(57)【要約】【課題】  画質の劣化を抑制しながら、ＡＤ変換にかかる時間を短縮すること。【解決手段】  傾きが互いに異なる複数の参照信号を生成して出力する生成手段と、複数の参照信号のいずれかを選択する選択手段と、選択された参照信号を用いて、行単位で、第１の駆動または第２の駆動により画素部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、を有し、第１の駆動では、ノイズ信号を、複数の参照信号を用いて複数の第１のデジタル信号に変換すると共に、入射光を光電変換して得られた光電変換信号を、複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、第２の駆動では、ノイズ信号を、複数の参照信号のうち、予め決められた参照信号を用いて第１のデジタル信号に変換すると共に、光電変換信号を、複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、第１の駆動を間欠的に行う。【選択図】  図７
2019193085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間当たりに変化する電位の傾きが互いに異なる複数の参照信号を生成して出力する生成手段と、
前記複数の参照信号のいずれかを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された参照信号を用いて、行単位で、第１の駆動または第２の駆動により画素部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、を有し、
前記第１の駆動では、前記画素部から出力されたノイズ信号を、前記複数の参照信号を用いて複数の第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から出力された、入射光を光電変換して得られた光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、
前記第２の駆動では、前記ノイズ信号を、前記複数の参照信号のうち、予め決められた参照信号を用いて第１のデジタル信号に変換すると共に、前記光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、
前記第１の駆動を間欠的に行う
ことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタル信号を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持されたデジタル信号を処理する処理手段とを更に有し、
前記処理手段は、
前記第１の駆動では、前記第２のデジタル信号から、前記複数の第１のデジタル信号のうち、前記第２のデジタル信号と同じ傾きの参照信号を用いて変換された第１のデジタル信号を差分し、
前記第２の駆動では、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号を同じ傾きの参照信号を用いて変換した場合に、前記第２のデジタル信号から前記第１のデジタル信号を差分し、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号が異なる傾きの参照信号を用いて変換された場合に、前記保持手段に保持された、前記第２のデジタル信号と同じ傾きの参照信号を用いて変換された第１のデジタル信号を差分する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
撮像素子の温度が第１の温度よりも高い第２の温度である場合に、前記第１の温度の場合よりも前記第１の駆動を行う頻度を高くすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記画素部から出力されたアナログ信号にゲインをかけて、前記アナログデジタル変換手段に出力する増幅手段を更に有し、
前記ゲインが第１のゲインよりも高い第２のゲインである場合に、前記第１のゲインの場合よりも前記第１の駆動を行う頻度を高くすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項５】
１フレームの先頭の領域に含まれる行を、前記第１の駆動により変換することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子。
【請求項６】
行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を有する画素を含む画素部と、
単位時間当たりに変化する電位の傾きが互いに異なる複数の参照信号を生成して出力する生成手段と、
前記複数の参照信号のいずれかを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された参照信号を用いて、行単位で、第１のモードまたは第２のモードにより前記画素部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、を有し、
前記第１のモードでは、前記画素部から出力されたノイズ信号を、前記複数の参照信号のうち、予め決められた参照信号を用いて第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から出力された、入射光を光電変換して得られた第１の光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、
前記第２のモードでは、前記ノイズ信号を、前記複数の参照信号を用いて複数の第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から、視差を有する一対の焦点検出信号を取得可能に読み出された第３及び第４の光電変換信号を、それぞれ、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第３及び第４のデジタル信号に変換し、
焦点検出を行う領域を含む行を、前記第２のモードで処理することを特徴とする撮像素子。
【請求項７】
前記アナログデジタル変換手段により変換されたデジタル信号を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持されたデジタル信号を処理する処理手段とを更に有し、
前記処理手段は、
