(57)【要約】【課題】画素出力値にゲインを乗算することなく各画素の画素出力値を調整することで、所望のホワイトバランス制御を行う。【解決手段】撮像素子アレイ１０４に設けられた赤、緑、青の各画素に対応する同期信号を生成する同期信号生成部１０２と、同期信号に基づいて赤、緑、青の各画素における光電変換の時間を制御することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する露光時間制御部（ロードライバ１０６、カラムドライバ１０８）と、を備える。この構成により、各画素の露光時間を独立して制御することができるため、ホワイトバランス制御を行う際に各画素の画素出力値をゲインで調整する必要がなくなり、ノイズの増幅による画像の劣化を確実に抑止することが可能となる。【選択図】図３
2015128257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子に設けられた赤、緑、青の各画素に対応する同期信号を生成する同期信号生成部と、
前記同期信号に基づいて赤、緑、青の各画素における光電変換の時間を制御することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する露光時間制御部と、
を備えることを特徴とする、ホワイトバランス制御装置。
【請求項２】
前記露光時間制御部は、各画素毎に定められた前記同期信号の立下り位置で露光を終了させ、前記同期信号の立ち上がり位置を前記立下り位置に対して調整することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する、請求項１に記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項３】
前記同期信号に基づいて読み出された赤、緑、青の各画素に対応する画素出力値を一時記憶する記憶部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のホワイトバランス制御装置。
【請求項４】
撮像素子に設けられた通常画素と像面位相差ＡＦを行うためのＡＦ評価画素のそれぞれに対応する同期信号を生成する同期信号生成部と、
前記同期信号に基づいて、前記通常画素と前記ＡＦ評価画素における光電変換の時間を制御することで、前記通常画素と前記ＡＦ評価画素の露光時間を独立して制御する露光時間制御部と、
を備えることを特徴とする、露光量制御装置。
【請求項５】
前記露光時間制御部は、各画素毎に定められた前記同期信号の立下り位置で露光を終了させ、前記同期信号の立ち上がり位置を前記立下り位置に対して調整することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する、請求項４に記載の露光量制御装置。
【請求項６】
前記同期信号に基づいて読み出された赤、緑、青の各画素に対応する画素出力値を一時記憶する記憶部を備えることを特徴とする、請求項４に記載の露光量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホワイトバランス調整装置及び露光量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時では、ＣＭＯＳイメージセンサ(CMOS  Image  Sensor)等の撮像素子を備えるデジタルカメラ等の撮像装置が広く用いられている。ＣＭＯＳイメージセンサは、センサ自身がマスターとなって動作し、後段のバックエンドプロセスに信号を送っていたが、近年ではＡＥ,ＡＦ,ＡＷＢの機能を持つバックエンドのＩＳＰからセンサの読み出しタイミングを直接制御できるようにし、光入力からディスプレイ出力までフレーム単位での信号を効率的に送るセンサ・スレイブ制御が主流となっている。
【０００３】
このような撮像装置では、被写体の色合いに合わせてホワイトバランスを制御することが行われている。また、近年のカメラのコンパクト化に伴い、センサ面上でオートフォーカスのための信号を取得するため、センサ面に像面位相差ＡＦセンサを有する撮像素子が出現している。このような状況下において、下記の特許文献１には、垂直同期信号と電子シャッター信号を用いて露光を制御する事が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６１５１４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、ホワイトバランス制御を行う際には、各カラーピクセルに異なるゲインを乗算するため、ゲインアップした際にノイズも高まってしまうという問題が生じる。このため、Ｓ／Ｎ比が高くなり、画質が劣化する問題がある。
