(57)【要約】      （修正有）【課題】参照画素の信号の読み出しと、複数の有効画素が出力する信号同士の混合とのそれぞれをより好適に行う撮像装置の駆動方法、撮像装置、撮像システムを提供する。【解決手段】複数の有効画素１０２ａで光電変換部の電荷に基づく信号を各々の増幅トランジスタの入力ノードをお互いに電気的に接続せずに1つの垂直信号線１０９に出力する期間を重ねるとともに、参照画素の各々が前記垂直信号線に個別に信号を出力する【選択図】図１
2015213258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の垂直信号線とを有し、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、
前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、
前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、
前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、
前記第１の動作が、
前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、
前記第２の動作が、
前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記垂直信号線に個別に信号を出力する動作、
もしくは、
前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【請求項２】
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記浮遊拡散部に、前記光電変換部から電荷が出力され、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記複数の参照画素の各々の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記有効画素の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項３】
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記浮遊拡散部のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタとをさらに有し、前記浮遊拡散部に、前記光電変換部から電荷が出力され、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記第１の動作を行う第１のフレーム期間と、前記第１の動作を行わずに前記複数の有効画素から信号を読み出す第２のフレーム期間とにおいて、
前記第１のフレーム期間における、前記複数の参照画素および前記複数の有効画素の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記第２のフレーム期間における、前記複数の参照画素および前記複数の有効画素の前記リセットトランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項４】
前記複数の参照画素の各々と前記複数の画素の各々とが有する前記増幅トランジスタは、前記垂直信号線に供給される電流と、前記増幅トランジスタに供給される電圧とによってソースフォロワ動作を行い、
前記第２の動作において前記垂直信号線に供給する電流の電流値を、前記第１の動作において前記垂直信号線に供給する電流の電流値よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項５】
前記複数の参照画素の各々と前記複数の画素の各々とが有する前記増幅トランジスタは、前記垂直信号線に供給される電流とによってソースフォロワ動作を行い、
前記第１の動作を行う第１のフレーム期間と、前記第１の動作を行わずに前記複数の有効画素から信号を読み出す第２のフレーム期間とにおいて、
前記第２のフレーム期間において前記垂直信号線に供給する電流の電流値を、前記第１のフレーム期間において前記垂直信号線に供給する電流の電流値よりも大きくすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
前記複数の画素は、前記光電変換部の一部が遮光された光電変換部を有する焦点検出用画素を有し、
前記焦点検出用画素の前記増幅トランジスタから、前記第２の動作によって信号を読み出すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項７】
前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部を有し、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタは、遮光された光電変換部の電荷に基づく信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項８】
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、遮光された光電変換部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記遮光された光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記参照画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記有効画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項９】
前記複数の参照画素の各々は浮遊拡散部と、遮光された光電変換部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記遮光された光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記複数の有効画素の各々は浮遊拡散部と、制御ノードに出力される制御電圧に基づいて前記光電変換部から前記浮遊拡散部への電荷の転送のオンとオフとを制御する転送トランジスタとを有し、前記増幅トランジスタは、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を前記垂直信号線に出力し、
前記第１の動作を行う第１のフレーム期間と、前記第１の動作を行わずに前記複数の有効画素から信号を読み出す第２のフレーム期間とにおいて、
前記第１のフレーム期間における、前記複数の参照画素の各々および前記複数の有効画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差を、前記第２のフレーム期間における、前記複数の参照画素の各々および前記複数の有効画素の前記転送トランジスタのオンとオフとの前記制御電圧の電圧差よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記複数の画素の各々は、オンの状態で前記増幅トランジスタと前記垂直信号線との間の電気的経路が導通し、オフの状態で前記電気的経路が非導通となる選択トランジスタをさらに有し、
前記第１の動作において、前記複数の有効画素の各々の前記選択トランジスタがオンの状態の期間を互いに重ねることによって、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ね、
前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作の場合には、該動作を、前記複数の参照画素の各々の前記選択トランジスタがオンの状態の期間を互いに重ねることによって行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の垂直信号線とを有し、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配された参照画素とを有し、
前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、増幅トランジスタとを有し、
前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部と、増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、
前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、
前記第１の動作が、
前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、
前記第２の動作が、
前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記垂直信号線に個別に信号を出力する動作、
