CN107181922B - 摄像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。该摄像设备设置有：像素阵列，其具有多个图像形成像素和多个焦点检测像素；读出单元，用于从所述像素阵列读出像素信号；A/D转换单元，其具有第一模式和第二模式，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换；以及控制单元，用于根据从所述像素阵列读出的像素信号来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

Description

摄像设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄像设备及其控制方法。

背景技术

近年来，作为自动焦点检测技术，存在被称为摄像面相位差方法的技术。在该技术中，使用图像传感器上所设置的焦点检测用的多个像素，对穿过了摄像光学系统的出射光瞳中的两个不同区域(以下称为“光瞳区域”)的光束所形成的一对被摄体图像进行光电转换，以从这些像素获得一对像信号。然后，通过计算该对像信号的相关性来计算这些像信号之间的相对位置偏移量(以下称为“图像偏移值”)，并且根据该图像偏移值来计算表示摄像光学系统的焦点状态的焦点偏移量(以下称为“散焦量”)。

例如，在日本特开2013-236362中，采用如下结构：针对一个焦点检测像素，设置具有会聚作用的一个微透镜和两个光电二极管(以下称为“PD”)，并且这两个PD接收来自两个光瞳区域光束。可以通过在图像传感器内设置多个上述焦点检测像素来获得上述的一对像信号。

另外，在日本特开2012-80195中，在图像传感器内设置了两个焦点检测像素组，其中该两个焦点检测像素组在PD的前面所设置的布线层的开口相对于像素中心偏移的方向上是不同的。这两个焦点检测像素组接收来自两个光瞳区域的光束，由此可以获得一对像信号。

顺便提及，针对焦点检测，使用来自在摄像面相位差检测方法中所使用的焦点检测像素的输出信号，从而在进行A/D转换时还需要高分辨率。然而，存在如下可能性：如果为了使A/D转换高速化而降低A/D转换期间的分辨率，则将降低焦点检测像素的输出信号的分辨率，并且作为结果，散焦量检测精度将劣化。

发明内容

本发明是考虑到上述问题而做出的，并且使得在用于通过摄像面相位差检测方法来进行自动焦点检测的摄像设备中，能够在抑制焦点检测精度劣化的同时高速地读出像素信号。

根据本发明的第一方面，提供一种摄像设备，包括：像素阵列，其具有多个图像形成像素和多个焦点检测像素；读出单元，用于从所述像素阵列读出像素信号；A/D转换单元，其具有第一模式和第二模式，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换；以及控制单元，用于根据从所述像素阵列读出的像素信号来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

根据本发明的第二方面，提供一种摄像设备，包括：像素阵列，其具有多个单位像素，所述多个单位像素各自包括用于接收穿过了摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束的多个光电转换元件；读出单元，用于从所述像素阵列读出像素信号；A/D转换单元，其具有第一模式和第二模式，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换；以及控制单元，用于根据从所述像素阵列读出的像素信号来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

根据本发明的第三方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有多个图像形成像素和多个焦点检测像素的像素阵列，所述控制方法包括：读出步骤，用于从所述像素阵列读出像素信号；进行具有第一模式和第二模式的A/D转换，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换；以及根据从所述像素阵列读出的像素信号来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

根据本发明的第四方面，提供一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有多个单位像素的像素阵列，所述多个单位像素各自包括用于接收穿过了摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束的多个光电转换元件，所述控制方法包括：读出步骤，用于从所述像素阵列读出像素信号；进行具有第一模式和第二模式的A/D转换，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换；以及根据从所述像素阵列读出的像素信号来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施例中的图像传感器的结构的图。

图2是示出图像传感器的像素的电气结构的图。

图3A和3B分别是图像传感器的图像形成像素的平面图和截面图。

图4A和4B是图像传感器的焦点检测像素的截面图和平面图。

图5是示出图像传感器的图像形成像素和焦点检测像素的像素配置的图。

图6是第一实施例中的摄像设备的框图。

图7A和7B是第一实施例中的A/D转换的定时图。

图8是示出第一实施例中的像素的输出定时的图。

图9是示出第一实施例中的基准电压确定过程的流程图。

图10是示出第一实施例中的基准电压确定过程的流程图。

图11是示出第一实施例中的A/D转换所需的时间的图。

图12是示出第一实施例的基准电压确定过程的流程图。

图13是第二实施例中的像素的电气结构的图。

图14A、14B和14C分别是第二实施例中的图像传感器的图像形成像素的平面图和截面图以及图14A的放大图。

图15A和15B是示出第二实施例中的像素的输出定时的图。

图16是示出第二实施例中的基准电压确定过程的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细说明本发明的实施例。

第一实施例

将采用如下的摄像设备作为示例来说明本发明的第一实施例，其中该摄像设备使用在摄像面上离散配置有多个焦点检测像素的图像传感器。图1是示出本发明的第一实施例中的图像传感器的结构的框图。在图1中，图像传感器606具有像素101、像素阵列102、垂直扫描电路103、列信号线104、列处理电路105、水平扫描电路106、参考电压生成单元107、定时控制电路(以下称为“TG”)108以及控制线110。图像传感器606还具有数字至模拟转换电路DAC1(109a)和DAC2(109b)、开关SW11(110)、选择器SEL11(111)、比较器COMP11(112)和计数器11(113)。

像素阵列102包括以二维方式配置的大量像素101。像素101包括诸如光电二极管等的光电转换部、传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和像素选择晶体管。稍后将参考图2来给出详细说明。以行为单位进行像素信号读出以及像素复位，从而一行中的像素各自共同连接至从垂直扫描电路103延伸的控制线110。此外，同一列中的像素连接至用于读出像素信号Vsig的共同的列信号线104。

垂直扫描电路103顺次选择像素行，以对读出行和复位行进行控制。通过TG 108来控制扫描定时。通常，首先，从第一像素行起按顺序进行复位扫描，之后，在预定时间段内累积电荷，并且从第一像素行起按顺序再次进行读出扫描。例如通过接收来自TG 108的信号来对作为电荷累积期间的时间段的上述预定时间段进行控制，并且根据诸如被摄体的光量等的摄像条件来对其进行改变。此外，电荷累积期间的该时间段被称为曝光时间段，并且表示从复位完成定时起直到读出开始为止的时间段。