【０００６】
また、像面位相差ＡＦ用においても、像面位相差ＡＦの画素は撮影用の通常画素に比べ一部遮光しているため感度が低いという問題がある。このため低照度の環境では、像面位相差ＡＦ用の画素出力値にゲインを乗算して感度を向上させている。この場合においても、ホワイトバランス制御と同様に、ゲインを乗算した場合はノイズそのものにゲインが乗算されるため、ノイズの影響によりＡＦ検出誤差が生じ易くなる問題がある。
【０００７】
特許文献１には、垂直同期信号と電子シャッター信号を用いて露光を制御する事が記載されているが、露光の制御を行うのみであり、各カラーフィルタに対応する画素値を個別に調整するホワイトバランス制御を想定したものではなかった。また、特許文献１に記載された技術は、通常画素と像面位相差ＡＦ用画素の画素出力値の個別調整を想定したものではなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、画素出力値にゲインを乗算することなく各画素の画素出力値を調整することで、所望のホワイトバランス制御を行うことが可能な、新規かつ改良されたホワイトバランス調整装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、画素出力値にゲインを乗算することなく像面位相差ＡＦ用画素の画素出力値を調整することで、所望のオートフォーカス制御を行うことが可能な、新規かつ改良された露光量調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、撮像素子に設けられた赤、緑、青の各画素に対応する同期信号を生成する同期信号生成部と、前記同期信号に基づいて赤、緑、青の各画素における光電変換の時間を制御することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する露光時間制御部と、を備えるホワイトバランス制御装置が提供される。この構成によれば、撮像素子に設けられた赤、緑、青の各画素に対応する同期信号に基づいて、赤、緑、青の各画素における光電変換の時間が制御されて、赤、緑、青の各画素の露光時間が独立して制御される。従って、ゲインを用いることなく各色の画素出力値を調整することができるため、ノイズの影響を抑止したホワイトバランス制御が可能となる。
【００１１】
また、前記露光時間制御部は、各画素毎に定められた前記同期信号の立下り位置で露光を終了させ、前記同期信号の立ち上がり位置を前記立下り位置に対して調整することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する。この構成によれば、同期信号の立ち上がり位置を立下り位置に対して調整することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御することが可能となる。
【００１２】
また、前記同期信号に基づいて読み出された赤、緑、青の各画素に対応する画素出力値を一時記憶する記憶部を備える。この構成によれば、同期信号に基づいて読み出された赤、緑、青の各画素に対応する画素出力値を一時記憶することが可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、撮像素子に設けられた通常画素と像面位相差ＡＦを行うためのＡＦ評価画素のそれぞれに対応する同期信号を生成する同期信号生成部と、前記同期信号に基づいて、前記通常画素と前記ＡＦ評価画素における光電変換の時間を制御することで、前記通常画素と前記ＡＦ評価画素の露光時間を独立して制御する露光時間制御部と、を備える露光量制御装置が提供される。この構成によれば、撮像素子に設けられた通常画素と像面位相差ＡＦを行うためのＡＦ評価画素のそれぞれに対応する同期信号に基づいて、通常画素と前記ＡＦ評価画素における光電変換の時間が制御されて、通常画素とＡＦ評価画素の露光時間が独立して制御される。従って、ゲインを用いることなく通常画素とＡＦ評価画素の画素出力値を調整することができるため、ノイズの影響を抑止することが可能となる。