もしくは、
前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【請求項１２】
行列状に配された複数の画素と、
各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の垂直信号線と、
第１の動作と第２の動作とをそれぞれ前記複数の画素に行わせる制御部とを有する撮像装置であって、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、
前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、
前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有し、
前記第１の動作が、
前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、
前記第２の動作が、
前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記垂直信号線に個別に信号を出力する動作、
もしくは、
前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
前記制御部は、垂直走査回路を有し、
前記第１の動作は、前記垂直走査回路が、前記複数の有効画素を、１つの前記垂直信号線に信号を出力する画素として同時に選択することによって行われる動作であり、
前記第２の動作は、前記垂直走査回路が、前記複数の参照画素を１行ずつ選択することによって行われる動作、
もしくは、
前記垂直走査回路が、
前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素を、１つの前記垂直信号線に信号を出力する画素として同時に選択することによって行われる動作であることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記複数の画素は、前記光電変換部の一部が遮光された光電変換部を有する焦点検出用画素を有し、
前記焦点検出用画素の前記増幅トランジスタから、前記第２の動作によって信号を読み出すことを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部を有し、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタは、前記遮光された光電変換部の電荷に基づく信号を出力することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれかに記載の撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理することで画像を生成する出力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１７】
請求項１４に記載の撮像装置と、前記撮像装置から出力される信号を処理する出力信号処理部と、前記撮像装置に入射光を導く光学系とを有し、
前記撮像装置は、前記焦点検出用画素が出力する信号に基づく焦点検出信号と、前記複数の有効画素が出力する信号に基づく撮像信号とを前記出力信号処理部に出力し、
前記出力信号処理部は、前記焦点検出信号に基づいて合焦しているか否かを検出するとともに、前記撮像信号を用いて画像を生成することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置の駆動方法、撮像装置、撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
行列状に画素が配列された撮像装置が知られている。特許文献１の撮像装置は、１つの垂直信号線に電気的に接続された複数列の画素の出力する信号同士を、垂直信号線にて混合する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０９７６４６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では、ノイズレベルなど有効画素の信号とは異なる信号のみを出力する参照画素の信号の読み出しと、複数の有効画素が出力する信号同士の混合とのそれぞれを好適に行う検討がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記の課題を鑑みて為されたものであり、その一の態様は、行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の垂直信号線とを有し、
前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、前記第１の動作が、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記垂直信号線に個別に信号を出力する動作、もしくは、前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法である。
【０００６】
また、別の態様は、行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の垂直信号線とを有し、前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配された参照画素とを有し、前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、増幅トランジスタとを有し、前記複数の参照画素の各々は、遮光された光電変換部と、増幅トランジスタを有する撮像装置の駆動方法であって、前記撮像装置は、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ行い、前記第１の動作が、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記垂直信号線に個別に信号を出力する動作、もしくは、前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記光電変換部が生成した電荷を混合せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置の駆動方法である。
【０００７】
また、別の態様は、行列状に配された複数の画素と、各々が前記複数の画素の列に対応して配された複数の垂直信号線と、第１の動作と第２の動作とをそれぞれ前記複数の画素に行わせる制御部とを有する撮像装置であって、前記複数の画素は、複数行および複数列に配された複数の有効画素と、少なくとも１行に、前記複数の有効画素が配された列に対応して複数列に配されるとともに、ノイズレベルの信号のみを出力する複数の参照画素とを有し、前記複数の有効画素の各々は、入射光を光電変換する光電変換部と、入力ノードに前記光電変換部が生成した電荷が入力される増幅トランジスタとを有し、前記複数の参照画素の各々は、入力ノードを有する増幅トランジスタを有し、前記第１の動作が、前記複数の有効画素の各々の前記光電変換部の電荷に基づく信号を、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の有効画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であり、前記第２の動作が、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが１つの前記垂直信号線に個別に信号を出力する動作、もしくは、前記複数の参照画素の各々の前記入力ノードの電位に基づく信号を、前記第１の動作で前記増幅トランジスタが出力する期間を互いに重ねた前記複数の有効画素の行数よりも少ない行数の前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタが、前記複数の参照画素の各々の前記増幅トランジスタの前記入力ノードを互いに電気的に接続せずに１つの前記垂直信号線に出力する期間を、互いに重ねる動作であることを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【０００８】
参照画素の信号の読み出しと、複数の有効画素が出力する信号同士の混合とのそれぞれを、より好適に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置の構成の一例を示した図と、画素の構成の一例を示した図
【図２】信号処理回路の構成の一例を示した図
【図３】撮像装置の動作の一例を示した図
【図４】撮像装置の動作の他の一例を示した図
【図５】撮像装置の動作の他の一例を示した図
【図６】撮像装置の動作の他の一例を示した図
【図７】電流供給部の構成の一例を示した図
【図８】撮像装置の構成の一例を示した図と、撮像装置が出力する信号の順序と電流供給部の電流値とを示した図
【図９】撮像システムの構成の一例を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
