(57)【要約】【課題】読み出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることができる撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】撮像装置は、各々が第１及び第２の光電変換部を含む行列状の複数の単位画素を有する画素領域と、第１の読み出しモードの行では、前記第１及び第２の光電変換部の信号を混合した第１の信号を読み出し、第２の読み出しモードの行では、少なくとも前記第１の光電変換部の信号を含む第２の信号と少なくとも前記第２の光電変換部の信号を含む第３の信号を読み出す読み出し制御部と、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の信号を補正するＯＢクランプ処理部とを有し、前記ＯＢクランプ処理部は、撮影条件に応じて、異なる補正を行う。【選択図】図１１
2018182481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が第１及び第２の光電変換部を含む行列状の複数の単位画素を有する画素領域と、
第１の読み出しモードの行では、前記第１及び第２の光電変換部の信号を混合した第１の信号を読み出し、第２の読み出しモードの行では、少なくとも前記第１の光電変換部の信号を含む第２の信号と少なくとも前記第２の光電変換部の信号を含む第３の信号を読み出す読み出し制御部と、
前記画素領域内の遮光領域の単位画素の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の信号を補正するＯＢクランプ処理部とを有し、
前記ＯＢクランプ処理部は、撮影条件に応じて、異なる補正を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２の信号は、前記第１の光電変換部の信号であり、
前記第３の信号は、前記第２の光電変換部の信号であ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の信号は、前記第１の光電変換部の信号であり、
前記第３の信号は、前記第１及び第２の光電変換部の信号を混合した信号であ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】
前記ＯＢクランプ処理部は、
前記撮影条件が第１の条件である場合には、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第１の信号と前記第２の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第２の信号を補正し、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第１の信号と前記第３の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第３の信号を補正し、
前記撮影条件が第２の条件である場合には、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第２の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第２の信号を補正し、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第３の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第３の信号を補正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ＯＢクランプ処理部は、
前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第１の信号と前記第２の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第２の信号を補正し、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第１の信号と前記第３の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第３の信号を補正する第１のＯＢクランプ処理部と、
前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第２の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第２の信号を補正し、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第３の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第３の信号を補正する第２のＯＢクランプ処理部とを有し、
前記撮影条件が第１の条件である場合には、前記第１のＯＢクランプ処理部が補正を行い、前記第２のＯＢクランプ処理部が補正を行わず、
前記撮影条件が第２の条件である場合には、前記第１のＯＢクランプ処理部が補正を行い、前記第２のＯＢクランプ処理部は、前記第１のＯＢクランプ処理により補正された信号に対して補正を行う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６】
前記読み出し制御部は、
前記撮影条件が第１の条件である場合には、前記複数の単位画素の一部の行に対して前記第１の読み出しモードで読み出しを行い、前記複数の単位画素の他の行に対して前記第２の読み出しモードで読み出しを行い、
前記撮影条件が第２の条件である場合には、前記複数の単位画素の全行に対して前記第１の読み出しモードで読み出しを行う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７】
前記ＯＢクランプ処理部は、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第１の信号と前記第２の信号との差を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第２の信号を補正し、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の前記第１の信号と前記第３の信号との差を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の前記第３の信号を補正する第１のＯＢクランプ処理部を有し、
前記第１のＯＢクランプ処理部は、前記撮影条件が前記第１の条件である場合には動作し、前記撮影条件が前記第２の条件である場合には動作しないことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記ＯＢクランプ処理部は、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の信号とダークレベル目標値との誤差量を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の信号を補正する第２のＯＢクランプ処理部を有し、
前記第２のＯＢクランプ処理部は、前記撮影条件が第１の条件及び第２の条件のいずれの場合でも動作することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮影条件は、ＩＳＯ感度を含む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】
前記撮影条件は、シャッタスピードを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
各々が第１及び第２の光電変換部を含む行列状の複数の単位画素を有する画素領域を有する撮像装置の駆動方法であって、
読み出し制御部により、第１の読み出しモードの行では、前記第１及び第２の光電変換部の信号を混合した第１の信号を読み出し、第２の読み出しモードの行では、少なくとも前記第１の光電変換部の信号を含む第２の信号と少なくとも前記第２の光電変換部の信号を含む第３の信号を読み出す読み出しステップと、
ＯＢクランプ処理部により、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の信号を補正する補正ステップとを有し、
前記補正ステップでは、撮影条件に応じて、異なる補正を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置は、多機能化が進み、静止画／動画の撮像画像の生成だけでなく、撮像素子で得た被写体情報に基づいて、例えば焦点調節の制御を行うようになっている。例えば、特許文献１には、撮像素子から得た信号を用いて、瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。特許文献１では、撮像素子の画素毎に１つのマイクロレンズと２つのフォトダイオードを備える。それぞれのフォトダイオードは、撮影レンズの異なる瞳を通過した光を受光する。この２つのフォトダイオードからの出力信号を比較することで焦点検出が可能となると共に、２つのフォトダイオードからの出力信号を加算することで撮像画像が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかし、特許文献１では、各画素が複数のフォトダイオードを有するので、全フォトダイオードの信号を独立に読み出すには長い時間を要し、フレームレートが下がってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、読み出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることができる撮像装置及び撮像装置の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、各々が第１及び第２の光電変換部を含む行列状の複数の単位画素を有する画素領域と、第１の読み出しモードの行では、前記第１及び第２の光電変換部の信号を混合した第１の信号を読み出し、第２の読み出しモードの行では、少なくとも前記第１の光電変換部の信号を含む第２の信号と少なくとも前記第２の光電変換部の信号を含む第３の信号を読み出す読み出し制御部と、前記画素領域内の遮光領域の単位画素の信号を基に、前記画素領域内の開口領域の単位画素の信号を補正するＯＢクランプ処理部とを有し、前記ＯＢクランプ処理部は、撮影条件に応じて、異なる補正を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、読み出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る単位画素の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。
【図４】撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図５】撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図６】撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図７】第１の実施形態に係る撮像素子の読み出しを示す図である。
【図８】位相差方式の焦点検出の概念を示す図である。
【図９】位相差方式の焦点検出の概念を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係るＯＢクランプ処理回路の構成例を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る撮像装置の駆動方法を示すフローチャートである。
【図１２】撮影条件を説明するための図である。
【図１３】第１の実施形態に係るＯＢクランプ処理回路の動作を示す図である。
【図１４】第２の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】第２の実施形態に係るＯＢクランプ処理回路の動作を示す図である。
【図１６】第３の実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】撮影条件を説明するための図である。
【図１８】第３の実施形態に係る撮像素子の読み出しを示す図である。
【図１９】第３の実施形態に係るＯＢクランプ処理回路の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（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１０００の構成例を示すブロック図である。撮像装置１０００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、医療用カメラ等に適用可能である。図１では、撮像装置１０００は、撮像装置本体（カメラ本体）と撮像レンズ（撮像光学系）とが一体となった撮像装置を示しているが、これに限定されるものではなく、撮像レンズが撮像装置本体に対して交換可能に装着される撮像装置にも適用可能である。また、以下に示す実施形態では、撮像装置１０００は、焦点検出装置としての機能を含んでいるため、撮像装置１０００は焦点検出装置でもある。
【００１０】
撮像装置１０００は、撮像素子１００、ＣＰＵ１０１、操作部１０２、表示部１０３、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０５、画像処理部１０６、ＡＦ（オートフォーカス）演算部１０７及び記録部１０８を有する。さらに、撮像装置１０００は、フォーカルプレーンシャッタ１０９、フォーカス駆動回路１１０、絞り駆動回路１１１、フォーカスアクチュエータ１１２、及び絞りアクチュエータ１１３を有する。さらに、撮像装置１０００は、光学系を構成するレンズ群及び部材として、第１のレンズ群１１４、第２のレンズ群１１６、絞り１１５及び第３のレンズ群１１７を有する。
【００１１】
撮像素子１００は、動画像又は静止画像を撮影する機能を有している。この撮像素子１００は、撮像光学系により形成される被写体の光学像（被写体像）を電気信号に変換する。さらに、撮像素子１００は、所定の量子化ビットに応じて、変換した電気信号をデジタル信号（画像データ）に変換して出力する。撮像素子１００は、ＣＰＵ１０１により、駆動が制御される。なお、図１に示す例では、撮像素子１００がデジタル信号を出力する例が示されているが、これに限定されるものではない。例えば、撮像素子１００がアナログ信号を出力し、撮像素子１００の外部に設けられたアナログデジタル変換器がアナログ信号をデジタル信号に変換してもよい。