【００１４】
また、前記露光時間制御部は、各画素毎に定められた前記同期信号の立下り位置で露光を終了させ、前記同期信号の立ち上がり位置を前記立下り位置に対して調整することで、赤、緑、青の各画素の露光時間を独立して制御する。この構成によれば、同期信号の立ち上がり位置を立下り位置に対して調整することで、通常画素とＡＦ評価画素の露光時間を独立して制御することが可能となる。
【００１５】
また、前記同期信号に基づいて読み出された赤、緑、青の各画素に対応する画素出力値を一時記憶する記憶部を備える。この構成によれば、同期信号に基づいて読み出された赤、緑、青の各画素に対応する画素出力値を一時記憶することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、画素出力値にゲインを乗算することなく各画素の画素出力値を調整することで、所望のホワイトバランス制御を行うことが可能となる。
また、本発明によれば、画素出力値にゲインを乗算することなく像面位相差ＡＦ用画素の画素出力値を調整することで、所望のオートフォーカス制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】通常のホワイトバランス制御を示す模式図である。
【図２】ゲインによるノイズの増幅を示す特性図である。
【図３】ホワイトバランス調整装置の構成を示す模式図である。
【図４】撮像素子アレイ１０４の画素の配置を示す模式図である。
【図５】撮像素子アレイにおける各列の露光と、露光後の読み出しを示す模式図である。
【図６】撮像素子アレイの撮像面におけるＡＦ評価画素の配置を示す模式図である。
【図７】通常画素、ＡＦ評価画素について、ＶＤ信号に基づいて露光、及び読み出しが行われる様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜１．第１の実施形態＞
最初に、本実施形態に係るホワイトバランス制御を説明する前提として、通常のホワイトバランス制御について説明する。図１は、通常のホワイトバランス制御を示す模式図であって、例えば夕焼けを撮影する場合のホワイトバランス制御を示している。この場合、夕焼けの赤色を強調するため、図１に示すように、カラーフィルタ毎の各画素Ｒ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂについて異なるゲインを乗算する。具体的には、Ｒ画素にゲイン１．５を乗算し、Ｇｒ画素及びＧｂ画素にそれぞれゲイン１．２を乗算し、Ｂ画素にゲイン０．７を乗算する制御が行われる。
【００２０】
しかし、ホワイトバランス制御のために画素値にゲインを乗算すると、ノイズも増幅されてしまう。図２は、ゲインによるノイズの増幅を示す特性図である。ここで、図２（ａ）はゲイン無の場合の撮像素子の画素出力値のノイズ特性を示しており、図２（ｂ）はゲイン有の場合の撮像素子の画素出力値のノイズ特性を示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）において、横軸は露光時間を、縦軸は画素出力値を示している。
【００２１】
図２に示すように、画素出力値は露光時間が増えるに従って増加し、露光時間がある値を超えると、画素出力値は一定値（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ  Ｌｅｖｅｌ）となる。図２中において、光ショットノイズは撮像画像の光に含まれるノイズを示しており、ダークノイズは撮像素子のバラツキによるノイズを示しており、光ショットノイズとダークノイズの和がトータルノイズとなる。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、ゲインを乗算した場合は、同一の露光時間に対応する画素出力値がゲインの値だけ増幅し、画素出力値を増大させることができる。一方、ゲインの乗算によってトータルノイズも増幅されるため、図２（ａ）よりもＳ／Ｎ比が劣化することが判る。従って、図１に示すようなホワイトバランス制御を行った場合、画質が低下してしまう。
【００２３】
