(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、行方向および列方向の２次元マトリクス状に配置された焦点検出用画素と画像用画素とからなる固体撮像装置であって、
前記画像用画素から読み出された画像信号のみを出力する画像用水平出力回路と、
前記焦点検出用画素から読み出された焦点検出信号のみを出力する焦点検出用垂直出力回路と、
前記画像用画素を含む行を選択して、前記画像用画素から画像信号を画像用垂直信号線を介して前記画像用水平出力回路に読み出す画像用垂直走査回路と、
前記画像用水平出力回路に読み出された１行分の画像信号を水平方向に出力する画像用水平走査回路と、
前記焦点検出用画素を含む列を選択して、前記焦点検出用画素から焦点検出信号を焦点検出用水平信号線を介して前記焦点検出用垂直出力回路に読み出す焦点検出用水平走査回路と、
前記焦点検出用垂直出力回路に読み出された１列分の焦点検出信号を垂直方向に出力する焦点検出用垂直走査回路と
を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記画像用垂直走査回路および前記焦点検出用水平走査回路は、前記画像用画素および前記焦点検出用画素から前記画像信号および前記焦点検出信号を前記画像用水平出力回路および前記焦点検出用垂直出力回路にそれぞれ独立した異なるタイミングで読み出し、
前記画像用水平走査回路および前記焦点検出用垂直走査回路は、前記画像用水平出力回路および前記焦点検出用垂直出力回路に読み出された前記画像信号および前記焦点検出信号をそれぞれ独立した異なるタイミングで出力する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、行方向および列方向の２次元マトリクス状に配置された焦点検出用画素と画像用画素とからなる固体撮像装置であって、
前記画像用画素を含む行を選択して、前記画像用画素から画像信号を垂直信号線を介して、水平出力回路に出力するための画像用垂直走査回路と、
前記画像用画素を含む列を選択して、前記水平出力回路から水平方向に画像信号を出力する画像用水平走査回路と、
前記画像用水平走査回路とは別に配置され、前記焦点検出用画素が配置された列のみを選択して、前記水平出力回路から水平方向に焦点検出信号を出力する焦点検出用水平走査回路と、
前記画像用水平走査回路と前記焦点検出用水平走査回路とを切り替える水平走査切替回路と
を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像装置において、
前記画像用水平走査回路および前記焦点検出用水平走査回路は、前記水平出力回路に読み出された前記画像信号および前記焦点検出信号をそれぞれ独立した異なるタイミングで出力する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、行方向および列方向の２次元マトリクス状に配置された焦点検出用画素と画像用画素とからなる固体撮像装置であって、
前記画像用画素を含む行を選択して、前記画像用画素から画像信号を垂直信号線を介して、水平出力回路に出力するための画像用垂直走査回路と、
前記画像用画素を含む列を選択して、前記水平出力回路から水平方向に画像信号を出力する画像用水平走査回路と、
前記列方向の前記焦点検出用画素を含む行のみを選択して、前記焦点検出用画素から焦点検出信号を垂直信号線を介して、前記水平出力回路に出力するための列方向焦点検出用垂直走査回路と、
前記列方向の前記焦点検出用画素を含む列のみを選択して、前記水平出力回路から水平方向に焦点検出信号を出力する列方向焦点検出用水平走査回路と、
前記行方向の前記焦点検出用画素を含む行のみを選択して、前記焦点検出用画素から焦点検出信号を垂直信号線を介して、前記水平出力回路に出力するための行方向焦点検出用垂直走査回路と、
前記行方向の前記焦点検出用画素を含む列のみを選択して、前記水平出力回路から水平方向に焦点検出信号を出力する行方向焦点検出用水平走査回路と、
前記行方向焦点検出用垂直走査回路と、前記列方向焦点検出用垂直走査回路と、前記画像用垂直走査回路とを切り替える垂直走査切替回路と、
前記行方向焦点検出用水平走査回路と、前記列方向焦点検出用水平走査回路と、前記画像用水平走査回路とを切り替える水平走査切替回路と
を設けたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の固体撮像装置において、
前記列方向焦点検出用垂直走査回路および前記行方向焦点検出用垂直走査回路は、前記画像用垂直走査回路と独立した異なるタイミングで前記焦点検出用画素から前記焦点検出信号を前記水平出力回路に読み出し、
前記列方向焦点検出用水平走査回路および前記行方向焦点検出用水平走査回路は、前記画像用水平走査回路と独立した異なるタイミングで前記水平出力回路に読み出された前記焦点検出信号を出力する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出用画素を有する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を用いたビデオカメラや電子カメラが広く一般に普及している。ＣＭＯＳ型の固体撮像装置は、受ける光を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の単位画素が二次元アレイ状に配置されている。各単位画素の光電変換部に蓄積された電荷は、垂直走査回路によって各単位画素のアドレスが選択され、垂直信号線を介して一行分の画素信号が水平出力回路に読み出される。水平出力回路に読み出された一行分の画素信号は、水平走査回路によって列毎に順に外部に出力される。
【０００３】
一方、一般的なカメラシステムは、自動的にカメラレンズの焦点を合わせるＡＦ機能を有しており、焦点検出するための専用の焦点検出素子が使用されている。ところが、専用の焦点検出素子やこれに光を導くための焦点検出用光学系が必要となり、カメラのコスト低減や小型化の障害になっている。
【０００４】
そこで、専用の焦点検出素子を用いずに、固体撮像装置で瞳分割位相差方式（瞳分割方式や位相差方式と呼ばれることがある）による焦点検出を行えるように、通常の固体撮像装置に焦点検出用画素を埋め込んだ固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５６８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の焦点検出用画素を埋め込んだ固体撮像装置では、焦点検出用画素から読み出される焦点検出用信号は、通常の画像信号を読み出す回路を介して、画像信号と一緒に読み出されるようになっている。
【０００６】
ところが、焦点検出用信号を高速で読み出したい場合でも、固体撮像装置の全画素の画像信号を読み出してからでないと、焦点検出用信号を取り出すことができない。この結果、焦点検出用信号の読み出しに時間が掛かり、高速なＡＦ機能を実現できないという問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、高速に焦点検出用信号の読み出しが可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、行方向および列方向の２次元マトリクス状に配置された焦点検出用画素と画像用画素とからなる固体撮像装置であって、前記画像用画素から読み出された画像信号のみを出力する画像用水平出力回路と、前記焦点検出用画素から読み出された焦点検出信号のみを出力する焦点検出用垂直出力回路と、前記画像用画素を含む行を選択して、前記画像用画素から画像信号を画像用垂直信号線を介して前記画像用水平出力回路に読み出す画像用垂直走査回路と、前記画像用水平出力回路に読み出された１行分の画像信号を水平方向に出力する画像用水平走査回路と、前記焦点検出用画素を含む列を選択して、前記焦点検出用画素から焦点検出信号を焦点検出用水平信号線を介して前記焦点検出用垂直出力回路に読み出す焦点検出用水平走査回路と、前記焦点検出用垂直出力回路に読み出された１列分の焦点検出信号を垂直方向に出力する焦点検出用垂直走査回路とを設けたことを特徴とする。
特に、前記画像用垂直走査回路および前記焦点検出用水平走査回路は、前記画像用画素および前記焦点検出用画素から前記画像信号および前記焦点検出信号を前記画像用水平出力回路および前記焦点検出用垂直出力回路にそれぞれ独立した異なるタイミングで読み出し、前記画像用水平走査回路および前記焦点検出用垂直走査回路は、前記画像用水平出力回路および前記焦点検出用垂直出力回路に読み出された前記画像信号および前記焦点検出信号をそれぞれ独立した異なるタイミングで出力することを特徴とする。
【０００９】
または、本発明に係る固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、行方向および列方向の２次元マトリクス状に配置された焦点検出用画素と画像用画素とからなる固体撮像装置であって、前記画像用画素を含む行を選択して、前記画像用画素から画像信号を垂直信号線を介して、水平出力回路に出力するための画像用垂直走査回路と、前記画像用画素を含む列を選択して、前記水平出力回路から水平方向に画像信号を出力する画像用水平走査回路と、前記画像用水平走査回路とは別に配置され、前記焦点検出用画素が配置された列のみを選択して、前記水平出力回路から水平方向に焦点検出信号を出力する焦点検出用水平走査回路と、前記画像用水平走査回路と前記焦点検出用水平走査回路とを切り替える水平走査切替回路とを設けたことを特徴とする。
特に、前記画像用水平走査回路および前記焦点検出用水平走査回路は、前記水平出力回路に読み出された前記画像信号および前記焦点検出信号をそれぞれ独立した異なるタイミングで出力することを特徴とする固体撮像装置。
【００１０】
または、本発明に係る固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する光電変換部を有し、行方向および列方向の２次元マトリクス状に配置された焦点検出用画素と画像用画素とからなる固体撮像装置であって、前記画像用画素を含む行を選択して、前記画像用画素から画像信号を垂直信号線を介して、水平出力回路に出力するための画像用垂直走査回路と、前記画像用画素を含む列を選択して、前記水平出力回路から水平方向に画像信号を出力する画像用水平走査回路と、前記列方向の前記焦点検出用画素を含む行のみを選択して、前記焦点検出用画素から焦点検出信号を垂直信号線を介して、前記水平出力回路に出力するための列方向焦点検出用垂直走査回路と、前記列方向の前記焦点検出用画素を含む列のみを選択して、前記水平出力回路から水平方向に焦点検出信号を出力する列方向焦点検出用水平走査回路と、前記行方向の前記焦点検出用画素を含む行のみを選択して、前記焦点検出用画素から焦点検出信号を垂直信号線を介して、前記水平出力回路に出力するための行方向焦点検出用垂直走査回路と、前記行方向の前記焦点検出用画素を含む列のみを選択して、前記水平出力回路から水平方向に焦点検出信号を出力する行方向焦点検出用水平走査回路と、前記行方向焦点検出用垂直走査回路と、前記列方向焦点検出用垂直走査回路と、前記画像用垂直走査回路とを切り替える垂直走査切替回路と、前記行方向焦点検出用水平走査回路と、前記列方向焦点検出用水平走査回路と、前記画像用水平走査回路とを切り替える水平走査切替回路とを設けたことを特徴とする。