【００１２】
ＣＰＵ１０１は、撮像装置１０００を統括的に制御する制御手段としての機能を有する。画像処理部１０６は、後述する撮影の結果得られた画像データの補正や圧縮等の処理を行う。ＲＡＭ１０４は、撮像素子１００から出力される画像データ及び画像処理部１０６で処理された画像データを記憶するためのメモリ（画像メモリ）である。また、ＲＡＭ１０４は、後述するＣＰＵ１０１によってワークメモリとしても用いられる。なお、ＲＡＭ１０４は、アクセス速度が問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを用いてもよい。ＲＯＭ１０５には、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムが格納される。一例としては、ＲＯＭ１０５としてフラッシュＲＯＭが用いられるが、アクセス速度が問題ないレベルのメモリであれば、他のメモリを用いてもよい。
【００１３】
記録部１０８は、例えば、不揮発性メモリ又はハードディスクである。記録部１０８には、例えば、静止画像データ及び動画像データが記録される。図１では、記録部１０８が撮像装置１０００に含まれているが、記録部１０８は、撮像装置１０００に対して、コネクタを介して着脱可能な不揮発性メモリ又はハードディスク等の記録媒体であってもよい。操作部１０２は、撮影命令及び撮影条件の設定等のユーザからの操作をＣＰＵ１０１に対して伝達するためのインターフェースである。表示部１０３は、ＣＰＵ１０１の制御により、撮影の結果得られた静止画像及び動画像の表示、メニューの表示等を行う。
【００１４】
ＡＦ演算部１０７は、撮像素子１００から出力される画像データに基づいて、焦点検出を行う。焦点検出処理の詳細については後述する。撮像装置１０００に入射した光は、第１のレンズ群１１４、絞り１１５、第２のレンズ群１１６、第３のレンズ群１１７、フォーカルプレーンシャッタ１０９をこの順に通過して、撮像素子１００に入射する。第１のレンズ群１１４は、光軸方向に進退可能に保持される。絞り１１５は、その開口径を調節するように動作可能であり、撮影時の光量調節を行う機構である。絞り１１５及び第２のレンズ群１１６は、一体となって光軸方向に進退し、第１のレンズ群１１４の進退動作との連動により、変倍機能（ズーム機能）を実現する。第３のレンズ群（フォーカスレンズ）１１７は、光軸方向の進退により、焦点調節を行う。
【００１５】
フォーカルプレーンシャッタ１０９は、静止画撮影時に露光秒時を調節するシャッタである。本実施形態では、フォーカルプレーンシャッタ１０９、すなわちメカニカルシャッタにより撮像素子１００の露光秒時を調節する構成であるが、これに限定されるものではない。例えば、撮像素子１００が電子シャッタ機能を有し、制御信号により電子的に電荷蓄積時間を制御することで露光秒時を調節する構成であってもよい。フォーカス駆動回路１１０は、ＡＦ演算部１０７の焦点検出結果に基づいて、フォーカスアクチュエータ１１２を駆動制御し、第３のレンズ群１１７を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。絞り駆動回路１１１は、絞りアクチュエータ１１３を駆動制御して、絞り１１５の開口径を制御する。
【００１６】
次に、図１に示す撮像素子１００の構成を図２（ａ）、（ｂ）及び図３を用いてより詳細に説明する。図２（ａ）は、撮像素子１００内の１つの単位画素２００の構成例を示す回路図である。単位画素２００は、フォトダイオード２０１ａ，２０１ｂ、転送スイッチ２０２ａ，２０２ｂ、フローティングディフュージョン領域２０３、増幅部２０４、リセットスイッチ２０５及び選択スイッチ２０６を有する。なお、各スイッチは、ＭＯＳトランジスタ等により構成される。以下の説明では、各スイッチは、一例としてＮ型のＭＯＳトランジスタであるものとするが、各スイッチはＰ型のＭＯＳトランジスタであってもよく、その他のスイッチング素子であってもよい。
【００１７】
このように、本実施形態における撮像素子１００は、１つの単位画素２００内に、２つのフォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂを有する。ただし、各単位画素２００に設けられるフォトダイオードの個数は、図２（ａ）に示される２つに限定されず、３つ以上（例えば、４つ）でもよい。本実施形態において、フォトダイオード２０１ａ，２０１ｂは、後述するように、焦点検出画素として機能するとともに、撮像画素としても機能する。
【００１８】
フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂは、図２（ｂ）に示す同一のマイクロレンズ２３６を通過した光を受光し、光電変換によりその受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部である。フォトダイオード２０１ａにより得られる信号をＡ信号、フォトダイオード２０１ｂにより得られる信号をＢ信号と呼ぶ。図２（ｂ）に示すように、撮像素子１００は、行列状（ｍ行ｎ列）に配列された複数の単位画素２００を有する。
【００１９】
転送スイッチ２０２ａは、フォトダイオード２０１ａとフローティングディフュージョン領域２０３との間に接続され、転送スイッチ２０２ｂはフォトダイオード２０１ｂとフローティングディフュージョン領域２０３との間に接続される。転送スイッチ２０２ａ及び２０２ｂは、それぞれ、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂで発生した電荷を共通のフローティングディフュージョン領域２０３に転送する素子である。転送スイッチ２０２ａ及び２０２ｂは、それぞれ、制御信号ＴＸ＿Ａ及びＴＸ＿Ｂによって制御される。
【００２０】
フローティングディフュージョン領域２０３は、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。増幅部２０４は、ソースフォロワＭＯＳトランジスタである。増幅部２０４のゲートは、フローティングディフュージョン領域２０３に接続され、増幅部２０４のドレインは電源電位ＶＤＤを供給する共通電源２４１に接続される。増幅部２０４は、フローティングディフュージョン領域２０３に保持された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画像信号として出力する。
【００２１】
リセットスイッチ２０５は、フローティングディフュージョン領域２０３と共通電源２４１との間に接続される。リセットスイッチ２０５は、制御信号ＲＥＳによって制御され、フローティングディフュージョン領域２０３の電位を電源電位ＶＤＤにリセットする。選択スイッチ２０６は、増幅部２０４のソースと列信号線２０７の間に接続される。選択スイッチ２０６は、制御信号ＳＥＬによって制御され、増幅部２０４で増幅された画像信号を列信号線２０７に出力する。
【００２２】
図３は、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２３４、垂直走査回路２０９、電流源負荷２１０、読み出し回路２３５、共通出力線２２８，２２９、水平走査回路２３２、ＤＦＥ２３３、及びデータ出力部２３７を有する。画素領域２３４は、行列状に配置された複数の単位画素２００を有する。図３には、説明を分かりやすくするために、水平方向にｎ画素、垂直方向に４画素を示しているが、単位画素２００の行数及び列数は任意である。また、各単位画素２００には、複数色のカラーフィルタのうちのいずれか１つが設けられている。図３に示す例では、カラーフィルタの色は赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）である。これらの各単位画素２００は、ベイヤー配列に従って配置される。また、本実施形態における撮像素子１００は、画素領域２３４の一部が遮光層で遮光されたＯＢ領域（オプティカルブラック領域）を有する。複数の単位画素２００のうちのＯＢ領域の画素は、遮光画素である。
【００２３】
垂直走査回路２０９は、単位画素２００の行毎に設けられた駆動信号線２０８を介して、各行の単位画素２００に制御信号を出力する。なお、図３では、駆動信号線２０８は、説明を分かりやすくするため、行毎に１本ずつ図示されているが、実際には行毎に複数の駆動信号線が接続される。同じ列の単位画素２００は、列毎に設けられた列信号線２０７に共通接続される。各列の単位画素２００は、各列の列信号線２０７を介して、各列の読み出し回路２３５に信号を出力する。各列の読み出し回路２３５は、各列の列信号線２０７の信号を処理する。電流源負荷２１０は、各列の列信号線２０７に接続される。
【００２４】
水平走査回路２３２は、制御信号ＨＳＲ（０）〜ＨＳＲ（ｎ−１）を出力することにより、複数の読み出し回路２３５の中から信号を出力させる列を順次選択する。選択された列の読み出し回路２３５は、共通出力線２２８，２２９を介して、データ出力部２３３に処理した信号を出力する。
【００２５】
次に、読み出し回路２３５の具体的な構成について説明する。読み出し回路２３５は、クランプ容量２１１、フィードバック容量２１４〜２１６、オペアンプ２１３、基準電圧源２１２及びスイッチ２１７〜２２０を有する。また、読み出し回路２３５は、比較器２２１、ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｎ）２２２、ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３、及びスイッチ２２６，２２７を有する。
【００２６】
列信号線２０７により読み出し回路２３５に入力される信号は、クランプ容量２１１を介してオペアンプ２１３の反転入力端子に入力される。オペアンプ２１３の非反転入力端子には、基準電圧源２１２から基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。フィードバック容量２１４〜２１６は、オペアンプ２１３の反転入力端子と出力端子の間に接続される。スイッチ２１７もオペアンプ２１３の反転入力端子と出力端子の間に接続され、フィードバック容量２１４〜２１６の両端をショートさせることができる。スイッチ２１７は、制御信号ＲＥＳ＿Ｃにより制御される。また、スイッチ２１８〜２２０は、それぞれ、制御信号ＧＡＩＮ０〜ＧＡＩＮ２により制御される。
【００２７】
比較器２２１には、オペアンプ２１３の出力信号と、ランプ信号発生器２３０から出力されるランプ信号２２４が入力される。ラッチ２２２は、ノイズレベル（Ｎ信号）を保持するための記憶素子である。ラッチ２２３は、Ａ信号及びＡ信号とＢ信号が加算されたＡＢ信号（加算信号）の信号レベル（Ｓ信号）を保持するための記憶素子である。ラッチ２２２及び２２３は、比較器２２１の出力端子からの信号と、カウンタ２３１から出力されるカウンタ値２２５を入力し、それぞれ、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｎ及びＬＡＴＥＮ＿Ｓにより制御される。ラッチ２２２及び２２３の出力端子は、それぞれ、スイッチ２２６及び２２７を介して、共通出力線２２８及び２２９に接続される。共通出力線２２８及び２２９は、ＤＦＥ２３３に接続される。
【００２８】
スイッチ２２６及び２２７は、水平走査回路２３２からの制御信号ＨＳＲ（ｈ）により制御される。ここで、ｈは制御信号線が接続されている読み出し回路２３５の列番号を示す。ラッチ２２２及び２２３に保持された信号は、それぞれ、共通出力線２２８及び２２９を介して、ＤＦＥ２３３へ出力される。ＤＦＥ２３３は、後述する補正処理を行う。その後、データ出力部２３７は、ＤＦＥ２３３の出力データを外部に出力する。この動作を水平転送と呼ぶ。
【００２９】
本実施形態の撮像素子１００は、Ａ信号及びＢ信号を独立に読み出す動作（分割読み出し）と、Ａ信号とＢ信号を加算した信号（ＡＢ信号）を読み出す動作（合算読み出し）を行う。分割読み出しで読み出されたＡ信号及びＢ信号は、焦点検出又は画像生成に利用される。合算読み出しで読み出されたＡＢ信号は、画像生成に利用される。
【００３０】
図４〜図６は、撮像素子１００の読み出し動作を示すタイミングチャートである。以下、図４〜図６を参照しつつ画像信号の１行分の読み出し動作について説明する。なお、各制御信号がハイレベルのときに各スイッチはオンになり、ローレベルのときに各スイッチはオフになる。
【００３１】
図４は、ＡＢ信号を読み出す動作を示すタイミングチャートである。時刻Ｔａｂ１では、制御信号ＴＸ＿Ａ及びＴＸ＿Ｂがハイレベルになり、転送スイッチ２０２ａ及び２０２ｂがオンになる。この時、信号ＲＥＳはハイレベルになっており、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂに蓄積された電荷は、転送スイッチ２０２ａ，２０２ｂ及びリセットスイッチ２０５を介して電源２４１に転送される。フォトダイオード２０１ａ，２０１ｂ及びフローティングディフュージョン領域２０３はリセットされる。時刻Ｔａｂ２では、制御信号ＴＸ＿Ａ及びＴＸ＿Ｂがローレベルになり、転送スイッチ２０２ａ及び２０２ｂがオフになり、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂは、光電変換による電荷の蓄積を開始する。
【００３２】
所定の時間だけ電荷の蓄積を行った後の時刻Ｔａｂ３では、選択スイッチ２０６の制御信号ＳＥＬがハイレベルになり、選択スイッチ２０６がオンになり、増幅部２０４のソースが列信号線２０７に接続される。時刻Ｔａｂ４では、リセットスイッチ２０５の制御信号ＲＥＳがローレベルになり、フローティングディフュージョン領域２０３のリセットが解除される。このとき、フローティングディフュージョン領域２０３の電位に応じたリセット信号レベルの電位が増幅部２０４を介して列信号線２０７に読み出され、読み出し回路２３５に入力される。
【００３３】
その後、時刻Ｔａｂ５では、制御信号ＲＥＳ＿Ｃがハイレベルからローレベルになり、スイッチ２１７がオフになり、列信号線２０７に読み出されたリセット信号レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に基づく電圧がオペアンプ２１３から出力される。撮像素子１００では、ＣＰＵ１０１は、予め、操作部１０２により設定されたＩＳＯ感度に基づき、制御信号ＧＡＩＮ０〜ＧＡＩＮ２のいずれかひとつの信号をハイレベルにする。本実施形態の撮像装置１０００は、ＩＳＯ感度１００、２００、４００を備える。ＩＳＯ感度１００〜４００に対して、それぞれ制御信号ＧＡＩＮ０〜ＧＡＩＮ２がハイレベルになる。それにより、スイッチ２１８〜２１９の中で対応するスイッチがオンとなる。オペアンプ２１３は、入力された電圧をクランプ容量２１１とフィードバック容量２１４〜２１６のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。ここで、オペアンプ２１３は、オペアンプ２１３までの回路で発生するランダムノイズ成分も増幅することになり、ＩＳＯ感度１００、２００、４００ではそれぞれ出力される信号のランダムノイズ量が異なることとなる。
