(57)【要約】【課題】撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減しうる固体撮像装置を提供する。【解決手段】複数の画素行を構成するように配され、各々が、複数の光電変換部と、保持部と、保持部が保持する電荷の量に基づく画素信号を出力する増幅部と、光電変換部をリセットするリセット部と、を含む複数の画素と、画素行ごとに、光電変換部のリセット動作と、光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作とを行う走査回路と、を有し、複数の画素行は、少なくとも１つの画素行をそれぞれが含み、保持部を単位とする複数の単位画素行を構成し、走査回路は、複数の画素行のそれぞれにおけるリセット動作の開始のタイミングが、当該リセット動作が行われる画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行に属する画素行において読み出し動作が行われる期間と重ならないように、リセット動作を実行する。【選択図】図１０
2019097101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素行を構成するように配され、各々が、光電変換により電荷を生成する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のいずれかで生じた電荷を保持する保持部と、前記保持部が保持する電荷の量に基づく画素信号を出力する増幅部と、前記光電変換部をリセットするリセット部と、を含む複数の画素と、
前記複数の画素に対して、前記画素行ごとに、前記画素の前記光電変換部のリセット動作と、前記光電変換部で生じた電荷を前記保持部へ転送する電荷転送を含み、前記光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作とを行う走査回路と、を有し、
前記複数の画素行は、少なくとも１つの画素行をそれぞれが含み、前記保持部を単位とする複数の単位画素行を構成し、
前記走査回路は、前記複数の画素行のそれぞれにおける前記リセット動作の開始のタイミングが、当該リセット動作が行われる画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行に属する画素行において前記読み出し動作が行われる期間と重ならないように、前記リセット動作を実行する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記リセット動作が行われる前記画素行の属する単位画素行の画素の保持部と、当該リセット動作が行われる前記画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行の画素の保持部とが、隣り合っている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記複数の画素行は、隣り合う２つの画素行ごとに前記単位画素行を構成しており、それぞれの前記単位画素行を構成する前記２つの画素行のうちの一方に属する画素と他方に属する画素とが、前記保持部及び前記増幅部を共有しており、
前記走査回路は、前記単位画素行を構成する前記２つの画素行のうちの前記一方に属する画素と前記他方に属する画素とがともに蓄積期間ではないときに、前記リセット動作を実行する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記複数の画素行は、撮像信号を取得する複数の撮像行と、焦点検出用信号を取得する複数の焦点検出行と、を含み、
前記走査回路は、前記複数の撮像行からの信号の後に前記複数の焦点検出行の信号が出力されるように、前記複数の撮像行に対して前記リセット動作および前記読み出し動作を行う撮像走査と、前記複数の焦点検出行に対して前記リセット動作および前記読み出し動作を行う焦点検出走査とを独立して実行する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記複数の画素の各々が有する前記複数の光電変換部は、マイクロレンズを共有する第１の光電変換部及び第２の光電変換部を含み、
前記複数の画素行は、撮像信号を取得する複数の撮像行と、撮像信号及び焦点検出用信号を取得する複数の撮像・焦点検出行と、を含み、
前記走査回路は、前記複数の撮像・焦点検出行のそれぞれにおいて、第１の水平期間に、前記第１の光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作を実行し、前記第１の水平期間の次の第２の水平期間に、前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作を実行する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記走査回路は、一の画素行に対する前記読み出し動作と、他の画素行に対する前記読み出し動作とを同時に実行し、前記一の画素行に属する画素から読み出した画素信号と、前記他の画素行に属する画素から読み出した画素信号とを、同じ出力線に出力する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記走査回路は、一の画素行に対する前記読み出し動作と、他の画素行に対する前記読み出し動作とを同時に実行し、前記一の画素行に属する画素から読み出した画素信号と、前記他の画素行に属する画素から読み出した画素信号とを、同じ列に配された別々の出力線に出力する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記画素から出力される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システム。
【請求項９】
移動体であって、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像システムにおいて、撮影時のフォーカス（ピント、焦点）調整を自動的に行うオートフォーカス（ＡＦ）機能が広く普及している。ＡＦ機能を備えた装置としては、撮像信号と焦点検出用信号の両方の取得が可能な撮像装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、撮像用に行を間引いて走査する撮像走査と、焦点検出用に撮像走査で走査されていない行の少なくとも一部を走査する焦点検出走査とを行うことにより、撮像信号と焦点検出用信号との両方を取得する撮像装置が記載されている。また、特許文献１には、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間に光電変換部をリセットすることで画質を向上できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１６２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のように撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間に光電変換部のリセット動作を行う場合、その態様によっては画質の劣化が生じることがあった。
【０００６】
本発明の目的は、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減しうる固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、複数の画素行を構成するように配され、各々が、光電変換により電荷を生成する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のいずれかで生じた電荷を保持する保持部と、前記保持部が保持する電荷の量に基づく画素信号を出力する増幅部と、前記光電変換部をリセットするリセット部と、を含む複数の画素と、前記複数の画素に対して、前記画素行ごとに、前記画素の前記光電変換部のリセット動作と、前記光電変換部で生じた電荷を前記保持部へ転送する電荷転送を含み、前記光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作とを行う走査回路と、を有し、前記複数の画素行は、少なくとも１つの画素行をそれぞれが含み、前記保持部を単位とする複数の単位画素行を構成し、前記走査回路は、前記複数の画素行のそれぞれにおける前記リセット動作の開始のタイミングが、当該リセット動作が行われる画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行に属する画素行において前記読み出し動作が行われる期間と重ならないように、前記リセット動作を実行する固体撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態による固体撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。
【図３】第１実施形態による固体撮像装置における撮像光学系の概念図である。
【図４】第１実施形態による固体撮像装置の垂直走査回路の構成例を示す図である。
【図５】第１実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。
【図６】第１実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。
【図７】リセット動作、撮像行の読み出し動作及びＡＦ行の読み出し動作を示すタイミングチャートである。
【図８】第１実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。
【図９】参考例による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１０】第１実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１１】第２実施形態による固体撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。
【図１２】第２実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。
【図１３】第２実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。
【図１４】第２実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。
【図１５】第２実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１６】第３実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。
【図１７】第３実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。
【図１８】参考例による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１９】第２実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図２０】第４実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２１】第５実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図１乃至図１０を用いて説明する。
