(57)【要約】【課題】露光期間に近いタイミングまで画像信号の取得を行うことができる固体撮像装置、駆動方法、および撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換部と、光電変換部をリセットする第１のリセット部と、信号電荷を転送する転送部と、信号電荷を増幅する増幅部と、増幅部をリセットする第２のリセット部と、増幅信号を出力する選択部と、を有する画素を２次元に複数配列した画素部と、画素を行毎に選択して読み出す垂直走査部と、を備え、垂直走査部は、ノイズ信号読み出しモードと、同時露光モードと、第１の画素信号読み出しモードと、第２の画素信号読み出しモードと、を有し、画素部の複数の行の画素を組とし、同時露光モードによって露光を開始する前に、画素行の組毎にノイズ信号読み出しモードでノイズ信号の読み出しを行い、ノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて第２の画素信号読み出しモードで画素信号の読み出しを行う。【選択図】図３
2011182321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部をリセットする第１のリセット部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して転送されてきた前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記増幅部に入力される電荷をリセットする第２のリセット部と、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を画素信号として出力信号線に出力する選択部と、を有する画素を、２次元の行列状に複数配列した画素部と、
前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、
を備え、
前記垂直走査部は、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出しモードと、
全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光モードと、
前記同時露光モードによって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第１の画素信号読み出しモードと、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第２の画素信号読み出しモードと、
を有し、
前記画素部内の複数の行の画素を組とし、
前記同時露光モードによって前記画素部の露光を開始する前に、
前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行い、
前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記垂直走査部は、さらに、
前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いた前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した後に、
該前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行った画素行の組の前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記垂直走査部は、さらに、
前記同時露光モードによる前記画素部の露光が終了した後に、
前記組とした画素行の組毎に、前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行い、
前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記垂直走査部は、
前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、時系列に行う、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素は、さらに、
前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を第２の画素信号として第２の出力信号線に出力する第２の選択部、
を有し、
前記垂直走査部は、
前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号、および前記１の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記出力信号線に出力させ、
前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記第２の出力信号線に出力させ、
前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、異なる組の画素行で同時に行う、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部をリセットする第１のリセット部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して転送されてきた前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記増幅部に入力される電荷をリセットする第２のリセット部と、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を画素信号として出力信号線に出力する選択部と、を有する画素を、２次元の行列状に複数配列した画素部と、
前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、
を備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
前記垂直走査部は、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出し手順と、
全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光手順と、
前記同時露光手順によって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第１の画素信号読み出し手順と、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第２の画素信号読み出し手順と、
を含み、さらに、
前記画素部内の複数の行の画素を組とし、
前記同時露光手順によって前記画素部の露光を開始する前に、
前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しを行い、
前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出し手順による画素信号の読み出しを行う手順、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記請求項１から請求項５のいずれか１の項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置内の垂直走査部の動作モードを制御する制御部と、
前記固体撮像装置のノイズ信号読み出しモードによって読み出されたノイズ信号と、第１の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号とに応じた画像処理を行う第１の画像処理部と、
前記固体撮像装置の第２の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号に応じた画像処理を行う第２の画像処理部と、
を備え、
前記制御部は、
前記固体撮像装置の同時露光モードによって、前記固体撮像装置内の画素部が露光を開始する前に、
前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しを行わせ、前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しが終了していない前記画素部の組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行わせる、
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を一括リセット、一括蓄積することが可能な固体撮像装置に係わり、特に複数の出力チャンネルを有する固体撮像装置および駆動方式に関する。また、固体撮像装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置において、多画素化が進んでいる。この多画素化に伴い、固体撮像装置から読み出す画像信号の高フレームレート化が図られている。そして、固体撮像装置の多画素化と高フレームレート化を両立するために、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：金属酸化膜半導体）型の撮像素子が多く用いられている。
ＭＯＳ型撮像素子では、２次元に配列された単位画素の出力信号を行単位で順次読み出すローリングシャッタ方式での読み出しが一般的である。このローリングシャッタ方式の読み出しでは、単位画素における露光開始時刻および露光終了時刻がライン毎に異なることになる。このライン毎に異なる露光開始時刻および露光終了時刻は、例えば、被写体の動きに応じた動きブレに伴って、撮影した静止画の画質が劣化してしまう。そこで、このような被写体の動きが原因となる画質劣化を避けるため、全ての単位画素の露光開始時刻を同一にし、かつ全単位画素の露光終了時刻を同一にすることができるようにした、グローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型撮像素子も知られている。
【０００３】
このようなＭＯＳ型の撮像素子の単位画素の構成の一例を図１０に示す。図１０に示した単位画素は、フォトダイオードＰＤ、信号蓄積部ＦＤ、転送トランジスタＭｔｘ１、リセットトランジスタＭｔｘ２、増幅トランジスタＭａ、選択トランジスタＭｂ、リセットトランジスタＭｒから構成される。図１０に示した単位画素では、信号蓄積部ＦＤを単位画素内メモリとして用いることにより、グローバルシャッタ機能を可能としている。
【０００４】
フォトダイオードＰＤは、被写体光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。信号蓄積部ＦＤは、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を一時的に保持する信号蓄積部である。転送トランジスタＭｔｘ１は、行転送信号ＴＸ１に応じて、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を信号蓄積部ＦＤに転送する。リセットトランジスタＭｔｘ２は、ＰＤリセット信号ＴＸ２に応じて、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を、電圧源ＶＤＤのレベルにリセットする。増幅トランジスタＭａは、信号蓄積部ＦＤに保持された信号電荷を増幅して出力する。この増幅トランジスタＭａは、電圧源ＶＤＤとでソースフォロアアンプが構成されている。増幅トランジスタＭａによって増幅された信号電荷は、行選択信号ＳＥＬに応じて、増幅トランジスタＭａで増幅された信号電荷を選択して出力する選択トランジスタＭｂを介して、単位画素の出力信号線である垂直転送線ＶＴＬに出力される。リセットトランジスタＭｒは、行リセット信号ＲＥＳに応じて、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部を、電圧源ＶＤＤのレベルにリセットする。
【０００５】
このような単位画素を用いて、信号蓄積部ＦＤをリセットしたときに発生するＫＴＣノイズ（リセットノイズ）を抑圧するための技術が、特許文献１に開示されている。ここで、特許文献１で開示されたリセットノイズを抑圧するための駆動タイミングを説明する。図１１は、固体撮像装置におけるリセットノイズを抑圧するための従来の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【０００６】
なお、図１１においては、図１０に示した単位画素が９行配置されている固体撮像装置について説明する。また、図１１において、行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２の符号後の“（）：括弧”内の“Ｌ”に続く数字は、単位画素の行を表す。例えば、２行目の単位画素の行リセット信号ＲＥＳは、“ＲＥＳ（Ｌ０２）”と表している。
【０００７】
固体撮像装置における従来の駆動タイミングによる画像データの読み出しでは、まず、タイミングｔ１〜タイミングｔ２までのリセットレベル読み出し期間において、各単位画素のリセット動作を行い、行毎に各単位画素を順次走査してリセット信号を読み出す。このリセット動作は、図１１に示すように、最初に全ての行のＰＤリセット信号ＴＸ２を“Ｈ”レベルとして、単位画素内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＮ状態とし、全ての行のフォトダイオードＰＤをリセットする。そして、行毎に順次、以下の動作を行う。まず、行選択信号ＳＥＬを“Ｈ”レベルとして、選択トランジスタＭｂをＯＮ状態とし、増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとを接続する。あわせて、行リセット信号ＲＥＳの“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）をリセットトランジスタＭｒに印加する。これにより、リセットトランジスタＭｒのＯＮ状態によって、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされる。そして、増幅トランジスタＭａから出力される信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号を単位画素のノイズ信号として読み出す。この各単位画素のリセット信号は、固体撮像装置のノイズ信号として、固体撮像装置の外部に単位画素毎に記憶しておく。
【０００８】
続いて、タイミングｔ３〜タイミングｔ４までの露光期間において、全ての行のフォトダイオードＰＤを一括して露光する。この露光動作は、図１１に示すように、全ての行のＰＤリセット信号ＴＸ２を同時に“Ｌ”レベルとすることにより、単位画素内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態とする。これにより、全てのフォトダイオードＰＤのリセットが解除され、フォトダイオードＰＤが被写体光の露光を同時に開始する。そして、所定の露光時間が経過した後に、行転送信号ＴＸ１の“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。これにより、転送トランジスタＭｔｘ１のＯＮ状態によって、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、各行同時に信号蓄積部ＦＤに転送される。
【０００９】
