特開 2022-181308 撮像素子、及び、撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022181308

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】撮像素子、及び、撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/3745 20110101AFI20221201BHJP

   H04N 5/369 20110101ALI20221201BHJP

【ＦＩ】

H04N5/3745

H04N5/369 600

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021088185

(22)【出願日】2021-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(72)【発明者】

【氏名】松本 繁

【テーマコード（参考）】

5C024

【Ｆターム（参考）】

5C024CX51

5C024CY17

5C024EX12

5C024GX03

5C024GX14

5C024GX16

5C024GX18

5C024GY39

5C024GY41

(57)【要約】

【課題】画素の信号の品質低下を抑制可能な撮像素子を提供する。
【解決手段】撮像素子は、光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部及び第２光電変換部と、電荷を蓄積する第１蓄積部と、前記第１光電変換部に接続され、電荷を転送する第１転送部と、前記第１転送部と前記第１蓄積部とを電気的に接続可能な第１接続部と、前記第２光電変換部に接続され、電荷を転送する第２転送部と、前記第２転送部と前記第１蓄積部とを電気的に接続可能な第２接続部と、光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部と、電荷を蓄積する第２蓄積部と、前記第３光電変換部に接続され、電荷を転送する第３転送部と、前記第３転送部と前記第２蓄積部とを電気的に接続可能な第３接続部と、前記第１転送部と前記第１接続部との間または前記第２転送部と前記第２接続部との間と、前記第３転送部と前記第３接続部との間とを電気的に接続可能な第４接続部と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部と、
光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、
電荷を蓄積する第１蓄積部と、
前記第１光電変換部に接続され、電荷を転送する第１転送部と、
前記第１転送部と前記第１蓄積部とを電気的に接続可能な第１接続部と、
前記第２光電変換部に接続され、電荷を転送する第２転送部と、
前記第２転送部と前記第１蓄積部とを電気的に接続可能な第２接続部と、
光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部と、
電荷を蓄積する第２蓄積部と、
前記第３光電変換部に接続され、電荷を転送する第３転送部と、
前記第３転送部と前記第２蓄積部とを電気的に接続可能な第３接続部と、
前記第１転送部と前記第１接続部との間または前記第２転送部と前記第２接続部との間と、前記第３転送部と前記第３接続部との間とを電気的に接続可能な第４接続部と、
を備える撮像素子。

【請求項2】

請求項１に記載の撮像素子において、
前記第１蓄積部は、前記第１光電変換部または前記第２光電変換部で生成された電荷を蓄積する撮像素子。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の撮像素子において、
前記第１光電変換部で生成された電荷を蓄積する第３蓄積部と、
前記第２光電変換部で生成された電荷を蓄積する第４蓄積部と、
前記第３光電変換部で生成された電荷を蓄積する第５蓄積部と、を備え、
前記第４接続部は、前記第３蓄積部または前記第４蓄積部と、前記第５蓄積部とを電気的に接続可能である撮像素子。

【請求項4】

請求項３に記載の撮像素子において、
前記第１転送部は、前記第３蓄積部に電荷を転送し、
前記第２転送部は、前記第４蓄積部に電荷を転送し、
前記第３転送部は、前記第５蓄積部に電荷を転送し、
前記第１接続部は、前記第１蓄積部と前記第３蓄積部とを電気的に接続可能であり、
前記第２接続部は、前記第１蓄積部と前記第４蓄積部とを電気的に接続可能であり、
前記第３接続部は、前記第２蓄積部と前記第５蓄積部とを電気的に接続可能である撮像素子。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号を出力する第１出力部と、
前記第２蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号を出力する第２出力部と、
所定の電圧を供給する供給部と、
前記第１蓄積部と前記供給部とを接続し、前記第１蓄積部に蓄積された電荷をリセットする第１リセット部と、
前記第２蓄積部と前記供給部とを接続し、前記第２蓄積部に蓄積された電荷をリセットする第２リセット部と、を備える撮像素子。

【請求項6】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号を出力する出力部と、
前記第１蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号を前記出力部により出力させるとともに、前記第２光電変換部と前記第２蓄積部とを前記第２転送部及び前記第３接続部及び前記第４接続部により電気的に接続させる制御を行う制御部と、を備える撮像素子。

【請求項7】

請求項６に記載の撮像素子において、
所定の電圧を供給する供給部と、
前記第１蓄積部と前記供給部とを接続し、前記第１蓄積部に蓄積された電荷をリセットする第１リセット部を備え、
前記制御部は、前記第１蓄積部と前記供給部とを前記第１リセット部により接続させ、前記第１蓄積部に蓄積された電荷に基づく信号を前記出力部により出力させる制御を行う撮像素子。

【請求項8】

請求項７に記載の撮像素子において、
前記第２蓄積部と前記供給部とを接続し、前記第２蓄積部に蓄積された電荷をリセットする第２リセット部を備え、
前記制御部は、前記第２光電変換部と前記第２蓄積部とを前記第２転送部及び前記第３接続部及び前記第４接続部により接続させるとともに、前記第２蓄積部と前記供給部とを前記第２リセット部により接続させる制御を行う撮像素子。

【請求項9】

請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
光を光電変換して電荷を生成する第４光電変換部と、
電荷を蓄積する第３蓄積部と、
前記第４光電変換部に接続され、電荷を転送する第４転送部と、
前記第４転送部と前記第３蓄積部とを電気的に接続可能な第５接続部と、
前記第１転送部と前記第１接続部との間または前記第２転送部と前記第２接続部との間と、前記第４転送部と前記第５接続部との間とを電気的に接続可能な第６接続部と、
を備える撮像素子。

【請求項10】

請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１光電変換部に入射する光の一部を遮光する遮光部を備える撮像素子。

【請求項11】

請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第１光電変換部は、光学系の瞳の第１の領域および第２の領域をそれぞれ通過した第１の光束および第２の光束のいずれか一方を受光する撮像素子。

【請求項12】

請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
を備える撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像素子、及び、撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

焦点検出用画素を用いた焦点検出技術が知られている（例えば特許文献１）。従来から、焦点検出の精度向上が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２６３５６８号公報

【発明の概要】

【0004】

第１の態様によると、撮像素子は、光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部と、光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、電荷を蓄積する第１蓄積部と、前記第１光電変換部に接続され、電荷を転送する第１転送部と、前記第１転送部と前記第１蓄積部とを電気的に接続可能な第１接続部と、前記第２光電変換部に接続され、電荷を転送する第２転送部と、前記第２転送部と前記第１蓄積部とを電気的に接続可能な第２接続部と、光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部と、電荷を蓄積する第２蓄積部と、前記第３光電変換部に接続され、電荷を転送する第３転送部と、前記第３転送部と前記第２蓄積部とを電気的に接続可能な第３接続部と、前記第１転送部と前記第１接続部との間または前記第２転送部と前記第２接続部との間と、前記第３転送部と前記第３接続部との間とを電気的に接続可能な第４接続部と、を備える。
第２の態様によると、撮像装置は、第１の態様による撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号に基づいて画像データを生成する生成部と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。