本実施形態では、ゲインを１に固定したまま、Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素の露光時間を独立して制御することによりホワイトバランス制御を行う。図２（ａ）に示すように、ゲイン無（ゲイン１）とした場合は、図２（ｂ）のゲイン有の場合に比べてＳ／Ｎ比の劣化を抑えることが可能となる。
【００２４】
図３は、本実施形態に係るホワイトバランス調整装置１００の構成を示す模式図である。図３に示すように、ホワイトバランス調整装置１００は、同期信号発生部１０２、撮像素子アレイ１０４、ロードライバ１０６、カラムドライバ１０８、データバス１１０を有して構成されている。
【００２５】
ここでは、マルチ露光を用いたホワイトバランス制御を行うにあたりＲ，Ｇｒ，ＧｂおよびＢの各画素それぞれを独立に制御するＶＤ信号を用いる。画像処理DSP内部にある同期信号生成部１０２は、同期信号ＶＤ＿Ｒ，ＶＤ＿ＧＲ，ＶＤ＿ＧＢ，ＶＤ＿Ｂを生成する。ロードライバ（Ｒｏｗ  Ｄｒｉｖｅｒ）１０６、カラムドライバ（Ｃｏｌｕｍｎ  Ｄｒｉｖｅｒ）１０８は、同期信号ＶＤ＿Ｒ，ＶＤ＿ＧＲ，ＶＤ＿ＧＢ，ＶＤ＿Ｂに基づいて、画素へアクセスするアドレスを生成する。データバス１１０は、各画素から読み出した画素出力値を一時記憶する。
【００２６】
説明を容易にするため、本実施形態の撮像素子アレイ１０４は、１０×１０＝１００個の画素がマトリクス状に配置されたものとする。図４は、撮像素子アレイ１０４の画素の配置を示す模式図である。図４に示すように、撮像素子アレイ１０４は、Ｒ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂの４つの画素がベイヤー配列で配置されて構成されている。
【００２７】
撮像素子アレイ１０４における被写体像の露光は、図４に示す一列の画素列毎に行われる。図５は、撮像素子アレイ１０４における各列の露光と、露光後の読み出しを示す模式図である。
【００２８】
図５は、上から順に、Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素に露光が行われるタイミングを示している。Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素のそれぞれは、ＶＤ信号（同期信号）に基づいて露光が行われ、ＶＤ信号の立ち上がりで露光を開始し、立下りで露光を終了して読み出しを開始する。
【００２９】
一般的な列並列イメージセンサーでは、VD信号の立下りでフレームの先頭である第０列の読み出しが開始されて、画素出力値が読み出されないブランク状態（図５中に示す×印）となり、次のＶＤ信号の立下りまでブランク状態となる。このように、センサ内部のＶＤ信号のパラメータを変更するよりも、直接同期信号で制御するほうが読み出しを容易に制御できる。また、ＶＤ信号の立ち上がりで露光がスタートし、ＶＤ信号の立下りで読み出しが開始となることで、ＶＤ信号のハイの区間の幅が露光時間そのものになる。つまり、ＶＤ信号のハイの区間で電子シャッターが開かれた状態となり光電変換が行われる。このようにＶＤ信号の立ち上がりを用いることで、効率よく露光時間の制御を行うことができる。
【００３０】
図５において、Ｒ画素のシャッターアドレス（Ｓｈｕｔｔｅｒ  Ｒ  ＡＤＤＲ）は、Ｒ画素の露光が行われる画素の列を示している。同様に、Ｇｒ画素のシャッターアドレス（Ｓｈｕｔｔｅｒ  Ｇｒ  ＡＤＤＲ）は、Ｇｒ画素の露光が行われる画素の列を示しており、Ｇｂ画素のシャッターアドレス（Ｓｈｕｔｔｅｒ  Ｇｂ  ＡＤＤＲ）は、Ｇｂ画素の露光が行われる画素の列を示しており、Ｂ画素のシャッターアドレス（Ｓｈｕｔｔｅｒ  Ｂ  ＡＤＤＲ）は、Ｂ画素の露光が行われる画素の列を示している。
【００３１】
Ｒ画素については、Ｒ画素のＶＤ信号（ＶＤ＿Ｒ）に基づいて露光が行われる。図４において、Ｒ画素は第０列、第２列、第４列、第６列、第８列に配置されている。従って、図５に示すように、時刻ｔ１で露光が開始されると、第０列、第２列、第４列、第６列、第８列の順で露光が行われ、時刻ｔ２で露光が終了する。この際、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて各列のＲ画素の電子シャッターを開く。第０列に露光を行う場合は、第０列のＲ画素のみの電子シャッターを開くように制御が行われる。