続いて、タイミングｔ５〜タイミングｔ６までの信号レベル読み出し期間において、行毎に各単位画素を順次走査して、信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。この光信号の読み出し動作は、図１１に示すように、最初に全ての行のＰＤリセット信号ＴＸ２を“Ｈ”レベルとして、単位画素内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＮ状態とし、全ての行のフォトダイオードＰＤをリセットする。そして、行毎に順次、行選択信号ＳＥＬを“Ｈ”レベルとして、選択トランジスタＭｂをＯＮ状態とし、増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとを接続する。これにより、増幅トランジスタＭａから出力される信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷、すなわち、フォトダイオードＰＤが露光した被写体光に応じた信号レベルの信号が、光信号として読み出される。そして、リセットレベル読み出し期間において予め記憶しておいたノイズ信号と、信号レベル読み出し期間において読み出した光信号との差分処理を、固体撮像装置の外部において単位画素毎に行い、信号蓄積部ＦＤをリセットしたときに発生するリセットノイズを抑圧した画像信号を得る。
【００１０】
このように、固体撮像装置では、固体撮像装置の各単位画素内の信号蓄積部ＦＤをリセットしたときのリセットレベルの信号と、フォトダイオードＰＤが露光した被写体光に応じた信号レベルの信号の差分処理を行うことによって、信号蓄積部ＦＤをリセットしたときに発生するＫＴＣノイズ（リセットノイズ）を抑圧することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−６５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１で開示されているような、固体撮像装置における従来の駆動タイミングでは、固体撮像装置の露光前のノイズ信号の読み出し動作（図１１におけるリセットレベル読み出し期間）と、露光後の光信号読み出し動作（図１１における信号レベル読み出し期間）との両方で、固体撮像装置内の単位画素の読み出しを行っている。これにより、１回の露光において画像信号を得るのに要する時間が長くなる。
【００１３】
この画像信号を得るために要している一連の動作期間（タイミングｔ１〜タイミングｔ６までの期間）中は、例えば、撮像装置において撮影する被写体を確認するために撮像装置の表示画面に表示する、いわゆる、ライブビューのための画像信号や、ライブビューの画像信号を用いて被写体の焦点を合わせる自動焦点（オートフォーカス：ＡＦ）などの信号を取得するなどの動作を行うことができない。
【００１４】
例えば、オートフォーカス用の信号は、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えるために、固体撮像装置の露光期間の直前に取得するのが理想的である。しかし、従来の駆動タイミングでは、信号蓄積部ＦＤをリセットしたときに発生するリセットノイズを抑圧するために、露光期間の前に全単位画素のノイズ信号の読み出し動作を行っている。このため、オートフォーカス用の信号を取得できる期間は、図１１に示したタイミングｔ１より前のタイミングであり、理想的な露光期間の直前のタイミングとの乖離が大きい。
【００１５】
また、例えば、ライブビューの画像は、撮影期間以外は常に表示されていることが望ましい。しかし、従来の駆動タイミングでは、ライブビュー用の画像信号を取得できる期間は、図１１に示したタイミングｔ６よりも後のタイミングであり、全単位画素の光信号の読み出しが完了した後であるため、撮影後のライブビュー画像の表示が遅くなる。また、このライブビューの画像信号を用いてオートフォーカスを行っている場合、例えば、連続して撮影するときの２回目以降の撮影におけるオートフォーカスの動作が遅くなるため、連続撮影時の撮影間隔が長くなるということにもなる。
【００１６】
このように、従来の駆動タイミングでは、露光期間の直前にオートフォーカスに関する情報を取得することによって、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えるための考慮や、露光期間後の後の撮像装置の動作に関する考慮が十分になされていないという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、グローバルシッター機能を持った固体撮像装置において、露光期間に近いタイミングまで画像信号の取得を行うことができる固体撮像装置、駆動方法、および撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部をリセットする第１のリセット部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して転送されてきた前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記増幅部に入力される電荷をリセットする第２のリセット部と、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を画素信号として出力信号線に出力する選択部と、を有する画素を、２次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、を備え、前記垂直走査部は、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出しモードと、全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光モードと、前記同時露光モードによって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第１の画素信号読み出しモードと、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第２の画素信号読み出しモードと、を有し、前記画素部内の複数の行の画素を組とし、前記同時露光モードによって前記画素部の露光を開始する前に、前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行い、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、ことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の前記垂直走査部は、さらに、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いた前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した後に、該前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行った画素行の組の前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行う、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の前記垂直走査部は、さらに、前記同時露光モードによる前記画素部の露光が終了した後に、前記組とした画素行の組毎に、前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行い、前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の前記垂直走査部は、前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、時系列に行う、ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の前記画素は、さらに、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を第２の画素信号として第２の出力信号線に出力する第２の選択部、を有し、前記垂直走査部は、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号、および前記１の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記出力信号線に出力させ、前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記第２の出力信号線に出力させ、前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第１の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、異なる組の画素行で同時に行う、ことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部をリセットする第１のリセット部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して転送されてきた前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記増幅部に入力される電荷をリセットする第２のリセット部と、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を画素信号として出力信号線に出力する選択部と、を有する画素を、２次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、を備えた固体撮像装置の駆動方法であって、前記垂直走査部は、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出し手順と、全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光手順と、前記同時露光手順によって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第１の画素信号読み出し手順と、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第２の画素信号読み出し手順と、を含み、さらに、前記画素部内の複数の行の画素を組とし、前記同時露光手順によって前記画素部の露光を開始する前に、前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しを行い、前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出し手順による画素信号の読み出しを行う手順、を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の撮像装置は、上記本発明の固体撮像装置と、前記固体撮像装置内の垂直走査部の動作モードを制御する制御部と、前記固体撮像装置のノイズ信号読み出しモードによって読み出されたノイズ信号と、第１の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号とに応じた画像処理を行う第１の画像処理部と、前記固体撮像装置の第２の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号に応じた画像処理を行う第２の画像処理部と、を備え、前記制御部は、前記固体撮像装置の同時露光モードによって、前記固体撮像装置内の画素部が露光を開始する前に、前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しを行わせ、前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しが終了していない前記画素部の組の画素行を用いて前記第２の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行わせる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、グローバルシッター機能を持った固体撮像装置において、露光期間に近いタイミングまで画像信号の取得を行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による撮像装置における撮像部の概略構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による撮像装置における撮像部の第１の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態による撮像装置における撮像部の第２の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態による撮像装置における撮像部の第３の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態による撮像装置における撮像部の概略構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による撮像装置における撮像部内に備えるグローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型撮像素子の単位画素の構成の一例を示したブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による撮像装置における撮像部の第１の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態による撮像装置における撮像部の第２の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【図１０】グローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型撮像素子の単位画素の構成の一例を示したブロック図である。
【図１１】固体撮像装置における従来の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本第１の実施形態による撮像装置の概略構成を示したブロック図である。図１において、撮像装置１００は、レンズ１と、撮像部２と、画像処理部３と、ＡＦ評価値演算部４と、表示部５と、メモリーカード６と、露光制御部７と、ＡＦ制御部８と、カメラ操作部９と、カメラ制御部１０と、を備えている。なお、図１に示した撮像装置１００の構成要素であるメモリーカード６は、着脱可能に構成されており、撮像装置１００に固有の構成でなくてもよい。
【００２８】
レンズ１は、ＡＦ制御部８によってレンズ１内に備えるフォーカスレンズの駆動が制御され、被写体の光学像を撮像部２の撮像面に結像するための撮影レンズである。
撮像部２は、レンズ１によって結像された被写体の光学像を光電変換する固体撮像装置を備え、被写体光に応じた画像信号（デジタル信号）を出力する。また、撮像部２は、全ての単位画素２８の露光開始時刻および露光終了時刻を同一とすることができるグローバルシャッタ機能を有しており、露光制御部７による駆動制御によって、グローバルシャッタ動作を行う。また、撮像部２は、単位画素２８の行単位で露光および画素信号の読み出しを順次行うローリングシャッタ機能も有しており、露光制御部７による駆動制御によって、ローリングシャッタ動作を行う。そして、撮像部２は、グローバルシャッタ動作またはローリングシャッタ動作によって得た画像信号を、画像処理部３およびＡＦ評価値演算部４に出力する。
