(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気ノイズによる画質劣化を抑制することのできる構成を有する固体撮像素子及びその駆動方法を提供する。【解決手段】撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部１０５を具備し、各画素１０２の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を具備する撮像素子１００において、磁界の影響度を判定する手段を具備し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替える。【選択図】図２
2019161336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を有し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を有し、磁界の影響度を判定する手段を有し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることのできる撮像素子において、
前記列毎に垂直線から読み出された信号間で加算を行い、水平信号数を減少させる加算シュリンク回路を有し、
前記磁界判定結果に基づいて、全体として磁界の影響の小さくなる垂直線の読み出し方向に選択を切り替えて、前記読み出し方向から読み出された信号に対して前記加算シュリンク回路にて加算シュリンクを行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複数の列回路部には電力抑制手段を有し、前記磁界判定結果に基づいて、非選択とされた読み出し方向に連なる複数の列回路部に対して電力抑制を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁界の影響度を判定する手段は、アクセサリ(レンズ、ストロボ)のID情報から磁界の影響度を判定し、判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えるように設定することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を有し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を有し、磁界の影響度を判定する手段を有し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることのできる撮像素子において、
磁界の影響が画像に与える影響度の大きい第１の画素信号群と影響度の小さい第２の画素信号群とを分離して、互いに異なる垂直線の読み出し方向から読み出すことのできる読み出し手段を有し、
前記磁界判定結果に基づいて、前記第１の画素信号群に対しては全体として磁界の影響の小さくなる垂直線の読み出し方向に選択を切り替えて、前記第２の画素信号群に対しては、前記読み出し方向から読み出された信号に対しては前記第１の画素信号群とは異なる垂直線の読み出し方向から、それぞれ並列に信号を読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を有し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を有し、磁界の影響度を判定する手段を有し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることのできる撮像素子において、
前記磁界の影響度を判定する手段は、磁界発生源となるソレノイズのアクチュエータ
の駆動時の制御パラメータを基に磁界の影響度を判定し、判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えるように設定す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】
本発明は撮像装置に関し、特に、撮像装置で用いられる固体撮像素子に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの、ＣＭＯＳイメージセンサー等の固体撮像素子を用いた撮像装置では、列ごとにグループを分けて、並列して画素の信号を上下方向に垂直読出しを順次行うことで読出し時間の高速化を実現している。
【０００３】
そして、画素の信号には固体撮像素子の暗電流ノイズ、読出し回路ノイズ等によって、画質の劣化が生じる。このような問題に対し、画質の劣化を防ぎ、高品位な画像を得る技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、ノイズによる画質劣化を防ぐ手段として、通常動作モード時には垂直信号線の１つを列増幅回路の１つに接続し、低ノイズ動作モード時には垂直信号線の１つを複数の列増幅回路に接続する。それにより、信号保持部に保持された信号を平均化するようにして、撮像素子から出力される信号のノイズ成分を低減し、画質の劣化を抑制する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−６４２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、磁気ノイズによって発生する画質劣化についての対策が行われておらず、画質劣化が起きることがあった。ここで云う磁気ノイズとは、固体撮像素子の外部で発生する磁界の時間的な変動による外乱の事を主に指す。（以下、磁気ノイズと呼ぶ）。
【０００７】
この磁気ノイズによって、撮像素子の読出し信号が時間的に変動してしまう事で画質劣化が発生する事がある。
【０００８】