【００１１】
はじめに、本実施形態による固体撮像装置の構造について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による固体撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。図３は、本実施形態による固体撮像装置における撮像光学系の概念図である。図４は、本実施形態による固体撮像装置の垂直走査回路の構成例を示す図である。
【００１２】
本実施形態による固体撮像装置１００は、図１に示すように、画素領域１０と、垂直走査回路２０と、列読み出し回路３０と、水平走査回路４０と、出力回路５０と、制御回路６０とを有している。
【００１３】
画素領域１０には、複数行及び複数列に渡ってマトリクス状に配された複数の単位画素１２が設けられている。図１には、単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖｎまでのｎ個の単位画素行を含む画素領域１０を示している。それぞれの単位画素行は、行方向に１列に配された複数の単位画素１２を含む。画素領域１０に配される画素アレイの行数及び列数は、特に限定されるものではない。また、画素領域１０には、撮像信号や焦点検出用信号を検出する単位画素１２のほかに、遮光されたオプティカルブラック画素や信号を出力しないダミー画素等の他の画素（図示せず）が配置されていてもよい。
【００１４】
画素領域１０の画素アレイの各単位画素行には、第１の方向（図１において横方向、一例では水平方向）に延在して、制御線１４が配されている。制御線１４は、第１の方向に並ぶ単位画素１２にそれぞれ接続され、これら単位画素１２に共通の信号線をなしている。本明細書では、制御線１４の延在する第１の方向を、行方向と表記することがある。また、画素領域１０の画素アレイの各列には、第１の方向と交差する第２の方向（図１において縦方向、一例では垂直方向）に延在して、出力線１６が配されている。出力線１６は、第２の方向に並ぶ単位画素１２にそれぞれ接続され、これら単位画素１２に共通の信号線をなしている。本明細書では、出力線１６の延在する第２の方向を、列方向と表記することがある。
【００１５】
各単位画素行の制御線１４は、垂直走査回路２０に接続されている。垂直走査回路２０は、単位画素１２から画素信号を読み出す際に単位画素１２内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、制御線１４を介して単位画素１２に供給する回路部である。各列の出力線１６の一端は、列読み出し回路３０に接続されている。単位画素１２から読み出された画素信号は、出力線１６を介して列読み出し回路３０に入力される。列読み出し回路３０は、単位画素１２から読み出された画素信号に対して所定の信号処理、例えば増幅処理やＡＤ変換処理等の信号処理を実施する回路部である。列読み出し回路３０は、差動増幅回路、サンプルホールド回路、ＡＤ変換回路等を含み得る。
【００１６】
水平走査回路４０は、列読み出し回路３０で処理された画素信号を列毎に順次、出力回路５０に転送するための制御信号を、列読み出し回路３０に供給する回路部である。出力回路５０は、バッファアンプ、差動増幅器などから構成され、列読み出し回路３０から読み出された画素信号を固体撮像装置１００の外部の信号処理部に出力するための回路部である。制御回路６０は、垂直走査回路２０、列読み出し回路３０、水平走査回路４０及び出力回路５０の動作やそのタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。制御回路６０は、垂直走査回路２０、列読み出し回路３０、水平走査回路４０及び出力回路５０の動作やそのタイミングを制御する制御信号の少なくとも一部は、固体撮像装置１００の外部から供給してもよい。
【００１７】
それぞれの単位画素１２は、例えば図２に示す回路により構成され得る。図２に示す単位画素１２は、光電変換部ＤＡ，ＤＢと、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂと、リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４とを含む。
【００１８】
光電変換部ＤＡ，ＤＢは、例えばフォトダイオードである。光電変換部ＤＡは、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ａのソースに接続されている。光電変換部ＤＢは、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ｂのソースに接続されている。
【００１９】
転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂのドレインは、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートに接続されている。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂのドレイン、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートの接続ノードは、いわゆるフローティングディフュージョン（ＦＤ）ノードである。ＦＤノードが有する容量成分は、光電変換部ＤＡ，ＤＢから転送される電荷の保持部として機能するとともに、電荷電圧変換部としても機能する。
【００２０】
リセットトランジスタＭ２のドレイン及び増幅トランジスタＭ３のドレインは、電圧ＶＤＤを供給する電源ノードに接続されている。増幅トランジスタＭ３のソースは、選択トランジスタＭ４のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ４のソースは、出力線１６に接続されている。出力線１６には、電流源１８が接続されている。
【００２１】
図２に示す単位画素１２の場合、制御線１４は、転送ゲート信号線ＴＸＡ，ＴＸＢ、リセット信号線ＲＥＳ、選択信号線ＳＥＬを含む。転送ゲート信号線ＴＸＡは、転送トランジスタＭ１Ａのゲートに接続される。転送ゲート信号線ＴＸＢは、転送トランジスタＭ１Ｂのゲートに接続される。リセット信号線ＲＥＳは、リセットトランジスタＭ２のゲートに接続される。選択信号線ＳＥＬは、選択トランジスタＭ４のゲートに接続される。
【００２２】
光電変換部ＤＡ，ＤＢは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１Ａは、オンすることにより光電変換部ＤＡの電荷をＦＤノードに転送する。転送トランジスタＭ１Ｂは、オンすることにより光電変換部ＤＢの電荷をＦＤノードに転送する。転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂは、光電変換部ＤＡ，ＤＢの電荷をＦＤノードに転送する電荷転送部を構成する。
【００２３】
ＦＤノードは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部ＤＡ，ＤＢから転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタＭ３は、ドレインに電圧ＶＤＤが供給され、ソースに選択トランジスタＭ４を介して電流源１８からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部（ソースフォロワ回路）を構成する。これにより増幅トランジスタＭ３は、ＦＤノードの電圧に基づく信号を、選択トランジスタＭ４を介して出力線１６に出力する。リセットトランジスタＭ２は、オンすることによりＦＤノードを電圧ＶＤＤに応じた電圧にリセットする。この際、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオンすることにより、光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットも可能である。リセットトランジスタＭ２は、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂとともに、光電変換部ＤＡ，ＤＢをリセットするリセット部を構成する。
【００２４】
光電変換部ＤＡ，ＤＢの光入射方向には共通の１つのマイクロレンズＭＬが配されており、瞳分割された光が光電変換部ＤＡと光電変換部ＤＢとにそれぞれ入射するようになっている。例えば、図３に示すように、光電変換部ＤＡ，ＤＢの上にはカラーフィルタＣＦ及びマイクロレンズＭＬが配されている。撮像レンズの瞳７０を通過した光は、マイクロレンズＭＬ及びカラーフィルタＣＦを通過して、光電変換部ＤＡ，ＤＢへと入射する。このとき、光電変換部ＤＡには、撮像レンズの瞳７０のうちの一部の瞳領域７２ａを通過した光束が入射するようになっている。また、光電変換部ＤＢには、撮像レンズの瞳７０のうちの他の一部の瞳領域７２ｂを通過した光束が入射するようになっている。一例では、光電変換部ＤＡと光電変換部ＤＢとは、行方向に並べて配置される。他の例では、光電変換部ＤＡと光電変換部ＤＢとは、列方向に並べて配置される。
【００２５】
光電変換部ＤＡにより取得される被写体像をＡ像、光電変換部ＤＢにより取得される被写体像をＢ像とすると、Ａ像とＢ像との相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量（デフォーカス量）を検出することができる。すなわち、位相差方式の焦点検出が可能になる。また、光電変換部ＤＡで生成された電荷に基づく信号と、光電変換部ＤＢで生成された電荷に基づく信号とを合算した信号は、撮像信号として利用可能である。
【００２６】
図４は、垂直走査回路２０の任意の第ｍ行の駆動に関わる部分の構成を示す回路図である。なお、図４の説明における１行の単位は、単位画素行ではなく、画素行である。
【００２７】
垂直走査回路２０は、図４に示すように、デコーダ部２２と、画素領域１０の画素行毎に設けられた走査回路部２４とを有している。走査回路部２４は、論理生成部２６と、論理生成部２６の出力信号や外部信号に応じて単位画素１２の制御信号を生成する論理回路とを有している。
【００２８】
制御回路６０は、デコーダ部２２及び走査回路部２４に、所定の制御信号を供給する。デコーダ部２２は、制御回路６０から供給された制御信号をもとに行アドレスを選択する。例えば、第ｍ行目の走査回路部２４には、デコーダ部２２からデコーダ信号ＤＥＣ［ｍ］が供給される。制御回路６０から総ての行の走査回路部２４に供給される複数の制御信号のうち、一定の間隔で行の選択を行うための行選択ラッチパルスは、共通配線から各行の走査回路部２４へと供給される。
【００２９】
論理生成部２６は、デコーダ部２２から供給されるデコーダ信号ＤＥＣ［ｍ］と制御回路６０から供給される行選択ラッチパルスとに応じて、配線１１１に行選択信号を出力する。走査回路部２４は、この行選択信号と外部ＰＳＥＬ信号との論理積をとり、選択信号線ＳＥＬに供給される制御信号ｐＳＥＬ［ｍ］を生成する。また、走査回路部２４は、行選択信号と外部ＰＲＥＳＢ信号との否定論理積をとり、リセット信号線ＲＥＳに供給される制御信号ｐＲＥＳ［ｍ］を生成する。