【００２９】
画像処理部３は、撮像部２から出力された画像信号に種々のデジタル的な画像処理を行う。画像処理部３による画像処理は、例えば、画像信号を記録するための記録用の画像処理や、被写体の画像を表示部５に表示させるための表示用の画像処理が行われる。そして、記録用の画像処理を行った画像信号をカメラ制御部１０に、表示用の画像処理を行った画像信号を表示部５に出力する。
ＡＦ評価値演算部４は、撮像部２から出力された画像信号中の、例えば、被写体の明るさを表す輝度信号などに基づいて、被写体に対する合焦の度合いなどを示すＡＦ評価値を演算する。また、ＡＦ評価値演算部４は、算出したＡＦ評価値を、カメラ制御部１０に出力する。
【００３０】
表示部５は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示装置を備え、画像処理部３によって表示用の画像処理がされた画像信号に基づき、画像を表示する。表示部５は、撮像装置１００が撮影した静止画像や、メモリーカード６に保存されている画像の再生表示をすることができる共に、撮像装置１００が撮影する撮像範囲をリアルタイムに表示するライブビュー画像の表示を行うことができる。
メモリーカード６は、撮像装置１００によって撮影された静止画像を保存するための記録媒体である。メモリーカード６には、画像処理部３によって記録用の画像処理がされた画像信号に基づいて、カメラ制御部１０が、例えば、圧縮処理などの画像処理を行った静止画像のデータが記録される。
【００３１】
露光制御部７は、カメラ制御部１０から入力された露光指令に基づいて、撮像部２を駆動し、撮像部２の露光制御を行う。
ＡＦ制御部８は、ＡＦ評価値算出部４からＡＦ評価値を受けたカメラ制御部１０から入力されたＡＦ制御指令に基づいて、レンズ１に備えるフォーカスレンズを駆動し、撮像部２に結像される被写体像を合焦させる。
【００３２】
カメラ操作部９は、撮像装置１００の使用者が、撮像装置１００に対して各種の操作を入力するための操作部である。このカメラ操作部９の構成要素としては、撮像装置１００の電源をオン／オフするための電源スイッチ、撮像装置１００によって静止画像を撮影するためのレリーズボタン、撮像装置１００の撮影モードを単写モードと連写モードとに切り替えるための撮影モードスイッチ、ＡＦモードをシングルＡＦモードとコンティニュアスＡＦモードとに切り替えるためのＡＦモードスイッチなどがある。カメラ操作部９は、これらの構成要素に設定されたカメラの操作情報を、カメラ制御部１０に出力する。
【００３３】
カメラ制御部１０は、撮像装置１００の全体を制御する。カメラ制御部１０は、ＡＦ評価値演算部４から入力されたＡＦ評価値、カメラ操作部９からの操作入力などに基づいて、画像処理部３、メモリーカード６、露光制御部７、ＡＦ制御部８に制御指令を出力する。
【００３４】
次に、本第１の実施形態の撮像装置に備えた撮像部について説明する。図２は、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の概略構成を示したブロック図である。図２において、撮像部２は、グローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型の固体撮像装置２１と、Ａ／Ｄ変換部２２と、ＫＴＣノイズ除去部２３とを備えている。また、固体撮像装置２１は、画素部２４と、ＣＤＳ部２５と、垂直制御回路２６と、水平走査回路２７とを備えている。
【００３５】
画素部２４は、複数の単位画素２８が、行方向および列方向（図２においては、９行９列）の２次元状に配列されている。単位画素２８は、フォトダイオードＰＤ、信号蓄積部ＦＤ、転送トランジスタＭｔｘ１、リセットトランジスタＭｔｘ２、増幅トランジスタＭａ、選択トランジスタＭｂ、リセットトランジスタＭｒから構成される。
【００３６】
フォトダイオードＰＤは、被写体光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。信号蓄積部ＦＤは、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を一時的に保持する信号蓄積部である。転送トランジスタＭｔｘ１は、行転送信号ＴＸ１に応じて、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を信号蓄積部ＦＤに転送する。リセットトランジスタＭｔｘ２は、ＰＤリセット信号ＴＸ２に応じて、フォトダイオードＰＤで発生した信号電荷を、電圧源ＶＤＤのレベルにリセットする。増幅トランジスタＭａは、信号蓄積部ＦＤに保持された信号電荷を増幅して出力する。この増幅トランジスタＭａは、電圧源ＶＤＤとでソースフォロアアンプが構成されている。増幅トランジスタＭａによって増幅された信号電荷は、行選択信号ＳＥＬに応じて、増幅トランジスタＭａで増幅された信号電荷を選択して出力する選択トランジスタＭｂを介して、単位画素の出力信号線である垂直転送線ＶＴＬに出力される。リセットトランジスタＭｒは、行リセット信号ＲＥＳに応じて、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部を、電圧源ＶＤＤのレベルにリセットする。なお、画素部２４内に配列された単位画素２８の構成は、図１０に示したグローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型撮像素子の単位画素の構成と同様である。
【００３７】
垂直制御回路２６は、画素部２４に配列された単位画素２８を行単位で制御するための制御信号（行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２）を単位画素の行毎に出力する。また、垂直走査回路２６は、単位画素２８をリセットするためのリセット制御部、および単位画素２８から信号を読み出すための読み出し制御部を含んでいる。この垂直制御回路２６によって選択された行の単位画素２８から出力された信号は、列毎に設けられている単位画素２８の出力信号線（垂直転送線ＶＴＬ）に出力される。
【００３８】
ＣＤＳ部２５は、露光制御部７による駆動制御によって、撮像部２がローリングシャッタ動作を行うときに、垂直転送線ＶＴＬを介して転送されてくる画素信号に、相関二重サンプリングの処理を行う。
水平走査回路２７は、垂直制御回路２６に選択され、垂直転送線ＶＴＬおよびＣＤＳ部２５を介して転送されてきた１行分の画素信号を取り込み、水平方向の単位画素２８の並び順で取り込んだ画素信号（アナログ画像信号）を、時系列にＡ／Ｄ変換部２２に出力する。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換部２２は、固体撮像装置２１から出力されたアナログ画像信号を、デジタル画像信号に変換する。そして、変換したデジタル画像信号をＫＴＣノイズ除去部２３に出力する。
ＫＴＣノイズ除去部２３は、撮像部２がグローバルシャッタ動作を行うときに、Ａ／Ｄ変換部２２から出力されたデジタル画像信号に、ＫＴＣノイズ除去の処理を行う。そして、ＫＴＣノイズ除去の処理を行ったデジタル画像信号を、画像処理部３およびＡＦ評価値演算部４に出力する。
【００４０】
＜第１の駆動タイミング＞
次に、本第１の実施形態の撮像部の駆動タイミングについて説明する。図３は、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の第１の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図３に示した第１の駆動タイミングは、撮像部２がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得することにより、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
【００４１】
なお、撮像部２は、図１に示したように、露光制御部７によってその駆動が制御されるが、図３に示した第１の駆動タイミングにおいては、露光制御部７による駆動制御に応じて、垂直制御回路２６から出力される画素部２４の制御信号（行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２）を示す。また、図３において、行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２の符号後の“（）：括弧”内の“Ｌ”に続く数字は、図１１に示した従来の駆動タイミングと同様に、単位画素２８の行を表す。
【００４２】
また、図３に示した第１の駆動タイミングでは、図２に示した画素部２４内に配列された１行目〜９行目までの単位画素２８を、行毎に順次１組〜３組までの３つの組に分けて制御する場合を示す。そして、３つの組の内、１つの組の単位画素２８から出力される画素信号を、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする場合を示す。
【００４３】
より具体的には、画素部２４の１行目と４行目と７行目とに配列された単位画素２８を１つの組（以下、まとめて表すときには「第１フィールド」ともいう）とし、画素部２４の２行目と５行目と８行目とに配列された単位画素２８をもう１つの組（以下、まとめて表すときには「第２フィールド」ともいう）とし、画素部２４の３行目と６行目と９行目とに配列された単位画素２８をさらにもう１つの組（以下、まとめて表すときには「第３フィールド」ともいう）とする。そして、第３フィールドの単位画素２８から出力される画素信号を、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。
【００４４】
以下に、ノイズ信号の読み出しとノイズ信号の読み出し中に行われるＡＦ用信号の取得とについて説明する。最初に、レリーズボタンが押下され、撮像装置１００が静止画像の撮影を開始すると、まず、リセットレベル読み出し期間（タイミングｔ１〜タイミングｔ６）において、各単位画素２８のリセット動作を行い、各単位画素２８のリセット信号を読み出す。ただし、図３に示した第１の駆動タイミングでは、フィールド毎にリセット動作が行われる。
【００４５】
このリセットレベル読み出し期間では、最初に、タイミングｔ１から、垂直制御回路２６は、第１フィールドのリセット動作を行う。第１フィールドのリセット動作では、まず、１行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルとして、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとを接続する。また、このとき、１行目の行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０１）の“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）を１行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｒに印加する。このリセットパルスによって、１行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｒがＯＮ状態となり、１行目の単位画素２８の信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされる。そして、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａから出力される１行目の単位画素２８の信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号を１行目の単位画素２８のノイズ信号として読み出す。そして、１行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルに戻して、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとの接続を切り離す。同様に、第１フィールドの４行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０４）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０４）とによる４行目の単位画素２８のノイズ信号を読み出し、７行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０７）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０７）とによる７行目の単位画素２８のノイズ信号の読み出しを行い、第１フィールドのリセット動作を終了する。
【００４６】
なお、リセットレベル読み出し期間において、第１フィールドの行転送信号ＴＸ１は“Ｌ”レベル、ＰＤリセット信号ＴＸ２は“Ｈ”レベルである。従って、第１フィールドの単位画素２８内では、リセットトランジスタＭｔｘ２のＯＮ状態によって、フォトダイオードＰＤはリセットされており、転送トランジスタＭｔｘ１のＯＦＦ状態によって、フォトダイオードＰＤのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部に出力されていない状態である。
【００４７】
続いて、タイミングｔ２から、垂直制御回路２６は、第２フィールドのリセット動作を行う。なお、第２フィールドのリセット動作は、第１フィールドのリセット動作と同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
また、リセットレベル読み出し期間において、タイミングｔ３から、垂直制御回路２６は、リセット動作が終了していない第３フィールドを用いてＡＦ評価値を算出するためのＡＦ用信号の取得を行う。なお、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得では、ＫＴＣノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
【００４９】
第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作では、まず、３行目のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０３）を“Ｌ”レベルとすることにより、３行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態として、３行目の単位画素２８のフォトダイオードＰＤのリセットを解除する。これにより、フォトダイオードＰＤの露光時間が所定のＡＦ用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始される。そして、３行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０３）を“Ｈ”レベルとして、３行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとを接続する。また、このとき、３行目の行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０３）の“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）を３行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｒに印加する。このリセットパルスによって、３行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｒがＯＮ状態となり、３行目の単位画素２８の信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされ、垂直転送線ＶＴＬから３行目の信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号が、３行目の単位画素２８のノイズ信号として読み出される。