前記第１のモードでは、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号を同じ傾きの参照信号を用いて変換した場合に、前記第２のデジタル信号から前記第１のデジタル信号を差分し、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号が異なる傾きの参照信号を用いて変換された場合に、前記保持手段に保持された、前記第２のデジタル信号と同じ傾きの参照信号を用いて変換された第１のデジタル信号を差分し、
前記第２のモードでは、前記第３及び第４のデジタル信号から、前記複数の第１のデジタル信号のうち、それぞれ前記第３及び第４のデジタル信号と同じ傾きの参照信号を用いて変換した第１のデジタル信号を差分する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記保持手段は、前記複数の参照信号の内、前記予め決められた参照信号を除く参照信号を用いて前記ノイズ信号が変換される度に、当該変換された前記第１のデジタル信号を更新することを特徴とする請求項２または７に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記保持手段は、前記複数の参照信号の内、前記予め決められた参照信号を除く参照信号を用いて前記ノイズ信号が変換される度に、当該変換された前記第１のデジタル信号をそれぞれ加算平均することを特徴とする請求項２または７に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記複数の参照信号は、２種類の異なる傾きの参照信号であって、前記予め決められた参照信号は、傾きが小さい方の参照信号であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記アナログデジタル変換手段は、前記光電変換信号を変換する前に、前記光電変換信号と予め決められた信号レベルとを比較し、前記光電変換信号が大きい場合に、傾きが大きい方の参照信号を用いて変換し、前記光電変換信号が前記信号レベル以下の場合に、前記傾きが小さい方の参照信号を用いて変換することを特徴とする請求項１０に記載の撮像素子。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
単位時間当たりに変化する電位の傾きが互いに異なる複数の参照信号を生成して出力する生成手段と、前記複数の参照信号のいずれかを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された参照信号を用いて、行単位で、画素部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、を有する撮像素子の制御方法であって、
前記アナログデジタル変換手段により、行単位で、第１の駆動または第２の駆動による変換を行うように制御し、
前記第１の駆動では、前記画素部から出力されたノイズ信号を、前記複数の参照信号を用いて複数の第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から出力された、入射光を光電変換して得られた光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、
前記第２の駆動では、前記ノイズ信号を、前記複数の参照信号のうち、予め決められた参照信号を用いて第１のデジタル信号に変換すると共に、前記光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、
前記第１の駆動を間欠的に行う
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１４】
行列状に配置された複数のマイクロレンズそれぞれに対して複数の光電変換部を有する画素を含む画素部と、単位時間当たりに変化する電位の傾きが互いに異なる複数の参照信号を生成して出力する生成手段と、前記複数の参照信号のいずれかを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された参照信号を用いて、行単位で、前記画素部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、を有する撮像素子の制御方法であって、
前記アナログデジタル変換手段により、行単位で、第１のモードまたは第２のモードによる変換を行うように制御し、
前記第１のモードでは、前記画素部から出力されたノイズ信号を、前記複数の参照信号のうち、予め決められた参照信号を用いて第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から出力された、入射光を光電変換して得られた第１の光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、
前記第２のモードでは、前記ノイズ信号を、前記複数の参照信号を用いて複数の第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から、視差を有する一対の焦点検出信号を取得可能に読み出された第３及び第４の光電変換信号を、それぞれ、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第３及び第４のデジタル信号に変換し、
焦点検出を行う領域を含む行を、前記第２のモードで読み出す
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素の出力する画素信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有する撮像素子及びその制御方法、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画素が出力する画素信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を有する撮像素子に関する発明が開示されている。特許文献１に記載された撮像装置では、比較器が、ノイズ信号に対して、単位時間当たりの電位変化量が異なる第１の参照信号と第２の参照信号のそれぞれと比較し、ＡＤ変換を行う。