【００３０】
また、論理生成部２６は、デコーダ信号ＤＥＣ［ｍ］と行選択ラッチパルスとに応じて、配線１１３，１１４にそれぞれシャッタ動作用信号を出力する。走査回路部２４は、配線１１３に出力されたシャッタ動作用信号と外部ＰＴＸＡ信号との論理積をとり、制御信号ｐＴＸＡ［ｍ］を生成する。また、走査回路部２４は、配線１１４に出力されたシャッタ動作用信号と外部ＰＴＸＢ信号との論理積をとり、制御信号ｐＴＸＢ［ｍ］を生成する。
【００３１】
なお、外部ＰＳＥＬ信号、外部ＰＲＥＳＢ信号、外部ＰＴＸＡ信号及び外部ＰＴＸＢ信号は、制御回路６０から供給してもよい。
【００３２】
次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法について、図５乃至図１０を用いて説明する。図５及び図８は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。図６は、撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。図７は、リセット動作、撮像行の読み出し動作及びＡＦ行の読み出し動作を示すタイミングチャートである。図９は、参考例による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。図１０は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００３３】
図５は、画素領域１０を構成する単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖｎのうち、単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖ１２までの動作を模式的に示したものである。
【００３４】
本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、単位画素行を単位として４行周期で所定の動作を行うものとする。すなわち、単位画素行Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１は、撮像用の信号を取得する行（以下、「撮像行」と呼ぶ）である。単位画素行Ｖ４，Ｖ８，Ｖ１２は、焦点検出用の信号を取得する焦点検出行（以下、「ＡＦ行」と呼ぶ）である。
【００３５】
図６は、撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。図６において、横軸は時間であり、縦軸は行走査方向を示している。
【００３６】
各画素行における動作は、リセット動作（「シャッタ動作」とも言う）と、読み出し動作とを含む。リセット動作は、光電変換部ＤＡ，ＤＢの電荷をリセットする動作である。光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット状態を解除することで電荷の蓄積期間が開始され、所定の蓄積時間の経過後、光電変換部ＤＡ，ＤＢの電荷をＦＤノードに転送することで電荷の蓄積期間が終了する。光電変換部ＤＡ，ＤＢからＦＤノードへの電荷の転送が、読み出し動作に対応する。この一連の動作は、撮像行及びＡＦ行において共通に行われる。
【００３７】
撮像行におけるリセット動作及び読み出し動作、ＡＦ行におけるリセット動作及び読み出し動作は、それぞれ行順次で行われる。各行のリセット動作と読み出し動作とのタイミングにより蓄積時間が決定される。このような駆動は、いわゆるローリングシャッター駆動である。
【００３８】
本明細書では、撮像行のリセット動作を行順次で行う一連の動作を、「撮像リセット走査」を呼ぶものとする。また、撮像行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作を、「撮像リード走査」と呼ぶものとする。また、撮像リセット走査と撮像リード走査とを一括して「撮像走査」と呼ぶものとする。同様に、ＡＦ行のリセット動作を行順次で行う一連の動作を、「ＡＦリセット走査」を呼ぶものとする。また、ＡＦ行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作を、「ＡＦリード走査」を呼ぶものとする。また、ＡＦリセット走査とＡＦリード走査とを一括して「焦点検出走査（ＡＦ走査）」と呼ぶものとする。
【００３９】
本実施形態の駆動方法において、撮像走査とＡＦ走査とは独立して実行する。図６において、撮像行のリセット動作のタイミングから読み出し動作のタイミングまでの期間が、撮像行における電荷の蓄積時間である。同様に、ＡＦ行のリセット動作のタイミングから読み出し動作のタイミングまでの期間が、ＡＦ行における電荷の蓄積時間である。なお、図６には、撮像行の読み出しを行った後にＡＦ行の読み出しを行う例を示しているが、ＡＦ行の読み出しを行った後に撮像行の読み出しを行ってもよい。
【００４０】
図７は、１つの画素行における基本的な動作を示すタイミングチャートである。図７（ａ）は撮像行及びＡＦ行におけるリセット動作を示し、図７（ｂ）は撮像行における読み出し動作を示し、図７（ｃ）はＡＦ行における読み出し動作を示している。
【００４１】
リセット動作では、図７（ａ）に示すように、制御信号ｐＳＥＬがローレベル、制御信号ｐＲＥＳがハイレベルの状態で、垂直走査信号ｐＶに応じた所定のタイミングで制御信号ｐＴＸＡ，ｐＴＸＢをハイレベルにする。これにより、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオンになり、光電変換部ＤＡ，ＤＢが電圧ＶＤＤに応じた所定の電位にリセットされる。
【００４２】
撮像行の読み出し動作では、図７（ｂ）に示すように、垂直走査信号ｐＶに応じた所定のタイミングで制御信号ｐＳＥＬをハイレベルにして、選択トランジスタＭ４をオンにする。その際、制御信号ｐＲＥＳはハイレベルであり、ＦＤノードはリセットされている。制御信号ｐＲＥＳをローレベルにした後、制御信号ｐＳＨｎをハイレベルにすることで、選択トランジスタＭ４を介して出力線１６に出力されたリセット信号を、Ｎ信号用のサンプルホールド容量に保持する。制御信号ｐＳＨｎは、Ｎ信号用のサンプルホールド容量の接続と非接続とを制御するスイッチの制御信号である。次いで、制御信号ｐＴＸＡ，ｐＴＸＢを同時にハイレベルにし、光電変換部ＤＡ，ＤＢに蓄積された信号電荷をＦＤノードに転送する。その際、制御信号ｐＳＨｓをハイレベルにすることで、選択トランジスタＭ４を介して出力線１６に出力された光信号を、Ｓ信号用のサンプルホールド容量に保持する。制御信号ｐＳＨｓは、Ｓ信号用のサンプルホールド容量の接続と非接続とを制御するスイッチの制御信号である。次いで、水平転送信号ｐＨを列毎に順次オンにして、サンプルホールド容量に保持されたＳ信号とＮ信号とを出力回路５０へと転送する。出力回路５０においてＳ信号とＮ信号との差分を算出して出力することで、Ｓ／Ｎ比の良好な画素信号を取得することができる。
【００４３】
ＡＦ行の読み出し動作では、図７（ｃ）に示すように、撮像行の読み出し動作と同様の手順で、制御信号ｐＴＸＡのみをハイレベルにする動作と、制御信号ｐＴＸＢのみをハイレベルにする動作とを別々に行う。これにより、焦点検出用信号として、光電変換部ＤＡに蓄積された信号電荷のみに基づくＡ像信号と、光電変換部ＤＢに蓄積された信号電荷のみに基づくＢ像信号とを、別々に取得することができる。
【００４４】
前述のように、リセット動作では制御信号ｐＳＥＬがローレベルであり、画素信号は出力線１６に出力されない。したがって、異なる行のリセット動作と読み出し動作とは、同じタイミングで行うことが可能である。
【００４５】
図８は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。図８において縦方向は、図５と同様の単位画素行Ｖ１〜Ｖ１２を示している。撮像行及びＡＦ行の繰り返し周期も、図５の場合と同様である。図８において横方向は時間軸であり、走査する行を選択するための制御信号、すなわち行選択ラッチパルスの間隔（１水平期間）を基準単位として、期間Ｈ１、期間Ｈ２、…、期間Ｈ１０を定義している。
【００４６】
例えば、撮像行である単位画素行Ｖ１の画素は、期間Ｈ１が信号電荷を蓄積する期間（蓄積状態）であり、期間Ｈ２が撮像信号の読み出し動作を行う期間であり、期間Ｈ３から期間Ｈ１０が信号電荷となる電荷を蓄積しない期間（非蓄積状態）である。また、ＡＦ行である単位画素行Ｖ４の画素は、期間Ｈ１が光電変換部ＤＡ，ＤＢをリセットするリセット動作を行う期間であり、期間Ｈ２から期間Ｈ１０は蓄積状態である。本明細書では、リセット動作が実行される水平期間を「リセット期間」、読み出し動作が実行される水平期間を「読み出し期間」と表記することがある。
【００４７】
次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法が解決しようとする課題について、図９を用いて説明する。図９は、単位画素行Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の期間Ｈ５、期間Ｈ６及び期間Ｈ７における動作を示すタイミングチャートの一例である。
【００４８】
図９では、単位画素行Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の選択トランジスタＭ４を駆動する制御信号を、それぞれｐＳＥＬ４，ｐＳＥＬ５，ｐＳＥＬ６，ｐＳＥＬ７で表している。また、単位画素行Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７のリセットトランジスタＭ２を駆動する制御信号を、それぞれｐＲＥＳ４，ｐＲＥＳ５，ｐＲＥＳ６，ｐＲＥＳ７で表している。また、単位画素行Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂを駆動する制御信号を、それぞれｐＴＸ４，ｐＴＸ５，ｐＴＸ６，ｐＴＸ７で表している。なお、各画素行の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂは、ＡＦ行の読み出し動作では図７（ｃ）に示したように別々のタイミングで動作されるが、図９に示す範囲の動作では同じタイミングで動作されるため、図９には１つの信号として表している。
【００４９】
行選択ラッチパルスは、図４を用いて説明した通り、制御回路６０から垂直走査回路２０に供給される。そして、垂直走査回路２０の内部において、行選択ラッチパルスとセンサの外部から供給される外部ＰＳＥＬ信号との論理をとり、各行の選択を行う。そのため、ここでは行選択ラッチパルスの立ち上がりを基準として、行選択ラッチパルスの間の期間をそれぞれ、期間Ｈ５、期間Ｈ６、期間Ｈ７と定義している。すなわち、図９において、時刻ｔ０から時刻ｔ６までの期間が期間Ｈ５であり、時刻ｔ６から時刻ｔ１２までの期間が期間Ｈ６であり、時刻ｔ１２から時刻ｔ１８までの期間が期間Ｈ７である。
【００５０】
期間Ｈ５において、ＡＦ行である単位画素行Ｖ４及び撮像行である単位画素行Ｖ６，Ｖ７は、図８に示すように蓄積状態であり、各行の制御信号ｐＳＥＬ，ｐＲＥＳ，ｐＴＸは、所定のレベルに保持される。一方、期間Ｈ５において、撮像行である単位画素行Ｖ５は、図８に示すように読み出し動作を行う期間であり、以下に説明する動作が行われる。
【００５１】
