JP2008085535A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1蓄積制御信号により蓄積時間が制御されて第1画像信号を生成する撮像画素310と、第1蓄積制御信号とは独立した第2蓄積制御信号により蓄積時間が制御されて第2画像信号を生成する焦点検出画素312,313とを備える。
【選択図】図3
Description
(2) 請求項1の撮像素子は、撮像画素が、蓄積時間内の入射光に応じた電荷を蓄積する撮像用光電変換部と、蓄積終了後に光電変換部の蓄積電荷を転送して電荷量に応じた信号を出力する撮像用出力部とを有し、焦点検出画素が、蓄積時間内の入射光に応じた電荷を蓄積する焦点検出用光電変換部と、蓄積終了後に光電変換部の蓄積電荷を転送して一時的に保持する電荷保持部と、電荷保持部に保持された電荷量に応じた画像信号を出力する焦点検出用出力部とを有する。
(3) 請求項3の撮像素子は、焦点検出画素が一対の光電変換部を有する。
(4) 請求項4の撮像素子は、焦点検出画素が、第1光電変換部を有する第1焦点検出画素と、第1光電変換部と対になる第2光電変換部を有する第2焦点検出画素とからなる。
(5) 請求項5の撮像素子は、撮像画素および焦点検出画素の出力部は、光電変換部の蓄積電荷が転送される浮遊拡散部と、浮遊拡散部に転送された電荷の電荷量に応じた画像信号を出力する増幅部とを備える。
(6) 請求項6の撮像素子は、撮像画素が行列配置されており、すべての撮像画素に対して同一蓄積時間で蓄積制御し、かつ同一行のすべての撮像画素に対しては蓄積開始と蓄積終了を同一タイミングとする。
(7) 請求項7の発明は、撮像光学系により撮像された像を撮像する請求項2〜6のいずれか1項に記載の撮像素子と、撮像素子の蓄積時間制御と出力読み出し制御を行う制御手段と、第1画像信号に基づく表示を行う表示手段と、第2画像信号に基づいて撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置であって、制御手段によって、撮像画素と焦点検出画素の蓄積時間制御を並列に行い、第1蓄積制御信号により撮像画素を蓄積制御し、第1画像信号を所定周期で読み出して表示手段による表示を行うとともに、第2蓄積制御信号により焦点検出画素を撮像画素とは独立に蓄積制御し、所定周期に同期して第2画像信号を読み出して焦点検出手段による焦点検出を行う。
(8) 請求項8の撮像装置は、制御手段によって、撮像画素と焦点検出画素の配列位置に応じた順に第1画像信号および第2画像信号を読み出すとともに、読み出した第2画像信号の有効または無効を指定する。
(9) 請求項9の撮像装置は、制御手段によって、第1画像信号の読み出しと、第2画像信号の読み出しとを独立に行う。
(10) 請求項10の撮像装置は、制御手段によって、撮像画素の一部から第1画像信号の読み出しを行う。
(11) 請求項11の撮像装置は、画像信号を記録する記録手段を備え、制御手段によって、撮像画素と焦点検出画素とを並列に動作させ、第1蓄積制御信号と第2蓄積制御信号により撮像画素と焦点検出画素を同一の蓄積時間で蓄積制御して得られる第1画像信号と第2画像信号を記録手段に記録する。
(12) 請求項12の発明は、第1蓄積制御信号により蓄積時間が制御される第1画素群と、第1画素群と同一基板上に第1画素群に周囲を囲まれて形成され、第1蓄積制御信号とは独立した第2蓄積制御信号により蓄積時間が制御される第2画素群と、第1画素群で得られる第1画像信号および第2画素群で得られる第2画像信号を時分割で出力する出力部とを備える。
(13) 請求項13の撮像素子は、第1画素群に属する画素と第2画素群に属する画素とが二次元状に配置され、第1画素群に属する画素はローリングシャッター方式で蓄積時間が制御される。
(14) 請求項14の撮像素子は、第1画素群に属する画素と第2画素群に属する画素とが二次元状に配置され、第2画素群は複数あり、第2画素群ごとに蓄積時間および蓄積のタイミングが独立に制御される。
(15) 請求項15の撮像素子は、第1画像信号を出力部から周期的に出力させるとともに、第1画像信号の出力の合間をぬって第2画像信号を前記出力部から出力させる制御部を備える。
(16) 請求項16の撮像素子は、第2画素群の各画素は、画像信号を一時的に保持する電荷保持部を備える。
(17) 請求項17の撮像素子は、第1画像信号は表示に用いられ、第2画像信号は焦点検出に用いられる。
(18) 請求項18の発明は、撮像光学系により撮像された像を撮像する撮像素子であって、表示用画像信号を生成する撮像画素と、焦点検出用画像信号を生成する焦点検出画素とを有する撮像素子と、撮像素子の蓄積時間制御と出力読み出し制御を行う制御手段と、表示用画像信号に基づく表示を行う表示手段と、焦点検出用画像信号に基づいて撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置であって、制御手段は、撮像画素と焦点検出画素を並列に動作させるとともに、撮像画素と焦点検出画素を同一の蓄積時間で蓄積制御し、表示用画像信号を所定周期で破壊読み出しして表示手段による表示を行うとともに、焦点検出用画像信号を所定周期で非破壊読み出しして焦点検出手段により焦点検出を行う。
(19) 請求項19の発明は、撮像光学系により撮像された像を撮像する撮像素子であって、表示用画像信号を生成する撮像画素と、焦点検出用画像信号を生成する焦点検出画素と、表示用画像信号と焦点検出用画像信号を増幅して出力する出力部とを有する撮像素子と、撮像素子の蓄積時間制御と出力読み出し制御を行う制御手段と、表示用画像信号に基づく表示を行う表示手段と、焦点検出用画像信号に基づいて撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置であって、制御手段は、撮像画素と焦点検出画素を並列に動作させるとともに、撮像画素と焦点検出画素を同一の蓄積時間で蓄積制御し、出力部により所定増幅率で増幅された表示用画像信号を所定周期で読み出して表示手段による表示を行うとともに、出力部により所定増幅度と異なる増幅度で増幅された焦点検出用画像信号を表示用画像信号の読み出しに同期して読み出して焦点検出手段により焦点検出を行う。