一方、光電変換信号に対しては、第１の参照信号と第２の参照信号のうちどちらか一方と比較し、ＡＤ変換を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６４２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、ノイズ信号に対するＡＤ変換を２回行う必要があるため、ＡＤ変換の時間が長くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、画質の劣化を抑制しながら、ＡＤ変換にかかる時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の撮像素子は、単位時間当たりに変化する電位の傾きが互いに異なる複数の参照信号を生成して出力する生成手段と、前記複数の参照信号のいずれかを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された参照信号を用いて、行単位で、第１の駆動または第２の駆動により画素部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、を有し、前記第１の駆動では、前記画素部から出力されたノイズ信号を、前記複数の参照信号を用いて複数の第１のデジタル信号に変換すると共に、前記画素部から出力された、入射光を光電変換して得られた光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、前記第２の駆動では、前記ノイズ信号を、前記複数の参照信号のうち、予め決められた参照信号を用いて第１のデジタル信号に変換すると共に、前記光電変換信号を、前記複数の参照信号のいずれかを用いて第２のデジタル信号に変換し、前記第１の駆動を間欠的に行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画質の劣化を抑制しながら、ＡＤ変換にかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における撮像素子の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における１つの画素と、１列分の増幅部及び比較部の回路構成を示す図。
【図３】第１の実施形態における比較部の構成の一例を示す回路図。
【図４】第１の実施形態における撮像素子の第１の駆動の駆動タイミングを示すタイミング図。
【図５】第１の実施形態における撮像素子の第２の駆動の駆動タイミングを示すタイミング図。
【図６】単位時間当たりの電位の変化量が異なる参照信号を用いた場合の入射光量とデジタル信号値との関係を説明する図。
【図７】第１の実施形態における第１の駆動と第２の駆動を行う領域の例を示す図。
【図８】第２の実施形態における画素の回路構成を示す図。
【図９】第２の実施形態における第２の読み出しモード時の撮像素子の駆動タイミングを示すタイミング図。
【図１０】第２の実施形態における第１の読み出しモード時の撮像素子の駆動タイミングを示すタイミング図。
【図１１】第３の実施形態における撮像装置の全体構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における撮像素子の構成を示すブロック図である。画素アレイ１００（画素部）は、行列状に配置された複数の画素１０１で構成される。垂直走査回路１１０は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１１１から出力されるタイミング信号に基づいて、複数の画素１０１を行単位で順次走査し、１フレーム分の画像信号を読み出すように駆動する。各々の画素１０１は、ノイズレベルのアナログ信号であるノイズ信号と、入射光を光電変換して生成した電荷に基づくアナログ信号（以下、「光電変換信号」と呼ぶ。）とを、それぞれ各列に設けられた垂直信号線１０２に出力する。なお、図１では、２列分の画素１０１及び垂直信号線１０２のみを示しているが、実際には、数千列に渡って画素１０１及び垂直信号線１０２が設けられている。
【００１１】
信号処理部１０３には、増幅ユニット１０４、比較ユニット１０５、信号保持ユニット１０６、水平走査回路１０７が設けられている。増幅ユニット１０４、比較ユニット１０５、信号保持ユニット１０６には、各列の垂直信号線１０２に対応して複数の増幅部１０４０、比較部１０５０、信号保持部１０６０がそれぞれ設けられている。
【００１２】
増幅部１０４０は、画素１０１から出力されたノイズ信号と光電変換信号を増幅したアナログ信号を比較部１０５０に出力する。比較部１０５０は、増幅部１０４０が出力するアナログ信号と参照信号出力部１１２より出力される参照信号とを比較し、比較結果に基づくラッチ信号を信号保持部１０６０に出力する。カウンタ１１３は、クロック信号ＣＬＫを計数したカウント信号を信号保持部１０６０に出力する。信号保持部１０６０は、比較部１０５０から出力されたラッチ信号が変化したときに、カウンタ１１３から出力されるカウント信号をデジタル信号として保持する。これにより、画素１０１のノイズ信号と光電変換信号のアナログデジタル変換（ＡＤ変換）を行う。すなわち、比較部１０５０と信号保持部１０６０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部を構成する。
【００１３】
水平走査回路１０７は、各列の信号保持部１０６０を順次走査する。これにより、各列の信号保持部１０６０により保持されているデジタル信号が、各列の信号保持部１０６０から順次、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）１０８に転送される。ＤＳＰ１０８は、信号保持ユニット１０６から出力されたデジタル信号を処理し、処理したデジタル信号を撮像素子の外部に出力する。
【００１４】
増幅ユニット１０４、比較ユニット１０５、信号保持ユニット１０６、水平走査回路１０７、ＤＳＰ１０８、参照信号出力部１１２、カウンタ１１３も、ＴＧ１１１から出力されるタイミング信号に基づいて動作する。
【００１５】
図２は、図１に示す構成を有する撮像素子の構成のうち、１つの画素１０１と、１列分の増幅部１０４０及び比較部１０５０の回路構成を示した図である。画素１０１の光電変換部２０１は、入射光を光電変換して電荷を生成する。転送トランジスタ２０２は、光電変換部２０１と浮遊拡散部（ＦＤ部）２０３との間の電気的経路に設けられ、光電変換部２０１からＦＤ部２０３への電荷の転送のオンとオフとを制御する。リセットトランジスタ２０４は、ソースがＦＤ部２０３に電気的に接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが与えられており、ＦＤ部２０３の電位のリセットのオンとオフを制御する。