【図2】実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。

【図3】実施の形態に係る撮像素子の一部の構成例を示す図である。

【図4】実施の形態に係る撮像素子の動作例を示す図である。

【図5】実施の形態に係る撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。

【図6】変形例１に係る撮像素子の一部の構成例を示す図である。

【図7】変形例１に係る撮像素子の動作例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】

【0006】

（実施の形態）
図１は、実施の形態に係る撮像装置の一例であるカメラ１の構成例を示す図である。カメラ１は、撮影光学系（結像光学系）２、撮像素子３、制御部４、メモリ５、表示部６、及び操作部７を備える。撮影光学系２は、フォーカスレンズ（焦点調節レンズ）を含む複数のレンズと絞り（開口絞り）を有し、撮像素子３に被写体像を結像する。なお、撮影光学系２は、カメラ１から着脱可能にしてもよい。

【0007】

撮像素子３は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子である。撮像素子３は、撮影光学系２を通過した光束を受光し、撮影光学系２により形成される被写体像を撮像する。撮像素子３には、光電変換部を有する複数の画素が二次元状（行方向及び列方向）に設けられる。光電変換部は、フォトダイオード（ＰＤ）によって構成され、入射した光を電荷に変換する。撮像素子３は、受光した光を光電変換して信号を生成し、生成した信号を制御部４に出力する。

【0008】

撮像素子３は、画像生成に用いる信号を出力する画素（撮像画素）と、焦点検出に用いる信号を出力する画素（ＡＦ画素）とを有する。撮像画素は、ベイヤー配列に従って配置されている。ＡＦ画素は、撮像画素の一部に置換して配置され、撮像素子３の像面（撮像面）のほぼ全面に分散して配置される。なお、以下の説明では、単に画素と称する場合は、撮像画素およびＡＦ画素のいずれか一方または両方を指す。

【0009】

メモリ５は、不揮発性の記憶媒体等により構成される。メモリ５には、画像データ、カメラ１の各部の制御に用いるプログラム及びデータ等が記憶される。制御部４は、メモリ５へのデータの書き込み、及びメモリ５からのデータの読み出しを行う。

【0010】

表示部６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。表示部６は、被写体のスルー画像（ライブビュー画像）、メモリ５に記憶された画像データに基づく画像、ＡＦ枠などの焦点検出領域（ＡＦエリア）を示す画像、シャッター速度、絞り値等の撮影に関する情報、及びメニュー画面等を表示する。表示部６は、タッチパネルを含んでもよく、入出力部としても機能し得る。表示部（入出力部）６は、ユーザによる操作に基づく信号を生成し、制御部４に出力してもよい。

【0011】

操作部７は、レリーズボタン、電源ボタン（スイッチ）、操作ボタン、各種モードを切り替えるためのスイッチ等の部材を含み、カメラ１に対する操作を受け付ける。操作部７は、ユーザによる操作を検出し、操作に基づく信号を制御部４へ出力する。なお、操作部７は、表示部６のタッチパネルを含み得る。

【0012】

制御部４は、プロセッサ及びメモリを有し、カメラ１の各部の制御を行う。制御部４は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のデバイス、及びＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを有する。制御部４は、メモリに格納されたプログラムを読み込んで実行する。制御部４は、プログラムに基づいて情報処理を行う処理部（情報処理部）ともいえる。制御部４は、撮像制御部４ａと、画像処理部４ｂと、焦点検出部４ｃとを有する。

【0013】

撮像制御部４ａは、撮像素子３を制御する信号を撮像素子３に供給し、撮像素子３の動作を制御する。撮像制御部４ａは、静止画撮影を行う場合、動画撮影を行う場合、表示部６に被写体のスルー画像を表示する場合等に、撮像素子３に被写体像を撮像させて、画素の信号を出力させる。撮像制御部４ａは、撮像素子３の画素を行単位で順次選択して、選択した画素から信号を読み出す、いわゆるローリングシャッタ方式の読み出し制御を行う。

【0014】

撮像制御部４ａは、撮像素子３を制御して、ＡＦ画素が配置された画素の行（以下、ＡＦ画素行と称する）からの信号の読み出しと、ＡＦ画素が配置されていない画素の行（以下、撮像画素行と称する）からの信号の読み出しとを分けて行う処理を行う。また、撮像制御部４ａは、ＡＦ画素行の信号読み出しと撮像画素行の信号読み出しとを分けて行わずに、画素行を順次選択して、各画素の信号を読み出す処理も行う。

【0015】

例えば、撮像制御部４ａは、表示部６にスルー画像を表示する場合や動画撮影を行う場合に、ＡＦ画素行の各画素の信号の読み出しと撮像画素行の各画素の信号の読み出しとを分けて行う。また、撮像制御部４ａは、高解像度の静止画撮影を行う場合には、ＡＦ画素行の各画素の信号の読み出しと撮像画素行の各画素の信号の読み出しとを分けて行わずに、画素行を順次選択して信号を読み出す処理を行う。

【0016】

画像処理部４ｂは、撮像素子３の撮像画素から出力される信号に各種の画像処理を行って、各画素の信号を含む画像データ（静止画像データ、動画像データ）を生成する。画像処理部４ｂは、色補間処理、階調変換処理などの画像処理を行う。なお、画像処理部４ｂは、ＡＦ画素から出力される信号も用いて、画像データを生成するようにしてもよい。画像処理部４ｂは、画像データを生成する画像データ生成部である。

【0017】

焦点検出部４ｃは、撮影光学系２の自動焦点調節（ＡＦ）に必要な焦点検出処理を行う。焦点検出部４ｃは、撮像素子３の一対のＡＦ画素（ＡＦ画素対）から出力される信号を用いて、位相差検出方式によりデフォーカス量を算出する。焦点検出部４ｃは、撮影光学系２の射出瞳の第１の領域を通過した第１の光束による像を撮像して生成した第１の信号と、射出瞳の第２の領域を通過した第２の光束による像を撮像して生成した第２の信号とを相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部４ｃは、この像ズレ量を所定の換算式に基づきデフォーカス量に換算する。

【0018】

焦点検出部４ｃは、算出したデフォーカス量に基づいて、合焦位置までのフォーカスレンズの移動量を算出する。移動量に応じてフォーカスレンズが移動され、焦点調節が行われる。このように、制御部４は、撮影光学系２による被写体の像が撮像素子３に合焦（結像）するようフォーカスレンズの位置を制御する。

【0019】

図２は、実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。撮像素子３は、画素が二次元状（行方向及び列方向）に設けられた画素部（画素領域）１００と、供給部６０と、読み出し制御部７０と、複数の処理部８０とを有する。撮像素子３の画素部１００には、複数の撮像画素１０及びＡＦ画素２０（２０ａ、２０ｂ）が配置される。図２においては、左上隅の画素を第１行第１列の撮像画素１０（１，１）とし、右下隅の画素を第１６行第８列の撮像画素１０（１６，８）として、１６行８列の計１２８個の画素を図示している。なお、撮像素子３に配置される画素の数及び配置は、図示した例に限られない。

【0020】

撮像画素１０には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる分光特性を有する３つのカラーフィルタ（色フィルタ）４１のいずれかが設けられる。撮像素子３の複数の撮像画素１０には、入射した光のうち第１の波長域の光（赤（Ｒ）の光）を分光する分光特性を有するカラーフィルタ４１を有する画素（以下、Ｒ画素と称する）と、入射した光のうち第２の波長域の光（緑（Ｇ）の光）を分光する分光特性を有するカラーフィルタ４１を有する画素（以下、Ｇ画素と称する）と、入射した光のうち第３の波長域の光（青（Ｂ）の光）を分光する分光特性を有するカラーフィルタ４１を有する画素（以下、Ｂ画素と称する）とが含まれる。図２において、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」は、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ４１が配置されることを示している。Ｒ画素と、Ｇ画素と、Ｂ画素とは、ベイヤー配列に従って配置されている。

