても良く、これに限定するものではない。これにより、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの内、デジタルゲインを掛ける量が大きい色は、磁気の影響が少なくなるようにする等、磁気ノイズの影響で発生するノイズのデジタルゲイン倍される量を軽減可能となる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの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】
【００３５】
１００：撮像素子
１０１：垂直走査回路
１０２：画素部
１０３：単位画素
１０４：行選択回路
１０５：列回路部
１０６：水平走査回路
１０７：タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１０８：出力端子
１１０：垂直信号線
【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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