列处理电路105被构成为包括SW11(110)、SEL11(111)、COMP11(112)和计数器11。针对像素阵列102的各列设置列处理电路105，并且列处理电路105作为用于将所读出的列信号线104上的像素信号Vsig转换成数字信号的A/D转换电路来进行操作。注意，在本实施例中，将说明第一列的列处理电路，但是其它列的列处理电路进行同样的操作。

SEL11(111)选择是在宽范围内进行信号比较以利用第一分辨率来进行A/D转换(第一模式)、还是在窄范围内进行信号比较以利用比第一分辨率高的第二分辨率来进行A/D转换(第二模式)。该电路将像素信号Vsig的信号电平与基准电压VREF相比较。如果像素信号Vsig的信号电平高于或等于基准电压VREF，则该电路输出High/Hi(高)，否则输出Low(低)。针对与基准电压VREF的比较，使用比较电路(未示出)，但是这里所使用的比较电路不需要具有与上述的COMP11(112)的精度一样高的精度。在像素信号Vsig的信号电平至少高于或等于基准电压VREF的信号电平的情况下，在宽范围内进行信号比较并切换选择以使得进行利用低数据分辨率的A/D转换，这就足够了。注意，基准电压VREF可以采用三种不同类型的电压值。

在SEL11(111)是High的情况下，SW11(110)选择Vref2作为用于COMP11(112)所进行的比较的参考电压，并且在SEL11(111)是Low的情况下，SW11(110)选择Vref1。具有斜坡波形的参考电压Vref1利用用于在窄范围内进行信号比较的高数据分辨率来实现A/D转换。具有斜坡波形的参考电压Vref2的每单位时间的改变量是参考电压Vref1的每单位时间的改变量的4倍，并且具有斜坡波形的参考电压Vref2利用用于在宽范围内进行信号比较的低数据分辨率来实现A/D转换。

计数器11将像素信号Vsig与由SW11(110)所选择的具有斜坡波形的参考电压Vref1或Vref2进行比较，并且从比较开始起进行计数，直到具有斜坡波形的输出值与像素信号Vsig的输出值一致或具有斜坡波形的输出值反转为止。将此时所获得的计数值输出为数字信号。所输出的该数字信号根据所选择的斜坡波形而具有不同的数据分辨率，并且被输入至后级的摄像信号处理电路，以在摄像信号处理电路中实施诸如位移动处理等的校正处理。分别基于从TG 108输出的数字信号CS1和CS2来在DAC1(109a)和DAC2(109b)中生成参考电压Vref1和Vref2作为斜坡波形。

图2是示出像素101的结构的电路图。将同样的附图标记赋予与图1中的构成元件相同的构成元件。像素101被构成为包括光电二极管201、传输晶体管202、复位晶体管203、放大晶体管204、选择晶体管205和电流源206。光电二极管201通过光电转换来生成电荷。在像素101中，存在两种类型的像素、即图像形成像素和焦点检测像素。图像形成像素是用于获得图像信号的像素，以及焦点检测像素形成用于计算进行自动焦点检测时所需的散焦量的一对像信号获得像素。光电二极管201的结构在图像形成像素和焦点检测像素之间有所不同。稍后将给出详细说明。

传输晶体管202根据控制脉冲

将光电二极管201中所累积的电荷传输至浮动扩散单元FD。放大晶体管204通过进行源极跟随器读出来对浮动扩散单元FD上的电荷进行放大。复位晶体管203根据控制脉冲

将浮动扩散单元FD上的电荷复位成电源电位。选择晶体管205根据控制脉冲

来将放大晶体管204的输出信号输出至列信号线104。电流源206连接至列信号线104。像素101可以不仅具有图2中的结构，而且还具有在没有选择晶体管205的情况下基于浮动扩散单元FD中所设置的电位进行像素选择控制的结构以及多个光电二极管201共享共同的放大晶体管204的结构等。

图3A和3B以及图4A和4B是分别示出图像形成像素和焦点检测像素的截面结构的图。在本实施例中，采用如下的拜尔阵列，其中该拜尔阵列依据在包括2行×2列的4个像素中具有G(绿色)的光谱灵敏度的像素(G像素)被配置为两个对角像素以及分别具有R(红色)和B(蓝色)的光谱灵敏度的像素(R像素和B像素)被配置为两个剩余像素中的各像素。另外，在该拜尔阵列中，根据预定规则来离散配置具有图4A和4B所示的结构的焦点检测像素。

图3A和3B是示出图像形成像素的配置和结构的图。图3A是采用2行×2列的图像形成像素的平面图。如众所周知的，在拜尔阵列中，G像素被配置在对角方向上，并且R像素和B像素被配置为两个剩余像素。重复配置2行×2列的该结构。图3B示出图3A的A-A处的截面。

图像形成像素具有配置在该像素的最前方的片上微透镜ML以及R(红色)颜色滤波器CF_R、G(绿色)颜色滤波器CF_G和B(蓝色)颜色滤波器CF_B其中之一。图像形成像素还具有PD(光电二极管201)以及用于形成用于发送CMOS传感器内的各种信号的信号线的布线层CL。图像形成像素接收穿过了摄像光学系统TL的出射光瞳EP的光。

图像形成像素的片上微透镜ML和光电二极管PD被配置成尽可能有效地采用穿过了摄像光学系统TL的光束。具体地，摄像光学系统TL的出射光瞳EP和光电二极管PD由于微透镜ML而具有共轭关系，并且光电二极管PD的有效区域被设计成尽可能大。在图3B中，仅示出进入R像素的光束，但是G像素和B像素具有同样的结构。摄像光学系统TL被设计成使得与各像素相对应的出射光瞳EP具有大直径，并且有效地获取来自被摄体的光束，以尽可能提高图像信号的S/N特性。