【0021】

第１のＡＦ画素２０ａ及び第２のＡＦ画素２０ｂは、上述のようにベイヤー配列されたＲ、Ｇ、Ｂの撮像画素１０の一部に置換して配置される。第１及び第２のＡＦ画素２０ａ、２０ｂには、入射した光のうち第２の波長域の光（緑（Ｇ）の光）を分光する分光特性を有するカラーフィルタ４１が配置される。なお、第１及び第２のＡＦ画素２０ａ、２０ｂの各々が有するカラーフィルタは、第１の波長域の光（赤（Ｒ）の光）または第３の波長域の光（青（Ｂ）の光）を分光する分光特性を有するカラーフィルタであってもよい。また、第１及び第２のＡＦ画素２０ａ、２０ｂは、入射した光のうち第１及び第２及び第３波長域の光を分光する分光特性を有するフィルタを有していてもよい。あるいは、第１及び第２のＡＦ画素２０ａ、２０ｂには、カラーフィルタ４１を配置しなくてもよい。

【0022】

第１のＡＦ画素２０ａ及び第２のＡＦ画素２０ｂは、それぞれ、光電変換部に入射する光の一部を遮光する遮光部４３を有する。第１のＡＦ画素２０ａと第２のＡＦ画素２０ｂとは、その遮光部４３の位置が異なる。第１のＡＦ画素２０ａ及び第２のＡＦ画素２０ｂの各々の遮光部４３は、撮影光学系２の射出瞳の互いに異なる領域を通過した光が光電変換部に入射するように配置される。これにより、第１のＡＦ画素２０ａの光電変換部は、撮影光学系２の射出瞳の第１及び第２の領域のうちの第１の領域を通過した光束を受光する。また、第２のＡＦ画素２０ｂの光電変換部は、撮影光学系２の射出瞳の第１及び第２の領域のうちの第２の領域を通過した光束を受光する。

【0023】

撮像素子３は、図２に示すように、Ｇ画素１０ｇとＢ画素１０ｂとが左右方向、即ち行方向に交互に配置される画素群（第１の撮像画素行）４０１と、Ｒ画素１０ｒとＧ画素１０ｇとが行方向に交互に配置される画素群（第２の撮像画素行）４０２とを有する。また、撮像素子３は、Ｇ画素１０ｇと第１のＡＦ画素２０ａとが行方向に交互に配置される画素群（第１のＡＦ画素行）４０３ａと、Ｇ画素１０ｇと第２のＡＦ画素２０ｂとが行方向に交互に配置される画素群（第２のＡＦ画素行）４０３ｂとを有する。

【0024】

撮像素子３では、水平方向（行方向）に配置された複数の画素ごとに、複数の垂直信号線５５（図２では、第１の垂直信号線５５ａ、第２の垂直信号線５５ｂ）が設けられる。垂直方向（列方向）に並んだ複数の画素の列である画素列に対して、第１の垂直信号線５５ａ及び第２の垂直信号線５５ｂが設けられるともいえる。複数の垂直信号線５５の各々に対して、後述する電流源５６（図３参照）と処理部８０が設けられる。

【0025】

供給部６０は、カメラ１の撮像制御部４ａによって制御され、各画素に所定の電圧（電位）を供給する。供給部６０は、後述する供給部６５を介して、撮像画素１０及びＡＦ画素２０に電源電圧ＶＤＤを供給する。

【0026】

読み出し制御部７０は、タイミングジェネレータ、論理回路（ＡＮＤ回路、ＯＲ回路等）、ラッチ回路、バッファ等の複数の回路により構成される。読み出し制御部７０は、撮像制御部４ａによって制御され、後述する信号ＴＸ、信号ＲＳＴ、信号ＳＥＬ、信号ＦＤＳＷなどの信号を各画素に供給して、各画素の動作を制御する。読み出し制御部７０は、画素の各トランジスタのゲートに信号を供給して、トランジスタをオン状態（接続状態、導通状態、短絡状態）又はオフ状態（切断状態、非導通状態、開放状態、遮断状態）とする。各画素の信号は、その画素に接続された第１の垂直信号線５５ａ又は第２の垂直信号線５５ｂに出力される。

【0027】

処理部８０（第１の処理部８０ａ、第２の処理部８０ｂ）は、アナログ／デジタル変換部（ＡＤ変換部）を含んで構成される。処理部８０は、各画素から垂直信号線５５を介して入力されるアナログ信号である画素の信号を、デジタル信号に変換する。なお、処理部８０は、垂直信号線５５を介して入力される画素の信号を所定のゲイン（増幅率）で増幅するアンプ部を有していてもよい。この場合、処理部８０は、アンプ部により増幅された画素の信号をデジタル信号に変換するようにしてもよい。

【0028】

処理部８０は、デジタル信号に変換された画素の信号を、不図示の信号処理部に出力する。信号処理部は、入力された画素の信号に対して、相関二重サンプリング、信号量を補正する処理等の信号処理を行った後に、処理後の信号をカメラ１の制御部４に出力する。第１の垂直信号線５５ａに出力された画素の信号は、第１の処理部８０ａに入力され、第１の処理部８０ａにより信号処理が行われた後に、制御部４に出力される。また、第２の垂直信号線５５ｂに出力された画素の信号は、第２の処理部８０ｂに入力され、第２の処理部８０ｂにより信号処理が行われた後に、制御部４に出力される。なお、画素の信号に対する相関二重サンプリング等の信号処理を、処理部８０において行うようにしてもよい。この場合、処理部８０は、デジタル信号に変換された画素の信号に対して、相関二重サンプリング等の信号処理を行った後に、処理後の信号を制御部４に出力するようにしてもよい。

【0029】

図３は、実施の形態に係る撮像素子の一部の構成例を示す図である。図３は、列方向（垂直方向）及び列方向に交差する行方向（水平方向）に配置される複数の画素のうち、列方向に配置された複数の画素列の一つの画素列の一部を示している。図３に示す例では、図２に示す複数の画素のうち、第３行第２列の第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）と、第４行第２列のＧ画素１０ｇ（４，２）と、第５行第２列のＢ画素１０ｂ（５，２）と、第６行第２列のＧ画素１０ｇ（６，２）とを図示している。なお、他の画素列の構成も、図３の画素列の構成と同様である。

【0030】

各画素（ＡＦ画素２０、撮像画素１０）は、それぞれ、光電変換部１１と転送部１２と蓄積部１３と接続部１４とを含んで構成される。列方向で隣り合う２つの画素のうち、一方の画素（例えばＡＦ画素２０）は、光電変換部１１ａと転送部１２ａと蓄積部１３ａと接続部１４ａを有し、他方の画素（例えば撮像画素１０）は、光電変換部１１ｂと転送部１２ｂと蓄積部１３ｂと接続部１４ｂを有する。接続部１４ａ及び接続部１４ｂは、接続および切断を切り替える切替部（スイッチ部）であるともいえる。光電変換部１１ａ及び光電変換部１１ｂは、それぞれフォトダイオードＰＤであり、入射した光を電荷に変換し、光電変換された電荷を蓄積する。