【００１６】
増幅トランジスタ２０５は、ゲートがＦＤ部２０３に電気的に接続され、ドレインには電源電圧ＶＤＤが与えられ、ソースには、選択トランジスタ２０６が電気的に接続されている。選択トランジスタ２０６のソースには、垂直信号線１０２が電気的に接続され、増幅トランジスタ２０５と、垂直信号線１０２との導通、非導通を切り替える。電流供給部２０７は、垂直信号線１０２を介して、画素１０１の増幅トランジスタ２０５に電流を供給する。導通されている場合に、増幅トランジスタ２０５は、垂直信号線１０２に接続された電流供給部２０７から供給される電流と、電源電圧ＶＤＤとによってソースフォロワ動作を行う。これにより、ＦＤ部２０３の電位に基づくアナログ信号が垂直信号線１０２に出力される。
【００１７】
転送トランジスタ２０２、リセットトランジスタ２０４、選択トランジスタ２０６のゲートには、垂直走査回路１１０からそれぞれ順に、信号ｐｔｘ、信号ｐｒｅｓ、信号ｐｓｅｌが与えられ、これらの信号により制御される。
【００１８】
増幅部１０４０は、入力容量２１０、帰還容量２１１、スイッチ２１２、差動アンプ２１３を有する。差動アンプ２１３の反転入力端子は、入力容量２１０と、帰還容量２１１と、スイッチ２１２とが接続されたノードに電気的に接続される。差動アンプ２１３の非反転入力端子には、基準電圧ＶＣ０Ｒが入力される。差動アンプ２１３の出力端子は、帰還容量２１１と、スイッチ２１２と、比較部１０５０とが接続されたノードに電気的に接続される。スイッチ２１２には、ＴＧ１１１から出力される信号ｐｃ０ｒが与えられる。この差動アンプ２１３の増幅率は、入力容量２１０と帰還容量２１１の容量値の比で決まる。
【００１９】
比較部１０５０は、入力容量２２０，２２１、比較器２２２、ラッチ回路２２３、スイッチ２２４，２２５、選択部２２６を有する。比較器２２２の一方の入力端子ＩＮＮは、入力容量２２０を介して増幅部１０４０の出力と接続されると共に、スイッチ２２４を介して、比較器２２２の出力端子ＦＢＮと接続される。比較器２２２の他方の入力端子ＩＮＰには、入力容量２２１を介して、選択部２２６から出力される参照信号が入力されると共に、スイッチ２２５を介して、比較器２２２の出力端子ＦＢＰと接続される。スイッチ２２４，２２５は、ＴＧ１１１から出力される信号ｃｏｍｐ＿ｒｅｓが与えられる。ラッチ回路２２３は、比較器２２２から出力される比較結果信号の変化に応じて信号値が変化するラッチ信号を信号保持部１０６０へ出力する。
【００２０】
第１の参照信号Ｖｒ１と第２の参照信号Ｖｒ２は、参照信号出力部１１２から供給される参照信号であり、後述するように、ＡＤ変換時に、信号を変換させる際の単位時間当たりの電位の変化量（傾き）が互いに異なる。本第１の実施形態では、第２の参照信号Ｖｒ２の単位時間当たりの変化量の方が、第１の参照信号Ｖｒ１よりも大きいものとする。選択部２２６は、信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌに基づいて第１の参照信号Ｖｒ１と第２の参照信号Ｖｒ２のいずれかを選択し、比較器２２２に出力する。ここでは、信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌがＬｏｗレベル（以下、「Ｌｏ」と記す。）のときは第１の参照信号Ｖｒ１が選択され、Ｈｉｇｈレベル（以下、「Ｈｉ」と記す。）のときは第２の参照信号Ｖｒ２が選択される。
【００２１】
図３は、比較器２２２の構成を示す回路図であり、入力端子ＩＮＮ，ＩＮＰ、出力端子ＦＢＮ，ＦＢＰは、図２と対応している。
【００２２】
ノイズ信号と第１の参照信号Ｖｒ１との比較を第１の比較とし、第１の比較の比較結果に基づいて生成されるデジタル信号を第１のデジタル信号とする。また、ノイズ信号と第２の参照信号Ｖｒ２との比較を第２の比較とし、第２の比較の比較結果に基づいて生成されるデジタル信号を第２のデジタル信号とする。更に、光電変換信号と第１の参照信号Ｖｒ１もしくは参照信号Ｖｒ２との比較を第３の比較とし、第３の比較の比較結果に基づいて、生成されるデジタル信号を第３のデジタル信号とする。
【００２３】
本実施形態では、所定の行において、第１の比較と第２の比較と第３の比較を行う駆動を第１の駆動と呼ぶ。また、第２の比較を行わず、第１の比較と第３の比較を行う駆動を第２の駆動と呼ぶ。
【００２４】
図４及び図５は、図１及び図２に示した撮像素子の１行分の駆動タイミングを示すタイミング図であり、図４は第１の駆動、図５は第２の駆動によるタイミングを表している。
【００２５】
まず、図４に示す第１の駆動の駆動タイミングについて説明する。時刻ｔ１で垂直走査回路１１０が読み出す行の信号ｐｓｅｌをＨｉとし、選択トランジスタ２０６がオンする。これにより、画素１０１の増幅トランジスタ２０５が選択トランジスタ２０６を介して、垂直信号線１０２に電気的に接続される。
【００２６】
また、ＴＧ１１１が信号ｐｃ０ｒをＨｉとしており、スイッチ２１２はオンとなっている。これにより差動アンプ２１３の出力端子と反転入力端子との帰還経路が導通し、帰還容量２１１が保持する電荷と差動アンプ２１３の反転入力端子はリセットされる。このとき、差動アンプ２１３の出力端子からは、非反転入力端子の電位ＶＣ０Ｒに基づいたアナログ信号が出力される。
【００２７】
また、ＴＧ１１１が信号ｃｏｍｐ＿ｒｅｓをＨｉとしており、スイッチ２２４，２２５が共にオンとなっている。スイッチ２２４がオンとなることにより、比較器２２２の出力端子ＦＢＮと入力端子ＩＮＮの電位がリセットされ、スイッチ２２５がオンとなることにより、比較器２２２の出力端子ＦＢＰと入力端子ＩＮＰの電位がリセットされる。
【００２８】
時刻ｔ２において、信号ｐｒｅｓがＬｏになり、リセットトランジスタ２０４をオフする。これにより、ＦＤ部２０３のリセットが解除される。画素１０１からは、リセットされたＦＤ部２０３の電位に基づく垂直信号線１０２の電位であるノイズ信号が出力される。
【００２９】
時刻ｔ３において、ＴＧ１１１が信号ｐｃ０ｒをＬｏとし、スイッチ２１２をオフする。これにより、増幅部１０４０のノイズ成分を含んだノイズ信号を入力容量２１０がクランプする。増幅部１０４０にクランプされたノイズ信号は、スイッチ２１２がオンからオフに遷移したときの電荷再注入の成分を含んでいる。電荷再注入成分は、スイッチ２１２がオンからオフに遷移したときにスイッチ２１２のゲート下にあった電荷が差動アンプの反転入力端子と出力端子にそれぞれ移動する現象のことである。電荷再注入成分は列ごとに異なるため、増幅部１０４０の出力としては、列ごとに異なるオフセット成分となる。