特に、前記列方向焦点検出用垂直走査回路および前記行方向焦点検出用垂直走査回路は、前記画像用垂直走査回路と独立した異なるタイミングで前記焦点検出用画素から前記焦点検出信号を前記水平出力回路に読み出し、前記列方向焦点検出用水平走査回路および前記行方向焦点検出用水平走査回路は、前記画像用水平走査回路と独立した異なるタイミングで前記水平出力回路に読み出された前記焦点検出信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る固体撮像装置は、画像用画素から画像信号を読み出すための信号線，出力回路および走査回路と、焦点検出用画素から焦点検出信号を読み出すための信号線，出力回路および走査回路とを別々に設けることによって、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。或いは、画像信号を読み出すための走査回路と、焦点検出信号を読み出すための走査回路とを別々に設け、これらを切り替えることによって、焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施形態について説明する。先ず、本実施形態の特徴が良く分かるように、一般的な固体撮像装置９０１について図９を用いて説明する。図９に示した固体撮像装置９０１は、分かり易いように、単位画素が４行４列のマトリクス状に配置された様子を描いてあるが、実際の固体撮像装置では、例えば１６００×１２００など数百万画素がマトリクス状に配置されている。
【００１３】
固体撮像装置９０１は、４行４列の単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）と、垂直走査回路９０２と、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）９０３と、水平出力回路９０４と、水平走査回路９０５とで構成される。
【００１４】
垂直走査回路９０２は、単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）の各行毎に、垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜４に読み出すタイミング信号φＳＥＬ（ｎ），φＲＥＳ（ｎ），φＴＸ（ｎ）を与える（ｎは１〜４のいずれかを示す）。尚、図９の垂直出力タイミング信号ＤＶｎ（ＤＶ１〜ＤＶ４）は、φＳＥＬ（ｎ），φＲＥＳ（ｎ），φＴＸ（ｎ）の３つのタイミング信号を行毎にまとめて表記したものである。
【００１５】
ここで、各単位画素の回路構成について図１０を用いて説明する。尚、図１０は単位画素Ｐ（１，４）の回路構成を示した図であるが、それ以外の単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）も同じ回路構成である。
【００１６】
図１０において、フォトダイオードＰＤに入射した光は光電変換され電荷として蓄積される。フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は、タイミング信号φＴＸ（１）が転送用トランジスタＴｒ１１のゲートに入力されるとＦＤ部（フローティングディフュージョン部（浮遊拡散領域））に転送され、増幅用トランジスタＴｒ１２によって増幅される。増幅用トランジスタＴｒ１２によって増幅された信号は、タイミング信号φＳＥＬ（１）が選択用トランジスタＴｒ１３のゲートに入力されると垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出される。尚、リセット用トランジスタＴｒ１４のゲートにタイミング信号φＲＥＳ（１）が入力されると、ＦＤ部を電源ＶＤＤの電圧にリセットする。尚、ＧＮＤは接地を示す。
【００１７】
図１０の単位画素Ｐ（１，４）から信号を読み出す際のタイミングチャートを図１１に示す。１行目の垂直走査期間が開始されるまで、タイミング信号φＲＥＳ（１）はハイレベルになっており、リセット用トランジスタＴｒ１４はオン状態（リセット状態）になっている。１行目の垂直走査期間が開始されると、タイミング信号φＲＥＳ（１）はローレベルになると共に、タイミング信号φＳＥＬ（１）がハイレベルになり、選択用トランジスタＴｒ１３がオン状態になって増幅用トランジスタＴｒ１２によって増幅されたＦＤ部の信号が垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出される。この状態で、タイミング信号φＴＸ（１）が短時間だけハイレベルになって、転送用トランジスタＴｒ１１がオンし、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は、ＦＤ部に転送される。同様にして、単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）から出力される信号は、行毎に対応するそれぞれの垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に読み出された後、各列毎に配置されたＣＤＳ回路９０３に入力される。
【００１８】
ここで、ＣＤＳ回路９０３について簡単に説明する。ＣＤＳ回路９０３は、各単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）から光信号とダーク信号とを読み出して、光信号からダーク信号を引き算して、単位画素間のばらつきを少なくする回路で、内部のコンデンサに列毎の信号を一時的に蓄積する。尚、ダーク信号とは、ＦＤ部がリセットされた時に各単位画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に読み出される信号である。また、光信号とは、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をＦＤ部に転送後に、各単位画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に読み出される信号である。
【００１９】
図１１において、１行目の垂直走査期間が終了すると、ＣＤＳ回路９０３に読み出された各列の信号は、列毎に外部に出力される。例えば、点線円９５０で示した部分は、水平走査回路９０５から出力される水平出力タイミング信号ＤＨ１〜ＤＨ４のタイミングを描いた図である。１行目の水平走査期間が開始されると、先ず、水平出力タイミング信号ＤＨ１がハイレベルになり、図９の水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１がオン状態になってＣＤＳ回路９０３に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１から読み出した信号を出力アンプＡＭＰ１に入力し、出力アンプＡＭＰ１は所定の電圧に増幅して、固体撮像装置９０１の外部に出力する。次に、水平出力タイミング信号ＤＨ２がハイレベルになり、図９の水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２がオン状態になってＣＤＳ回路９０３に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２から読み出した信号を出力アンプＡＭＰ１に入力し、出力アンプＡＭＰ１は所定の電圧に増幅して、固体撮像装置９０１の外部に出力する。同様に、水平出力タイミング信号ＤＨ３がハイレベルになり、図９の水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３がオン状態になってＣＤＳ回路９０３に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３から読み出した信号を出力アンプＡＭＰ１に入力し、出力アンプＡＭＰ１は所定の電圧に増幅して、固体撮像装置９０１の外部に出力する。最後に、水平出力タイミング信号ＤＨ４がハイレベルになり、図９の水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４がオン状態になってＣＤＳ回路９０３に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４から読み出した信号を出力アンプＡＭＰ１に入力し、出力アンプＡＭＰ１は所定の電圧に増幅して、固体撮像装置９０１の外部に出力する。
【００２０】
このようにして、１行目の水平走査期間では、１行目の垂直走査期間でＣＤＳ回路９０３に読み出された各列の信号を順に読み出して、固体撮像装置９０１の外部に出力する。
【００２１】
ここで、図９において、斜線で示した単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，２）〜Ｐ（２，４），Ｐ（３，３）は、焦点検出用画素を示している。それ以外の斜線で示していない各単位画素は画像用画素を示している。ここで、焦点検出用画素と画像用画素の配置について図１２を用いて説明する。図１２は、固体撮像装置４０１に配置された複数の焦点検出用画素からなるＡＦエリアの一例を示した図である。図１２において、固体撮像装置４０１の有効画素領域４０２には、画像用画素および焦点検出用画素からなる単位画素がＮ行Ｍ列のマトリクス状に配置されている。また、有効画素領域４０２には、複数の焦点検出用画素からなるＡＦエリアとして、ＡＦエリア４０３，ＡＦエリア４０４，ＡＦエリア４０５，ＡＦエリア４０６，ＡＦエリア４０７，ＡＦエリア４０８が配置されている。ｓ行目のＡＦエリア４０３，ｔ行目のＡＦエリア４０４，ｕ行目のＡＦエリア４０５は、それぞれｋ列目からｑ列目までに配置された焦点検出用画素が行方向に配置されたＡＦエリアで、縦線方向の画像情報からデフォーカス量を求めるために用いられる。ｈ列目のＡＦエリア４０６，ｉ列目のＡＦエリア４０７，ｊ列目のＡＦエリア４０８は、それぞれｖ行目からｗ行目までに配置された焦点検出用画素が行方向に配置されたＡＦエリアで、横線方向の画像情報からデフォーカス量を求めるために用いられる。
【００２２】
ここで、図１３を用いて、瞳分割方式の焦点検出用画素について説明する。図１３（ａ）は、図１２の固体撮像装置４０１の中央部分（ｔ行のＡＦエリア４０４およびｉ列のＡＦエリア４０７の部分）を抜き出して各画素の様子を描いた図である。
【００２３】