図１（ａ）は本実施例の撮像装置の構成を示した図である。
【００１１】
画素アレイ１００には、有効画素１０２ａが行列状に配列された有効画素領域１０１ａと、オプティカルブラック画素（以下、ＯＢ画素と表記する）１０２ｂが行列状に設けられたＯＢ画素領域１０１ｂとが設けられている。ＯＢ画素１０２ｂは、本実施例における、ノイズレベルの信号のみを出力する参照画素の一例である。ＯＢ画素領域１０１ｂは、有効画素領域１０１ａに隣接している。有効画素１０２ａは、ノイズレベルの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信号（以下、光電変換信号と表記する）とをそれぞれ垂直信号線１０９に出力する。ＯＢ画素１０２ｂは、ノイズレベルの信号であるノイズ信号を垂直信号線１０９に出力する。以下、有効画素１０２ａが出力するノイズ信号を、有効ノイズ信号と表記し、ＯＢ画素１０２ｂが出力するノイズ信号をＯＢノイズ信号と表記する。尚、図１（ａ）では、有効画素１０２ａ、ＯＢ画素１０２ｂ、垂直信号線１０９について１列のみを示しているが、実際には、数千列に渡って有効画素１０２ａ、ＯＢ画素１０２ｂ、垂直信号線１０９が設けられている。尚、以下では、有効画素１０２ａ、ＯＢ画素１０２ｂを含めて表す場合には、画素１０２として表記する。
【００１２】
垂直走査回路１１２は、有効画素１０２ａ、ＯＢ画素１０２ｂを行ごとに順次走査する。垂直走査回路１１２によって選択された行に位置する有効画素１０２ａは、有効ノイズ信号と光電変換信号とをそれぞれ垂直信号線１０９に出力する。また、垂直走査回路１１２によって選択された行に位置するＯＢ画素１０２ｂは、垂直信号線１０９にＯＢノイズ信号を出力する。垂直走査回路１１２は、制御部の一例である。
【００１３】
信号処理回路１０３には、電流供給部１０４、増幅部１０５、信号保持部１０６、水平走査回路１０７が設けられている。電流供給部１０４は１つのブロックで示しているが、各列の垂直信号線１０９に対応して各々が設けられた複数の電流供給部１０４を１つのブロックとしてまとめて示したものである。また、増幅部１０５および信号保持部１０６についても同じく、各列の垂直信号線１０９に対応して各々が設けられた複数の増幅部１０５および複数の信号保持部１０６のそれぞれを１つずつのブロックとして示している。
【００１４】
水平走査回路１０７は、各列の信号保持部１０６を順次走査する。これにより、各列の信号保持部１０６が保持した信号が、各列の信号保持部１０６から順次、出力アンプ１０８に転送される。出力アンプ１０８は、各列の信号保持部１０６から出力された信号を増幅した信号を、撮像装置の外部に出力する。
【００１５】
タイミングジェネレータ１１０（以下、ＴＧ１１０と表記する）は、電流供給部１０４、増幅部１０５、信号保持部１０６、水平走査回路１０７、垂直走査回路１１２の動作を制御する。
【００１６】
垂直走査回路１１２は、ＴＧ１１０からの制御によって、同時に選択する画素の行数を変化することができる。
【００１７】
図１（ｂ）は、本実施例の有効画素１０２ａ、ＯＢ画素１０２ｂのそれぞれの回路の構成を示した図である。図１（ｂ）では、ＯＢ画素１０２ｂが有する素子について符号を付している。ＯＢ画素１０２ｂの光電変換部２０１が遮光されている点を除いて、有効画素１０２ａとＯＢ画素１０２ｂとの構成は同じである。
【００１８】
光電変換部２０１は、入射光に基づく電荷を生成する。トランジスタ２０２は、光電変換部２０１と浮遊拡散部（以下、ＦＤ部と表記する。ＦＤとは、浮遊拡散を意味するＦｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎの頭文字を取ったものである。）２０３との間の電気的経路に設けられている。トランジスタ２０２は、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転送トランジスタである。トランジスタ２０４は、一方の主ノードがＦＤ部２０３に電気的に接続され、他方の主ノードには電源電圧ＶＤＤが与えられている。トランジスタ２０４は、ＦＤ部２０３の電位のリセットのオンとオフとを制御するリセットトランジスタである。トランジスタ２０５は、入力ノードはＦＤ部２０３に電気的に接続され、一方の主ノードは電源電圧ＶＤＤが与えられ、他方の主ノードには、トランジスタ２０６の一方の主ノードが電気的に接続されている。トランジスタ２０５は、ＦＤ部２０３の電位に基づく信号を出力する増幅トランジスタである。トランジスタ２０６の他方の主ノードは、垂直信号線１０９が電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、増幅トランジスタであるトランジスタ２０５と、垂直信号線１０９との導通、非導通を切り替える選択トランジスタである。トランジスタ２０２、トランジスタ２０４、トランジスタ２０６の制御ノードには、垂直走査回路１１２からそれぞれ順に、信号ｐｔｘ、信号ｐｒｅｓ、信号ｐｓｅｌが与えられる。
【００１９】
画素１０２のトランジスタ２０５は、電流供給部１０４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。
【００２０】
ＯＢ画素１０２ｂのｎ行目を駆動するパルスをｐｒｅｓ［ｎ］、ｐｔｘ［ｎ］、ｐｓｅｌ［ｎ］とし、有効画素１０２ａのｍ行目を駆動するパルスをｐｒｅｓ［ｍ］、ｐｔｘ［ｍ］、ｐｓｅｌ［ｍ］とする。
【００２１】
図２は、図１（ａ）に記載の信号処理回路１０３の１列分の回路図を示した図である。
【００２２】
電流供給部１０４である電流源は、垂直信号線１０９を介して、画素１０２のトランジスタ２０５に電流を供給する。
【００２３】
増幅部１０５は、帰還容量３０９、入力容量３１０、スイッチ３１１、差動アンプ３１２を有する。差動アンプ３１２の反転ノードは、入力容量３１０の一方のノードと、帰還容量３０９の一方のノードと、スイッチ３１１の一方のノードのそれぞれに電気的に接続されている。差動アンプ３１２の非反転ノードは、基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。差動アンプ３１２の出力ノードは、帰還容量３０９の他方のノードと、スイッチ３１１の他方のノードと、信号保持部１０６が電気的に接続されている。
【００２４】
信号保持部１０６はスイッチ３０１、スイッチ３０２、Ｎ信号保持容量３０３、Ｓ信号保持容量３０４、スイッチ３０５、スイッチ３０６によって構成される。スイッチ３０１、スイッチ３０２はそれぞれＣＭＯＳスイッチである。スイッチ３０１はＴＧ１１０から出力される信号ｐｎと、信号ｐｎを反転させた信号である信号ｐｎ＿ｂ信号とによって、オン、オフが制御される。スイッチ３０２はＴＧ１１０から出力される信号ｐｓと、信号ｐｓを反転させた信号である信号ｐｓ＿ｂ信号とによって、オン、オフが制御される。
【００２５】
水平走査回路１０７は、スイッチ３０５、スイッチ３０６のそれぞれのオン、オフを制御する。スイッチ３０５がオンすると、Ｎ信号保持容量３０３が保持した信号が、出力アンプ１０８に出力される。また、スイッチ３０６がオンすると、Ｓ信号保持容量３０４が保持した信号が出力アンプ１０８に出力される。出力アンプ１０８は、Ｎ信号保持容量３０３が保持した信号とＳ信号保持容量３０４が保持した信号とを増幅した信号を出力する。
【００２６】
図３は、図１（ａ）に示した撮像装置の駆動タイミングを示した図である。
【００２７】
撮像装置は、１つの垂直信号線１０９において、Ｘ行（Ｘは２以上の数）の有効画素１０２ａの信号同士を混合する。また撮像装置は、１つの垂直信号線１０９において、Ｘより少ないＹ行のＯＢ画素１０２ｂの信号同士を混合する。本実施例の撮像装置はＸ＝２、Ｙ＝１の場合について説明する。
【００２８】
図３に示した動作では、複数行の有効画素１０２ａの各々のＦＤ部２０３は、各々の有効画素１０２ａの光電変換部２０１が生成した電荷を保持する。そして、垂直走査回路１１２は、複数行の有効画素１０２ａを同時に選択する。つまり、複数の有効画素１０２ａの各々のトランジスタ２０５が、各々の光電変換部２０１が生成した電荷に基づく信号を出力する期間を互いに重ねる。これにより、垂直信号線１０９において、複数行の有効画素１０２ａの各々が出力する信号同士が混合される。また、複数行のＯＢ画素１０２ｂの各々のＦＤ部２０３は、各々のＯＢ画素１０２ｂの光電変換部２０１で生じる暗電流成分に基づく電荷を保持する。そして、垂直走査回路１１２は各行のＯＢ画素１０２ｂをそれぞれ個別に選択する。これにより、垂直信号線１０９には、ＯＢ画素１０２ｂから１行ずつ信号が混合されずに出力される。
【００２９】
図３では、ＯＢ画素１０２ｂに関わる動作を時刻ｔ１から時刻ｔ１０までの期間に行う。また、有効画素１０２ａに関わる動作を時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの期間に行う。
【００３０】
図３に示した各信号は、図１（ｂ）、図２に示した各信号に対応している。
【００３１】
