(57)【要約】【課題】画素から２種類の画像信号を読み出す場合に、一方の画像信号を読み出すことができない期間を短縮する。【解決手段】本発明の一態様に係る読出し制御装置は、固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、
を備えることを特徴とする読出し制御装置。
【請求項２】
前記読出し制御部は、
それぞれのフレーム内において、前記第１の画像信号の読出し対象となる画素として、前記第１の画素群に属する全ての画素を選択する一方、前記第２の画像信号の読出し対象となる画素として、前記第２の画素群に属する画素のうち一以上の画素を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の読出し制御装置。
【請求項３】
前記読出し制御部は、
それぞれのフレームの期間を、予め、前記第１の画素群に属する画素から前記第１の画像信号を読み出すのに要する時間を上回る時間に設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の読出し制御装置。
【請求項４】
前記読出し制御部は、
それぞれのフレームの期間を、予め、前記第１の画素群に属する画素から前記第１の画像信号を読み出すのに要する時間と、前記第２の画素群に属する画素から前記第２の画像信号を読み出すのに要する時間とを含む時間に設定する
ことを特徴とする請求項３に記載の読出し制御装置。
【請求項５】
前記読出し制御部は、
前記第２の画素群に属する画素をさらに第１〜第ｎのグループ（ｎは２以上の整数）に区分し、さらに、静止画の撮像を開始したフレームである第１のフレーム以後の第ｍのフレーム期間内（ｍは１以上ｎ以下の整数）において、前記第１の画素群に属する画素から前記第１の画像信号を読み出し、さらに、第ｍのグループに属する画素から前記第２の画像信号を読み出すよう制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の読出し制御装置。
【請求項６】
前記第１の画像信号および前記第２の画像信号を読み出すために、ｍフレーム（ｍは１以上ｎ以下の整数）ごとに、前記画素の露光動作を制御する露光制御部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の読出し制御装置。
【請求項７】
前記露光制御部は、
前記第１の画素群および前記第２の画素群を露光する第１の露光動作と、前記第１の画素群のみを露光する第２の露光動作とのうちのいずれかを用いて、前記画素の露光動作を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の読出し制御装置。
【請求項８】
前記露光制御部は、
静止画の撮像を開始したフレームである第１のフレーム期間内において、前記第１の露光動作を行うよう、前記画素の露光動作を制御し、
前記読出し制御部は、
前記第１のフレーム期間内において、前記第１の露光動作によって得られた前記第１の画像信号を前記第１の画素群に属する画素から読み出す一方、前記第１の露光動作によって得られた前記第２の画像信号を第１のグループに属する画素から読み出すよう制御する
ことを特徴とする請求項７に記載の読出し制御装置。
【請求項９】
前記露光制御部は、
前記第１のフレーム以降のフレームである第ｋのフレーム期間内（ｋは２以上ｎ以下の整数）において、前記第２の露光動作を行うよう、前記画素の露光動作を制御し、
前記読出し制御部は、
前記第ｋのフレーム期間内（ｋは２以上ｎ以下の整数）における前記第２の露光動作によって得られた前記第１の画像信号を前記第１の画素群に属する画素から読み出す一方、前記第１のフレーム期間内における前記第１の露光動作によって得られた前記第２の画像信号を第ｋのグループ（ｋは２以上ｎ以下の整数）に属する画素から読み出すよう制御する
ことを特徴とする請求項８に記載の読出し制御装置。
【請求項１０】
前記露光制御部は、前記複数の画素の露光開始および露光終了を一括して行うことを特徴とする請求項６に記載の読出し制御装置。
【請求項１１】
前記第１の画像信号は動画用信号であり、前記第２の画像信号は静止画用信号であることを特徴とする請求項１に記載の読出し制御装置。
【請求項１２】
前記動画用信号は、動画用のリセット信号と動画用の光信号を含むものであり、
前記フレームの期間は、前記動画用のリセット信号の読出し期間と、前記動画用の光信号の読出し期間とを含むものであり、
前記読出し制御部は、
それぞれのフレーム期間内の前記動画用のリセット信号の読出し期間および前記動画用の光信号の読出し期間内に前記動画用信号および前記静止画用信号の両方を読み出すよう、読出し対象となる画素を制御する
ことを特徴とする請求項１１に記載の読出し制御装置。
【請求項１３】
固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出すステップと、
前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出すステップと、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御するステップと、
を備えることを特徴とする読出し制御方法。
【請求項１４】
固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出すステップと、
前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出すステップと、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１５】
行方向、列方向に二次元的に配列された複数の画素と、
前記複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１６】
前記画素は、
光を電荷に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で発生した電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部から前記蓄積部への電荷転送を制御する転送部と、
前記光電変換部で発生した電荷を排出する排出部と、
前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットするリセット部と、
前記蓄積部の電位に基づく信号の読み出しを選択する選択部と、
を有することを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記第１の画素群に属する画素および前記第２の画素群に属する画素において、前記排出部によって電荷を排出し、前記光電変換部の露光を前記第１の画素群と前記第２の画素群で一括して開始し、前記転送部によって前記光電変換部に蓄積された電荷を前記第１の画素群と前記第２の画素群で一括して転送して露光を終了する第１の露光動作を行うことを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記第１の画素群に属する画素において、前記排出部によって電荷を排出し、前記光電変換部の露光を前記第１の画素群で一括して開始し、前記転送部によって前記光電変換部に蓄積された電荷を前記第１の画素群で一括して転送して露光を終了する第２の露光動作を行うことを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記読出し部はさらに、
前記第１の露光動作の開始前に、前記第１の画素群と前記第２の画素群に属する画素から、前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットしたときのリセット信号を読み出し、
前記第２の露光動作の開始前に、前記第１の画素群に属する画素から、前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットしたときのリセット信号を読み出す
ことを特徴とする請求項１８に記載の固体撮像装置。
【請求項２０】
行方向、列方向に二次元的に配列された複数の画素と、
前記複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２１】
前記読出し制御部は、
前記第２の画素群に属する画素をさらに第１〜第ｎのグループ（ｎは２以上の整数）に区分し、さらに、静止画の撮像を開始したフレームである第１のフレーム以後の第ｍのフレーム期間内（ｍは１以上ｎ以下の整数）において、前記第１の画素群に属する画素から前記第１の画像信号を読み出し、さらに、第ｍのグループに属する画素から前記第２の画像信号を読み出すよう制御し、
