(57)【要約】【課題】撮像信号を増幅する増幅器を読み出しモードに応じて使用しないことで、消費電力を削減した撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供すること。【解決手段】複数の光電変換素子を備える単位画素からの信号読み出しを行う垂直出力線と、垂直出力線からの信号を増幅して出力する増幅器と、垂直出力線からの信号の周波数領域を制限するためのフィルタ回路と、垂直出力線と増幅器又はフィルタ回路のいずれか一方とを接続する為の選択回路とを備える撮像素子において、増幅器を経由して単位画素からの信号を読み出す第一の読み出しモードと、フィルタ回路を経由して単位画素からの信号を読み出す第二の読み出しモードとを切換えて、増幅器で消費する電力を削減しつつ撮像信号を読み出す。【選択図】図１
2016048862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子を備える単位画素が行列状に配置された画素アレイ部と、前記単位画素からの信号読み出しを行う垂直出力線と、前記垂直出力線からの信号を増幅して出力する増幅器と、前記垂直出力線からの信号の周波数領域を制限するためのフィルタ回路と、前記垂直出力線と前記増幅器又は前記フィルタ回路のいずれか一方とを接続する為の選択回路と、前記選択回路を制御する接続制御手段とを備える撮像素子と、
前記接続制御手段を制御して前記増幅器を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第一の読み出しモードと、前記接続制御手段を制御して前記フィルタ回路を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第二の読み出しモードとを切換える制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第二の読み出しモードでは、前記増幅器の駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、撮影感度に応じて前記第一の読み出しモードと前記第二の読み出しモードとを切換えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、高感度設定時において第一の読み出しモードを選択することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子からの出力信号より画像データを生成する信号処理部と、前記信号処理部からの画像データを記録するための記録媒体とを有し、前記制御手段は、前記記録媒体の記録の有無に応じて前記第一の読み出しモードと前記第二の読み出しモードとを切換えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記記録媒体への記録を行なう場合は第一の読み出しモードを選択することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記画素アレイ部において、第一の画素群と第二の画素群が配置されており、前記制御手段は、前記第一の画素群から信号を読み出す際には前記第一の読み出しモードで読み出し、前記第二の画素群から信号を読み出す際には前記第二の読み出しモードで読み出すことを制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
第一の画素群は撮像用画素で構成され、第二の画素群は焦点検出用画素で構成されていることを特徴とする請求項７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、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置に用いられる撮像素子としてＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子が知られている。このＣＭＯＳ撮像素子は、行方向及び列方向に２次元配置された画素の列毎に列回路が備えられている。特許文献１では、列回路に接続された増幅回路を用いて撮像信号の増幅を行なうＣＭＯＳ撮像素子が開示されている。このような回路構成により、撮像信号を読み出すことで良好な画質の撮像信号が得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５１９８９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に開示されている構成では、列毎に増幅回路を有するため、その駆動に電力を費やしている。特に、近年では撮像素子の画素数が膨大になり、それに伴い列数も増えているため、増幅回路全体で消費する電力は増加している。
【０００５】