時刻ｔ０において、制御信号ｐＲＥＳ５はハイレベルになっており、単位画素行Ｖ５のＦＤノードは、リセット状態である。
【００５２】
時刻ｔ１において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＳＥＬ５がハイレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ５の選択トランジスタＭ４がオンとなり、単位画素行Ｖ５の単位画素１２から出力線１６への信号の読み出しが可能な状態となる。すなわち、単位画素行Ｖ５が選択される。
【００５３】
時刻ｔ２において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＲＥＳ５がローレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ５のＦＤノードのリセットが解除される。リセット解除後のＦＤノードの電圧に基づく画素信号は、リセット信号（Ｎ信号）として出力線１６を介して出力される。
【００５４】
時刻ｔ３において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＴＸ５がハイレベルに制御され、単位画素行Ｖ５の光電変換部ＤＡ，ＤＢに蓄積されている信号電荷がＦＤノードへと転送される。信号電荷の転送後のＦＤノードの電圧に基づく画素信号は、光信号（Ｓ信号）として出力線１６を介して出力される。
【００５５】
時刻ｔ４において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＲＥＳ５がハイレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ５のＦＤノードの電位がリセットされる。
【００５６】
時刻ｔ５において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＳＥＬ５がローレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ５の選択トランジスタＭ４がオフとなり、単位画素行Ｖ５の単位画素１２が出力線１６から切り離される。すなわち、単位画素行Ｖ５の選択が解除される。
【００５７】
時刻ｔ６から開始される期間Ｈ６において、ＡＦ行である単位画素行Ｖ４及び撮像行である単位画素行Ｖ７は、図８に示すように蓄積状態であり、各行の制御信号ｐＳＥＬ，ｐＲＥＳ，ｐＴＸは、所定のレベルに保持される。一方、期間Ｈ６において、撮像行である単位画素行Ｖ５は、図８に示すように非蓄積状態の期間であり、また、撮像行である単位画素行Ｖ６は、図８に示すように読み出し動作を行う期間であり、以下に説明する動作が行われる。
【００５８】
時刻ｔ６において、行選択パルスの立ち上がりに応じて、垂直走査回路２０により制御信号ｐＴＸ５がハイレベルに制御される。これにより、単位画素行Ｖ５の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオンとなり、光電変換部ＤＡ，ＤＢがリセットされる。単位画素行Ｖ５の光電変換部ＤＡ，ＤＢは、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフになるまでリセット状態を維持する。すなわち、単位画素行Ｖ５は非蓄積状態となる。
【００５９】
時刻ｔ７において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＳＥＬ６がハイレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ６の選択トランジスタＭ４がオンとなり、単位画素行Ｖ６の単位画素１２から出力線１６への信号の読み出しが可能な状態となる。すなわち、単位画素行Ｖ６が選択される。
【００６０】
時刻ｔ８において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＲＥＳ６がローレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ６のＦＤノードのリセットが解除される。リセット解除後のＦＤノードの電圧に基づく画素信号は、リセット信号（Ｎ信号）として出力線１６を介して出力される。
【００６１】
時刻ｔ９において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＴＸ６がハイレベルに制御され、単位画素行Ｖ６の光電変換部ＤＡ，ＤＢに蓄積されている信号電荷がＦＤノードへと転送される。信号電荷の転送後のＦＤノードの電圧に基づく画素信号は、光信号（Ｓ信号）として出力線１６を介して出力される。
【００６２】
時刻ｔ１０において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＲＥＳ６がハイレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ６のＦＤノードの電位がリセットされる。
【００６３】
時刻ｔ１１において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＳＥＬ６がローレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ６の選択トランジスタＭ４がオフとなり、単位画素行Ｖ６の単位画素１２が出力線１６から切り離される。すなわち、単位画素行Ｖ６の選択が解除される。
【００６４】
時刻ｔ１２から開始される期間Ｈ７において、ＡＦ行である単位画素行Ｖ４は、図８に示すように蓄積状態であり、制御信号ｐＳＥＬ４，ｐＲＥＳ４，ｐＴＸ４は、所定のレベルに保持される。一方、期間Ｈ７において、撮像行である単位画素行Ｖ５，Ｖ６は、図８に示すように非蓄積状態の期間であり、また、撮像行である単位画素行Ｖ７は、図８に示すように読み出し動作を行う期間であり、以下に説明する動作が行われる。
【００６５】
時刻ｔ１２において、行選択パルスの立ち上がりに応じて、垂直走査回路２０により制御信号ｐＴＸ６がハイレベルに制御される。これにより、単位画素行Ｖ６の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオンとなり、光電変換部ＤＡ，ＤＢがリセットされる。単位画素行Ｖ６の光電変換部ＤＡ，ＤＢは、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂがオフになるまでリセット状態を維持する。すなわち、単位画素行Ｖ６は非蓄積状態となる。
【００６６】
時刻ｔ１３において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＳＥＬ７がハイレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ７の選択トランジスタＭ４がオンとなり、単位画素行Ｖ７の単位画素１２から出力線１６への信号の読み出しが可能な状態となる。すなわち、単位画素行Ｖ７が選択される。
【００６７】
時刻ｔ１４において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＲＥＳ７がローレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ７のＦＤノードのリセットが解除される。リセット解除後のＦＤノードの電圧に基づく画素信号は、リセット信号（Ｎ信号）として出力線１６を介して出力される。
【００６８】
時刻ｔ１５において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＴＸ７がハイレベルに制御され、単位画素行Ｖ７の光電変換部ＤＡ，ＤＢに蓄積されている信号電荷がＦＤノードへと転送される。信号電荷の転送後のＦＤノードの電圧に基づく画素信号は、光信号（Ｓ信号）として出力線１６を介して出力される。
【００６９】
時刻ｔ１６において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＲＥＳ７がハイレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ７のＦＤノードの電位がリセットされる。
【００７０】
時刻ｔ１７において、垂直走査回路２０により制御信号ｐＳＥＬ７がローレベルに制御されることで、単位画素行Ｖ７の選択トランジスタＭ４がオフとなり、単位画素行Ｖ７の単位画素１２が出力線１６から切り離される。すなわち、単位画素行Ｖ７の選択が解除される。
【００７１】
しかしながら、図９に示す駆動方法では、単位画素行Ｖ５の読み出し時の状態と単位画素行Ｖ６，Ｖ７の読み出し時の状態との間に差が発生してしまう。すなわち、単位画素行Ｖ５の読み出し動作を行う期間Ｈ５において、単位画素行Ｖ５に隣接する単位画素行Ｖ４，Ｖ６は蓄積状態であり、画素回路は動作していない。一方、単位画素行Ｖ６の読み出し動作を行う期間Ｈ６において、単位画素行Ｖ６に隣接する単位画素行Ｖ５では、光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作が開始される。また、単位画素行Ｖ７の読み出し動作を行う期間Ｈ７において、単位画素行Ｖ７に隣接する単位画素行Ｖ６では、光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作が開始される。
【００７２】
このような場合において、隣接する単位画素行の単位画素１２の間で容量結合（カップリング）が生じていると、読み出し動作を行う期間に隣接する単位画素行においてリセット動作が開始されたときにその影響が読み出し信号に伝わり、ノイズになることがある。隣接する単位画素行の単位画素１２同士のカップリングは、特に限定されるものではないが、例えば、これら単位画素１２の浮遊拡散部（ＦＤノード）同士の容量結合等によって生じ得る。
【００７３】
例えば、単位画素行Ｖ６の読み出しが行われる期間Ｈ６では、期間Ｈ５で読み出しが終了した単位画素行Ｖ５の単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作が開始される。このとき、単位画素行Ｖ５の単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット開始による影響が単位画素行Ｖ６の単位画素１２からの読み出し信号に伝わり、出力信号にノイズとして重畳してしまう場合がある。
【００７４】
同様に、単位画素行Ｖ７の読み出しが行われる期間Ｈ７では、期間Ｈ６で読み出しが終了した単位画素行Ｖ６の単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作が開始される。このとき、単位画素行Ｖ６の単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット開始による影響が単位画素行Ｖ７の単位画素１２からの読み出し信号に伝わり、出力信号にノイズとして重畳してしまう場合がある。
【００７５】
この結果、単位画素行Ｖ５から読み出した信号と単位画素行Ｖ６，Ｖ７から読み出した信号との間に、重畳するノイズ成分の違いに起因した出力差が生じ、画質を低下する原因となる。
【００７６】
このような観点から、本実施形態では、例えば図１０に示すタイミングチャートに従って、固体撮像装置を駆動する。
