(57)【要約】【課題】  より良質な画像を形成することのできる撮像装置を提供する。【解決手段】  第１の方向に配されている第１画素群は第１の方向で読み出される。また、第１画素群と隣り合う第２画素群は、第１の方向とは逆の方向である第２の方向で読み出される。更に、第２画素群と隣り合う第３画素群は、第１の方向で読み出される。【選択図】  図１
2019068270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の画素からなる画素ブロックと、
前記画素ブロックに属する前記複数の画素から読み出された信号を処理する信号処理部と、
前記複数の画素の読み出し順序を制御する読み出し部と、を有し、
前記読み出し部は、
前記複数の画素からなる第１画素群について、前記第１の方向で読み出し、
前記第１画素群と隣り合う前記複数の画素からなる第２画素群について、前記第１の方向とは逆の方向である第２の方向で読み出し、
前記第２画素群と隣り合う前記複数の画素からなり、前記第１画素群とは異なる第３画素群について、前記第１の方向で読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
複数の前記画素ブロックを有する第１の基板と、
複数の前記信号処理部を有する第２の基板と、を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板は積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項３】
第１の画素ブロックと、前記第１の画素ブロックと隣り合って配された第２の画素ブロックとを有し、
前記第１の画素ブロックの前記第１画素群と、前記第２の画素ブロックの前記第１画素群とは、対向して配されており、
前記第１の画素ブロックの前記第１の方向と、前記第２の画素ブロックの前記第１の方向は、逆の方向であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の方向および前記第２の方向は、行方向または列方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の画素のそれぞれは、１つのマイクロレンズに対応して設けられた第１の光電変換部と第２の光電変換部とを有し、
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部が隣り合う方向と、前記第１の方向とは同じ方向であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記画素ブロック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ＡＤ変換部を有し、
前記ＡＤ変換部は、前記アナログ信号と比較信号とを比較する比較器を有し、
前記比較器の入力ノードには、クランプ容量が接続されており、
前記クランプ容量の一方のノードには、前記アナログ信号が入力され、
前記クランプ容量の他方のノードには、リセット信号が入力されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記クランプ容量と前記画素ブロックとの間にサンプルホールド容量を有することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記クランプ容量に前記リセット信号が入力される期間について、
前記複数の画素のうち、最後に読み出される画素に関する前記リセット信号が入力される第１の期間は、前記最後に読み出される画素以外の画素に関する前記リセット信号が入力される第２の期間よりも長いことを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記クランプ容量に前記リセット信号が入力される回数について、
前記複数の画素のうち、最後に読み出される画素の後に入力される前記リセット信号の回数は、前記最後に読み出される画素以外の画素の後に入力される前記リセット信号の回数よりも多いことを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力する信号を処理することによって画像を生成する信号処理部と、を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記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、を有する移動体であって、