そこで、本発明は、撮像信号を読み出すモードに応じて消費電力を削減した撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備える単位画素が行列状に配置された画素アレイ部と、前記単位画素からの信号読み出しを行う垂直出力線と、前記垂直出力線からの信号を増幅して出力する増幅器と、前記垂直出力線からの信号の周波数領域を制限するためのフィルタ回路と、前記垂直出力線と前記増幅器又は前記フィルタ回路のいずれか一方とを接続する為の選択回路と、前記選択回路を制御する接続制御手段とを備える撮像素子と、前記接続制御手段を制御して前記増幅器を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第一の読み出しモードと、前記接続制御手段を制御して前記フィルタ回路を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第二の読み出しモードと、を切換える制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画素からの撮像信号を、列アンプを介して読み出すか、列アンプを介さずにフィルタ回路を介して読み出すかを切換えることができる。よって、フィルタ回路を介して読み出すことで、列アンプで消費する電力を削減しつつ、ノイズの原因となる周波数を低減して良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係わる撮像素子の等価回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる撮像素子の構成例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係わる撮像装置の駆動例を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係わる撮像装置の駆動例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係わる第一の読み出しモードの駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係わる第二の読み出しモードの駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】第３の実施形態に係わる撮像素子の構成例を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係わる撮像装置の駆動例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について説明する。図２は本発明に関わる撮像装置の一例を示すブロック図である。本発明に関わる撮像装置１００はレンズ１０１、撮像素子１０２、Ａ／Ｄ変換回路を含むアナログフロントエンド部（ＡＦＥ）１０３、デジタル信号処理部（ＤＳＰ）１０４、ＣＰＵ１０５、表示部１０６、記録媒体１０７、画像メモリ１０８、操作部１０９及びタイミング生成部（ＴＧ）１１０で構成されている。
【００１１】
レンズ１０１は被写体の光学像を撮像素子１００に結像させる。撮像素子１０２は結像された光学像を光電変換により撮像信号に変換し、出力する。撮像素子１０２から出力された撮像信号は、ＡＦＥ１０３に入力される。
【００１２】
ＡＦＥ１０３は、入力された撮像信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換処理を行なうことにより、デジタル信号を生成する。ＤＳＰ１０４は、ＡＦＥ１０３から出力されたデジタル信号を受け、各種の画像処理や圧縮処理を行なう。
【００１３】
画像メモリ１０８は、ＤＳＰ１０４にて処理された画像データを記録する。表示部１０６は、ユーザに行なわせる各種の設定や、画像メモリ１０８に記録された画像データを表示する。表示部１０６は例えばＬＣＤを表示素子として用いる。ＴＧ１１０は、所定の撮像駆動を行なうために生成した制御信号を撮像素子１００に供給する。
【００１４】
操作部１０９は、ユーザによる操作を基に、本撮像装置が持つ様々な機能や読み出しモードについて操作指令を発する。ＣＰＵ１０５は操作部１０９により設定された各種の情報に基づいて撮像素子１００、ＡＦＥ１０３、ＤＳＰ１０４、及びＴＧ１１０を制御する。
【００１５】
図３は、本実施形態に係わる撮像素子１０２の構成例を示すブロック図である。撮像素子１０２は、垂直走査回路２００、画素２０１、垂直出力線２０２、負荷電流源２０３、列回路２０４、列選択スイッチ２０５、２０６、出力アンプ２０７、リセットスイッチ２０８、２０９、水平走査回路２１０及び水平出力線２１１、２１２を有する。
【００１６】
撮像素子１０２は、光電変換素子を含む複数の画素２０１が行方向及び列方向に２次元配置されている。画素２０１の具体的な構成については後述する。垂直走査回路２００は、画素２０１に対して、信号φＴＸｎ、φＲＥＳｎ及び信号φＳＥＬｎを供給し、信号電荷の読み出しを制御する。負荷電流源２０３は、後述する選択された行のソースフォロワ３０４を垂直出力線２０２を介して駆動する。垂直出力線２０２は、画素２０１からの撮像信号を列ごとに出力する信号線である。