図３に示した信号ｐｔｘ、信号ｐｒｅｓ、信号ｐｓｅｌはそれぞれ順に、トランジスタ２０２、トランジスタ２０４、トランジスタ２０６を制御する信号である。
【００３２】
時刻ｔ１でｐｒｅｓ［ｎ］がＬｏｗレベル（以下、Ｌｏと表記する）になり、トランジスタ２０４をＯＦＦする。これにより、ＦＤ部２０３のリセットが解除される。また、垂直走査回路１１２は選択する行の信号ｐｓｅｌ［ｎ］がＨｉｇｈレベル（以下、Ｈｉと表記する）とする。これにより、ｎ行目のＯＢ画素１０２ｂのトランジスタ２０６がオンする。これにより、ｎ行目のＯＢ画素１０２ｂのトランジスタ２０５が、トランジスタ２０６を介して、垂直信号線１０９に電気的に接続される。
【００３３】
時刻ｔ２に、ＴＧ１１０が、スイッチ３１１を制御する信号ｐｃをＨｉとする。そして、ＴＧ１１０は、パルスｐｃを、時刻ｔ３にＬｏとする。これにより、リセットされたＦＤ部２０３の電位に基づく垂直信号線１０９の電位を、入力容量３１０がクランプする。また、時刻ｔ３における増幅部１０５の出力は基準電位Ｖｒｅｆとなる。
【００３４】
時刻ｔ４でＴＧ１１０は信号ｐｔｎをＨｉとする。これにより、スイッチ３０１がオンする。そして、時刻ｔ５に、ＴＧ１１０は信号ｐｔｎをＬｏとする。これによって、Ｎ信号保持容量３０３は時刻ｔ５に増幅部１０５が出力する信号（以下、Ｎ信号と表記する）を保持する。Ｎ信号は、増幅部１０５のオフセットの列ごとのばらつきを主成分とする信号である。
【００３５】
時刻ｔ６に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｔｘ［ｎ］をＨｉとする。
【００３６】
そして、時刻ｔ７に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｔｘ［ｎ］をＬｏとする。これにより、ＦＤ部２０３は、ＯＢ画素１０２ｂの光電変換部２０１で生じる暗電流成分に基づく電荷を保持する。トランジスタ２０５は、このＦＤ部２０３の電位に基づく信号を、トランジスタ２０６を介して垂直信号線１０９に出力する。
【００３７】
差動アンプ３１２の反転入力ノードには、時刻ｔ３に入力容量３１０がクランプした電位と、時刻ｔ６の垂直信号線１０９との差の信号が入力される。
【００３８】
増幅部１０５は、反転入力ノードに入力された信号を増幅した信号を、信号保持部１０６に出力する。
【００３９】
この差動アンプ３１２の増幅率は、入力容量３１０と帰還容量３０９の容量値の比で決まる。この光電変換部２０１が生成した電荷に基づく信号を増幅部１０５が増幅して出力した信号を、Ｓ信号と表記する。
【００４０】
時刻ｔ８にＴＧ１１０は信号ｐｔｓをＨｉとする。これにより、スイッチ３０２がオンする。その後、時刻ｔ９に、ＴＧ１１０は信号ｐｔｓをＬｏとする。これによって、Ｓ信号保持容量３０４は、増幅部１０５が出力するＳ信号を保持する。
【００４１】
また、時刻ｔ９に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｓｅｌ［ｎ］をＬｏとする。
【００４２】
そして、水平走査回路１０７は、各列の信号保持部１０６を走査する。つまり、各列のスイッチ３０５、スイッチ３０６を順次オンとする。これにより、各列の信号保持部１０６が保持したＳ信号とＮ信号のそれぞれが、出力アンプ１０８に出力される。
【００４３】
次に、有効画素１０２ａに関わる動作について説明する。以下、先に説明したＯＢ画素１０２ｂに関わる動作とは異なる点を中心に説明する。
【００４４】
時刻ｔ１１に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｓｅｌ［ｍ］と信号ｐｓｅｌ［ｍ＋１］を共にＨｉとする。これにより、ｍ行目とｍ＋１行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０６が同時にオンする。また、時刻ｔ１１に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｒｅｓ［ｍ］と信号ｐｒｅｓ［ｍ＋１］を共にＬｏとする。これにより、ｍ行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５は、リセットされたＦＤ部２０３の電位に基づく信号を垂直信号線１０９に出力する。同じく、ｍ＋１行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５は、リセットされたＦＤ部２０３の電位に基づく信号を垂直信号線１０９に出力する。これにより、垂直信号線１０９において、ｍ行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５が出力する信号と、ｍ＋１行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５が出力する信号とが混合される。
【００４５】
その後、ＴＧ１１０が信号ｐｃをＨｉとした後にＬｏとする。その後、ＴＧ１１０は信号ｐｔｎをＨｉとした後、Ｌｏとする。これにより、Ｎ信号保持容量３０３は、Ｎ信号を保持する。
【００４６】
時刻ｔ１２に垂直走査回路１１２は、信号ｐｔｘ［ｍ］と、信号ｐｔｘ［ｍ＋１］とを共にＨｉとする。そして、時刻ｔ１３に垂直走査回路１１２は、信号ｐｔｘ［ｍ］と、信号ｐｔｘ［ｍ＋１］とを共にＬｏとする。これにより、ｍ行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５は、光電変換部２０１が入射光を光電変換して生成した電荷に基づく信号を垂直信号線１０９に出力する。同じく、ｍ＋１行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５は、光電変換部２０１が入射光を光電変換して生成した電荷に基づく信号を垂直信号線１０９に出力する。これにより、垂直信号線１０９において、ｍ行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５が出力する信号と、ｍ＋１行目の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５が出力する信号とが混合される。
【００４７】
その後、ＴＧ１１０は信号ｐｔｓをＨｉとした後、Ｌｏとする。これにより、Ｓ信号保持容量３０４は、Ｓ信号を保持する。
【００４８】
そして、水平走査回路１０７は、各列の信号保持部１０６を走査する。つまり、各列のスイッチ３０５、スイッチ３０６を順次オンとする。これにより、各列の信号保持部１０６が保持したＳ信号とＮ信号のそれぞれが、出力アンプ１０８に出力される。
【００４９】
本実施例の撮像装置は、複数行の有効画素１０２ａが出力する信号を１つの垂直信号線１０９において混合した。一方で本実施例の撮像装置は、ＯＢ画素１０２ｂが出力する信号は、１行ずつ個別に読み出した。
【００５０】
ＯＢ画素１０２ｂについても、有効画素１０２ａと同じく複数行のＯＢ画素１０２ｂが出力する信号を垂直信号線１０９において混合する場合について述べる。この場合、ＯＢ画素１０２ｂのＳ信号を各列で１０信号得るためには、２行分のＯＢ画素１０２ｂの信号を混合する場合には、２０行のＯＢ画素１０２ｂを設けることになる。
【００５１】
一方、本実施例の撮像装置は、ＯＢ画素１０２ｂについては各行ずつ個別に読み出すため、１０行のＯＢ画素１０２ｂを設ければよい。従って、本実施例の撮像装置は、１０行のＯＢ画素１０２ｂ分、ＯＢ画素領域１０１ｂの面積を小さくすることができる。
【００５２】
従って、本実施例の撮像装置は、ＯＢ画素領域１０１ｂにおいても垂直信号線１０９にて複数行のＯＢ画素１０２ｂが出力する信号を混合する場合に比して、画素アレイの面積を小さくすることができる効果を有する。
【００５３】
また、Ｘ行に配された複数の有効画素１０２ａのＦＤ部２０３同士を電気的に接続することによって合成容量（以下、合成容量Ａと表記する）を生成し、合成容量Ａにおいて複数の光電変換部２０１の電荷を混合する場合がある。つまり、この場合は、Ｘ行に配された複数の有効画素１０２ａのトランジスタ２０５の入力ノードを互いに電気的に接続する場合である。この場合に、ＯＢ画素１０２ｂのＦＤ部２０３については、他のＯＢ画素１０２ｂとは電気的に接続しないことについて、以下に述べる。この場合には、ＯＢ画素１０２ｂでは、１つのＦＤ部２０３が光電変換部２０１の電荷を保持する。よって、ＯＢ画素１０２ｂの光電変換部２０１の電荷は、合成容量Ａの容量値よりも小さい容量値であるＦＤ部２０３の容量値によって保持される。従って、ＯＢ画素１０２ｂのトランジスタ２０５が出力する信号に含まれるノイズ成分は、合成容量Ａによって混合された電荷に基づいてトランジスタ２０５が出力する信号に含まれるノイズ成分よりも振幅が大きくなる傾向がある。これにより、撮像装置が出力する、合成容量Ａによって混合された電荷に基づく信号から、撮像装置が出力する、ＯＢ画素１０２ｂの電荷に基づく信号を差し引いても、ノイズ成分を精度よく低減することができない。従って、撮像装置が出力する信号に基づいて生成する画像の品質が低下する。
【００５４】