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を更に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、撮像装置、撮像システム、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
画素を第１の基板に設け、１個または複数個の画素に対応して設けられたアナログ−デジタル変換部（ＡＤ変換部）を第２の基板に設け、第１の基板と第２の基板とをＣｕ−Ｃｕ接合などにより接合するＣＭＯＳセンサが知られている。特許文献１では、１個のＡＤ変換部が占める面積は、複数の画素が占める面積に相当するため、第１の基板に設けられた複数の画素と、第２の基板に設けられた１個のＡＤ変換部とを対応づけて接続している。
【０００３】
特許文献１には、図１０に示す読み出し順序が開示されている（特許文献１の図１に相当）。図１０は、特許文献１に記載の読み出し方法の概念図を示したものである。細線の矩形１０が画素であり、太線の矩形１１が画素ブロックを示す。１つの画素ブロック１１は４×４の計１６個の画素１０から構成されており、図１０では、９個の画素ブロック１１が配されている例を示している。各画素ブロックにおいては、４行１列目の画素が始点となり、行方向に読み出しが開始される。すなわち、４行１列目から４行４列目方向に読み出される。次に、３行１列目から３行４列目、２行１列目から２行４列目と順次読み出され、最後に１行４列目の画素が読み出される。
【０００４】
また、特許文献１には、図１１（Ａ）に示す読み出し順序も開示されている（特許文献１の図５に相当）。図１１（Ａ）においては、画素ブロック１１の読み出し順序と、画素ブロック２１の読み出し順序が異なる。画素ブロック１１は、図１０に示された画素ブロック１１の読み出し方法と同様の読み出し方法が実行される。他方、画素ブロック１２は、４行４列目の画素が始点となり、４行４列目から４行１列目に読み出される。順次、読み出される行が行数の番号が少ない方向に移動され、最後に１行１列目の画素が読み出される。
【０００５】
図１０に示した読み出し順序の場合、隣接する画素ブロックの境界の画素同士は、読み出しタイミングが一致しない。この結果、図１０に示した読み出し順序の場合、画素ブロックの境界において画像に不連続性が生じる可能性がある。他方、図１１（Ａ）に示した読み出し順序によれば、隣接する画素ブロックの境界に位置する画素同士は、読み出しタイミングが近い。これにより、画素ブロックの境界で生じる不連続性を抑制することができる。
【０００６】
更に、特許文献１には、図１１（Ｂ）に示す読み出し順序も開示されている（特許文献の図６に相当）。図１１（Ｂ）の画素ブロック３１においては、画素ブロック３１が有する４つの頂点（例えば、１行１列目、１行４列目、４行４列目）のいずれかを始点として、行方向に読み出しが行われ、その後画素ブロック３１の中心まで渦巻状に移動する。図１１（Ｂ）の場合においても、図１１（Ａ）に示した読み出し順序と同様に、隣接する画素ブロックの境界に位置する画素同士は、読み出しタイミングが近い。これにより、画素ブロックの境界で生じる不連続性を抑制することができる。
【０００７】
図１０に示す読み出し順序においては、左上の画素ブロック１１の１行４列目の画素が読み出された直後に、２行１列目の画素が読み出される。同様に、図１１（Ａ）の左上の画素ブロック２１は、２行４列目が読み出された直後に、１行１列目の画素が読み出される。つまり、隣接する行に移動する場合に、次に読み出される画素は、画素ブロックの列数分だけ離れた画素となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１５５１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、画素から出力される信号を処理する信号処理部では、リセット残りが生じることがある。例えば、ＡＤ変換部を構成する比較器の入力に設けられているクランプ容量に関して、リセット電位が所望の値にならない場合がある。このため、前に読み出した画素の信号が、次に読み出す画素の信号に影響を与える（クロストーク）。図１０および図１１（Ａ）の読み出し順序を採用した場合、例えば、画素ブロックの右端（２行４列目）の画素に強い光が入射したときには、右端の列とは離れた左端（１行１列目）の画素に、本来の入射光量以上の光が照射された像が形成される可能性がある。リセット残りにより生じるクロストークがわずかであっても、右端の列と左端の列が離れていると、隣接した画素間に発生した場合に比べ、画像としては目立ちやすくなる。
【００１０】