図１３（ａ）において、ｔ行のＡＦエリア４０４およびｉ列のＡＦエリア４０７を構成する焦点検出用画素は、それ以外の画像用画素とは光電変換部の配置が異なる。例えば、ＡＦエリア４０４は行方向に瞳分割される像に対応した焦点検出用画素で、図１３（ｂ）に示すように配置されている。図１３（ｂ）において、焦点検出用画素４１０，４１１は瞳分割されるペアとなる画素である。瞳分割する左側の焦点検出用画素４１０では、光電変換部４１２が左半部に配置されており、瞳分割する右側の焦点検出用画素４１１では、光電変換部４１３が右半部に配置されている。また、ＡＦエリア４０７は列方向に瞳分割される像に対応した焦点検出用画素で、図１３（ｃ）に示すように配置されている。図１３（ｃ）において、焦点検出用画素４１６，４１７は瞳分割されるペアとなる画素である。瞳分割する上側の焦点検出用画素４１６では、光電変換部４１８が上半部に配置されており、瞳分割する下側の焦点検出用画素４１７では、光電変換部４１９が下半部に配置されている。
【００２４】
例えば、図９において、斜線で示した単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，３），Ｐ（３，３）は図１３のＡＦエリア４０７のように列方向に瞳分割される像に対応した焦点検出用画素で、斜線で示した単位画素Ｐ（２，２），Ｐ（２，４）は図１３のＡＦエリア４０４のように行方向に瞳分割される像に対応した焦点検出用画素である。尚、単位画素Ｐ（２，３）は行方向に瞳分割される像に対応した焦点検出用画素としても構わない。但し、その場合は、図１３（ｂ）の焦点検出用画素４１０または焦点検出用画素４１１のいずれかの構成となる。
【００２５】
このように、瞳分割位相差方式の焦点検出画素が埋め込まれた固体撮像装置では、図９で説明したように、焦点検出用画素の焦点検出用信号は通常の画像用画素の画像信号を読み出す回路を利用しており、焦点検出用信号は画像信号と一緒に読み出されるようになっている。従って、図１２で示したように、複数のＡＦエリアが有効画素領域４０２に配置された固体撮像装置４０１において焦点検出を行う場合は、一旦、一画面分の画像用画素および焦点検出用画素の信号を読み出してから、各ＡＦエリアを構成する焦点検出用画素の焦点検出信号を取り出す必要がある。
【００２６】
以降説明する各実施形態に係る固体撮像装置１０１は、画像信号の読み出しに影響されずに焦点検出用信号を読み出すことができるようになっている。
【００２７】
（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１の構成を示す。尚、先に図１０を用いて説明した単位画素の回路構成や、図１１を用いて説明した各単位画素から信号を読み出すタイミング信号φＳＥＬ（ｎ），φＲＥＳ（ｎ），φＴＸ（ｎ）のタイミングについては、本実施形態に係る固体撮像装置１０１でも同じである。
【００２８】
固体撮像装置１０１は、５行３列の単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（５，３）と、画像用垂直走査回路１０２と、ＣＤＳ回路１０３と、画像用水平出力回路１０４と、画像用水平走査回路１０５と、焦点検出用水平走査回路１０６と、ＣＤＳ回路１０７と、焦点検出用垂直出力回路１０８と、焦点検出用垂直走査回路１０９とで構成される。
【００２９】
先ず、画像用画素から画像信号を読み出す回路について説明する。
【００３０】
画像用垂直走査回路１０２は、画像用画素がある２行目の単位画素Ｐ（２，１）〜Ｐ（２，３）および４行目の単位画素Ｐ（４，１）〜Ｐ（４，３）から、垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜３に信号を読み出すタイミング信号φＳＥＬ（２），φＲＥＳ（２），φＴＸ（２）およびタイミング信号φＳＥＬ（４），φＲＥＳ（４），φＴＸ（４）を与える。尚、図１の垂直出力タイミング信号ＤＧ２はタイミング信号φＳＥＬ（２），φＲＥＳ（２），φＴＸ（２）の３つのタイミング信号を、ＤＧ４はタイミング信号φＳＥＬ（４），φＲＥＳ（４），φＴＸ（４）の３つのタイミング信号をそれぞれ行毎にまとめて表記したものである。
【００３１】
垂直出力タイミング信号ＤＧ２およびＤＧ４によって、単位画素Ｐ（２，１）〜Ｐ（２，３）および単位画素Ｐ（４，１）〜Ｐ（４，３）から出力される信号は、それぞれの列に対応する垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ３に読み出された後、各列毎に配置されたＣＤＳ回路１０３に入力される。
【００３２】
ＣＤＳ回路１０３は、入出力する信号の列の数が４列から３列になるだけで、先に説明したＣＤＳ回路９０３と同様に動作する相関二重サンプリング回路である。ＣＤＳ回路１０３は、垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号を列毎に内部のコンデンサに一時的に蓄積する。
【００３３】
画像用水平出力回路１０４は、入力する信号の列の数が４列から３列になるだけで、先に説明した水平出力回路９０４と同様に動作する。画像用水平出力回路１０４は、ＣＤＳ回路１０３に一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ３のから読み出した１行分の信号を、画像用水平走査回路１０５からの水平出力タイミング信号ＤＨＧ１〜ＤＨＧ３に応じて順に出力アンプＡＭＰＧ１に入力し、出力アンプＡＭＰＧ１は所定の電圧に増幅して、固体撮像装置１０１の外部に画像信号を出力する。尚、画像用水平出力回路１０４のトランジスタＴｒＧ１〜トランジスタＴｒＧ３は、水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１〜トランジスタＴｒ３に相当する。
【００３４】
画像用水平走査回路１０５は、出力する信号の列の数が４列から３列になるだけで、先に説明した水平走査回路９０５と同様に動作し、画像用水平出力回路１０４がＣＤＳ回路１０３に一時的に蓄積されている信号を出力アンプＡＭＰ１に入力するタイミングを与える。尚、画像用水平走査回路１０５の水平出力タイミング信号ＤＨＧ１〜ＤＨＧ３は、水平走査回路９０５の水平出力タイミング信号ＤＨ１〜ＤＨ３に相当する。
【００３５】
次に、焦点検出用画素から焦点検出信号を読み出す回路について説明する。
【００３６】
焦点検出用水平走査回路１０６は、焦点検出用画素がある１行目の単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（１，３）と，３行目の単位画素Ｐ（３，１）〜Ｐ（３，３）と，５行目の単位画素Ｐ（５，１）〜Ｐ（５，３）とから、水平信号線ＨＬＩＮＥ１〜３に信号を読み出すタイミングを与える。１列目に対してはタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（１），φＦ＿ＲＥＳ（１），φＦ＿ＴＸ（１）を、２列目に対してはタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（２），φＦ＿ＲＥＳ（２），φＦ＿ＴＸ（２）を、３列目に対してはタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（３），φＦ＿ＲＥＳ（３），φＦ＿ＴＸ（３）をそれぞれ与える。
【００３７】
尚、図１の水平出力タイミング信号ＤＳ１はタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（１），φＦ＿ＲＥＳ（１），φＦ＿ＴＸ（１）の３つのタイミング信号を行毎にまとめて表記したものである。同様に、水平出力タイミング信号ＤＳ２はタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（２），φＦ＿ＲＥＳ（２），φＦ＿ＴＸ（２）の３つのタイミング信号を、水平出力タイミング信号ＤＳ３はタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（３），φＦ＿ＲＥＳ（３），φＦ＿ＴＸ（３）の３つのタイミング信号をそれぞれ行毎にまとめて表記したものである。
【００３８】
ここで、焦点検出用の単位画素Ｐ（１，３）は、図１３で説明したように画像用の単位画素光電変換部の配置は異なるが、回路構成は図１０と同じである。尚、焦点検出用画素の場合は、図１０において、垂直出力タイミング信号ＤＶ１を構成する３つのタイミング信号φＳＥＬ（１），φＲＥＳ（１），φＦ＿ＴＸ（１）は、水平出力タイミング信号ＤＳ１を構成する３つのタイミング信号φＦ＿ＳＥＬ（ｎ），φＦ＿ＲＥＳ（ｎ），φＦ＿ＴＸ（ｎ）に置き換えて考えるだけでよい。
【００３９】
焦点検出用水平走査回路１０６から与えられる水平出力タイミング信号ＤＳ１〜ＤＳ３によって、１列目の単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１）から出力される信号は、それぞれの行に対応する水平信号線ＨＬＩＮＥ１，ＨＬＩＮＥ３，ＨＬＩＮＥ５に読み出された後、各行毎に配置されたＣＤＳ回路１０７に入力される。
【００４０】
ＣＤＳ回路１０７は、先に説明したＣＤＳ回路９０３やＣＤＳ回路１０３と同様に動作する相関二重サンプリング回路である。ＣＤＳ回路１０７は、水平信号線ＨＬＩＮＥ１，ＨＬＩＮＥ３，ＨＬＩＮＥ５に読み出された信号を行毎に内部のコンデンサに一時的に蓄積する。
【００４１】
焦点検出用垂直出力回路１０８は、列方向か行方向かが画像用水平出力回路１０４と異なるだけで、焦点検出用垂直走査回路１０９から与えられる垂直出力タイミング信号ＤＶＳ１，ＤＶＳ３，ＤＶＳ５のタイミングに応じて、順に出力アンプＡＭＰＳ１に入力し、出力アンプＡＭＰＳ１は所定の電圧に増幅して、固体撮像装置１０１の外部に焦点検出信号を出力する。
【００４２】
次に、固体撮像装置１０１のタイミングチャートについて図２を用いて説明する。図２は、焦点検出用画素から焦点検出用信号を読み出す時のタイミングと、画像用画素から画像信号を読み出す時のタイミングとを示している。
【００４３】
先ず、図１の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１），Ｐ（１，２），Ｐ（３，２），Ｐ（５，２），Ｐ（１，３），Ｐ（３，３），Ｐ（５，３）から焦点検出信号を読み出すタイミングについて説明する。最初に、焦点検出用水平走査回路１０６から水平出力タイミング信号ＤＳ１が１列目の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１）に与えられると、これらの画素から水平信号線ＨＬＩＮＥ１，ＨＬＩＮＥ３，ＨＬＩＮＥ５に焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに１列分の焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００４４】