前記第１の画素群に属する画素から読み出した前記第１の画像信号と、前記第１〜第ｎのグループに属する画素から読み出した前記第２の画像信号をもとに静止画像を生成する画像生成部をさらに備える
ことを特徴とする請求項２０に記載の撮像装置。
【請求項２２】
前記画素は、
光を電荷に変換する光電変換部と、
前記光電変換部で発生した電荷を蓄積する蓄積部と、
前記光電変換部から前記蓄積部への電荷転送を制御する転送部と、
前記光電変換部で発生した電荷を排出する排出部と、
前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットするリセット部と、
前記蓄積部の電位に基づく信号の読み出しを選択する選択部と、
を有することを特徴とする請求項２０に記載の撮像装置。
【請求項２３】
前記第１の画素群に属する画素から読み出された前記第１の画像信号から、前記第１の画素群に属する画素の前記蓄積部に蓄積された電荷をリセットしたときのリセット信号を減算し、前記第２の画素群に属する画素から読み出された前記第２の画像信号から、前記第２の画素群に属する画素の前記蓄積部をリセットしたリセット信号を減算する減算部をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置（撮像素子）上に配置された画素から画像信号を読み出す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターの急速な普及により、画像入力機器としてのデジタルカメラの需要が拡大している。デジタルカメラの画質を決定する要素は幾つかあるが、その中でも撮像素子の画素数は撮影画像の解像度を決定する大きな要素である。そのため、最近では画素数が１２００万以上のデジタルカメラも商品化されている。
【０００３】
デジタルカメラには、光学像を電気信号に変換する撮像素子が搭載されている。この撮像素子のマーケットシェアは、近年、ＣＣＤからＣＭＯＳへと移行しつつある。ＣＭＯＳ等の一般的なＭＯＳ型撮像素子は、撮像面に２次元状に配列された複数の画素に蓄積された電荷を順次読み出すようになっているが、そのままでは露光開始時刻および露光終了時刻が画素毎（あるいはライン毎、複数ライン毎）に異なる場合がある。
【０００４】
そこで、全画素の露光開始時刻を同一にし、かつ全画素の露光終了時刻を同一にする、電気的なグローバルシャッタによる制御ができるように構成されたＭＯＳ型撮像素子がある。このＭＯＳ型撮像素子は、露光量に応じた電荷を発生するフォトダイオード等の光電変換部を備えると共に、光電変換部において発生した電荷を一時的に蓄積する蓄積部や、電荷の転送やリセットを行う際にスイッチとして機能するトランジスタ等を備えている。
【０００５】
上記のグローバルシャッタによる制御が可能な撮像素子をデジタルカメラに用いる場合に、ＫＴＣノイズ（リセットノイズ）を抑圧するために、以下のようなシーケンスで撮像素子およびその周辺回路を駆動する技術が、例えば特許文献１に記載されている。
（１）蓄積部に蓄積された電荷をリセットし、リセット信号をライン毎に順次走査して読み出し、記憶する。
（２）全画素の光電変換部で発生した電荷を一括してリセットし、所定の露光時間が経過した後に、光電変換部の電荷を一括して蓄積部へ転送する。
（３）蓄積部へ転送された電荷に基づく露光信号を、ライン毎に順次走査して読み出し、露光信号から、（１）で記憶したリセット信号を減算する（露光信号とリセット信号との差分をとる）。
【０００６】
一般的なデジタルカメラは、電源の投入後、フレーム等の単位で周期的に撮像を行って動画用信号（動画像信号）を生成し、生成した動画用信号に基づいて動画像（ライブビュー画像）を表示部に表示する。ライブビュー画像の表示中にユーザが静止画像の取得指示を行うと、デジタルカメラは、動画用信号の生成を停止し、撮像を行って静止画用信号（静止画像信号）を生成し、生成した静止画用信号を記録媒体に記録する。この静止画用信号の生成時に、例えば上記のシーケンスに従って処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、静止画の撮像時にはライブビュー画像の更新を行うことができないため、更新ができない期間に同一の画像が表示部に表示される、あるいは表示部がブラックアウトして画像が表示されないなどの現象が発生してしまう。特に、上述した（１）〜（３）のシーケンスにおいては、露光前のリセット信号用の読出し動作と、露光後の露光信号用の読出し動作との両方が必要となるために、１枚の静止画を撮影するために必要なシーケンス期間が長くなる。
【０００９】
近年の撮像素子では、画素数が増加し、静止画用の画像信号の読出し動作に必要な時間が長くなる傾向にあるために、ライブビュー画像を取得することができない期間を短縮することが、より重要になりつつある。また、ライブビュー画像は、表示部における表示に用いられるだけでなく、オートフォーカス（ＡＦ）や自動露光制御（ＡＥ）などにも用いられるために、静止画用の露光期間の直前の時点までライブビュー画像を取得できることが望ましい。
【００１０】
本発明は、上記の内容に鑑みてなされたものであって、画素から２種類の画像信号（例えば、動画用信号と静止画用信号）を読み出す場合に、一方の画像信号を読み出すことができない期間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る読出し制御装置は、固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の態様に係る読出し制御方法は、固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出すステップと、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出すステップと、それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様に係るプログラムは、固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出すステップと、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出すステップと、それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御するステップと、をコンピュータに実行させる。
【００１４】
本発明の他の態様に係る固体撮像装置は、行方向、列方向に二次元的に配列された複数の画素と、前記複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様に係る撮像装置は、行方向、列方向に二次元的に配列された複数の画素と、前記複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し部と、それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による撮像装置が有する撮像素子の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における画素群を示す参考図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による撮像装置が有する撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態による撮像装置が有する撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態による撮像装置が有する撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による撮像装置が有する撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。以下の詳細な説明は、一例として特定の詳細な内容を含んでいる。以下の詳細な内容にいろいろなバリエーションや変更を加えたとしても、そのバリエーションや変更を加えた内容が本発明の範囲を超えないことは、当業者であれば当然理解できる。したがって、以下で説明する各種の実施形態は、権利を請求された発明の一般性を失わせることはなく、また、権利を請求された発明に対して何ら限定を加えることもない。
【００１８】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の構成を示している。本発明の一態様に係る撮像装置は、撮像機能を有する電子機器であればよく、デジタルカメラのほか、デジタルビデオカメラ、内視鏡等であってもよい。本実施形態では、撮像装置の一種であるデジタルカメラを用いて説明する。図１に示すデジタルカメラ１００は、レンズ部２２、撮像素子２４、信号処理部２６、メモリ部２７、記録媒体２８、レンズ制御部２９、駆動部３１、操作部３２、制御部３３、および表示部３４を備える。