他方、図１１（Ｂ）の読み出し方にも課題が存在する。すなわち、図１１（Ｂ）に示す読み出し順序においては、画素ブロック３１の１行目の左端の画素と、２行目の左端の画素との読み出す時刻の差が大きくなる。例えば、図１１（Ｂ）の例では、１行１列目の画素が読み出されてから１１画素後に、２行１列目の画素が読み出されることになる。この結果、隣接画素間で読み出しのタイミング差が大きくなってしまい、画像に不連続性が発生する可能性が増加する。
【００１１】
このように、特許文献１に記載の図１および図５（本願の図１０と図１１（Ａ）に相当）の読み出し順序を用いると、信号処理部、例えばＡＤ変換部におけるリセット残りに起因するクロストークが目立つ画像を形成する可能性がある。
【００１２】
また、特許文献１の図６（本願の図１１（Ｂ）に相当）に記載の読み出し順序を用いると、隣接画素間で読み出しタイミングの差が大きくなり、被写体の像が不連続になる可能性がある。
【００１３】
すなわち、特許文献１に記載の撮像装置によれば、良質な画像を形成することができない。そこで、本発明は、特許文献１に記載の撮像装置よりも、より良質な画像を形成することのできる撮像装置等の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る撮像装置は、行列状に配置された複数の画素からなる画素ブロックと、前記画素ブロックに属する前記複数の画素から読み出された信号を処理する信号処理部と、前記複数の画素の読み出し順序を制御する読み出し部と、を有し、前記読み出し部は、前記複数の画素からなる第１画素群について、前記第１の方向で読み出し、前記第１画素群と隣り合う前記複数の画素からなる第２画素群について、前記第１の方向とは逆の方向である第２の方向で読み出し、前記第２画素群と隣り合う前記複数の画素からなる第３画素群について、前記第１の方向で読み出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る撮像装置によれば、特許文献１に記載の撮像装置よりも、より良質な画像を形成することのできる撮像装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る撮像装置の模式図
【図２】実施形態１に係る撮像装置の模式図
【図３】実施形態１に係る撮像装置の模式図
【図４】実施形態１に係る撮像装置の模式図
【図５】実施形態１に係る撮像装置のタイミング図
【図６】実施形態１に係る撮像装置の模式図
【図７】実施形態２に係る撮像装置の模式図
【図８】実施形態３に係る撮像システムの構成を示す図
【図９】実施形態４に係る移動体の構成を示す図
【図１０】特許文献１に係る撮像装置の模式図
【図１１】特許文献１に係る撮像装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
図３は実施形態１に関わる撮像装置の模式図である。第１の基板４００は、複数の画素１００から構成される複数の画素ブロック１１０を有している。また、第２の基板４１０は、複数の信号処理部１１５を有している。信号処理部１１５は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部（ＡＤ変換部）を備える。第１の基板４００と第２の基板４１０とが積層されることにより、積層型の撮像装置が構成されている。各画素１００には、１つの光電変換部が設けられており、１つの光電変換部に対応して、１つのマイクロレンズ（不図示）が設けられている。
【００１８】
画素ブロック１１０と信号処理部１１５は１対１で対応している。すなわち、第１の基板４００に配されている全ての画素を１つの信号処理部で処理するのではなく、複数の画素ブロックに区分けして、画素ブロックごとに、１つの信号処理部で処理する構成となっている。これにより、ＡＤ変換などを並列に行うことができ、高速化が可能となる。また、１つの基板に複数の画素ブロックと複数の信号処理部の両方を設ける場合と比較して、各画素ブロックとそれぞれに対応する信号処理部との配線を、他の画素ブロックや他の信号処理部の近くに配置する必要がなくなる。このため、画素ブロック間のクロストークを低減することが可能となる。
【００１９】
対応する画素ブロック１１０と信号処理部１１５のペアは、平面視において重なるように設けられている。このように配置すれば、画素ブロック１１０からの出力線と、信号処理部１１５とを電気的に接続する経路が短縮化され、配線容量を軽減することが可能となる。
【００２０】
図１（Ａ）は、画素ブロック１１０における読み出し順序を示したものである。１行１列目が始点となり、行方向に読み出しが開始される。１行４列目まで至ると、２行４列目から１行目の読み出しとは反対方向である行方向に読み出しが行われる。このような読み出しが順次行われ、４行１列目まで行われる。すなわち、１行目に配されている複数の画素（第１画素群）は、第１の方向で読み出される。また、２行目に配されている複数の画素（第２画素群）は、第１の方向とは逆方向である、第２の方向に読み出される。更に、３行目に配されている複数の画素（第３画素群）は、再度、第１の方向に読み出される。