たとえば、レンズの回路部、ストロボの回路部や電源回路部などの撮像素子の外部から発生する磁気ノイズがある一定以上のレベルを超えると、その影響で、撮像素子近傍の磁界が時間的に変動し、撮像素子の読出す画像信号が影響を受け、その信号が変動してしまう。その結果、画質の劣化が生じる。
【０００９】
また、画像信号は列回路部において、水平1行ずつ同時刻で読出し動作が行われる。その瞬間に、例えば、列回路周辺の電源やグラウンド配線などが、磁気ノイズの影響を受けると、水平1行の信号すべてが変動する為、筋状のノイズとなる。また、磁界の時間的な変動量が大きい、言い換えると磁界の影響度が大きい程、撮像素子の信号変動も大きくなり、画質劣化が大きくなる。
【００１０】
この画質劣化を引き起こす物理現象は、磁気ノイズにより撮像素子内部の回路配線のループ部分に発生する誘導起電力によって説明される。
（式１）は誘導力を表す一般式である。
Ｖ  ＝  −Ｎ・（ΔΦ／Δｔ）                                   （式１）
Ｖは、回路配線のループ部分に発生する変動電圧であり筋状のノイズの電圧振幅を示す。
Ｎは、ループのターン数で、通常の回路配線のループであれば単数１である。
ΔΦ／Δｔは、微小時間Δｔでのループ部分を貫く磁束Φの変化量である。
磁束Φは、磁気ノイズそのものであり時間とともに変動する成分を有している。
右辺のマイナスは、磁束の変化を打ち消す方向に誘導起電力が発生することを意味する。
【００１１】
図１３は、列ごとにグループを分けて、並列して画素の信号を上下方向に垂直読出しを順次行う従来から有る撮像素子の一例である。
【００１２】
撮像素子２０００は、画素部２００２の各画素２１０３を行単位で選択し信号出力を制御する垂直走査回路２００１、行選択回路２００４、列回路部２００５、水平走査回路２００６、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２００７、出力端子２００８を有する。マトリクス状に配置された画素２００３のうちｎ列、ｍ行目の一部図示しているものとする。ここでｎは列番号、ｍは行番号である。
【００１３】
行選択回路２００４は垂直走査回路２００１の選択する行を制御する手段を有する。行選択動作には静止画撮像に相当する１行ずつを選択して通常は読み出しを行う。垂直信号線２０１０ａ、２０１０ｂは、列毎に配置されており、１行毎交互に画素２００３と垂直信号線２０１０ａ、２０１０ｂが接続されている。それぞれ画素からの信号を列回路部ａ又は列回路部ｂへ信号の読出し動作を行う。
【００１４】
列回路部２００５は、図の上部の列回路部aと下部の列回路部bのように、撮像素子の上下に分かれて配置されており、各列に１つの列回路をもっている。列回路は、列毎に垂直信号線１１０ａ又は１１０ｂから出力された信号を列ごとに読み出し、サンプルホールドして、その信号をデジタル変換する（以後、Ａ／Ｄ変換と呼ぶ）。そして、出力端子２００８を介して順次撮像素子２０００の外部へ信号出力を行う。
列回路部２００５は垂直信号線２０１０ａ又は２０１０ｂから出力された信号を各列の列回路へ読み出し、Ａ／Ｄ変換を行い、出力端子２００８を介して順次撮像素子２０００の外部へ信号の出力を行う。
【００１５】
また、図１４は、図１３における垂直読み出し方向によって画素ごとの磁気ノイズの影響度の度合いが異なることを一例として模式的に示した説明図である。
【００１６】
図１４に示すように、画素部に供給する電源と垂直線から読み出された画素信号が列回路に連なり、列回路のGNDを経由して電源に戻るリターンパスによる配線ループが形成される。
【００１７】
下方読み出しの場合には、このリターンパスによる配線ループの面積が最上部の画素で最大となり、最下部の画素で最小となる。配線ループの面積に比例してループを貫く鎖交磁束も大きくなるため、磁気ノイズ感度も、最上部の画素で最大となり、最下部の画素で最小となる。
【００１８】
一方、上方読み出しの場合には、このリターンパスによる配線ループの面積が最上部の画素で最小となり、最下部の画素で最大となる。配線ループの面積に比例してループを貫く鎖交磁束も大きくなるため、磁気ノイズ感度も、最上部の画素で最小となり、最下部の画素で最大となる。
【００１９】
図１５は、撮像素子の画素部に対して、画素配列面上で垂直線と直行する（垂直線により構成される配線ループを貫く）水平方向の磁界強度の分布と、これにより画素に重畳するノイズ振幅との関係の一例を、模式的に示した説明図である。（a）上下で磁界が均等して分布している場合、（b）上に磁界が偏って分布している場合、（c）下に磁界が偏って分布している場合の３つの場合について説明できる。画素に重畳するノイズ振幅は、画素の上下位置に依存する磁気ノイズ感度と画素配列面上に照射される水平方向の磁界強度との積によって決定される。
【００２０】
そのため、（a）上下で磁界が均等して分布している場合には、下方読み出し時に最上部の画素で最大振幅、最下部の画素で最小振幅となり、その逆に上方読み出し時に最上部の画素で最小振幅、最下部の画素で最大振幅となり、上下対称のバランスのとれた関係となる。
【００２１】
また、（b）上に磁界が偏って分布している場合には、下方読み出し時に最上部の画素で最大振幅、最下部の画素で最小振幅となり、その逆に、上方読み出し時に最上部の画素で最小振幅、最下部の画素で最大振幅となる特徴は変わらない。しかし、上下の読み出し方向で非対称となり、最大振幅のバランスは大きく崩れる。すなわち、下方読み出し時の、磁気ノイズ感度が最大で水平方向磁界が最大である最上部の画素に重畳するノイズ振幅が極大化し、磁気ノイズに対して不利な読み出し方向と言える。
【００２２】
反対に、上方読み出し時には、磁気ノイズ感度が最小となる最上部の画素で水平方向磁界が最大であるため、最上部の画素に重畳するノイズ振幅は極大化しないため、磁気ノイズに対して有利な読み出し方向と言える。
【００２３】