【００５０】
その後、所定の露光時間が経過した後に、３行目の単位画素２８の行転送信号ＴＸ１（Ｌ０３）の“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を３行目の単位画素２８の転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。この転送パルスによって、３行目の単位画素２８の転送トランジスタＭｔｘ１がＯＮ状態となり、３行目の単位画素２８のフォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、３行目の単位画素２８の信号蓄積部ＦＤに転送され、垂直転送線ＶＴＬから３行目の信号蓄積部ＦＤのＡＦ用信号レベルの信号が、３行目の単位画素２８のＡＦ用信号として読み出される。その後、３行目の単位画素２８の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０３）を“Ｌ”レベルに戻して、３行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとの接続を切り離す。同時に、３行目の単位画素２８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０３）を“Ｈ”レベルに戻して、３行目の単位画素２８のフォトダイオードＰＤをリセット状態とする。
【００５１】
ここで、３行目の単位画素２８から読み出されたＡＦ用信号とノイズ信号とは、ＣＤＳ部２５によってＫＴＣノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、水平走査回路２７によってＡ／Ｄ変換部２２に出力にされる。そして、Ａ／Ｄ変換部２２から出力されたＡＦ用のデジタル画像信号は、ＫＴＣノイズ除去部２３を介して、ＡＦ評価値演算部４に出力される。なお、ＡＦ用信号の取得においては、ＫＴＣノイズ除去部２３によるＫＴＣノイズ除去の処理を行わない。
【００５２】
同様に、タイミングｔ４から、垂直制御回路２６は、第３フィールドの６行目および９行目の単位画素２８の制御信号（行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２）によるＡＦ用信号の取得を順次行い、６行目および９行目のＡＦ用のデジタル画像信号がＡＦ評価値演算部４に順次出力される。そして、ＡＦ評価値演算部４では、第３フィールドのＡＦ用のデジタル画像信号に基づいてＡＦ評価値を演算し、算出されたＡＦ評価値をカメラ制御部１０に出力する。これにより、カメラ制御部１０からＡＦ制御部８にＡＦ制御指令が出力され、ＡＦ制御部８が入力されたＡＦ制御指令に基づいてレンズ１に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
【００５３】
その後、もう一度、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得と、被写体への合焦動作とを繰り返し、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を終了する。
【００５４】
さらに、リセットレベル読み出し期間において、タイミングｔ５から、垂直制御回路２６は、３行目と６行目と９行目との単位画素２８のノイズ信号を読み出すことによって、第３フィールドのリセット動作を行う。そして、リセットレベル読み出し期間におけるノイズ信号の読み出しとノイズ信号の読み出し中に行われるＡＦ用信号の取得の動作を終了する。
【００５５】
ここで、第１フィールド〜第３フィールドの単位画素２８から読み出されたそれぞれのノイズ信号は、ＣＤＳ部２５を介して水平走査回路２７によってＡ／Ｄ変換部２２に出力にされ、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に変換された後に、ＫＴＣノイズ除去部２３に記憶される。
【００５６】
続いて、露光期間（タイミングｔ７〜タイミングｔ８）において、全ての行の単位画素２８のフォトダイオードＰＤを一括して露光する。この露光期間では、まず、タイミングｔ７において、垂直制御回路２６は、全ての行の単位画素２８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１〜Ｌ０９）を同時に“Ｌ”レベルとすることにより、単位画素２８内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態とする。これにより、全ての単位画素２８のフォトダイオードＰＤのリセットが解除され、フォトダイオードＰＤが被写体光の露光を同時に開始する。そして、所定の露光時間が経過した後、タイミングｔ８において、垂直制御回路２６は、全ての行の単位画素２８の行転送信号ＴＸ１（Ｌ０１〜Ｌ０９）により“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を全ての単位画素２８の転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。この転送パルスによって、全ての単位画素２８の転送トランジスタＭｔｘ１がＯＮ状態となり、単位画素２８のフォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、各行同時にそれぞれの単位画素２８の信号蓄積部ＦＤに転送され、全ての単位画素２８の露光が終了する。その後、全ての行の単位画素２８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１〜Ｌ０９）を同時に“Ｈ”レベルとすることにより、単位画素２８内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＮ状態として、全ての単位画素２８のフォトダイオードＰＤをリセット状態に戻す。
【００５７】
続いて、最後に、信号レベル読み出し期間（タイミングｔ９〜タイミングｔ１３）において、フィールド毎に各行の単位画素２８を順次走査して、単位画素２８の信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
【００５８】
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングｔ９から、垂直制御回路２６は、第１フィールドの光信号の読み出し動作を行う。第１フィールドの光信号の読み出し動作では、まず、１行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルとして、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとを接続する。これにより、１行目の単位画素２８の垂直転送線ＶＴＬから１行目の信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷の信号レベルに応じた光信号が読み出される。その後、１行目の単位画素２８の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルに戻して、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとの接続を切り離す。同様に、第１フィールドの４行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０４）によって４行目の単位画素２８の光信号を読み出し、７行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０７）によって７行目の単位画素２８の光信号の読み出しを行い、第１フィールドの光信号の読み出し動作を終了する。
【００５９】
なお、信号レベル読み出し期間において、第１フィールドの行転送信号ＴＸ１は“Ｌ”レベル、ＰＤリセット信号ＴＸ２は“Ｈ”レベルである。従って、リセットレベル読み出し期間と同様に、第１フィールドの単位画素２８内では、リセットトランジスタＭｔｘ２のＯＮ状態によって、フォトダイオードＰＤはリセットされており、転送トランジスタＭｔｘ１のＯＦＦ状態によって、フォトダイオードＰＤのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部に出力されていない状態である。また、信号レベル読み出し期間において、第１フィールドの行リセット信号ＲＥＳは“Ｌ”レベルである。従って、第１フィールドの単位画素２８内では、リセットトランジスタＭｒのＯＦＦ状態によって、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされていない状態である。
【００６０】
続いて、タイミングｔ１０から、垂直制御回路２６は、第２フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第２フィールドの光信号の読み出し動作は、第１フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。
【００６１】
続いて、タイミングｔ１２から、垂直制御回路２６は、第３フィールドの光信号の読み出し動作を行い、全てのフィールドの信号レベル読み出しを終了する。なお、第３フィールドの光信号の読み出し動作は、第１フィールドおよび第２フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。なお、第２フィールドの光信号の読み出し動作が終了するタイミングｔ１１から第３フィールドの光信号の読み出し動作を開始するタイミングｔ１２までの期間は、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作と信号レベル読み出し期間における光信号の読み出し動作との期間（間隔）を各フィールドで同じ時間とするためのインターバル期間である。
【００６２】
ここで、第１フィールド〜第３フィールドの単位画素２８から読み出されたそれぞれの光信号は、ＣＤＳ部２５を介して水平走査回路２７によってＡ／Ｄ変換部２２に出力にされ、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に変換された後に、ＫＴＣノイズ除去部２３に出力される。そして、ＫＴＣノイズ除去部２３において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理を行い、ＫＴＣノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部２から出力する画像信号として、画像処理部３およびＡＦ評価値演算部４に出力する。
【００６３】
以降、撮像部２から出力する画像信号に基づいて、撮像装置１００におけるそれぞれの処理が行われる。
【００６４】
上記に述べたように、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の第１の駆動タイミングでは、撮像部２がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部２４を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素２８を用いてＡＦ用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングまで、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
【００６５】
なお、本第１の駆動タイミングでは、第１フィールドおよび第２フィールドのリセット動作に続いて、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得と第３フィールドのリセット動作を行う場合について説明したが、駆動条件を変更することもできる。例えば、第３フィールドを用いたＡＦ用信号の取得を、第１フィールドのリセット動作（ノイズ信号読み出し）後と第２フィールドのリセット動作（ノイズ信号読み出し）後との両方のタイミングで行うこともできる。また、本第１の駆動タイミングでは、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を２回行う場合について説明したが、ＡＦ用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。
【００６６】
＜第２の駆動タイミング＞
次に、本第１の実施形態の撮像部の別の駆動タイミングについて説明する。図４は、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の第２の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図４に示した第２の駆動タイミングは、撮像部２がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得し、さらに、露光期間に近いタイミングから画素信号の取得を開始することにより、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
【００６７】
なお、図４に示した第２の駆動タイミングにおける行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２の符号後の“（）：括弧”内の“Ｌ”に続く数字は、図３に示した第１の駆動タイミングと同様に、単位画素２８の行を表す。また、図４に示した第２の駆動タイミングにおいても、図３に示した第１の駆動タイミングと同様に、３つのフィールドに分けて駆動する。
【００６８】
そして、リセットレベル読み出し期間においては、第３フィールドの単位画素２８から出力される画素信号をＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。また、信号レベル読み出し期間においては、第１フィールドの単位画素２８から出力される画素信号をＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。
【００６９】
なお、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作とＡＦ用信号の取得動作、および露光期間における露光動作は、図３に示した第１の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。
【００７０】