【００２１】
信号処理部１１５では、各画素の信号を逐次処理するが、その信号のレベルは各画素に照射される光量に応じて画素毎に異なる。信号処理部１１５において、ある画素の信号処理をした後に、次の画素の信号を処理する間に行う信号処理部１１５のリセットが完全ではない場合に、前の画素の信号レベルが次の画素の信号処理結果に影響を与える（クロストーク）。ここで、図１（Ａ）に示したように各画素の読み出し順番を設定すれば、前の画素の隣接画素を読み出すために、信号処理部１１５におけるリセット残りに起因するクロストークが隣接画素に連続的に現れる。これにより、クロストークが発生したとしても、画像としては目立たないようにすることが可能となる。
【００２２】
また、図１（Ａ）に示す読み出し方法は、特許文献１に記載の読み出し方法よりも質の高い画像を取得することのできる読み出し方法となる。図１１（Ｂ）を参照すると、図１１（Ｂ）では、１行１列目の画素の読み出しが終了してから、２行１列目の画素の読み出しまでは、１１画素分の時間が必要となる。これに対して、図１（Ａ）においては、ある画素を読み出してから隣の画素を読み出すまでに要する時間は、最大で７画素分の時間である。例えば、１行１列目の画素の読み出しが終了してから、２行１列目の画素の読み出しが終了するまでには、７画素分の時間が必要になるだけである。このため、図１（Ａ）の読み出し方法は、図９（Ｂ）の読み出し方法と比較して、およそ２／３程度の時間となる。このため、高速な被写体を撮像する際において、画像の不連続性を低減することが可能となる。
【００２３】
更に、図１（Ａ）の読み出しは、図１１（Ｂ）の読み出しと比較して、シンプルな選択回路を用いて実現できる。例えば、図１（Ａ）では、行方向は一般的なシフトレジスタやデコーダ、列方向は逆走機能付きのシフトレジスタやアップカウントとダウンカウントの切り替え機能付きデコーダなどで実現できる。
【００２４】
図１（Ａ）では行数の番号が多くなる方向で読み出しを行ったが、行数の番号が少なくなる方向で読み出しを行っても構わない。また、図１（Ｂ）に示すように、列数の番号が多くなる方向で読み出しを行ってもよい。更に、図１（Ｂ）では、列数の番号が多くなる方向で読み出しを行ったが、列数の番号が少なくなる方向で読み出しを行ってもよい。
【００２５】
画素ブロックにおける最後の画素の読み出しの後、つまり１フレームの終了時には信号処理部１１５を十分にリセットしてから、次のフレームの読み出しを開始するのが望ましい。図１（Ａ）および（Ｂ）の読み出し順序によれば、第１のフレームの最後に読み出す画素と、第２のフレームの最初に読み出す画素とが隣り合っていないため、リセット残りによる影響が大きくなるからである。十分にリセットするためには、リセット信号を付与する期間を長くすればよい。具体的には、比較器の入力に設けられているクランプ容量のリセット期間に関して、最後に読み出される画素については第１の期間とし、最後に読み出される画素以外の画素については第２の期間とし、第１の期間を第２の期間よりも長い期間とすればよい。或いは、最後に読み出される画素の後に入力されるリセット信号の回数は、最後に読み出される画素以外の画素の後に入力されるリセット信号の回数よりも多くすればよい。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態に係る撮像装置によれば、特許文献１と比較して、信号処理部におけるリセット残りに起因するクロストークが画像として目立つことを抑制することができる。また、隣り合う画素間で読み出しタイミングの差が大きくなることに起因する被写体の不連続性を抑制できる。これにより、特許文献１に記載の撮像装置よりも、より良質な画像を形成することのできる撮像装置を提供することが可能になる。
【００２７】
（撮像装置の動作とクロストークとの関係）