【００３４】
次に、時刻Ｔａｂ６では、ランプ信号発生器２３０は、時間経過に比例して信号レベルが変化するランプ信号Ｒａｍｐの出力を開始する。同時に、カウンタ２３１は、リセット状態からカウントアップを開始し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｎがハイレベルになる。比較器２２１は、オペアンプ２１３の出力信号とランプ信号発生器２３０が出力するランプ信号Ｒａｍｐとを比較する。ランプ信号Ｒａｍｐの信号レベルが時間の経過とともに大きくなる。ランプ信号Ｒａｍｐの信号レベルがオペアンプ２１３の出力信号の値を上回った時刻Ｔａｂ７で、比較器２２１は、ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｎ）２２２に出力する信号をローレベルからハイレベルに反転させる。ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｎ）２２２は、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｎがハイレベルの状態で、比較器２１１の出力信号がローレベルからハイレベルに反転すると、その時にカウンタ２３１から出力されているカウンタ値２２５を記憶する。この記憶されたカウンタ値は、デジタルのＮ信号レベルとなる。その後、時刻Ｔａｂ８では、ランプ信号の変化が終了し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｎがローレベルになる。
【００３５】
時刻Ｔａｂ９では、制御信号ＴＸ＿Ａ及びＴＸ＿Ｂがハイレベルになり、転送スイッチ２０２ａ及び２０２ｂがオンになり、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂの電荷が同時にフローティングディフュージョン領域２０３へ転送開始される。その後、時刻Ｔａｂ１０では、制御信号ＴＸ＿Ａ及びＴＸ＿Ｂがローレベルになり、転送スイッチ２０２ａ及び２０２ｂがオフになる。この動作により、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送される。そして、その電荷の変化に応じた電圧が増幅部２０４及び列信号線２０７を介して読み出し回路２３５へ出力される。オペアンプ２１３は、列信号線２０７に読み出されたＡＢ信号レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に基づく電圧を出力する。オペアンプ２１３は、入力された電圧をクランプ容量２１１とフィードバック容量２１４〜２１６のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。
【００３６】
次に、時刻Ｔａｂ１１では、ランプ信号発生器２３０は、ランプ信号Ｒａｍｐの出力を開始する。同時に、カウンタ２３１は、リセット状態からカウントアップを開始し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがハイレベルになる。比較器２２１は、オペアンプ２１３の出力信号とランプ信号発生器２３０が出力するランプ信号Ｒａｍｐとを比較する。ランプ信号Ｒａｍｐの信号レベルがオペアンプ２１３の出力信号の値を上回った時刻Ｔａｂ１２で、比較器２２１がラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３に出力する信号をローレベルからハイレベルに反転させる。ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３は、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがハイレベルの状態で、比較器２１１からの信号がローレベルからハイレベルに反転されると、その時にカウンタ２３１から出力されているカウンタ値２２５を記憶する。この記憶されたカウンタ値は、デジタルのＡＢ信号レベルとなる。その後、時刻Ｔａｂ１３では、ランプ信号Ｒａｍｐの変化が終了し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがローレベルとなる。
【００３７】
その後、時刻Ｔａｂ１４〜Ｔａｂ１５の間では、水平走査回路２３２から出力される制御信号ＨＳＲ（ｈ）が順次ローレベルからハイレベルになり、ローレベルに戻る。これに伴い、スイッチ２２６及び２２７がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列のラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｎ）２２２及びラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３に保持されたＮ信号データとＡＢ信号データは、それぞれ、共通出力線２２８及び２２９へ読み出され、ＤＦＥ２３３に出力される。ＤＦＥ２３３は、各列のＡＢ信号データとＮ信号データの差（像信号Ｐａｂ）を算出した後、後述する補正処理を行う。その後、データ出力部２３７は、ＤＦＥ２３３の出力データを外部へ出力する。
【００３８】
次に、時刻Ｔａｂ１６では、制御信号ＲＥＳ＿Ｃがハイレベルになり、スイッチ２１７がオンになる。次に、時刻Ｔａｂ１７では、制御信号ＲＥＳがハイレベルになり、リセットスイッチ２０５がオンになる。次に、時刻Ｔａｂ１８では、制御信号ＳＥＬがローレベルになり、選択スイッチ２０６がオフになり、ＡＢ信号の１行分の読み出し動作が完了する。
【００３９】
図５は、Ａ信号を読み出す動作を示すタイミングチャートである。時刻Ｔａ１からＴａ８までの動作は、図４の時刻Ｔａｂ１からＴａｂ８までの動作と同様のため、説明を省略する。時刻Ｔａ９では、制御信号ＴＸ＿Ａがハイレベルになり、転送スイッチ２０２ａがオンになり、フォトダイオード２０１ａの電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送開始される。その後、時刻Ｔａ１０では、制御信号ＴＸ＿Ａがローレベルになり、転送スイッチ２０２ａがオフになる。この動作により、フォトダイオード２０１ａに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送される。そして、その電荷の変化に応じた電圧が増幅部２０４及び列信号線２０７を介して読み出し回路２３５へ出力される。オペアンプ２１３は、列信号線２０７に読み出されたＡ信号レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に基づく電圧を出力する。オペアンプ２１３は、入力された電圧をクランプ容量２１１とフィードバック容量２１４〜２１６のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。
【００４０】
次に、時刻Ｔａ１１では、ランプ信号発生器２３０は、ランプ信号Ｒａｍｐの出力を開始する。同時に、カウンタ２３１は、リセット状態からカウントアップを開始し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがハイレベルになる。比較器２２１は、オペアンプ２１３の出力信号とランプ信号発生器２３０が出力するランプ信号Ｒａｍｐとを比較する。ランプ信号Ｒａｍｐの信号レベルがオペアンプ２１３の出力信号の値を上回った時刻Ｔａ１２で、比較器２２１がラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３に出力する信号をローレベルからハイレベルに反転させる。ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３は、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがハイレベルの状態で、比較器２１１からの信号がローレベルからハイレベルに反転されると、その時にカウンタ２３１から出力されているカウンタ値２２５を記憶する。この記憶されたカウンタ値は、デジタルのＡ信号レベルとなる。その後、時刻Ｔａ１３では、ランプ信号Ｒａｍｐの変化が終了し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがローレベルとなる。
【００４１】
その後、時刻Ｔａ１４〜Ｔａ１５の間では、水平走査回路２３２から出力される制御信号ＨＳＲ（ｈ）が順次ローレベルからハイレベルになり、ローレベルに戻る。これに伴い、スイッチ２２６及び２２７がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列のラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｎ）２２２及びラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３に保持されたＮ信号データとＡ信号データは、それぞれ、共通出力線２２８及び２２９へ読み出され、ＤＦＥ２３３に出力される。ＤＦＥ２３３は、各列のＡ信号データとＮ信号データの差（像信号Ｐａ）を算出した後、後述する補正処理を行う。その後、データ出力部２３７は、ＤＦＥ２３３の出力データを外部へ出力する。
【００４２】
次に、時刻Ｔａ１６では、制御信号ＲＥＳ＿Ｃがハイレベルになり、スイッチ２１７がオンになる。次に、時刻Ｔａ１７では、制御信号ＲＥＳがハイレベルになり、リセットスイッチ２０５がオンになる。次に、時刻Ｔａ１８では、制御信号ＳＥＬがローレベルになり、選択スイッチ２０６がオフになり、Ａ信号の１行分の読み出し動作が完了する。
【００４３】
図６は、Ｂ信号を読み出す動作を示すタイミングチャートである。時刻Ｔｂ１からＴｂ８までの動作は、図４の時刻Ｔａｂ１からＴａｂ８までの動作と同様のため、説明を省略する。時刻Ｔｂ９では、制御信号ＴＸ＿Ｂがハイレベルになり、転送スイッチ２０２ｂがオンになり、フォトダイオード２０１ｂの電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送開始される。その後、時刻Ｔｂ１０では、制御信号ＴＸ＿Ｂがローレベルになり、転送スイッチ２０２ｂがオフになる。この動作により、フォトダイオード２０１ｂに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン領域２０３へ転送される。そして、その電荷の変化に応じた電圧が増幅部２０４及び列信号線２０７を介して読み出し回路２３５へ出力される。オペアンプ２１３は、列信号線２０７に読み出されたＢ信号レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分に基づく電圧を出力する。オペアンプ２１３は、入力された電圧をクランプ容量２１１とフィードバック容量２１４〜２１６のいずれかの比率で定まる反転ゲインで増幅して出力する。
【００４４】
次に、時刻Ｔｂ１１では、ランプ信号発生器２３０は、ランプ信号Ｒａｍｐの出力を開始する。同時に、カウンタ２３１は、リセット状態からカウントアップを開始し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがハイレベルになる。比較器２２１は、オペアンプ２１３の出力信号とランプ信号発生器２３０が出力するランプ信号Ｒａｍｐとを比較する。ランプ信号Ｒａｍｐの信号レベルがオペアンプ２１３の出力信号の値を上回った時刻Ｔｂ１２で、比較器２２１がラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３に出力する信号をローレベルからハイレベルに反転させる。ラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３は、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがハイレベルの状態で、比較器２１１からの信号がローレベルからハイレベルに反転されると、その時にカウンタ２３１から出力されているカウンタ値２２５を記憶する。この記憶されたカウンタ値は、デジタルのＢ信号レベルとなる。その後、時刻Ｔｂ１３では、ランプ信号Ｒａｍｐの変化が終了し、制御信号ＬＡＴＥＮ＿Ｓがローレベルとなる。
【００４５】
その後、時刻Ｔｂ１４〜Ｔｂ１５の間では、水平走査回路２３２から出力される制御信号ＨＳＲ（ｈ）が順次ローレベルからハイレベルになり、ローレベルに戻る。これに伴い、スイッチ２２６及び２２７がオフからオンになり、再びオフに戻る。各列のラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｎ）２２２及びラッチ（Ｌａｔｃｈ＿Ｓ）２２３に保持されたＮ信号データとＢ信号データは、それぞれ、共通出力線２２８及び２２９へ読み出され、ＤＦＥ２３３に出力される。ＤＦＥ２３３は、各列のＢ信号データとＮ信号データの差（像信号Ｐｂ）を算出した後、後述する補正処理を行う。その後、データ出力部２３７は、ＤＦＥ２３３の出力データを外部へ出力する。
【００４６】
次に、時刻Ｔｂ１６では、制御信号ＲＥＳ＿Ｃがハイレベルになり、スイッチ２１７がオンになる。次に、時刻Ｔｂ１７では、制御信号ＲＥＳがハイレベルになり、リセットスイッチ２０５がオンになる。次に、時刻Ｔｂ１８では、制御信号ＳＥＬがローレベルになり、選択スイッチ２０６がオフになり、Ｂ信号の１行分の読み出し動作が完了する。
【００４７】