【0031】

撮像素子３は、図３において破線４５で示すように、隣り合う２つの画素がフローティングディフュージョン（ＦＤ）１５と、リセット部１６と、増幅部１７と、第１の選択部１８と、第２の選択部１９とを共有する構成となる。供給部６５は、撮像素子３のうち、電源電圧ＶＤＤをリセット部１６及び増幅部１７に供給（印加）する部分（配線、電極等）である。供給部６５は、供給部６０（図２参照）から電源電圧ＶＤＤが与えられる。なお、供給部６５を、供給部６０の一部としてもよい。

【0032】

転送部１２ａは、信号ＴＸ１により制御されるトランジスタＭ１ａから構成される。転送部１２ａは、接続部１２ａであり、光電変換部１１ａと蓄積部１３ａ及び接続部１４ａとを電気的に接続又は切断する。転送部１２ａは、光電変換部１１ａで光電変換された電荷を蓄積部１３ａ及びＦＤ１５に転送し得る。転送部１２ｂは、信号ＴＸ３により制御されるトランジスタＭ１ｂから構成される。転送部１２ｂは、接続部１２ｂであり、光電変換部１１ｂと蓄積部１３ｂ及び接続部１４ｂとを電気的に接続又は切断する。転送部１２ｂは、光電変換部１１ｂで光電変換された電荷を蓄積部１３ｂ及びＦＤ１５に転送し得る。トランジスタＭ１ａ、Ｍ１ｂは、それぞれ転送トランジスタである。

【0033】

蓄積部１３ａには、蓄積部１３ａに接続されるトランジスタの容量（寄生容量）、配線容量等の容量が付加される。蓄積部１３ａは、蓄積部１３ａに転送された電荷を蓄積（保持）可能な部分（領域）である。蓄積部（保持部）１３ａは、光電変換部１１で生成された電荷を蓄積し得る。蓄積部１３ｂには、蓄積部１３ｂに接続されるトランジスタの容量、配線容量等の容量が付加される。蓄積部１３ｂは、蓄積部１３ｂに転送された電荷を蓄積（保持）可能な部分（領域）である。蓄積部（保持部）１３ｂは、光電変換部１１で生成された電荷を蓄積し得る。

【0034】

接続部１４ａは、信号ＴＸ２により制御されるトランジスタＭ２ａから構成される。接続部１４ａは、転送部１２ａ及び蓄積部１３ａとＦＤ１５とを電気的に接続又は切断する。接続部１４ａは、光電変換された電荷をＦＤ１５に転送する。接続部１４ｂは、信号ＴＸ４により制御されるトランジスタＭ２ｂから構成される。接続部１４ｂは、転送部１２ｂ及び蓄積部１３ｂとＦＤ１５とを電気的に接続又は切断する。接続部１４ｂは、光電変換された電荷をＦＤ１５に転送する。
ＦＤ１５の容量Ｃは、ＦＤ１５に転送された電荷を蓄積（保持）する容量である。ＦＤ１５は、蓄積部１５であり、光電変換部１１で生成された電荷を蓄積する。

【0035】

増幅部１７は、第１の光電変換部１１ａ、第２の光電変換部１１ｂから転送された電荷による信号を増幅して出力する。増幅部１７は、ゲート（端子）がＦＤ１５に接続されるトランジスタＭ４から構成される。トランジスタＭ４のドレイン（端子）は、電源電圧ＶＤＤを供給する供給部６５に接続される。トランジスタＭ４のソース（端子）は、第１の選択部１８を介して第１の垂直信号線５５ａに接続され、第２の選択部１９を介して第２の垂直信号線５５ｂに接続される。トランジスタＭ４は、増幅トランジスタである。増幅部１７と第１の選択部１８と第２の選択部１９とは、光電変換部により生成された電荷に基づく信号を生成し出力する出力部を構成する。

【0036】

リセット部１６は、信号ＲＳＴにより制御されるトランジスタＭ３から構成され、ＦＤ１５により蓄積された電荷をリセットする。リセット部１６は、接続部１６であり、供給部６５とＦＤ１５とを電気的に接続又は切断する。リセット部１６は、供給部６５とＦＤ１５とを接続することによって、ＦＤ１５により蓄積された電荷を供給部６５に排出する。リセット部（排出部）１６は、ＦＤ１５に蓄積された電荷を排出し、ＦＤ１５の電圧をリセットする。リセット部１６は、接続部１４ａ及び転送部１２ａを介して、光電変換部１１ａに蓄積された電荷を排出し、光電変換部１１ａの電圧をリセットし得る。また、リセット部１６は、接続部１４ｂ及び転送部１２ｂを介して、光電変換部１１ｂに蓄積された電荷を排出し、光電変換部１１ｂの電圧をリセットし得る。トランジスタＭ３は、リセットトランジスタである。

【0037】

第１の選択部１８は、信号ＳＥＬ１により制御されるトランジスタＭ５から構成され、増幅部１７と第１の垂直信号線５５ａとを電気的に接続又は切断する。第１の選択部１８のトランジスタＭ５は、オン状態の場合に、増幅部１７からの信号を第１の垂直信号線５５ａに出力する。第２の選択部１９は、信号ＳＥＬ２により制御されるトランジスタＭ６から構成され、増幅部１７と第２の垂直信号線５５ｂとを電気的に接続又は切断する。第２の選択部１９のトランジスタＭ６は、オン状態の場合に、増幅部１７からの信号を第２の垂直信号線５５ｂに出力する。トランジスタＭ５、Ｍ６は、選択トランジスタである。

【0038】

接続部２５は、信号ＦＤＳＷにより制御されるトランジスタＭ７から構成される。接続部２５は、ＦＤ１５等を共有する２つの画素のうちの一方の画素の蓄積部１３と、その２つの画素とは別の画素の蓄積部１３とを電気的に接続又は切断する。接続部２５は、ＦＤ１５等を共有する２つの画素のうちの一方の画素の転送部１２と接続部１４との間と、その２つの画素とは別の画素の転送部１２と接続部１４との間とを電気的に接続又は切断するともいえる。

【0039】

図３に示す例では、例えば、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）及びＧ画素１０ｇ（４，２）のうちのＧ画素１０ｇ（４，２）の蓄積部１３ｂと、Ｂ画素１０ｂ（５，２）の蓄積部１３ａとを電気的に接続可能な接続部２５（接続部２５Ｂ）が設けられている。なお、Ｇ画素１０ｇ（４，２）の蓄積部１３ｂとＧ画素１０ｇ（６，２）の蓄積部１３ｂとを電気的に接続可能な接続部２５を設けてもよい。また、接続部２５を、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）の蓄積部１３ａと、Ｂ画素１０ｂ（５，２）の蓄積部１３ａ（又はＧ画素１０ｇ（６，２）の蓄積部１３ｂ）とを電気的に接続可能となるように構成してもよい。なお、ＡＦ画素２０を含まない複数の画素間では、接続部２５は配置されなくてもよい。接続部２５は、接続および切断を切り替える切替部（スイッチ部）であるともいえる。

【0040】

第１の電流源５６ａは、第１の垂直信号線５５ａを介して各画素に接続される。第１の電流源５６ａは、画素から信号を読み出すための電流を生成し、生成した電流を第１の垂直信号線５５ａと各画素の増幅部１７及び第１の選択部１８とに供給する。第２の電流源５６ｂは、第２の垂直信号線５５ｂを介して各画素に接続される。第２の電流源５６ｂは、画素から信号を読み出すための電流を生成し、生成した電流を第２の垂直信号線５５ｂと各画素の増幅部１７及び第２の選択部１９とに供給する。