次に、図４を用いて、図１に示した撮像装置の動作とクロストークとの関係について、更に詳細に説明する。画素ブロック１１０は、画素１００に加えて、信号線１２０〜１２３、スイッチ１３０〜１３３を有する。１４０は垂直読み出し部（垂直走査部）、１５０は水平読み出し部（水平走査部）、１６０はランプ生成器である。垂直読み出し部１４０は、制御信号ＴＸ１−１〜ＴＸ４−４を用いて、各画素ブロック１１０に配されている各行の画素の蓄積時間を制御する。また、垂直読み出し部１４０は、制御信号ＳＥＬ１〜４を用いて、画素ブロック１１０の行の逐次選択を行う。また、信号処理部１１５は、容量２００、２１０と、スイッチ２２０、２３０と、比較器２４０と、カウンタ２５０を有し、ＡＤ変換部を構成する。比較器２４０の一方の入力ノードには、容量２００を介して、ランプ生成器１６０が接続されており、ランプ信号（比較信号）が入力される。また、比較器２４０の他方の入力ノードには、容量２１０を介して、信号線１２０〜１２３が接続されている。容量２１０は、画素のリセットレベルのクランプを行うことから、クランプ容量ともいう。容量２１０の一方のノードには、信号線１２０〜１２３を通じて、アナログ信号が入力される。また、容量２１０の他方のノードには、ＣＲＥＳがハイレベルとなることにより、リセットレベルの信号が入力される。水平読み出し部１５０は制御信号ＣＳＥＬ１〜４により、信号線１２０〜１２３を選択して信号処理部１１５へ接続することにより、画素ブロック１１０の列の逐次選択を行う。
【００２８】
次に、図４の撮像装置の動作波形例を図５に示し、動作を説明する。時刻ｔ０〜ｔ１１ではＳＥＬ１がハイレベル、ＳＥＬ２、３、４がローレベル（ＳＥＬ３とＳＥＬ４は不図示）であり、画素ブロック１１０中の一番上の行が選択状態となる。また、時刻ｔ０〜ｔ８ではＣＳＥＬ１、時刻ｔ８〜ｔ９ではＣＳＥＬ２、時刻ｔ９〜ｔ１０ではＣＳＥＬ３、時刻ｔ１０〜ｔ１１ではＣＳＥＬ４がそれぞれハイレベルとなる。これにより、画素ブロック１１０の１列目から４列目が逐次選択される。
【００２９】
また、時刻ｔ１１〜ｔ１５ではＳＥＬ２がハイレベル、ＳＥＬ１、３、４がローレベル（ＳＥＬ３とＳＥＬ４は不図示）であり、画素ブロック１１０中の上から二番目の行が選択状態となる。また、時刻ｔ１１〜ｔ１２ではＣＳＥＬ４、時刻ｔ１２〜ｔ１３ではＣＳＥＬ３、時刻ｔ１３〜ｔ１４ではＣＳＥＬ２、時刻ｔ１４〜ｔ１５ではＣＳＥＬ１がそれぞれハイレベルとなり、画素ブロック１１０の列が、今度は４列目から１列目が逐次選択される。
【００３０】
次に、一画素の信号の読み出しと信号処理部１１５での処理動作について説明する。時刻ｔ０では、画素ブロックの１行１列目の画素１００が選択されて信号処理部１１５へと接続された状態となっている。また、ＣＲＥＳがハイレベルとなることにより、スイッチ２３０がオン状態となり、比較器２４０の片側の入力ノードＣＩＮはリセットレベルへとリセットされる。同時にスイッチ２２０もオン状態となり、比較器２４０のもう一端の入力ノードもリセットレベルへとリセットされる。
【００３１】
時刻ｔ１までにこのリセットを完了するとともに、画素１００から出力されている画素のリセットレベルのクランプを行う。つまり、時刻ｔ１の時点で、容量２１０の一方のノードであるＣＩＮはコンパレータのリセットレベル、他方のノードは画素ブロック１００の１行１列目の画素１００のリセットレベルとなっている。このとき、容量２００の比較器２４０側のノードはコンパレータのリセットレベル、もう片側はＲＡＭＰの基準レベルとなっている。
【００３２】
時刻ｔ１でＣＲＥＳをオフし、比較器２４０のリセットおよび画素リセットレベルのクランプを終了する。時刻ｔ２〜ｔ３でＲＡＭＰをスロープダウンしていき、比較器２４０の出力が反転するまでの時間をカウンタ２５０で計測し、その時間（ｔ３−ｔ２）に相当するデジタル値を画素リセットレベルのＡＤ変換値として得る。時刻ｔ４にＴＸ１−１をハイレベルとすることにより、画素１００に設けられた転送トランジスタをオンにする。これにより、光電変換部からフローティングディフュージョンに信号電荷が転送され、画素１００から信号レベルが出力される。リセットレベルから信号レベルへと遷移することにより、ＣＩＮの電位も該信号レベルに応じて低下する。この信号レベルは画素毎に照射されている光量に応じて、画素毎に異なる。
【００３３】
時刻ｔ６〜ｔ７で再びＲＡＭＰがスロープダウンしていき、比較器２４０の出力が反転するまでの時間をカウンタ２５０にて計測し、その時間（ｔ７−ｔ６）に相当するデジタル値を画素信号レベルのＡＤ変換値として得る。この画素信号レベルのＡＤ変換値と、画素リセットレベルのＡＤ変換値との差分をとることにより、最終的なＡＤ変換結果を得る。
【００３４】
時刻ｔ８で次の画素の読み出しのために再び、比較器２４０のリセットおよび画素リセットレベルのクランプを開始する。ここで、ＣＲＥＳをハイレベルとして行う比較器２４０のリセット動作が完全ではなかった場合、時刻ｔ５〜ｔ８のＣＩＮの電位が低いほど、次の画素読み出し時のＣＩＮのリセットレベルが低くなる。これにより、比較器２４０の動作点が、前の画素の信号レベルによって変動してしまい、前の読み出し画素から次の読み出し画素へのクロストークが発生する可能性がある。本実施形態では、隣り合う画素同士を連続的に読み出すため、特許文献１と比較して、クロストークが画像として目立つことを防止している。
【００３５】