また、（c）下に磁界が偏って分布している場合には、下方読み出し時に最上部の画素で最大振幅、最下部の画素で最小振幅となり、その逆に、上方読み出し時に最上部の画素で最小振幅、最下部の画素で最大振幅となる特徴は変わらない。しかし、上下の読み出し方向で非対称となり、最大振幅のバランスは大きく崩れる。すなわち、上方読み出し時の、磁気ノイズ感度が最大で水平方向磁界が最大である最下部の画素に重畳するノイズ振幅が極大化し、磁気ノイズに対して不利な読み出し方向と言える。
【００２４】
反対に、下方読み出し時には、磁気ノイズ感度が最小となる最下部の画素で水平方向磁界が最大であるため、最下部の画素に重畳するノイズ振幅は極大化しないため、磁気ノイズに対して有利な読み出し方向と言える。
【００２５】
ところで、カメラに装着する交換レンズの種類や、外部ストロボの有無など撮像装置の状態によって磁気ノイズの発生する位置やレベルが異なる為、撮像素子面内でも磁界の影響度が部分的に異なる。そのため、前述の説明の理由から、列回路部が上下に分かれて配置されている撮像素子では、何れか一方だけ磁界の影響を大きく受ける場合が多い。
【００２６】
そこで、磁界の影響の小さい読み出し方向から読み出された撮像信号のみを用いて画像を生成すれば、この画像ノイズの発生を抑制することが可能である。
【００２７】
しかし、列回路部が上下に分かれて配置されている撮像素子で、単純に、一方の読み出し方向から読み出された撮像信号のみを用いて画像を生成しようとすれば、撮像信号を上下方向から並列に読み出す場合と比較して、読み出し速度を半減せざるを得ない。
【００２８】
特に、近年では、撮像素子の高感度化が進み、撮像素子の画像ノイズ成分が増幅されることで、画質劣化は更に目立ちやすくなってきている。また、撮像装置の動きを検知して、この動きをキャンセルする方向に撮像素子を移動させることで手振れを防止する防振技術も実用化されてきており、撮像素子を移動させるために、撮像素子に近接されるソレノイドなどのアクチュエータによって、撮像素子面内の磁界強度の偏りが更に顕著になる傾向にある。このような磁界の影響による画像ノイズの発生を抑制することが課題である
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、磁気ノイズによる画質劣化を抑制することのできる構成を有する撮像装置、及び、その駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明は、
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を具備し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を具備し、磁界の影響度を判定する手段を有し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることのできる撮像素子において、
前記列毎に垂直線から読み出された信号間で加算を行い、水平信号数を減少させる加算シュリンク回路を有し、
前記磁界判定結果に基づいて、全体として磁界の影響の小さくなる垂直線の読み出し方向に選択を切り替えて、前記読み出し方向から読み出された信号に対して前記加算シュリンク回路にて加算シュリンクを行うことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を有し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を有し、磁界の影響度を判定する手段を有し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることのできる撮像素子において、
磁界の影響が画像に与える影響度の大きい第１の画素信号群と影響度の小さい第２の画素信号群とを分離して、互いに異なる垂直線の読み出し方向から読み出すことのできる読み出し手段を有し、
前記磁界判定結果に基づいて、前記第１の画素信号群に対しては全体として磁界の影響の小さくなる垂直線の読み出し方向に選択を切り替えて、前記第２の画素信号群に対しては、前記読み出し方向から読み出された信号に対しては前記第１の画素信号群とは異なる垂直線の読み出し方向から、それぞれ並列に信号を読み出すことを特徴とする。
【００３１】
また、本発明は、
撮像素子面上で位置が異なる複数の列回路部を有し、各画素の信号を列毎に垂直信号線から列回路部へ読出す方向を選択可能な選択手段を有し、磁界の影響度を判定する手段を有し、領域毎に影響される磁界の判定結果に基づいて対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えることのできる撮像素子において、
前記磁界の影響度を判定する手段は、磁界発生源となるソレノイズなどのアクチュエータの駆動時の制御パラメータを基に磁界の影響度を判定し、判定結果に基づいて、対応した列の垂直信号線から列回路部へ読出す方向を切り替えるように設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、磁気ノイズの影響で発生する画質劣化を抑制することのできる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の全体ブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像素子の構成例を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る撮像信号の読み出し様態を説明する図
【図４】本発明の第１の実施形態に係るフローチャート例