【００１９】
図１に示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵ、メモリ等の電気回路部品や、レンズ等の光学部品、ボタン、スイッチ等の操作部品など各種部品で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現できるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェア、ソフトウェアの組合せによって色々な形態で実現できることは、当業者であれば当然理解できる。
【００２０】
レンズ部２２はズームレンズやフォーカスレンズを備えており、被写体からの光を撮像素子２４の受光面に被写体像として結像する。レンズ制御部２９は、レンズ部２２のズーム、フォーカス、絞りなどを制御する。レンズ部２２を介して取り込まれた光は撮像素子２４の受光面で結像される。撮像素子２４は、受光面に結像された被写体像を画像信号に変換して出力する。撮像素子２４の受光面には、複数の画素が行方向および列方向に二次元的に配列されている。
【００２１】
信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された画像信号に対して、予め定められた処理を行う。信号処理部２６によって行われる処理には、画像信号の検出、画像信号の増幅、画像信号の形式の変換（画像データの生成）、画像データの各種の補正、画像データの圧縮などがある。メモリ部２７は、画像データを一時的に記憶する。
【００２２】
表示部３４は、動画像（ライブビュー画像）の表示、静止画像の表示、記録媒体に記録された動画像や静止画像の表示、デジタルカメラ１００の状態の表示などを行う。記録媒体２８は、画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリなどにより構成されており、着脱可能な状態でデジタルカメラ１００に内蔵される。
【００２３】
駆動部３１は、撮像素子２４を駆動し、その動作を制御する。操作部３２は、操作者が撮像開始の指示を入力するためのレリーズボタンなどを備え、操作者が行った操作入力を検出し、操作内容に応じた信号を出力する。
【００２４】
制御部３３は、デジタルカメラ１００全体の制御を行う。また、制御部３３は、操作部３２から出力された信号に応じて、デジタルカメラ１００を構成する各部に制御信号を出力する。制御部３３の動作は、デジタルカメラ１００が内蔵するＲＯＭに格納されているプログラムに規定されている。制御部３３は、このプログラムを読み出して、プログラムが規定する内容に従って、各種の制御を行う。
【００２５】
次に、撮像素子２４の構成について説明する。図２は、撮像素子２４の構成を示している。図２に示すように、撮像素子２４は、単位画素である画素７、垂直回路８（垂直走査回路）、水平回路９（水平走査回路）、およびコントローラ１０を備える。
【００２６】
撮像素子２４の受光面には複数の画素７が行方向および列方向に二次元的に配列されている。図２に示す例では、ｎ（ｎは２以上の自然数）行目およびｎ−１行目の１列目と２列目の画素７のみを図示し、他の行および列の画素を省略している。このように一部の画素のみを図示し、他の画素を省略しているのは、図としての表現の都合のためであり、画素数を限定するわけではない。画素７は、列毎に設けられた垂直信号線２１に接続されている。
【００２７】
画素７は、光電変換部１（ＰＤ）、蓄積部２（ＦＤ）、転送部３、リセット部４、排出部５、および選択部６を備える。
【００２８】
光電変換部１は、フォトダイオード等の光電変換素子で構成され、入射した光を電荷に変換して蓄積（保持）する。光電変換部１は転送部３および排出部５に接続されている。蓄積部２は、光電変換部１から転送部３を介して転送される電荷を蓄積（保持）する。蓄積部２は転送部３、リセット部４、および選択部６に接続されている。
【００２９】
転送部３は、光電変換部１および蓄積部２に接続されており、光電変換部１で発生した電荷を蓄積部２に転送する。転送部３は、例えばトランジスタによって、オン／オフの切替が可能なスイッチとして構成されている。転送部３の動作は、転送制御信号φＴＸ１（ｉ）（ｉは任意の行番号）によって制御される。
【００３０】
リセット部４は、蓄積部２および電源に接続されており、蓄積部２の電位を所定電位に設定することによって、蓄積部２に蓄積されている電荷をリセットする。リセット部４によるリセットは、蓄積部２の電荷量を制御して蓄積部２の状態を基準状態に設定することを指す。リセット部４は、例えばトランジスタによって、オン／オフの切替が可能なスイッチとして構成されている。リセット部４の動作は、リセット制御信号φＲＥＳ（ｉ）によって制御される。
【００３１】
排出部５は、光電変換部１および電源に接続されており、光電変換部１の電位を電源電位に設定することによって、光電変換部１に蓄積されている電荷を排出（リセット）する。排出部５による排出は、光電変換部１の電荷量を制御して光電変換部１の状態を基準状態に設定することを指す。排出部５は、例えばトランジスタによって、オン／オフの切替が可能なスイッチとして構成されている。排出部５の動作は、排出制御信号φＴＸ２（ｉ）によって制御される。
【００３２】
選択部６は、蓄積部２および垂直信号線２１に接続されており、蓄積部２の電位に基づく画像信号を垂直信号線２１に出力する制御を行う。選択部６の動作は、選択制御信号φＳＥＬ（ｉ）によって制御される。上記の画素７の構成は一例であり、各種の変形を施してもよい。
【００３３】
垂直回路８は、予め定められたフレーム期間を設定し、各フレーム期間内において、選択制御信号φＳＥＬ（ｉ）、リセット制御信号φＲＥＳ（ｉ）、転送制御信号φＴＸ１（ｉ）、排出制御信号φＴＸ２（ｉ）を生成して画素７へ出力する。垂直回路８は、これらの制御信号によって、画素７からの画像信号の読出しを制御する。以下の例では、垂直回路８は、それぞれのフレームの期間内に１種類の画像信号（動画用信号）を読み出すモードと、それぞれのフレームの期間内に２種類の画像信号（動画用信号および静止画用信号）を読み出すモードとの両方の動作が可能であり、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素７を制御する。
【００３４】
水平回路９は、予め定められたフレーム期間を設定し、各フレーム期間内において、画素７から画像信号を読み出して撮像素子２４の外部へ出力する。水平回路９は、画像信号を読み出す画素７を画素列毎に指定することが可能である。画素７から垂直信号線２１に出力された画像信号は、水平回路９の動作が規定するタイミングで撮像素子２４の外部へ出力される。以下の例では、水平回路９は、第１の画素群に属する画素７から動画用信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、動画用信号を読み出していない期間中に、第２の画素群に属する画素７から静止画用信号を読み出す。
【００３５】
コントローラ１０は、図１の駆動部３１から与えられる駆動信号に基づいて、垂直回路８および水平回路９の動作を制御する制御信号を生成して垂直回路８および水平回路９へ出力する。コントローラ１０は、これらの制御信号によって、画素７における露光動作や画像信号の読出し動作の全体を制御する。垂直回路８、水平回路９、コントローラ１０は、本発明の一態様に係る読出し制御装置の一例である読出し部１１を構成する。
【００３６】
水平回路９が読み出した画像信号は、図示しないＡＤ変換器によりアナログ・デジタル変換され、デジタルデータとして出力される。ＡＤ変換器を列毎に設ける、いわゆるカラムパラレル方式や、パイプライン方式などがあるが、どの方式にも限定されるものではない。また、ＡＤ変換器を撮像素子２４内の各回路と同一基板上に構成してもよいし、異なる基板上に構成してもよい。
【００３７】
全ての画素７は、画像信号を読み出す対象となる読出し対象領域に含まれる。読出し対象領域は、少なくとも有効画素領域の全画素を含むことが望ましい。また、読出し対象領域は、有効画素領域の外側に配置されているオプティカルブラック画素（常時遮光されている画素）を含んでもよい。オプティカルブラック画素から読み出した画像信号は、画像信号に含まれる暗電流成分の補正に使用される。
【００３８】