図６は、図４の撮像装置の変形例である。図４に示した制御信号ＴＸ１−１〜ＴＸ４−４の駆動線は省略している。図４では、行を選択した後に列を選択していたのに対して、図６では、列を選択した後に行を選択する点が異なる。具体的には、図６において、信号線１２０〜１２３を行方向の画素１００で共有している。この場合、列の選択は、画素の制御線ＣＳＥＬ１〜４で行い、行の選択は、スイッチ１３０〜１３３で行う。また、図６においては、スイッチ２６０と容量２７０で構成されるサンプルホールド部とバッファ２８０を有する。容量２７０をサンプルホールド容量ということもある。このようなサンプルホールド部を有する場合、容量２７０にある画素の信号レベルをホールドし、その状態で信号レベルのＡＤ変換を行っている間に画素ブロック１１０では、次の画素のリセットレベルの読み出しを開始できるため、高速な動作が可能となる。つまり、前の画素の読み出しと次の画素の読み出しの一部同士を重ねることで高速が可能となる。ただし、この場合、動作を重ねることにより、前の画素から次の画素へのクロストークのリスクが大きくなる。例えば、前の画素の信号レベルに応じて、比較器２４０の出力が反転するタイミングが変化するので、それにより、次の画素のリセットレベルへの干渉が変化する。また、サンプルホールドに用いる容量２７０もクロストークの要因となる。容量２７０へ画素１００のリセットレベルを書き込む際の初期値は、前の画素の信号レベルであるので、書き込みが完全ではない場合、クロストークが発生する。このように高速化が可能な反面、クロストークのリスクが大きくなる。このような構成においては、特に、クロストークが遠くに配置されている画素に現れ、画像として目立つことを防止することが重要となり、本実施形態で説明した画素信号の読み出し方法がより効果的に作用する。
【００３６】
（その他の変形例）
図２は、図１に示した読み出し方法の変形例である。図２においては、隣り合う画素ブロック１１０間で、画素１００の読み出し順が、線対称となるように構成されている。換言すれば、第１の画素ブロックのうち、１行目に配されている画素群（第１の画素群）と、第２の画素ブロックのうち、１行目に配されている画素群（第１の画素群）とが対向して配置している。また、第１の画素ブロックの第１の画素群が読み出される方向（第１の方向）と、第２の画素ブロックの第１の画素群が読み出される方向（第１の方向）とが、逆の方向となっている。これにより、隣り合う画素ブロック１１０間の画素の読み出しタイミングを統一し、画素ブロック１１０間をまたぐ画像の不連続性を低減することが可能となる。
【００３７】
また、図４と図６に示すように、本実施形態ではスロープ型のＡＤ変換器を例にとって説明したが、ＡＤ変換器はスロープ型に限られるものではない。例えば、ランプ生成器１６０と容量２００をバイナリウェイトの容量群等で置き換えて、逐次比較型のＡＤ変換器としてもよい。
【００３８】
更に、図１と図２に示すように、本実施形態では、複数の画素ブロック１１０を有することを前提として説明した。しかし、複数の画素が行列状に配置されている画素アレイを１つの画素ブロックとしてとらえ、この画素アレイに対して、上記の読み出し方法を採用してもよい。
【００３９】
加えて、図３に示すように、本実施形態では、第１の基板４００に画素ブロック１１０を有し、第２の基板４１０に信号処理部１１５を有する積層型の撮像装置を説明した。しかし、積層型ではない撮像装置にも、本実施形態に係る発明を適用することが可能である。
【００４０】
（実施形態２）
図７は本実施形態に係る画素ブロック１１０の模式図である。図７に示すように、画素１００には、１つのマイクロレンズに対応して、位相検出用に第１の光電変換素部３００と、第２の光電変換部３１０をそれぞれ有する。図７（Ａ）では、第１と第２の光電変換部３００、３１０は行方向（横方向）に分割されており、第１の光電変換部３００から得られる行方向の像と、第２の光電変換部３１０から得られる行方向の像の比較から位相差検出を行う。このとき、行方向に配置された画素１００間で読み出し時間が大きく異なると、位相検出に用いる像が不連続になる可能性がある。そこで、図７（Ａ）のように、行方向に分割された光電変換部を有する場合は、行方向に読み出し、順次列方向に移動させる読み出し方法とする。この場合、例えば、図４に示す撮像装置を用いて、行選択、列逐次で読み出す。
【００４１】
他方、図７（Ｂ）のように、画素１００が、列方向（縦方向）に分割された光電変換部３００、３１０を有する場合は、列方向に走査し、順次行方向に移動させる形態とする。この場合、例えば、図６に示す撮像装置を用いて、列選択、行逐次で読み出す。
【００４２】