An=αn+2・αn+1+αn+2、
Bn=βn+2・βn+1+βn+2 ・・・(1)
(1)式において、n=1〜Nである。
C(k)=Σ|An・Bn+1+k−Bn+k・An+1| ・・・(2)
(2)式において、Σ演算はnについて累積される。また、nのとる範囲は、ずらし量kに応じてAn、An+1、Bn+k、Bn+1+kのデータが存在する範囲に限定される。ずらし量kは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。
x=kj+D/SLOP ・・・(3)
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(4)
D={C(kj-1)−C(kj+1)}/2 ・・・(5)
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj-1)−C(kj)} ・・・(6)
C(k)=Σ|An/An+1−Bn+k/Bn+1+k| ・・・(7)
(7)式において、Σ演算はnについて累積される。nのとる範囲は、ずらし量kに応じてAn、An+1、Bn+k、Bn+1+kのデータが存在する範囲に限定される。なお、相関演算式としては上記(2)式や(7)式に限定されず、他の相関演算式を利用することができる。
DEF=KX・PY・x ・・・(8)
(8)式において、PYは検出ピッチ(焦点検出画素のピッチ)であり、KXは一対の測距瞳を通過する光束の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。一対の測距瞳を通過する光束の重心の開き角の大きさは交換レンズの絞り開口の大きさ(絞り値)に応じて変化するので、レンズ情報に応じて決定される。
図21は変形例の撮像素子212Aの回路構成を示す。なお、図18に示す要素と同様な要素に対しては同一の符号を付して説明を省略する。図18に示す撮像素子212では焦点検出画素312、313が行方向に並んでいたが、図21に示す変形例の撮像素子212Aでは焦点検出画素312、313を列方向(2行目の2列目と3行目の2列目)に配置した例である。つまり、図3に示す撮像素子212の画素配置を90度回転した画素配置としたものである。制御信号ΦRaは列方向に配置された焦点検出画素312、313に共通に配置される。このような回路構成とすれば、図20に示す動作フローと同様な動作フローにより列方向に延在する焦点検出領域を設定することができる。
FD 浮遊拡散層
AMP 増幅MOSトランジスタ
214a 撮像素子駆動制御回路
214d ボディCPU
216 液晶表示素子
219 メモリカード
310 撮像画素
312、313 焦点検出画素
502 信号保持部
506 出力回路
Claims (19)
- 第1蓄積制御信号により蓄積時間が制御されて第1画像信号を生成する撮像画素と、
前記第1蓄積制御信号とは独立した第2蓄積制御信号により蓄積時間が制御されて第2画像信号を生成する焦点検出画素とを備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記撮像画素は、蓄積時間内の入射光に応じた電荷を蓄積する撮像用光電変換部と、蓄積終了後に前記光電変換部の蓄積電荷を転送して電荷量に応じた信号を出力する撮像用出力部とを有し、
前記焦点検出画素は、蓄積時間内の入射光に応じた電荷を蓄積する焦点検出用光電変換部と、蓄積終了後に前記光電変換部の蓄積電荷を転送して一時的に保持する電荷保持部と、前記電荷保持部に保持された電荷量に応じた画像信号を出力する焦点検出用出力部とを有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項2に記載の撮像素子において、
前記焦点検出画素は一対の光電変換部を有することを特徴とする撮像素子。 - 請求項2に記載の撮像素子において、
前記焦点検出画素は、第1光電変換部を有する第1焦点検出画素と、前記第1光電変換部と対になる第2光電変換部を有する第2焦点検出画素とからなることを特徴とする撮像素子。 - 請求項2に記載の撮像素子において、
前記撮像画素および前記焦点検出画素の前記出力部は、前記光電変換部の蓄積電荷が転送される浮遊拡散部と、前記浮遊拡散部に転送された電荷の電荷量に応じた画像信号を出力する増幅部とを備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記撮像画素は行列配置されており、すべての前記撮像画素に対して同一蓄積時間で蓄積制御し、かつ同一行のすべての前記撮像画素に対しては蓄積開始と蓄積終了を同一タイミングとすることを特徴とする撮像素子。 - 撮像光学系により撮像された像を撮像する請求項2〜6のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子の蓄積時間制御と出力読み出し制御を行う制御手段と、
前記第1画像信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記第2画像信号に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置であって、