【００７７】
図１０に示すタイミングチャートは、非蓄積状態の単位画素行において単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を開始するタイミングが、図９のタイミングチャートとは異なっている。
【００７８】
具体的には、単位画素行Ｖ５においては、非蓄積状態で単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を開始する時刻を時刻ｔ６から時刻ｔ１２にシフトしている。同様に、単位画素行Ｖ６においては、非蓄積状態で単位画素１２の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を開始する時刻を時刻ｔ１２から時刻ｔ１８にシフトしている。このようにすることで、単位画素行Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７について、読み出し動作が行われる水平期間における隣接画素の動作状態を揃えることができる。
【００７９】
これにより、非蓄積状態での光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を行いながら、その影響を受ける単位画素１２と受けない単位画素１２とが生じることによる画質悪化を低減することが可能となる。
【００８０】
このように、本実施形態によれば、撮像行及び焦点検出行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。
【００８１】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図１１乃至図１５を用いて説明する。第１実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００８２】
本実施形態による固体撮像装置は、単位画素１２の構成が異なるほかは、第１実施形態による固体撮像装置と同様である。
【００８３】
図１１は、本実施形態による固体撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。本実施形態による固体撮像装置の単位画素１２は、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２と、転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２と、リセットトランジスタＭ２と、増幅トランジスタＭ３と、選択トランジスタＭ４とを含む。
【００８４】
光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２は、例えばフォトダイオードである。光電変換部ＤＡ１は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ａ１のソースに接続されている。光電変換部ＤＢ１は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ｂ１のソースに接続されている。光電変換部ＤＡ２は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ａ２のソースに接続されている。光電変換部ＤＢ２は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタＭ１Ｂ２のソースに接続されている。
【００８５】
転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２のドレインは、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートに接続されている。転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２のドレイン、リセットトランジスタＭ２のソース及び増幅トランジスタＭ３のゲートの接続ノードは、ＦＤノードである。ＦＤノードが有する容量成分は、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２から転送される電荷の保持部として機能するとともに、電荷電圧変換部としても機能する。
【００８６】
リセットトランジスタＭ２のドレイン及び増幅トランジスタＭ３のドレインは、電圧ＶＤＤを供給する電源ノードに接続されている。増幅トランジスタＭ３のソースは、選択トランジスタＭ４のドレインに接続されている。選択トランジスタＭ４のソースは、出力線１６に接続されている。出力線１６には、電流源１８が接続されている。
【００８７】
図１１に示す単位画素１２の場合、制御線１４は、転送ゲート信号線ＴＸＡ１，ＴＸＢ１，ＴＸＡ２，ＴＸＢ２、リセット信号線ＲＥＳ、選択信号線ＳＥＬを含む。転送ゲート信号線ＴＸＡ１は、転送トランジスタＭ１Ａ１のゲートに接続される。転送ゲート信号線ＴＸＢ１は、転送トランジスタＭ１Ｂ１のゲートに接続される。転送ゲート信号線ＴＸＡ２は、転送トランジスタＭ１Ａ２のゲートに接続される。転送ゲート信号線ＴＸＢ２は、転送トランジスタＭ１Ｂ２のゲートに接続される。リセット信号線ＲＥＳは、リセットトランジスタＭ２のゲートに接続される。選択信号線ＳＥＬは、選択トランジスタＭ４のゲートに接続される。
【００８８】
光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２は、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換（光電変換）するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタＭ１Ａ１は、オンすることにより光電変換部ＤＡ１の電荷をＦＤノードに転送する。転送トランジスタＭ１Ｂ１は、オンすることにより光電変換部ＤＢ１の電荷をＦＤノードに転送する。転送トランジスタＭ１Ａ２は、オンすることにより光電変換部ＤＡ２の電荷をＦＤノードに転送する。転送トランジスタＭ１Ｂ２は、オンすることにより光電変換部ＤＢ２の電荷をＦＤノードに転送する。転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２は、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２の電荷をＦＤノードに転送する電荷転送部を構成する。
【００８９】
ＦＤノードは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２から転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタＭ３は、ドレインに電圧ＶＤＤが供給され、ソースに選択トランジスタＭ４を介して電流源１８からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部（ソースフォロワ回路）を構成する。これにより増幅トランジスタＭ３は、ＦＤノードの電圧に基づく信号を、選択トランジスタＭ４を介して出力線１６に出力する。リセットトランジスタＭ２は、オンすることによりＦＤノードを電圧ＶＤＤに応じた電圧にリセットする。この際、転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２がオンすることにより、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２のリセットも可能である。リセットトランジスタＭ２は、転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２とともに、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２をリセットするリセット部を構成する。
【００９０】
光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１の光入射方向には共通のマイクロレンズＭＬ１が配されており、瞳分割された光が光電変換部ＤＡ１と光電変換部ＤＢ１とにそれぞれ入射するようになっている。同様に、光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２の光入射方向には共通のマイクロレンズＭＬ２が配されており、瞳分割された光が光電変換部ＤＡ２と光電変換部ＤＢ２とにそれぞれ入射するようになっている。
【００９１】
一例では、光電変換部ＤＡ１と光電変換部ＤＢ１とは、行方向に並べて配置される。また、光電変換部ＤＡ２と光電変換部ＤＢ２とは、行方向に並べて配置される。光電変換部ＤＡ１及び光電変換部ＤＢ１（マイクロレンズＭＬ１）と、光電変換部ＤＡ２及び光電変換部ＤＢ２（マイクロレンズＭＬ２）とは、列方向に並べて配置される。
【００９２】
なお、光電変換部ＤＡ１と光電変換部ＤＢ１、光電変換部ＤＡ２と光電変換部ＤＢ２は、列方向に並べて配置されていてもよい。また、光電変換部ＤＡ１及び光電変換部ＤＢ１（マイクロレンズＭＬ１）と、光電変換部ＤＡ２及び光電変換部ＤＢ２（マイクロレンズＭＬ２）とは、行方向に並べて配置されていてもよい。
【００９３】
光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１と光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２とは、互いに異なるマイクロレンズＭＬ１，ＭＬ２を通過した光に基づく信号を出力するものであり、互いに異なる画素の要素でもある。換言すると、それぞれの単位画素１２は、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１を含む瞳分割画素と、光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２を含む瞳分割画素とを有している。光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１を含む画素と、光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２を含む画素とは、ＦＤノード、リセットトランジスタＭ２、増幅トランジスタＭ３及び選択トランジスタＭ４を共有している。また、それぞれの単位画素行は、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１を含む画素が複数配された画素行と、光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２を含む画素が複数配された画素行との２つの画素行を有しているといえる。この場合、画素領域１０の画素アレイに含まれる画素行の数は、２ｎ行となる。１つの単位画素行に属する画素のうち、同じ列に配された光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１を含む画素と光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２を含む画素とは、保持部（ＦＤノード）を共有している。換言すると、複数の画素行は、保持部を単位とする複数の単位画素行を構成している。
【００９４】