図７は、撮像素子１００の画素領域２３４を示す図である。画素領域２３４は、画素領域２３４の上部の垂直ＯＢ領域（第１の遮光領域）７１１と、画素領域２３４の左部の水平ＯＢ領域（第２の遮光領域）７１２と、それ以外の開口領域７１３を有する。垂直ＯＢ領域７１１は、開口領域７１３とは異なる行に設けられる。水平ＯＢ領域７１２は、開口領域７１３と同じ行に設けられる。垂直ＯＢ領域７１１と水平ＯＢ領域７１２は、遮光されている。垂直ＯＢ領域７１１と水平ＯＢ領域７１２の単位画素２００は、ＯＢ画素である。開口領域７１３は、遮光されていない。画素領域２３４は、フォトダイオード２０１ａの像信号Ｐａ及びフォトダイオード２０１ｂの像信号Ｐｂが読み出される領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行と、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂの混合像信号Ｐａｂが読み出される領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの行とを有する。領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃは、第１の読み出しモードの領域である。領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉは、第２の読み出しモードの領域である。垂直走査回路２０９は、読み出し制御部であり、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの行では第１の読み出しモードでフォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂの信号を混合した像信号Ｐａｂを読み出す。また、垂直走査回路２０９は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行では第２の読み出しモードでフォトダイオード２０１ａの像信号Ｐａとフォトダイオード２０１ｂの像信号Ｐｂを読み出す。垂直ＯＢ領域７１１と水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３は、それぞれ、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行と領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの行とを有する。領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃでは、図４の読み出し動作によって、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂの混合像信号Ｐａｂが読み出される。領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉでは、図５の読み出し動作を行った後、同一行に対して続けて図６の読み出し動作を行うことにより、同一画素の像信号Ｐａと像信号Ｐｂを取得する。分割読み出し行の配置位置については、図７に示すような測距枠７１４の設定や被写体の動きに合わせてフレーム毎に変更することが可能である。
【００４８】
また、本実施形態の撮像装置１０００は、静止画モードと動画モード（ライブビュー撮影モード）を備える。静止画モードでは、撮像装置１０００は、撮像素子１００の全行分の画素データを読み出す。動画モードでは、撮像装置１０００は、３行毎に１行の画素データを読み出し、静止画モードより読み出す行数が少ない。ただし、静止画モードと動画モードの構成や読み出しはこれに限定されるものではない。
【００４９】
次に、撮像素子１００が出力する画像データの処理について説明する。図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）は、位相差方式の焦点検出の概念を示す図である。まず、図８（ａ）及び（ｂ）により、撮像素子１００におけるピントと位相差との関係について説明する。
【００５０】
図８（ａ）は、ピント（焦点位置）が合っている場合における撮像レンズ３０２、被写体３００、光軸３０１及び画素領域２３４の位置関係と光束を示している。また、図８（ｂ）は、ピントが合っていない場合における位置関係と光束を示している。ここで示す画素領域２３４は、図１で示した画素領域２３４を断面方向から見たものである。画素領域２３４の各単位画素２００には、マイクロレンズ２３６が１つ設けられている。上述したように、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂは、同一のマイクロレンズ２３６を通過した光を受光する。フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂには、後述する構成により位相差を持った別の像が入射される。ここでは、フォトダイオード２０１ａはＡ像用光電変換部であり、フォトダイオード２０１ｂはＢ像用光電変換部である。図８（ａ）及び（ｂ）においては、Ａ像用光電変換部２０２ａをＡ、Ｂ像用光電変換部２０１ｂをＢと表記している。なお、本実施形態では、１個のマイクロレンズ２３６に対して２個のフォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂが配置される構成であるが、これに限定されるものではない。１個のマイクロレンズ２３６に対してフォトダイオードが上下又は左右に複数配置される構成であればよい。
【００５１】
撮像レンズ３０２は、図１に示す第１のレンズ群１１４、第２のレンズ群１１６、第３のレンズ群１１７を合わせて１つのレンズと考えた場合の等価的な撮像レンズを示している。被写体３００から発せられた光は、光軸３０１を中心として、撮像レンズ３０２の各領域を通過し、撮像素子１００の画素領域２３４に結像される。なお、ここでは射出瞳の位置と撮像レンズの中心位置は同一としている。
【００５２】
このような構成によれば、撮像レンズ３０２をＡ像用光電変換部２０１ａから見た場合とＢ像用光電変換部２０１ｂから見た場合とで、撮像レンズ３０２の瞳が対称に分割されたことと等価となる。言い換えれば、撮像レンズ３０２からの光束が２つの光束ΦＬａ及びΦＬｂに分割された、いわゆる瞳分割の構成となっている。それぞれの分割光束（第１の光束ΦＬａ及び第２の光束ΦＬｂ）がＡ像用光電変換部２０１ａ及びＢ像用光電変換部２０１ｂに入射する。このように、Ａ像用光電変換部２０１ａとＢ像用光電変換部２０１ｂのそれぞれは、撮像レンズ３０２の射出瞳のうち互いに異なる瞳領域を通過した光を受光して光電変換することから、焦点検出画素として機能することができる。また、Ａ像用光電変換部２０１ａ及びＢ像用光電変換部２０１ｂは、互いの信号を加算することで撮像画素としても機能することができる。
【００５３】
被写体３００上の特定点からの光束は、Ａ像用光電変換部２０１ａに対応する分割瞳を通ってＡ像用光電変換部２０１ａに入射する光束ΦＬａと、Ｂ像用光電変換部２０１ｂに対応する分割瞳を通ってＢ像用光電変換部２０１ｂに入射する光束ΦＬｂとに分割される。これら２つの光束ΦＬａ及びΦＬｂは、被写体３００上の同一点から入射しているため、撮像レンズ３０２のピントが合った状態では、図８（ａ）に示すように、同一のマイクロレンズ２３６を通過して撮像素子１００上の１点に到達する。したがって、Ａ像用光電変換部２０１ａとＢ像用光電変換部２０１ｂからそれぞれ得られる像信号は、互いに一致する。
【００５４】
しかし、図８（ｂ）に示すように、光軸３０１の方向にＹだけピントがずれている状態では、光束ΦＬａ及びΦＬｂのマイクロレンズ２３６への入射角の変化分だけ光束ΦＬａ及びΦＬｂの到達位置が光軸３０１と垂直方向に互いにずれる。したがって、Ａ像用光電変換部２０１ａとＢ像用光電変換部２０１ｂからそれぞれ得られる像信号には、位相差が生じる。Ａ像用光電変換部２０１ａとＢ像用光電変換部２０１ｂのそれぞれ（すなわち、焦点検出画素）は、位相差を持った２つの被写体像（Ａ像及びＢ像）を光電変換して焦点検出用の信号を生成する。この信号は、撮像素子１００の外部へ出力され、ＡＦ動作に使用される。撮像素子１００は、上述したように分割読み出しと合算読み出しを行う。分割読み出しによって読み出されたＡ像（Ａ信号）とＢ像（Ｂ信号）がＡＦ演算部１０７へ入力される。
【００５５】
なお、本実施形態では、１個のマイクロレンズ２３６に対して複数の光電変換部２０１ａ及び２０１ｂが配置され、瞳分割された光束ΦＬａ及びΦＬｂが各光電変換部２０１ａ及び２０１ｂに入射される構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、焦点検出用画素の構成は、マイクロレンズ２３６の下に１個のフォトダイオードを有し、遮光層により左右又は上下を遮光することで瞳分割を行う構成でもよい。また、離散的に配置された焦点検出用画素からＡ像信号及びＢ像信号を取得する構成でもよい。
【００５６】
ＡＦ演算部１０７は、入力されたＡ信号とＢ信号を使用して焦点検出動作を行う。図９（ａ）は、ピントが合っている図８（ａ）の状況におけるＡ信号とＢ信号の強度分布を示すグラフである。横軸は、画素位置を表し、縦軸は信号の強度を表す。ピントが合っている場合は、Ａ信号とＢ信号は一致する。図９（ｂ）は、ピントが合っていない図８（ｂ）の状況におけるＡ信号とＢ信号の強度分布を示すグラフである。この場合は、Ａ信号とＢ信号は、前述した理由により位相差を持ち、強度のピーク位置がずれ量Ｘだけずれている。ＡＦ演算部１０７は、フレーム毎にずれ量Ｘを算出し、これを用いて所定の演算処理を行うことによりピントのずれ量、すなわち図８（ｂ）におけるずれ量Ｙを算出する。ＡＦ演算部１０７は、算出したずれ量Ｙをフォーカス駆動回路１１０に転送する。フォーカス駆動回路１１０は、ＡＦ演算部１０７から取得したずれ量Ｙに基づき、第３のレンズ群１１７を動かす量を算出し、フォーカスアクチュエータ１１２に駆動信号を出力する。第３のレンズ群１１７は、フォーカスアクチュエータ１１２の駆動により、ピントが合う位置まで移動し、ピントが合った状態が実現される。
【００５７】
次に、ＤＦＥ２３３の処理について説明する。本実施例においては、ＤＦＥ２３３は、図１０（ａ）のＯＢクランプ処理部４００を含む。図１０（ａ）〜（ｃ）を用いて、ＯＢクランプ処理部４００の構成の一例を説明する。ＯＢクランプ処理部４００は、前述した像信号Ｐａｂ、Ｐａ、Ｐｂを入力する。図１０（ａ）に示すように、ＯＢクランプ処理部４００は、処理回路（Ａ）４０１と処理回路（Ｂ）４０２を有し、垂直ＯＢ領域７１１及び水平ＯＢ領域７１２の単位画素２００の信号を基に、開口領域７１３の単位画素２００の信号を補正する。処理回路（Ａ）４０１と処理回路（Ｂ）４０２は、それぞれ、ＯＢクランプ処理回路である。処理回路（Ａ）４０１と処理回路（Ｂ）４０２の出力は、セレクタ４０３に入力される。セレクタ４０３は、ＯＢクランプ処理部４００のデータ出力を選択する。
【００５８】
図１０（ｂ）は、処理回路（Ａ）４０１の構成の一例を示す。処理回路（Ａ）４０１に入力されたデータは、処理回路４０１ａで処理された後に、処理回路４０１ｂで処理され、出力される。
【００５９】
まず、処理回路４０１ａの構成を説明する。平均回路４０６は、処理回路４０１の入力データを入力し、垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ設定部４０４及び垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ設定部４０５により設定される垂直ＯＢ領域７１１内の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ及びＲｅｇｉｏｎ＿ｉのデータの平均値を算出する。垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ設定部４０４には、図７に示す垂直ＯＢ領域７１１内の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃが設定される。平均回路４０６は、この領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ内の読み出された像信号Ｐａｂを積分した後に平均値を算出し、Ｐａｂ平均値部４０７に格納する。垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ設定部４０５には、図７に示す垂直ＯＢ領域７１１内の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉが設定される。平均回路４０６は、この領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ内の読み出された像信号Ｐａ又はＰｂをそれぞれで積分した後に平均値を算出し、Ｐａ平均値部４０８又はＰｂ平均値部４０９に格納する。Ｐａ平均値部４０８又はＰｂ平均値部４０９の平均値は、セレクタ４１０に入力される。セレクタ４１０は、処理回路（Ａ）４０１へのデータ入力が像信号Ｐａの時には、入力端子０即ちＰａ平均値部４０８の平均値を選択し、データ入力が像信号Ｐｂの時には、入力端子１即ちＰｂ平均値部４０９の平均値を選択する。
【００６０】
減算器４１１は、Ｐａｂ平均値部４０７の平均値からセレクタ４１０の出力値を減算する。この処理により、減算器４１１は、像信号Ｐａｂと像信号Ｐａのダークレベルの差、又は像信号Ｐａｂと像信号Ｐｂのダークレベルの差を算出する。減算器４１１の出力値は、セレクタ４１２に入力される。セレクタ４１２は、処理回路（Ａ）４０１がオンに設定され、かつ垂直ＯＢ領域７１１以外の領域での領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉのデータが入力されている時には、入力端子１即ち減算器４１１の出力値を補正値として減算器４１３に出力する。像信号Ｐａが入力されている時には、像信号Ｐａｂの平均値と像信号Ｐａの平均値との差が補正値となり、像信号Ｐｂが入力されている時には、像信号Ｐａｂの平均値と像信号Ｐｂの平均値との差が補正値となる。セレクタ４１２は、処理回路（Ａ）４０１がオフに設定されている時、又は垂直ＯＢ領域７１１以外の領域での領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃのデータが入力されている時には、入力端子０即ち０値を減算器４１３に出力する。減算器４１３は、処理回路（Ａ）４０１に入力されたデータからセレクタ４１２が出力する補正値を減算し、オフセット補正処理を行う。処理回路４０１ａは、これらの処理により、分割読み出しをした場合と合算読み出しをした場合のオフセットの差を補正する。
【００６１】
その後、処理回路４０１ａの出力データは、処理回路４０１ｂに入力される。ＯＢ信号抽出部４１７は、ＯＢ領域７１１及び７１２のデータが入力されたタイミングで、ＯＢ画素の信号を抽出する。ＯＢ信号抽出部４１７は、ＯＢクランプ処理に使用するＯＢ画素を１画素ずつ誤差量算出部４１８以降の処理回路に流すようにしてもよいし、複数のＯＢ画素の平均値を取得する構成にしてもよい。誤差量算出部４１８は、予め設定されているダークレベルの補正目標値（クランプレベル）４１９とＯＢ信号抽出部４１７から出力される現在のＯＢ出力レベルとの差分を取って、誤差量を算出する。算出された誤差量は、フィードバックゲイン乗算部４１６に入力される。フィードバックゲイン乗算部４１６は、誤差量に対して、予め設定される一定のフィードバックゲイン（ＯＢクランプ処理の追従時定数）を乗算する。フィードバックゲイン乗算部４１６では、演算結果が発振しないよう、フィードバックゲインは１よりも小さい値が設定される。また、ここでのフィードバックゲインは、ノイズやキズへの敏感度を抑制するために後述される低い時定数（時定数ａｂ２相当）である。補正値算出部４１５は、フィードバックゲイン乗算部４１６の演算結果を積分し、最終的なＯＢクランプ補正値を算出する。算出された補正値は、補正部４１４へ入力される。補正部４１４は、処理回路４０１ａの出力データから補正値を減算することで、像信号に対する補正処理を行い、補正結果を出力する。