次に、水平出力タイミング信号ＤＳ１がオフすると、焦点検出用垂直走査回路１０９から垂直出力タイミング信号ＤＶＳ１が焦点検出用垂直出力回路１０８のトランジスタＴｒＳ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積されている水平信号線ＨＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰＳ１に入力され、外部に出力される。
【００４５】
次に、垂直出力タイミング信号ＤＶＳ１がオフすると、焦点検出用垂直走査回路１０９から垂直出力タイミング信号ＤＶＳ３が焦点検出用垂直出力回路１０８のトランジスタＴｒＳ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積されている水平信号線ＨＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰＳ１に入力され、外部に出力される。
【００４６】
次に、垂直出力タイミング信号ＤＶＳ３がオフすると、焦点検出用垂直走査回路１０９から垂直出力タイミング信号ＤＶＳ５が焦点検出用垂直出力回路１０８のトランジスタＴｒＳ５のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積されている水平信号線ＨＬＩＮＥ５に読み出された信号が出力アンプＡＭＰＳ１に入力され、外部に出力される。
【００４７】
このようにして、１列目の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１）の信号が順に読み出される。
【００４８】
次に、水平出力タイミング信号ＤＳ２が２列目の焦点検出用画素Ｐ（１，２），Ｐ（３，２），Ｐ（５，２）に与えられ、水平信号線ＨＬＩＮＥ３を介してＣＤＳ回路１０７に一時的に蓄積される。ＣＤＳ回路１０７に一時的に蓄積された焦点検出信号は、１列目の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１）と同様に、焦点検出用画素Ｐ（１，２），Ｐ（３，２），Ｐ（５，２）から読み出された焦点検出信号が出力アンプＡＭＰＳ１に入力され、外部に出力される。
【００４９】
次に、水平出力タイミング信号ＤＳ３が３列目の焦点検出用画素Ｐ（１，３），Ｐ（３，３），Ｐ（５，３）に与えられ、水平信号線ＨＬＩＮＥ５を介してＣＤＳ回路１０７に一時的に蓄積される。ＣＤＳ回路１０７に一時的に蓄積された焦点検出信号は、１列目の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１）と同様に、焦点検出用画素Ｐ（１，３），Ｐ（３，３），Ｐ（５，３）から読み出された焦点検出信号が出力アンプＡＭＰＳ１に入力され、外部に出力される。
【００５０】
このようにして、図１の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（３，１），Ｐ（５，１），Ｐ（１，２），Ｐ（３，２），Ｐ（５，２），Ｐ（１，３），Ｐ（３，３），Ｐ（５，３）から焦点検出信号が読み出される。
【００５１】
次に、図１の画像用画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３）から画像信号を読み出すタイミングについて説明する。図２において、最初に、画像用垂直走査回路１０２から垂直出力タイミング信号ＤＧ２が２行目の画像用画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ３に画像信号が読み出され、ＣＤＳ回路１０３の内部コンデンサに１行分の画像信号が一時的に蓄積される。
【００５２】
次に、垂直出力タイミング信号ＤＧ２がオフすると、画像用水平走査回路１０５から水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が画像用水平出力回路１０４のトランジスタＴｒＧ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路１０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰＧ１に入力され、外部に出力される。
【００５３】
次に、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路１０５から水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が画像用水平出力回路１０４のトランジスタＴｒＧ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路１０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰＧ１に入力され、外部に出力される。
【００５４】
次に、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路１０５から水平出力タイミング信号ＤＨＧ３が画像用水平出力回路１０４のトランジスタＴｒＧ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路１０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰＧ１に入力され、外部に出力される。このようにして、２行目の画像用画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３）の信号が順に読み出される。
【００５５】
次に、垂直出力タイミング信号ＤＧ４が４行目の画像用画素Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３）に与えられ、垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ３を介してＣＤＳ回路１０３に一時的に蓄積される。ＣＤＳ回路１０３に一時的に蓄積された画像信号は、２行目の画像用画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３）と同様に、画像用画素Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３）から読み出された画像信号が出力アンプＡＭＰＧ１に入力され、外部に出力される。
【００５６】
このようにして、図１の画像用画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３）から行毎に画像信号が読み出される。
【００５７】
以上、第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１について説明してきたように、本発明に係る固体撮像装置１０１は、画像用画素には画像信号を読み出すための画像用垂直走査回路１０２と，画像信号用の垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜３と，画像信号を出力するための画像用水平出力回路１０４および画像用水平走査回路１０５とを配置すると共に、焦点検出用画素には焦点検出信号を読み出すための焦点検出用水平走査回路１０６と，焦点検出信号用の水平信号線（ＨＬＩＮＥ１，ＨＬＩＮＥ３，ＨＬＩＮＥ５）と，焦点検出信号を出力するための焦点検出用垂直出力回路１０８および焦点検出用垂直走査回路１０９を配置することで、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、独立して焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。
【００５８】
尚、本実施形態では、分かり易いように、列毎に３個の焦点検出用画素を埋め込んで、１行目，３行目，５行目を焦点検出用画素の行に、２行目，４行目を画像用画素の行になるように、行毎に画像用画素と焦点検出用画素とを分けて配置した例について説明した。実際には、図３に示した固体撮像装置１０１ａのように、列毎に異なる数の焦点検出用画素を埋め込んだ場合でも、図１の例と同様に実現することができる。
【００５９】
例えば、図３において、１行目には画像用画素と焦点検出用画素とが配置されているが、１行目の画像用画素Ｐ（１，１）とＰ（１，３）とは、画像用垂直走査回路１０２から垂直出力タイミング信号ＤＧ１が与えられており、それぞれ垂直信号線ＶＬＩＮＥ１とＶＬＩＮＥ３とを介してＣＤＳ回路１０３に読み出される。ＣＤＳ回路１０３の内部コンデンサに一時的に蓄積された１行目の画像信号は、画像用水平走査回路１０５からの水平出力タイミング信号ＤＨＧ１およびＤＨＧ３が、図２で説明したタイミングチャートと同様に、画像用水平出力回路１０４のトランジスタＴｒＧ１およびＴｒＧ３とに与えられ、出力アンプＡＭＰＧ１から外部に順に出力される。５行目も１行目と同様に画像用画素と焦点検出用画素とが配置されているが、５行目の画像用画素Ｐ（５，１）とＰ（５，３）とは、画像用垂直走査回路１０２の垂直出力タイミング信号ＤＧ５によって、それぞれ垂直信号線ＶＬＩＮＥ１とＶＬＩＮＥ３とを介してＣＤＳ回路１０３に読み出される。これらの画像信号も１行目と同様に、画像用水平出力回路１０４の出力アンプＡＭＰＧ１から外部に順に出力される。
【００６０】
また、図１では１列目と３列目の焦点検出用画素は、１行目と３行目と５行目とに配置されていたが、図３では１列目と３列目の焦点検出用画素は、３行目のみに配置されている。この場合でも、図１と同様に、画像信号とは独立して、焦点検出用画素から焦点検出信号を読み出すことができる。例えば、１列目の焦点検出用画素Ｐ（３，１）から焦点検出信号を読み出す場合、焦点検出用水平走査回路１０６から与えられる水平出力タイミング信号ＤＳ１によって、水平信号線ＨＬＩＮＥ３を介してＣＤＳ回路１０７に読み出される。ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積された水平信号線ＨＬＩＮＥ３の焦点検出信号は、焦点検出用垂直走査回路１０９からの垂直出力タイミング信号ＤＶＳ３が、図２で説明したタイミングチャートと同様に、焦点検出用垂直出力回路１０８のトランジスタＴｒＳ３に与えられ、出力アンプＡＭＰＳ１から外部に順に出力される。３列目も１列目と同様に、焦点検出用画素Ｐ（３，３）から焦点検出信号を読み出す場合、焦点検出用水平走査回路１０６から与えられる水平出力タイミング信号ＤＳ３によって、水平信号線ＨＬＩＮＥ３を介してＣＤＳ回路１０７に読み出される。これらの画像信号も１列目と同様に、焦点検出用垂直出力回路１０８の出力アンプＡＭＰＳ１から外部に順に出力される。
【００６１】