以下の説明において、単位画素１２の２つの画素を区別する必要のない場合には、光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１又は光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２を、光電変換部ＤＡ，ＤＢと表記することがある。また、転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１又は転送トランジスタＭ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２を、転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂと、表記することがある。
【００９５】
次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法について、図１２乃至図１５を用いて説明する。図１２及び図１４は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。図１３は、撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。図１５は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【００９６】
図１２は、画素領域１０を構成する単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖｎのうち、単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖ１０までの動作を模式的に示したものである。それぞれの単位画素行は、前述の通り、２つの画素行を含む。ここでは、それぞれの単位画素行の符号に枝番を付し、これらに属する２つの画素行を区別するものとする。例えば、単位画素行Ｖ１に含まれる２つの画素行については、「Ｖ１−１」、「Ｖ１−２」と表記している。単位画素行Ｖ２以降についても同様である。
【００９７】
ここで、各画素行の画素には、いわゆるベイヤー配列で所定の色のカラーフィルタが配されているものとする。例えば、画素行Ｖ１−１，Ｖ２−１，Ｖ３−１，Ｖ４−１，Ｖ５−１，Ｖ６−１，Ｖ７−１，Ｖ８−１，Ｖ９−１，Ｖ１０−１の画素にはＲ又はＧｒのカラーフィルタが配されている。また、画素行Ｖ１−２，Ｖ２−２，Ｖ３−２，Ｖ４−２，Ｖ５−２，Ｖ６−２，Ｖ７−２，Ｖ８−２，Ｖ９−２，Ｖ１０−２の画素には、Ｇｂ又はＢのカラーフィルタが配置されている。
【００９８】
本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、画素行を単位として３行周期で所定の動作を行うものとする。すなわち、画素行Ｖ１−１，Ｖ２−２，Ｖ４−１，Ｖ５−２，Ｖ７−１，Ｖ８−２、Ｖ１０−１は、第１の撮像行である。画素行Ｖ１−２，Ｖ３−１，Ｖ４−２，Ｖ６−１，Ｖ７−２，Ｖ９−１，Ｖ１０−２は、ＡＦ行又は非読み出し行である。画素行Ｖ２−１，Ｖ３−２，Ｖ５−１，Ｖ６−２，Ｖ８−１，Ｖ９−２は、第２の撮像行である。画素行Ｖ１−１と画素行Ｖ２−１、画素行Ｖ２−２と画素行Ｖ３−２、画素行Ｖ４−１と画素行Ｖ５−１、画素行Ｖ５−２と画素行Ｖ６−２、画素行Ｖ７−１と画素行Ｖ８−１、画素行Ｖ８−２と画素行Ｖ９−２は、それぞれ同じカラーフィルタ配列を備える。ここでは、画素行Ｖ１−２，Ｖ３−１，Ｖ４−２が非読み出し行であり、画素行Ｖ６−１，Ｖ７−２，Ｖ９−１，Ｖ１０−２がＡＦ行である場合を想定する。
【００９９】
図１３は、撮像走査及びＡＦ走査のタイミングを示す模式図である。図１３において、横軸は時間であり、縦軸は行走査方向を示している。
【０１００】
図６を用いて第１実施形態で説明したように、各画素行における動作は、リセット動作と、読み出し動作とを含む。撮像行におけるリセット動作及び読み出し動作、ＡＦ行におけるリセット動作及び読み出し動作は、それぞれ行順次で行われる。撮像行のリセット動作を行順次で行う一連の動作が撮像リセット走査であり、撮像行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作が撮像リード走査である。同様に、ＡＦ行のリセット動作を行順次で行う一連の動作がＡＦリセット走査であり、ＡＦ行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作がＡＦリード走査である。図１３におけるＡＦ領域開始位置が、図１２における画素行Ｖ６−１に相当する。各行のリセット動作と読み出し動作とのタイミングにより、蓄積時間が決定される。
【０１０１】
本実施形態による固体撮像装置では、前述のように、１つの単位画素行に属する画素のうち、同じ列に配された光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１を含む画素と光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２を含む画素とは、保持部（ＦＤノード）を共有している。
【０１０２】
例えば必要な画角に合わせる場合など、総ての画素行を読み出さず一部の行を間引きながら読み出すような場合、非読み出し行の画素の光電変換部ＤＡ，ＤＢは、非蓄積状態とするためにリセットする。ところが、同じ単位画素行に属する２つの画素行のうち一方が読み出し行であり他方が非読み出し行である場合、これら２つの画素行の画素で共有している保持部（ＦＤノード）は、読み出しを行う一方の画素行の読み出し時に使用する必要がある。そのため、当該一方の画素行の読み出しを行う期間には、非読み出し行である他方の画素行における非蓄積状態のリセットを一旦解除する必要がある。一方で、非蓄積状態のリセットの解除タイミングが読み出しタイミングに近いと、出力信号に影響を及ぼすことも分かっている。
【０１０３】
このような観点から、本実施形態では、保持部（ＦＤノード）を共有する画素を含む２つの画素行のうち、一方の画素行が蓄積状態（読み出し期間を含む）である場合、他方の画素行についてはその間だけ光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットを解除する。すなわち、非蓄積状態のリセットは、保持部（ＦＤノード）を共有する画素行がともに蓄積状態ではないとき（図１３中、「非蓄積」と表記した網掛けの期間）に実行する。このように構成することにより、当該一方の画素行からの読み出しを行うとともに、非蓄積状態のリセットの解除に起因する出力信号への影響を抑制することができる。
【０１０４】
図１４は、図１２に示す各画素行の動作をより具体的に示した模式図である。図１４において縦方向は、図１２と同様の画素行Ｖ１−１〜Ｖ１０−２を示している。第１の撮像行、ＡＦ行（非読み出し行）、第２の撮像行の繰り返し周期も、図１２の場合と同様である。図１４において横方向は時間軸であり、行選択ラッチパルスの間隔（１水平期間）を基準単位として、期間Ｈ１、期間Ｈ２、…、期間Ｈ１０を定義している。本実施形態では、同色のカラーフィルタを持つ画素（例えば、画素行Ｖ１−１の画素と画素行Ｖ２−１の画素）の信号を同じタイミングで同じ出力線１６に出力する構成をとるものとする。
【０１０５】
図１４の模式図に示すように、同じ単位画素行に属する２つの画素行のうち、一方の画素行が蓄積状態又は読み出し動作時である場合に、他方の画素行が非蓄積状態のときは、光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット（ＰＤリセット）を解除する動作を行う。
【０１０６】
図１５は、画素行Ｖ４−１，Ｖ４−２，Ｖ５−１，Ｖ５−２，Ｖ６−１，Ｖ６−２，Ｖ７−１，Ｖ７−２の期間Ｈ５から期間Ｈ７までにおける動作を示すタイミングチャートの一例である。
【０１０７】
図１５では、単位画素行Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７の選択トランジスタＭ４を駆動する制御信号を、それぞれｐＳＥＬ４，ｐＳＥＬ５，ｐＳＥＬ６，ｐＳＥＬ７で表している。また、単位画素行Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７のリセットトランジスタＭ２を駆動する制御信号を、それぞれｐＲＥＳ４，ｐＲＥＳ５，ｐＲＥＳ６，ｐＲＥＳ７で表している。また、画素行Ｖ４−１，Ｖ５−１，Ｖ６−１，Ｖ７−１の転送トランジスタＭ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１を駆動する制御信号を、それぞれｐＴＸ４−１，ｐＴＸ５−１，ｐＴＸ６−１，ｐＴＸ７−１で表している。また、画素行Ｖ４−２，Ｖ５−２，Ｖ６−２，Ｖ７−２の転送トランジスタＭ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２を駆動する制御信号を、それぞれｐＴＸ４−２，ｐＴＸ５−２，ｐＴＸ６−２，ｐＴＸ７−２で表している。なお、各画素行の転送トランジスタＭ１Ａ，Ｍ１Ｂは、ＡＦ行の読み出し動作では図８（ｃ）に示したように別々のタイミングで動作されるが、図１６に示す範囲の動作では同じタイミングで動作されるため、図１５には１つの信号として表している。
【０１０８】
図１５において、時刻ｔ０から時刻ｔ６までの期間が期間Ｈ５であり、時刻ｔ６から時刻ｔ１２までの期間が期間Ｈ６であり、時刻ｔ１２から時刻ｔ１８までの期間が期間Ｈ７である。
【０１０９】
期間Ｈ５では、同色の組のカラーフィルタを備えた画素を含む撮像行である画素行Ｖ４−１及び画素行Ｖ５−１に対して同時刻に読み出し動作が行われる。これら画素行の各列の２つの画素から読み出された信号は、加算され、同じ出力線１６から出力される。
【０１１０】
具体的には、時刻ｔ１において制御信号ｐＳＥＬ４，ｐＳＥＬ５がハイレベルとなり、単位画素行Ｖ４，Ｖ５が選択される。時刻２において制御信号ｐＲＥＳ４，ｐＲＥＳ５がローレベルとなり、単位画素行Ｖ４，Ｖ５の単位画素１２のＦＤノードのリセットが解除される。時刻ｔ３において制御信号ｐＴＸ４−１，ｐＴＸ５−１がハイレベルとなり、画素行Ｖ４−１の画素の光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１の電荷及び画素行Ｖ５−１の画素の光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１の電荷が、ＦＤノードへと転送される。これにより、各列の出力線１６に、画素行Ｖ４−１の画素から読み出された信号と画素行Ｖ５−１の画素から読み出された信号とを加算した信号が出力される。
【０１１１】
期間Ｈ６では、同色の組のカラーフィルタを備えた画素を含む撮像行である画素行Ｖ４−２及び画素行Ｖ６−２に対して同時刻に読み出し動作が行われる。これら画素行の各列の２つの画素から読み出された信号は、加算され、同じ出力線１６から出力される。
【０１１２】
具体的には、時刻ｔ７において制御信号ｐＳＥＬ５，ｐＳＥＬ６がハイレベルとなり、単位画素行Ｖ５，Ｖ６が選択される。時刻８において制御信号ｐＲＥＳ５，ｐＲＥＳ６がローレベルとなり、単位画素行Ｖ５，Ｖ６の単位画素１２のＦＤノードのリセットが解除される。時刻ｔ９において制御信号ｐＴＸ５−２，ｐＴＸ６−２がハイレベルとなり、画素行Ｖ５−２の画素の光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２の電荷及び画素行Ｖ６−２の画素の光電変換部ＤＡ２，ＤＢ２の電荷が、ＦＤノードへと転送される。これにより、各列の出力線１６に、画素行Ｖ５−２の画素から読み出された信号と画素行Ｖ６−２の画素から読み出された信号とを加算した信号が出力される。