【図５】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の構成例を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る画素回路の構成と動作を説明する図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る読み出しタイミングを説明する図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る撮像信号の読み出し様態を説明する図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る撮像素子の防振動作を説明する図
【図１０】ソレノイドコイルの駆動回路
【図１１】ソレノイドコイルの駆動方法を説明する図
【図１２】ソレノイドコイルのPWM駆動と電流波形を説明する図
【図１３】従来の個体撮像素子の構成例を示す図
【図１４】画素ごとの磁気ノイズ感度の差異を説明する図
【図１５】水平方向の磁界強度の分布とノイズ振幅の関係を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
［実施例１］
以下、本発明の第1の実施例について説明する。図１は、本実施形態の撮像素子を用いた撮像装置の機能構成例を示すブロック図である。撮像装置の光学系は、被写体の光学像を撮像素子１００に結像させる撮影レンズ１１０１などを含み、レンズ駆動回路１１００によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが行われる。撮像素子１００には、複数の単位画素が行列状に配置されている。撮像レンズ１１０１によって結像された被写体の像は、電気的な画像信号として撮像素子１００から出力される。タイミング発生回路１１０２は、撮像素子１１０１を駆動するタイミング信号を出力する。
【００３６】
信号処理部１１０３は、撮像素子１００から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、圧縮したりする。全体制御・演算部１１０４は、各種演算を行うとともに、撮像素子１００の動作を含む撮像装置全体の動作を制御する。焦点検出部１１０９は、位相差検出方式の焦点検出処理を行い、デフォーカス量を算出する。信号処理部１１０３が出力する画像データは、メモリ部１１０５に一時的に記憶される。表示部１１０６は、各種情報や撮影した画像を表示する。外部記録部１１０７は、画像データの記録または読み出しを行う。
【００３７】
外部記録部１１０７は、例えば半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体を読み書きする回路である。操作部１１０８は、スイッチ、ボタン、タッチパネルなどを代表とする入力デバイス群を含み、撮像装置に対するユーザ指示を受け付ける。露出制御部１１１０は、撮影時のＡＥ（自動露出処理）の露出制御を行う。
【００３８】
磁界影響判定部１１１１は、磁気ノイズによる画質劣化の影響度を判定する。判定結果に応じて、後述する列回路部１０５の各列回路の上下どちらに信号読出しを行うかの設定を決定する。
【００３９】
本実施例では、交換レンズの発する磁気ノイズを対象とする場合を例に、交換レンズの個磁界の影響度判定の方法として、個体ＩＤを基に行う方式を示す。交換レンズの磁気ノイズの発信源の位置は種類によって異なり、強度も異なる。
【００４０】
これの対処として、交換レンズの個体ＩＤ毎に領域毎の磁界の影響度をもとに、判断基準となる磁気ノイズの影響度の有無と、上下の列回路の影響度の大小を示す情報を、あらかじめ磁界影響判定部１１１１に登録しており、ＩＤをもとにこれらの情報を出力する。撮像装置は、交換レンズを装着した時にそのＩＤを読み取るための通信機能を有する（不図示）。
【００４１】
図２は、本発明の第1の実施形態に係る、固体撮像素子の基本構成を示す図である。撮像素子１００は画素部１０２の各画素１０３を行単位で選択し信号出力を制御する垂直走査回路１０１、行選択回路１０４、列回路部１０５、水平走査回路１０６、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１０７、出力端子１０８を有する。図１では例としてマトリクス状に配置された画素１０３のうちｎ列、ｍ行目の一部図示しているものとする。ここでｎは列番号、ｍは行番号である。マトリクス状に配置された画素１０３は、それぞれにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが形成されたいわゆるベイヤー配列で構成される。
【００４２】
１１０a、１１０bは、それぞれn列にある近接する同色の画素を２行同時に読み出すための垂直線である。垂直線は同様に列毎に画素の読み出し用に２本ずつ配置されている。
【００４３】
行選択回路１０４は垂直走査回路１０１の選択する行を制御する手段を有する。行選択動作は２行ずつを選択して読み出しを行う。スイッチ１１１は、画素部１０２の上下にそれぞれに配置された各列回路と各列にある2つの垂直信号線から読み出された信号とを、上下の両方あるいは、いずれか一方の列回路に接続するスイッチである。垂直信号線１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ画素からの信号を列回路部ａ又は列回路部ｂへ信号の読出し動作を行う。
【００４４】
列回路部１０５は、画素部１０２の上部の列回路部aと下部の列回路部bのように、撮像素子の上下に分かれて配置されており、各列に2つの列回路１１２をもっている。列回路１１２は、異なる２つの列間の同色の読み出し信号を加算平均する加算平均手段と、加算平均された信号をサンプルホールドして増幅する増幅手段と、その信号をデジタル変換する（以後、Ａ／Ｄ変換と呼ぶ）Ａ／Ｄ変換手段とを有する。加算平均手段は後述する磁界の影響度の判定結果に基づいて、非加算動作にも切り替えられる。そして、列回路１１２の出力は、出力端子１０８を介して順次撮像素子１００の外部へ信号出力を行う。
【００４５】
図４は本実施例において全体制御演算部１１０４が行う制御を示すフローチャートである。