图4A和4B是示出用于在摄像镜头的水平方向(横向方向)上进行光瞳分割的焦点检测像素的配置和结构的图。图4A是包括焦点检测像素的2行×2列的像素的平面图。在获得摄像信号的情况下，G像素构成亮度信息的主要成分。此外，由于人的图像识别特性针对亮度信息是敏感的，因此如果G像素被损坏，则图像质量劣化容易被识别出。另一方面，R像素或B像素是用于获得颜色信息的像素，但是人针对颜色信息不敏感，因而如果在用于获得颜色信息的像素中产生了轻微损坏，则图像质量劣化不容易被注意到。因此，在本实施例中，在2行×2列的像素中，G像素仍然为图像形成像素，并且一部分R像素的和一部分B像素用作焦点检测像素。在图4A中，通过SA和SB来表示这部分像素(分别为SA像素和SB像素)。在图4A和4B中，SA像素和SB像素在斜方向上邻接，但是不是必须采用该配置。

图4B示出在并排配置图4A中的SA像素和SB像素的情况下的截面A-A。焦点检测像素具有配置在像素的最前方的片上微透镜ML以及W(白色)颜色滤波器CF_W。此外，焦点检测像素具有PD(光电二极管201)以及用于形成用于发送CMOS传感器内的各种信号的信号线的布线层CL。SA像素具有开口部OPHA，SB像素具有开口部OPHB，并且开口部OPHA和开口部OPHB分别接收穿过了摄像镜头TL的左侧的出射光瞳EPHA和摄像镜头TL的右侧的出射光瞳EPHB的光。

微透镜ML和光电二极管PD的结构与图3B所示的图像形成像素的结构相同。在本实施例中，焦点检测像素的信号不用于生成输出图像，因此代替用于颜色分离的颜色滤波器，在颜色滤波器CF_W处配置透明膜(白色)。此外，由于在图像传感器内进行光瞳分割，导致布线层CL的开口被配置成使得在相对于微透镜ML的中心线向一个方向偏移。具体地，SA像素的开口部OPHA被配置成向右侧偏移，从而接收到穿过了摄像镜头TL的左侧的出射光瞳EPHA的光束。同样地，SB像素的开口部OPHB被配置成向左侧偏移，从而接收到穿过了摄像镜头TL的右侧的出射光瞳EPHB的光束。因此，SA像素规则地配置在水平方向上，并且将利用这些像素的像素组所获得的被摄体图像假定为A图像。SB像素同样规则地配置在水平方向上，并且将利用这些像素的像素组所获得的被摄体图像假定为B图像。因此，可以根据A图像和B图像来计算图像偏移值，并且可以根据该图像偏移值来计算被摄体图像的散焦量。此外，在期望检测垂直方向(列方向)上的散焦量的情况下，采用配置有SA像素的开口部OPHA以使得向上偏移、并且配置有SB像素的开口部OPHB以使得向下偏移的结构就足够了。

图5是示出本实施例中的多个图像形成像素和多个焦点检测像素的配置的像素配置图。在图5中，向参考图3A和3B所述的R像素、G像素和B像素指定附图标记R、G和B。此外，向参考图4A和4B所述的SA像素和SB像素指定附图标记SA和SB。关于焦点检测像素的像素配置，SA像素和SB像素形成像素对，并且以等间隔配置多个像素对。另外，考虑到焦点检测像素组无法用于拍摄图像，在本实施例中，以在X方向和Y方向上的特定程度的间隔来离散配置该多个像素对。

图6是示出使用图1所示的图像传感器的摄像设备的框结构的图。在图6中，摄像设备100具有透镜单元601、透镜驱动单元602、机械快门603、光圈604、机械快门/光圈驱动单元605、图像传感器606、摄像信号处理电路607和整体控制计算单元609。记录介质控制接口单元610、记录介质612、操作单元615和存储器单元II 614连接至整体控制计算单元609。此外，存储器单元I 608、显示单元611和外部接口单元613经由总线连接至整体控制计算单元609。

在图6中，图像传感器606是参考图1～5所述的图像传感器。通过光圈604来将穿过了透镜单元601的被摄体光调节成适当光量，并在图像传感器606上形成被摄体图像。在图像传感器606的周边电路中，对利用图像传感器606的图像形成像素所拍摄的被摄体图像(图像信号)进行相关双采样、增益调节以及从模拟信号向数字信号的A/D转换。然后，将被摄体图像作为R、Gr、Gb和B信号发送至摄像信号处理电路607。摄像信号处理电路607进行诸如WB处理以及用于降低噪声的低通滤波器处理和阴影处理等的各种类型的图像信号处理，而且还进行诸如缺陷校正、黑暗阴影校正和黑色图像去除处理等的各种类型的校正以及压缩等，并生成图像信号。

在图像传感器606的周边电路中，将利用图像传感器606的焦点检测像素所获得的被摄体图像进行相关双采样、增益调节以及从模拟信号向数字信号的A/D转换，并且发送至摄像信号处理电路607。在摄像信号处理电路607中，根据作为从SA像素的像素组附加地获得的被摄体图像的A图像以及作为从SB像素的像素组获得的被摄体图像的B图像来计算图像偏移值。此外，根据图像偏移值X来计算散焦量，并且将该散焦量存储在存储器单元II614中。基于该散焦量，整体控制计算单元609指示透镜驱动单元602移动透镜单元601，由此进行自动焦点调节。

机械快门603对进入后级的光圈604和图像传感器606的光的照射时间进行机械控制。通过机械快门/光圈驱动单元605来控制对这些机械快门603和光圈604的驱动。整体控制计算单元609进行对摄像设备的整体控制和各种类型的计算。存储器单元I 608暂时存储图像数据。记录介质控制接口单元610将图像数据记录在记录介质612中，或者从记录介质612读出图像数据。显示单元611显示图像数据。记录介质612是诸如半导体存储器等的可移除存储介质，并且记录介质612记录图像数据或者用于读出图像数据。外部接口单元613是用于进行外部计算机等的通信的接口。存储器单元II 614存储整体控制计算单元609的计算结果。将用户使用操作单元615所设置的与摄像设备的驱动条件有关的信息发送至整体控制计算单元609，并且基于这种信息来进行对摄像设备的整体控制。