また、位相検出を行うために第１と第２の光電変換部３００、３１０の信号を用いるのではなく、第１と第２の光電変換部３００、３１０の信号の合算により、位相検出と合わせて通常の画像取得を行うことも可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、第１の光電変換部３００と第２の光電変換部３１０の信号を逐次で読み出した。しかし、信号処理部１１５に第１の光電変換部３００用の信号処理部と第２の光電変換部３１０用の信号処理部を備えれば、並列に両方の信号を同時に読み出すことが可能となる。これにより、位相検出画像の同時性が確保でき、両者の画像の不連続性の影響を更に抑制した処理が可能となる。
【００４４】
更に、本実施形態では、画素１００の全画素を位相検出用の２画素構成として説明したが、全画素に限定されるものではなく、位相検出用の画素が離散的に配置された構成を採用してもよい。
【００４５】
本実施形態に係る撮像装置によれば、特許文献１と比較して、信号処理部におけるリセット残りに起因するクロストークが画像として目立つことを抑制できる。また、隣り合う画素間で読み出しタイミングの差が大きくなることに起因する被写体の不連続性を抑制できる。これにより、特許文献１に記載の撮像装置よりも、より良質な画像を形成することのできる撮像装置を提供することが可能になる。
【００４６】
（実施形態３）
図８は、本実施形態による撮像システム５００の構成を示すブロック図である。本実施形態の撮像システム５００は、上記の撮像装置のいずれかの構成を適用した撮像装置２０００を含む。撮像システム５００の具体例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラ等が挙げられる。撮像システム５００は、撮像装置２０００、レンズ５０２０、絞り５０４、レンズ５０２０の保護のためのバリア５０６を有する。撮像システム５００は、撮像装置２０００から出力される出力信号の処理を行う信号処理部５０８０を有する。信号処理部５０８０は、必要に応じて入力信号に対して各種の補正、圧縮を行って出力する信号処理の動作を行う。信号処理部５０８０は、撮像装置２０００より出力される出力信号に対してＡＤ変換処理を実施する機能を備えていてもよい。撮像システム５００は、更に、画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリ部５１０、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）５１２を有する。更に撮像システム５００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５１４、記録媒体５１４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）５１６を有する。
【００４７】
更に撮像システム５００は、各種演算を行うとともにデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部５１８、撮像装置２０００と信号処理部５０８０に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部５２０を有する。撮像装置２０００は、画像用信号を信号処理部５０８０に出力する。信号処理部５０８０は、撮像装置２０００から出力される画像用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。また、信号処理部５０８０は、画像用信号を用いて、画像を生成する。
【００４８】
上述した各実施例の撮像装置による撮像装置を用いて撮像システムを構成することにより、より良質の画像が取得可能な撮像システムを実現することができる。
【００４９】
（実施形態４）
本実施形態の撮像システム及び移動体について、図９を用いて説明する。本実施形態では、車載カメラに関する撮像システムの一例を示す。図９は、車両システムとこれに搭載され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７０１は、撮像装置７０２、画像前処理部７１５、集積回路７０３、光学系７１４を含む。光学系７１４は、撮像装置７０２に被写体の光学像を結像する。撮像装置７０２は、光学系７１４により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する。撮像装置７０２は、上述の各実施形態のいずれかの撮像装置である。画像前処理部７１５は、撮像装置７０２から出力された信号に対して所定の信号処理を行う。撮像システム７０１には、光学系７１４、撮像装置７０２及び画像前処理部７１５が、少なくとも２組設けられており、各組の画像前処理部７１５からの出力が集積回路７０３に入力されるようになっている。
