JP2012231421A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of pixel signals output by an image pickup device included in an imaging apparatus.SOLUTION: An imaging apparatus comprises: an image pickup device in which a plurality of pixels are disposed, each of the pixels including an electric charge storage part for storing electric charge corresponding to the amount of incident light and an electric charge holding part for holding the electric charge transferred from the electric charge storage part, and which includes a signal output part for outputting a pixel signal corresponding to the electric charge transferred from the electric charge storage part to the electric charge holding part; storage means for prestoring, for each of the plurality of pixels, information on incompletely transferred electric charge corresponding to the remaining incompletely transferred electric charge in the electric charge storage part as the charge is transferred from the electric charge storage part to the electric charge holding part, for each pixel corresponding to the electric charge storage part; and correction means for correcting the pixel signal output by the signal output part on the basis of the incompletely transferred electric charge information stored by the storage means.

Description

本発明はCCD、およびCMOSなどの電荷蓄積型の撮像素子を用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus using a charge storage type image pickup element such as a CCD and a CMOS.

電荷蓄積型の撮像素子は複数の画素を有し、各画素はフォトダイオードのような光電変換電荷蓄積部を含む。入射光量に応じて光電変換電荷蓄積部により蓄積された電荷は光電変換電荷蓄積部の外部に転送され、転送された電荷量に応じた電気信号が撮像素子の外部に出力される。撮像装置は該撮像素子から出力される電気信号による画素信号に応じて画像データを生成し、焦点検出動作を行う。   The charge storage type imaging device has a plurality of pixels, and each pixel includes a photoelectric conversion charge storage portion such as a photodiode. The charges accumulated by the photoelectric conversion charge accumulation unit according to the amount of incident light are transferred to the outside of the photoelectric conversion charge accumulation unit, and an electrical signal corresponding to the transferred charge amount is output to the outside of the image sensor. The imaging device generates image data according to a pixel signal based on an electrical signal output from the imaging element, and performs a focus detection operation.

一般に光電変換電荷蓄積部に蓄積された電荷を光電変換電荷蓄積部の外部に転送する際に、不完全転送により一部の電荷が光電変換電荷蓄積部に残存してしまう現象がある。このような蓄積電荷の不完全転送現象による画像の色再現性への悪影響を防止するために、ISO感度に応じた全画素一律の補正量を撮像素子の出力信号に加算することが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In general, when the charge accumulated in the photoelectric conversion charge storage unit is transferred to the outside of the photoelectric conversion charge storage unit, there is a phenomenon that a part of the charge remains in the photoelectric conversion charge storage unit due to incomplete transfer. In order to prevent an adverse effect on image color reproducibility due to such an incomplete transfer phenomenon of accumulated charges, it is known to add a correction amount that is uniform for all pixels according to the ISO sensitivity to the output signal of the image sensor. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2006−157677号公報JP 2006-157777 A

しかしながら、光電変換電荷蓄積部から外部に電荷を転送する際に光電変換電荷蓄積部に残存する電荷量は各画素の光電変換部毎に異なる。上述した従来技術における蓄積電荷の不完全転送の補正処理を行っても、そうした各画素の残存電荷量の不均一性は像パターンとして認識されてしまう。そのために、撮像素子が出力する画素信号の精度が必ずしも高くないという問題がある。   However, the amount of charge remaining in the photoelectric conversion charge storage unit when the charge is transferred from the photoelectric conversion charge storage unit to the outside differs depending on the photoelectric conversion unit of each pixel. Even if the incomplete transfer of accumulated charges in the above-described prior art is corrected, such non-uniformity in the residual charge amount of each pixel is recognized as an image pattern. Therefore, there is a problem that the accuracy of the pixel signal output from the image sensor is not necessarily high.