以下に、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと光信号の読み出し中に行われるＡＦ用信号の取得とについて説明する。信号レベル読み出し期間（タイミングｔ９〜タイミングｔ１４）においては、図３に示した第１の駆動タイミングにおける信号レベル読み出し期間（タイミングｔ９〜タイミングｔ１３）と同様に、フィールド毎に各行の単位画素２８を順次走査して、単位画素２８の信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
【００７１】
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングｔ９から、垂直制御回路２６は、第１フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、タイミングｔ１０から、垂直制御回路２６は、第２フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第１フィールドの光信号の読み出し動作および第２フィールドの光信号の読み出し動作は、図３に示した第１の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
続いて、タイミングｔ１１から、垂直制御回路２６は、信号レベル読み出し期間において、光信号の読み出し動作が終了した第１フィールドを用いてＡＦ評価値を算出するためのＡＦ用信号の取得を行う。なお、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得では、ＫＴＣノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
【００７３】
第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作では、まず、１行目のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルとすることにより、１行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態として、１行目の単位画素２８のフォトダイオードＰＤのリセットを解除する。これにより、フォトダイオードＰＤの露光時間が所定のＡＦ用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始される。そして、１行目の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルとして、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとを接続する。また、このとき、１行目の行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０１）の“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）を１行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｒに印加する。このリセットパルスによって、１行目の単位画素２８のリセットトランジスタＭｒがＯＮ状態となり、１行目の単位画素２８の信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされ、垂直転送線ＶＴＬから１行目の信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号が、１行目の単位画素２８のノイズ信号として読み出される。
【００７４】
その後、所定の露光時間が経過した後に、１行目の単位画素２８の行転送信号ＴＸ１（Ｌ０１）の“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を１行目の単位画素２８の転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。この転送パルスによって、１行目の単位画素２８の転送トランジスタＭｔｘ１がＯＮ状態となり、１行目の単位画素２８のフォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、１行目の単位画素２８の信号蓄積部ＦＤに転送され、垂直転送線ＶＴＬから１行目の信号蓄積部ＦＤのＡＦ用信号レベルの信号が、１行目の単位画素２８のＡＦ用信号として読み出される。その後、１行目の単位画素２８の行選択信号ＳＥＬ（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルに戻して、１行目の単位画素２８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬとの接続を切り離す。同時に、１行目の単位画素２８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルに戻して、１行目の単位画素２８のフォトダイオードＰＤをリセット状態とする。
【００７５】
ここで、１行目の単位画素２８から読み出されたＡＦ用信号とノイズ信号とは、ＣＤＳ部２５によってＫＴＣノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、水平走査回路２７によってＡ／Ｄ変換部２２に出力にされる。そして、Ａ／Ｄ変換部２２から出力されたＡＦ用のデジタル画像信号は、ＫＴＣノイズ除去部２３を介して、ＡＦ評価値演算部４に出力される。なお、ＡＦ用信号の取得においては、ＫＴＣノイズ除去部２３によるＫＴＣノイズ除去の処理を行わない。
【００７６】
同様に、タイミングｔ１２から、垂直制御回路２６は、第１フィールドの４行目および７行目の単位画素２８の制御信号（行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２）によるＡＦ用信号の取得を順次行い、４行目および７行目のＡＦ用のデジタル画像信号がＡＦ評価値演算部４に順次出力される。そして、ＡＦ評価値演算部４では、第１フィールドのＡＦ用のデジタル画像信号に基づいてＡＦ評価値を演算し、算出されたＡＦ評価値をカメラ制御部１０に出力する。これにより、カメラ制御部１０からＡＦ制御部８にＡＦ制御指令が出力され、ＡＦ制御部８が入力されたＡＦ制御指令に基づいてレンズ１に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
【００７７】
その後、もう一度、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得と、被写体への合焦動作とを繰り返し、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を終了する。
【００７８】
さらに、信号レベル読み出し期間において、タイミングｔ１３から、垂直制御回路２６は、第１フィールドおよび第２フィールドの光信号の読み出し動作と同様に、第３フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと光信号の読み出し中に行われるＡＦ用信号の取得の動作を終了する。
【００７９】
ここで、第１フィールド〜第３フィールドの単位画素２８から読み出されたそれぞれの光信号は、ＣＤＳ部２５を介して水平走査回路２７によってＡ／Ｄ変換部２２に出力にされ、Ａ／Ｄ変換部２２によってデジタル信号に変換された後に、ＫＴＣノイズ除去部２３に出力される。そして、ＫＴＣノイズ除去部２３において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理を行い、ＫＴＣノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部２から出力する画像信号として、画像処理部３およびＡＦ評価値演算部４に出力する。
【００８０】
上記に述べたように、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の第２の駆動タイミングでは、撮像部２がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部２４を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素２８を用いてＡＦ用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングまで、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
【００８１】
また、本第２の駆動タイミングでは、画素部２４を複数のフィールドに分割して光信号を取得する。そして、最初に光信号を読み出すフィールドの光信号の読み出し動作が終了した後に、そのフィールドの単位画素２８を用いてＡＦ用信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングから、定期的にＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、例えば、連続して撮影を行う連写時において、２回目以降の撮影における合焦動作を早いタイミングで再開することができる。このことにより、連写時の合焦動作が遅くなり、連続撮影の撮影間隔が長くなるという従来の駆動タイミングにおける問題を解決し、連写時の合焦精度を改善することができる。
【００８２】
なお、本第２の駆動タイミングでは、第１フィールドおよび第２フィールドのリセット動作に続いて、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得と第３フィールドのリセット動作を行う場合について説明したが、駆動条件を変更することもできる。例えば、第３フィールドを用いたＡＦ用信号の取得を、第１フィールドのリセット動作（ノイズ信号読み出し）後と第２フィールドのリセット動作（ノイズ信号読み出し）後との両方のタイミングで行うこともできる。また、本第２の駆動タイミングでは、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を２回行う場合について説明したが、ＡＦ用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。
【００８３】
また、本第２の駆動タイミングでは、第１フィールドおよび第２フィールドの光信号の読み出し動作に続いて、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得と第３フィールドの光信号の読み出し動作を行う場合について説明したが、駆動条件を変更することもできる。例えば、第１フィールドを用いたＡＦ用信号の取得を、第１フィールドの光信号の読み出し動作後と第２フィールドの光信号の読み出し動作後との両方のタイミングで行うこともできる。また、本第２の駆動タイミングでは、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を２回行う場合について説明したが、ＡＦ用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。
【００８４】
＜第３の駆動タイミング＞
次に、本第１の実施形態の撮像部の別の駆動タイミングについて説明する。図５は、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の第３の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図５に示した第３の駆動タイミングは、図４に示した第２の駆動タイミングにおいて、リセットレベル読み出し期間におけるＡＦ用信号の取得動作と、信号レベル読み出し期間におけるＡＦ用信号の取得動作とを各フィールドのリセット動作および光信号の読み出し動作の間にそれぞれ行う駆動方法である。
【００８５】
なお、図５に示した第３の駆動タイミングにおける行選択信号ＳＥＬ、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２の符号後の“（）：括弧”内の“Ｌ”に続く数字は、図３に示した第１の駆動タイミングおよび図４に示した第２の駆動タイミングと同様に、単位画素２８の行を表す。また、図５に示した第３の駆動タイミングにおいても、図３に示した第１の駆動タイミングおよび図４に示した第２の駆動タイミングと同様に、３つのフィールドに分けて駆動する。
【００８６】
そして、リセットレベル読み出し期間においては、第３フィールドの単位画素２８から出力される画素信号をＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。また、信号レベル読み出し期間においては、第１フィールドの単位画素２８から出力される画素信号をＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。
【００８７】
なお、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作とＡＦ用信号の取得動作、露光期間における露光動作、および信号レベル読み出し期間における光信号の読み出し動作とＡＦ用信号の取得動作は、図４に示した第２の駆動タイミングと同様であるため、詳細な説明を省略する。従って、図５に示した第３の駆動タイミングにおいては、各動作を行う順番についてのみ説明する。
【００８８】
最初に、ノイズ信号の読み出しとノイズ信号の読み出し中に行われるＡＦ用信号の取得とについて説明する。レリーズボタンが押下され、撮像装置１００が静止画像の撮影を開始すると、まず、リセットレベル読み出し期間（タイミングｔ１〜タイミングｔ９）において、フィールド毎のリセット動作と、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作とが行われる。
【００８９】
このリセットレベル読み出し期間では、最初に、垂直制御回路２６は、タイミングｔ１から、第１フィールドのリセット動作を行う。そして、タイミングｔ２から、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を行う。続いて、タイミングｔ４から、第２フィールドのリセット動作を行う。そして、タイミングｔ５から、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を行う。最後に、タイミングｔ７から、第３フィールドのリセット動作を行う。
【００９０】
続いて、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと光信号の読み出し中に行われるＡＦ用信号の取得とについて説明する。信号レベル読み出し期間（タイミングｔ１１〜タイミングｔ１８）において、フィールド毎の光信号の読み出し動作と、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作とが行われる。
【００９１】
この信号レベル読み出し期間では、最初に、垂直制御回路２６は、タイミングｔ１１から、第１フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、タイミングｔ１２から、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を行う。続いて、タイミングｔ１４から、第２フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、タイミングｔ１５から、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作を行う。最後に、タイミングｔ１７から、第３フィールドの光信号の読み出し動作を行う。