【００５０】
集積回路７０３は、撮像システム用途向けの集積回路であり、メモリ７０５を含む画像処理部７０４、光学測距部７０６、視差演算部７０７、物体認知部７０８、異常検出部７０９を含む。画像処理部７０４は、画像前処理部７１５の出力信号に対して、現像処理や欠陥補正等の画像処理を行う。メモリ７０５は、撮像画像の一次記憶、撮像画素の欠陥位置を格納する。光学測距部７０６は、被写体の合焦や、測距を行う。視差演算部７０７は、複数の撮像装置７０２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。物体認知部７０８は、車、道、標識、人等の被写体の認知を行う。異常検出部７０９は、撮像装置７０２の異常を検出すると、主制御部７１３に異常を発報する。
【００５１】
集積回路７０３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し、これらの組合せ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。
【００５２】
主制御部７１３は、撮像システム７０１、車両センサ７１０、制御ユニット７２０等の動作を統括・制御する。なお、主制御部７１３を持たず、撮像システム７０１、車両センサ７１０、制御ユニット７２０が個別に通信インターフェースを有して、それぞれが通信ネットワークを介して制御信号の送受を行う（例えばＣＡＮ規格）方法も取りうる。
【００５３】
集積回路７０３は、主制御部７１３からの制御信号を受け或いは自身の制御部によって、撮像装置７０２へ制御信号や設定値を送信する機能を有する。例えば、集積回路７０３は、撮像装置７０２内の電圧スイッチ１３をパルス駆動させるための設定や、フレーム毎に電圧スイッチ１３を切り替える設定等を送信する。
【００５４】
撮像システム７０１は、車両センサ７１０に接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの自車両走行状態及び自車外環境や他車・障害物の状態を検出することができる。車両センサ７１０は、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でもある。また、撮像システム７０１は、自動操舵、自動巡行、衝突防止機能等の種々の運転支援を行う運転支援制御部７１１に接続されている。特に、衝突判定機能に関しては、撮像システム７０１や車両センサ７１０の検出結果を基に他車・障害物との衝突推定・衝突有無を判定する。これにより、衝突が推定される場合の回避制御、衝突時の安全装置起動を行う。
【００５５】
また、撮像システム７０１は、衝突判定部での判定結果に基づいて、ドライバーに警報を発する警報装置７１２にも接続されている。例えば、衝突判定部の判定結果として衝突可能性が高い場合、主制御部７１３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７１２は、音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムやメーターパネルなどの表示部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。
【００５６】
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７０１で撮影する。図９（ｂ）に、車両前方を撮像システム７０１で撮像する場合の撮像システム７０１の配置例を示す。
【００５７】
また、本実施形態では、他の車両と衝突しない制御を説明したが、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。更に、撮像システム７０１は、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機或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。
【００５８】
（その他の実施形態）
以上、各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制限されるものではなく、様々な変更および変形が可能である。また、各実施形態は相互に適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  画素
１１０  画素ブロック
４００  第１の基板
４１０  第２の基板
【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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