【００１７】
列回路２０４は、対応する列の複数の画素２０１に対し垂直出力線２０２を介して共通に接続され、画素２０１からの撮像信号を増幅し記録する。列回路２０４の構成については後述する。列選択スイッチ２０５、２０６は、列回路２０４の出力端子と水平出力線２１１、２１２との接続を制御する。水平走査回路２１０は、信号φＨを列選択スイッチ２０５、２０６に供給し、列回路２０４から水平出力線２１１、２１２への信号の出力を順次行わせる。
【００１８】
出力アンプ２０７は、水平出力線２１１、２１２の信号を撮像素子１０２の外部に出力する。リセットスイッチ２０８、２０９は信号φＣＨＲによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、水平出力線２１１、２１２を、１水平走査信号ごと（１つの信号φＨ）にリセット電源ＶＣＨＲでリセットする。
【００１９】
図１は、撮像素子１０２の等価回路図である。画素２０１は、フォトダイオード３００、転送ゲート３０１、リセットスイッチ３０２、蓄積容量３０３、ソースフォロワ３０４及び行選択スイッチ３０５を有する。光電変換素子としてのフォトダイオード３００は、照射された光に応じた信号電荷を発生して蓄積する。
【００２０】
転送ゲート３０１は、信号φＴＸｎによりＯＮ／ＯＦＦが制御され、フォトダイオード３００で発生及び蓄積した信号電荷を蓄積容量３０３へ転送する。蓄積容量３０３は、転送ゲート３０１により転送された信号電荷を蓄積する。リセットスイッチ３０２は、信号φＲＥＳｎによりＯＮ／ＯＦＦが制御され、フォトダイオード３０１または蓄積容量３０３に蓄積されている不要信号電荷をリセットする。
【００２１】
ソースフォロワ３０４は、蓄積容量３０３に蓄積された信号電荷を増幅し電圧に変換する。リセットスイッチ３０２と、蓄積容量３０３と、ソースフォロワ３０４とでフローディングディフュージョンアンプを構成している。行選択スイッチ３０５は、信号φＳＥＬｎによりＯＮ／ＯＦＦが制御され、ソースフォロワ３０４の出力と垂直出力線２０２の接続を制御する。
【００２２】
列回路２０４は、列アンプ選択スイッチ４００、フィルタ回路選択スイッチ４０１、クランプ容量４０２、帰還容量４０３、クランプスイッチ４０４、列アンプ電源スイッチ４０５、列アンプ４０６、フィルタ回路４０７、転送ゲート４１１、４１０、転送容量４１３、４１２を有する。クランプ容量４０２は、垂直出力線２０２からの信号をクランプする。
【００２３】
列アンプ４０６の反転入力端は、帰還容量４０３を介して列アンプ４０６の出力端に接続される。列アンプ４０６はクランプ容量４０２の出力を増幅する。列アンプ４０６の増幅率は、クランプ容量４０２と帰還容量４０３との比によって決定される。列アンプ４０６の反転入力端及び出力端の間には、信号φＣＬＡＭＰによりＯＮ／ＯＦＦが制御されるクランプスイッチ４０４が接続される。列アンプ４０６の非反転入力端は、電源Ｖｒｅｆが入力される。列アンプ４０６の駆動電圧には電源Ｖａｍｐが入力される。列アンプ電源スイッチ４０５は信号φＡＭＰＥＮＢによりＯＮ／ＯＦＦが制御され、列アンプ４０６の駆動を制御する。
【００２４】
垂直出力線２０２と列アンプ４０６の出力端の間には、フィルタ回路選択スイッチ４０２とフィルタ回路４０７が接続されている。フィルタ回路選択スイッチ４０２は信号φＴＦＩＬによりＯＮ／ＯＦＦが制御される。フィルタ回路４０７は、フィルタ抵抗４０８とフィルタ容量４０９を有する。フィルタ回路４０７は、垂直出力線２０２からの信号を列アンプ４０６を経由して読み出さないときに、その信号の周波数帯域の変化を抑制する。フィルタ回路選択スイッチ４０２がＯＮされたとき、フィルタ回路４０７を介して信号が読み出される。
【００２５】
列アンプ４０６により増幅された信号もしくはフィルタ回路を経由した信号は、転送ゲート４１１、４１０を介して転送容量４１３、４１２に記憶される。転送容量４１３、４１２に記憶された信号は、水平走査回路２１０からの信号φＨに応じてＯＮ／ＯＦＦを制御される列選択スイッチ２０５、２０６をＯＮすることにより、水平出力線２１１、２１２へ出力される。
【００２６】
出力アンプ２０７は、水平出力線２１１、２１２のうち一方から入力される撮像信号と、水平出力線２１２、２１１のうちもう一方から入力されるノイズ信号との差分信号を撮像素子１００の外部へ出力する。
【００２７】
第１の実施形態では、ＩＳＯ感度に応じて、二つの読み出しモードを切換える制御を行なう。なお、ＩＳＯ感度を設定する事例は、ユーザにより操作部１０９から選択される場合や、撮像装置１００が自動的に設定する場合である。
【００２８】
高ＩＳＯ感度に選択されたとき、ＣＰＵ１０５は撮像装置１００の撮影動作を、列アンプ４０６を経由して撮像信号を読み出す第一の読み出しモードに設定する。低ＩＳＯ感度に選択されたとき、ＣＰＵ１０５は撮像装置１００の撮影動作を、列アンプ４０６を使用せずに撮像信号を読み出す第二の読み出しモードに設定する。