图7A和7B是示出图1所示的固态图像传感器的A/D转换的操作的图。A/D转换操作在对未读出像素101的光电二极管201中所生成的电荷的噪声信号VNsig进行A/D转换的情况和对读出像素101的光电二极管201中所生成的电荷的像素信号VSsig进行A/D转换的情况之间有所不同。A/D转换操作在像素信号VSsig相对大的情况和像素信号VSsig相对小的情况之间同样有所不同。

像素信号VSsig相对小的情况

图7A是示出在如果基准电压VREF等于Vb、则像素信号VSsig的电压电平小于基准电压VREF(阈值)的情况下的A/D转换操作的图。将说明按噪声信号VNsig和像素信号VSsig的顺序读出噪声信号VNsig和像素信号VSsig并进行A/D转换的操作。

将SEL11(111)的输出设置成Low直到紧挨在读出噪声信号VNsig并开始A/D转换之前的时刻t0为止。根据SEL11(111)的输出为Low，SW11(110)选择Vref1作为用于COMP11(112)所进行的比较的参考电压。从时刻t0到时刻t1，参考电压Vref1按照斜坡波形改变，并且计数器11(113)针对各时钟、利用10位精度来进行递减1的计数，由此执行A/D转换操作。

在时刻t1，COMP11(112)的输出信号根据Vref1的值变得大于噪声信号VNsig而从Low改变成High。计数器11(113)根据COMP11(112)的输出信号已经改变成High而停止递减计数。此时的计数器11(113)的计数值是通过将噪声信号VNsig转换成数字值所获得的值。

之后，读出像素信号VSsig。SEL11(111)将所读出的像素信号VSsig的输出电平与基准电压VREF(＝Vb)相比较。如果像素信号VSsig的输出电平大于或等于基准电压VREF(＝Vb)，则SEL11(111)输出High，否则输出Low。在图7A的情况下，像素信号VSsig小于Vb，从而SEL11(111)的输出信号将为Low。SW11(110)根据SEL11的输出信号为Low而选择Vref1作为用于COMP11(112)所进行的比较的参考电压。

在时刻t2，在完成参考电压选择的情况下，将COMP11(112)设置成Low，并且从时刻t2到时刻t3，将参考电压Vref1改变成斜坡波形。计数器11(113)针对各时钟，利用10位精度来进行递增1的计数，由此执行A/D转换操作。在时刻t3，COMP11(112)的输出信号根据参考电压Vref1的值变得大于像素信号VSsig而从Low改变成High。计数器11(113)根据COMP11(112)的输出信号改变成High而停止递增计数。之后，将已经被转换成作为计数器11(113)的计数值的数字信号的像素信号VSsig输入至下游的摄像信号处理电路607，并进行各种类型的图像信号处理。

在该第一实施例中，在开始将参考电压Vref1改变成斜坡波形之前，设置A/D转换选择时间段，并且在该时间段期间，SEL11(111)选择用于A/D转换的参考电压。

在图7A中，像素信号VSsig小于SEL11(111)的基准电压VREF(＝Vb)，从而SEL11(111)的输出为低。根据SEL11(111)的输出，选择Vref1作为参考电压。计数器11(113)针对各时钟，进行递增1的计数操作，并且在COMP11(112)的输出信号被切换成High的情况下停止计数操作。计数器11(113)的计数值被设置成使得在没有位偏移的情况下进行输出。如上所述，在像素信号VSsig的输出电平小于基准电压VREF(＝Vb)的情况下，在窄范围内进行与参考电压相比较的操作，由此可以进行高分辨率的A/D转换。此外，在本实施例中，利用同样的分辨率对像素信号VSsig和噪声信号VNsig这两者进行A/D转换。因此，可以通过改变像素信号VSsig和噪声信号VNsig的计数方向来简单实现从像素信号VSsig的输出电平减去噪声信号VNsig的电平的S-N处理。

像素信号VSsig相对大的情况

另一方面，图7B是示出在像素信号VSsig的电压电平大于或等于基准电压VREF(＝Vb)的情况下的A/D转换操作的图。与图7A同样地，将说明按噪声信号VNsig和像素信号VSsig的顺序读出噪声信号VNsig和像素信号VSsig并进行A/D转换的操作。

与图7A同样地，在时刻t0’，将SEL11(111)的输出设置成Low，并且SW11(110)选择Vref1作为用于COMP11(112)所进行的比较的参考电压。从时刻t0’到时刻t1’，将参考电压Vref1改变成斜坡波形，并且计数器11(113)针对各时钟、利用10位精度的来进行递减1的计数，由此执行噪声信号VNsig的A/D转换操作。

在时刻t1’，COMP11(112)的输出信号根据参考电压Vref1的值变得大于噪声信号VNsig而从Low改变成High。计数器11(113)根据COMP11(112)的输出信号改变成High而停止递减计数。此时的计数器11(113)的计数值是通过将噪声信号VNsig转换成数字值所获得的值。

之后，读出像素信号VSsig。SEL11(111)将所读出的像素信号VSsig的输出电平与基准电压VREF(＝Vb)相比较。在图7B的情况下，像素信号VSsig大于或等于Vb，从而SEL11(111)的输出将为High。SW11(110)根据SEL11(111)的输出为High而选择Vref2作为用于COMP11(112)所进行的参考电压。此外，由于根据SEL11(111)的输出改变成High所引起的参考电压Vref1和参考电压Vref2的倾斜之间存在四倍的差异，导致计数器11(113)所计数的值向低位侧偏移两位。

在时刻t2’，在参考电压选择完成的情况下，将COMP11(112)设置成Low，并且从时刻t2’到时刻t3’将参考电压Vref2改变成斜坡波形。计数器11(113)针对各时钟、利用10位精度来进行递增1的计数，由此执行像素信号VSsig的A/D转换。