一方で、本実施例の撮像装置は、有効画素領域１０１ａの複数のトランジスタ２０５が出力する信号を垂直信号線１０９において混合する。これにより、複数の有効画素１０２ｂの電荷に基づく信号に含まれるノイズ成分と、ＯＢ画素１０２ｂの電荷に基づく信号とに含まれるノイズ成分との間に、振幅の違いが生じにくくなる。従って、本実施例の撮像装置は、画像の品質の低下を低減しながら、画素アレイの面積を小さくすることができる効果を有している。
【００５５】
また、撮像装置の外部で、ＯＢ画素１０２ｂの出力に基づく信号と、有効画素１０２ａの出力に基づく信号との差の信号を生成する。これにより、有効画素１０２ａの出力に基づく信号から暗電流成分を低減した信号を生成することができる。これにより、撮像装置が出力する信号に基づいて生成する画像の黒色の基準の温度による変動の影響を低減することができる。これにより、本実施例の撮像装置が出力する信号に基づいて生成する画像の品質を向上させることができる。
【００５６】
尚、本実施例では、ノイズレベルの信号のみを出力する参照画素がＯＢ画素１０２である例を説明した。他の例として、参照画素が、ＯＢ画素１０２ｂが有する光電変換部２０１を省略したダミー画素であっても良い。
【００５７】
尚、本実施例では、画素１０２の各々が、トランジスタ２０６のオンとオフによって、トランジスタ２０５と垂直信号線１０９との間の電気的経路の導通と非導通とを切り替える構成を説明した。他の例として、画素１０２の各々がトランジスタ２０６を有さない構成としても良い。この場合には、トランジスタ２０４に供給される電圧ＶＤＤを、第１の電圧と、第１の電圧とは異なる電圧値の第２の電圧とする。第１の電圧が供給される場合にトランジスタ２０４がオンすると、ＦＤ部２０３は、トランジスタ２０５が垂直信号線１０９に信号を出力しない電位に設定される。一方、第２の電圧が供給される場合にトランジスタ２０４がオンすると、ＦＤ部２０３は、トランジスタ２０５が垂直信号線１０９に信号を出力する電位に設定される。これにより、第２の電圧に基づく電位にＦＤ部２０３が設定されたトランジスタ２０５は、垂直信号線１０９に信号を出力する。従って、トランジスタ２０４に供給する電圧を第１の電圧と第２の電圧との間で切り替えることによって、垂直信号線１０９に信号を出力する画素１０２を選択することができる。本実施例の撮像装置は、複数行の画素１０２の信号を垂直信号線１０９において混合する場合には、当該複数行の画素１０２のトランジスタ２０４に供給する電圧を第２の電圧とする。これにより、本実施例の撮像装置は、複数の画素１０２ａの各々が出力する信号を、垂直信号線１０９において混合することができる。
【００５８】
尚、本実施例では、複数の有効画素１０２ａのトランジスタ２０６が共にオンの状態にある場合、複数の有効画素１０２ａの各々のトランジスタ２０５に流れる電流は、複数の有効画素１０２ａの各々のＦＤ部２０３の電位に応じて変動する。このようにトランジスタ２０５に流れる電流が変動する場合においても、本実施例では、ＦＤ部２０３の電位に基づく信号をトランジスタ２０５が垂直信号線１０９に出力する動作を、ソースフォロワ動作として取り扱った。これは、以降の実施例においても同じである。
【００５９】
尚、本実施例では、参照画素の一例であるＯＢ画素１０２ｂが複数行配されている例を説明したが、本実施例の撮像装置は、少なくとも１行のＯＢ画素１０２ｂが設けられていれば良い。
【００６０】
（実施例２）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【００６１】
撮像装置は、１つの垂直信号線１０９において、Ｘ行（Ｘは２以上の数）の有効画素１０２ａの信号同士を混合する。また撮像装置は、１つの垂直信号線１０９において、Ｘより少ないＹ行のＯＢ画素１０２ｂの信号同士を混合する。本実施例の撮像装置はＸ＝３、Ｙ＝２の場合について説明する。
【００６２】
本実施例の撮像装置の構成は、実施例１で説明した図１（ａ）と同じである。また、本実施例の画素１０２の構成は、実施例１で説明した図１（ｂ）と同じである。また、本実施例の増幅部１０５、信号保持部１０６の構成は、実施例１で説明した図２と同じである。
【００６３】
図４は、本実施例の撮像装置の動作を示したタイミング図である。１つの垂直信号線１０９においてＹ行のＯＢ画素１０２ｂの信号同士を混合する動作は時刻ｔ１０１から時刻ｔ１０４までに期間に行う。また、１つの垂直信号線１０９においてＸ行の有効画素１０２ａの信号同士を混合する動作は、時刻ｔ１０５から時刻ｔ１０８までに行う。
【００６４】
時刻ｔ１０１に、垂直走査回路１１２は信号ｐｒｅｓ［ｎ］と信号ｐｒｅｓ［ｎ＋１］とを共にＬｏとする。これにより、ＯＢ画素１０２ｂのＦＤ部２０３のリセットが解除される。
【００６５】
また、時刻ｔ１０１に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｓｅｌ［ｎ］と信号ｐｓｅｌ［ｎ＋１］を共にＨｉとする。これにより、ｎ行目およびｎ＋１行目のＯＢ画素１０２ｂのトランジスタ２０６がオンする。これにより、垂直信号線１０９において、ｎ行目のＯＢ画素１０２ｂのトランジスタ２０５が出力する信号と、ｎ＋１行目のＯＢ画素１０２ｂのトランジスタ２０５が出力する信号とが混合される。
【００６６】
その後、ＴＧ１１０は、信号ｐｃをＨｉとした後にＬｏとする。これにより、ＴＧ１１０が信号ｐｃをＬｏとした時の垂直信号線１０９の電位を入力容量３１０がクランプする。
【００６７】
その後、ＴＧ１１０は、信号ｐｎをＨｉとした後にＬｏとする。これにより、Ｎ信号保持容量３０３は、増幅部１０５が出力した信号を保持する。
【００６８】
その後、垂直走査回路１１２は３行の有効画素１０２ａを同時に選択する。その他の動作については、実施例１で説明した、複数行の有効画素１０２ａの各々が出力する信号同士を混合する動作と同じである。
【００６９】
本実施例では、３行の有効画素１０２ａの各々が出力する信号同士を混合し、２行のＯＢ画素１０２ｂの各々が出力する信号同士を混合した。一方、有効画素１０２ａの出力する信号同士を混合する行数と同じ３行のＯＢ画素１０２ｂの各々が出力する信号同士を混合する場合について述べる。この場合、ＯＢ画素領域１０１ｂから出力されるＳ信号を１０個必要とする場合には、３０行のＯＢ画素１０２ｂが必要となる。しかし、本実施例のように、２行のＯＢ画素１０２ｂが出力する信号同士を混合することによって、２０行のＯＢ画素１０２ｂを設ければ良い。従って、３行のＯＢ画素１０２ｂの各々が出力する信号同士を混合する場合に比して、ＯＢ画素領域１０１ｂの面積を、１０行のＯＢ画素１０２ｂの分、低減することができる。
【００７０】
本実施例の撮像装置は、１つの垂直信号線１０９において、Ｘ行の有効画素１０２ａの各々が出力する信号同士を１つの垂直信号線１０９において混合する。そして、Ｘ行よりも少ないＹ行のＯＢ画素１０２ｂの各々が出力する信号同士を１つの垂直信号線１０９において混合する。これにより、有効画素１０２ａが出力する信号同士を混合する行数と同じ行数のＯＢ画素１０２ｂが出力する信号同士を混合する場合に比して、ＯＢ画素領域１０１ｂの面積を低減することができる。よって、本実施例の撮像装置は、画素アレイの面積を低減することができる。
【００７１】
また、Ｘ行に配された複数の有効画素１０２ａのＦＤ部２０３同士を電気的に接続することによって合成容量（以下、合成容量Ａと表記する）を生成し、合成容量Ａにおいて複数の光電変換部２０１の電荷を混合する場合がある。この場合に、Ｘ行よりも少ないＹ行に配された複数のＯＢ画素１０２ｂのＦＤ部２０３同士を電気的に接続することについて、以下に述べる。この場合には、Ｙ行のＯＢ画素１０２ｂのＦＤ部２０３同士を電気的に接続することによって合成容量（以下、合成容量Ｂと表記する）を生成し、合成容量Ｂにおいて複数の光電変換部２０１の電荷を混合することになる。よって、合成容量Ｂの容量値は合成容量Ａの容量値よりも小さい値となる。従って、合成容量Ｂによって混合された電荷に基づいてトランジスタ２０５が出力する信号に含まれるノイズ成分は、合成容量Ａによって混合された電荷に基づいてトランジスタ２０５が出力する信号に含まれるノイズ成分よりも振幅が大きくなる傾向がある。これにより、撮像装置が出力する、合成容量Ａによって混合された電荷に基づく信号から、撮像装置が出力する、合成容量Ｂによって混合された電荷に基づく信号を差し引いても、ノイズ成分を精度よく低減することができない。従って、撮像装置が出力する信号に基づいて生成する画像の品質が低下する。
【００７２】
一方で、本実施例の撮像装置は、有効画素領域１０１ａとＯＢ画素領域１０１ｂとのそれぞれにおいて、複数のトランジスタ２０５が出力する信号を垂直信号線１０９において混合する。これにより、複数の有効画素１０２ｂの電荷に基づく信号に含まれるノイズ成分と、複数のＯＢ画素１０２ｂの電荷に基づく信号とに含まれるノイズ成分との間に、振幅の違いが生じにくくなる。従って、本実施例の撮像装置は、画像の品質の低下を低減しながら、画素アレイの面積を小さくすることができる効果を有している。
【００７３】