【0041】

画素は、ＦＤ１５の電圧をリセットしたときの信号（ダーク信号）と、光電変換部１１からＦＤ１５に転送された電荷に応じた信号（光電変換信号）とを、第１の垂直信号線５５ａ又は第２の垂直信号線５５ｂに順次出力する。光電変換信号は、光電変換部１１によって光電変換された電荷に基づいて生成されるアナログ信号である。ダーク信号は、光電変換信号に対する基準レベルを示すアナログ信号となり、光電変換信号の補正に用いられる。ダーク信号は、光電変換信号に含まれるノイズの除去に用いる信号ともいえる。

【0042】

撮像画素１０から出力される信号は、処理部８０による信号処理が施された後に、カメラ１の制御部４に出力される。第１のＡＦ画素２０ａ及び第２のＡＦ画素２０ｂから出力される信号は、処理部８０による信号処理が施された後に、一対の信号（第１及び第２の信号）として制御部４に出力される。

【0043】

本実施の形態では、撮像制御部４ａは、ローリングシャッタ方式の読み出し制御を行う。撮像素子３の撮像画素行およびＡＦ画素行は、読み出し制御部７０によって順次選択される。撮像素子３では、画素に蓄積された電荷の排出（リセット動作）と画素に蓄積された電荷に基づく信号を画素から読み出す動作（読み出し動作）とが、例えば最上行から最下行に向かって１行または複数行毎に走査しながら行われる。撮像制御部４ａは、読み出し制御部７０を制御して、全ての画素行を順次選択して各画素の信号を読み出す第１の読み出し処理と、ＡＦ画素行の各画素の信号の読み出しと撮像画素行の各画素の信号の読み出しとを分けて行う第２の読み出し処理とを行う。

【0044】

読み出し制御部７０は、撮像制御部４ａにより第１の読み出し処理が指示された場合、複数の画素行を順次選択して各画素から信号を出力させる。読み出し制御部７０は、図２では第１行目から第１６行目に向かって、画素行を１行または２行単位で順次選択する。読み出し制御部７０は、選択した画素行の各画素から信号を垂直信号線５５に出力させる。各画素から読み出される信号は、処理部８０によって信号処理が施された後に、制御部４に出力される。

【0045】

読み出し制御部７０は、撮像制御部４ａにより第２の読み出し処理が指示された場合、ＡＦ画素行の各画素の信号の読み出しと撮像画素行の各画素の信号の読み出しとを分けて行う。ＡＦ画素行（第１のＡＦ画素行４０３ａ、第２のＡＦ画素行４０３ｂ）から信号の読み出しを行う場合、読み出し制御部７０は、撮像素子３の複数のＡＦ画素行を最上行から最下行に向かって順次選択して、各画素の信号を読み出す。撮像画素行（第１の撮像画素行４０１、第２の撮像画素行４０２）から信号の読み出しを行う場合、読み出し制御部７０は、撮像素子３の複数の撮像画素行を最上行から最下行に向かって順次選択して、各画素の信号を読み出す。

【0046】

第２の読み出し処理では、ＡＦ画素行の各画素の信号が撮像画素行の各画素の信号とは別に読み出されるため、焦点検出に用いる信号を効率的に得ることができ、ＡＦのための信号処理の負担を軽減することができる。なお、読み出し制御部７０は、第２の読み出し処理が指示された場合に、撮像画素行よりも先にＡＦ画素行の各画素から信号を読み出すようにしてもよい。この場合、ＡＦ画素対の第１及び第２の信号を高速に読み出すことができ、焦点調節に要する時間を短縮することができる。また、読み出し制御部７０は、ＡＦ画素行よりも先に撮像画素行の各画素から信号を読み出すようにしてもよい。

【0047】

図４は、実施の形態に係る撮像素子の動作例を示す図であり、第２の読み出し処理を行って画素の信号を読み出す場合の動作例を示している。縦軸は、画素行を示し、横軸は、各画素行のリセット動作及び読み出し動作が行われるタイミング（時刻ｔ）を示す。図４では、リセット動作及び読み出し動作が行われる画素行の遷移を模式的に示している。

【0048】

読み出し制御部７０は、図４に示すように、撮像画素行のリセット動作及び読み出し動作を行うと共に、ＡＦ画素行のリセット動作及び読み出し動作を行う。なお、本実施の形態では、図２に模式的に示すように、ＡＦ画素行の数は撮像画素行の数よりも少ない。図４に示す例では、リセット動作及び読み出し動作が行われるＡＦ画素行の総数が、リセット動作及び読み出し動作が行われる撮像画素行の総数よりも少なく、撮像画素行の場合よりもＡＦ画素行の場合の方が、走査に要する時間が短くなっている。

【0049】

図４に示す例では、点線で示した枠Ｇ１内において、撮像画素行の読み出し動作が行われるタイミングと、その撮像画素行の隣のＡＦ画素行のリセット動作が行われるタイミングとが同時になる場合が生じている。また、点線の枠Ｇ２内においては、ＡＦ画素行の読み出し動作が行われるタイミングと、そのＡＦ画素行の隣の撮像画素行のリセット動作が行われるタイミングとが同時になる場合が生じている。

【0050】

点線の枠Ｇ１内の期間において、読み出し制御部７０は、読み出し動作が行われる撮像画素行の隣のＡＦ画素行の画素に蓄積された電荷の排出を行う場合、そのＡＦ画素行の各画素の接続部１４をオフ状態とし、そのＡＦ画素行の各画素の転送部１２及びその転送部１２に接続される接続部２５をオン状態とする。また、読み出し制御部７０は、その接続部２５に接続される隣の画素行の接続部１４及びリセット部１６をオン状態とする。読み出し動作が行われる撮像画素行の隣のＡＦ画素行の画素の光電変換部１１は、転送部１２及び接続部２５及び接続部１４及びリセット部１６を介して、供給部６５に電気的に接続される。これにより、ＡＦ画素行の各画素において、光電変換部１１に蓄積された電荷が供給部６５に排出され、光電変換部１１の電圧がリセットされる。

【0051】

このように、読み出し制御部７０は、撮像画素行の画素からＦＤ１５に蓄積された電荷に基づく信号を出力させると共に、ＡＦ画素行の画素の光電変換部１１と供給部６５とを接続部２５等を介して電気的に接続させる制御を行う。撮像素子３は、接続部２５を制御することにより、撮像画素行の読み出し動作を行っている場合であっても、その撮像画素行の隣のＡＦ画素行の各画素に蓄積された電荷の排出を行うことができる。

【0052】

点線の枠Ｇ２内の期間では、読み出し制御部７０は、読み出し動作が行われるＡＦ画素行の隣の撮像画素行の画素に蓄積された電荷の排出を行う場合、その撮像画素行の各画素の接続部１４をオフ状態とし、その撮像画素行の各画素の転送部１２及びその転送部１２に接続される接続部２５をオン状態とする。また、読み出し制御部７０は、その接続部２５に接続される隣の画素行の接続部１４及びリセット部１６をオン状態とする。読み出し動作が行われるＡＦ画素行の隣の撮像画素行の画素の光電変換部１１は、接続部２５等を介して、供給部６５に電気的に接続される。これにより、撮像画素行の各画素において、光電変換部１１に蓄積された電荷が供給部６５に排出され、光電変換部１１の電圧がリセットされる。