【００６２】
最初に説明したＯＢ信号抽出部４１７は、補正部４１４の出力値のうちのＯＢ領域７１１又は７１２の信号を抽出する。これによって、補正処理を繰り返すうちにクランプレベルとの誤差量が次第に縮小され、最終的に補正結果のＯＢ部出力（ダークレベル）はクランプレベルと一致するように収束する。
【００６３】
上述したように処理回路（Ａ）４０１は、処理回路４０１ａ及び４０１ｂでの処理により、像信号Ｐａ又はＰｂのオフセットと像信号Ｐａｂのオフセットの差を補正した後に、一定のフィードバックゲインでＯＢクランプ処理を行う。
【００６４】
次に、図１０（ｃ）を用いて、処理回路（Ｂ）４０２の構成の一例を説明する。ＯＢ信号抽出部４２４は、ＯＢ領域７１１又は７１２のデータが入力されたタイミングで、ＯＢ画素の信号を抽出する。ＯＢ信号抽出部４２４は、ＯＢクランプ処理に使用するＯＢ画素を１画素ずつ誤差量算出部４２５以降の処理回路に流すようにしてもよいし、複数のＯＢ画素の平均値を取得する構成にしてもよい。誤差量算出部４２５は、予め設定されているダークレベルの補正目標値（クランプレベル）４２６とＯＢ信号抽出部４２４から出力される現在のＯＢ出力レベルとの差分を取って、誤差量を算出する。算出された誤差量は、フィードバックゲイン乗算部４２３に入力される。フィードバックゲイン乗算部４２３は、誤差量に対して、フィードバックゲイン切替部４２７から入力されるフィードバックゲイン（ＯＢクランプ処理の追従時定数）を乗算する。フィードバックゲイン乗算部４２３では、演算結果が発振しないよう、フィードバックゲインは１よりも小さい値が設定される。また、ノイズやキズ等に過度に敏感に反応しないよう、センサ特性等に応じて適切に予め適切に調整されたゲインが設定される。
【００６５】
フィードバックゲイン切替部４２７は、取り扱うＯＢ画素の座標位置に応じて、予め設定された複数のフィードバックゲイン４２８〜４３３から１つを選択してフィードバックゲイン乗算部４２３へ出力する。フィードバックゲイン切替部４２７は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃにおいては、像信号Ｐａｂ用のフィードバックゲイン４２８又は４２９を選択する。フィードバックゲイン切替部４２７は、垂直ＯＢ領域７１１においては、大きな暗電流量に高速に追従するために像信号Ｐａｂ用の第１のフィードバックゲイン４２８として設定された高い時定数（時定数ａｂ１）を選択する。また、フィードバックゲイン切替部４２７は、水平ＯＢ領域７１２においては、ノイズやキズへの敏感度を抑制するためにＰａｂ用の第２のフィードバックゲイン４２９として設定された低い時定数（時定数ａｂ２）を選択する。また、フィードバックゲイン切替部４２７は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉにおいては、像信号Ｐａと像信号Ｐｂが読み出されるが、像信号Ｐａが読み出されている際には、Ｐａ用のフードバックゲイン４３０又は４３１を選択する。フィードバックゲイン切替部４２７は、垂直ＯＢ領域７１１と水平ＯＢ領域７１２では時定数を変更する必要がある。そのため、フィードバックゲイン切替部４２７は、垂直ＯＢ領域７１１では像信号Ｐａ用の第１のフィードバックゲイン４３０を選択し、水平ＯＢ領域７１２では像信号Ｐａ用の第２のフィードバックゲイン４３１を選択する。フィードバックゲイン切替部４２７は、像信号Ｐｂが読み出されている期間では、像信号Ｐｂ用のフィードバックゲイン４３２又は４３３を選択する。フィードバックゲイン切替部４２７は、垂直ＯＢ領域７１１では像信号Ｐｂ用の第１のフィードバックゲイン（時定数ｂ１）４３２を選択し、水平ＯＢ領域７１２では第２のフィードバックゲイン（時定数ｂ２）４３３を選択する。
【００６６】
特に、水平ＯＢ領域７１２における像信号Ｐａ及び像信号Ｐｂに用いられる時定数ａ２及び時定数ｂ２は、像信号Ｐａｂに用いられる時定数ａｂ２よりも大きな（速い）時定数であることが望ましい。領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉは、図５及び図６の像信号Ｐａ及びＰｂの両方を読み出すため、図４の読み出しの領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃに比べて読み出し時間が長くなる。このため、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行数は、少なめにして、全体の読み出し時間を抑制することが多い。そのため、ＯＢクランプに使用できる行数が限られて、ダークシェーディングへの追従性が悪くなる。これをカバーするために、時定数ａ２及び時定数ｂ２は大きな値とすることが望ましい。垂直ＯＢ領域７１１で使用する時定数ａ１及びｂ１についても、垂直ＯＢ領域７１１の行数によっては時定数ａｂ１より大きな値とした方がよいこともあり得る。
【００６７】
補正値算出部４２２は、フィードバックゲイン乗算部４２３の演算結果を積分し、最終的なＯＢクランプ補正値を算出する。Ｐａｂ積分部４２２ａは、フィードバックゲイン乗算部４２３の像信号Ｐａｂの演算結果を積分する。Ｐａ積分部４２２ｂは、フィードバックゲイン乗算部４２３の像信号Ｐａの演算結果を積分する。Ｐｂ積分部４２２ｃは、フィードバックゲイン乗算部４２３の像信号Ｐｂの演算結果を積分する。補正値切替部４２２ｄは、補正対象の画素が像信号Ｐａ／Ｐｂ／Ｐａｂのいずれであるかに応じて、積分部４２２ａ〜４２２ｃのうちのいずれかの積分結果を補正値として出力する。補正値切替部４２２ｄは、像信号Ｐａに対してはＰａ積分部４２２ａの値を出力し、像信号Ｐｂに対してはＰｂ積分部４２２ｂの値を出力し、混合像信号Ｐａｂに対してはＰａｂ積分部４２２ｃの値を出力する。セレクタ４２１は、後述の制御に応じて、補正値切替部４２２ｄの出力値又は０を補正値として補正部４２０に出力する。補正部４２０は、処理回路４０２の入力データから上記の補正値を減算することで、像信号に対する補正処理を行い、補正結果を出力する。
【００６８】
最初に説明したＯＢ信号抽出部４２４は、補正部４２０の出力のうちのＯＢ領域７１１及び７１２の信号を抽出する。これによって、補正処理を繰り返すうちにクランプレベルとの誤差量が次第に縮小され、最終的に補正結果のＯＢ部出力（ダークレベル）はクランプレベルと一致するように収束する。
【００６９】
次に、本実施形態における撮像装置１０００の駆動方法について、図１１のフローチャートを用いて説明する。撮像装置１０００は、ライブビュー撮影モードを有する。操作部１０２の操作によりライブビュー撮影が開始されると、まず、ステップＳ１００では、ＣＰＵ１０１は、フォーカルプレーンシャッタ１０９を開いた状態にする。これにより、撮像素子１００は露光可能な状態となる。
【００７０】
次に、ステップＳ１０１では、ＣＰＵ１０１は、ライブビュー撮影開始時又はＩＳＯ感度変更時であるか否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、ライブビュー撮影開始時又はＩＳＯ感度変更時であると判定した場合にはステップＳ１０２に処理を進め、ライブビュー撮影開始時又はＩＳＯ感度変更時でないと判定した場合にはステップＳ１０３に処理を進める。ここでは、ライブビュー撮影開始時なので、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０２に処理を進める。
【００７１】
ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対して、ＩＳＯ感度に応じたゲインの設定を行う。ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対し、ＩＳＯ感度に応じた制御信号ＧＡＩＮ０〜ＧＡＩＮ２の設定を行う。
【００７２】
続いて、ステップＳ１０３では、ＣＰＵ１０１は、ライブビュー撮影開始時又はシャッタスピード（Ｔｖ）変更時であるか否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、ライブビュー撮影開始時又はシャッタスピード（Ｔｖ）変更時であると判定した場合にはステップＳ１０４に処理を進め、ライブビュー撮影開始時又はシャッタスピード（Ｔｖ）変更時でないと判定した場合にはステップＳ１０５に処理を進める。ここでは、ライブビュー撮影開始時なので、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０４に処理を進める。
【００７３】
ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対し、撮像素子１００の露光時間であるシャッタスピードの設定を行う。撮像素子１００は、電子シャッタ機能を有し、ライブビュー撮影時には電子シャッタで蓄積時間を制御する。
【００７４】
続いて、ステップＳ１０５では、ＣＰＵ１０１は、ライブビュー撮影開始時又は測距枠７１４の位置変更時であるか否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、ライブビュー撮影開始時又は測距枠７１４の位置変更時であると判定した場合にはステップＳ１０６に処理を進め、ライブビュー撮影開始時又は測距枠７１４の位置変更時でないと判定した場合にはステップＳ１０７に処理を進める。ここでは、ライブビュー撮影開始時なので、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０６に処理を進める。
【００７５】
ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００又はＡＦ演算部１０７に対し、測距枠７１４の位置に応じた各設定を行う。撮像素子１００は、測距枠７１４の位置に応じた設定として、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの配置位置を設定する。
【００７６】
続いて、ステップＳ１０７では、ＣＰＵ１０１は、これまでに設定されたＩＳＯ感度とシャッタスピード（Ｔｖ）に応じて、撮影条件α及びβのいずれであるのかを判定する。ＣＰＵ１０１は、図１２に示すように、ＩＳＯ２００以下のＩＳＯ感度かつ閾値ｔ１より短いシャッタスピード（Ｔｖ）の場合（斜線部）には条件αであると判定し、それ以外の場合には条件βであると判定する。ＣＰＵ１０１は、撮影条件が条件αであると判定した場合にはステップＳ１０８に処理を進め、撮影条件が条件βであると判定した場合にはステップＳ１０９に処理を進める。
【００７７】
ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１０１は、ＯＢクランプ処理として、処理回路（Ａ）４０１を使用する設定を撮像素子１００に対して行う。ＣＰＵ１０１は、図１０（ｂ）に示す処理回路（Ａ）４０１内の垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ設定部４０４と垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ設定部４０５に対して、垂直ＯＢ領域７１１内の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ及びＲｅｇｉｏｎ＿ｉの位置を設定する。また、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４１２に対して、入力端子１即ち減算器４１１の出力値を選択する設定を行い、処理回路４０１ａの補正が有効になる設定を行う。さらに、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４０３に対して、入力端子０即ち処理回路（Ａ）４０１の出力値を選択する設定を行い、ＯＢクランプ処理部４００の出力値として、処理回路（Ａ）４０１の出力値を選択する。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１１０に処理を進める。
【００７８】
ステップＳ１０９では、ＣＰＵ１０１は、ＯＢクランプ処理として、処理回路（Ｂ）４０２を使用する設定を撮像素子１００に対して行う。ＣＰＵ１０１は、図１０（ｃ）に示すフィードバックゲイン４２８〜４３３として、それぞれ上述した時定数に基づいたフィードバックゲインを設定する。また、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４２１に対して、入力端子１即ち補正値算出部４２２の出力値を選択する設定を行い、処理回路（Ｂ）４０２の補正が有効になる設定を行う。さらに、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４０３に対して、入力端子０即ち処理回路（Ｂ）４０２の出力値を選択する設定を行い、ＯＢクランプ処理部４００の出力値として、処理回路（Ｂ）４０２の出力値を選択する。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１１０に処理を進める。
【００７９】
ステップＳ１１０では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対して、ライブビュー画像の読み出しを開始する。ここでは、ＯＢクランプ処理部４００は、ステップＳ１０８又はステップＳ１０９にて設定された設定に基づき、ＯＢクランプ処理を行う。
【００８０】
まず、ステップＳ１０８にて処理回路（Ａ）４０１を使用する設定をされた場合のＯＢクランプ処理部４００に入力される信号とＯＢクランプ処理部４００の動作を、図１３（ａ）を用いて説明する。図１３（ａ）は、ＯＢクランプ処理部４００に入力される信号と前述した補正値算出部４２２の動作を時系列状に示したものである。縦方向は、撮像素子１００の垂直座標に対応する。説明の簡略化のため、行数は省略して示している。
【００８１】