（実施例３）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。本実施例の撮像装置は、参照画素のトランジスタ２０４のオンとオフとの制御電圧の電圧差を、有効画素１０２ａのトランジスタ２０４のオンとオフとの制御電圧の電圧差よりも小さくする。トランジスタ２０４のオンとオフとを制御する制御電圧は、垂直走査回路１１２が出力する信号ｐｒｅｓに相当する。
【００７４】
本実施例の撮像装置の構成は実施例１において説明した図１（ａ）、図１（ｂ）、図２と同じである。
【００７５】
実施例１の撮像装置では、ＯＢ画素１０２ｂの信号は、１つのトランジスタ２０５から垂直信号線１０９に出力される。一方、有効画素１０２ａの信号は、２つのトランジスタ２０５から垂直信号線１０９に出力される。ここで、同一信号レベルのＯＢ画素１０２ｂの信号と、混合された有効画素１０２ａの信号のそれぞれが、垂直信号線１０９に出力され始めてから、それぞれの信号レベルに静定するまでの期間を比較する。垂直信号線１０９に同時に信号を出力するトランジスタ２０５は、ＯＢ画素１０２ｂの方が、有効画素１０２ａよりも少ない。よって、垂直信号線１０９に信号が出力されてから、その信号レベルに垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間は、ＯＢ画素１０２ｂの信号の方が、有効画素１０２ａの信号よりも長い。よって、垂直信号線１０９の電位が、ＯＢ画素１０２ｂが出力する信号の信号レベルに静定するよりも前に、ＴＧ１１０が信号ｐｓをＨｉからＬｏとする場合が生じる。この場合には、Ｓ信号保持容量３０４は、ＯＢ画素１０２ｂが出力する信号よりも小さな振幅の信号を増幅部１０５が増幅した信号を保持することになる。従って、有効画素１０２ａの出力に基づく信号から、ＯＢ画素１０２ｂの出力に基づく信号を差し引いても、暗電流成分を精度よく差し引くことができないことがある。
【００７６】
そこで、本実施例の撮像装置は、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う１フレーム期間の方が、該混合を行わない他の１フレーム期間に対して、信号ｐｒｅｓのＬｏの電位を垂直走査回路１１２が高くする。垂直走査回路１１２が信号ｐｒｅｓのＬｏの電位を高くすることによって、トランジスタ２０４の制御ノードと、ＦＤ部２０３との間の寄生容量を介して、ＦＤ部２０３の電位が高くなる。これにより、画素１０２の各々の出力する信号同士を混合する行数が相対的の多い場合に対して、相対的に少ない場合における、画素１０２の信号が垂直信号線１０９に出力されてから、垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間を短縮することができる。また、信号ｐｒｅｓを各行の画素１０２に供給する配線と、ＦＤ部２０３との間の寄生容量が存在する場合には、信号ｐｒｅｓのＬｏの電位を高めることでＦＤ部の２０３の電位が高まりやすくなる。
【００７７】
図５は、本実施例の撮像装置の動作を示した図である。
【００７８】
図５に示した動作は、信号ｐｒｅｓ［ｎ］の電位および信号ｐｒｅｓ［ｍ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ＋１］の電位を除いて、図３に示した動作と同じである。
【００７９】
図５において、１フレーム期間に１つの垂直信号線１０９において複数行の有効画素１０２ａの出力する信号同士を混合する場合の、信号ｐｒｅｓ［ｎ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ＋１］の電位を破線で示した。一方、図５では、１フレーム期間に１つの垂直信号線１０９において複数行の有効画素１０２ａの出力する信号同士の混合を行わない場合の、信号ｐｒｅｓ［ｎ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ＋１］の電位を実線で示した。
【００８０】
図５に示したｖｌｉｎｅは、垂直信号線１０９の電位を示している。
【００８１】
以下、信号ｐｒｅｓ［ｎ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ］、信号ｐｒｅｓ［ｍ＋１］の電位が破線で示した電位となる動作について説明する。
【００８２】
時刻ｔ２０２に、垂直走査回路１１２は、信号ｐｒｅｓ［ｎ］をＬｏとする。これにより、信号ｐｒｅｓ［ｎ］は破線で示した電位となる。
【００８３】
トランジスタ２０４の制御ノードと、ＦＤ部２０３との間には寄生容量が存在する。この寄生容量によって、ＦＤ部２０３の電位は、トランジスタ２０４の制御ノードの電位によって変動する。図５に示したように、信号ｐｒｅｓ［ｎ］がＬｏとなってからのＦＤ部２０３の電位は、信号ｐｒｅｓ［ｎ］がＨｉである時のＦＤ部２０３の電位に対して低下する。
【００８４】
一方、信号ｐｒｅｓ［ｎ］のＬｏの電位を、実線で示した電位とした場合を説明する。その場合には、信号ｐｒｅｓ［ｎ］のＬｏの電位が破線で示した電位に対して、ＦＤ部２０３の電位が信号ｐｒｅｓ［ｎ］をＬｏとしてから、ＦＤ部２０３電位が静定するまでの期間が長くなる。よって、図５のｖｌｉｎｅに示した通り、信号ｐｒｅｓ［ｎ］のＬｏの電位が実線の電位の場合の方が破線の電位の場合よりも、信号ｐｒｅｓ［ｎ］をＬｏとしてから垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間が長くなる。垂直信号線１０９の電位が静定する前に、ＴＧ１１０が信号ｐｔｎをＨｉからＬｏにすると、Ｎ信号保持容量３０３が保持するＮ信号の電位が、ＦＤ部２０３の電位が静定した場合に保持されるＮ信号の電位とは異なる。
【００８５】
一方、図５に示した動作では、信号ｐｒｅｓ［ｎ］のＬｏの電位を破線で示した電位としている。これにより、垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間を短縮できる。よって、Ｎ信号保持容量３０３は、垂直信号線１０９の電位が静定した状態のＮ信号を保持することができる。
【００８６】
同じくＳ信号保持容量３０４も、垂直信号線１０９の電位が静定した状態のＳ信号を保持することができる。
【００８７】
これにより、本実施例の撮像装置は、垂直信号線１０９の電位が静定してから、ＯＢ画素１０２ｂのＳ信号、Ｎ信号を保持することができる。これにより、ＯＢ画素１０２ｂの信号の精度を向上させることができる。これにより、有効画素１０２ａの出力に基づく信号から、ＯＢ画素１０２ｂの出力に基づく信号を差し引くことで、暗電流成分を精度よく差し引いた信号を得ることができる。さらに、複数行の信号同士の混合を垂直信号線１０９で行う有効画素１０２ａの、信号ｐｒｅｓのＬｏの電位は、ＯＢ画素１０２ｂのものと同じとしている。これによって本実施例の撮像装置は、暗電流成分をさらに精度よく差し引いた信号を得ることができる。
【００８８】
尚、本実施例では、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う１フレーム期間の方が、該混合を行わない他の１フレーム期間に対して、信号ｐｒｅｓのＬｏの電位を垂直走査回路１１２が高くした。他の例として、同一フレーム期間において、複数行の画素の出力する信号を行う有効画素１０２ａよりも、複数行の画素の出力する信号の混合を行わないＯＢ画素１０２ｂの方が、信号ｐｒｅｓのＬｏの電位が高くなるようにしても良い。この場合においても、Ｎ信号保持容量３０３とＳ信号保持容量３０４のそれぞれは、垂直信号線１０９の電位が静定してから、ＯＢ画素１０２ｂの出力に基づくＮ信号とＳ信号とを得ることができる。これにより、撮像装置は、ＯＢ画素１０２ｂの出力に基づくＳ信号とＮ信号とを精度よく得ることができる。尚、該混合を行わない他の１フレーム期間は、有効画素１０２ａの信号を個別に読み出す動作を行う期間であっても良い。また、該混合を行わない他の１フレーム期間は有効画素１０２ａ同士のＦＤ部２０３を電気的に接続することで、複数の有効画素１０２ａで平均化された電荷を生成し、平均化された電荷に基づく信号を読み出す動作を行う期間であっても良い。
【００８９】
また、本実施例では、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う場合の方が、該混合を行わない場合に対して、信号ｐｒｅｓのＬｏの電位を垂直走査回路１１２が高くした。他の例として、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う場合の方が、該混合を行わない場合に対して、信号ｐｒｅｓのＨｉの電位を垂直走査回路１１２が低くするようにしても良い。信号ｐｒｅｓのＨｉの電位が低くなることによって、ＦＤ部２０３がリセットされる電位が低くなる。ＦＤ部２０３がリセットされる電位が低くなることによって、信号ｐｔｘがＨｉからＬｏに遷移した後にＦＤ部２０３が静定する電位と、ＦＤ部２０３がリセットされた状態との電位差を小さくすることができる。これにより、信号ｐｔｘがＨｉからＬｏに遷移してから、ＦＤ部２０３の電位が静定するまでの期間を、信号ｐｒｅｓのＨｉの電位が低くなることで短縮できる。よって、この例の撮像装置は、垂直信号線１０９が静定した状態で、垂直信号線１０９で複数行の画素の信号を混合しないＯＢ画素１０２ｂの出力に基づくＳ信号とＮ信号とを得ることができる。尚、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う１フレーム期間の方が、該混合を行わない他の１フレーム期間に対して、信号ｐｒｅｓのＨｉの電位を垂直走査回路１１２が低くするようにしてもよい。また、同一フレーム期間において、複数行の画素の出力する信号を行う有効画素１０２ａよりも、複数行の画素の出力する信号の混合を行わないＯＢ画素１０２ｂの方が、信号ｐｒｅｓのＨｉの電位が低くなるようにしても良い。