【００２９】
図４は本発明の撮像装置１００の撮像動作を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ６０１において、撮影準備が指示されているか否かを判別する。撮影準備の開始を指示するＳ１がＯＮされたとき（ステップＳ６０１ではい）、ステップＳ６０２に移行する。Ｓ１がＯＦＦのとき（ステップＳ６０１でいいえ）、ステップＳ６０１に移行する。
【００３０】
ステップＳ６０２において、撮影実行が指示されているか否かを判別する。撮影実行を指示するＳ２がＯＮされたとき（ステップＳ６０２ではい）、ステップＳ６０３に移行する。Ｓ２がＯＦＦのとき（ステップＳ６０２でいいえ）、撮影実行が指示されていないと判別し、ステップＳ６０１に移行する。
【００３１】
ステップＳ６０３において、設定されているＩＳＯ感度の判別を行なう。所定のＩＳＯ感度より高く設定されていたら（ステップＳ６０３ではい）、ステップＳ６０４に移行する。所定のＩＳＯ感度より低く設定されていたら（ステップＳ６０３でいいえ）、ステップＳ６０５に移行する。
【００３２】
ステップＳ６０４において、撮像装置１００の駆動設定を第一の読み出しモードに設定し、ステップＳ６０６へ移行する。ステップＳ６０５において、撮像装置１００の駆動設定を第二の読み出しモードに設定し、ステップＳ６０６に移行する。
【００３３】
ステップＳ６０６において、設定された読み出しモードで１フレーム分の信号を撮像素子１０２から読み出し、ステップＳ６０７に移行する。ステップＳ６０７において、撮影続行が指示されているか否かを判別する。Ｓ２がＯＮのとき（ステップＳ６０７でいいえ）、撮影続行が指示されていると判別し、ステップＳ６０３に移行する。Ｓ２がＯＦＦのとき（ステップＳ６０７ではい）、撮影続行が指示されていないと判別し、一連の動作を終了する。
【００３４】
第一の読み出しモードでは、列アンプ４０６を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。図６は第一の読み出しモードにおける撮像素子１０２の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【００３５】
図６は、撮像素子１０２が有する画素２０１から撮像信号を読み出す場合の１水平期間における駆動タイミングを示している。図中の各信号は、Ｈｉｇｈ（以下、「Ｈ」という）またはＬｏｗ（以下、「Ｌ」という）の状態のいずれかをとるものとする。これは、以下の同様のタイミングチャートについても共通とする。
【００３６】
以下では、２次元状に配置された複数の撮像素子１０２において、ｎ行目に配置された画素２０１に対する読み出し動作について説明する。説明の便宜上、「ｎ行目の信号φＳＥＬ」を「信号φＳＥＬｎ」という。これは他の信号についても同様とする。また、「ｎ行目の画素２０１」を適宜、画素２０１という。
【００３７】
第一の読み出しモードにおいて信号φＡＭＰＥＮＢは「Ｈ」となり、列アンプ電源スイッチ４０５がＯＮされ、列アンプ４０６が駆動される。また、信号φＴＡＭＰは「Ｈ」となり、列アンプ選択スイッチ４００がＯＮされ、列アンプを経由して撮像信号を読み出す。
【００３８】
時刻ｔ１において、信号φＳＥＬｎが「Ｈ」となり行選択スイッチ３０５がＯＮにされ、ｎ行目の画素２０１の回路が垂直出力線２０２に接続される。また、同時刻に信号φＲＥＳｎが「Ｈ」となりリセットスイッチ３０２がＯＮにされ、蓄積容量３０３に蓄積された不要電荷がリセットされる。
【００３９】
時刻ｔ２において、信号φＲＥＳｎが「Ｌ」となりリセットスイッチ３０２がＯＦＦにされ、不要電荷のリセットが終了される。また、同時刻に、信号φＣＬＡＭＰが「Ｈ」とされてクランプスイッチ４０４がＯＮされる。
【００４０】
時刻ｔ３において、信号φＣＬＡＭＰが「Ｌ」となりクランプスイッチ４０４がＯＦＦされる。これにより、画素２０１で発生するノイズ成分が、垂直出力線２０２で接続されたクランプ容量４０２によりクランプされる。また、同時刻に信号φＴＮが「Ｈ」となり、転送ゲート４１１がＯＮされて列アンプ４０６で増幅されたノイズ信号が転送容量４１３に転送される。
【００４１】
時刻ｔ４において、信号φＴＮが「Ｌ」となり、転送ゲート４１１がＯＦＦされて転送容量４１３におけるノイズ信号の転送が終了される。時刻ｔ５において、信号φＴＸｎが「Ｈ」となり、転送ゲート３０１がＯＮされる。これにより、フォトダイオード３００に蓄積された信号電荷が蓄積容量３０３に転送される。画素２０１のおける蓄積容量３０３の信号電荷がソースフォロワ３０４により増幅されて、かつ、信号電荷が電圧に変換されて垂直出力線２０２に出力される。
【００４２】
時刻ｔ６において、信号φＴＸｎが「Ｌ」となり、転送ゲート３０１がＯＦＦされて蓄積容量３０３への信号電荷の転送を終了する。また、同時刻に信号φＴＳが「Ｈ」となり、転送ゲート４１１がＯＮされる。垂直出力線２０２に出力された信号は、クランプ容量４０２及び列アンプを介して転送容量４１３に転送される。