【００４６】
（Ｓ１０）
カメラに装着されたレンズの個体ＩＤをカメラとレンズ間の通信線（不図示）を介して取得する。そして、取得したレンズの個体ＩＤを磁気影響判定部１１１１に伝達する。磁界影響判定部１１１１では、レンズの個体ＩＤごとに予め登録された情報をもとに、磁界の影響度の有無と、列回路部ａ、列回路部ｂのどちらが磁気ノイズの影響が小さいか、の情報を全体制御演算部１１０４に返す。
【００４７】
（Ｓ１１）
カメラが磁界影響判定部１１１１の判定結果に基づいて、磁気ノイズの影響の有無を確認し、磁気ノイズの影響が無い場合にはステップＳ１２に移り、磁気ノイズの影響がある場合には、ステップＳ１３に移る。
【００４８】
（Ｓ１２）
レンズＩＤに対応する登録情報を参照した結果、該当レンズでは、磁界の影響が無いと判定した場合は、１行毎に交互に垂直信号線１１０ａと列回路部ａとが、垂直信号線１１０ｂと列回路部ｂとが順次接続されるように各列のスイッチ１１１を接続し、読出し方向の設定を行う。すなわち、列回路ａと列回路ｂを並列して読み出し動作させる。
列回路ａと列回路ｂとにそれぞれ並列して読み出された撮像信号は、列回路１１２において列間で同色の加算平均動作は行わず、そのまま非加算状態で処理される。
【００４９】
（Ｓ１３）
レンズＩＤに対応する登録情報を参照した結果、該当レンズでは、磁界の影響が有ると判定した場合は、次に、列回路部ａ、列回路部ｂのどちらが磁気ノイズの影響が小さいかの判定結果をもとに、上部の列回路部ａの磁気ノイズの影響が小さい場合には、すべての画素を、磁気ノイズの影響が小さい列回路部ａへ読み出すようにスイッチ１１１を切り替えるように設定を行う。
【００５０】
反対に、下部の列回路部ｂの磁気ノイズの影響が小さい場合には、すべての画素を、磁気ノイズの影響が小さい列回路部ｂへ読み出すようにスイッチ１１１を切り替えるように設定を行う。
【００５１】
また、スイッチ１１１で非選択となった列回路部に対しては、この期間に回路の駆動を停止することで電力抑制を行なう。
【００５２】
図３は、スイッチ１１１によって、列回路部ａと列回路ｂのどちらか一方に読み出された撮像信号の各行ごとの読み出し様態を説明した図である。出力端子１０８を介して撮像素子１００の外部へ出力される際には、水平方向の撮像信号の数は、水平の近接同色画素による加算平均により半分にシュリンクされている。
【００５３】
（Ｓ１４）撮像信号の読み出し前に、画素部では所定の蓄積動作を行う。
【００５４】
そして、Ｓ１２、Ｓ１３で示したように各行毎にスイッチ１１１を切替えながら本画像を取得する。
【００５５】
この結果、使用されるレンズに応じて、すべての画素は、レンズにより生じる磁気ノイズの影響が小さい列回路部より順次読み出される為、磁気ノイズによる画像信号の変動を抑制する事ができる。
【００５６】
そして、磁界の影響があると判定した場合でも、磁気ノイズの影響が小さい列回路部から、列間で同色の加算平均動作を行うことで、水平方向の撮像信号の数を半分にシュリンクして列回路数の不足を補うと同時に、水平転送時間の短縮を行い、読み出しレートの低減を防止する事ができる。
【００５７】
従って、磁気ノイズによる画質劣化を、読み出しレートの低減させずに抑制することが可能となる。
【００５８】
さらに、非選択となり読み出しの行われない列回路について回路の駆動を停止することで、電力抑制を行う事ができる。
【００５９】
［実施例２］
以下、本発明の第２の実施例について説明する。
【００６０】
本実施形態の撮像素子を用いた撮像装置の機能構成は、前述した第１の実施形態の図１の場合とほぼ同様であるので省略するが、焦点検出部１１０９のみ差異があるので補足して説明する。
【００６１】
第１の実施形態では、焦点検出部１１０９は固体撮像素子とは別に具備した位相差検出センサによる位相差検出を想定したものだが、本実施形態では、個体撮像素子内に位相差検出手段をもつことを前提とするものである点が異なる。
【００６２】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る、固体撮像素子の基本構成を示す図である。撮像素子１００は画素部２０２の各画素２０３を行単位で選択し信号出力を制御する垂直走査回路２０１、行選択回路２０４、列回路部２０５、水平走査回路２０６、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２０７、出力端子２０８を有する。図１では例としてマトリクス状に配置された画素２０３のうちｎ列、ｍ行目の一部図示しているものとする。ここでｎは列番号、ｍは行番号である。マトリクス状に配置された画素２０３は、それぞれにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが形成されたいわゆるベイヤー配列で構成される。
【００６３】
マトリクス状に配置された画素２０３は、それぞれが位相差方式の焦点検出可能な画素構造を有しており、１つのマイクロレンズで集光される光を受光するフォトダイオード（PD）を分割することにより、分割したそれぞれのPDが撮像レンズの異なる瞳領域を通過した光を受光するように構成される。異なる瞳領域を通過してそれぞれのPDで受光された撮像信号からは位相差情報の検出を行い、像ずれ量からピントのずれ量を計算することで焦点検出が可能である。
【００６４】
ここでは、左右に２分割したPDから読み出された信号をA信号、B信号と表現する。それぞれのPDで発生した光電荷は、共通のFD部（フローティングディフュージョン）に個別に転送されて一時的に蓄積される。FD部に蓄積された光電荷はソースフォロアとして機能する増幅MOSアンプを介して電圧に変換されて垂直線に出力される。このとき、最初にA信号だけをFD部に転送して垂直線に読み出すことと、その後に、B信号をFD部に転送してA信号とB信号の光電荷を加算して（A+B）信号として垂直線に読み出すことが可能な構成になっている。