在时刻t3’，COMP11(112)的输出根据参考电压Vref2的值变得大于像素信号VSsig而从Low改变成High。计数器11(113)根据COMP11(112)的输出改变成High而停止递增计数。在停止计数器11(113)之后，将被转换成作为计数器11(113)的计数值的数字信号的像素信号VSsig输入至下游的摄像信号处理电路607。由于参考电压Vref1和参考电压Vref2的倾斜之间存在四倍的差异，导致向高位侧进行了两位的位偏移。之后，摄像信号处理电路607进行各种类型的图像信号处理。注意，关于从图7A的时刻t2～t4的时间段和从图7B的时刻t2’～t4’的时间段，需要同样的时间。

在图7B中，像素信号VSsig大于或SEL11(111)的基准电压VREF(＝Vb)，从而SEL11(111)的输出被切换成High。结果，选择Vref2作为参考电压。计数器11(113)针对各时钟，进行递增1的计数操作，并且在COMP11(112)改变成High的情况下停止递增计数。之后，将已经被数字化的像素信号VSsig输入至摄像信号处理电路607，并且向较高位侧偏移了两位，由此采用作为该计数值的四倍的值。在这种情况下，在宽范围内，进行低分辨率但是高速地A/D转换。

如参考图7A和7B所述，根据图像内的各像素的输出信号VSsig的输出电平是否大于基准信号Vb(基准电平)，来切换图7A所示的A/D转换和图7B所示的A/D转换。对在输出电平小于Vb(基准电平)的情况下如图7A那样进行了A/D转换的数字数据和在输出电平大于或等于Vb(基准电平)的情况下如图7B那样进行了A/D转换的数字数据进行合成。这使得能够对噪声显著的图像内的黑暗区域进行高分辨率的A/D转换，并且利用低分辨率但是比黑暗区域相对更高的速度来对噪声不显著的明亮区域进行A/D转换。用于使A/D转换高速化的上述技术使得能够在图像传感器内的图像质量没有劣化的情况下提高图像信号的A/D转换的速度，并且使摄像设备自身的读出速度高速化。

图8是示出曝光时间段之后的像素读出定时的图。在图8中，从TG 108输出同步信号

触发信号

基于同步信号

来控制用于读出图像形成像素的开始定时，并且触发信号

基于同步信号

来控制用于读出焦点检测像素的开始定时。在触发信号

改变成Hi之后，在时间段Ti期间在跳过焦点检测像素的同时读出图像形成像素。之后，在触发信号

上升至Hi之后，在时间段Tf期间读出在时间段Ti期间所跳过的焦点检测像素。通常，图像形成像素的数量大于焦点检测像素的数量，从而时间段Ti长于时间段Tf。基于从图像形成像素读出的像素数据来获得图像信号，并且从自焦点检测像素读出的像素数据获得用于检测一对图像偏移值的像信号。

在时间段Ti期间，在跳过焦点检测像素的同时读出图像形成像素的信号，从而图像信号在存在焦点检测像素的地址处不具有像素数据。有鉴于此，在读出之后，通过基于图像形成像素周围的信号输出值所计算出的值来插入存在焦点检测像素的地址处的像素数据。

以下将参考图9～11来说明用作用于切换像素信号的A/D转换的范围的基准的基准电压的确定操作。这里，假定基准电压VREF采用作为三个不同值的Va、Vb和Vc。Va是始终利用高分辨率来进行A/D转换的基准电压，Vb是来自图像形成像素的输出信号用的基准电压，并且Vc是来自焦点检测像素的输出信号用的基准电压。

将Va、Vb和Vc之间的大小关系假定如下。

Va>Vb>Vc…(1)

Vc＝Vb×α…(2)

Va≥Vsat…(3)

注意，α表示焦点检测像素的灵敏度和图像形成像素的灵敏度之间的比，并且0<α<1成立。此外，Vsat表示焦点检测像素的饱和信号电平处的电压值。

图9是示出在读出焦点检测像素的情况和读出图像形成像素的情况之间选择不同的基准电压VREF的值的操作的流程图。

在步骤S901中，与从图像传感器606内的TG 108输出的触发信号

和TRf同步地切换基准电压VREF。具体地，在读出焦点检测像素的时间段Tf的情况下，使过程进入步骤S902，并且在读出图像形成像素的时间段Ti的情况下，使过程进入步骤S903。在步骤S902中，在基准电压VREF＝Vc的状态下，该过程结束。在步骤S903中，在基准电压VREF＝Vb的状态下，该过程结束。

因此，在图像形成像素和焦点检测像素之间切换基准电压VREF。这使得能够在像素信号VSsig低于Vc的情况下，针对与图像形成像素相比灵敏度相对低的焦点检测像素，进行更精确的A/D转换。

图10是示出根据作为运动图像模式下的摄像条件的光圈的F值来选择基准电压VREF的值的操作的流程图。在本实施例中，在图10所示的流程图中，确定两种类型的像素、即图像形成像素和焦点检测像素中仅焦点检测像素的基准电压。

在步骤S1001中，获得在存储器单元II 614中所记录的摄像条件。在步骤S1002中，判断作为摄像条件的光圈的F值是否大于阈值Fth。如果光圈的F值大于阈值Fth(光圈相对窄)，则使过程进入步骤S1003，并且如果光圈的F值小于或等于阈值Fth(光圈相对开放)，则使过程进入步骤S1004。在步骤S1003中，在基准电压VREF＝Va的状态下，该过程结束。在步骤S1004中，在基准电压VREF＝Vc的状态下，该过程结束。

具体地，在光圈的F值大于预定值并且基准电压VREF等于Va的情况下，SEL11(111)将Va与所读出的像素信号VSsig的输出电平相比较，并且由于像素信号VSsig始终小于Va，因此输出Low。因此，在进行A/D转换时的基准电压是Vref1，并且可以低速但高位精度地进行A/D转换。换句话说，在光圈的F值大因而难以利用焦点检测像素来进行焦点检测的情况下，A/D转换需要较长时间，但是可以获得高精度的输出信号，并且可以降低焦点检测的难度。