【0053】

このように、読み出し制御部７０は、ＡＦ画素行の画素からＦＤ１５に蓄積された電荷に基づく信号を出力させると共に、撮像画素行の画素の光電変換部１１と供給部６５とを接続部２５等を介して電気的に接続させる制御を行う。撮像素子３は、接続部２５を制御することにより、ＡＦ画素行の読み出し動作を行っている場合でも、そのＡＦ画素行の隣の撮像画素行の各画素に蓄積された電荷の排出を行うことができる。

【0054】

本実施の形態では、ＦＤ１５を共有する構成となる隣り合う画素のうち、一方の画素の読み出し動作が行われるタイミングと他方の画素のリセット動作が行われるタイミングとが同時となっても、画素の信号の品質が低下することを抑制することが可能となる。以下では、画素の信号の品質が低下することを抑制できることを、比較例と対比して説明する。

【0055】

比較例は、図３の撮像素子３が接続部２５を有しない場合である。比較例では、光電変換部１１ａ（又は１１ｂ）に蓄積された電荷の排出を行う場合、転送部１２ａ（又は１２ｂ）と接続部１４ａ（又は１４ｂ）とＦＤ１５とリセット部１６を介して、光電変換部１１ａ（又は１１ｂ）に蓄積された電荷を供給部６５に排出する必要がある。また、光電変換信号の読み出しを行う場合、転送部１２ｂ（又は１２ａ）を介して、光電変換部１１ｂ（又は１１ａ）で光電変換された電荷がＦＤ１５に転送される。このため、ＦＤ１５を共有する隣り合う２つの画素のうちの一方の画素のリセット動作と他方の画素の読み出し動作とを同時に行おうとすると、光電変換部１１ａ、１１ｂの各々で生成された電荷が混合されてしまったり、読み出し対象となる画素の光電変換部１１からＦＤ１５に転送された電荷が供給部６５に排出されてしまったりすることになる。読み出し動作とリセット動作との衝突が生じるともいえる。この場合、読み出し対象となる画素の光電変換部１１で光電変換された電荷に応じた信号を適切に読み出すことができなくなる。

【0056】

本実施の形態では、読み出し制御部７０は、隣り合う２つの画素のうち一方の画素の読み出し動作を行っている場合、上述したように接続部２５を制御することにより、読み出し動作が行われる画素のＦＤ１５を介さずに、他方の画素の光電変換部１１の電荷の排出を行うことができる。画素の信号の読み出しに用いられる経路とは別の経路で、リセット動作が行われる。撮像素子３は、読み出し動作とリセット動作との衝突を回避することができる。

【0057】

このように、本実施の形態に係る撮像素子３は、読み出し対象となる画素の光電変換部１１で光電変換された電荷に応じた信号を適切に読み出すことができる。撮像画素行の各画素の信号の品質が低下することを抑制することができ、画素の信号を用いて生成される画像の画質が低下することを抑制することが可能となる。また、ＡＦ画素行の各画素の信号の品質が低下することを抑制することができ、画素の信号を用いた焦点検出の精度が低下することを防ぐことができる。

【0058】

図５は、実施の形態に係る撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。このフローチャートを参照して、図３に示す撮像素子３の動作例について説明する。図５に示すタイミングチャートにおいて、縦軸は信号の電圧レベルを示し、横軸は時刻を示している。図５において、ハイレベル（例えば電源電圧ＶＤＤ）の制御信号（信号ＲＳＴ、信号ＴＸ、信号ＳＥＬ、信号ＦＤＳＷ）が入力されるトランジスタはオン状態となり、ローレベル（例えば接地電圧）の制御信号が入力されるトランジスタはオフ状態となる。

【0059】

図５に示す時刻ｔ１において、信号ＲＳＴ＜０＞がハイレベルになる。信号ＲＳＴ＜０＞がハイレベルになることで、第３行目の第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）と第４行目のＧ画素１０ｇ（４，２）とで共有されるリセット部１６のトランジスタＭ３がオン状態になる。また、時刻ｔ１では、信号ＴＸ１＜０＞及び信号ＴＸ２＜０＞がハイレベルになることで、転送部１２ａのトランジスタＭ１ａと接続部１４ａのトランジスタＭ２ａとがオン状態になる。信号ＲＳＴ＜０＞と信号ＴＸ１＜０＞と信号ＴＸ２＜０＞が共にハイレベルであるため、供給部６５とＦＤ１５と蓄積部１３ａと光電変換部１１ａとが電気的に接続される。これにより、ＦＤ１５及び蓄積部１３ａ及び光電変換部１１ａの電荷が排出され、ＦＤ１５及び蓄積部１３ａ及び光電変換部１１ａの電圧がリセットされる。

【0060】

時刻ｔ２では、信号ＲＳＴ＜０＞がハイレベルになり、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）とＧ画素１０ｇ（４，２）とで共有されるＦＤ１５の電荷がリセットされ、ＦＤ１５の電圧がリセット電圧になる。また、時刻ｔ２では、信号ＳＥＬ１＜０＞がハイレベルになる。信号ＳＥＬ１＜０＞がハイレベルになることで、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）とＧ画素１０ｇ（４，２）とで共有される第１の選択部１８のトランジスタＭ５がオン状態になる。これにより、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）のリセット電圧に基づく信号、即ち第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）のＦＤ１５の電荷をリセットした後の信号が、増幅部１７及び第１の選択部１８により第１の垂直信号線５５ａに出力される。リセット電圧に基づく信号は、ダーク信号（リセット信号）として、第１の垂直信号線５５ａを介して第１の処理部８０ａに入力されデジタル信号に変換される。

【0061】

また、時刻ｔ２では、信号ＲＳＴ＜１＞がハイレベルになる。信号ＲＳＴ＜１＞がハイレベルになることで、第５行目のＢ画素１０ｂ（５，２）と第６行目のＧ画素１０ｇ（６，２）とで共有されるリセット部１６のトランジスタＭ３がオン状態になる。また、信号ＴＸ１＜１＞及び信号ＴＸ２＜１＞がハイレベルになり、第５行目及び第６行目の画素において、転送部１２ａと接続部１４ａとがオン状態となる。

【0062】

更に、時刻ｔ２では、信号ＦＤＳＷ＜１＞及び信号ＴＸ３＜０＞がハイレベルになることで、接続部２５ＢのトランジスタＭ７とＧ画素１０ｇ（４，２）の転送部１２ｂのトランジスタＭ１ｂとがオン状態になる。信号ＴＸ３＜０＞と、信号ＦＤＳＷ＜１＞と、信号ＴＸ１＜１＞と、信号ＴＸ２＜１＞と、信号ＲＳＴ＜１＞とが、共にハイレベルとなる。この場合、Ｇ画素１０ｇ（４，２）の光電変換部１１ｂ及び蓄積部１３ｂと、Ｂ画素１０ｂ（５，２）の光電変換部１１ａ及び蓄積部１３ａ及びＦＤ１５とが、供給部６５に電気的に接続される。これにより、Ｂ画素１０ｂ（５，２）のＦＤ１５及び蓄積部１３ａ及び光電変換部１１ａの電荷が排出され、ＦＤ１５及び蓄積部１３ａ及び光電変換部１１ａの電圧がリセットされる。また、接続部２５Ｂを介して、Ｇ画素１０ｇ（４，２）の光電変換部１１ｂ及び蓄積部１３ｂの電荷が排出され、光電変換部１１ｂ及び蓄積部１３ｂの電圧がリセットされる。