以下の詳細な説明は、１３行分の画素７から画像信号を読み出す場合を例としている。本実施形態では、画素７が２つの画素群に区分されている。図３は、画素群の一例を示している。１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７は画素群Ａに属し、２行目、３行目、５行目、６行目、８行目、９行目、１１行目、１２行目の画素７は画素群Ｂに属している。
【００３９】
画素群Ａは、動画用信号および静止画用信号を読み出す画素７で構成されている。画素群Ｂは、静止画用信号を読み出す画素７で構成されている。画素群Ｂに属する画素７は、さらに複数の部分画素群に区分され、フレーム期間中に各部分画素群の単位で画素７から静止画用信号が読み出される。
【００４０】
次に、本実施形態による撮像装置の動作を説明する。図４および図５は、撮像素子２４の動作を示している。図４と図５は時系列的に連続しており、撮像素子２４は図４の動作に続いて図５の動作を行う。以下では、グローバルシャッタ動作によって動画用信号を取得している期間中に、グローバルシャッタ動作によって静止画用信号を取得する場合を例に説明する。
【００４１】
図４および図５は、行毎の選択制御信号（φＳＥＬと表記）、リセット制御信号（φＲＥＳと表記）、画素群Ａに係る行の排出制御信号（ＴＸ２Ａと表記）、画素群Ｂに係る行の排出制御信号（ＴＸ２Ｂと表記）、画素群Ａに係る行の転送制御信号（ＴＸ１Ａと表記）、画素群Ｂに係る行の転送制御信号（ＴＸ１Ｂと表記）を示している。
【００４２】
選択制御信号φＳＥＬは行選択のタイミングを示し、リセット制御信号φＲＥＳは、蓄積部２に蓄積されている電荷をリセットするタイミングを示している。選択制御信号φＳＥＬとリセット制御信号φＲＥＳの添え字は行位置を示している。排出制御信号ＴＸ２Ａ，ＴＸ２Ｂは、光電変換部１に蓄積されている電荷を排出するタイミングを示している。転送制御信号ＴＸ１Ａ，ＴＸ１Ｂは、光電変換部１から蓄積部２へ電荷を転送するタイミングを示している。
【００４３】
図４および図５において、Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、・・・は、ライブビュー画像を表示するための１フレーム期間（例えば１／３０秒）を示している。露光期間は、露光信号として読み出す電荷を光電変換部１に蓄積する期間を示している。画素データは、画素７から読み出した行単位の画像信号を示している。
【００４４】
＜フレームＮ＞
フレームＮでは、排出制御信号ＴＸ２ＡがＨレベルからＬレベルに変化する。これによって、画素群Ａに属する画素７は、光電変換部１における電荷の排出を停止し、光電変換部１における電荷の蓄積を開始する（露光動作２）。
【００４５】
所定時間が経過すると、転送制御信号ＴＸ１ＡがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、画素群Ａに属する画素７において、光電変換部１に蓄積されている電荷が、転送部３を介して蓄積部２に転送される。この後、排出制御信号ＴＸ２ＡがＬレベルからＨレベルに変化すると共に転送制御信号ＴＸ１ＡがＨレベルからＬレベルに変化し、露光期間が終了する。
【００４６】
露光期間の終了後、１行目の選択制御信号φＳＥＬがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、１行目の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が、選択部６を介して垂直信号線２１に出力される。水平回路９は、垂直信号線２１から露光信号を読み出して出力する。この露光信号が動画用信号に相当する。
【００４７】
続いて、１行目のリセット制御信号φＲＥＳがＬレベルからＨレベルに変化することによって、１行目の画素７において、蓄積部２がリセットされる。この後、１行目の選択制御信号φＳＥＬがＨレベルからＬレベルに変化すると共に、１行目のリセット制御信号φＲＥＳがＨレベルからＬレベルに変化する。これによって、１行目の画素７からの露光信号の読出しが終了する。
【００４８】
続いて、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７についても、１行目の画素７から露光信号を読み出した動作と同様の動作により、露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、表示部３４へ出力する。表示部３４は、露光信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００４９】
＜フレームＮ＋１＞
上記のフレームＮの露光信号の読み出しに続いて、フレームＮ＋１の露光信号も同様に読み出される。
【００５０】
次に、フレームＮ＋１の期間中に、ユーザが操作部３２を操作して静止画の撮像指令を行った場合の動作について説明する。操作部３２のスイッチ等が押されると、制御部３３が駆動部３１を制御することによって、撮像素子２４の動作が変化する。具体的には、ユーザが撮像指令を行う前、撮像素子２４は、ライブビュー画像を表示するための露光信号（動画用信号）を出力するが、ユーザが撮像指令を行った後、撮像素子２４は、動画用信号と、記録媒体２８に静止画像を記録するための露光信号（静止画用信号）とを出力する。
【００５１】
ユーザが撮像指令を行った場合、駆動部３１は、制御部３３からの指示に従って、撮像素子２４の駆動方法を変更し、その駆動方法に従って駆動信号を撮像素子２４へ出力する。撮像素子２４内のコントローラ１０は、駆動部３１からの駆動信号に従って、垂直回路８および水平回路９を制御する。垂直回路８および水平回路９は、コントローラ１０からの指示に従って、読み出し対象の画素７から動画用信号および静止画用信号を取得するように動作する。
【００５２】
＜フレームＮ＋２＞
フレームＮ＋２では、排出制御信号ＴＸ２Ａ，ＴＸ２ＢがＨレベルからＬレベルに変化する。これによって、画素群Ａおよび画素群Ｂに属する画素７、すなわち全ての画素７は、光電変換部１における電荷の排出を停止し、光電変換部１における電荷の蓄積を開始する（露光動作１）。
【００５３】
所定時間が経過すると、転送制御信号ＴＸ１Ａ，ＴＸ１ＢがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、画素群Ａおよび画素群Ｂに属する画素７、すなわち全ての画素７において、光電変換部１に蓄積されている電荷が、転送部３を介して蓄積部２に転送される。この後、排出制御信号ＴＸ２Ａ，ＴＸ２ＢがＬレベルからＨレベルに変化すると共に転送制御信号ＴＸ１Ａ，ＴＸ１ＢがＨレベルからＬレベルに変化し、露光期間が終了する。すなわち、フレームＮ＋２では、全ての画素７の露光開始および露光終了のタイミングが同一となる。
【００５４】
露光期間の終了後、フレームＮの動作と同様に、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。フレームＮ＋２では、画素群Ａに属する画素７から読み出した露光信号は、ライブビュー画像を表示するための動画用信号として使用されると共に、記録媒体２８に静止画像を記録するための静止画用信号としても使用される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、静止画用信号としてメモリ部２７に格納すると共に表示部３４へ出力する。表示部３４は、露光信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００５５】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、２行目、３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち２行目、３行目の画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、静止画用信号としてメモリ部２７に格納する。
【００５６】
＜フレームＮ＋３＞
フレームＮ＋３では、フレームＮ，Ｎ＋１と同様に、画素群Ａに属する画素７において露光動作が行われ、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、表示部３４へ出力する。表示部３４は、露光信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００５７】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、５行目、６行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち５行目、６行目の画素７から露光信号が読み出される。この露光信号は、フレームＮ＋２の露光期間中に光電変換部１に蓄積された電荷に基づく信号である。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、静止画用信号としてメモリ部２７に格納する。１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７から読み出した露光信号はフレームＮ＋２で既にメモリ部２７に格納されているので、フレームＮ＋３ではこれらの画素７から読み出した露光信号をメモリ部２７に格納しない。