另一方面，在光圈的F值小于或等于预定值并且基准电压VREF等于Vc的情况下，SEL11(111)输出High。因此，在进行A/D转换时的基准电压是Vref2，并可以低位精度但是高速地获得输出信号，并且可以高速地进行焦点检测。

这里，将参考图11来说明在基准电压VREF等于Va的情况和基准电压VREF等于Vc的情况之间的A/D转换精度和A/D转换所需的时间方面的差异。在基准电压VREF等于Vc的情况下，如果像素信号VSsig大于Vc，则选择参考电压Vref2，并且从时刻t0”到时刻t1”利用10位精度来进行A/D转换。此外，如果像素信号VSsig小于Vc，则选择参考电压Vref1，并且从时刻t0”到时刻t1”利用10位精度来进行A/D转换。在基准电压VREF等于Va的情况下，由于像素信号VSsig始终小于Va，因此选择参考电压Vref1，并且从时刻t0”到时刻t2”利用12位精度来进行A/D转换。

如上所述，在基准电压VREF等于Va的情况下的A/D转换时间是在基准电压VREF等于Vc的情况下的时间的四倍长。另一方面，将在基准电压VREF等于Va的情况下的A/D转换的位精度提高成在像素信号VSsig大于Vc并且基准电压VREF等于Vc的情况下的A/D转换位精度的四倍。

在图10中，基准电压VREF根据光圈的F值来确定，但是基准电压VREF可以根据拍摄的场景是否为难以进行自动焦点检测的场景来确定。将参考图12来说明根据拍摄的场景是否为运动图像模式下难以进行自动焦点检测的场景来选择基准电压VREF的操作。在本实施例中，在图12所示的流程图中，确定两种类型、即图像形成像素和焦点检测像素中仅焦点检测像素的基准电压。

在步骤S1101中，在是第一帧的情况下，使过程进入步骤S1104，并且在不是第一帧的情况下，使过程进入步骤S1102。在步骤S1102中，从存储器II614获得紧挨前一帧(前次操作)的散焦量。在步骤S1103中，将所获得的散焦量X与阈值Xth相比较。如果散焦量X小于阈值Xth，则使过程进入步骤S1104，并且如果散焦量X大于或等于阈值Xth，则使过程进入步骤S1105。在步骤S1104中，在基准电压VREF＝Va的状态下，该过程结束。在步骤S1105中，在基准电压VREF＝Vc的状态下，该过程结束。

顺便提及，在A图像和B图像之间的散焦量X小并且基准电压VREF等于Va的情况下，SEL11(111)将Va与所读出的像素信号VSsig的输出电平相比较，并且由于像素信号VSsig始终小于Va，因此输出Low。因此，在进行A/D转换时的参考电压是Vref1，并且可以低速但是高精度地进行A/D转换。因此，在焦点检测像素中，如果焦点检测计算所需的散焦量X不是充分大，则A/D转换需要较长小时，但是可以获得高精度的输出信号，并且可以降低焦点检测的难度。

另一方面，在A图像和B图像之间的散焦量X并且基准电压VREF等于Vc的情况下，SEL11(111)输出High。因此，在进行A/D转换时的参考电压将是Vref2，并且可以低精度但是高速地获得输出信号，并且高速地进行焦点检测。

如果焦点检测像素的输出电平是低输出，则通过以这种方式改变图像形成像素和焦点检测像素之间的基准电压VREF，与针对图像形成像素和焦点检测像素使用相同基准电压的情况相比，可以以更高分辨率来进行A/D转换。

此外，在使利用焦点检测像素的散焦量检测的精度劣化这样的光圈的F值大于预定值的摄像条件下，或者在拍摄难以进行自动焦点检测的场景的情况下，可以通过设置精度优先的基准电压来降低焦点检测精度的劣化。

如上所述，在本实施例中，在具有焦点检测像素和图像形成像素这两者并且应用了使A/D转换高速化的技术的图像传感器内，针对焦点检测像素和图像形成像素各自，分开设置用于切换使A/D转换高速化的技术的定时。这使得能够提供具有SN特性、动态范围特性、读出速度和自动焦点检测性能之间的适当平衡的图像传感器。

第二实施例

以下将说明本发明的第二实施例。将采用如下的摄像设备作为示例来说明该第二实施例，其中，在该摄像设备中，在图像传感器的整个摄像面上配置各自具有两个邻接的光电二极管的像素。以下将参考图1、6、7A、7B和10～16来说明本发明的第二实施例。

本实施例的图像传感器的示意结构与在第一实施例中参考图1所述的结构相同，从而省略其说明。注意，在本实施例中，摄像设备的基本结构和操作以及图像传感器的基本结构和操作与第一实施例相同，从而将使用相同附图和附图标记来给出说明。

以下将参考图13来说明图1中的图像传感器的像素101的结构示例。针对与图1的构成元件相同的构成元件指定相同的附图标记。像素101包括两个光电二极管(光电转换元件)1201r和1201l、两个传输晶体管1202r和1202l、复位晶体管1203、放大晶体管1204、选择晶体管1205以及电流源1206。传输晶体管1202r和1202l、复位晶体管1203、放大晶体管1204、选择晶体管1205以及电流源1206与第一实施例中参考图2所述相同，因而这里省略其说明。

第二实施例的像素101具有光电二极管1201r和1201l，其分别经由传输晶体管1202r和传输晶体管1202l而连接至同一浮动扩散单元FD。

分别通过控制脉冲

和

来驱动传输晶体管1202r和传输晶体管1202l，并且将光电二极管1201r和光电二极管1201l中所累积的电荷传输至浮动扩散单元FD。如果在同一时刻施加控制脉冲

和

则可以在浮动扩散单元FD上合成光电二极管1201r和光电二极管1201l中所累积的电荷并进行读出。

图14A和14B是示出第二实施例中的像素的配置和结构的图。图14A是采用2行×2列的像素的平面图。如众所周知的，在拜尔阵列中，将G像素配置在对角方向上，并且将R像素和B像素配置为两个剩余像素。重复配置2行×2列的该结构。