【００３２】
Ｇｒ画素については、Ｇｒ画素のＶＤ信号（ＶＤ＿Ｇｒ）に基づいて露光が行われる。図４において、Ｇｒ画素は第０列、第２列、第４列、第６列、第８列に配置されている。従って、図５に示すように、時刻ｔ３で露光が開始されると、第０列、第２列、第４列の順で露光が行われ、時刻ｔ２で露光が終了する。この際、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて各列のＧｒ画素の電子シャッターを開き、光電変換を行う。第０列に露光を行う場合は、第０列のＧｒ画素のみの電子シャッターを開くように制御が行われる。
【００３３】
Ｇｂ画素については、Ｇｂ画素のＶＤ信号（ＶＤ＿Ｇｂ）に基づいて露光が行われる。図４において、Ｇｂ画素は第１列、第３列、第５列、第７列、第９列に配置されている。従って、図５に示すように、時刻ｔ１で露光が開始されると、第１列、第３列、第５列、第７列、第９列の順で露光が行われ、時刻ｔ４で露光が終了する。この際、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて各列のＧｂ画素の電子シャッターを開く。第１列に露光を行う場合は、第１列のＧｂ画素のみの電子シャッターを開くように制御が行われる。
【００３４】
Ｂ画素については、Ｂ画素のＶＤ信号（ＶＤ＿Ｂ）に基づいて露光が行われる。図４において、Ｂ画素は第１列、第３列、第５列、第７列、第９列に配置されている。従って、図５に示すように、時刻ｔ５で露光が開始されると、第１列、第３列、第５列の順で露光が行われ、時刻ｔ４で露光が終了する。この際、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて各列のＢ画素の電子シャッターを開く。第１列に露光を行う場合は、第１列のＢ画素のみの電子シャッターを開くように制御が行われる。このように、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて各画素の露光時間を制御する露光時間制御部として機能する。
【００３５】
図５において、ＶＤ信号の立下りのタイミングで、各画素に蓄積された電荷の読み出しが行われる。Ｒ画素、Ｇｒ画素については、時刻ｔ２以降に読み出しが行われる。図５の最下段に読み出しアドレス（Ｒｅａｄ  ＡＤＤＲ）を示している。時刻ｔ２で読み出しが開始されると、第０列、第２列、第４列、第６列、第８列の順で読み出しが行われる。
【００３６】
また、Ｇｂ画素、Ｂ画素については、時刻ｔ４以降に読み出しが行われる。図５の最下段の読み出しアドレス（Ｒｅａｄ  ＡＤＤＲ）において、時刻ｔ４で読み出しが開始されると、第１列、第３列、第５列、第７列、第９列の順で読み出しが行われる。
【００３７】
同様にして、Ｒ画素、Ｇｒ画素については、時刻ｔ２以降に露光が行われると、時刻ｔ６で読み出しが開始され、第０列、第２列、第４列、第６列、第８列の順で読み出しが行われる。また、Ｇｂ画素、Ｂ画素については、時刻ｔ４以降に露光が行われると、時刻ｔ７で読み出しが開始され、第１列、第３列、第５列、第７列、第９列の順で読み出しが行われる。読み出された画素出力値は、データバス１１０から出力される。
【００３８】
図５において、Ｒ画素、Ｇｒ画素については、時刻ｔ２、ｔ６、ｔ８、ｔ１０で読み出しが開始され、時刻ｔ２−ｔ６間、時刻ｔ６−ｔ８間、時刻ｔ８−ｔ１０間の時間間隔は同一である。Ｇｂ画素、Ｂ画素については、時刻ｔ４、ｔ７、ｔ９、ｔ１１で読み出しが開始され、時刻ｔ４−ｔ７間、時刻ｔ７−ｔ９間、時刻ｔ９−ｔ１１間の時間間隔は同一である。従って、各画素について、同期信号の立下りタイミングである読み出しの開始タイミングは固定されている。
【００３９】
Ｒ画素とＧｒ画素の読み出しは同じタイミングであるため、ＶＤ＿ＲとＶＤ＿ＧＲの立下りは同じタイミングで制御する。一方、ＶＤ＿Ｒに対してＶＤ＿ＧＲの立ち上がりのタイミングを遅らせることで、Ｒ画素とＧｒ画素とは、異なる露光時間で制御された画素情報を取得することができる。
【００４０】
ＶＤ＿ＧＢとＶＤ＿Ｂに関してはＲ画素及びＧｒ画素と同じタイミングで読み出しを行うことができないので、半フレーム単位で偶数（Even）行と奇数（Odd）行を交互に読みだす。読み出しは交互にすることが望ましいが、図５の例に示すようにＧｂ画素の露光開始はＲ画素の露光開始と同じにして露光時間を長くすることも可能である。