【００３０】
時刻ｔ４に、ＴＧ１１１は信号ｃｏｍｐ＿ｒｅｓをＬｏとし、スイッチ２２４，２２５がオフする。この時の比較器２２２の入力端子ＩＮＮの電位は、第１の参照信号Ｖｒ１に基づくリセット電位である。入力容量２２１には、時刻ｔ３での第１の参照信号Ｖｒ１の電位に基づく電荷がクランプされる。また、入力容量２２０は、時刻ｔ３での比較器２２２の出力の電位に基づく電荷がクランプされる。入力容量２２０が保持するノイズ信号には、スイッチ２２４がオンからオフに遷移したときの電荷再注入の成分を含む、比較部１０５０のノイズ成分が含まれる。同様に、入力容量２２１が保持する信号は、スイッチ２２５がオンからオフに遷移したときの電荷再注入の成分を含んでいる。
【００３１】
時刻ｔ５において、参照信号出力部１１２は、第２の参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。また、選択部２２６を制御する信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌがＨｉとなり、選択部２２６からは、第２の参照信号Ｖｒ２が出力される。一方、カウンタ１１３はクロック信号の計数動作を開始する。
【００３２】
時刻ｔ６に、増幅部１０４０の出力する信号と参照信号Ｖｒ２との大小関係が逆転し、比較器２２２の出力信号が変化し、ラッチ信号ｌａｔｃｈがＬｏからＨｉに変化する。信号保持部１０６０は、ラッチ信号ｌａｔｃｈがＬｏからＨｉに変化したことを受けて、この時のカウント信号を保持する。このときに信号保持部１０６０が保持したデジタル信号が第２のデジタル信号である。この第２のデジタル信号を生成する際に比較器２２２が行った、入力端子ＩＮＮ，ＩＮＰの電位の比較が、第２の比較である。
【００３３】
時刻ｔ７に、参照信号出力部１１２は第２の参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止し、第２の参照信号Ｖｒ２の電位を時刻ｔ３の時の電位とする。また、選択部２２６を制御する信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌをＬｏとする。これにより、選択部２２６は、比較器２２２に出力する参照信号を第２の参照信号Ｖｒ２から第１の参照信号Ｖｒ１に切り替える。一方、カウンタ１１３はクロック信号の計数動作を停止し、カウント値をリセットする。
【００３４】
時刻ｔ８に、参照信号出力部１１２は、第１の参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を開始する。一方、カウンタ１１３はクロック信号の計数動作を開始する。
【００３５】
時刻ｔ９に、増幅部１０４０の出力する信号と参照信号Ｖｒ１との大小関係が逆転し、比較器２２２の出力信号が変化し、ラッチ信号ｌａｔｃｈがＬｏからＨｉに変化する。信号保持部１０６０は、ラッチ信号ｌａｔｃｈがＬｏからＨｉに変化したことを受けて、このときのカウント信号を保持する。この信号保持部１０６０が保持したカウント信号が、第１のデジタル信号である。この第１のデジタル信号を生成する際に比較器２２２が行った、入力端子ＩＮＮ，ＩＮＰの電位の比較が第１の比較である。第１のデジタル信号、第２のデジタル信号はともに、ノイズ信号に基づくデジタル信号である。
【００３６】
時刻ｔ１０に、参照信号出力部１１２は、第１の参照信号Ｖｒ１の時間に依存した電位の変化を停止し、第１の参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ３の時の電位とする。一方、カウンタ１１３はクロック信号の計数動作を停止し、カウント値をリセットする。
【００３７】
時刻ｔ１１に、垂直走査回路１１０は信号ｐｔｘをＨｉとする。これにより、画素１０１は光電変換信号を垂直信号線１０２に出力する。入力容量２１０は、画素１０１のノイズ成分に基づく電荷を保持しているため、差動アンプ２１３には画素のノイズ成分を差し引いた光電変換信号が出力される。これにより、増幅部１０４０は画素のノイズ成分を差し引いた光電変換信号を増幅した信号を比較部１０５０に出力する。入力容量２２０は、時刻ｔ３における差動アンプ２１３に基づく電荷を保持している。よって、比較部１０５０の入力端子ＩＮＮには、差動アンプ２１３のオフセット成分を差し引いた信号が出力される。
【００３８】
時刻ｔ１２に、参照信号出力部１１２は、第１の参照信号Ｖｒ１の電位を電位ＶＲＥＦ（予め決められた信号レベル）とする。電位ＶＲＥＦは、後述する時刻ｔ１６における第１の参照信号Ｖｒ１の電位と略等しくしている。なお、電位ＶＲＥＦは、時刻ｔ１６の第１の参照信号Ｖｒ１の電位以下の電位であることが好ましい。
【００３９】
増幅部１０４０の出力する信号が電位ＶＲＥＦ（予め決められた信号レベル）よりも大きい場合には、比較部１０５０は比較結果信号Ｈｉを出力する。逆に、増幅部１０４０の出力する信号が電位ＶＲＥＦ以下（予め決められた信号レベル以下）の場合には、比較部１０５０は比較結果信号Ｌｏを出力する。
【００４０】
時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の間に比較結果信号を信号保持部１０６０に保持する。時刻ｔ１３に、参照信号出力部１１２は第１の参照信号Ｖｒ１の電位を時刻ｔ３での電位と等しくする。
【００４１】
時刻ｔ１４で、保持した比較結果信号を信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌに反映させる。増幅部１０４０の出力する信号が電位ＶＲＥＦよりも大きい場合には、信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌはＨｉとなり、選択部２２６は、第２の参照信号Ｖｒ２を出力する。逆に、増幅部１０４０の出力する信号が電位ＶＲＥＦ以下の場合には、信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌはＬｏのままであり、選択部２２６は、第１の参照信号Ｖｒ１を出力し続ける。
【００４２】
同じく時刻ｔ１４では、参照信号出力部１１２は第１の参照信号Ｖｒ１及び第２の参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を開始する。つまり、参照信号出力部１１２は、共に時間に依存して電位が変化する第１の参照信号Ｖｒ１及び第２の参照信号Ｖｒ２を、並行して各列にある選択部２２６に出力する。カウンタ１１３はクロック信号の計数動作を開始する。