图14C是图14A的放大图。一个单位像素(像素)具有片上微透镜(ML)，并且被构成为包括两个光电二极管1201r和1201l。配置在像素的左侧的光电二极管1201l由PDl表示，并且配置在像素的左侧的光电二极管1201r由PDr表示。

图14B是图14A的A-A截面图。微透镜ML以及光电二极管PDl和PDr与图14C相同。此外，一个像素具有颜色滤波器CF以及用于形成用于发送CMOS传感器内的各种信号的信号线的布线层CL。光电二极管PDl和PDr接收穿过了摄像光学系统TL的相对于光轴中心的右侧的出射光瞳EPHR和左侧的出射光瞳EPHL的光。利用该结构，利用两个光电二极管(PD)来进行光瞳分割。

将利用光电二极管PDr所获得的被摄体图像假定为A图像。此外，将利用光电二极管PDl所获得的被摄体图像假定为B图像。然后，可以通过根据A图像和B图像计算图像偏移值来计算被摄体图像的散焦量。此外，在期望计算垂直方向(纵向方向)上的散焦量的情况下，在垂直方向上并排配置一个像素中的两个光电二极管PDr和PDl就足够了。

在第二实施例中的摄像设备的结构与在第一实施例中参考图6所述的结构相同，从而省略其详细说明。然而，在第二实施例中，如参考图13、14A和14B所述，图像传感器的像素结构和配置有所不同。因此，用于获得图像信号和一对像信号的图像传感器606的操作有所不同。

将参考图15A和15B来说明第二实施例中的像素读出定时。图15A示出用于仅输出图像信号的模式(以下称为“模式1”)下的读出定时。此外，图15B示出用于单独输出图像信号和一对像信号中的一个像信号(在单位像素内的至少一个光电二极管的信号)的模式(称为“模式2”)下的读出定时。这里，分别通过电荷Qr和Ql来表示图像传感器606的像素内的两个光电二极管PDr PDl中进行了光电转换的电荷。注意，从TG 108输出同步信号

触发信号

基于同步信号

来控制用于读出光电二极管PDr的电荷Qr的开始定时，并且触发信号

基于同步信号

来控制用于读出光电二极管PDl的电荷Ql的开始定时。

将参考图15A来说明在本实施例中的模式1的操作。与同步信号

的下降同步地，触发信号

和

在同一时刻改变成Hi。在触发信号

和

在同一时刻改变成Hi之后，在时间段T_a+b期间读出光电二极管PDr的电荷Qr和光电二极管PDl的电荷Ql，并且在FD上对电荷Qr和电荷Ql进行合成以获得Qr+Ql。注意，电荷Qr和电荷Ql的累积时间分别是在同步信号

的下降之前、从光电二极管PDr和光电二极管PDl上在同一时刻所进行的复位操作开始直到

和

改变成Hi为止的时刻段。换句话说，电荷Qr和电荷Ql被视为通过在同一时刻曝光同样的时间段所获得的信号。

之后，对电荷Qr+Ql进行增益调节以及从模拟信号向数字信号的A/D转换，并且作为信号Ra+b、Gra+b、Gba+b和Ba+b发送至摄像信号处理电路607。摄像信号处理电路607进行用于降低噪声的低通滤波器处理和阴影处理、诸如WB处理等的各种类型的图像信号处理，而且还进行诸如缺陷校正、黑暗阴影校正和黑色图像去除处理等的各种类型的校正和图像信号压缩等，并生成图像数据。针对同步信号

的每次下降，重复同样的操作。

另一方面，将参考图15B来说明模式2下的操作。首先，触发信号

与同步信号

的下降同步地改变成Hi。此时，触发信号

仍然为Low。在

改变成Hi之后，在时间段T_a期间读出光电二极管PDr的电荷Qr。之后，对电荷Qr进行增益调节和从模拟信号向数字信号的A/D转换，并且作为像素信号Ra、Gra、Gba和Ba发送至摄像信号处理电路607。在等待预定时间段ΔT直到光电二极管PDr的电荷Qr的读出操作完成为止之后，触发信号

改变成Hi。

在触发信号

改变成Hi之后，在时间段T_a+b期间，将光电二极管PDl的电荷Ql读出至FD，并在FD上将光电二极管PDl的电荷Ql和已经读出至FD的光电二极管PDr的电荷Qr进行合成，以获得Qr+Ql。之后，对电荷Qr+Ql进行增益调节和从模拟信号向数字信号的A/D转换，并且作为像素信号Ra+b、Gra+b、Gba+b和Ba+b发送至摄像信号处理电路607。

电荷Qr和电荷Ql的曝光期间分别是从这些电荷的光电二极管的复位操作开始、直到触发信号

和

改变成Hi为止的时间段，但是触发信号

和

改变成Hi的定时不同。因此，以不同定时来进行光电二极管的复位操作。具体地，在光电二极管PDr的复位操作后等待预定时间段ΔT之后，在同步信号

的下降之前进行光电二极管PDl的复位操作。因此，在同一时刻，对电荷Qr和电荷Ql曝光同样的时间段。针对同步信号

的每次下降，重复同样的操作。

摄像信号处理电路607根据像素信号Ra+b、Gra+b、Gba+b和Ba+b以及像素信号Ra、Gra、Gba和Ba，来生成源自光电二极管PDl的电荷Ql的像素信号Rb、Grb、Gbb和Bb。此外，根据由像素信号Ra、Gra、Gba和Ba构成的并且源自光电二极管PDr的A图像以及由像素信号Rb、Grb、Gbb和Bb构成的并且源自光电二极管PDl的B图像，来计算A图像和B图像的图像偏移值。此外，根据图像偏移值来计算散焦量X，并且将散焦量X存储在存储器单元II 614中。整体控制计算单元609基于散焦量X来指示透镜驱动单元602驱动透镜单元601，并且进行焦点调节操作。根据从整体控制计算单元609向图像传感器606的TG 108的控制信号，来切换是在模式1下驱动图像传感器606还是在模式2下驱动图像传感器606。A/D转换单元的定时与第一实施例中参考图7A和7B所述的定时相同，从而省略其说明。