【００４１】
従って、同期信号の立ち上がりのタイミングである露光開始のタイミングは、各画素毎に自由に設定することができる。これにより、同期信号の立ち上がりのタイミングを各画素毎に設定することで、Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｇｂ画素、Ｂ画素のそれぞれの露光時間を個別に調整することが可能となる。
【００４２】
図３に示す同期信号発生部１０２は、図５に示した同期信号ＶＤ＿Ｒ，ＶＤ＿Ｇｒ，ＶＤ＿Ｇｂ，ＶＤ＿Ｂを発生させる。この際、同期信号発生部１０２は、各画素の露光時間を最適に制御するため、同期信号ＶＤ＿Ｒ，ＶＤ＿Ｇｒ，ＶＤ＿Ｇｂ，ＶＤ＿Ｂの立ち上がり位置を各画素毎に個別に設定する。これにより、各画素の露光時間を個別に制御することが可能となる。
【００４３】
これにより、ゲインによるホワイトバランス調整ではなく、露光時間によるホワイトバランスの調整が可能となる。従って、ノイズの増幅によるＳ／Ｎ比の劣化を確実に抑止することができ、高画質な撮像画像を取得することが可能となる。
【００４４】
例えば、図１に示したようなホワイトバランス制御を行う場合、Ｒ画素のゲインを１．５にする代わりに、露光時間を１．５倍とする。同様に、Ｇｒ画素の露光時間を１．２倍とし、Ｂ画素の露光時間を０．７倍とする。これにより、ゲインを用いることなく、図１と同様のホワイトバランス制御を行うことが可能となる。
【００４５】
同期信号生成部１０２が後段の画像処理プロセッサに含まれる場合、撮像素子アレイ１０４による露光時間の制御を同期信号生成部１０２が生成した同期信号に基づいて行うことで、画像処理プロセッサからの露光時間変更要求に即時に対応することが可能である。
【００４６】
以上説明したように第１の実施形態によれば、ホワイトバランス制御において、各画素の出力をゲインによって調整するのではなく、各画素の露光時間を個別に調整するようにした。これにより、ノイズがゲインによって増幅されることを抑止でき、Ｓ／Ｎ比の低下を確実に抑止することが可能となる。従って、撮像画像の品質の精度を高めることが可能となる。また、ゲインによる増幅の代わりに露光時間による制御を行うことで、より高速な処理が可能となる。
【００４７】
＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、画素毎の露光時間の制御を、像面位相差ＡＦを行う撮像素子に適用したものである。本実施形態では、撮像素子アレイ１０４の撮像面の所定位置に像面位相差ＡＦ用のＡＦ評価画素１０４ａが設けられている。図６は、撮像素子アレイ１０４の撮像面におけるＡＦ評価画素１０４ａの配置を示す模式図である。ＡＦ評価画素１０４ａは、撮像面にマトリクス状に配置された画素の一部から構成されている。
【００４８】
像面位相差ＡＦでは、２つのＡＦ評価画素１０４ａでペアを作り、像面位相差を求める。ＡＦ評価画素１０４ａは、通常の画素に対して一部のみ光を透過させる遮光用のスリットＳが設けられたものである。このため、ＡＦ評価画素１０４ａの画素出力値は通常の画素の画素出力値よりも小さくなり、通常は画素出力値にゲインを与えて増幅する手法が採られている。
【００４９】
しかし、図２で説明したように、画素出力値にゲインを与えて増幅すると、ノイズも増幅されるため、ゲインを与えていない場合に比べてＳ／Ｎ比が劣化する。このため、第２の実施形態では、ＡＦ評価画素１０４ａの露光の際には、通常の画素よりも露光時間を長くすることで、Ｓ／Ｎ比を劣化させることなくＡＦ評価画素１０４ａの画素出力値を増大させる。
【００５０】
撮像素子アレイ１０４における被写体像の露光は、第１の実施形態と同様、図６に示す一列の画素列毎に行われる。図７は、撮像素子アレイ１０４における各列の露光と、露光後の読み出しを示す模式図である。
【００５１】
図７は、通常画素（ＡＦ評価画素１０４ａ以外の画素）、ＡＦ評価画素１０４ａについて、ＶＤ信号に基づいて露光、及び読み出しが行われる様子を示している。通常画素、ＡＦ評価画素１０４ａのそれぞれは、ＶＤ信号（同期信号）に基づいて露光が行われ、ＶＤ信号の立ち上がりで露光を開始し、立下りで露光を終了して読み出しを開始する。図７において、通常画素シャッターアドレス（Ｎｏｒｍａｌ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｈｕｔｔｅｒ  ＡＤＤＲ）は、通常画素の露光が行われる画素の列を示している。