信号５０１及び５０２は、最初の読み出し行である垂直座標ｙ＝０の行の読み出し信号を示す。ｙ＝０は、図７に示すように、垂直ＯＢ領域７１１における領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行を示す。このｙ＝０の行では、撮像素子１００は、まず、図５に示した動作によって１行分の像信号Ｐａ（５０１）を出力する。この間、平均回路４０６は、像信号Ｐａを積分し、その結果をＰａ平均値部４０８に一時格納する。続いて、撮像素子１００は、同じくｙ＝０の行から図６に示した動作によって１行分の像信号Ｐｂ（５０２）を出力する。この間、平均回路４０６は、像信号Ｐｂを積分し、その結果をＰｂ平均値部４０９に一時格納する。
【００８２】
次に、ｙ＝１では、撮像素子１００は、ｙ＝０と同様に１行分の像信号Ｐａを出力する。平均回路４０６は、Ｐａ平均値部４０８に一時格納されたＰａ積分値に対し、像信号Ｐａを積分する。垂直ＯＢ領域７１１の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉは、ｙ＝１で最後となるため、平均回路４０６は、Ｐａ積分値に対して平均化処理を行い、Ｐａ平均値部４０８に格納する。続いて、撮像素子１００は、同じくｙ＝１の行から１行分の像信号Ｐｂを出力する。平均回路４０６は、Ｐｂ平均値部４０９に一時格納されたＰｂ積分値に対し、像信号Ｐｂを積分する。垂直ＯＢ領域７１１の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉは、ｙ＝１で最後となるため、平均回路４０６は、Ｐｂ積分値に対して平均化処理を行い、Ｐｂ平均値部４０９に格納する。
【００８３】
信号５０３は、垂直座標ｙ＝２の行の読み出し信号を示す。ｙ＝２は領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであるため、撮像素子１００は、混合像信号Ｐａｂを１行分出力する。この間、平均回路４０６は、像信号Ｐａを積分し、その結果をＰａｂ平均値部４０７に一時格納する。
【００８４】
次に、ｙ＝３では、撮像素子１００は、ｙ＝２と同様に、１行分の混合像信号Ｐａｂを１行分出力する。平均回路４０６は、Ｐａｂ平均値部４０７に一時格納されたＰａｂ積分値に対し、像信号Ｐａｂを積分する。垂直ＯＢ領域７１１の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃはｙ＝３で最後となるため、平均回路４０６は、Ｐａｂ積分値に対して平均化処理を行い、Ｐａｂ平均値部４０７に格納する。
【００８５】
ｙ＝４から１行分の信号中には、水平ＯＢ領域７１２の信号と開口領域７１３の信号が含まれる。ｙ＝４は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。この時、セレクタ４１２は、入力端子０即ち０値を選択し、減算器４１３に入力される補正値が０となる。その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【００８６】
その後、ｙ＝５〜９は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。ｙ＝５〜９では、ｙ＝４と同様に、補正値は０になり、その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【００８７】
ｙ＝１０は、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉであり、像信号Ｐａ及びＰｂが読み出される。信号５０４は、水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐａとして読み出される。その後、信号５０５は、同じく水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐｂとして読み出される。ｙ＝１１も同様である。上述の通り、像信号Ｐａの読み出し期間中はＰａｂ平均値とＰａ平均値の差が補正値となり、像信号Ｐａから上記の補正値が減算される。また、像信号Ｐｂの読み出し期間中は、Ｐａｂ平均値とＰａ平均値の差が補正値となり、像信号Ｐａから上記の補正値が減算される。その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【００８８】
以上のように、処理回路（Ａ）４０１は、画素領域内のＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂ及びＰａの差を基に、画素領域内の開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａを補正する。また、画素領域内のＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂ及びＰｂの差を基に、画素領域内の開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐｂを補正する。
【００８９】
これにより、像信号Ｐａｂと像信号Ｐａ又は像信号Ｐｂの間に生じるオフセット差をキャンセルし、水平ＯＢ領域７１２を使用したＯＢクランプ処理では像信号Ｐａｂ／Ｐａ／Ｐｂに関わらず低い敏感度で処理を行うことができる。その結果、後述するように、画像処理部１０６は、同一行の像信号ＰａとＰｂを加算して像信号Ｐａｂ相当のデータを生成した場合でも、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ及びＲｅｇｉｏｎ＿ｃの不連続性がない良好な画像を提供することができる。
【００９０】
次に、ステップＳ１０９にて処理回路（Ｂ）４０２を使用する設定をされた場合のＯＢクランプ処理部４００に入力される信号とＯＢクランプ処理部４００の動作を、図１３（ｂ）を用いて説明する。図１３（ｂ）は、ＯＢクランプ処理部４００に入力される信号と前述した補正値算出部４２２の動作を時系列状に示したものである。縦方向は、撮像素子１００の垂直座標に対応する。
【００９１】
信号６０１及び６０２は、最初の読み出し行である垂直座標ｙ＝０の行の読み出し信号を示す。ｙ＝０は、図７に示すように、垂直ＯＢ領域７１１における領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行を示す。このｙ＝０の行では、撮像素子１００は、まず、図５に示した動作によって１行分の像信号Ｐａ（６０１）を出力する。この間、補正値算出部４２２は、垂直ＯＢクランプのためにＰａ積分部４２２ｂによる積分動作を行う。補正値算出部４２２は、撮像素子１００からの出力に対応して、セレクタ４２２ｄの入力端子１即ち像信号Ｐａ用の補正値を出力する。以降、補正値算出部４２２は、その期間に撮像素子１００から出力されている像信号に対応して、像信号Ｐａｂ／Ｐａ／Ｐｂ用の補正信号を切り替えて出力する。
【００９２】
続いて、撮像素子１００は、同じくｙ＝０の行から図６に示した動作によって１行分の像信号Ｐｂ（６０２）を出力する。この間、補正値算出部４２２は、Ｐｂ積分部４２２ｃによる積分動作を行う。ｙ＝１でも同様である。
【００９３】
信号６０３は、垂直座標ｙ＝２の行の読み出し信号を示す。ｙ＝２は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであるため、撮像素子１００は、混合像信号Ｐａｂを１行分出力する。この間、補正値算出部４２２は、垂直ＯＢクランプのためにＰａｂ積分部４２２ａによる積分動作を行う。ｙ＝３でも同様である。
【００９４】
ｙ＝４から１行分の信号中には、水平ＯＢ領域７１２の信号と開口領域７１３の信号が含まれる。補正値算出部４２２は、水平ＯＢ領域７１２のデータ期間のみ積分動作を行う。これ以降、前述したように、フィードバックゲイン切替部４２７は、選択する時定数を変更する。フィードバックゲイン切替部４２７は、垂直ＯＢ領域７１１で使用する時定数ａｂ１に対し、より敏感度を抑えた低い時定数ａｂ２を選択する。
【００９５】
ｙ＝４は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、撮像素子１００は、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３で、像信号Ｐａｂを出力する。補正値算出部４２２は、やはり水平ＯＢ領域７１２のデータ期間のみ積分動作を行う。
【００９６】
その後、ｙ＝５〜９は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、撮像素子１００は、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３で、像信号Ｐａｂを出力する。使用されるフィードバックゲインは、時定数ａｂ２である。
【００９７】
ｙ＝１０は、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３で、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉであり、像信号Ｐａ及びＰｂが読み出される。信号６０４は、水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐａとして読み出される。その後、信号６０５は、同じく水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐｂとして読み出される。ｙ＝１１も同様である。上述の通り、像信号Ｐａの読み出し期間中のフィードバックゲインは時定数ａ２であり、像信号Ｐｂの読み出し中のフィードバックゲインは時定数ｂ２である。
【００９８】
処理回路（Ｂ）４０２は、画素領域内のＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂを基に、画素領域内の開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａｂを補正する。また、処理回路（Ｂ）４０２は、画素領域内のＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａを基に、画素領域内の開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａを補正する。また、処理回路（Ｂ）４０２は、画素領域内のＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐｂを基に、画素領域内の開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐｂを補正する。
【００９９】
これにより、像信号Ｐａや像信号Ｐｂに対するＯＢクランプ処理が垂直方向のダークシェーディングにも追従して精度よく補正でき、良好な画質の画像を得ることができる。ＣＰＵ１０１は、ライブビュー画像を読み出した後、データを画像処理部１０６に転送する。画像処理部１０６は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ内の同一行の像信号ＰａとＰｂを加算し、像信号Ｐａｂ相当のデータを生成する。画像処理部１０６は、生成した像信号Ｐａｂ相当のデータと、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの像信号Ｐａｂのデータに対して、所定の現像や圧縮等の処理を行う。表示部１０３は、処理後のライブビュー画像を表示する。また、像信号ＰａとＰｂは、ＡＦ演算部１０７へ転送される。ＡＦ演算部１０７は、これらの信号Ｐａ及びＰｂを用いて、上述した焦点検出動作を行う。
【０１００】
次に、ステップＳ１１１では、ＣＰＵ１０１は、焦点検出動作に基づき、ピントが合っているか（合焦状態）否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、ピントが合っていると判定した場合にはステップＳ１１３に処理を進め、ピントが合っていないと判定した場合にはステップＳ１１２に処理を進める。
【０１０１】
ステップＳ１１２では、フォーカス駆動回路１１０及びフォーカスアクチュエータ１１２は、ＣＰＵ１０１の制御の下、ピントずれ量に基づいて上述するフォーカス駆動によりピントを合わせる動作を行う。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１０６に処理を戻す。
【０１０２】
ステップＳ１１３では、ＣＰＵ１０１は、操作部１０２に含まれる静止画撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、静止画撮影スイッチが押下されたと判定した場合にはステップＳ１１４に処理を進め、静止画撮影スイッチが押下されていないと判定した場合にはステップＳ１２３に処理を進める。
【０１０３】
ステップＳ１１４では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対して、静止画撮影のＩＳＯ感度に応じたゲインの設定を行う。ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対し、ＩＳＯ感度に応じた制御信号ＧＡＩＮ０〜ＧＡＩＮ２の設定を行う。
【０１０４】
続いて、ステップＳ１１５では、ＣＰＵ１０１は、フォーカルプレーンシャッタ１０９に対し、撮像素子１００の露光時間であるシャッタスピードの設定を行う。
【０１０５】
次に、ステップＳ１１６では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００又はＡＦ演算部１０７に対し、測距枠７１４の位置に応じた各設定を行う。撮像素子１００は、測距枠７１４の位置に応じた設定として、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの配置位置を設定する。
【０１０６】
次に、ステップＳ１１７では、ＣＰＵ１０１は、これまでに設定されたＩＳＯ感度とシャッタスピード（Ｔｖ）に応じて、撮影条件α及びβのいずれであるのかを判定する。ＣＰＵ１０１は、撮影条件が前述した条件αであると判定した場合にはステップＳ１１８に処理を進め、撮影条件が条件βであると判定した場合にはステップＳ１１９に処理を進める。
【０１０７】
ステップＳ１１８及びＳ１１９の処理は、それぞれ、上記のステップＳ１０８とＳ１１９の処理と同様のため、説明を省略する。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１２０に処理を進める。
【０１０８】
ステップＳ１２０では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対して、静止画像の読み出しを開始する。ここでは、ＯＢクランプ処理部４００は、ステップＳ１１８又はステップＳ１１９にて設定された設定に基づき、ＯＢクランプ処理を行う。その処理内容は、ステップＳ１１０の処理と同様のため、説明を省略する。
【０１０９】