【００９２】
上記に述べたように、本第１の実施形態による撮像装置１００における撮像部２の第３の駆動タイミングでは、リセットレベル読み出し期間において、第３フィールドを用いたＡＦ用信号の取得を、第１フィールドのリセット動作後と第２フィールドのリセット動作後との両方のタイミングで行うことができる。また、信号レベル読み出し期間において、第１フィールドを用いたＡＦ用信号の取得を、第１フィールドの光信号の読み出し動作後と第２フィールドの光信号の読み出し動作後との両方のタイミングで行うことができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングまで、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングから、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを再開することができる。このことにより、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑え、さらに、連写時の合焦精度を改善することができる。
【００９３】
なお、本第３の駆動タイミングでは、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作および第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作をそれぞれ２回行う場合について説明したが、それぞれのＡＦ用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。
【００９４】
上記に述べたように、本第１の実施形態によれば、リセットレベル読み出し期間において、リセット動作が終了していないフィールド（本第１の実施形態においては、第３フィールド）を用いてＡＦ評価値を算出するためのＡＦ用信号の取得を行うことができる。これにより、撮像装置の露光期間に近いタイミングまで、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
【００９５】
また、本第１の実施形態によれば、信号レベル読み出し期間において、光信号の読み出し動作が終了したフィールド（本第１の実施形態においては、第１フィールド）を用いてＡＦ評価値を算出するためのＡＦ用信号の取得を行う。これにより、撮像装置の露光期間に近いタイミングから、ＡＦ用信号の取得と合焦動作と再開することができ、連写時の合焦精度を改善することができる。
【００９６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図６は、本第２の実施形態による撮像装置における撮像部の概略構成を示したブロック図である。また、図７は、本第２の実施形態による撮像装置における撮像部内に備えるグローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型撮像素子の単位画素の構成の一例を示したブロック図である。なお、図６に示した撮像部２０は、図１に示した撮像装置１００に備えた撮像部２に代わって撮像装置内に備えられる撮像部である。また、図７に示した単位画素２０８は、図２に示した撮像部２に備えた画素部２４内の単位画素２８に代わるＭＯＳ型撮像素子である。従って、以下の説明においては、図６に示した撮像部２０が、図１に示した撮像装置１００に備えられるものとし、図１に示した撮像装置１００、図２に示した撮像部２、および図１０に示した単位画素２８内の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与して説明を省略する。
【００９７】
図６において、撮像部２０は、グローバルシャッタ機能を持ったＭＯＳ型の固体撮像装置である画素部２０４と、垂直制御回路２０６と、静止画用出力回路２０１と、ＡＦ用出力回路２０２とを備えている。
【００９８】
撮像部２０は、レンズ１によって結像された被写体の光学像を光電変換し、被写体光に応じた画像信号（デジタル信号）を出力する。また、撮像部２０は、図２に示した撮像部２と同様に、全ての単位画素２０８の露光開始時刻および露光終了時刻を同一とすることができるグローバルシャッタ機能を有しており、露光制御部７による駆動制御によって、グローバルシャッタ動作を行う。また、撮像部２０は、単位画素２０８の行単位で露光および画素信号の読み出しを順次行うローリングシャッタ機能も有しており、露光制御部７による駆動制御によって、ローリングシャッタ動作を行う。そして、撮像部２０は、グローバルシャッタ動作またはローリングシャッタ動作によって得た画像信号を、画像処理部３およびＡＦ評価値演算部４に出力する。なお、撮像部２０は、画素部２０４から読み出した光信号およびノイズ信号を２つの出力回路（静止画用出力回路２０１、ＡＦ用出力回路２０２）からそれぞれ出力する多線読み出しの構成となっている。
【００９９】
画素部２０４は、複数の単位画素２０８が、行方向および列方向（図６においては、９行９列）の２次元状に配列されている。単位画素２０８は、図７に示すように、フォトダイオードＰＤ、信号蓄積部ＦＤ、転送トランジスタＭｔｘ１、リセットトランジスタＭｔｘ２、増幅トランジスタＭａ、選択トランジスタＭｂ１、選択トランジスタＭｂ２、リセットトランジスタＭｒから構成される。なお、図７に示した単位画素の構成は、図１０に示した単位画素の構成に対して、選択トランジスタＭｂが、選択トランジスタＭｂ１と選択トランジスタＭｂ２との２つの構成になっていることが異なる。また、この構成に伴って、垂直制御回路２０６から入力される行選択信号ＳＥＬが、行選択信号ＳＥＬ１と行選択信号ＳＥＬ２とになり、単位画素２０８の垂直転送線ＶＴＬが、垂直転送線ＶＴＬ１と垂直転送線ＶＴＬ２とになっている。この構成によって、画素部２０４は、異なる２つの行の単位画素２０８からの画素信号を、垂直転送線ＶＴＬ１と垂直転送線ＶＴＬ２とに同時に出力することができる。
【０１００】
フォトダイオードＰＤ、信号蓄積部ＦＤ、転送トランジスタＭｔｘ１、リセットトランジスタＭｔｘ２、増幅トランジスタＭａ、リセットトランジスタＭｒは、図１０に示したＭＯＳ型撮像素子の構成要素とそれぞれ同様の機能である。また、選択トランジスタＭｂ１は、増幅トランジスタＭａによって増幅されたフォトダイオードＰＤの信号電荷を、行選択信号ＳＥＬ１に応じて選択し、単位画素２０８の出力信号線である垂直転送線ＶＴＬ１に出力する。また、選択トランジスタＭｂ２は、増幅トランジスタＭａによって増幅されたフォトダイオードＰＤの信号電荷を、行選択信号ＳＥＬ２に応じて選択し、単位画素２０８の出力信号線である垂直転送線ＶＴＬ２に出力する。
【０１０１】
垂直制御回路２０６は、画素部２０４に配列された単位画素２０８を行単位で制御するための制御信号（行選択信号ＳＥＬ１、行選択信号ＳＥＬ２、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２）を画素部２０４の行毎に出力する。また、垂直走査回路２０６は、単位画素２０８をリセットするためのリセット制御部、および単位画素２０８から信号を読み出すための読み出し制御部を含んでいる。また、垂直制御回路２０６は、ＡＦ用信号読み出し制御部と、ノイズ信号／光信号読み出し制御部とを兼ね備えている。この垂直制御回路２０６によって選択された行の単位画素２０８から出力された信号は、列毎に設けられている単位画素２０８の出力信号線である垂直転送線ＶＴＬ１または垂直転送線ＶＴＬ２のいずれか選択された出力信号線に出力される。
【０１０２】
静止画用出力回路２０１は、垂直転送線ＶＴＬ１を介して転送されてくる画素部２０４からの画素信号を、静止画用の画像信号として画像処理部３に出力する。静止画用出力回路２０１は、図２に示した撮像部２の構成要素の内、例えば、ＣＤＳ部２５、水平走査回路２７、Ａ／Ｄ変換部２２、ＫＴＣノイズ除去部２３が含まれた構成である。この静止画用出力回路２０１の構成においては、画素部２０４から読み出された画素信号から、ＫＴＣノイズ除去の処理が行われたデジタル画像信号が、画像処理部３に出力される。
【０１０３】
ＡＦ用出力回路２０２は、垂直転送線ＶＴＬ２を介して転送されてくる画素部２０４からの画素信号を、ＡＦ用の画像信号としてＡＦ評価値演算部４に出力する。ＡＦ用出力回路２０２は、図２に示した撮像部２の構成要素の内、例えば、ＣＤＳ部２５、水平走査回路２７、Ａ／Ｄ変換部２２が含まれた構成である。このＡＦ用出力回路２０２の構成においては、画素部２０４から読み出された画素信号から、相関二重サンプリングの処理が行われたデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。
【０１０４】
＜第１の駆動タイミング＞
次に、本第２の実施形態の撮像部の駆動タイミングについて説明する。図８は、本第２の実施形態による撮像装置１００における撮像部２０の第１の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図８に示した第１の駆動タイミングは、撮像部２０がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得することにより、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
【０１０５】
なお、撮像部２０は、図１に示したように、露光制御部７によってその駆動が制御されるが、図８に示した第１の駆動タイミングにおいては、露光制御部７による駆動制御に応じて、垂直制御回路２０６から出力される画素部２０４の制御信号（行選択信号ＳＥＬ１、行選択信号ＳＥＬ２、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２）を示す。また、図８において、行選択信号ＳＥＬ１、行選択信号ＳＥＬ２、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２の符号後の“（）：括弧”内の“Ｌ”に続く数字は、図３〜図５に示した第１の実施形態の駆動タイミングと同様に、単位画素２０８の行を表す。
【０１０６】
また、図８に示した第１の駆動タイミングでは、図６に示した画素部２０４内に配列された１行目〜９行目までの単位画素２０８を、図３〜図５に示した第１の実施形態の駆動タイミングと同様に、行毎に順次１組（第１フィールド）〜３組（第３フィールド）までの３つのフィールドに分けて制御する場合を示す。そして、３つのフィールドの内、１つのフィールドの単位画素２０８から出力される画素信号を、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする場合を示す。
【０１０７】
なお、３つのフィールドは、図３〜図５に示した第１の実施形態の駆動タイミングと同様に、画素部２０４の１行目と４行目と７行目とに配列された単位画素２０８を第１フィールドとし、画素部２０４の２行目と５行目と８行目とに配列された単位画素２０８を第２フィールドとし、画素部２０４の３行目と６行目と９行目とに配列された単位画素２０８を第３フィールドとする。そして、第３フィールドの単位画素２０８から出力される画素信号を、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。
【０１０８】
以下に、ノイズ信号の読み出しと、ノイズ信号の読み出しと同時に行われるＡＦ用信号の取得とについて説明する。最初に、レリーズボタンが押下され、撮像装置１００が静止画像の撮影を開始すると、まず、リセットレベル読み出し期間（タイミングｔ１〜タイミングｔ４）において、各単位画素２０８のリセット動作を行い、各単位画素２０８のリセット信号を読み出す。ただし、図８に示した第１の駆動タイミングでは、フィールド毎にリセット動作が行われる。
【０１０９】
このリセットレベル読み出し期間では、最初に、タイミングｔ１から、垂直制御回路２０６は、第１フィールドのリセット動作を行う。第１フィールドのリセット動作では、まず、１行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルとして、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ１とを接続する。また、このとき、１行目の行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０１）の“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）を１行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｒに印加する。このリセットパルスによって、１行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｒがＯＮ状態となり、１行目の単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされる。そして、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａから出力される１行目の単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号を１行目の単位画素２０８のノイズ信号として読み出す。そして、１行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルに戻して、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ１との接続を切り離す。
【０１１０】
なお、リセットレベル読み出し期間において、第１フィールドの行転送信号ＴＸ１は“Ｌ”レベル、ＰＤリセット信号ＴＸ２は“Ｈ”レベルである。従って、第１フィールドの単位画素２０８内では、リセットトランジスタＭｔｘ２のＯＮ状態によって、フォトダイオードＰＤはリセットされており、転送トランジスタＭｔｘ１のＯＦＦ状態によって、フォトダイオードＰＤのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部に出力されていない状態である。
【０１１１】
また、このリセットレベル読み出し期間において、１行目の単位画素２０８のノイズ信号の読み出しと同時に、タイミングｔ１から、垂直制御回路２０６は、リセット動作が終了していない第３フィールドを用いてＡＦ評価値を算出するためのＡＦ用信号の取得を行う。なお、第３フィールドによるＡＦ用信号の取得では、ＫＴＣノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
【０１１２】