【００６５】
２１０a、２１０bは、それぞれn列にある近接する同色の画素を２行同時に読み出すための垂直線である。垂直線は同様に列毎に画素の読み出し用に２本ずつ配置されている。
【００６６】
行選択回路２０４は垂直走査回路２０１の選択する行を制御する手段を有する。行選択動作は２行ずつを選択して読み出しを行う。スイッチ２１１は、画素部２０２の上下にそれぞれに配置された各列回路と各列にある2つの垂直信号線から読み出された信号とを、上下の両方あるいは、いずれか一方の列回路に接続するスイッチである。
垂直信号線２１０ａ、２１０ｂは、それぞれ画素からの信号を列回路部ａ又は列回路部ｂへ信号の読出し動作を行う。
【００６７】
列回路部２０５は、画素部２０２の上部の列回路部aと下部の列回路部bのように、撮像素子の上下に分かれて配置されており、各列に2つの列回路２１２をもっている。列回路２１２は、垂直信号線２１０ａ、２１０ｂから読み出された信号をサンプルホールドして増幅する増幅手段と、その信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段とを有する。そして、列回路２１２の出力は、出力端子２０８を介して順次撮像素子１００の外部へ信号出力を行う。
【００６８】
ここで、画素２０３の回路構成と動作の概要について図６を用いて説明する。図６において、図５と同じ構成には同じ参照符号を付している。画素２０３内の転送スイッチ６０３、６０４はそれぞれ転送パルスφTX１、φTX2によって駆動され、それぞれ対応するPD６０１、PD６０２で発生した光電荷をFD６０６に転送する。ここではＡ信号に対応するＰＤは６０１、Ｂ信号に対応するＰＤを６０２とする。
【００６９】
FD６０６は電荷を一時的に蓄積するバッファとしての役割を有する。６０７はソースフォロワとして機能する増幅MOSアンプ、６０８は垂直選択パルスφSELによって画素を選択する選択スイッチである。FD６０１、増幅MOSアンプ６０７、垂直出力線２１０に接続された不図示の定電流源からフローティングディフージョンアンプが構成される、選択スイッチ６０８で選択された画素のFD６０１の信号電荷がフローティングディフージョンアンプにより電圧に変換されて、垂直出力線２１０に出力される。６０５はリセットパルスφRESを受けて電源VDDによりFD６０１をリセットするリセットスイッチである。
【００７０】
PD６０１およびPD６０２はそれぞれに対応する転送スイッチ６０３、６０４をもち、FD６０６以降で信号読み出しに用いる回路を共有する。転送パルスφTX1、φTX2は、垂直走査回路２０１から供給されており（不図示）、配線は図６に示すように各行に配列された画素により共有するが、タイミング仕様に応じて個別に供給しても良い。
【００７１】
画素２０３のリセット動作は、転送パルスφTX１、φTX2、リセットパルスφRESを同時にオン（Hレベル）することにより、ＰＤ６０１、ＰＤ６０２、ＦＤ６０６を電源VDDによりリセットすることで行う。ＰＤ６０１、ＰＤ６０２は、転送パルスφTX１、φTX2をオフ（Ｌレベル）することで電荷蓄積が始まる。
【００７２】
また、リセット状態からリセットパルスφRESをオフ（Ｌレベル）にしてリセット状態を解除すると同時に、垂直選択パルスφSELをオン（Ｈレベル）することによって、垂直出力線２１０にはＮ信号（リセットレベル）が出力される。 Ｎ信号には、後にＰＤ６０１、ＰＤ６０２から読み出されるＡ信号、（Ａ＋Ｂ）信号と共通のリセットノイズ成分を含むために、後段の列回路部a、列回路部ｂで減算することでリセットノイズの除去できる。
【００７３】
Ｎ信号の読み出し後に、垂直選択パルスφSELをオン（Ｈレベル）したままで、電荷蓄積時間に基づいて所定の時間が経過した後に、転送パルスφTX１をオンすることで、Ａ信号を垂直出力線２１０から読み出すことができる。次に、転送パルスφTX１、φTX2を読み出すタイミングに合わせて同時にオンすることで、（Ａ＋Ｂ）信号を垂直出力線２１０から読み出すことができる。
【００７４】
本実施例のフローチャートは、前述した第１の実施形態の図４の場合と同様であるが、詳細の部分で差異があるため、図４のフローチャートを用いて詳細を説明する。
【００７５】
図４は本実施例において全体制御演算部１１０４が行う制御を示すフローチャートである。
【００７６】
（Ｓ１０）
カメラに装着されたレンズの個体ＩＤをカメラとレンズ間の通信線（不図示）を介して取得する。そして、取得したレンズの個体ＩＤを磁気影響判定部１１１１に伝達する。磁界影響判定部１１１１では、レンズの個体ＩＤごとに予め登録された情報をもとに、磁界の影響度の有無と、列回路部ａ、列回路部ｂのどちらが磁気ノイズの影響が小さいか、の情報を全体制御演算部１１０４に返す。
【００７７】
（Ｓ１１）
カメラが磁界影響判定部１１１１の判定結果に基づいて、磁気ノイズの影響の有無を確認し、磁気ノイズの影響が無い場合にはステップＳ１２に移り、磁気ノイズの影響がある場合には、ステップＳ１３に移る。
【００７８】
（Ｓ１２）
レンズＩＤに対応する登録情報を参照した結果、該当レンズでは、磁界の影響が無いと判定した場合は、画素ごとのA信号、（A＋B）信号は、それぞれ、列回路部a、列回路部bのどちらから読み出しても磁気ノイズの影響は無い。そのため、画素ごとのA信号、（A＋B）信号は、既定の垂直線の読み出し方向に設定する。
【００７９】
（Ｓ１３）レンズＩＤに対応する登録情報を参照した結果、該当レンズでは、磁界の影響があると判定した場合は、判定結果に基づいて、（A+B）信号に対する磁界の影響が小さくなるようスイッチ２１１を切り替えて垂直信号線の読出し方向を設定する。
【００８０】