【００４３】
時刻ｔ１５に、増幅部１０４０の出力する信号と参照信号Ｖｒ１またはＶｒ２との大小関係が逆転し、比較結果信号の信号値が変化する。信号保持部１０６０は、この時のカウント信号を保持する。この時に信号保持部１０６０が保持したカウント信号が、第３のデジタル信号である。第３のデジタル信号は、光電変換信号に基づくデジタル信号である。この第３のデジタル信号を生成する際に、比較器２２２が行った、入力端子ＩＮＮ，ＩＮＰの電位の比較が第３の比較である。
【００４４】
時刻ｔ１６に、参照信号出力部１１２は第１の参照信号Ｖｒ１及び第２の参照信号Ｖｒ２の時間に依存した電位の変化を停止し、第１の参照信号Ｖｒ１及び第２の参照信号Ｖｒ２の電位を時刻ｔ３の時の電位とする。また、選択部２２６を制御する信号ｒａｍｐ＿ｓｅｌは、時刻ｔ１４にＨｉになった場合はＬｏになり、時刻ｔ１４にＬｏだった場合はＬｏのままにする。一方、カウンタ１１３はクロック信号の計数動作を停止し、カウント値をリセットする。
【００４５】
時刻ｔ１７において、垂直走査回路１１０が信号ｐｓｅｌをＬｏにし、選択トランジスタ２０６がオフする。これにより、画素１０１の増幅トランジスタ２０５が選択トランジスタ２０６を介して、垂直信号線１０２に電気的に非接続となる。信号ｐｒｅｓがＨｉになり、リセットトランジスタ２０４をオンする。これにより、ＦＤ部２０３が電源電圧ＶＤＤにリセットされる。信号ｐｃ０ｒと信号ｃｏｍｐ＿ｒｅｓはＨｉとなり、時刻ｔ１と同じく、増幅部１０４０と比較部１０５０はリセット状態となる。
【００４６】
時刻ｔ１７の後、水平走査回路１０７は信号保持部１０６０を順次走査し、信号保持部１０６０が保持した各列のデジタル信号をＤＳＰ１０８に出力させる。
【００４７】
このように、各列において、第１の参照信号Ｖｒ１と第２の参照信号Ｖｒ２を用いて生成したノイズ信号に基づく第１のデジタル信号及び第２のデジタル信号のいずれかと、第３のデジタル信号とが、ＤＳＰ１０８に出力される。なお、第３のデジタル信号としては、増幅部１０４０が出力する信号が電位ＶＲＥＦ以下の場合には、第１の参照信号Ｖｒ１を用いて生成した光電変換信号に基づくデジタル信号が出力される。一方、増幅部１０４０の出力する信号が電位ＶＲＥＦよりも大きい場合には、第２の参照信号Ｖｒ２を用いて生成した光電変換信号に基づくデジタル信号が出力される。
【００４８】
光電変換信号に基づくデジタル信号には、ノイズ信号に基づくデジタル信号の成分が含まれている。従って、ＤＳＰ１０８が光電変換信号に基づくデジタル信号からノイズ信号に基づくデジタル信号を差し引くことによって、ノイズ信号の少ないデジタル信号（Ｓ−Ｎ信号）を生成する。第１の参照信号Ｖｒ１を用いて光電変換信号をＡＤ変換した列については、第１の参照信号Ｖｒ１を用いてＡＤ変換した第３のデジタル信号から第１のデジタル信号を差し引くことで、Ｓ−Ｎ信号を得る。また、第２の参照信号Ｖｒ２を用いて光電変換信号をＡＤ変換した列については、第２の参照信号Ｖｒ２を用いてＡＤ変換した第３のデジタル信号から第２のデジタル信号を差し引くことで、Ｓ−Ｎ信号を得る。
【００４９】
更に、ＤＳＰ１０８は、第２の参照信号Ｖｒ２を用いて光電変換信号をＡＤ変換した列については、Ｓ−Ｎ信号に、第１の参照信号Ｖｒ１及び第２の参照信号Ｖｒ２の傾きの比に基づいてゲインを掛ける処理を行う。例えば、第２の参照信号Ｖｒ２の傾きが第１の参照信号Ｖｒ１の傾きの４倍であった場合、ＤＳＰ１０８は、第２の参照信号Ｖｒ２を用いて光電変換信号をＡＤ変換した列については、Ｓ−Ｎ信号の信号値を４倍する処理を行う。したがって、第２の参照信号Ｖｒ２を用いて得たデジタル信号を４倍して得た信号値は、理想的には第１の参照信号Ｖｒ１を用いて得たデジタル信号値と一致し、第１の参照信号Ｖｒ１を用いるＡＤ変換を行う場合の時間は１／４になる。
【００５０】
次に、図５を参照して、第２の駆動の駆動タイミングについて説明する。図５において、時刻ｔ１１からｔ１４までは、図４で説明した時刻ｔ１からｔ４までの動作と同じであるので、説明を省略する。時刻ｔ１５からｔ１７において、図４のｔ８からｔ１０と同様に、ノイズ信号と第１の参照信号Ｖｒ１との第１の比較を行う。第２の駆動では、図４の時刻ｔ５から時刻ｔ７で行われた、ノイズ信号と第２の参照信号Ｖｒ２との第２の比較を行わない。時刻１８以降は、図４のｔ１１以降と同様の駆動タイミングであるため、説明を省略する。
【００５１】
次に、図６を参照して、ＤＳＰ１０８により処理されて出力されたデジタル信号について説明する。図６は、横軸に画素１０１の光電変換部への入射光の光量を示し、縦軸にＤＳＰ１０８が出力するデジタル信号の信号値を示している。また、グラフ（Ａ）は、第１の参照信号Ｖｒ１を用いてデジタル信号を生成した場合、グラフ（Ｂ）は、第２の参照信号Ｖｒ２を用いてデジタル信号を生成した場合をそれぞれ示している。なお、上述したとおり、ＤＳＰ１０８からは、第２の参照信号Ｖｒ２を用いて得たデジタル信号に対して、第１の参照信号Ｖｒ１と第２の参照信号Ｖｒ２の傾きの比の逆数をかけたものが出力されている。
【００５２】
領域Ｉ−Ｌは、増幅部１０４０が出力する信号と比較する参照信号を第１の参照信号Ｖｒ１とする範囲、領域Ｉ−Ｈは、増幅部１０４０の出力する信号と比較する参照信号を第２の参照信号Ｖｒ２とする範囲である。領域Ｉ−Ｌは、領域Ｉ−Ｈよりも入射光の光量が小さい。そのため、入射光の光量が小さい時には第１の参照信号Ｖｒ１を用いることで、比較部１０５０は第２の参照信号Ｖｒ２を用いる場合よりも高い分解能でＡＤ変換を行うことができる。一方、入射光の光量が大きい時には、比較部１０５０は第２の参照信号Ｖｒ２を用いてＡＤ変換を行う。これにより、第１の参照信号Ｖｒ１を用いて比較動作する時間と同じ時間で比較可能なアナログ信号の信号範囲を大きくすることができる。
【００５３】
図６のＩＯは領域Ｉ−Ｌと領域Ｉ−Ｈとの境界を示している。この境界ＩＯの光量値には、オフセットが生じる。そこで、ノイズ信号に対して第１の参照信号Ｖｒ１と第２の参照信号Ｖｒ２のそれぞれを用いたＡＤ変換を行い、光電変換信号に対するＡＤ変換に用いる参照信号と同じ参照信号を用いてＡＤ変換したノイズ信号を差し引くことでＳ−Ｎ信号を生成する。そして、オフセットの影響を取り除き、入射光量に対するデジタル信号の良好なリニアリティを保つことができる。しかしながら、ノイズ信号に対して２回ＡＤ変換を行うと、時間がかかってしまう。