【0063】

時刻ｔ３では、信号ＴＸ１＜０＞及び信号ＴＸ２＜０＞がハイレベルになる。信号ＴＸ１＜０＞及び信号ＴＸ２＜０＞がハイレベルになることで、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）において、転送部１２ａと接続部１４ａとがオン状態になり、光電変換部１１ａとＦＤ１５とが電気的に接続される。このため、光電変換部１１ａで光電変換された電荷がＦＤ１５に転送される。また、時刻ｔ３では、信号ＳＥＬ１＜０＞がハイレベルである。このため、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）の光電変換部１１ａで生成された電荷に基づく信号（光電変換信号）が、増幅部１７及び第１の選択部１８によって第１の垂直信号線５５ａに出力される。光電変換信号は、第１の垂直信号線５５ａを介して第１の処理部８０ａに入力され、デジタル信号に変換される。

【0064】

時刻ｔ４において、信号ＳＥＬ１＜０＞がローレベルになり、第１の選択部１８がオフ状態になる。また、信号ＦＤＳＷ＜１＞がローレベルになり、接続部２５Ｂがオフ状態になる。時刻ｔ５では、信号ＲＳＴ＜０＞及び信号ＴＸ１＜０＞及び信号ＴＸ２＜０＞がハイレベルになり、第３行目及び第４行目の画素において、ＦＤ１５及び蓄積部１３ａ及び光電変換部１１ａの電荷が排出され、ＦＤ１５及び蓄積部１３ａ及び光電変換部１１ａの電圧がリセットされる。

【0065】

時刻ｔ６では、信号ＲＳＴ＜０＞がハイレベルになり、第３行目及び第４行目の画素において、ＦＤ１５の電荷がリセットされ、ＦＤ１５の電圧がリセット電圧になる。また、時刻ｔ６では、信号ＳＥＬ１＜０＞がハイレベルになることで、第３行目及び第４行目の画素において、第１の選択部１８がオン状態になる。Ｇ画素１０ｇ（４，２）のリセット電圧に基づくダーク信号が、増幅部１７及び第１の選択部１８により第１の垂直信号線５５ａに出力される。第３行目の各画素のダーク信号は、第１の垂直信号線５５ａを介して第１の処理部８０ａに入力されデジタル信号に変換される。

【0066】

また、時刻ｔ６では、信号ＲＳＴ＜１＞がハイレベルになり、第５行目及び第６行目の画素において、ＦＤ１５の電荷がリセットされ、ＦＤ１５の電圧がリセット電圧になる。また、時刻ｔ６では、信号ＳＥＬ２＜１＞がハイレベルになることで、第５行目及び第６行目の画素において、第２の選択部１９がオン状態になる。Ｂ画素１０ｂ（５，２）のリセット電圧に基づくダーク信号が、増幅部１７及び第２の選択部１９により第２の垂直信号線５５ｂに出力される。第５行目の各画素のダーク信号は、第２の垂直信号線５５ｂを介して第２の処理部８０ｂに入力されデジタル信号に変換される。

【0067】

時刻ｔ７において、信号ＴＸ３＜０＞及び信号ＴＸ４＜０＞がハイレベルになることで、第３行目及び第４行目の画素において、光電変換部１１ｂとＦＤ１５とが電気的に接続され、光電変換部１１ｂで光電変換された電荷がＦＤ１５に転送される。また、時刻ｔ７では、信号ＳＥＬ１＜０＞がハイレベルである。このため、Ｇ画素１０ｇ（４，２）の光電変換部１１ｂで生成された電荷に基づく光電変換信号が、増幅部１７及び第１の選択部１８によって第１の垂直信号線５５ａに出力される。第４行目の各画素の光電変換信号は、第１の垂直信号線５５ａを介して第１の処理部８０ａに入力され、デジタル信号に変換される。

【0068】

また、時刻ｔ７では、信号ＴＸ１＜１＞及び信号ＴＸ２＜１＞がハイレベルになることで、第５行目及び第６行目の画素において、光電変換部１１ａとＦＤ１５とが電気的に接続され、光電変換部１１ａで光電変換された電荷がＦＤ１５に転送される。また、時刻ｔ７では、信号ＳＥＬ２＜１＞がハイレベルである。このため、Ｂ画素１０ｂ（５，２）の光電変換部１１ａで生成された電荷に基づく光電変換信号が、増幅部１７及び第２の選択部１９によって第２の垂直信号線５５ｂに出力される。第５行目の各画素の光電変換信号は、第２の垂直信号線５５ｂを介して第２の処理部８０ｂに入力され、デジタル信号に変換される。

【0069】

処理部８０（第１の処理部８０ａ、第２の処理部８０ｂ）は、デジタル信号に変換されたダーク信号と光電変換信号とを用いて相関二重サンプリング等の信号処理を行った後に、処理後の信号を制御部４に出力する。このように、本実施の形態では、撮像素子３は、接続部２５を制御することにより、光電変換部１１及び蓄積部１３に対するリセット動作を行うことができる。撮像素子３は、画素の信号の読み出しに用いられる経路とは別の経路で光電変換部１１及び蓄積部１３のリセット動作を行うことができ、読み出し動作によって読み出される画素の信号の品質が低下することを抑制することができる。

【0070】

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像素子３は、光を光電変換して電荷を生成する第１光電変換部（光電変換部１１）と、光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、電荷を蓄積する第１蓄積部（ＦＤ１５）と、第１光電変換部に接続され、電荷を転送する第１転送部（転送部１２）と、第１転送部と第１蓄積部とを電気的に接続可能な第１接続部（接続部１４）と、第２光電変換部に接続され、電荷を転送する第２転送部と、第２転送部と第１蓄積部とを電気的に接続可能な第２接続部と、光を光電変換して電荷を生成する第３光電変換部と、電荷を蓄積する第２蓄積部と、第３光電変換部に接続され、電荷を転送する第３転送部と、第３転送部と第２蓄積部とを電気的に接続可能な第３接続部と、第１転送部と第１接続部との間または第２転送部と第２接続部との間と、第３転送部と第３接続部との間とを電気的に接続可能な第４接続部（接続部２５）と、を備える。このようにしたので、本実施の形態に係る撮像素子３は、接続部２５を制御することにより、画素の信号の読み出しに用いている経路とは別の経路で、光電変換部１１の電荷のリセットを行うことが可能となる。

【0071】

（２）本実施の形態では、第１及び第２の光電変換部の一方で生成された電荷に基づく信号の読み出しを行う場合に、他方の光電変換部の電荷をリセットすることができる。読み出し動作とリセット動作との衝突を回避することができ、画素の信号の品質が低下することを抑制することができる。

【0072】

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

【0073】

（変形例１）
撮像素子３は、接続部２５及び接続部１４を制御することにより、複数のＦＤ１５を電気的に連結（接続）した状態で、画素の信号の読み出しを行うようにしてもよい。図６は、変形例１に係る撮像素子の一部の構成例を示す図である。図６に示す例では、Ｂ画素１０ｂ（１，２）、Ｇ画素１０ｇ（２，２）、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）、Ｇ画素１０ｇ（４，２）、Ｂ画素１０ｂ（５，２）、Ｇ画素１０ｇ（６，２）、Ｂ画素１０ｂ（７，２）、Ｇ画素１０ｇ（８，２）を図示している。図７は、変形例１に係る撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。