例えば、上部の列回路部ａへ読み出すと磁気ノイズの影響は小さく、一方、下部の列回路部ｂへ読み出した場合は、磁気ノイズの影響が大きくなるというレンズが登録情報に記録されている場合には、各画素の（A+B）信号を磁気ノイズの影響が小さい列回路部ａへ読み出し、各画素のA信号を磁気ノイズの影響が大きい列回路部ｂへ読み出すようにスイッチ２１１を切り替えるように設定を行う。
【００８１】
反対に、上部の列回路部ａへ読み出すと磁気ノイズの影響は大きく、一方、下部の列回路部ｂへ読み出した場合は、磁気ノイズの影響が小さくなるというレンズが登録情報に記録されている場合には、各画素の（A+B）信号を磁気ノイズの影響が小さい列回路部ｂへ読み出し、各画素のA信号を磁気ノイズの影響が大きい列回路部aへ読み出すようにスイッチ２１１を切り替えるように設定を行う。
【００８２】
このようにして、画像信号を形成する（A+B）信号に対する磁界の影響が小さくなるように垂直信号線の読出し方向を設定することで磁気ノイズによる画質劣化を抑制している。
【００８３】
（Ｓ１４）
撮像信号の読み出し前に、画素部では所定の蓄積動作を行う。そして、Ｓ１２、Ｓ１３で示したように各行毎、列毎にスイッチ２１１を切替えながら、画素ごとのA信号と（A＋B）信号を取得する。
【００８４】
この結果、使用されるレンズに応じて、すべての画素の（A＋B）信号は、レンズにより生じる磁気ノイズの影響が小さい列回路部より順次読み出される為、磁気ノイズによる画像信号の変動を抑制する事ができる。
【００８５】
なお、位相差情報の検出に用いられるA信号は、磁気ノイズの影響が大きい列回路部から読み出される。そして、同じく位相差情報の検出に用いられるB信号は、後段の信号処理部１１０３にて（A+B）信号からA信号を減算することで算出される。このようにして求められたA信号もB信号も画像形成には直接寄与しない信号であるため画質劣化にはつながらない。また、磁気ノイズは水平ライン状に筋状のノイズとして発生する性質をもつため、水平方向の位相差情報の検出の妨げにもなり難い。
【００８６】
各画素のA信号を列回路部aへ、（A+B）信号を列回路部bへ読み出す場合の具体例を、以下に説明する。
【００８７】
図７は、スイッチ２１１によって、列回路部ａと列回路部ｂのそれぞれに読み出された撮像信号の１行目と２行目の読み出しのタイミングを模式的に説明する図である。
【００８８】
これらは、画素ごとに、N信号、A信号、（A+B）信号の順番で垂直線上に読み出されて、スイッチ２１１によって列回路部aと列回路部ｂに、以下に示す順番で振り分けて入力される様態をタイミングとして示したものである。
【００８９】
なお、タイミングには明示していないが、画素部において読み出し前に所定の蓄積動作を行っている。
【００９０】
１ライン目では、
最初に、同時に、列回路部aと列回路部ｂの両方にR１、R2画素に対するN信号が入力される。
次に、列回路部aのみにR１、R2画素に対するA信号が入力される。
次に、同時に、列回路部aと列回路部ｂの両方にGr1、Gr2画素に対するN信号が入力される。
次に、列回路部aにGr1、Gr2画素に対するA信号が入力され、これと並列に列回路部bにR1、R2画素に対する（A＋B）信号が入力される。
最後に、列回路部bのみにGr1、Gr2画素に対する（A＋B）信号が入力される。
【００９１】
2ライン目では、
最初に、同時に、列回路部aと列回路部ｂの両方にGb1、Gb2画素に対するN信号が入力される。
次に、列回路部aのみにGb1、Gb2画素に対するA信号が入力される。
次に、同時に、列回路部aと列回路部ｂの両方にB1、B2画素に対するN信号が入力される。
次に、列回路部aにB1、B2画素に対するA信号が入力され、これと並列に列回路部bにGb1、Gb2画素に対する（A＋B）信号が入力される。
最後に、列回路部bのみにB1、B2画素に対する（A＋B）信号が入力される。
【００９２】
そして、図８は、各画素のA信号を列回路部aへ、（A+B）信号を列回路部bへ読み出す場合に、入力端子１０８を介して撮像素子１００の外部へ出力される各行ごとの読み出し様態を説明した図である。
【００９３】
なお、実施例１および実施例２では、交換レンズの個体ＩＤを読み取り磁界の影響度を判定する例を説明したが、例えば、ストロボなどの外部アクセサリーでも、磁気ノイズを発生するもので個体情報を認識可能であれば良く、これに限定するものではない。
【００９４】
［実施例３］
以下、本発明の第３の実施例について説明する。
【００９５】
第１および第２の実施例では、個体情報を認識可能なレンズＩＤを読み取り、磁界の影響度を判定する例を説明したが、磁界の影響度を判定するためのその他の実施例について説明する。
【００９６】
撮像装置の手振れ補正方法として、撮像装置の動きを検知して、この動きをキャンセルする方向に撮像素子を移動させることで手振れを防止する防振技術がある。
【００９７】
撮像素子を移動させるために、撮像素子に近接されるソレノイドなどのアクチュエータの制御によって、撮像素子面の磁界強度の偏りが刻々と変化する。
【００９８】
そこで、本実施形態は、このアクチュエータの制御パラメータを利用することで撮像素子面の磁界強度の偏りを検出し、磁界の影響度を判定する手段を提案するものである。
【００９９】
図９は、撮像素子の防振動作の一例を、模式的に説明する図である。９０１は、撮像素子を保持し、撮像素子の光軸方向に直行する２次元平面上で３軸方向の可動部を有する撮像モジュールであり、９０１、９０２、９０３は、撮像モジュールを可動するために電気的に磁力制御が可能なソレノイドコイルである。
【０１００】
ソレノイドコイル９０２、９０３は、撮像モジュールを水平方向（Ｘ方向）に可動用、ソレノイドコイル９０４は、垂直方向（Ｙ方向）可動用に設けられている。ソレノイドコイル９０２、９０３を、同方向に均等の磁力が得られるように制御することで水平方向（Ｘ方向）に平行移動、ソレノイドコイル９０４の磁力を制御することで垂直方向（Ｙ方向）に平行移動が可能である。また、ソレノイドコイル９０２、９０３の磁力の大きさや向きを変えることで、回転方向にも移動が可能である。