【００５８】
＜フレームＮ＋４＞
フレームＮ＋４では、フレームＮ，Ｎ＋１，Ｎ＋３と同様に、画素群Ａに属する画素７において露光動作が行われ、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、表示部３４へ出力する。表示部３４は、露光信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００５９】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、８行目、９行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち８行目、９行目の画素７から露光信号が読み出される。この露光信号は、フレームＮ＋２の露光期間中に光電変換部１に蓄積された電荷に基づく信号である。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、静止画用信号としてメモリ部２７に格納する。１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７から読み出した露光信号はフレームＮ＋２で既にメモリ部２７に格納されているので、フレームＮ＋４ではこれらの画素７から読み出した露光信号をメモリ部２７に格納しない。
【００６０】
＜フレームＮ＋５＞
フレームＮ＋５では、フレームＮ，Ｎ＋１，Ｎ＋３，Ｎ＋４と同様に、画素群Ａに属する画素７において露光動作が行われ、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、表示部３４へ出力する。表示部３４は、露光信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００６１】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、１１行目、１２行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち１１行目、１２行目の画素７から露光信号が読み出される。この露光信号は、フレームＮ＋２の露光期間中に光電変換部１に蓄積された電荷に基づく信号である。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理し、静止画用信号としてメモリ部２７に格納する。１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７から読み出した露光信号はフレームＮ＋２で既にメモリ部２７に格納されているので、フレームＮ＋５ではこれらの画素７から読み出した露光信号をメモリ部２７に格納しない。
【００６２】
フレームＮ＋５までの動作が完了すると、メモリ部２７には１行目から１３行目までの全ての画素７の露光信号が記憶されている。信号処理部２６は、この露光信号に対して静止画用画像処理を行い、後に記録媒体２８に記録する。
【００６３】
フレームＮ＋５までの動作により、１フレーム分の静止画データを取得することができる。また、静止画用信号を読み出すフレームＮ＋２，Ｎ＋３，Ｎ＋４，Ｎ＋５においても、動画用信号を読み出して表示部３４に画像を表示するため、ライブビュー画像の更新を継続することができる。
【００６４】
フレームＮ＋６以降、垂直回路８および水平回路９は、コントローラ１０からの指示に従って、読み出し対象の画素７から動画用信号を取得するように動作する。すなわち、フレームＮ＋６以降、撮像素子２４はフレームＮ，Ｎ＋１と同様に動画用信号の読み出しを行う。
【００６５】
上記では、１フレーム分の静止画用信号を読み出す例を説明したが、フレームＮ＋２，Ｎ＋３，Ｎ＋４，Ｎ＋５の動作を繰り返すことにより、複数フレーム分の静止画用信号を読み出してもよい（連写動作）。また、動画用信号および静止画用信号を読み出すフレームの間に、動画用信号のみを読み出すフレームがあってもよい。
【００６６】
また、上記では、フレームＮ＋２，Ｎ＋３，Ｎ＋４，Ｎ＋５において、動画用信号を読み出した後、次のフレーム期間までの間に、２行目、３行目（フレームＮ＋２）、５行目、６行目（フレームＮ＋３）、８行目、９行目（フレームＮ＋４）、１１行目、１２行目（フレームＮ＋５）の順に静止画用信号を読み出しているが、静止画用信号を読み出す順番はこの限りではない。
【００６７】
上述したように、本実施形態によれば、画素から２種類の画像信号（上記の例では、動画用信号と静止画用信号）を読み出す場合に、一方の画像信号（上記の例では、動画用信号）を読み出すことができない期間を短縮することができる。このため、同一の画像が表示部に表示される、あるいは表示部がブラックアウトして画像が表示されないなどの現象が発生しなくなる。
【００６８】
また、複数フレームにわたって分割して１フレーム分の静止画用信号を読み出すことによって、１フレームの期間中の、動画用信号を読み出していない期間に静止画用信号を読み出すことができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態でも、撮像装置の一種であるデジタルカメラを用いて説明する。本実施形態のデジタルカメラの構成は、図１に示した構成と同一であるので、説明を省略する。また、本実施形態の撮像素子の構成は、図２に示した構成と同一であるので、説明を省略する。本実施形態においても画素７は、図３に示したように、画素群Ａ，Ｂのうちのいずれかに属している。
【００７０】
以下、本実施形態による撮像装置の動作を説明する。図６および図７は、撮像素子２４の動作を示している。図６と図７は時系列的に連続しており、撮像素子２４は図６の動作に続いて図７の動作を行う。以下では、グローバルシャッタ動作によって動画用信号を取得している期間中に、グローバルシャッタ動作によって静止画用信号を取得する場合を例に説明する。
【００７１】
図６および図７に示す動作は、ＫＴＣノイズ（リセットノイズ）を抑圧するために、以下のようなシーケンスにより駆動を行う点で、図４および図５に示した動作と異なる。
（１）蓄積部２に蓄積された電荷をリセット部４によりリセットし、リセット信号を行毎に順次走査して読み出し、記憶しておく。
（２）全ての画素７の光電変換部１で発生した電荷を一括してリセットし、所定の露光時間が経過した後に、光電変換部１の電荷を一括して蓄積部２へ転送する。
（３）蓄積部２へ転送された電荷に基づく露光信号を、行毎に順次走査して読み出し、露光信号から、（１）で記憶したリセット信号を減算する（露光信号とリセット信号との差分をとる）。
【００７２】
図６および図７は、行毎の選択制御信号（φＳＥＬと表記）、リセット制御信号（φＲＥＳと表記）、画素群Ａに係る行の排出制御信号（ＴＸ２Ａと表記）、画素群Ｂに係る行の排出制御信号（ＴＸ２Ｂと表記）、画素群Ａに係る行の転送制御信号（ＴＸ１Ａと表記）、画素群Ｂに係る行の転送制御信号（ＴＸ１Ｂと表記）を示している。これらの表記は、図４および図５における表記と同一である。
【００７３】
図６および図７において、リセットフレームは、上記の（１）のシーケンスにより動画用のリセット信号を行毎に読み出し、記憶するための１フレーム期間（例えば１／３０秒）を示している。ビデオフレームは、上記の（３）のシーケンスにより動画用の露光信号を行毎に読み出し、リセットフレームで記憶したリセット信号を露光信号から減算するための１フレーム期間（例えば１／３０秒）を示している。
【００７４】
リセットフレームとビデオフレームに付与しているＮ，Ｎ＋１等の添え字は、差分処理を行うリセットフレームとビデオフレームの組を識別している。例えば、リセットフレームＮで読み出したリセット信号と、ビデオフレームＮで読み出した露光信号との差分処理が行われる。差分処理を行う際、同一行の露光信号とリセット信号との差分処理を行う。これは、以降の説明においても同様である。静止画用信号についても同様に、ＫＴＣノイズ（リセットノイズ）を抑圧するためにリセット信号と露光信号が読み出される。
【００７５】
また、図６および図７において、露光期間は、露光信号として読み出す電荷を光電変換部１に蓄積する期間を示している。画素データは、画素７から読み出した行単位の画像信号を示している。
【００７６】