次に、ステップＳ１２１では、ＣＰＵ１０１は、焦点検出動作に基づき、ピントが合っているか（合焦状態）否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、ピントが合っていると判定した場合にはステップＳ１１３に処理を戻し、ピントが合っていないと判定した場合にはステップＳ１２２に処理を進める。
【０１１０】
ステップＳ１２２では、フォーカス駆動回路１１０及びフォーカスアクチュエータ１１２は、ＣＰＵ１０１の制御の下、ピントずれ量に基づいて上述するフォーカス駆動によりピントを合わせる動作を行う。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ１１３に処理を戻す。
【０１１１】
ステップＳ１２３では、ＣＰＵ１０１は、操作部１０２に含まれるライブビュー撮影スイッチがユーザにより押下されたか否かを判定する。ＣＰＵ１０１は、動画撮影スイッチが押下されたと判定した場合には動画撮影を終了し、動画撮影スイッチが押下されていないと判定した場合にはステップＳ１０１に処理を戻し、ＩＳＯ感度が変更されているかを判定する。
【０１１２】
以上の動作により、撮像装置１０００は、焦点検出用の信号取得による読み出し時間の増大を抑制しつつも、撮影条件に対応したＯＢクランプ処理に切り替えて適用することで、焦点検出用の信号取得に依存しない良好な画質の画像を得ることができる。
【０１１３】
なお、撮像装置１０００は、モードや撮影条件等によって、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉを配置する行を自由に配置したり、フレーム毎に領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの位置を変更することができる。また、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの配置は、等間隔である必要はなく、自由に配置することが可能である。
【０１１４】
また、ＯＢクランプ処理部４００は、垂直ＯＢ領域７１１では各行のＯＢ画素の信号の全てを使用し、水平ＯＢ領域７１２では各行のＯＢ画素の信号の全てを使用し、補正値を算出しているが、これに限られるものではない。各行のＯＢ画素のうちの一部を補正値の算出に使用するようにしてもよい。
【０１１５】
また、垂直ＯＢ領域７１１においても水平ＯＢ領域７１２においても像信号Ｐａｂ／Ｐａ／Ｐｂの時定数を異なるものとする構成を説明したが、垂直ＯＢ領域７１１は各信号の時定数を共通とするようにしてもよい。
【０１１６】
上述の説明において、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉは、フォトダイオード２０１ａの信号とフォトダイオード２０１ｂの信号を読み出す構成として説明したが、これに限られるものではない。例えば、フォトダイオード２０１ａの信号とフォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂの信号を混合した信号を読み出すようにしてもよい。この場合、フォトダイオード２０１ａの信号を読み出した後、フォトダイオード２０１ａの信号とフォトダイオード２０１ｂの信号をフローティングディフュージョン領域２０３で加算して読み出す。ＡＦ演算部１０７は、フォトダイオード２０１ａ及び２０１ｂの信号を混合した信号からフォトダイオード２０１ａの信号を減算することにより、フォトダイオード２０１ｂの信号を得ることができる。
【０１１７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による撮像装置１０００の構成について説明する。本実施形態による撮像装置１０００は、第１の実施形態で述べた図１に示す撮像装置１０００と同じ構成であるため、説明を省略する。また、本実施形態では、処理回路（Ａ）４０１がＤＦＥ２３３内に設けられ、処理回路（Ｂ）４０２が画像処理部１０６内に設けられる。また、本実施形態では、処理回路（Ｂ）４０２におけるパラメータが第１の実施形態と異なる。本実施形態の処理回路（Ｂ）４０２に設定されるフィードバックゲインの時定数は下記のようになる。
【０１１８】
Ｐａｂ用の第１のフィードバックゲイン４２８は、時定数ａｂ１である。Ｐａｂ用の第２のフィードバックゲイン４２９は、時定数ａｂ３である。Ｐａ用の第１のフィードバックゲイン４３０は、時定数ａ１である。Ｐａ用の第２のフィードバックゲイン４３１は、時定数ａ３である。Ｐｂ用の第１のフィードバックゲイン４３２は、時定数ｂ１である。Ｐｂ用の第２のフィードバックゲイン４３３は、時定数ｂ３である。ここで、時定数ａｂ３、ａ３、ｂ３は、第１の実施形態で述べた時定数ａｂ２、ａ２、ｂ２よりも低い時定数である。
【０１１９】
次に、本実施形態による撮像装置１０００の動作について、図１４のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２００〜Ｓ２０６は、第１の実施形態で述べたステップＳ１００〜Ｓ１０６と同様のため、説明を省略する。
【０１２０】
ステップＳ２０７では、ＣＰＵ１０１は、ＯＢクランプ処理として、撮像素子１００に対して、処理回路（Ａ）４０１を使用する設定を行う。ＣＰＵ１０１は、図１０（ｂ）に示す処理回路（Ａ）４０１内の垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ設定部４０４と垂直ＯＢ＿Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ設定部４０５に対して、垂直ＯＢ領域７１１内の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃ及びＲｅｇｉｏｎ＿ｉの位置を設定する。また、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４１２に対して、入力端子１即ち減算器４１１の出力値を選択する設定を行い、処理回路４０１ａの補正が有効になる設定を行う。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ２０８に処理を進める。
【０１２１】
ステップＳ２０８では、ＣＰＵ１０１は、これまでに設定されたＩＳＯ感度とシャッタスピード（Ｔｖ）に応じて、撮影条件が条件α及びβのいずれであるのかを判定する。本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、図１２に示すように、ＩＳＯ２００以下のＩＳＯ感度かつ１秒より短いシャッタスピード（Ｔｖ）の場合（斜線部）には条件αであると判定し、それ以外の場合には条件βであると判定する。ＣＰＵ１０１は、撮影条件が条件αであると判定した場合にはステップＳ２０９に処理を進め、撮影条件が条件βであると判定した場合にはステップＳ２１０に処理を進める。
【０１２２】
ステップＳ２０９では、ＣＰＵ１０１は、ＯＢクランプ処理として、処理回路（Ｂ）４０２を無効にする（補正をオフにする）設定を行う。ＣＰＵ１０１は、図１０（ｃ）のセレクタ４２１に対し、入力端子０即ち０値を選択する設定を行う。これにより、処理回路（Ｂ）４０２の補正は無効となる。これにより、ＤＦＥ２３３内の処理回路（Ａ）４０１が補正を行い、画像処理部１０６内の処理回路（Ｂ）が補正を行わない。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ２１１に処理を進める。
【０１２３】
ステップＳ２１０では、ＣＰＵ１０１は、ＯＢクランプ処理として、撮像素子１００に対して、処理回路（Ｂ）４０２を使用する設定を行う。ＣＰＵ１０１は、図１０（ｃ）に示す処理回路（Ｂ）４０２内のフィードバックゲイン４２８〜４３３として、それぞれ上述した時定数に基づいたフィードバックゲイン設定を行う。また、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４２１に対して、入力端子１即ち補正値算出部４２２の出力値を選択する設定を行い、処理回路（Ｂ）４０２の補正が有効になる設定を行う。これにより、ＤＦＥ２３３内の処理回路（Ａ）４０１が補正を行う。ＣＰＵ１０１は、その補正された信号を画像処理部１０６に供給する。画像処理部１０６内の処理回路（Ｂ）４０２は、処理回路（Ａ）４０１により補正された信号に対して補正を行う。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ２１１に処理を進める。
【０１２４】
ステップＳ２１１では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対して、ライブビュー画像の読み出しを開始する。ここでは、処理回路（Ａ）４０１又は処理回路（Ｂ）４０２は、ステップＳ２０８〜Ｓ２１０にて設定された設定に基づき、ＯＢクランプ処理を行う。
【０１２５】
まず、ＣＰＵ１０１がステップＳ２０８にて条件αであると判定した場合の処理回路（Ａ）４０１及び処理回路（Ｂ）４０２に入力される信号と動作を、図１５（ａ）を用いて説明する。図１５（ａ）は、入力される信号と前述した補正値算出部４２２の動作を時系列状に示したものである。縦方向は、撮像素子１００の垂直座標に対応する。説明の簡略化のため、行数は省略して示している。処理回路（Ａ）４０１が補正を行い、処理回路（Ｂ）４０２が補正を行わない。
【０１２６】
まず、処理回路（Ａ）４０１での処理について説明する。信号７０１及び７０２は、最初の読み出し行である垂直座標ｙ＝０の行の読み出し信号を示す。ｙ＝０は、図７に示すように、垂直ＯＢ領域７１１における領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行を示す。このｙ＝０の行では、まず図５に示した動作によって１行分の像信号Ｐａ（７０１）が処理回路４０１ａに入力される。この間、処理回路４０１ａ内の平均回路４０６は、像信号Ｐａを積分し、その結果をＰａ平均値部４０８に一時格納する。続いて、図６に示した動作によって、同じくｙ＝０の行から１行分の像信号Ｐｂ（７０２）が出力される。この間、平均回路４０６は、像信号Ｐｂを積分し、その結果をＰｂ平均値部４０９に一時格納する。
【０１２７】
次に、ｙ＝１では、ｙ＝０と同様に、１行分の像信号Ｐａが出力される。平均回路４０６は、Ｐａ平均値部４０８に一時格納されたＰａ積分値に対し像信号Ｐａを積分する。垂直ＯＢ領域７１１の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉはｙ＝１で最後となるため、平均回路４０６は、Ｐａ積分値に対して平均化処理を行い、Ｐａ平均値部４０８に格納する。続いて、同じくｙ＝１の行から１行分の像信号Ｐｂが出力される。平均回路４０６は、Ｐｂ平均値部４０９に一時格納されたＰｂ積分値に対し像信号Ｐｂを積分する。垂直ＯＢ領域７１１の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉはｙ＝１で最後となるため、平均回路４０６は、Ｐｂ積分値に対して平均化処理を行い、Ｐｂ平均値部４０９に格納する。
【０１２８】
信号７０３は、垂直座標ｙ＝２の行の読み出し信号を示す。ｙ＝２は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであるため、混合像信号Ｐａｂが１行分出力される。この間、平均回路４０６は、像信号Ｐａを積分し、その結果をＰａｂ平均値部４０７に一時格納する。
【０１２９】
次に、ｙ＝３では、ｙ＝２と同様に、１行分の混合像信号Ｐａｂが１行分出力される。平均回路４０６は、Ｐａｂ平均値部４０７に一時格納されたＰａｂ積分値に対し像信号Ｐａｂを積分する。垂直ＯＢ領域７１１の領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉはｙ＝３で最後となるため、平均回路４０６は、Ｐａｂ積分値に対して平均化処理を行い、Ｐａｂ平均値部４０７に格納する。
【０１３０】
ｙ＝４から１行分の信号には、水平ＯＢ領域７１２の信号と開口領域７１３の信号が含まれる。ｙ＝４は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。この時、セレクタ４１２は、入力端子０即ち０値を選択し、減算器４１３に入力される補正値は０となる。その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【０１３１】
その後、ｙ＝５〜９は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。ｙ＝４と同様に、補正値は０になり、その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【０１３２】
ｙ＝１０は、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとして、像信号Ｐａ及びＰｂが読み出される。信号７０４は、水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐａとして読み出される。その後、信号７０５は、同じく水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐｂとして読み出される。ｙ＝１１も同様である。上述の通り、像信号Ｐａの読み出し期間中はＰａｂ平均値とＰａ平均値の差が補正値となり、像信号Ｐａから上記の補正値が減算される。また、像信号Ｐｂの読み出し期間中はＰａｂ平均値とＰａ平均値の差が補正値となり、像信号Ｐａから上記の補正値が減算される。その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【０１３３】
以上のように、処理回路（Ａ）４０１は、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂ及び信号Ｐａの差を基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａを補正する。また、処理回路（Ａ）４０１は、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂ及び信号Ｐｂの差を基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐｂを補正する。
【０１３４】
これにより、像信号Ｐａｂと像信号Ｐａ又は像信号Ｐｂの間に生じるオフセット差をキャンセルし、水平ＯＢ領域７１２を使用したＯＢクランプ処理では像信号Ｐａｂ／Ｐａ／Ｐｂに関わらず低い敏感度で処理を行うことができる。その結果、後述するように、画像処理部１０６は、同一行の像信号ＰａとＰｂを加算して像信号Ｐａｂ相当のデータを生成した場合でも、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉとＲｅｇｉｏｎ＿ｃの不連続性がない良好な画像を提供することができる。