【００４３】
時刻ｔ７において、信号φＴＳが「Ｌ」となり、転送ゲート４１１がＯＦＦされて転送容量４１３における撮像信号の転送を終了する。時刻ｔ８において、信号φＳＥＬｎが「Ｌ」となり、行選択スイッチ３０５がＯＦＦされてｎ行目の画素２０１からの撮像信号の読み出しが終了される。
【００４４】
時刻ｔ９において、ｎ行目の画素２０１の信号に対して水平走査期間が開始される。水平走査回路２１０に信号φＨの入力が開始される。水平走査回路２１０は、信号φＨに応じて列選択スイッチ２０５、２０６を順次ＯＮにする。列選択スイッチ２０５、２０６がＯＮされることで、転送容量４１３、４１２に記憶された信号が、それぞれ水平出力線２１１、２１２に出力される。そして、出力アンプ２０７で、水平出力線２１２により入力された撮像信号から、水平出力線２１１に入力されたノイズ信号が減ぜられ、１行分の画像信号として出力される。
【００４５】
第二の読み出しモードでは、列アンプ４０６を使用せずに撮像信号を読み出す制御を行なう。図７は第二の読み出しモードにおける撮像素子１０２の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【００４６】
図７は、撮像素子１０２が有する画素２０１から撮像信号を読み出す場合の１水平期間における駆動タイミングを示している。
【００４７】
第二の読み出しモードにおいて信号φＡＭＰＥＮＢは「Ｌ」となり、列アンプ電源スイッチ４０５がＯＦＦされ列アンプ４０６の駆動を停止させる。
【００４８】
時刻ｔ１において、信号φＳＥＬｎが「Ｈ」となり、行選択スイッチ３０５がＯＮにされ、ｎ行目の画素２０１の回路が垂直出力線２０２に接続される。また、同時刻に信号φＲＥＳｎが「Ｈ」となりリセットスイッチ３０２がＯＮにされ、蓄積容量３０３に蓄積された不要電荷がリセットされる。
【００４９】
時刻ｔ２において、信号φＲＥＳｎが「Ｌ」となりリセットスイッチ３０２がＯＦＦにされ、不要電荷のリセットが終了される。また、同時刻に信号φＣＬＡＭＰが「Ｈ」とされてクランプスイッチ４０４がＯＮされる。また、同時刻に信号φＴＡＭＰが「Ｈ」とされて列アンプ選択スイッチ４００がＯＮされる。
【００５０】
時刻ｔ３において、信号φＣＬＡＭＰが「Ｌ」となりクランプスイッチ４０４がＯＦＦされる。画素２０１で発生するノイズ成分が、垂直出力線２０２で接続されたクランプ容量４０２によりクランプされる。また、同時刻に信号φＴＡＭＰが「Ｌ」となり、列アンプ選択スイッチ４００がＯＦＦされる。また、同時刻に信号φＴＦＩＬが「Ｈ」となり、フィルタ回路選択スイッチ４０２がＯＮされる。また、同時刻に信号φＴＳが「Ｈ」となり、転送ゲート４１１がＯＮされてフィルタ回路４０７から出力されたノイズ信号が転送容量４１３に転送される。
【００５１】
時刻ｔ４において、信号φＴＳが「Ｌ」となり、転送ゲート４１１がＯＦＦされて転送容量４１３におけるノイズ信号の転送を終了する。時刻ｔ５において、信号φＴＸｎが「Ｈ」となり、転送ゲート３０１がＯＮされる。これにより、フォトダイオード３００に蓄積された信号電荷が蓄積容量３０３に転送される。画素２０１のおける蓄積容量３０３の信号電荷がソースフォロワ３０４により増幅され、かつ、信号電荷が電圧に変換されて垂直出力線２０２に出力される。
【００５２】
時刻ｔ６において信号φＴＸｎが「Ｌ」となり、転送ゲート３０１がＯＦＦされて蓄積容量３０３における信号電荷の転送が終了される。また、同時刻に信号φＴＮが「Ｈ」となり、転送ゲート４１１がＯＮされる。垂直出力線２０２に出力された信号は、フィルタ回路選択スイッチ４０２及びフィルタ回路４０７を介して転送容量４１３に転送される。
【００５３】
時刻ｔ７において、信号φＴＮが「Ｌ」となり、転送ゲート４１１がＯＦＦされて転送容量４１３における撮像信号の転送を終了する。また、同時刻に信号φＴＦＩＬが「Ｌ」となり、フィルタ回路選択スイッチ４０２がＯＦＦされる。
【００５４】
時刻ｔ８以降の駆動タイミングは、前述した第一の読み出しモードにおける駆動タイミングと同様であるため、説明は省略する。
【００５５】
本実施形態では、列アンプ４０６の使用／不使用をＩＳＯ感度設定によって切換える。高ＩＳＯ感度では、読み出しモードを第一の読み出しモードに設定し、列アンプ４０６を不使用とする。低ＩＳＯ感度では、読み出しモードを第二の読み出しモードに設定し、列アンプ４０６を使用する。
【００５６】
第二の読み出しモードにおいて、列アンプ４０６を使用せずに撮像信号を読み出す制御を行なう。低ＩＳＯ感度では列アンプ４０６を使用しないので、列アンプ４０６で消費する電力を削減することが可能となる。なお、第二の読み出しモードにおいて、読み出す際に列アンプ４０６を介さないため、必要なゲインは、出力アンプ２０７、ＡＦＥ１０３又はＤＳＰ１０４等の後段の処理回路で施すものとする。
【００５７】
低ＩＳＯ感度では、列アンプ４０６を経由することにより列アンプ４０６自体で発生するノイズが影響し、撮像信号のＳ／Ｎに劣化が生じる。したがって、低ＩＳＯ感度では列アンプ４０６を経由しない方が、経由する方よりもノイズの影響を受けない。