【００５４】
そこで、本第１の実施形態では、ノイズ信号に対するＡＤ変換を２回行う第１の駆動と、ノイズ信号に対するＡＤ変換を１回行う第２の駆動を、行単位で間欠的に行うように制御する。これにより、ノイズ信号と第２の参照信号Ｖｒ２との比較を行わない時間分のＡＤ変換時間を短縮できる。
【００５５】
図７（ａ）は、第１の駆動と第２の駆動を行う画素領域を示す図である。画素アレイ１００において、画素領域３００は、第２の駆動によりＡＤ変換を行う領域を示す。また、画素領域３０１は、第１の駆動によりＡＤ変換を行う領域を示す。垂直走査回路１１０が画素１０１を行単位で順次走査していくなかで、ＴＧ１１１により第１の駆動と第２の駆動を切り替え、第１の駆動を間欠的に行うように制御する。第２の駆動を行う行数が多いほど、短縮できるＡＤ変換時間が長くなる。
【００５６】
ＤＳＰ１０８は、第２の駆動により、第２の参照信号Ｖｒ２を用いてノイズ信号のＡＤ変換を行わなかった場合は、信号保持部１０６０に最後に保持した第２のデジタル信号を用いて、Ｓ−Ｎ信号を演算処理する。第１の駆動を間欠的に行うことで、信号保持部１０６０に保持された第２のデジタル信号は間欠的に更新される。
【００５７】
以上のように、本第１の実施形態における撮像素子は、画像の品質の劣化を著しく低下させることなく、信号の読み出し時間を短縮することができる。
【００５８】
なお、本第１の実施形態では、増幅部１０４０から出力されるアナログ信号が比較部１０５０に入力される構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものでは無く、増幅部１０４０が無くても、所定のクランプ処理を行う構成を備えて垂直信号線１０２のアナログ信号に基づく信号が比較部１０５０に入力する回路構成であってもよい。
【００５９】
また、本第１の実施形態では、ノイズ信号と傾きの大きい第２の参照信号Ｖｒ２との比較をする第１の駆動を、１フレーム期間中に間欠的に行うことについて説明したが、図７（ｂ）のようにフレームの先頭で行ってもよい。画素領域３０２は、第１の駆動を行う行の領域、画素領域３０３は、第２の駆動を行う行の領域である。行走査が開始されるフレームの先頭の画素領域３０２において、第１の駆動を行う。
【００６０】
また、第１の駆動を間欠的に行う割合や頻度は、増幅部１０４０のゲイン設定やセンサの温度により変えても良い。例えば、温度が高くなると、スイッチ２１２、スイッチ２２４、スイッチ２２５の電荷再注入の量が増加するため、第１の駆動を行う頻度を多くする。また、ゲインが大きいほど、増幅されるノイズ成分も大きくなるため、第１の駆動を行う頻度を多くする。
【００６１】
なお、本第１の実施形態では、信号保持部１０６０で保持する第２のデジタル信号は、間欠的に動作する第１の駆動を行う度に更新されるものとした。その他に、信号保持部１０６０において、第２のデジタル信号を取得する度に加算平均する回路構成や、ＩＩＲ（無限インパルス応答）する回路構成であってもよい。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態における撮像素子の構成は、各画素１０１の構成を除いて、図１を参照して説明した構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６３】
図８は、本発明の第２の実施形態における画素の構成を示す回路図である。第２の実施形態における画素アレイ１００は、焦点検出が可能な画素４００が２次元行列状に配列されて構成される。画素４００は、光電変換部４０１ａ，４０１ｂと転送トランジスタ４０２ａ，４０２ｂとＦＤ部４０３とリセットトランジスタ４０４と増幅トランジスタ４０５と選択トランジスタ４０６を有する。なお、図には示していないが、光電変換部４０１ａと４０１ｂに光を入射するための共通の１つのマイクロレンズが形成されている。
【００６４】
光電変換部４０１ａと４０１ｂに光が照射されると、入射光量に応じた信号電荷が生成される。生成された信号電荷は、転送トランジスタ４０２ａ，４０２ｂによってＦＤ部４０３に転送される。ＦＤ部４０３は電荷信号を電圧信号に変換する。リセットトランジスタ４０４は、ＦＤ部４０３の電位を電源電圧ＶＤＤにリセットする。増幅トランジスタ４０５は、ＦＤ部４０３の電圧信号を増幅して出力する。選択トランジスタ４０６は、信号出力を行う画素の行選択を行う。
【００６５】
転送トランジスタ４０２ａ，４０２ｂ、リセットトランジスタ４０４、選択トランジスタ４０６のゲートには、垂直走査回路１１０からそれぞれ順に、画素を駆動するための信号ｐｔｘａ、信号ｐｔｘｂ、信号ｐｒｅｓ、信号ｐｓｅｌが与えられている。画素アレイ１００の一列分の画素４００が同一の垂直信号線１０２に接続され、垂直信号線１０２上に出力された画素信号は、読み出し回路から外部に出力される。
【００６６】
このような構成により、焦点検出信号と撮像信号を得ることが可能である。なお、位相差方式の焦点検出に用いる信号（焦点検出信号）を得る際は、まず、光電変換部４０１ａまたは４０１ｂで生じた信号電荷のみをＦＤ部４０３に転送することで、行列状に配置された複数の画素４００から、片方の光電変換部の信号のみを読み出す。次に、光電変換部４０１ａ及び４０１ｂの他方の信号をＦＤ部４０３に転送し、混合することで、画素４００の撮像信号を読み出す。そして、撮像信号から予め読み出した片方の光電変換部の信号を減算することで、光電変換部４０１ａ及び４０１ｂに対応する、視差を有する一対の焦点検出信号を得ることができる。
【００６７】
なお、焦点検出信号と撮像信号の読み出しは、これに限定されるものではなく、光電変換部４０１ａ及び４０１ｂの信号をそれぞれ外部に出力してから合成するなどの手段も可能である。すなわち、最終的に視差を有する一対の焦点検出信号と、撮像信号とを取得可能に読み出せれば良い。また、画素トランジスタの構成は、２つ以上の画素で１つの増幅トランジスタ４０５を共有するなど、任意の構成を適用可能である。
【００６８】
１行の撮像信号のみを読み出す期間を１ＨＤとした場合、焦点検出信号及び撮像信号を読み出すためには、２ＨＤの時間が必要となる。基本単位となるＨＤ期間を変えることなく、行走査することで、垂直走査回路１１０やＴＧ１１１の回路の増大を防ぐことができる。
【００６９】
画素アレイ１００の各画素が画素４００で構成されている場合、全画素において焦点検出信号と撮像信号を読み出すには、多くのＨＤ数を要してしまう。そこで、焦点検出信号を使用する行では、焦点検出信号及び撮像信号を読み出し、焦点検出信号を使用しない行では、撮像信号のみを読み出すことで、ＨＤ数の増大を抑制することができる。