【００９０】
尚、図５では、時刻ｔ２０２の電位ｖｌｉｎｅと時刻ｔ２０８の電位ｖｌｉｎｅが同じ電位であるとして示した。しかし、時刻ｔ２０２と時刻ｔ２０８とのそれぞれにおいて垂直信号線１０９に供給される電流量が同じ場合、時刻ｔ２０８の電位ｖｌｉｎｅの方が、時刻ｔ２０２の電位ｖｌｉｎｅよりも振幅の大きい電位となる傾向にある。この様な場合においても、本実施例の撮像装置は上述した効果を得ることができる。
【００９１】
（実施例４）
本実施例の撮像装置について、実施例３と異なる点を中心に説明する。
【００９２】
本実施例の撮像装置は、オプティカルブラック画素１０２ｂのトランジスタ２０２のオンとオフとの制御電圧の電圧差を、有効画素１０２ａのトランジスタ２０２のオンとオフとの制御電圧の電圧差よりも小さくする。トランジスタ２０２のオンとオフとを制御する制御電圧は、垂直走査回路１１２が出力する信号ｐｔｘに相当する。
【００９３】
図６は、本実施例の撮像装置の動作を示した図である。
【００９４】
本実施例の撮像装置は、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う１フレーム期間の方が、該混合を行わない他の１フレーム期間に対して、信号ｐｔｘのＨｉの電位を垂直走査回路１１２が低くする。これにより、信号ｐｔｘをＨｉにすることによるＦＤ部２０３の電位の振り上がり幅を小さくする。これにより、信号ｐｔｘがＨｉからＬｏに遷移してから、垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間を短縮することができる。これにより、複数行の画素の信号同士の垂直信号線１０９での混合を行わないＯＢ画素１０２ｂの出力に基づくＳ信号を、Ｓ信号保持容量３０４が、垂直信号線１０９の電位が静定してから保持することができる。よって、有効画素１０２ａの出力に基づく信号から、ＯＢ画素１０２ｂの出力に基づく信号を差し引くことで、暗電流成分を精度よく差し引いた信号を得ることができる。さらに、複数行の信号同士の混合を垂直信号線１０９で行う有効画素１０２ａの、信号ｐｔｘのＨｉの電位は、ＯＢ画素１０２ｂのものと同じとしている。これによって本実施例の撮像装置は、暗電流成分をさらに精度よく差し引いた信号を得ることができる。
【００９５】
尚、同一フレーム期間において、複数行の画素の出力する信号を行う有効画素１０２ａよりも、複数行の画素の出力する信号の混合を行わないＯＢ画素１０２ｂの方が、信号ｐｔｘのＨｉの電位が低くなるようにしても良い。
【００９６】
また、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行う１フレーム期間の方が、該混合を行わない他の１フレーム期間に対して、信号ｐｔｘのＬｏの電位を垂直走査回路１１２が高くするようにしても良い。これにより、トランジスタ２０２の制御ノードとＦＤ部２０３との間の寄生容量により、ＦＤ部２０３のリセット時の電位が高くなる。また、信号ｐｔｘのＨｉとＬｏとの間の振幅も小さくなる。これにより、信号ｐｔｘがＬｏからＨｉに遷移したときに生じるＦＤ部２０３の電位の振り上がりが、信号ｐｔｘのＬｏの電位を高くすることによって小さくなる。これにより、信号ｐｔｘをＨｉからＬｏに遷移させてから、垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間が、信号ｐｔｘのＬｏの電位を高くすることによって短縮される。従って、信号ｐｔｘのＬｏの電位を高くした場合においても、信号ｐｔｘのＨｉの電位を低くした場合と同じ効果を得ることができる。尚、同一フレーム期間において、複数行の画素の出力する信号を行う有効画素１０２ａよりも、複数行の画素の出力する信号の混合を行わないＯＢ画素１０２ｂの方が、信号ｐｔｘのＬｏの電位が高くなるようにしても良い。
【００９７】
また、本実施例の撮像装置は、実施例３で述べた動作と組み合わせて動作させても良い。
【００９８】
尚、実施例１〜４の撮像装置では、ＯＢ画素１０２ｂが有する光電変換部２０１を省略したダミー画素をさらに有する構成としても良い。この場合には、電流供給部１０４がダミー画素に供給する電流と、垂直走査回路１１２がダミー画素に供給する各信号は、ＯＢ画素１０２ｂと同じとすることができる。
【００９９】
尚、図６では、時刻ｔ２０２の電位ｖｌｉｎｅと時刻ｔ２０８の電位ｖｌｉｎｅが同じ電位であるとして示した。しかし、時刻ｔ２０２と時刻ｔ２０８とのそれぞれにおいて垂直信号線１０９に供給される電流量が同じ場合、時刻ｔ２０８の電位ｖｌｉｎｅの方が、時刻ｔ２０２の電位ｖｌｉｎｅよりも振幅の大きい電位となる傾向にある。この様な場合においても、本実施例の撮像装置は上述した効果を得ることができる。
【０１００】
（実施例５）
本実施例の撮像装置について、実施例１と異なる点を中心に説明する。
【０１０１】
実施例１の撮像装置は、垂直信号線１０９に信号が出力されてから、その信号レベルに垂直信号線１０９の電位が静定するまでの期間は、ＯＢ画素１０２ｂの信号の方が、有効画素１０２ａの信号よりも長い。本実施例の撮像装置は、複数の画素行の信号を垂直信号線１０９での混合を行わない画素１０２のトランジスタ２０５に供給する電流の電流値を、該混合を行う画素１０２のトランジスタ２０５に供給する電流の電流値よりも多くする。
【０１０２】
以下、電流供給部１０４がトランジスタ２０５に供給する電流の電流値について説明する。
【０１０３】
トランジスタ２０５の相互コンダクタンスｇｍは、以下の（１）式によって表される。
ｇｍ＝√｛（２μＣｏｘ）（Ｗ／Ｌ）Ｉｄ｝    ・・・（１）
μはキャリア移動度、Ｃｏｘは単位面積当たりのトランジスタ２０５のゲート容量、Ｗはトランジスタ２０５のチャネル長、Ｌはトランジスタ２０５のチャネル幅、Ｉｄはトランジスタ２０５に供給されるドレイン電流を示している。ｇｍが大きくなるほどトランジスタ２０５の駆動力は大きくなる。従って、ｇｍが大きくなるほど、信号ｐｔｘがＨｉからＬｏに遷移してから垂直信号線１０９が静定するまでの時間が短くなる。実施例１、実施例２で述べた様に、撮像装置は同一フレーム内に、Ｘ行（Ｘは２以上の数）の画素１０２が出力する信号を混合し、Ｘ行より少ないＹ行の画素１０２が出力する信号を混合する。
【０１０４】
Ｘ行の画素１０２が出力する信号を混合する画素１０２に供給する電流の電流値をＩｄｍ、Ｙ行の画素１０２が出力する信号を混合する画素１０２に供給する電流の電流値をＩｄｎとする。電流供給部１０４は、以下の（２）式が成り立つように、電流値Ｉｄｍ、電流値Ｉｄｎの値を設定する。
Ｉｄｍ＝Ｉｄｎ×Ｙ／Ｘ            ・・・（２）
【０１０５】
図７は、本実施例の電流供給部１０４の構成を示した図である。
【０１０６】
トランジスタ４０１は、トランジスタ４００が安定して電流を供給するために、トランジスタ４００と共にカスコード回路を構成する。トランジスタ４０２は、垂直信号線１０９への電流の供給のオンとオフとを切り替えるスイッチである。不図示の電圧源がトランジスタ４００の入力ノードに、所定の電圧を供給する。これにより、トランジスタ４００は、トランジスタ４００の入力ノードに供給される電圧に基づいた電流値の電流を、垂直信号線１０９に供給する。また、不図示の電圧源は、トランジスタ４０１の入力ノードに所定の電圧を供給する。これにより、トランジスタ４００のドレイン電位が一定に保たれている。以下、トランジスタ４００、トランジスタ４０１、トランジスタ４０２はそれぞれＮ型のＭＯＳトランジスタであるとして説明する。
【０１０７】
電流供給部１０４が、垂直信号線１０９に供給する電流の電流値を変えるには、トランジスタ４００の入力ノードに供給する電圧とトランジスタ４０１の入力ノードに供給する電圧との一方、あるいは両方の電圧値を変えれば良い。
【０１０８】
同一フレーム期間において、電流供給部１０４は、電流値Ｉｄｍと、電流Ｉｄｍよりも大きい電流値Ｉｄｎの電流をそれぞれ垂直信号線１０９に供給する。電流供給部１０４が、電流値Ｉｄｎの電流を供給する場合は、電流値Ｉｄｍの電流を供給する場合に比して、トランジスタ４００の入力ノードに供給する電圧とトランジスタ４０１の入力ノードに供給する電圧との一方、あるいは両方をそれぞれ大きくすればよい。これにより、Ｘ行より少ないＹ行の画素１０２の信号同士の混合において、電流値Ｉｄｍの電流を供給する場合に比して、信号ｐｔｘがＨｉからＬｏに遷移してから垂直信号線１０９が静定するまでの時間を短くすることができる。