【００５８】
しかし、列アンプ４０６を経由しないだけでは、列アンプ４０６自体で低減していたノイズの原因となる周波数が、撮像信号に含まれてしまうので出力アンプ２０７の周波数特性によっては、画質が劣化する恐れがある。そこで、撮像信号の周波数帯域を、列アンプ４０６を使用することで得られた撮像信号の周波数帯域と同等にするためにフィルタ回路４０７を使用する。よって、第二の読み出しモードでは、列回路２０４に設けたフィルタ回路４０７を経由することで、列アンプ４０６で消費する電力を削減しつつ、ノイズの原因となる周波数を低減して良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることが可能となる。
【００５９】
第一の読み出しモードにおいて、列アンプ４０６を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。なぜなら、高ＩＳＯ感度において列アンプ４０６を経由しない場合、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を受けた後、出力アンプ２０７にて撮像信号を増幅させるとＳ／Ｎが低下し、画質劣化が生じる。そこで、消費電力は低減できないが列アンプ４０６を経由することで、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を低減し、良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることが可能となる。
【００６０】
＜第２の実施形態＞
本実施形態では、記録媒体１０７に画像データを記録するか否かによって、二つの読み出しモードを切換える制御を行なう。なお、画像データを記録媒体１０７に記録しないときの事例は、例えば、画像データを表示部１０６に表示しながら撮影を行なう撮影（ライブビュー撮影）である。画像データを記録媒体１０７に記録するときの事例は、動画撮影である。
【００６１】
本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、記録媒体１０７に画像データを記録するか否かに応じて、二つの読み出しモードを切換える制御を行なう。すなわち、ＣＰＵ１０５は、記録媒体１０７に画像データを記録するとき、列アンプ４０６を経由する第一の読み出しモードを選択し、記録媒体１０７に画像データを記録しないとき、列アンプ４０６を経由せずにフィルタ回路４０７を経由する第二の読み出しモードを選択する。なお、記録媒体１０７に画像を記録するか否かの設定は、操作部１０９から行なう。
【００６２】
本実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける撮像素子１０２の駆動タイミングは、図６及び図７を用いて説明した第１の実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける駆動タイミングと同一であるため、説明は省略する。
【００６３】
図５は本発明の撮像装置１００の撮像動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ７０１からステップＳ７０２までの動作は、前述した図４のフローチャートのステップＳ６０１からＳ６０２までと同様であるため、説明は省略する。
【００６４】
ステップＳ７０３において、記録媒体１０７に画像データを記録するか否かの判別を行なう。記録媒体１０７に画像データを記録するとき（ステップＳ７０３ではい）、ステップＳ７０４に移行する。記録媒体１０７に画像データを記録しないとき（ステップＳ７０３でいいえ）、ステップＳ７０４に移行する。
【００６５】
ステップＳ７０４以降の撮像動作は、図４のフローチャートのステップＳ６０４以降の撮像動作と同様であるため、説明は省略する。
【００６６】
本実施形態では、列アンプ４０６の使用／不使用を、記録媒体１０７に画像データを記録するか否かによって切換える。記録媒体１０７に画像データを記録するときは、読み出しモードを第一の読み出しモードに設定し、列アンプ４０６を使用する。記録媒体１０７に画像データを記録しないときは、読み出しモードを第二の読み出しモードに設定し、列アンプ４０６を不使用とする。
【００６７】
第二の読み出しモードにおいて、列アンプ４０６を使用せずに撮像信号を読み出す制御を行なう。このとき、列アンプ４０６を使用しないので列アンプ４０６で消費する電力を削減することが可能となる。ここで、列アンプ４０６を経由しないだけでは、列アンプ４０６自体で低減していたノイズの原因となる周波数が、撮像信号に含まれてしまうので出力アンプ２０７の周波数特性によっては、画質が劣化する恐れがある。
【００６８】