【0074】

図７に示す時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間では、信号ＴＸ４＜０＞、信号ＦＤＳＷ＜０＞、及び信号ＴＸ２＜１＞がハイレベルになる。これにより、Ｂ画素１０ｂ（１，２）及びＧ画素１０ｇ（２，２）で共有されるＦＤ１５（ＦＤ１５Ａ）と、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）及びＧ画素１０ｇ（４，２）で共有されるＦＤ１５（ＦＤ１５Ｂ）とが電気的に接続された状態となる。この場合、これらの画素の光電変換部１１から電荷が転送されると、２つのＦＤ１５に分配されることになる。即ち、光電変換部１１から転送された電荷が、ＦＤ１５ＡとＦＤ１５Ｂとに分けて蓄積されることになる。光電変換部１１から電荷が転送される領域の容量が大きくなり、電荷を電圧に変換する際の変換ゲインを小さくすることが可能となる。

【0075】

時刻ｔ２において、信号ＲＳＴ＜０＞及び信号ＲＳＴ＜１＞がハイレベルになり、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂの電圧がリセットされる。また、時刻ｔ２では、信号ＳＥＬ１＜０＞及び信号ＳＥＬ１＜１＞がハイレベルになる。これにより、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂのリセット電圧に基づくダーク信号が、Ｂ画素１０ｂ（１，２）及びＧ画素１０ｇ（２，２）で共有される第１の選択部１８と、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）及びＧ画素１０ｇ（４，２）で共有される第１の選択部１８とにより、第１の垂直信号線５５ａに出力される。

【0076】

時刻ｔ３では、信号ＴＸ１＜１＞がハイレベルになることで、第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）の光電変換部１１ａで光電変換された電荷が、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂに転送されて蓄積される。また、時刻ｔ３では、信号ＳＥＬ１＜０＞及び信号ＳＥＬ１＜１＞がハイレベルである。このため、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂに蓄積された電荷に基づく信号、即ち第１のＡＦ画素２０ａ（３，２）の光電変換信号が、第１の垂直信号線５５ａに出力される。

【0077】

図７に示す時刻ｔ６から時刻ｔ８までの期間では、時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間の場合と同様に、ＦＤ１５ＡとＦＤ１５Ｂとが電気的に接続された状態となる。また、信号ＴＸ４＜２＞、信号ＦＤＳＷ＜２＞、及び信号ＴＸ２＜３＞がハイレベルになる。これにより、Ｂ画素１０ｂ（５，２）及びＧ画素１０ｇ（６，２）で共有されるＦＤ１５（ＦＤ１５Ｃ）と、Ｂ画素１０ｂ（７，２）及びＧ画素１０ｇ（８，２）で共有されるＦＤ１５（ＦＤ１５Ｄ）とが電気的に接続された状態となる。

【0078】

時刻ｔ６において、信号ＲＳＴ＜０＞及び信号ＲＳＴ＜１＞がハイレベルになり、信号ＳＥＬ１＜０＞及び信号ＳＥＬ１＜１＞がハイレベルになる。これにより、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂのリセット電圧に基づくダーク信号が、第１の垂直信号線５５ａに出力される。また、時刻ｔ６では、信号ＲＳＴ＜２＞及び信号ＲＳＴ＜３＞がハイレベルになり、信号ＳＥＬ２＜２＞及び信号ＳＥＬ２＜３＞がハイレベルになる。これにより、ＦＤ１５Ｃ及びＦＤ１５Ｄのリセット電圧に基づくダーク信号が、第２の垂直信号線５５ｂに出力される。

【0079】

時刻ｔ７では、信号ＴＸ３＜１＞及び信号ＴＸ４＜１＞がハイレベルになることで、Ｇ画素１０ｇ（４，２）の光電変換部１１ｂで光電変換された電荷が、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂに転送されて蓄積される。また、時刻ｔ７では、信号ＳＥＬ１＜０＞及び信号ＳＥＬ１＜１＞がハイレベルである。このため、ＦＤ１５Ａ及びＦＤ１５Ｂに蓄積された電荷に基づく信号、即ちＧ画素１０ｇ（４，２）の光電変換信号が、第１の垂直信号線５５ａに出力される。また、時刻ｔ７では、信号ＴＸ１＜２＞及び信号ＴＸ２＜２＞がハイレベルになることで、Ｂ画素１０ｂ（５，２）の光電変換部１１ａで光電変換された電荷が、ＦＤ１５Ｃ及びＦＤ１５Ｄに転送されて蓄積される。また、時刻ｔ７では、信号ＳＥＬ２＜２＞及び信号ＳＥＬ２＜３＞がハイレベルである。このため、ＦＤ１５Ｃ及びＦＤ１５Ｄに蓄積された電荷に基づく信号、即ちＢ画素１０ｂ（５，２）の光電変換信号が、第２の垂直信号線５５ｂに出力される。

【0080】

なお、上記では、２つの第１の選択部１８（又は２つの第２の選択部１９）を共にオン状態として、画素の信号を第１の垂直信号線５５ａ（又は第２の垂直信号線５５ｂ）に出力する例について説明した。しかし、２つの第１の選択部１８のいずれか一方をオン状態として、画素の信号を第１の垂直信号線５５ａに出力するようにしてもよい。また、２つの第２の選択部１９のいずれか一方をオン状態として、画素の信号を第２の垂直信号線５５ｂに出力するようにしてもよい。

【0081】

（変形例２）
上述した実施の形態では、隣り合う２つの画素がＦＤ１５及び増幅部１７等を共有する例について説明したが、画素の構成はこれに限らない。３つの画素、又はそれ以上の画素で、ＦＤ１５等を共有する構成としても良い。例えば、４つの画素でＦＤ１５等を共有する構成としても良い。

【0082】

（変形例３）
上述した実施の形態では、光電変換部としてフォトダイオードを用いる例について説明した。しかし、光電変換部として光電変換膜（有機光電膜）を用いるようにしてもよい。

【0083】

（変形例４）
上述した実施の形態では、撮像素子３に、原色系（ＲＧＢ）のカラーフィルタを用いる場合について説明したが、補色系（ＣＭＹ）のカラーフィルタを用いるようにしてもよい。

【0084】

（変形例５）
上述の実施の形態及び変形例で説明した撮像素子及び撮像装置は、カメラ、スマートフォン、タブレット、ＰＣに内蔵のカメラ、車載カメラ、無人航空機（ドローン、ラジコン機等）に搭載されるカメラ等に適用されてもよい。

【0085】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

１…撮像装置、３…撮像素子、４ａ…撮像制御部、４ｂ…画像処理部、４ｃ…焦点検出部、１０…撮像画素、１１ａ，１１ｂ…光電変換部、１２ａ，１２ｂ…転送部、１３ａ，１３ｂ…蓄積部、１４ａ，１４ｂ、２５…接続部、１５…ＦＤ、１６…リセット部、１７…増幅部、１８…第１の選択部、１９…第２の選択部、２０ａ…第１のＡＦ画素、２０ｂ…第２のＡＦ画素、４３…遮光部、６０，６５…供給部、７０…読み出し制御部、８０ａ…第１の処理部、８０ｂ…第２の処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】