前記制御手段は、前記撮像画素と前記焦点検出画素の蓄積時間制御を並列に行い、前記第1蓄積制御信号により前記撮像画素を蓄積制御し、前記第1画像信号を所定周期で読み出して前記表示手段による表示を行うとともに、前記第2蓄積制御信号により前記焦点検出画素を前記撮像画素とは独立に蓄積制御し、前記所定周期に同期して前記第2画像信号を読み出して前記焦点検出手段による焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記撮像画素と前記焦点検出画素の配列位置に応じた順に前記第1画像信号および前記第2画像信号を読み出すとともに、読み出した前記第2画像信号の有効または無効を指定することを特徴とする撮像装置。 - 請求項7に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記第1画像信号の読み出しと、前記第2画像信号の読み出しとを独立に行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記撮像画素の一部から前記第1画像信号の読み出しを行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項7〜10のいずれか1項に記載の撮像装置において、
画像信号を記録する記録手段を備え、
前記制御手段は、前記撮像画素と前記焦点検出画素とを並列に動作させ、前記第1蓄積制御信号と前記第2蓄積制御信号により前記撮像画素と前記焦点検出画素を同一の蓄積時間で蓄積制御して得られる前記第1画像信号と前記第2画像信号を前記記録手段に記録することを特徴とする撮像装置。 - 第1蓄積制御信号により蓄積時間が制御される第1画素群と、
前記第1画素群と同一基板上に前記第1画素群に周囲を囲まれて形成され、前記第1蓄積制御信号とは独立した第2蓄積制御信号により蓄積時間が制御される第2画素群と、
前記第1画素群で得られる第1画像信号および前記第2画素群で得られる第2画像信号を時分割で出力する出力部とを備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項12に記載の撮像素子において、
前記第1画素群に属する画素と前記第2画素群に属する画素とが二次元状に配置され、前記第1画素群に属する画素はローリングシャッター方式で蓄積時間が制御されることを特徴とする撮像素子。 - 請求項12に記載の撮像素子において、
前記第1画素群に属する画素と前記第2画素群に属する画素とが二次元状に配置され、前記第2画素群は複数あり、前記第2画素群ごとに蓄積時間および蓄積のタイミングが独立に制御されることを特徴とする撮像素子。 - 請求項12〜14のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記第1画像信号を前記出力部から周期的に出力させるとともに、前記第1画像信号の出力の合間をぬって前記第2画像信号を前記出力部から出力させる制御部を備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項12〜15のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記第2画素群の各画素は、画像信号を一時的に保持する電荷保持部を備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項12〜16のいずれか1項に記載の撮像素子において、
前記第1画像信号は表示に用いられ、前記第2画像信号は焦点検出に用いられることを特徴とする撮像素子。 - 撮像光学系により撮像された像を撮像する撮像素子であって、表示用画像信号を生成する撮像画素と、焦点検出用画像信号を生成する焦点検出画素とを有する撮像素子と、
前記撮像素子の蓄積時間制御と出力読み出し制御を行う制御手段と、
前記表示用画像信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記焦点検出用画像信号に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置であって、
前記制御手段は、前記撮像画素と前記焦点検出画素を並列に動作させるとともに、前記撮像画素と前記焦点検出画素を同一の蓄積時間で蓄積制御し、前記表示用画像信号を所定周期で破壊読み出しして前記表示手段による表示を行うとともに、前記焦点検出用画像信号を前記所定周期で非破壊読み出しして前記焦点検出手段により焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。 - 撮像光学系により撮像された像を撮像する撮像素子であって、表示用画像信号を生成する撮像画素と、焦点検出用画像信号を生成する焦点検出画素と、前記表示用画像信号と前記焦点検出用画像信号を増幅して出力する出力部とを有する撮像素子と、
前記撮像素子の蓄積時間制御と出力読み出し制御を行う制御手段と、
前記表示用画像信号に基づく表示を行う表示手段と、
前記焦点検出用画像信号に基づいて前記撮像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置であって、
前記制御手段は、前記撮像画素と前記焦点検出画素を並列に動作させるとともに、前記撮像画素と前記焦点検出画素を同一の蓄積時間で蓄積制御し、前記出力部により所定増幅率で増幅された前記表示用画像信号を所定周期で読み出して前記表示手段による表示を行うとともに、前記出力部により前記所定増幅度と異なる増幅度で増幅された前記焦点検出用画像信号を前記表示用画像信号の読み出しに同期して読み出して前記焦点検出手段により焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。
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