【０１３５】
撮像素子１００は、処理回路（Ａ）４０１が、像信号Ｐａｂ／Ｐａ／Ｐｂのオフセット差をキャンセルしたデータを出力する。その後、ＣＰＵ１０１は、そのデータを順次画像処理部１０６に出力する。条件αの場合は、処理回路（Ｂ）４０２では補正処理が行われない。
【０１３６】
次に、ＣＰＵ１０１がステップＳ２０８にて条件βであると判定した場合の処理回路（Ａ）４０１及び処理回路（Ｂ）４０２に入力される信号と動作を、図１５（ｂ）を用いて説明する。図１５（ｂ）は、入力される信号と前述した補正値算出部４２２の動作を時系列状に示したものである。縦方向は、撮像素子１００の垂直座標に対応する。説明の簡略化のため、行数は省略して示している。まず、ＤＦＥ２３３内の処理回路（Ａ）４０１が補正を行い、その後、画像処理部１０６内の処理回路（Ｂ）４０２は、処理回路（Ａ）４０１により補正された信号に対して補正を行う。処理回路（Ａ）４０１での処理は、条件αの場合と同様であるため、説明を省略する。
【０１３７】
次に、処理回路（Ｂ）４０２での処理について説明する。ｙ＝０は、図７に示すように、垂直ＯＢ領域７１１における領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの行を示す。このｙ＝０の行では、まず図５に示した動作によって、１行分の像信号Ｐａ（８０１）が出力される。この間、補正値算出部４２２は、垂直ＯＢクランプのために、Ｐａｂ積分部４２２ａによる積分動作を行う。補正値算出部４２２は、撮像素子１００からの出力に関わらず、入力端子０即ち像信号Ｐａｂ用の補正値を出力する。
【０１３８】
続いて、図６に示した動作によって、同じくｙ＝０の行から１行分の像信号Ｐｂ（８０２）が出力される。この間、補正値算出部４２２は、Ｐａｂ積分部４２２ａによる積分動作を行う。ｙ＝１でも同様である。
【０１３９】
信号８０３は、垂直座標ｙ＝２の行の読み出し信号を示す。ｙ＝２は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであるため、混合像信号Ｐａｂが１行分出力される。この間、補正値算出部４２２は、垂直ＯＢクランプのために、Ｐａｂ積分部４２２ａによる積分動作を行う。ｙ＝３でも同様である。
【０１４０】
ｙ＝４から１行分の信号には、水平ＯＢ領域７１２の信号と開口領域７１３の信号が含まれる。補正値算出部４２２は、水平ＯＢ領域７１２のデータ期間のみ積分動作を行う。これ以降、前述したように、フィードバックゲイン切替部４２７は、選択する時定数を変更する。フィードバックゲイン切替部４２７は、垂直ＯＢ領域７１１で使用する時定数ａｂ１に対し、より敏感度を抑えた低い時定数ａｂ３を選択する。
【０１４１】
ｙ＝４は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。補正値算出部４２２は、水平ＯＢ領域７１２のデータ期間のみ積分動作を行う。
【０１４２】
その後、ｙ＝５〜９は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。使用されるフィードバックゲインは、時定数ａｂ３である。
【０１４３】
ｙ＝１０は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域とでは、像信号Ｐａ及びＰｂが読み出される。信号８０４は、水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐａとして読み出される。その後、信号８０５は、同じく水平ＯＢ領域７１２及び開口領域７１３の像信号Ｐｂとして読み出される。ｙ＝１１も同様である。上述の通り、像信号Ｐａ及び像信号Ｐｂの読み出し中のフィードバックゲインは、共に時定数ａｂ３が使用される。
【０１４４】
ステップＳ２１２〜Ｓ２２５の処理は、図１１のステップＳＳ１１１〜Ｓ１２３の処理と同様である。なお、ステップＳ２１８の処理は、ステップＳ２０７の処理と同様である。ステップＳ２２０及びＳ２２１の処理は、それぞれ、ステップＳ２０９及びＳ２１０の処理と同様である。
【０１４５】
以上のように、処理回路（Ｂ）４０２は、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂを基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａｂを補正する。また、処理回路（Ｂ）４０２は、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａを基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａを補正する。また、処理回路（Ｂ）４０２は、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐｂを基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐｂを補正する。
【０１４６】
これにより、像信号Ｐａｂと像信号Ｐａ又は像信号Ｐｂの間に生じるオフセット差をキャンセルし、水平ＯＢ領域７１２を使用したＯＢクランプ処理では像信号Ｐａｂ／Ｐａ／Ｐｂに関わらず低い敏感度（時定数ａｂ３）で処理を行うことができる。その結果、後述するように、画像処理部１０６は、同一行の像信号ＰａとＰｂを加算して像信号Ｐａｂ相当のデータを生成した場合でも、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉ及びＲｅｇｉｏｎ＿ｃの不連続性がない良好な画像を提供することができる。また、像信号Ｐａや像信号Ｐｂに対するＯＢクランプ処理が垂直方向のダークシェーディングにも追従して精度よく補正でき、良好な画質の画像を得ることができる。
【０１４７】
以上の動作により、焦点検出用の信号取得による読み出し時間の増大を抑制しつつも、撮影条件に対応したＯＢクランプ処理に切り替えて適用することで、焦点検出用の信号取得に依存しない良好な画質の画像を得ることができる。また、撮影条件によって像信号Ｐａ／Ｐｂと像信号Ｐａｂのオフセット差が垂直方向に変化した場合でも対応することができる。
【０１４８】
本実施形態では、処理回路（Ａ）４０１での処理の後に、処理回路（Ｂ）４０２の水平ＯＢ領域７１２での処理を行う構成になっている。処理回路（Ａ）４０１で像信号Ｐａ／Ｐｂと像信号Ｐａｂのオフセット差を予めキャンセルすることにより、その分、処理回路（Ｂ）４０２では水平ＯＢ領域７１２のクランプ処理を小さなフィードバックゲイン（時定数）で処理することができる。これにより、処理回路（Ｂ）４０２の処理の補正誤差を小さくし、画質を向上することができる。
【０１４９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による撮像装置１０００の構成について説明する。本実施形態による撮像装置１０００は、第１の実施形態で述べた図１に示す撮像装置１０００と同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１５０】
次に、本実施形態による撮像装置１０００の動作について、図１６のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ３００〜Ｓ３１５は、第１の実施形態で述べたステップＳ１００〜ステップＳ１０６と同様のため、説明を省略する。
【０１５１】
ステップＳ３１６では、ＣＰＵ１０１は、これまでに設定されたシャッタスピード（Ｔｖ）に応じて、撮影条件が条件γ及びδのいずれであるのかを判定する。本実施形態では、ＣＰＵ１０１は、図１７に示すように、閾値ｔ２より短いシャッタスピード（Ｔｖ）の場合（斜線部）には条件γであると判定し、それ以外の場合には条件δであると判定する。ＣＰＵ１０１は、撮影条件が条件γであると判定した場合にはステップＳ３１７に処理を進め、撮影条件が条件δであると判定した場合にはステップＳ３２２に処理を進める。
【０１５２】
ステップＳ３１７、Ｓ３１８、Ｓ３１９、Ｓ３２０、Ｓ３２１、Ｓ３２５の処理は、第１の実施形態で述べたステップＳ１１６、Ｓ１１８、Ｓ１２０、Ｓ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３の処理と同様のため、説明を省略する。ステップＳ３１８では、ＣＰＵ１０１は、処理回路（Ａ）４０１内の処理回路４０１ａ及び４０１ｂを使用し、処理回路（Ｂ）４０２を使用しない設定を行う。ステップＳ３１９では、垂直走査回路２０９は、複数の単位画素２００の一部の行に対して第１の読み出しモードで領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの読み出しを行い、複数の単位画素２００の他の行に対して第２の読み出しモードで領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｉの読み出しを行う。この場合、処理回路４０１ａは、ＯＢクランプ処理回路であり、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂ及び像信号Ｐａとの差を基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐａを補正する。また、処理回路４０１ａは、遮光領域７１１及び７１２の単位画素２００の像信号Ｐａｂ及び像信号Ｐｂとの差を基に、開口領域７１３の単位画素２００の像信号Ｐｂを補正する。処理回路４０１ｂは、遮光領域７１１及び７１２の単位画素２００の信号とダークレベル目標値４１９との誤差量を基に、開口領域７１３の単位画素２００の信号を補正する。
【０１５３】
ステップＳ３２２では、ＣＰＵ１０１は、撮像装置１００に対して、分割読み出しをオフにする設定を行う。ここでは、ＣＰＵ１０１は、図１８に示すように、画素領域２３４の全ての単位画素２００の領域を領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃとして読み出す設定にする。
【０１５４】
その後、ステップＳ３２３では、ＣＰＵ１０１は、処理回路（Ａ）４０１の処理回路４０１ｂを使用し、かつ処理回路４０１ａの補正を無効にする設定を行う。処理回路４０１ａは動作せず、処理回路４０１ｂが動作する。ＣＰＵ１０１は、セレクタ４１２に対して、入力端子０即ち０値を選択する設定を行い、処理回路４０１ａの補正が無効になる設定を行う。さらに、ＣＰＵ１０１は、セレクタ４０３に対して、入力端子０即ち処理回路（Ａ）４０１の出力値を選択する設定を行い、ＯＢクランプ処理部４００の出力として、処理回路（Ａ）４０１の出力を選択する。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ３２４に処理を進める。
【０１５５】
ステップＳ３２４では、ＣＰＵ１０１は、撮像素子１００に対して、静止画像の読み出しを開始する。垂直走査回路２０９は、複数の単位画素２００の全行に対して第１の読み出しモードで領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの読み出しを行う。ここでは、ＯＢクランプ処理部４００は、ステップＳ３２３にて設定された設定に基づき、ＯＢクランプ処理を行う。この時のＯＢクランプ処理部４００に入力される信号とＯＢクランプ処理部４００の動作を、図１９を用いて説明する。図１９は、ＯＢクランプ処理部４００に入力される信号と前述した処理回路（Ａ）４０１の動作を時系列状に示したものである。縦方向は、撮像素子１００の垂直座標に対応する。
【０１５６】
ｙ＝０は、垂直ＯＢ領域７１１であり、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃの行である。このｙ＝０の行では、図４に示した動作によって、１行分の像信号Ｐａｂが出力される。この間、撮像素子１００からの出力に関わらず、処理回路４０１ａの補正値は０になっている（補正が無効になっている）。ｙ＝１〜３も同様である。
【０１５７】
ｙ＝４から１行分の信号には、水平ＯＢ領域７１２の信号と開口領域７１３の信号が含まれる。ｙ＝４は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。処理回路４０１ａの補正値は０になっている。その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。
【０１５８】
その後、ｙ＝５〜１２は、領域Ｒｅｇｉｏｎ＿ｃであり、水平ＯＢ領域７１２と開口領域７１３では、像信号Ｐａｂが出力される。処理回路４０１ａの補正値は０になっている。その後、処理回路４０１ｂは、時定数ａｂ２相当の低い時定数でＯＢクランプ処理を行う。その後、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ３０１に処理を戻す。
【０１５９】
以上のように、処理回路４０１ｂは、ＯＢクランプ処理回路であり、ＯＢ領域７１１及び７１２の単位画素２００の信号とダークレベル目標値４１９との誤差量を基に、開口領域７１３の単位画素２００の信号を補正する。なお、処理回路４０１ａは、補正値が０であり、補正を行わない。
【０１６０】
以上の動作により、焦点検出用の信号取得による読み出し時間の増大を抑制しつつも、撮影条件に対応した分割読み出し行の設定とＯＢクランプ処理の切替えを適用することで、焦点検出用の信号取得に依存しない良好な画質の画像を得ることができる。また、蓄積時間が長いシャッタスピード（Ｔｖ）の時には分割読み出しをオフにして合算読み出しのみすることで、垂直ＯＢクランプで積分する画素数が多くなる。これにより、暗電流が発生してクランプするオフセット量が大きくなった場合でも対応することができる。また、ＯＢクランプ処理の動作を切り替えることで、ＯＢクランプ処理が分割読み出しなしの場合にも対応することができる。
【０１６１】
第１〜第３の実施形態によれば、焦点検出用の信号取得による読み出し時間の増大を抑制しつつ、撮像素子１００の信号を撮影条件に合わせて補正し良好な画質を得ることができる。
【０１６２】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１６３】
１００  撮像素子、２００  単位画素、２０９  垂直走査回路、２３４  画素領域、４００  ＯＢクランプ処理部、４０１  処理回路（Ａ）、４０２  処理回路（Ｂ）
【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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