【０１０９】
また、複数行の有効画素１０２ａの信号同士を垂直信号線１０９で混合し、ＯＢ画素１０２ｂの信号を個別に読み出す場合がある。この場合には、電流供給部１０４は、有効画素１０２ａの信号を読み出す場合には電流値Ｉｄｍの電流を垂直信号線１０９に供給する。また、電流供給部１０４は、ＯＢ画素１０２ｂの信号を読み出す際には、電流値Ｉｄｎの電流を垂直信号線１０９に供給する。これにより、Ｎ信号保持容量３０３は、ＯＢ画素１０２ｂの出力の基づくＮ信号を、垂直信号線１０９の電位が静定した状態で保持することができる。同じく、Ｓ信号保持容量３０４は、ＯＢ画素１０２ｂの出力の基づくＳ信号を、垂直信号線１０９の電位が静定した状態で保持することができる。これにより、実施例３で述べた効果と同じ効果を得ることができる。
【０１１０】
尚、垂直信号線１０９において複数行の画素１０２の信号の混合を行わない１フレーム期間の方が、該混合を行う他の１フレーム期間に対して、電流供給部１０４が供給する電流値を多くするようにしても良い。
【０１１１】
（実施例６）
本実施例の撮像装置について、実施例５と異なる点を中心に説明する。
【０１１２】
本実施例の撮像装置は、画像を生成するための画像信号と、像面位相差ＡＦ方式の焦点検出に用いるための焦点検出用信号とをそれぞれ出力する。
【０１１３】
本実施例の撮像装置は、有効画素領域１０１ａに、光電変換部２０１の一部が遮光された焦点検出用画素を配置している。この光電変換部２０１の一部が遮光された焦点検出用画素の出力に基づく信号が、焦点検出用信号である。
【０１１４】
尚、有効画素１０２ａが出力する信号は、画像を生成するための信号である撮像信号である。以下では、有効画素１０２ａを、撮像画素と表記する。
【０１１５】
図８（ａ）は、本実施例の撮像装置の画素１０２の配置を示した図である。本実施例の撮像装置は、ダミー画素が配されたダミー画素行６０１と、ＯＢ画素が配されたＯＢ画素行６０２とを有する。さらに本実施例の撮像装置は、撮像画素が配された撮像行６０３と、焦点検出画素と撮像画素とが配された焦点検出行６０４とを有する。ＯＢ画素行６０２に配されたＯＢ画素は、実施例１で述べたＯＢ画素１０２ｂと同じ構成である。また、撮像画素は、実施例１で述べた有効画素１０２ａと同じ構成である。ダミー画素行６０１に配されたダミー画素は、ＯＢ画素１０２ｂが有していた光電変換部２０１を省略した構成である。本実施例の電流供給部１０４の構成は、実施例５で述べた電流供給部１０４の構成と同じである。
【０１１６】
各列の電流供給部１０４のそれぞれは、電流値Ｉｄｍ、電流値Ｉｄｎのいずれかの電流を列ごとに切り替えて供給できる構成としている。
【０１１７】
また、本実施例の信号処理回路１０３の構成は、実施例１で述べた信号処理回路１０３の構成と同じである。
【０１１８】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した撮像装置が出力する信号の順序と、電流供給部１０４が供給する電流値とを示したものである。垂直走査回路１１２は、ダミー画素行６０１、ＯＢ画素行６０２を順に走査する。その後、垂直走査回路１１２は、撮像行６０３、焦点検出行６０４を走査する。尚、本実施例の撮像装置は、撮像行６０３については、複数行の撮像画素の信号同士を垂直信号線１０９で混合する。一方、他の画素であるダミー画素、ＯＢ画素、焦点検出画素については、本実施例の撮像装置は、各行ずつ個別に読み出す。垂直走査回路１１２が撮像行６０３を走査する期間において、電流供給部１０４は、電流値Ｉｄｍの電流を垂直信号線１０９に供給する。一方、垂直走査回路１１２が他の画素行を走査する期間において、電流供給部１０４は、電流値Ｉｄｎの電流を垂直信号線１０９に供給する。これにより、本実施例の撮像装置は、実施例５の撮像装置と同じ効果を有する。さらに本実施例の撮像装置は、焦点検出画素とダミー画素の信号についても、垂直信号線１０９の電位が静定した状態でＮ信号とＳ信号とを得ることができる。撮像装置が精度を高めた焦点検出信号を出力することにより、焦点検出の精度を向上させることができる。
【０１１９】
（実施例７）
上記の実施例１から実施例６で述べた撮像装置は種々の撮像システムに適用可能である。撮像システムの一例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダー、監視カメラなどがあげられる。図９に、撮像システムの一例としてデジタルスチルカメラに本発明の実施例１から実施例６のいずれかの撮像装置を適用した撮像システムの模式図を示す。
【０１２０】
図９に例示した撮像システムは、撮像装置１５４、レンズの保護のためのバリア１５１、被写体の光学像を撮像装置１５４に結像させるレンズ１５２及びレンズ１５２を通過する光量を可変にするための絞り１５３を有する。レンズ１５２及び絞り１５３は撮像装置１５４に光を集光する光学系である。また、図９に例示した撮像システムは撮像装置１５４より出力される出力信号の処理を行う出力信号処理部１５５を有する。
【０１２１】
出力信号処理部１５５は、撮像装置１５４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、出力信号処理部１５５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。図９に例示した撮像システムはさらに、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１５６、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）１５７を有する。さらに撮像システムは、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１５９、記録媒体１５９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）１５８を有する。なお、記録媒体１５９は撮像システムに内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。
【０１２２】
さらに撮像システムは、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１５１０、撮像装置１５４と出力信号処理部１５５に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部１５１１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、撮像システムは少なくとも撮像装置１５４と、撮像装置１５４から出力された出力信号を処理する出力信号処理部１５５とを有すればよい。以上のように、本実施形態の撮像システムは、撮像装置１５４を適用して撮像動作を行うことが可能である。
【０１２３】
また、実施例６の像面位相差ＡＦを行う撮像装置の場合には、撮像装置１５４は、焦点検出用画素が出力する信号に基づく焦点検出用信号と撮像信号とを出力信号処理部１５５に出力する。出力信号処理部１５５は、焦点検出用信号を用いて、合焦しているか否かを検出する。また、出力信号処理部１５５は、撮像信号を用いて、画像を生成する。尚、出力信号処理部１５５が合焦していないことを検出した場合には、全体制御・演算部１５１０は合焦する方向に光学系を駆動する。再び出力信号処理部１５５は、撮像装置１５４から出力される焦点検出用信号を用いて、再び合焦しているか否かを検出する。以下、撮像装置１５４、出力信号処理部１５５、全体制御・演算部１５１０は、合焦するまでこの動作を繰り返す。
【０１２４】
なお、上記実施例は、いず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、これらの例示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。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、様々な態様で実施することができる。また、これまで述べた各実施例を種々組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０１ａ  有効画素領域
１０１ｂ  ＯＢ画素領域
１０２ａ  有効画素
１０２ｂ  ＯＢ画素
１０３  信号処理回路
１０４  電流供給部
１０５  増幅部
１０６  信号保持部
１０７  水平走査回路
１０８  出力アンプ
１０９  垂直信号線
１１０  タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１１２  垂直走査回路
【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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