このように、固体撮像装置１０１ａにおいても、画像信号を読み出すための回路と、焦点検出信号を読み出すための回路とを別々に設けているので、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、独立して焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。
【００６２】
尚、図１に示した固体撮像装置１０１や図３に示した固体撮像装置１０１ａでは、列方向に配置された焦点検出信号を一度に読み出すことができるので、瞳分割方向が列方向にある焦点検出用画素を配置した場合に効果的に用いることができる。
【００６３】
［本実施形態の変形例］
図１で説明した固体撮像装置１０１は、同じ列に配置された焦点検出用画素を列毎にＣＤＳ回路１０７に読み出すようにしたが、図４に示した固体撮像装置１０１ｂのように、行毎にＣＤＳ回路１０７に読み出すようにしても構わない。
【００６４】
例えば、図４において、１行目に配置された焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３）には、焦点検出用水平走査回路１０６から水平出力タイミング信号ＤＳ１が入力されている。同様に、２行目に配置された焦点検出用画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３）には水平出力タイミング信号ＤＳ２が入力され、３行目に配置された焦点検出用画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，３）には、焦点検出用水平走査回路１０６から水平出力タイミング信号ＤＳ３が入力されている。
【００６５】
水平出力タイミング信号ＤＳ１が出力されると、焦点検出用画素Ｐ（１，１）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ１に、焦点検出用画素Ｐ（１，２）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ２に、焦点検出用画素Ｐ（１，３）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ３にそれぞれ読み出され、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積される。ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積された１行目の焦点検出用画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３）から読み出された焦点検出信号を焦点検出用垂直出力回路１０８から順に外部に出力する動作については、図１および図２で説明した内容と同じなので重複する説明は省略する。
【００６６】
同様に、水平出力タイミング信号ＤＳ２が出力されると、焦点検出用画素Ｐ（３，１）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ１に、焦点検出用画素Ｐ（３，２）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ２に、焦点検出用画素Ｐ（３，３）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ３にそれぞれ読み出され、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積されて、１行目と同様に焦点検出用垂直出力回路１０８から順に外部に出力される。さらに、水平出力タイミング信号ＤＳ３が出力されると、焦点検出用画素Ｐ（５，１）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ１に、焦点検出用画素Ｐ（５，２）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ２に、焦点検出用画素Ｐ（５，３）から読み出された焦点検出信号は水平信号線ＨＬＩＮＥ３にそれぞれ読み出され、ＣＤＳ回路１０７の内部コンデンサに一時的に蓄積されて、１行目と同様に焦点検出用垂直出力回路１０８から順に外部に出力される。
【００６７】
尚、図４において、画像用画素の読み出しについては、図１と同じなので重複する説明は省略する。
【００６８】
このように、行方向に配置された焦点検出信号を一度に読み出すことができるので、瞳分割方向が行方向にある焦点検出用画素を配置した場合に効果的に用いることができる。尚、本変形例の固体撮像装置１０１ｂにおいても、画像用画素には画像信号を読み出すための画像用垂直走査回路１０２と，画像信号用の垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜３と，画像信号を出力するための画像用水平出力回路１０４および画像用水平走査回路１０５とを配置すると共に、焦点検出用画素には焦点検出信号を読み出すための焦点検出用水平走査回路１０６と，焦点検出信号用の水平信号線（ＨＬＩＮＥ１，ＨＬＩＮＥ３，ＨＬＩＮＥ５）と，焦点検出信号を出力するための焦点検出用垂直出力回路１０８および焦点検出用垂直走査回路１０９を配置することで、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、独立して焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。
【００６９】
また、図１に示した固体撮像装置１０１や図４に示した固体撮像装置１０１ｂを複合して、瞳分割方向が列方向にある焦点検出用画素と瞳分割方向が行方向にある焦点検出用画素とが混在する固体撮像装置であっても構わない。この場合は、図１および図４の焦点検出用水平走査回路１０６と，水平信号線（ＨＬＩＮＥ１，ＨＬＩＮＥ３，ＨＬＩＮＥ５）と，焦点検出用垂直出力回路１０８と，焦点検出用垂直走査回路１０９とを列方向用と行方向用との２系統の回路を設ければよい。このように構成することで、画像用画素と、瞳分割方向が列方向にある焦点検出用画素と、瞳分割方向が行方向にある焦点検出用画素との３種類の信号を同時に独立して読み出すことができるので、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、独立して焦点検出信号を読み出すことができるだけでなく、焦点検出処理の速度をさらに速くすることができる。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る固体撮像装置２０１について、図５を用いて説明する。固体撮像装置２０１は、４行４列の単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）と、垂直走査回路９０２と、ＣＤＳ回路９０３と、水平出力回路９０４と、画像用水平走査回路２０５と、焦点検出用水平走査回路２０６と、スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４と、スイッチＳＷＨＳ２〜スイッチＳＷＨＳ４とで構成される。
【００７１】
ここで、図９と同符号の垂直走査回路９０２とＣＤＳ回路９０３と水平出力回路９０４は図９と同じもので、各単位画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４を介して読み出された信号がＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されるまでの動作は、図９と全く同じである。図９とは、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積された信号を水平出力回路９０４から読み出すタイミングが異なる。
【００７２】
水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１〜トランジスタＴｒ４のゲートには、それぞれスイッチＳＷＨＧ１，スイッチＳＷＨＧ２，スイッチＳＷＨＧ３，スイッチＳＷＨＧ４を介して、画像用水平走査回路２０５が接続されている。また、斜線で示した焦点検出用単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４），Ｐ（３，３）が配置されている列に対応するトランジスタＴｒ２〜トランジスタＴｒ４のゲートには、それぞれスイッチＳＷＨＳ２，スイッチＳＷＨＳ３，スイッチＳＷＨＳ４を介して、焦点検出用水平走査回路２０６が接続されている。
【００７３】
以下、本実施形態に係る固体撮像装置２０１における焦点検出信号の読み出しタイミングと、画像信号の読み出しタイミングとについて図６を用いて順に説明する。
【００７４】
［焦点検出用単位画素から焦点検出信号を読み出す場合］
図５において、焦点検出用画素は、単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４），Ｐ（３，３）である。また、図６において、焦点検出信号の読み出し期間中は、スイッチＳＷＨＳ２〜スイッチＳＷＨＳ４がオン状態（閉じた状態）になり、スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４がオフ状態（開いた状態）になっている。
【００７５】