图16是示出在第二实施例中的像素的基准电压VREF的确定操作的流程图。将参考图16来说明在模式1下驱动图像传感器的情况和在模式2下驱动图像传感器的情况之间选择不同的基准电压VREF的值的操作。

在步骤S1601中，基于从整体控制计算单元609向图像传感器606内的TG108的控制信号，来判断图像传感器606的驱动模式是否为模式1。如果驱动模式是模式1，则使过程进入步骤S1602，并且如果驱动模式是模式2，则使过程进入步骤S1603。在步骤S1602中，在基准电压VREF＝Vb的状态下，该过程结束。在步骤S1603中，在基准电压VREF＝Va的状态下，该过程结束。

具体地，在用于读出焦点检测像素的模式的情况下，可以通过始终进行高精度的A/D转换来始终获得高精度的自动焦点检测性能。此外，在图16中，在用于读出焦点检测像素的模式的情况下，始终进行高精度的A/D转换。然而，仅在进行自动焦点检测时难以获得散焦量的条件下(诸如在光圈的F值大的情况下、或者在难以进行自动焦点检测的场景的情况下等)，可以进行高精度的A/D转换。根据光圈的F值来确定基准电压VREF的操作与图10所示的操作相同。此外，根据拍摄的场景是否为难以进行自动焦点检测的场景来确定基准电压VREF的操作与图12所示的操作相同。

在本实施例中，说明了像素内的光电二极管PD的数量为2的情况，但是不必说如果像素内的光电二极管PD的数量是四个或更多，则该情况同样适用。

如上所述，在本实施例中，说明了如下方法：在像素内具有多个光电二极管PD并且应用了使A/D转换高速化的技术的图像传感器中，根据驱动模式、摄像条件或拍摄的场景，来设置用于切换针对A/D转换所使用的斜坡波形的参考信号的阈值。该方法使得能够提供在SN特性、动态范围特性、读出速度和自动焦点检测性能之间具有适当平衡的图像传感器。

其它实施例

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (19)

1.一种摄像设备，包括：

像素阵列，其具有多个图像形成像素和多个焦点检测像素；

读出单元，用于从所述像素阵列读出像素信号；以及

A/D转换单元，其具有第一模式和第二模式，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，

其特征在于，还包括：

控制单元，用于根据从所述像素阵列读出的像素信号的信号电平和基准电平之间的大小关系来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

所述多个焦点检测像素离散地配置在所述多个图像形成像素之间。

3.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

在所述像素信号的信号电平高于或等于所述基准电平的情况下，所述控制单元在所述第一模式下进行A/D转换。

4.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

所述控制单元在读出所述图像形成像素的信号的情况和读出所述焦点检测像素的信号的情况之间改变所述基准电平。

5.根据权利要求4所述的摄像设备，其中，

与读出所述图像形成像素的信号的情况相比，在读出所述焦点检测像素的信号的情况下，所述控制单元将所述基准电平设置得较低。

6.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

所述控制单元根据摄像光学系统的光圈的F值来改变所述基准电平。

7.根据权利要求6所述的摄像设备，其中，

在所述摄像光学系统的光圈的F值大于预定值的情况下，所述控制单元将所述基准电平设置为高。

8.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

所述控制单元根据要拍摄的被摄体的场景来改变所述基准电平。

9.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，

所述控制单元基于散焦量来改变所述基准电平。

10.一种摄像设备，包括：

像素阵列，其具有多个单位像素，所述多个单位像素各自包括用于接收穿过了摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束的多个光电转换元件；

读出单元，用于从所述像素阵列读出像素信号；以及

A/D转换单元，其具有第一模式和第二模式，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出单元所读出的像素信号进行A/D转换，

其特征在于，还包括：

控制单元，用于根据从所述像素阵列读出的像素信号的信号电平和基准电平之间的大小关系来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

11.根据权利要求10所述的摄像设备，其中，

在所述像素信号的信号电平高于或等于所述基准电平的情况下，所述控制单元在所述第一模式下进行A/D转换。

12.根据权利要求10所述的摄像设备，其中，

所述控制单元在对所述单位像素中的多个光电转换元件的信号进行合成并读出合成后的信号的情况和单独读出所述单位像素中的多个光电转换元件的至少一个信号的情况之间改变所述基准电平。

13.根据权利要求12所述的摄像设备，其中，

与在对所述单位像素中的多个光电转换元件的信号进行合成并读出合成后的信号的情况相比，在单独读出所述单位像素中的多个光电转换元件的至少一个信号的情况下，所述控制单元将所述基准电平设置得较高。

14.根据权利要求10所述的摄像设备，其中，

所述控制单元根据摄像光学系统的光圈的F值来改变所述基准电平。

15.根据权利要求14所述的摄像设备，其中，

在所述摄像光学系统的光圈的F值大于预定值的情况下，所述控制单元将所述基准电平设置为高。

16.根据权利要求10所述的摄像设备，其中，

所述控制单元根据要拍摄的被摄体的场景来改变所述基准电平。

17.根据权利要求10所述的摄像设备，其中，

所述控制单元基于散焦量来改变所述基准电平。

18.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有多个图像形成像素和多个焦点检测像素的像素阵列，所述控制方法包括：

读出步骤，用于从所述像素阵列读出像素信号；以及

进行具有第一模式和第二模式的A/D转换，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换，

其特征在于，还包括：

根据从所述像素阵列读出的像素信号的信号电平和基准电平之间的大小关系来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

19.一种摄像设备的控制方法，所述摄像设备包括具有多个单位像素的像素阵列，所述多个单位像素各自包括用于接收穿过了摄像光学系统的出射光瞳的不同区域的光束的多个光电转换元件，所述控制方法包括：

读出步骤，用于从所述像素阵列读出像素信号；以及

进行具有第一模式和第二模式的A/D转换，其中所述第一模式用于利用第一分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换，以及所述第二模式用于利用比所述第一分辨率高的第二分辨率来对所述读出步骤中所读出的像素信号进行A/D转换，

其特征在于，还包括：

根据从所述像素阵列读出的像素信号的信号电平和基准电平之间的大小关系来在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。

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