【０１１３】
期間Ｈ５において読み出し動作が終了した画素行Ｖ４−１，Ｖ５−１の画素は非蓄積状態へと移行する。この際、保持部（ＦＤノード）を共有する画素行Ｖ４−１と画素行Ｖ４−２は、ともに蓄積状態ではないため、制御信号ｐＲＥＳ４はハイレベルに保持され、非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが行われる。一方、保持部（ＦＤノード）を共有する画素行Ｖ５−１，Ｖ５−２のうち画素行Ｖ５−２は蓄積状態（読み出し動作期間）であるため、画素行Ｖ５−１については非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットは行わない。
【０１１４】
期間Ｈ７では、同色の組のカラーフィルタを備えた画素を含む撮像行である画素行Ｖ７−１及び画素行Ｖ８−１に対して同時刻に読み出し動作が行われる。これら画素行の各列の２つの画素から読み出された信号は、加算され、同じ出力線１６から出力される。
【０１１５】
具体的には、時刻ｔ１３において制御信号ｐＳＥＬ７及び図示しない制御信号ｐＳＥＬ８がハイレベルとなり、単位画素行Ｖ７，Ｖ８が選択される。時刻１４において制御信号ｐＲＥＳ７及び図示しないｐＲＥＳ８がローレベルとなり、単位画素行Ｖ７，Ｖ８の単位画素１２のＦＤノードのリセットが解除される。時刻ｔ１５において制御信号ｐＴＸ７−１及び図示しない制御信号ｐＴＸ８−１がハイレベルとなり、画素行Ｖ７−１の画素の光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１の電荷及び画素行Ｖ８−１の画素の光電変換部ＤＡ１，ＤＢ１の電荷が、ＦＤノードへと転送される。これにより、各列の出力線１６に、画素行Ｖ７−１の画素から読み出された信号と画素行Ｖ８−１の画素から読み出された信号とを加算した信号が出力される。
【０１１６】
期間Ｈ６において読み出し動作が終了した画素行Ｖ５−２，Ｖ６−２の画素は非蓄積状態へと移行する。この際、保持部（ＦＤノード）を共有する画素行Ｖ５−１と画素行Ｖ５−２は、ともに蓄積状態ではないため、制御信号ｐＲＥＳ５はハイレベルに保持され、非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが行われる。一方、保持部（ＦＤノード）を共有する画素行Ｖ６−１，Ｖ６−２のうち画素行Ｖ６−１はＡＦ行として蓄積状態となっているため、画素行Ｖ６−２については非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットは行わない。
【０１１７】
各期間における画素行の読み出し時の状態を比較すると、期間Ｈ５に読み出し動作が行われる画素行Ｖ４−１及び画素行Ｖ５−１では、隣接する単位画素行Ｖ３において非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが行われる。同様に、期間Ｈ６に読み出し動作が行われる画素行Ｖ５−２及び画素行Ｖ６−２では、隣接する単位画素行Ｖ４において非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが行われる。一方、期間Ｈ７に読み出し動作が行われる画素行Ｖ７−１及び画素行Ｖ８−１では、隣接する単位画素行Ｖ６において非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットは行われない。そのため、第１実施形態で説明したように、期間Ｈ５，Ｈ６で読み出した信号と期間Ｈ７で読み出した信号との間に、重畳するノイズ成分の違いに起因した出力差が生じ、画質を低下する原因となる。
【０１１８】
このような観点から、本実施形態においても、単位画素行Ｖ４における非蓄積状態の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットを、時刻ｔ６から開始している。同様に、単位画素行Ｖ５における非蓄積状態の光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットを、時刻ｔ１２から開始している。これにより、非蓄積状態での光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を行いながら、その影響を受ける単位画素１２と受けない単位画素１２とが生じることによる画質悪化を低減することが可能となる。また、本実施形態では、間引かれる行を減らし複数の画素行の信号を加算して同時刻に読み出すように構成しているため、モアレの低減を図ることも可能である。
【０１１９】
このように、本実施形態によれば、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。
【０１２０】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図１６乃至図１９を用いて説明する。第１及び第２実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【０１２１】
本実施形態では、第１実施形態による固体撮像装置において、位相差検出信号を出力する画素を含む画素行から、位相差検出信号と撮像信号とを取得する駆動例を説明する。
【０１２２】
図１６は、画素領域１０を構成する単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖｎのうち、単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖ５までの動作を模式的に示したものである。
【０１２３】
本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、単位画素行を単位として３行周期で所定の動作を行うものとする。すなわち、単位画素行Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４は、撮像用の信号を取得する行（以下、「撮像行」と呼ぶ）である。単位画素行Ｖ２，Ｖ５は、撮像用の信号を取得するとともに、焦点検出用の信号を取得する撮像・焦点検出行（以下、「撮像・ＡＦ行」と呼ぶ）である。
【０１２４】
図１７は、図１６に示す各画素行の動作をより具体的に示した模式図である。図１７において縦方向は、図１６と同様の単位画素行Ｖ１〜Ｖ５を示している。撮像行、撮像・ＡＦ行の繰り返し周期も、図１５の場合と同様である。図１７において横方向は時間軸であり、行選択ラッチパルスの間隔（１水平期間）を基準単位として、期間Ｈ１、期間Ｈ２、…、期間Ｈ１０を定義している。
【０１２５】
例えば、単位画素行Ｖ１では、期間Ｈ１にリセット動作を行い、期間Ｈ２から期間Ｈ３で蓄積を行い、期間Ｈ４で撮像信号の読み出し動作を行う。期間Ｈ５以降は非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットを行う。
【０１２６】
また、単位画素行Ｖ２では、期間Ｈ３にリセット動作を行い、期間Ｈ４で蓄積を行い、期間Ｈ５及び期間Ｈ６で読み出し動作を行う。期間Ｈ７以降は非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットを行う。単位画素行Ｖ２の動作が単位画素行Ｖ１の動作と異なる点は、撮像用の信号の読み出しを行う期間Ｈ６の１水平期間前のＨ５期間に焦点検出用の信号の読み出し動作を行う点である。
【０１２７】
図１８は、単位画素行Ｖ１から単位画素行Ｖ５の期間Ｈ１から期間Ｈ１０までにおける動作を示すタイミングチャートの一例である。図１８には、単位画素行Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の転送トランジスタＭ１Ａを駆動する制御信号を、それぞれｐＴＸ１−Ａ，ｐＴＸ２−Ａ，ｐＴＸ３−Ａ，ｐＴＸ４−Ａ，ｐＴＸ５−Ａで表している。また、単位画素行Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５の転送トランジスタＭ１Ｂを駆動する制御信号を、それぞれｐＴＸ１−Ｂ，ｐＴＸ２−Ｂ，ｐＴＸ３−Ｂ，ｐＴＸ４−Ｂ，ｐＴＸ５−Ｂで表している。
【０１２８】
単位画素行Ｖ１では、期間Ｈ１において、制御信号ｐＴＸ１＿Ａ，ｐＴＸ１＿Ｂをハイレベルに制御して光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を同時に行い、信号電荷の蓄積を開始する。期間Ｈ２，Ｈ３の蓄積期間を経過後、期間Ｈ４において、制御信号ｐＴＸ１＿Ａ，ｐＴＸ１＿Ｂを同時にハイレベルに制御し、光電変換部ＤＡ，ＤＢに蓄積された信号電荷をＦＤノードに転送して加算し、撮像情報として読み出す。
【０１２９】
単位画素行Ｖ２では、期間Ｈ３において、制御信号ｐＴＸ２＿Ａ，ｐＴＸ２＿Ｂをハイレベルに制御して光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を同時に行い、信号電荷の蓄積を開始する。期間Ｈ４の蓄積期間を経過後、期間Ｈ５において、制御信号ｐＴＸ２＿Ａをハイレベルに制御し、光電変換部ＤＡに蓄積された信号電荷をＦＤノードに転送し、焦点検出情報（Ａ信号）として読み出す。この後、ＦＤノードに光電変換部ＤＡから転送された電荷を保持したままの状態で、期間Ｈ６において、制御信号ｐＴＸ２＿Ａ，ｐＴＸ２＿Ｂを同時にハイレベルに制御し、光電変換部ＤＡ，ＤＢに蓄積された信号電荷をＦＤノードに転送する。これにより、期間Ｈ４，Ｈ５の２水平期間の間に光電変換部ＤＡ，ＤＢで生成された信号電荷をＦＤノードで加算し、撮像情報（Ａ＋Ｂ信号）として読み出す。このようにして取得したＡ信号とＡ＋Ｂ信号からＢ信号を得ることで、Ａ信号とＢ信号とに基づき位相差検出を行うことが可能となる。
【０１３０】
このとき、単位画素行Ｖ２の読み出しが行われる期間Ｈ６では、単位画素行Ｖ２に隣接する単位画素行Ｖ１は非蓄積状態であり、光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが行われている。一方、単位画素行Ｖ３の読み出しが行われる期間Ｈ７では、単位画素行Ｖ３に隣接する単位画素行Ｖ２が非蓄積状態となり、光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが開始される。そのため、第１実施形態において説明したように、単位画素行Ｖ２の非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットの開始に起因するノイズが、単位画素行Ｖ３から読み出した信号に重畳する懸念がある。
【０１３１】
このような観点から、本実施形態においては、例えば図１９に示すタイミングチャートに従い、固体撮像装置を駆動する。図１９に示すタイミングチャートでは、非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットの開始を、図１８の場合よりも２水平期間（２Ｈ期間）遅らせている。このように構成することで、どの単位画素行の読み出し時においても隣接する単位画素行で非蓄積状態における光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセットが行われなくなり、ノイズ混入による画質の悪化を低減できる。