請求項1に記載の発明による撮像装置は、複数の画素が配置され、複数の画素の各々には入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と電荷蓄積部から転送される電荷を保持する電荷保持部とが含まれ、電荷蓄積部から電荷保持部へ転送される転送電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部を有する撮像素子と、複数の画素の各々について、電荷蓄積部から電荷保持部への電荷転送時に電荷蓄積部に残存する不完全転送電荷量に応じた不完全転送電荷量情報を、電荷蓄積部に対応する画素毎に予め記憶する記憶手段と、信号出力部により出力された画素信号に対して、記憶手段により記憶された不完全転送電荷量情報に基づく補正を行う補正手段とを備えることを特徴とする。   In the imaging device according to the first aspect, a plurality of pixels are arranged, and each of the plurality of pixels holds a charge accumulation unit that accumulates a charge corresponding to the amount of incident light and a charge transferred from the charge accumulation unit. An image sensor having a signal output unit that outputs a pixel signal corresponding to a transfer charge amount transferred from the charge storage unit to the charge storage unit, and each of the plurality of pixels from the charge storage unit. Storage means for storing incompletely transferred charge amount information corresponding to the incompletely transferred charge amount remaining in the charge accumulation unit during charge transfer to the charge holding unit for each pixel corresponding to the charge accumulation unit, and a signal output unit And a correction unit that corrects the output pixel signal based on the incomplete transfer charge amount information stored in the storage unit.

本発明によれば、撮像装置の有する撮像素子が出力する画素信号の精度を上げることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision of the pixel signal which the image pick-up element which an imaging device has can output can be raised.

第1の実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the structure of the digital still camera of 1st Embodiment. 交換レンズの予定結像面に設定した撮影画面上における焦点検出エリアを示す図である。It is a figure which shows the focus detection area on the imaging | photography screen set to the scheduled image formation surface of an interchangeable lens. 撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。It is a front view which shows the detailed structure of an image pick-up element. 一対の測距瞳から各焦点検出エリアに到来する一対の焦点検出光束の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of a pair of focus detection light beam which arrives at each focus detection area from a pair of ranging pupil. 撮像素子の回路構成概念図、およびボディ駆動制御装置内における焦点検出画素信号の補正処理の流れを表すブロック図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of a circuit configuration of an image sensor, and a block diagram illustrating a flow of correction processing of a focus detection pixel signal in the body drive control device. 各画素の詳細回路図である。It is a detailed circuit diagram of each pixel. 撮像素子の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of an image pick-up element. 撮像素子の動作タイミングチャートである。It is an operation | movement timing chart of an image pick-up element. 撮像画素および焦点検出画素の動作を示す電位分布図である。It is an electric potential distribution diagram showing operation of an imaging pixel and a focus detection pixel. デジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the imaging operation of a digital still camera. 焦点検出画素の光電変換電荷蓄積部で蓄積された電荷量と画素信号の信号値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric charge amount accumulate | stored in the photoelectric conversion charge storage part of the focus detection pixel, and the signal value of a pixel signal. 焦点検出画素の光電変換電荷蓄積部で蓄積された電荷量に比例した電荷量情報と画素信号の信号値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the electric charge amount information proportional to the electric charge amount accumulate | stored in the photoelectric conversion electric charge accumulation | storage part of a focus detection pixel, and the signal value of a pixel signal. 不完全転送の補正に加えて、感度不均一性の補正を行う場合の電荷量情報と画素信号の信号値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between charge amount information and the signal value of a pixel signal in the case of correcting sensitivity non-uniformity in addition to incomplete transfer correction.

−−−第1の実施の形態−−−
第1の実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式のデジタルスチルカメラを例に挙げて説明する。図1は、第1の実施の形態のデジタルスチルカメラ201の構成を示す横断面図である。本実施の形態のデジタルスチルカメラ201は、交換レンズ202とカメラボディ203とから構成され、交換レンズ202がマウント部204を介してカメラボディ203に装着される。カメラボディ203にはマウント部204を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ202が装着可能である。
--- First embodiment ---
A lens interchangeable digital still camera will be described as an example of the imaging apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a digital still camera 201 according to the first embodiment. A digital still camera 201 according to the present embodiment includes an interchangeable lens 202 and a camera body 203, and the interchangeable lens 202 is attached to the camera body 203 via a mount unit 204. An interchangeable lens 202 having various photographing optical systems can be attached to the camera body 203 via a mount unit 204.