以下では、ビデオフレームＮ−１の直前のリセットフレームＮ−１（図示せず）の期間中に、ユーザが操作部３２を操作して静止画の撮像指令を行った場合の動作について説明する。操作部３２のスイッチ等が押されると、制御部３３が駆動部３１を制御することによって、撮像素子２４の動作が変化する。具体的には、ユーザが撮像指令を行う前、撮像素子２４は、ライブビュー画像を表示するための動画用のリセット信号または露光信号を出力するが、ユーザが撮像指令を行った後、撮像素子２４は、動画用のリセット信号または露光信号と、記録媒体２８に静止画像を記録するための静止画用のリセット信号または露光信号とを出力する。
【００７７】
＜リセットフレームＮ−１＞
ビデオフレームＮ−１の直前のリセットフレームＮ−１（図示せず）では、画素群Ａに属する１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７から動画用のリセット信号が読み出され、メモリ部２７に格納される。
【００７８】
＜ビデオフレームＮ−１＞
ビデオフレームＮ−１では、排出制御信号ＴＸ２ＡがＨレベルからＬレベルに変化する。これによって、画素群Ａに属する画素７は、光電変換部１における電荷の排出を停止し、光電変換部１における電荷の蓄積を開始する（露光動作２）。
【００７９】
所定時間が経過すると、転送制御信号ＴＸ１ＡがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、画素群Ａに属する画素７において、光電変換部１に蓄積されている電荷が、転送部３を介して蓄積部２に転送される。この後、排出制御信号ＴＸ２ＡがＬレベルからＨレベルに変化すると共に転送制御信号ＴＸ１ＡがＨレベルからＬレベルに変化し、露光期間が終了する。
【００８０】
露光期間の終了後、１行目の選択制御信号φＳＥＬがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、１行目の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が、選択部６を介して垂直信号線２１に出力される。水平回路９は、垂直信号線２１から露光信号を読み出して出力する。この露光信号が動画用の露光信号に相当する。
【００８１】
続いて、１行目のリセット制御信号φＲＥＳがＬレベルからＨレベルに変化することによって、１行目の画素７において、蓄積部２がリセットされる。この後、１行目の選択制御信号φＳＥＬがＨレベルからＬレベルに変化すると共に、１行目のリセット制御信号φＲＥＳがＨレベルからＬレベルに変化する。これによって、１行目の画素７からの露光信号の読出しが終了する。
【００８２】
続いて、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７についても、１行目の画素７から露光信号を読み出した動作と同様の動作により、露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、リセットフレームＮ−１で読み出したリセット信号との差分処理を行い、処理後の差分信号を表示部３４へ出力する。表示部３４は、差分信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００８３】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、２行目の選択制御信号φＳＥＬがＬレベルからＨレベルに変化し、続いて２行目のリセット制御信号φＲＥＳがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、２行目の画素７において、蓄積部２に蓄積された電荷をリセットしたときの蓄積部２の電位に基づくリセット信号が、選択部６を介して垂直信号線２１に出力される。水平回路９は、垂直信号線２１からリセット信号を読み出して出力する。
【００８４】
続いて、３行目の画素７についても、２行目の画素７からリセット信号を読み出した動作と同様の動作により、リセット信号が読み出される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、静止画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００８５】
＜リセットフレームＮ＞
リセットフレームＮでは、１行目の選択制御信号φＳＥＬがＬレベルからＨレベルに変化し、続いて１行目のリセット制御信号φＲＥＳがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、１行目の画素７において、蓄積部２に蓄積された電荷をリセットしたときの蓄積部２の電位に基づくリセット信号が、選択部６を介して垂直信号線２１に出力される。水平回路９は、垂直信号線２１からリセット信号を読み出して出力する。このリセット信号が動画用のリセット信号に相当する。
【００８６】
続いて、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７についても、１行目の画素７からリセット信号を読み出した動作と同様の動作により、リセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７からリセット信号が読み出される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、動画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００８７】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、５行目、６行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２に蓄積された電荷をリセットしたときの蓄積部２の電位に基づくリセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち５行目、６行目の画素７からリセット信号が読み出される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、静止画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００８８】
＜ビデオフレームＮ＞
ビデオフレームＮでは、ビデオフレームＮ−１と同様に、画素群Ａに属する画素７において露光動作が行われ、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、リセットフレームＮで読み出したリセット信号との差分処理を行い、処理後の差分信号を表示部３４へ出力する。表示部３４は、差分信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００８９】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、８行目、９行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２に蓄積された電荷をリセットしたときの蓄積部２の電位に基づくリセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち８行目、９行目の画素７からリセット信号が読み出される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、静止画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００９０】
＜リセットフレームＮ＋１＞
リセットフレームＮ＋１では、リセットフレームＮと同様に、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づくリセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７からリセット信号が読み出される。リセットフレームＮ＋１では、画素群Ａに属する画素７から読み出したリセット信号は、ライブビュー画像を表示するための動画用のリセット信号として使用されると共に、記録媒体２８に静止画像を記録するための静止画用のリセット信号としても使用される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、動画用および静止画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００９１】