この状態で、最初に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ１が１行目の単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３），Ｐ（１，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００７６】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ１がオフすると、焦点検出用水平走査回路２０６からスイッチＳＷＨＳ３を介して水平出力タイミング信号ＤＨＳ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（１，３）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００７７】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ２が２行目の単位画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００７８】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ２がオフすると、焦点検出用水平走査回路２０６からスイッチＳＷＨＳ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＳ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（２，２）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００７９】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＳ２がオフすると、焦点検出用水平走査回路２０６からスイッチＳＷＨＳ３を介して水平出力タイミング信号ＤＨＳ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（２，３）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００８０】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＳ３がオフすると、焦点検出用水平走査回路２０６からスイッチＳＷＨＳ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＳ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（２，４）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００８１】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ３が３行目の単位画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，３），Ｐ（３，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００８２】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ３がオフすると、焦点検出用水平走査回路２０６からスイッチＳＷＨＳ３を介して水平出力タイミング信号ＤＨＳ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（３，３）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００８３】
このようにして、焦点検出用単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４），Ｐ（３，３）から焦点検出信号のみを読み出すことができる。
【００８４】
［画像用単位画素から画像信号を読み出す場合］
図５において、画像用画素は、単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，４），Ｐ（２，１），Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４），Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）である。また、図６において、画像信号の読み出し期間中は、スイッチＳＷＨＳ２〜スイッチＳＷＨＳ４がオフ状態（開いた状態）になり、スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４がオン状態（閉じた状態）になっている。
【００８５】
この状態で、最初に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ１が１行目の単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３），Ｐ（１，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００８６】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（１，１）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００８７】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（１，２）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００８８】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（１，４）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００８９】
このようにして、１行目の画像用画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，４）から画像信号が読み出される。
【００９０】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ２が２行目の単位画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００９１】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（２，１）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００９２】
このようにして、２行目の画像用画素Ｐ（２，１）から画像信号が読み出される。
【００９３】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ３が３行目の単位画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，３），Ｐ（３，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００９４】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ３がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（３，１）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００９５】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（３，２）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００９６】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（３，４）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【００９７】
このようにして、３行目の画像用画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４）から画像信号が読み出される。
【００９８】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶ４が４行目の単位画素Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【００９９】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶ４がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，１）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１００】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，２）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１０１】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，３）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１０２】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ３がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，４）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１０３】
このようにして、４行目の画像用画素Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）から画像信号が読み出される。
【０１０４】
以上のように、画像用単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，４），Ｐ（２，１），Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４），Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）から画像信号のみを読み出すことができる。
【０１０５】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置２０１は、画像信号を読み出すための画像用水平走査回路２０５と、焦点検出信号を読み出すための焦点検出用走査回路２０６とを別々に設け、これらをスイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４と、スイッチＳＷＨＳ２〜スイッチＳＷＨＳ４とで切り替えることによって、画像用画素から画像信号だけを読み出して外部に出力したり、焦点検出用画素から焦点検出用信号だけを読み出して外部に出力することができる。
【０１０６】
また、焦点検出用画素も画像信号として読み出し、補正を行って画像データとして利用しても良い。或いは、読み出しのみを行って、この画素の信号は使わなくても構わない。この場合は、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２〜ＤＨＧ４のパルスを出力するか否かの変更を行うのみでよい。
【０１０７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る固体撮像装置３０１について、図７を用いて説明する。固体撮像装置３０１は、４行４列の単位画素Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）と、画像用垂直走査回路３０２と、列方向焦点検出用垂直走査回路３０３と、行方向焦点検出用垂直走査回路３０４と、ＣＤＳ回路９０３と、水平出力回路９０４と、画像用水平走査回路２０５と、列方向焦点検出用水平走査回路３０６と、行方向焦点検出用水平走査回路３０７と、スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４と、スイッチＳＷＨＲ３と、スイッチＳＷＨＬ２と、スイッチＳＷＨＬ４とで構成される。