【０１０１】
次に、ソレノイドコイルの電流駆動回路の動作について説明する。
図１０は、ソレノイドコイルの一般的な電流駆動回路と、この回路によってソレノイドコイルの両端に印可される電圧の様態を示したものである。
【０１０２】
電流駆動回路は、電源（５Ｖ）とＧＮＤ（０Ｖ）に連なるＭＯＳトランジスタスイッチの排他制御により、ソレノイドコイルのプラス端子とマイナス端子のそれぞれに対して、５Ｖと０Ｖの電圧が交互に向きを変えながら所定のサイクル周波数で印可される。その結果、ソレノイドコイルに流れる電流も、この電圧変化に同期して電流の向きを変える。
【０１０３】
図１１は、ソレノイドコイルを流れる電流値を、ＰＷＭ電圧制御により可変する様態を説明する図であり、ソレノイドコイルの端子間に印可される電圧と電流の関係を示したものである。
【０１０４】
ソレノイドコイルの端子間に印可される電圧の正負変動のデューティ比を可変することで、これに対応して電流の向きと電流値の大きさが可変される。
電圧の正負変動に対して、電流波形はソレノイドコイルのインダクタンスで決まる周波数特性により、直流成分にサイクル周波数のリプル成分が重畳した三角波形状のものとなる。
【０１０５】
図１１に示すように、デューティ比２０％の場合には、ソレノイドコイルの負方向（プラス端子からマイナス端子に向かって）直流電流が流れることになり、反対に、デューティ比８０％の場合には、ソレノイドコイルの正方向（マイナス端子からプラス端子に向かって）に直流電流が流れる。デューティ比５０％の場合には、直流電流はほとんど流れない。
【０１０６】
ソレノイドコイルに発生する磁力の向きは、ソレノイドコイルに流れる直流電流の向きに対応し、磁力は直流電流の大きさに比例する。すなわち、ＰＷＭ電圧制御によりデューティ比を可変することで、磁力の向きと大きさを可変することができる。
【０１０７】
また、図１１の電流波形で示すように、電圧変動のデューティ比が変わると変動にともなう基本波と高調波成の成分比率が変わる。電圧変動のデューティ比が５０％の場合が最も基本波の周波数成分が大きく、デューティ比が５０％から離れるほど基本波の周波数成分が小さくなる。
【０１０８】
そのため、基本波成分であるサイクル周波数の電流リプルは、デューティ比が５０％の場合が最も大きく、デューティ比が５０％から離れるほど小さくなる。
磁気ノイズの主体は、時間とともに変動する磁束Φの変化量であり、この場合、電流リプルに依存して発生する交流磁界である。
【０１０９】
図１２は、デューティ比と交流磁界強度の関係を示したグラフである。図１２からわかるように、ソレノイドコイルの制御パラメータであるデューティ比から、ソレノイドコイルが発生する交流磁界強度すなわち磁気ノイズの大きさを概算することができる。
【０１１０】
本実施例の図９に示すようなソレノイドコイル９０１、９０２、９０３の配置例の場合、それぞれのソレノイドコイルの発生する磁界強度がわかれば、これらの合成磁界の水平成分の磁界強度も、固体撮像素子に係る2次元分布として算出できる。上下のどちらに磁界が偏るかの判定だけであれば、磁界強度は、位置に強く依存するため（距離の３乗に比例）位置的に上方に近い、ソレノイドコイル９０２、９０４と、下方に近いソレノイドコイル９０３の大小関係から、簡易的に行うことも可能である。
【０１１１】
たとえば、ソレノイドコイル９０２、９０３、９０４の磁界強度を、Dx1、Dx2、Dyとすれば、たとえば、
（a*Dy + b*Dx1）と（c*Dx2）との大小関係から判定するものと定義する。
ａ、ｂ、ｃはコイルの配置や特性に依存する重み付け係数で正符号である。
【０１１２】
また、その他の判定手段としては、予め、ソレノイドコイル９０１、９０２、９０３のそれぞれのデューティ比を振りながら、固体撮像素子の面上の磁界強度分布を測定して、デューティ比と磁界分布の関係をテーブル化しておく。
【０１１３】
そして、撮像素子の防振動作時に得られるデューティ比を使用して、あらかじめ作成された上記のテーブルから磁界強度と磁界の上下の偏りを予測するなどの方法も判定手段として考えられる。
【０１１４】
以上説明した方法を用いれば、撮像素子の防振動作時に得られるデューティ比を使用して磁界の影響度を判定することができる。
【０１１５】
防振動作時に得られるデューティ比などの制御パラメータは、撮像装置の動きに合わせて刻々と変化するので、この制御パラメータを磁界の影響度の判定に利用することで、変化に追従してリアルタイムに判定が行える。また、磁界測定のためのホールセンサなども不要であるなどメリットも大きい。
【符号の説明】
【０１１６】
１００：撮像素子
１０１：垂直走査回路
１０２：画素部
１０３：単位画素
１０４：行選択回路
１０５：列回路部
１０６：水平走査回路
１０７：タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１０８：出力端子
１１０：垂直信号線
【図１】
2019161336.tif 000003
【図２】
2019161336.tif 000004
【図３】
2019161336.tif 000005
【図４】
2019161336.tif 000006
【図５】
2019161336.tif 000007
【図６】
2019161336.tif 000008
【図７】
2019161336.tif 000009
【図８】
2019161336.tif 000010
【図９】
2019161336.tif 000011
【図１０】
2019161336.tif 000012
【図１１】
2019161336.tif 000013
【図１２】
2019161336.tif 000014
【図１３】
2019161336.tif 000015
【図１４】
2019161336.tif 000016
【図１５】
2019161336.tif 000017