１３行目の画素７からリセット信号を読み出した後、１１行目、１２行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２に蓄積された電荷をリセットしたときの蓄積部２の電位に基づくリセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち１１行目、１２行目の画素７からリセット信号が読み出される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、静止画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００９２】
リセットフレームＮ＋１までの動作が完了すると、メモリ部２７には１行目から１３行目までの全ての画素７の静止画用のリセット信号が記憶されている。すなわち、１フレーム分の静止画用のリセット信号の取得が完了する。
【００９３】
＜ビデオフレームＮ＋１＞
ビデオフレームＮ＋１では、排出制御信号ＴＸ２Ａ，ＴＸ２ＢがＨレベルからＬレベルに変化する。これによって、画素群Ａおよび画素群Ｂに属する画素７、すなわち全ての画素７は、光電変換部１における電荷の排出を停止し、光電変換部１における電荷の蓄積を開始する（露光動作１）。
【００９４】
所定時間が経過すると、転送制御信号ＴＸ１Ａ，ＴＸ１ＢがＬレベルからＨレベルに変化する。これによって、画素群Ａおよび画素群Ｂに属する画素７、すなわち全ての画素７において、光電変換部１に蓄積されている電荷が、転送部３を介して蓄積部２に転送される。この後、排出制御信号ＴＸ２Ａ，ＴＸ２ＢがＬレベルからＨレベルに変化すると共に転送制御信号ＴＸ１Ａ，ＴＸ１ＢがＨレベルからＬレベルに変化し、露光期間が終了する。すなわち、ビデオフレームＮ＋１では、全ての画素７の露光開始および露光終了のタイミングが同一となる。
【００９５】
露光期間の終了後、ビデオフレームＮ−１，Ｎの動作と同様に、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。ビデオフレームＮ＋１では、画素群Ａに属する画素７から読み出した露光信号は、ライブビュー画像を表示するための動画用信号として使用されると共に、記録媒体２８に静止画像を記録するための静止画用信号としても使用される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、リセットフレームＮ＋１で読み出したリセット信号との差分処理を行い、処理後の差分信号を表示部３４へ出力すると共に、静止画用の差分信号としてメモリ部２７に記録する。表示部３４は、差分信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。
【００９６】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、２行目、３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち２行目、３行目の画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、ビデオフレームＮ−１で読み出したリセット信号との差分処理を行い、処理後の差分信号を静止画用の差分信号としてメモリ部２７に格納する。
【００９７】
＜リセットフレームＮ＋２＞
リセットフレームＮ＋２では、リセットフレームＮ，Ｎ＋１と同様に、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づくリセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７からリセット信号が読み出される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、動画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【００９８】
１３行目の画素７からリセット信号を読み出した後、５行目、６行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち５行目、６行目の画素７から露光信号が読み出される。この露光信号は、ビデオフレームＮ＋１の露光期間中に光電変換部１に蓄積された電荷に基づく信号である。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、リセットフレームＮで読み出したリセット信号との差分処理を行い、静止画用の差分信号としてメモリ部２７に格納する。
【００９９】
＜ビデオフレームＮ＋２＞
ビデオフレームＮ＋２では、ビデオフレームＮ−１，Ｎと同様に、画素群Ａに属する画素７において露光動作が行われ、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７から露光信号が読み出される。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、リセットフレームＮ＋２で読み出したリセット信号との差分処理を行い、処理後の差分信号を表示部３４へ出力する。表示部３４は、差分信号に基づく画像を表示する。これによって、１フレーム分のライブビュー画像が表示される。１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の画素７から読み出した露光信号およびリセット信号に基づく差分信号はビデオフレームＮ＋１で既にメモリ部２７に格納されているので、ビデオフレームＮ＋２では新たに生成した差分信号をメモリ部２７に格納しない。
【０１００】
１３行目の画素７から露光信号を読み出した後、８行目、９行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち８行目、９行目の画素７から露光信号が読み出される。この露光信号は、ビデオフレームＮ＋１の露光期間中に光電変換部１に蓄積された電荷に基づく信号である。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、ビデオフレームＮで読み出したリセット信号との差分処理を行い、静止画用の差分信号としてメモリ部２７に格納する。
【０１０１】
＜リセットフレームＮ＋３＞
リセットフレームＮ＋３では、リセットフレームＮ，Ｎ＋１，Ｎ＋２と同様に、１行目、４行目、７行目、１０行目、１３行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づくリセット信号が読み出される。すなわち、画素群Ａに属する画素７からリセット信号が読み出される。読み出したリセット信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力されたリセット信号を処理し、動画用のリセット信号としてメモリ部２７に格納する。
【０１０２】
１３行目の画素７からリセット信号を読み出した後、１１行目、１２行目の順に、各行の画素７において、蓄積部２の電位に基づく露光信号が読み出される。すなわち、画素群Ｂに属する画素７のうち１１行目、１２行目の画素７から露光信号が読み出される。この露光信号は、ビデオフレームＮ＋１の露光期間中に光電変換部１に蓄積された電荷に基づく信号である。読み出した露光信号は撮像素子２４から出力される。信号処理部２６は、撮像素子２４から出力された露光信号を処理すると共に、リセットフレームＮ＋１で読み出したリセット信号との差分処理を行い、静止画用の差分信号としてメモリ部２７に格納する。
【０１０３】
リセットフレームＮ＋３までの動作が完了すると、メモリ部２７には１行目から１３行目までの全ての画素７の静止画用の差分信号が記憶されている。すなわち、１フレーム分の静止画用の差分信号の取得が完了する。信号処理部２６は、この差分信号に対して静止画用画像処理を行い、後に静止画データとして記録媒体２８に記録する。
【０１０４】
リセットフレームＮ＋３までの動作により、１フレーム分の静止画データを取得することができる。また、静止画用信号を読み出すフレームにおいても、動画用信号を読み出して表示部３４に画像を表示するため、ライブビュー画像の更新を継続することができる。
【０１０５】
リセットフレームＮ＋３以降、垂直回路８および水平回路９は、コントローラ１０からの指示に従って、読み出し対象の画素７から動画用信号を取得するように動作する。すなわち、フレームＮ＋３以降、撮像素子２４はリセットフレームにおいて動画用のリセット信号の読み出しを行い、ビデオフレームにおいて動画用の露光信号の読み出しを行う。
【０１０６】
上記では、１フレーム分の静止画用信号を読み出す例を説明したが、図６および図７に示した各フレームの動作を繰り返すことにより、複数フレーム分の静止画用信号を読み出してもよい（連写動作）。また、動画用信号および静止画用信号を読み出すフレームの間に、動画用信号のみを読み出すフレームがあってもよい。