【０１０８】
ここで、図９と同符号のＣＤＳ回路９０３と水平出力回路９０４は図９と同じものである。また、第２の実施形態の図５と同符号の画像用水平走査回路２０５は図５と同じものである。尚、図５と同様に、斜線で示した単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４），Ｐ（３，３）は焦点検出用画素で、これらの単位画素以外の単位画素は画像用画素である。
【０１０９】
図７において、各単位画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４を介して読み出された信号がＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積される部分の動作は、垂直操作回路９０２から与えられる垂直出力タイミング信号を除いて図９と同じである。
【０１１０】
次に、本実施形態の垂直出力タイミング信号について説明する。本実施形態では、画像信号を垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に読み出す際の垂直出力タイミング信号ＤＶＧ１〜ＤＶＧ４は、スイッチＳＷＶＧ１〜スイッチＳＷＶＧ４を介して、画像用垂直走査回路３０２から与えられる。また、列方向の焦点検出信号を読み出す際の垂直出力タイミング信号ＤＶＲ１〜ＤＶＲ３は、スイッチＳＷＶＲ１〜スイッチＳＷＶＲ３を介して、列方向焦点検出用垂直走査回路３０３から与えられる。さらに、行方向の焦点検出信号を読み出す際の垂直出力タイミング信号ＤＶＬ２は、スイッチＳＷＶＬ２を介して、行方向焦点検出用垂直走査回路３０４から与えられる。
【０１１１】
また、ＣＤＳ回路９０３に蓄積された画像信号を列毎に水平方向に出力する際には、画像用水平走査回路２０５から水平出力タイミング信号ＤＨＧ１〜ＤＨＧ４が、スイッチＳＷＨＧ１，スイッチＳＷＨＧ２，スイッチＳＷＨＧ３，スイッチＳＷＨＧ４を介して、水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１〜トランジスタＴｒ４のゲートに与えられる。
【０１１２】
一方、ＣＤＳ回路９０３に蓄積された列方向に配置された焦点検出用画素の焦点検出信号を水平方向に出力する際には、列方向焦点検出用水平走査回路３０６から水平出力タイミング信号ＤＨＲ３がスイッチＳＷＨＲ３を介して、水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３に与えられる。また、ＣＤＳ回路９０３に蓄積された行方向に配置された焦点検出用画素の焦点検出信号を水平方向に出力する際には、行方向焦点検出用水平走査回路３０７から水平出力タイミング信号ＤＨＬ２とＤＨＬ４とがスイッチＳＷＨＬ２とＳＷＨＬ４とを介して、水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２とＴｒ４とに与えられる。
【０１１３】
以下、本実施形態に係る固体撮像装置３０１における焦点検出信号の読み出しタイミングと、画像信号の読み出しタイミングとについて図８を用いて順に説明する。
【０１１４】
［列方向の焦点検出用単位画素から焦点検出信号を読み出す場合］
図７において、列方向の焦点検出用画素は、単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，３），Ｐ（３，３）である。また、図８において、列方向の焦点検出信号の読み出し期間中は、スイッチＳＷＶＲ１〜スイッチＳＷＶＲ３，スイッチＳＷＨＲ３がオン状態（閉じた状態）になり、スイッチＳＷＶＧ１〜スイッチＳＷＶＧ４，スイッチＳＷＶＬ２，スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４，スイッチＳＷＨＬ２，スイッチＳＷＨＬ４がオフ状態（開いた状態）になっている。
【０１１５】
この状態で、最初に、列方向焦点検出用垂直走査回路３０３から垂直出力タイミング信号ＤＶＲ１が１行目の単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３），Ｐ（１，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１１６】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＲ１がオフすると、列方向焦点検出用水平走査回路３０６からスイッチＳＷＨＲ３を介して水平出力タイミング信号ＤＨＲ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（１，３）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１１７】
次に、列方向焦点検出用垂直走査回路３０３から垂直出力タイミング信号ＤＶＲ２が２行目の単位画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１１８】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＲ２がオフすると、列方向焦点検出用水平走査回路３０６からスイッチＳＷＨＲ３を介して水平出力タイミング信号ＤＨＲ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（２，３）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１１９】
次に、列方向焦点検出用垂直走査回路３０３から垂直出力タイミング信号ＤＶＲ３が３行目の単位画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，３），Ｐ（３，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１２０】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＲ３がオフすると、列方向焦点検出用水平走査回路３０６からスイッチＳＷＨＲ３を介して水平出力タイミング信号ＤＨＲ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（３，３）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１２１】
このようにして、列方向の焦点検出用単位画素Ｐ（１，３），Ｐ（２，３），Ｐ（３，３）から焦点検出信号のみを読み出すことができる。
【０１２２】
［行方向の焦点検出用単位画素から焦点検出信号を読み出す場合］
図７において、行方向の焦点検出用画素は、単位画素Ｐ（２，２），Ｐ（２，４）である。尚、単位画素Ｐ（２，３）を行方向の焦点検出用単位画素としても構わないが、本実施形態では、単位画素Ｐ（２，３）が列方向の焦点検出用単位画素とする。また、図８において、行方向の焦点検出信号の読み出し期間中は、スイッチＳＷＶＲ１〜スイッチＳＷＶＲ３，スイッチＳＷＶＧ１〜スイッチＳＷＶＧ４，スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４，スイッチＳＷＨＲ３がオフ状態（開いた状態）になり、スイッチＳＷＶＬ２，スイッチＳＷＨＬ２，スイッチＳＷＨＬ４がオン状態（閉じた状態）になっている。
【０１２３】
この状態で、最初に、行方向焦点検出用垂直走査回路３０４から垂直出力タイミング信号ＤＶＬ２が２行目の単位画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１２４】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＬ２がオフすると、行方向焦点検出用水平走査回路３０７からスイッチＳＷＨＬ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＬ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（２，２）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１２５】
次に、水平出力タイミング信号ＤＨＬ２がオフすると、行方向焦点検出用水平走査回路３０７からスイッチＳＷＨＬ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＬ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、焦点検出用単位画素Ｐ（２，４）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１２６】
このようにして、行方向の焦点検出用単位画素Ｐ（２，２），Ｐ（２，４）から焦点検出信号のみを読み出すことができる。
【０１２７】
［画像用単位画素から画像信号を読み出す場合］
図７において、画像用画素は、単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，４），Ｐ（２，１），Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４），Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）である。また、図８において、画像信号の読み出し期間中は、スイッチＳＷＶＲ１〜スイッチＳＷＶＲ３，スイッチＳＷＶＬ２，スイッチＳＷＨＲ３，スイッチＳＷＨＬ２，スイッチＳＷＨＬ４がオフ状態（開いた状態）になり、スイッチＳＷＶＧ１〜スイッチＳＷＶＧ４，スイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４がオン状態（閉じた状態）になっている。
【０１２８】
この状態で、最初に、画像用垂直走査回路３０２から垂直出力タイミング信号ＤＶＧ１が１行目の単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，３），Ｐ（１，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１２９】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（１，１）から読み出された焦点検出信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１３０】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（１，２）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１３１】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（１，４）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１３２】