第３フィールドによるＡＦ用信号の取得動作では、まず、予め３行目のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０３）を“Ｌ”レベルとすることにより、３行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態として、３行目の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤのリセットを解除しておく。これにより、フォトダイオードＰＤの露光時間が所定のＡＦ用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始されている。そして、３行目の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０３）を“Ｈ”レベルとして、３行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ２とを接続する。また、このとき、３行目の行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０３）の“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）を３行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｒに印加する。このリセットパルスによって、３行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｒがＯＮ状態となり、３行目の単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされ、垂直転送線ＶＴＬ２から３行目の信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号が、３行目の単位画素２０８のノイズ信号として読み出される。
【０１１３】
その後、所定の露光時間が経過した後に、３行目の単位画素２０８の行転送信号ＴＸ１（Ｌ０３）の“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を３行目の単位画素２０８の転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。この転送パルスによって、３行目の単位画素２０８の転送トランジスタＭｔｘ１がＯＮ状態となり、３行目の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、３行目の単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤに転送され、垂直転送線ＶＴＬ２から３行目の信号蓄積部ＦＤのＡＦ用信号レベルの信号が、３行目の単位画素２０８のＡＦ用信号として読み出される。その後、３行目の単位画素２０８の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０３）を“Ｌ”レベルに戻して、３行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ２との接続を切り離す。同時に、３行目の単位画素２０８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０３）を“Ｈ”レベルに戻して、３行目の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤをリセット状態とする。
【０１１４】
ここで、３行目の単位画素２０８から読み出されたＡＦ用信号とノイズ信号とは、ＡＦ用出力回路２０２でＫＴＣノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、ＡＦ用のデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。
【０１１５】
同様に、第１フィールドの４行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０４）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０４）とによる４行目の単位画素２０８のノイズ信号の読み出しと同時に、第３フィールドの６行目の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０６）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０６）と行転送信号ＴＸ１（Ｌ０６）とＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０６）とによる６行目の単位画素２０８のＡＦ用信号の読み出しが行われる。また、同様に、第１フィールドの７行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０７）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０７）とによる７行目の単位画素２０８のノイズ信号の読み出しと同時に、第３フィールドの９行目の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０９）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０９）と行転送信号ＴＸ１（Ｌ０９）とＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０９）とによる９行目の単位画素２０８のＡＦ用信号の読み出しが行われる。このようにして、第１フィールドのリセット動作と同時に、第３フィールドを用いて取得したＡＦ用のデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。
【０１１６】
そして、ＡＦ評価値演算部４では、第３フィールドのＡＦ用のデジタル画像信号に基づいてＡＦ評価値を演算し、算出されたＡＦ評価値をカメラ制御部１０に出力する。これにより、カメラ制御部１０からＡＦ制御部８にＡＦ制御指令が出力され、ＡＦ制御部８が入力されたＡＦ制御指令に基づいてレンズ１に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
【０１１７】
その後、タイミングｔ２から、垂直制御回路２０６は、２行目と５行目と８行目との単位画素２０８のノイズ信号を読み出すことによって、第２フィールドのリセット動作を行う。同時に、第３フィールドを用いてＡＦ用信号の取得動作が行われ、取得したＡＦ用のデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。これにより、被写体への合焦動作が繰り返される。
【０１１８】
さらに、リセットレベル読み出し期間において、タイミングｔ３から、垂直制御回路２０６は、第１フィールドおよび第２フィールドのリセット動作と同様に、３行目と６行目と９行目との単位画素２０８のノイズ信号を読み出すことによって、第３フィールドのリセット動作を行う。そして、リセットレベル読み出し期間におけるノイズ信号の読み出しと、ノイズ信号の読み出しと同時に行われるＡＦ用信号の取得の動作を終了する。
【０１１９】
ここで、第１フィールド〜第３フィールドの単位画素２０８から読み出されたそれぞれのノイズ信号は、静止画用出力回路２０１内のＫＴＣノイズ除去部２３に記憶される。
【０１２０】
続いて、露光期間（タイミングｔ５〜タイミングｔ６）において、全ての行の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤを一括して露光する。この露光期間では、まず、タイミングｔ５において、垂直制御回路２０６は、全ての行の単位画素２０８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１〜Ｌ０９）を同時に“Ｌ”レベルとすることにより、単位画素２０８内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態とする。これにより、全ての単位画素２０８のフォトダイオードＰＤのリセットが解除され、フォトダイオードＰＤが被写体光の露光を同時に開始する。そして、所定の露光時間が経過した後、タイミングｔ６において、垂直制御回路２０６は、全ての行の単位画素２０８の行転送信号ＴＸ１（Ｌ０１〜Ｌ０９）により“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を全ての単位画素２０８の転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。この転送パルスによって、全ての単位画素２０８の転送トランジスタＭｔｘ１がＯＮ状態となり、単位画素２０８のフォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、各行同時にそれぞれの単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤに転送され、全ての単位画素２０８の露光が終了する。その後、全ての行の単位画素２０８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１〜Ｌ０９）を同時に“Ｈ”レベルとすることにより、単位画素２０８内のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＮ状態として、全ての単位画素２０８のフォトダイオードＰＤをリセット状態に戻す。
【０１２１】
続いて、最後に、信号レベル読み出し期間（タイミングｔ７〜タイミングｔ１０）において、フィールド毎に各行の単位画素２０８を順次走査して、単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
【０１２２】
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングｔ７から、垂直制御回路２０６は、第１フィールドの光信号の読み出し動作を行う。第１フィールドの光信号の読み出し動作では、まず、１行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルとして、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ１とを接続する。これにより、１行目の単位画素２０８の垂直転送線ＶＴＬ１から１行目の信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷の信号レベルに応じた光信号が読み出される。その後、１行目の単位画素２０８の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルに戻して、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ１との接続を切り離す。同様に、第１フィールドの４行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０４）によって４行目の単位画素２０８の光信号を読み出し、７行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０７）によって７行目の単位画素２０８の光信号の読み出しを行い、第１フィールドの光信号の読み出し動作を終了する。
【０１２３】
なお、信号レベル読み出し期間において、第１フィールドの行転送信号ＴＸ１は“Ｌ”レベル、ＰＤリセット信号ＴＸ２は“Ｈ”レベルである。従って、リセットレベル読み出し期間と同様に、第１フィールドの単位画素２０８内では、リセットトランジスタＭｔｘ２のＯＮ状態によって、フォトダイオードＰＤはリセットされており、転送トランジスタＭｔｘ１のＯＦＦ状態によって、フォトダイオードＰＤのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部に出力されていない状態である。また、信号レベル読み出し期間において、第１フィールドの行リセット信号ＲＥＳは“Ｌ”レベルである。従って、第１フィールドの単位画素２０８内では、リセットトランジスタＭｒのＯＦＦ状態によって、信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされていない状態である。
【０１２４】
続いて、垂直制御回路２０６は、タイミングｔ８から第２フィールドの光信号の読み出し動作を行い、タイミングｔ９から第３フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第２フィールドの光信号の読み出し動作および第３フィールドの光信号の読み出し動作は、第１フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。
【０１２５】
ここで、第１フィールド〜第３フィールドの単位画素２０８から読み出されたそれぞれの光信号は、静止画用出力回路２０１内のＫＴＣノイズ除去部２３において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理を行い、ＫＴＣノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部２０から出力する画像信号として、画像処理部３に出力する。
【０１２６】
以降、撮像部２０から出力する画像信号に基づいて、撮像装置１００におけるそれぞれの処理が行われる。
【０１２７】
上記に述べたように、本第２の実施形態による撮像装置１００における撮像部２０の第１の駆動タイミングでは、撮像部２０がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部２０４を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素２０８を用いてＡＦ用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングまで、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
【０１２８】
また、本第１の駆動タイミングでは、リセット動作を行っているフィールドと別のフィールドを用いてＡＦ用信号の取得動作を行うことによって、ノイズ信号読み出しとＡＦ用信号の取得とを同時に行うことができる。これにより、合焦動作を行った状態でもノイズ信号を取得するリセットレベル読み出し期間の時間を短縮することができる。このことにより、レリーズボタンが押下され、撮像装置１００が静止画像の撮影を開始してから被写体への合焦動作を行うことができ、かつ、実際に撮影される被写体の露光をするまでの時間が短くなり、シャッタの遅れ時間（シャッタタイムラグ）を少なくすることができる。また、このことにより、例えば、連写時における撮影枚数を多くすることができる。
【０１２９】
＜第２の駆動タイミング＞
次に、本第２の実施形態の撮像部の別の駆動タイミングについて説明する。図９は、本第２の実施形態による撮像装置１００における撮像部２０の第２の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図９に示した第２の駆動タイミングは、撮像部２０がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得し、さらに、露光期間に近いタイミングから画素信号の取得を開始することにより、ＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
【０１３０】
なお、図９に示した第２の駆動タイミングにおける行選択信号ＳＥＬ１、行選択信号ＳＥＬ２、行リセット信号ＲＥＳ、行転送信号ＴＸ１、ＰＤリセット信号ＴＸ２の符号後の“（）：括弧”内の“Ｌ”に続く数字は、図８に示した第１の駆動タイミングと同様に、単位画素２０８の行を表す。また、図９に示した第２の駆動タイミングにおいても、図８に示した第１の駆動タイミングと同様に、３つのフィールドに分けて駆動する。
【０１３１】