【０１０７】
また、上記では、動画用信号を読み出した後、次のフレーム期間までの間に、２行目、３行目（ビデオフレームＮ−１）、５行目、６行目（リセットフレームＮ）、８行目、９行目（ビデオフレームＮ）、１１行目、１２行目（リセットフレームＮ＋１）の順に静止画用のリセット信号を読み出しているが、静止画用のリセット信号を読み出す順番はこの限りではない。
【０１０８】
また、上記では、動画用信号を読み出した後、次のフレーム期間までの間に、２行目、３行目（ビデオフレームＮ＋１）、５行目、６行目（リセットフレームＮ＋２）、８行目、９行目（ビデオフレームＮ＋２）、１１行目、１２行目（リセットフレームＮ＋３）の順に静止画用の露光信号を読み出しているが、静止画用の露光信号を読み出す順番はこの限りではない。
【０１０９】
上述したように、本実施形態によれば、画素から２種類の画像信号（上記の例では、動画用のリセット信号・露光信号と静止画用のリセット信号・露光信号）を読み出す場合に、一方の画像信号（上記の例では、動画用のリセット信号・露光信号）を読み出すことができない期間を短縮することができる。このため、同一の画像が表示部に表示される、あるいは表示部がブラックアウトして画像が表示されないなどの現象が発生しなくなる。
【０１１０】
また、複数フレームにわたって分割して１フレーム分の静止画用のリセット信号と露光信号を読み出すことによって、１フレームの期間中の、動画用のリセット信号または露光信号を読み出していない期間に静止画用のリセット信号または露光信号を読み出すことができる。また、リセット信号と露光信号を読み出して両者の差分をとることで、より高画質な画像を得ることができる。
【０１１１】
本発明に係る読出し部は例えば水平回路９に対応し、読出し制御部は例えば垂直回路８に対応し、露光制御部は例えばコントローラ１０に対応し、画像生成部は例えば信号処理部２６に対応し、減算部は信号処理部２６に対応する。
【０１１２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【０１１３】
例えば、本発明の一態様に係る読出し制御装置は、
「固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し手段と、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御手段と、
を備えることを特徴とする読出し制御装置。」
であってもよい。
【０１１４】
また、本発明の他の態様に係る固体撮像装置は、
「行方向、列方向に二次元的に配列された複数の画素と、
前記複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し手段と、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御手段と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置。」
であってもよい。
【０１１５】
また、本発明の他の態様に係る撮像装置は、
「行方向、列方向に二次元的に配列された複数の画素と、
前記複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出す一方、前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出す読出し手段と、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御する読出し制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。」
であってもよい。
【０１１６】
上述した各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せを実現するコンピュータプログラムプロダクトも本発明の態様として有効である。コンピュータプログラムプロダクトとは、プログラムコードが記録された記録媒体（ＤＶＤ媒体，ハードディスク媒体、メモリ媒体など）、プログラムコードが記録されたコンピュータ、プログラムコードが記録されたインターネットシステム（例えば、サーバとクライアント端末を含むシステム）など、プログラムコードが組み込まれた記録媒体、装置、機器やシステムをいう。この場合、上述した各構成要素や各処理プロセスは各モジュールで実装され、その実装されたモジュールからなるプログラムコードがコンピュータプログラムプロダクト内に記録される。
【０１１７】
例えば、本発明の一態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、
「固体撮像装置上に配置された複数の画素を第１の画素群と第２の画素群に区分し、前記第１の画素群に属する画素から第１の画像信号を一定周期のフレームの期間中に読み出すモジュールと、
前記第１の画像信号を読み出していない期間中に、前記第２の画素群に属する画素から第２の画像信号を読み出すモジュールと、
それぞれのフレームの期間内に前記第１の画像信号および前記第２の画像信号の両方を読み出すよう、それぞれのフレーム内において読出し対象となる画素を制御するモジュールと、
を含むプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクト。」
であってもよい。
【０１１８】
上述した実施形態による各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せを実現するためのプログラムも本発明の態様として有効である。このプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることで、本発明の目的を達成することができる。
【０１１９】
ここで、「コンピュータ」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１２０】
また、上述したプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータから、伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように、情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能を、コンピュータに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【０１２１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した各構成要素や各処理プロセスとして、色々な代替物、変形物、等価物を用いることができる。本明細書に開示された実施形態において、１または複数の機能を実行するために、１つの部品を複数の部品と置き換えてもよいし、複数の部品を１つの部品で置き換えてもよい。このような置換が、本発明の目的を達成するために適切に作用しない場合を除き、このような置換は、本発明の範囲内である。したがって、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決められるものではなく、請求項により決められるべきであり、均等物の全範囲も含まれる。請求項において、明示的に断らない限り、各構成要素は１またはそれ以上の数量である。請求項において「〜のための手段」のような語句を用いて明示的に記載する場合を除いて、請求項がミーンズ・プラス・ファンクションの限定を含むものと解してはならない。
【０１２２】
本明細書に使用される用語は特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を制限しようとするものではない。本明細書においては、単数形で用語が使用されている場合でも、複数形を排除することが文脈で明確に示されていない限り、その用語は複数形をも同様に含む。
【符号の説明】
【０１２３】
１・・・光電変換部、２・・・蓄積部、３・・・転送部、４・・・リセット部、５・・・排出部、６・・・選択部、７・・・画素、８・・・垂直回路、９・・・水平回路、１０・・・コントローラ、１１・・・読出し部、２２・・・レンズ部、２４・・・撮像素子、２６・・・信号処理部、２７・・・メモリ部、２８・・・記録媒体、２９・・・レンズ制御部、３１・・・駆動部、３２・・・操作部、３３・・・制御部、１００・・・デジタルカメラ
【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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