【００７０】
第２の実施形態では、ノイズ信号、焦点検出信号、撮像信号を順に読み出すモードを第１の読み出しモードとする。また、焦点検出信号を読み出さず、ノイズ信号、撮像信号を順に読み出すモードを第２の読み出しモードとする。
【００７１】
焦点検出信号及び撮像信号の読み出しにおいては、共通のノイズ信号を使ってＤＳＰ１０８で信号処理することが可能である。また、２ＨＤかけて焦点検出信号及び撮像信号を読み出す場合、ノイズ信号のＡＤ変換、焦点検出用の光電変換信号のＡＤ変換、撮像用の光電変換信号のＡＤ変換の順に行われる。ここで、焦点検出信号及び撮像信号の読み出しを行う場合、２ＨＤで２行分の撮像信号のみの読み出しを行う場合よりも、ＡＤ変換時間に係る時間が短くなる。そこで、この時間を利用して、ノイズ信号に対する２回のＡＤ変換を行う。つまり、焦点検出用信号と撮像用信号を読み出す行においてのみ、ノイズ信号と第１の参照信号Ｖｒ１及び第２の参照信号Ｖｒ２の比較を行う。
【００７２】
図９及び図１０は、第２の実施形態における撮像素子の駆動タイミングを示す図である。
【００７３】
図９は、第２の読み出しモードにおける駆動タイミングを示しており、ノイズ信号に対するＡＤ変換を１回行う第２の駆動により、ノイズ信号と撮像信号の読み出し及びＡＤ変換を行う。図９は、図５に示す第２の駆動と比較して、ｔ３０からｔ３１の間に、信号ｐｔｘａと信号ｐｔｘｂとを同時にＨｉにすることが異なっているが、それ以外は、図５を参照して上述した駆動と同様であるため、説明を省略する。このように、第１の読み出しモードでは、ノイズ信号を第１の参照信号Ｖｒ１のみとの比較、つまり、１回のＡＤ変換を行う。
【００７４】
図１０は、第１の読み出しモードにおける駆動タイミングを示しており、ノイズ信号を第１の参照信号Ｖｒ１と第２の参照信号Ｖｒ２とを用いてＡＤ変換を２回行う駆動方法を示している。
【００７５】
図１０において、時刻ｔ４２までは、ｔ４０からｔ４１で信号ｐｔｘａをＨｉにすることを除いて、図４に示す第１の駆動における時刻ｔ１６までと同じである。ノイズ信号を第１の参照信号Ｖｒ１および第２の参照信号Ｖｒ２とそれぞれ比較する。つまりノイズ信号に対して２回のＡＤ変換を行った後、ｔ４２までに、光電変換部４０１ａから出力された焦点検出用の光電変換信号のＡＤ変換が行われる。
【００７６】
第１の読み出しモードでは、更に、時刻ｔ４３において、垂直走査回路１１０が信号ｐｔｘａと信号ｐｔｘｂをＨｉとする。これにより光電変換部４０１ａ及び４０１ｂの信号がＦＤ部４０３に転送されて混合され、画素４００は、撮像用の光電変換信号を垂直信号線１０２に出力する。そして、図４のｔ１１以降の駆動と同様の駆動を行うことで、撮像用の光電変換信号をＡＤ変換する。以上のように駆動することで、２種類のノイズ信号のデジタル信号と、焦点検出信号のデジタル信号と、撮像信号のデジタル信号とを得ることができる。
【００７７】
以上のように、焦点検出信号及び撮像信号を読み出す行でのみ、時間当たりの変化量が異なる参照信号を用いて、ノイズ信号に対するＡＤ変換を２回行う。これにより、画像の品質の劣化を抑えつつ、１フレーム内のＨＤ数を抑制することができる。
【００７８】
なお、第２の実施形態では、画素４００が２つの光電変換部で構成されている場合について、説明したが２つ以上の光電変換部で構成されていても良い。
【００７９】
また、上述した第１及び第２の実施形態では、参照信号を時間当たりの変化量が異なる２種類の信号としたが、本発明はこれに限られるものでは無く、３種類以上の異なる変化量の参照信号を用いる場合にも適用することが可能である。その場合にも、画像の品質の劣化を抑えつつ、ＡＤ変換に係る時間を抑制することができる。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
次に、本第３の実施形態について説明する。図１１は、撮像装置の構成を図２のブロック図であり、撮像素子１１０１として、第１及び第２の実施形態で説明した撮像素子を用いる。
【００８１】
撮影レンズ１１１０は、レンズ駆動回路１１０９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、被写体の光学像を撮像素子１１０１に結像させる。撮像素子１１０１に結像された被写体の像は、電気的な画像信号に変換されて撮像素子１１０１から出力される。信号処理回路１１０３は、撮像素子１１０１から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、データを圧縮したりする。また、撮像素子１１０１の各画素が、図８に示す構成を有する場合、信号処理回路１１０３では、撮像素子１１０１から取得した光電変換部の一方から読み出した焦点検出信号を撮像信号から差分することで、もう一方の焦点検出信号の生成も行う。
【００８２】
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。全体制御・演算回路１１０４は、各種演算を行うとともに、撮像素子１１０１の動作を含む撮像装置全体の動作を制御する。全体制御・演算回路１１０４は、更に、一対の焦点検出信号を用いた位相差方式の焦点検出動作も行う。信号処理回路１１０３が出力する画像データは、メモリ回路１１０５に一時的に記憶される。表示回路１１０６は、各種情報や撮影した画像を表示する。記録回路１１０７は、画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体に対して読み書きを行う回路である。操作回路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。
【００８３】
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】
【００８４】
１０１，４００：画素、１０４０：増幅部、１０５０：比較部、１０６０：信号保持部、１０７：水平走査回路、１０８：ＤＳＰ、１１０：垂直走査回路、１１１：タイミングジェネレータ、１１２：参照信号出力部、１１３：カウンタ、１１０１：撮像素子、１１０３：信号処理回路、１１０２：タイミング発生回路、１１０４：全体制御・演算回路
【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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