【０１３２】
これにより、非蓄積状態での光電変換部ＤＡ，ＤＢのリセット動作を行いながら、その影響を受ける単位画素１２と受けない単位画素１２とが生じることによる画質悪化を低減することが可能となる。
【０１３３】
このように、本実施形態によれば、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。
【０１３４】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像システムについて、図２０を用いて説明する。第１乃至第３実施形態による固体撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。図２０は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【０１３５】
上記第１乃至第３実施形態で述べた固体撮像装置１００は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と固体撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図２０には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。
【０１３６】
図２０に例示した撮像システム２００は、撮像装置２０１、被写体の光学像を撮像装置２０１に結像させるレンズ２０２、レンズ２０２を通過する光量を可変にするための絞り２０４、レンズ２０２の保護のためのバリア２０６を有する。レンズ２０２及び絞り２０４は、撮像装置２０１に光を集光する光学系である。撮像装置２０１は、第１乃至第３実施形態で説明した固体撮像装置１００であって、レンズ２０２により結像された光学像を画像データに変換する。
【０１３７】
撮像システム２００は、また、撮像装置２０１より出力される出力信号の処理を行う信号処理部２０８を有する。信号処理部２０８は、撮像装置２０１が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換を行う。また、信号処理部２０８はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部２０８の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置２０１が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置２０１とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置２０１と信号処理部２０８とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。
【０１３８】
撮像システム２００は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部２１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）２１２を有する。さらに撮像システム２００は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体２１４、記録媒体２１４に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）２１６を有する。なお、記録媒体２１４は、撮像システム２００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【０１３９】
さらに撮像システム２００は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部２１８、撮像装置２０１と信号処理部２０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部２２０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム２００は少なくとも撮像装置２０１と、撮像装置２０１から出力された出力信号を処理する信号処理部２０８とを有すればよい。
【０１４０】
撮像装置２０１は、撮像信号を信号処理部２０８に出力する。信号処理部２０８は、撮像装置２０１から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部２０８は、撮像信号を用いて、画像を生成する。
【０１４１】
第１乃至第３実施形態による固体撮像装置１００を適用することにより、ノイズの少ない良質な画像を取得しうる撮像システムを実現することができる。
【０１４２】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による撮像システム及び移動体について、図２１を用いて説明する。図２１は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
【０１４３】
図２１（ａ）は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム３００は、撮像装置３１０を有する。撮像装置３１０は、上記第１乃至第３実施形態のいずれかに記載の固体撮像装置１００である。撮像システム３００は、撮像装置３１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部３１２と、撮像システム３００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差取得部３１４を有する。また、撮像システム３００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部３１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部３１８と、を有する。ここで、視差取得部３１４や距離取得部３１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部３１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
【０１４４】
撮像システム３００は車両情報取得装置３２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ３３０が接続されている。また、撮像システム３００は、衝突判定部３１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置３４０とも接続されている。例えば、衝突判定部３１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ３３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置３４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
【０１４５】
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム３００で撮像する。図２１（ｂ）に、車両前方（撮像範囲３５０）を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置３２０が、撮像システム３００ないしは撮像装置３１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。
【０１４６】
上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。
【０１４７】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１４８】
例えば、何れかの実施形態の一部の構成を、他の実施形態に追加した形態、或いは他の実施形態の一部の構成と置換した形態も本発明の実施形態である。
【０１４９】
また、上記実施形態では、ＦＤノードの電位の変動の影響が隣り合う単位画素行の間で生じる場合を例にして説明したが、ＦＤノードの電位の変動の影響は、隣り合う単位画素行の範囲を超えて生じることもある。したがって、少なくともリセット動作に伴うＦＤノードの電位の変動による影響が及ぶ範囲にある単位画素行では、上記実施形態で説明した駆動方法を適用することが好ましい。
【０１５０】
また、上記実施形態では、１つの画素の２つの光電変換部ＤＡ，ＤＢで１つのマイクロレンズＭＬを共有する構成とすることで瞳分割を行ったが、遮光膜や配線層によって一部の瞳領域を遮光した光電変換部を有する２つの画素によって瞳分割を行ってもよい。
【０１５１】
また、上記実施形態では、画素領域１０に配された総ての画素を瞳分割画素としたが、必ずしも総ての画素を瞳分割画素にする必要はない。例えば、少なくともＡＦ行に属する画素の少なくとも一部が瞳分割画素であればよい。
【０１５２】
また、上記実施形態では、各列に１つの出力線１６を配したが、各列に複数の出力線１６を配するようにしてもよい。この場合、一の撮像行に対する読み出し動作と他の撮像行に対する読み出し動作とを同時に実行し、一の撮像行に属する画素から読み出した画素信号と他の撮像行に属する画素から読み出した画素信号とを、同じ列に配された別々の出力線に出力することができる。
【０１５３】
また、上記実施形態に示した撮像システムは、本発明の固体撮像装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の固体撮像装置を適用可能な撮像システムは図２０及び図２１に示した構成に限定されるものではない。
【０１５４】
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】
【０１５５】
ＤＡ，ＤＢ，ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２…光電変換部
Ｍ１Ａ，Ｍ１Ｂ，Ｍ１Ａ１，Ｍ１Ｂ１，Ｍ１Ａ２，Ｍ１Ｂ２…転送トランジスタ
Ｍ２…リセットトランジスタ
Ｍ３…増幅トランジスタ
Ｍ４…選択トランジスタ
１０…画素領域
１２…単位画素
１４…制御線
１６…出力線
２０…垂直走査回路
６０…制御回路
１００…固体撮像装置
【図１】
2019097101.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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【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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【図２０】
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【図２１】
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