そこで、撮像信号の周波数帯域を、列アンプ４０６を使用することで得られた撮像信号の周波数帯域と同等にするために、フィルタ回路４０７を使用する。よって、第二の読み出しモードでは、列回路２０４に設けたフィルタ回路４０７を経由することで、列アンプ４０６で消費する電力を削減しつつ、ノイズの原因となる周波数を低減して良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることが可能となる。
【００６９】
第一の読み出しモードにおいて、列アンプ４０６を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。なぜなら、列アンプ４０６を経由しない場合、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を受けた後、出力アンプ２０７にて撮像信号を増幅させるとＳ／Ｎが低下し、画質劣化が生じる。そこで、消費電力は低減できないが列アンプ４０６を経由することで、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を低減し、良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることが可能となる。
【００７０】
＜第３の実施形態＞
本実施形態は、撮像素子１０２に配置された撮像信号（画像データ）を得るための画素（以下、撮像用画素という）の駆動と、焦点検出を行なうための画素（以下、焦点検出用画素）の駆動を切換える制御を行なう。
【００７１】
本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、撮像用画素を駆動するときは、列アンプ４０６を経由する第一の読み出しモードを設定する。焦点検出用画素を駆動するときは、列アンプ４０６を使用せずにフィルタ回路４０７を経由する第二の読み出しモードを設定する。モードの判別は後述するが、図９のフローチャートのステップＳ９０３で行なう。
【００７２】
図８は撮像面における撮像用画素および焦点検出用画素の配置を示すブロック図である。撮像用画素と焦点検出用画素は行単位で配置されている。撮像行５００は撮像用画素が配置されている行であり、焦点検出行５０１は焦点検出用画素が配置されている行を示す。本実施形態では、撮像行５００と焦点検出行５０１の駆動を切換える制御を行なう。ＣＰＵ１０５は撮像面に配置されている画素の役割に応じて列アンプ４０６を経由する第一の読み出しモードと、列アンプ４０６を使用せずにフィルタ回路４０７を経由する第二の読み出しモードとを切換える。
【００７３】
本実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける撮像素子１０２の駆動タイミングは、図６及び図７を用いて説明した第１の実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける駆動タイミングと同一であるため、説明は省略する。
【００７４】
図９は本実施形態の撮像動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ９０１からステップＳ９０２までの動作は、前述した図４のフローチャートのステップＳ６０１からＳ６０２までと同様であるため、説明は省略する。
【００７５】
ステップＳ９０３において、撮影を開始し、ステップＳ９０４に移行する。ステップＳ９０４において、行選択スイッチ３０５により選択された行が撮像行５００であるか否かを判別する。選択された行が撮像行５００であるならば（ステップＳ９０４ではい）、ステップＳ９０５に移行する。選択された行が焦点検出行５０１であるならば（ステップＳ９０４でいいえ）、ステップＳ９０６に移行する。
【００７６】
ステップＳ９０５において、撮像行５００の駆動設定を第一の読み出しモードに設定し、ステップＳ９０７に移行する。ステップＳ９０６において、焦点検出行５０１の駆動設定を第二の読み出しモードに設定し、ステップＳ９０７へ移行する。ステップＳ９０７において、選択された行の信号を読み出し、ステップＳ９０８に移行する。
【００７７】
ステップＳ９０８において、行選択スイッチ３０５により選択されている行が最終行であるか否かを判別する。最終行であるとき（ステップＳ９０８ではい）、ステップＳ９０９に移行する。最終行でないとき（ステップＳ９０８でいいえ）、ステップＳ９０３に移行する。
【００７８】
ステップＳ９０９において、撮影を終了し、ステップＳ９１０に移行する。ステップＳ９１０において、撮影続行が指示されているか否かを判別する。Ｓ２がＯＮのとき（ステップＳ９１０でいいえ）、撮影続行が指示されていると判別し、ステップＳ９０３に移行する。Ｓ２がＯＦＦのとき（ステップＳ９１０ではい）、撮影続行が指示されていないと判別し、一連の動作を終了する。
【００７９】
本実施形態では、列アンプ４０６の使用／不使用を撮像用画素と焦点検出用画素の駆動によって切換える。撮像用画素を駆動するときは、読み出しモードを第一の読み出しモードに設定し、列アンプ４０６を使用する。焦点検出用画素を駆動するときは、読み出しモードを第二の読み出しモードに設定し、列アンプ４０６を不使用とする。