そして、リセットレベル読み出し期間においては、第３フィールドの単位画素２０８から出力される画素信号をＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。また、信号レベル読み出し期間においては、第１フィールドの単位画素２０８から出力される画素信号をＡＦ評価値演算部４がＡＦ評価値を算出するための画像信号とする。
【０１３２】
なお、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作とＡＦ用信号の取得動作、および露光期間における露光動作は、図８に示した第１の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。
【０１３３】
以下に、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと、光信号の読み出しと同時に行われるＡＦ用信号の取得とについて説明する。信号レベル読み出し期間（タイミングｔ７〜タイミングｔ１０）においては、図８に示した第１の駆動タイミングにおける信号レベル読み出し期間（タイミングｔ７〜タイミングｔ１０）と同様に、フィールド毎に各行の単位画素２０８を順次走査して、単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
【０１３４】
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングｔ７から、垂直制御回路２０６は、第１フィールドの光信号の読み出し動作を行う。続いて、タイミングｔ８から、垂直制御回路２０６は、第２フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第１フィールドの光信号の読み出し動作および第２フィールドの光信号の読み出し動作は、図８に示した第１の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。
【０１３５】
また、この信号レベル読み出し期間において、２行目の単位画素２０８の光信号の読み出しと同時に、タイミングｔ８から、垂直制御回路２０６は、光信号の読み出し動作が終了した第１フィールドを用いてＡＦ評価値を算出するためのＡＦ用信号の取得を行う。なお、第１フィールドによるＡＦ用信号の取得では、ＫＴＣノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
【０１３６】
第１フィールドによるＡＦ用信号の取得動作では、まず、予め１行目のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルとすることにより、１行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｔｘ２をＯＦＦ状態として、１行目の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤのリセットを解除しておく。これにより、フォトダイオードＰＤの露光時間が所定のＡＦ用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始されている。そして、１行目の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルとして、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ２とを接続する。また、このとき、１行目の行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０１）の“Ｈ”レベルのパルス（リセットパルス）を１行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｒに印加する。このリセットパルスによって、１行目の単位画素２０８のリセットトランジスタＭｒがＯＮ状態となり、１行目の単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤおよび増幅トランジスタＭａの入力部がリセットされ、垂直転送線ＶＴＬ２から１行目の信号蓄積部ＦＤのリセットレベルの信号が、１行目の単位画素２０８のノイズ信号として読み出される。
【０１３７】
その後、所定の露光時間が経過した後に、１行目の単位画素２０８の行転送信号ＴＸ１（Ｌ０１）の“Ｈ”レベルのパルス（転送パルス）を１行目の単位画素２０８の転送トランジスタＭｔｘ１に印加する。この転送パルスによって、１行目の単位画素２０８の転送トランジスタＭｔｘ１がＯＮ状態となり、１行目の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤで発生した信号電荷が、１行目の単位画素２０８の信号蓄積部ＦＤに転送され、垂直転送線ＶＴＬ２から１行目の信号蓄積部ＦＤのＡＦ用信号レベルの信号が、１行目の単位画素２０８のＡＦ用信号として読み出される。その後、１行目の単位画素２０８の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０１）を“Ｌ”レベルに戻して、１行目の単位画素２０８の増幅トランジスタＭａと垂直転送線ＶＴＬ２との接続を切り離す。同時に、１行目の単位画素２０８のＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０１）を“Ｈ”レベルに戻して、１行目の単位画素２０８のフォトダイオードＰＤをリセット状態とする。
【０１３８】
ここで、１行目の単位画素２０８から読み出されたＡＦ用信号とノイズ信号とは、ＡＦ用出力回路２０２でＫＴＣノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、ＡＦ用のデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。
【０１３９】
同様に、第２フィールドの５行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０５）による５行目の単位画素２０８の光信号の読み出しと同時に、第１フィールドの４行目の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０４）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０４）と行転送信号ＴＸ１（Ｌ０４）とＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０４）とによる４行目の単位画素２０８のＡＦ用信号の読み出しが行われる。また、同様に、第２フィールドの８行目の行選択信号ＳＥＬ１（Ｌ０８）による８行目の単位画素２０８の光信号の読み出しと同時に、第１フィールドの７行目の行選択信号ＳＥＬ２（Ｌ０７）と行リセット信号ＲＥＳ（Ｌ０７）と行転送信号ＴＸ１（Ｌ０７）とＰＤリセット信号ＴＸ２（Ｌ０７）とによる７行目の単位画素２０８のＡＦ用信号の読み出しが行われる。このようにして、第２フィールドの光信号の読み出し動作と同時に、第１フィールドを用いて取得したＡＦ用のデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。
【０１４０】
そして、ＡＦ評価値演算部４では、第１フィールドのＡＦ用のデジタル画像信号に基づいてＡＦ評価値を演算し、算出されたＡＦ評価値をカメラ制御部１０に出力する。これにより、カメラ制御部１０からＡＦ制御部８にＡＦ制御指令が出力され、ＡＦ制御部８が入力されたＡＦ制御指令に基づいてレンズ１に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
【０１４１】
その後、タイミングｔ９から、垂直制御回路２０６は、３行目と６行目と９行目との単位画素２０８の光信号を読み出すことによって、第３フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第３フィールドの光信号の読み出し動作は、第１フィールドの光信号の読み出し動作および第２フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。
【０１４２】
ここで、第１フィールド〜第３フィールドの単位画素２０８から読み出されたそれぞれの光信号は、静止画用出力回路２０１内のＫＴＣノイズ除去部２３において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理が行われる。そして、静止画用出力回路２０１は、ＫＴＣノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部２０から出力する画像信号として、画像処理部３に出力する。
【０１４３】
また、この第３フィールドの光信号の読み出し動作と同時に、光信号の読み出し動作が終了した第１フィールドを用いてＡＦ用信号の取得動作が行われ、取得したＡＦ用のデジタル画像信号が、ＡＦ評価値演算部４に出力される。これにより、被写体への合焦動作が繰り返される。
【０１４４】
上記に述べたように、本第２の実施形態による撮像装置１００における撮像部２０の第２の駆動タイミングでは、撮像部２０がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部２０４を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素２０８を用いてＡＦ用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングまで、ＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
【０１４５】
また、本第２の駆動タイミングでは、リセット動作を行っているフィールドと別のフィールドを用いてＡＦ用信号の取得動作を行うことによって、ノイズ信号読み出しとＡＦ用信号の取得とを同時に行うことができる。これにより、合焦動作を行った状態でもノイズ信号を取得するリセットレベル読み出し期間の時間を短縮することができる。このことにより、レリーズボタンが押下され、撮像装置１００が静止画像の撮影を開始してから被写体への合焦動作を行うことができ、かつ、実際に撮影される被写体の露光をするまでの時間が短くなり、シャッタの遅れ時間（シャッタタイムラグ）を少なくすることができる。また、このことにより、例えば、連写時における撮影枚数を多くすることができる。
【０１４６】
また、本第２の駆動タイミングでは、画素部２０４を複数のフィールドに分割して光信号を取得する。そして、最初に光信号を読み出すフィールドの光信号の読み出し動作が終了した後に、そのフィールドの単位画素２０８を用いてＡＦ用信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置１００の露光期間に近いタイミングから、定期的にＡＦ用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、例えば、連写時において、２回目以降の撮影における合焦動作を早いタイミングで再開することができる。このことにより、連写時の合焦動作が遅くなり、連続撮影の撮影間隔が長くなるという従来の駆動タイミングにおける問題を解決し、連写時の合焦精度を改善することができる。
【０１４７】
上記に述べたとおり、本発明を実施するための形態によれば、グローバルシッター機能を持った固体撮像装置の画素部を複数のフィールドに分割し、露光前のノイズ信号を取得する際に、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素を用いて画像信号の取得することができる。これにより、固体撮像装置の露光期間に近いタイミングまで画像信号を取得することができ、撮像装置の機能を向上することができる。例えば、撮像装置によって撮影する被写体を確認するために撮像装置の表示画面に表示するライブビューの画像を用いて、被写体への合焦動作を行うことができる。
【０１４８】
また、本発明を実施するための形態によれば、露光後の光信号を取得する際に、最初に光信号を読み出したフィールドの単位画素を用いて画像信号の取得することができる。これにより、固体撮像装置の露光期間に近いタイミングから画像信号を取得することができ、撮像装置の機能を向上することができる。例えば、撮像装置による撮影が完了した後の早いタイミングでライブビューの画像を撮像装置の表示画面に表示することができる。
【０１４９】
また、本発明を実施するための形態によれば、ノイズ信号を取得しているフィールド、または光信号を読み出しているフィールドと異なるフィールドの単位画素を用いて画像信号の取得することができる。これにより、ノイズ信号または光信号の取得と画像信号の取得とを同時に行うことができ、撮像装置の機能を向上することができる。例えば、撮像装置の表示画面に表示されたライブビューの画像で被写体を確認しながら、同時に被写体への合焦動作を行うことができる。
【０１５０】
なお、本発明における回路構成および駆動方式の具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、分割するフィールド数を増やすこともできる。また、各フィールドの行数を異なる値にすることもできる。さらに、加えて、単位画素の構成要素および駆動方法が変わった場合においても、垂直走査回路や出力回路の回路構成や、その駆動方法を変更することによって対応することができる。
【０１５１】
また、本実施形態においては、単位画素の行方向および列方向の配置に関して、９行９列の例を示したが、単位画素の行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において単位画素を配置する行方向および列方向の数を変更することができる。
【０１５２】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【符号の説明】
【０１５３】
１００・・・撮像装置
１・・・レンズ
２・・・撮像部
２１・・・固体撮像装置
２２・・・Ａ／Ｄ変換部
２３・・・ＫＴＣノイズ除去部
２４・・・画素部
２５・・・ＣＤＳ部
２６・・・垂直制御回路（垂直走査部）
２７・・・水平走査回路
２８・・・単位画素（画素）
ＰＤ・・・フォトダイオード（光電変換部）
ＦＤ・・・信号蓄積部
Ｍｔｘ１・・・転送トランジスタ（転送部）
Ｍｔｘ２・・・リセットトランジスタ（第１のリセット部）
Ｍａ・・・増幅トランジスタ（増幅部）
Ｍｂ・・・選択トランジスタ（選択部）
Ｍｒ・・・リセットトランジスタ（第２のリセット部）
３・・・画像処理部（第１の画像処理部）
４・・・ＡＦ評価値演算部（第２の画像処理部）
５・・・表示部
６・・・メモリーカード
７・・・露光制御部（制御部）
８・・・ＡＦ制御部
９・・・カメラ操作部
１０・・・カメラ制御部（制御部）
２０・・・撮像部
２０４・・・画素部
２０６・・・垂直制御回路（垂直走査部）
２０８・・・単位画素（画素）
２０１・・・静止画用出力回路
２０２・・・ＡＦ用出力回路
Ｍｂ１・・・選択トランジスタ（選択部）
Ｍｂ２・・・選択トランジスタ（第２の選択部）
【図１】
2011182321.tif 000003
【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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