【００５２】
通常画素については、通常画素用のＶＤ信号（Ｎｏｒｍａｌ  Ｐｉｘｅｌ  ＶＤ）に基づいて露光が行われる。図６において、通常画素は第０列〜第９列の各列に配置されている。従って、図７に示すように、時刻ｔ２１で露光が開始されると、第０列、第１列、第２列、第３列、第４列、第５列、・・・、第８列、第９列の順で露光が行われ、時刻ｔ２２で露光が終了する。この際、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて、第１列、第２列、第４列、第５列、第７列、第８列については、ＡＦ評価画素１０４ａ以外の通常画素の電子シャッターを開く。
【００５３】
ＡＦ評価画素１０４ａについては、ＡＦ評価画素１０４ａのＶＤ信号（ＰＡＦ  Ｐｉｘｅｌ  ＶＤ）に基づいて露光が行われる。図７において、ＡＦ評価画素１０４ａのシャッターアドレス（ＰＡＦ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｈｕｔｔｅｒ  ＡＤＤＲ）は、ＡＦ評価画素１０４ａの露光が行われる画素の列を示している。図６において、ＡＦ評価画素１０４ａは第１列、第２列、第４列、第５列、第７列、第８列の各列に配置されている。従って、図７に示すように、時刻ｔ２１で露光が開始されると、第１列、第２列、第４列、第５列、第７列、第８列の順で露光が行われ、時刻ｔ２３で露光が終了する。この際、ロードライバ１０６とカラムドライバ１０８は、同期信号に基づいて第１列、第２列、第４列、第５列、第７列、第８列のＡＦ評価画素１０４ａの電子シャッターを開く。
【００５４】
図７に示すように、ＡＦ評価画素１０４ａについては、時刻ｔ２１で露光が開始されると、時刻ｔ２３までの比較的長い時間の間露光が行われる。同様に、時刻ｔ２４で露光が開始されると時刻ｔ２５までの比較的長い時間の間露光が行われ、時刻ｔ２６で露光が開始されると時刻ｔ２７までの比較的長い時間の間露光が行われる。従って、通常画素よりもＡＦ評価画素１０４ａの露光時間を十分に長くすることで、ゲインを与えることなく、ＡＦ評価画素１０４ａの画素出力値を増大することができる。これにより、ゲインを与えた場合のＳ／Ｎ比の劣化を確実に抑えることが可能となる。
【００５５】
図７において、ＶＤ信号の立下りのタイミングで、各画素に蓄積された電荷の読み出しが行われる。通常画素については、時刻ｔ２２以降に読み出しが行われる。図７において、通常画素読み出しアドレス（Ｎｏｒｍａｌ  Ｐｉｘｅｌ  Ｒｅａｄ  ＡＤＤＲ）は、通常画素の読み出しが行われる画素の列を示している。時刻ｔ２２で読み出しが開始されると、第０列、第１列、第２列、第３列、第４列、・・・の順で通常画素の読み出しが行われる。
【００５６】
また、図７において、ＡＦ評価画素読み出しアドレス（ＰＡＦ  Ｐｉｘｅｌ  Ｒｅａｄ  ＡＤＤＲ）は、ＡＦ評価画素１０４ａの読み出しが行われる画素の列を示している。時刻ｔ２３で読み出しが開始されると、第１列、第２列、第４列、第５列、第７列、第８列の順で通常画素の読み出しが行われる。
【００５７】
以上説明したように第２の実施形態によれば、像面位相差ＡＦを行う場合において、ＡＦ評価画素１０４ａの出力をゲインによって調整するのではなく、ＡＦ評価画素１０４ａの露光時間を通常画素よりも長くすることによって、ＡＦ評価画素１０４ａの画素出力値を増大させるようにした。これにより、ノイズがゲインによって増幅されることを抑止でき、Ｓ／Ｎ比の低下を確実に抑止することが可能となる。
【００５８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５９】
１００    ホワイトバランス調整装置
１０２    同期信号生成部
１０６    ロードライバ
１０８    カラムドライバ
【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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