【００８０】
第二の読み出しモードにおいて、列アンプ４０６を使用せずに焦点検出用画素からの信号を読み出す制御を行なう。このとき、列アンプ４０６を使用しないので列アンプ４０６で消費する電力を削減することが可能となる。
【００８１】
ここで、焦点検出用画素から読み出される信号（以下、焦点検出信号）は列アンプ４０６を経由しないので、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を受ける。しかし、焦点検出信号は、焦点検出を行なえる十分なＳ／Ｎがあればよいと考えると、撮像信号と同等のＳ／Ｎである必要はない。したがって、第二の読み出しモードでは消費電力を優先させて、焦点検出信号の読み出しを、列アンプ４０６を不使用にする駆動で行なう。
【００８２】
このとき、列アンプ４０６を経由しないだけでは、焦点検出信号の周波数帯域が変化する可能性がある。焦点検出信号の周波数帯域が変化すると、出力アンプ２０７の周波数特性によっては、画質が劣化する可能性がある。そこで、焦点検出信号の周波数帯域を、列アンプ４０６を使用することで得られた撮像信号の周波数帯域と同等にするためにフィルタ回路４０７を使用する。よって、第二の読み出しモードでは、撮像素子１０２に設けたフィルタ回路４０７を経由することで、列アンプ４０６で消費する電力を削減しつつ、撮像信号の周波数帯域を変化させずに良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることができる。
【００８３】
第一の読み出しモードにおいて、列アンプ４０６を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。なぜなら、列アンプ４０６を経由しない場合、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を受けた後、出力アンプ２０７にて撮像信号を増幅させるとＳ／Ｎが低下し、画質劣化が生じる。そこで、消費電力は低減できないが列アンプ４０６を経由することで、列回路２０４以降にて発生するノイズの影響を低減し、良好な画質の撮像信号（画像データ）を得ることが可能となる。
【００８４】
上記実施形態において、焦点検出用画素を行単位に配置されていたが、同一行に撮像用画素と焦点検出用画素が配置されていてもよい。このとき、焦点検出用画素を有する列において列アンプ４０６を不使用とする駆動にすることで、同じ行に配置されている撮像信号のＳ／Ｎに劣化が生じる恐れがある。この場合、列アンプ４０６を不使用にした撮像用画素からの信号については、ＤＳＰ１０４にて補正を行なうような構成としても構わない。
【００８５】
以上に述べたとおり、上記各実施形態では読み出しモードに応じて列アンプ４０６の駆動を停止することにより、消費電力を削減することが可能となる。したがって本発明の目的である消費電力を削減した撮像装置を提供することができる。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００８７】
例えば、上記各実施形態において、フィルタ回路４０７をローパスフィルタ回路としたが、垂直出力線２０２から出力される撮像信号の周波数帯域に合わせたフィルタ回路としてもよい。この場合、フィルタ回路は列アンプ４０６の消費電力を上回る回路構成にしてはならない。
【符号の説明】
【００８８】
２０１  画素、２０２  垂直出力線、２０３  負荷電流源、２０４  列回路、
２０５  列選択スイッチ、２０６  列選択スイッチ、２０７  出力アンプ、
２１１  水平出力線、２１２  水平出力線、３００  フォトダイオード、
３０１  転送ゲート、３０２  リセットスイッチ、３０３  蓄積容量、
３０４  ソースフォロワ、３０５  行選択スイッチ、４００  列アンプ選択スイッチ、
４０１  フィルタ回路選択スイッチ、４０２  クランプ容量、４０３  帰還容量、
４０４  クランプスイッチ、４０５  列アンプ電源スイッチ、４０６  列アンプ、
４０７  フィルタ回路、４０８  フィルタ抵抗、４０９  フィルタ容量、
４１０  転送ゲート、４１１  転送ゲート、４１２  転送容量、４１３  転送容量
【図１】
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【図６】
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【図７】
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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８】
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【図９】
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