このようにして、１行目の画像用画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，４）から画像信号が読み出される。
【０１３３】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶＧ２が２行目の単位画素Ｐ（２，１），Ｐ（２，２），Ｐ（２，３），Ｐ（２，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１３４】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（２，１）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１３５】
このようにして、２行目の画像用画素Ｐ（２，１）から画像信号が読み出される。
【０１３６】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶＧ３が３行目の単位画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，３），Ｐ（３，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１３７】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＧ３がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（３，１）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１３８】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（３，２）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１３９】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（３，４）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１４０】
このようにして、３行目の画像用画素Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４）から画像信号が読み出される。
【０１４１】
次に、垂直走査回路９０２から垂直出力タイミング信号ＤＶＧ４が４行目の単位画素Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）に与えられると、これらの画素から垂直信号線ＶＬＩＮＥ１〜ＶＬＩＮＥ４に画素信号または焦点検出信号が読み出され、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに１行分の画素信号または焦点検出信号が一時的に蓄積される。
【０１４２】
ここで、垂直出力タイミング信号ＤＶＧ４がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ１を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ１が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ１のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ１に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，１）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１４３】
また、水平出力タイミング信号ＤＨＧ１がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ２を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ２が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ２のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ２に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，２）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１４４】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ３が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ３のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ３に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，３）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１４５】
さらに、水平出力タイミング信号ＤＨＧ３がオフすると、画像用水平走査回路２０５からスイッチＳＷＨＧ４を介して水平出力タイミング信号ＤＨＧ４が水平出力回路９０４のトランジスタＴｒ４のゲートに与えられ、ＣＤＳ回路９０３の内部コンデンサに一時的に蓄積されている垂直信号線ＶＬＩＮＥ４に読み出された信号が出力アンプＡＭＰ１に入力され、所定の電圧に増幅されて外部に出力される。つまり、画像用単位画素Ｐ（４，４）から読み出された画像信号が水平出力回路９０４から外部に出力される。
【０１４６】
このようにして、４行目の画像用画素Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）から画像信号が読み出される。
【０１４７】
以上のように、画像用単位画素Ｐ（１，１），Ｐ（１，２），Ｐ（１，４），Ｐ（２，１），Ｐ（３，１），Ｐ（３，２），Ｐ（３，４），Ｐ（４，１），Ｐ（４，２），Ｐ（４，３），Ｐ（４，４）から画像信号のみを読み出すことができる。
【０１４８】
また、焦点検出用画素も画像信号として読み出し、補正を行って画像データとして利用しても良い。或いは、読み出しのみを行って、この画素の信号は使わなくても構わない。この場合は、水平出力タイミング信号ＤＨＧ２〜ＤＨＧ４のパルスを出力するか否かの変更を行うのみでよい。
【０１４９】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置３０１は、画像信号を読み出すための画像用垂直走査回路３０２および画像用水平走査回路２０５と、列方向の焦点検出信号を読み出すための列方向焦点検出用走査回路３０３および列方向焦点検出用水平走査回路３０６と、行方向の焦点検出信号を読み出すための行方向焦点検出用走査回路３０４および行方向焦点検出用水平走査回路３０７とを設け、これらをスイッチＳＷＨＧ１〜スイッチＳＷＨＧ４と、スイッチＳＷＨＲ３と、スイッチＳＷＨＬ２と、スイッチＳＷＨＬ４と、スイッチＳＷＶＧ１〜スイッチＳＷＶＧ４と、スイッチＳＷＶＲ１〜スイッチＳＷＶＲ３と、スイッチＳＷＶＬ２とで切り替えることによって、画像用画素から画像信号だけを読み出して外部に出力したり、列方向焦点検出用画素からは列方向の焦点検出用信号だけを読み出して外部に出力し、行方向焦点検出用画素からは行方向の焦点検出用信号だけを読み出して外部に出力することができる。
【０１５０】
以上、各実施形態で説明してきたように、本発明に係る固体撮像装置は、画像用画素から画像信号を読み出すための信号線，出力回路および走査回路と、焦点検出用画素から焦点検出信号を読み出すための信号線，出力回路および走査回路とを別々に設けることによって、画像信号の読み出し時間に左右されることなく、焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。或いは、画像信号を読み出すための走査回路と、焦点検出信号を読み出すための走査回路とを別々に設け、これらを切り替えることによって、焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１のブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１のタイミングチャートである。
【図３】第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１ａのブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１ｂのブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る固体撮像装置２０１のブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る固体撮像装置２０１のタイミングチャートである。
【図７】第３の実施形態に係る固体撮像装置３０１のブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係る固体撮像装置３０１のタイミングチャートである。
【図９】従来の固体撮像装置９０１のブロック図である。
【図１０】単位画素の回路図である。
【図１１】従来の固体撮像装置９０１のタイミングチャートである。
【図１２】ＡＦエリアの配置を示す説明図である。
【図１３】焦点検出用画素の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，２０１，３０１，９０１・・・固体撮像装置
１０３，１０７，９０３・・・ＣＤＳ回路
１０２・・・画像用垂直走査回路        １０４・・・画像用水平出力回路
１０５・・・画像用水平走査回路        １０６・・・焦点検出用水平走査回路
１０８・・・焦点検出用垂直出力回路    １０９・・・焦点検出用垂直走査回路
２０５・・・画像用水平走査回路        ２０６・・・焦点検出用水平走査回路
３０２・・・画像用垂直走査回路
３０３・・・列方向焦点検出用垂直走査回路
３０４・・・行方向焦点検出用垂直走査回路
３０６・・・列方向焦点検出用水平走査回路
３０７・・・行方向焦点検出用水平走査回路
９０２・・・垂直走査回路              ９０４・・・水平出力回路
９０５・・・水平走査回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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