交換レンズ202は、レンズ209、ズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210、絞り211、レンズ駆動制御装置206などを有する。レンズ駆動制御装置206は、不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。レンズ駆動制御装置206は、フォーカシング用レンズ210の焦点調節および絞り211の開口径調節のための駆動制御、ならびにズーミング用レンズ208、フォーカシング用レンズ210および絞り211の状態検出などを行う。また、後述するボディ駆動制御装置214との通信によりレンズ情報の送信およびカメラ情報(デフォーカス量や絞り値など)の受信を行う。絞り211は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。   The interchangeable lens 202 includes a lens 209, a zooming lens 208, a focusing lens 210, a diaphragm 211, a lens drive control device 206, and the like. The lens drive control device 206 includes a microcomputer (not shown), a memory, a drive control circuit, and the like. The lens drive control device 206 performs drive control for adjusting the focus of the focusing lens 210 and adjusting the aperture diameter of the aperture 211, and detecting the states of the zooming lens 208, the focusing lens 210, and the aperture 211, and the like. In addition, lens information is transmitted and camera information (defocus amount, aperture value, etc.) is received by communication with a body drive control device 214 described later. The aperture 211 forms an aperture having a variable aperture diameter at the center of the optical axis in order to adjust the amount of light and the amount of blur.

カメラボディ203は、撮像素子212、ボディ駆動制御装置214、液晶表示素子駆動回路215、液晶表示素子216、接眼レンズ217、不揮発性メモリ218、メモリカード219などを有している。撮像素子212には、撮像画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置に対応した部分に焦点検出画素が配置されている。不揮発性メモリ218には、後述するように、焦点検出画素の出力信号、すなわち焦点検出信号を補正するための補正情報が各焦点検出画素毎に格納されている。ボディ駆動制御装置214は、不揮発性メモリ218に格納されている該補正情報に基づき、焦点検出信号に対し後述する補正処理を行う。   The camera body 203 includes an imaging element 212, a body drive control device 214, a liquid crystal display element drive circuit 215, a liquid crystal display element 216, an eyepiece lens 217, a nonvolatile memory 218, a memory card 219, and the like. In the imaging device 212, imaging pixels are two-dimensionally arranged, and focus detection pixels are arranged at portions corresponding to the focus detection positions. As will be described later, the nonvolatile memory 218 stores output information of the focus detection pixel, that is, correction information for correcting the focus detection signal for each focus detection pixel. Based on the correction information stored in the nonvolatile memory 218, the body drive control device 214 performs correction processing described later on the focus detection signal.

ボディ駆動制御装置214は、マイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212の駆動制御と、画像信号および焦点検出信号の読み出しと、焦点検出信号に基づく焦点検出演算および交換レンズ202の焦点調節とを繰り返し行うとともに、画像信号の処理および記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置214は電気接点213を介してレンズ駆動制御装置206との通信を行い、レンズ情報の受信およびカメラ情報の送信を行う。   The body drive control device 214 includes a microcomputer, a memory, a drive control circuit, and the like. The body drive control device 214 repeatedly performs drive control of the image sensor 212, readout of the image signal and focus detection signal, focus detection calculation based on the focus detection signal, and focus adjustment of the interchangeable lens 202, and processing of the image signal. Also performs recording, camera operation control, etc. The body drive control device 214 communicates with the lens drive control device 206 via the electrical contact 213 to receive lens information and send camera information.

液晶表示素子216は電気的なビューファインダー(EVF:Electronic View Finder)として機能する。液晶表示素子駆動回路215は撮像素子212から読み出された画像信号に基づきスルー画像を液晶表示素子216に表示し、撮影者は接眼レンズ217を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード219は、撮像素子212により撮像された画像信号に基づいて生成される画像データを記憶する画像ストレージである。   The liquid crystal display element 216 functions as an electric view finder (EVF). The liquid crystal display element driving circuit 215 displays a through image on the liquid crystal display element 216 based on the image signal read from the image sensor 212, and the photographer can observe the through image through the eyepiece 217. The memory card 219 is an image storage that stores image data generated based on an image signal captured by the image sensor 212.

交換レンズ202を通過した光束により、撮像素子212の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子212により光電変換され、画像信号および焦点検出信号がボディ駆動制御装置214へ送られる。   A subject image is formed on the light receiving surface of the image sensor 212 by the light beam that has passed through the interchangeable lens 202. This subject image is photoelectrically converted by the image sensor 212, and an image signal and a focus detection signal are sent to the body drive control device 214.

ボディ駆動制御装置214は、図10を用いて後述するように、撮像制御機能および焦点検出制御機能を有する。ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212の焦点検出画素からの焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量を、レンズ駆動制御装置206へ送る。また、ボディ駆動制御装置214は、撮像素子212からの画像信号を処理して画像データを生成し、メモリカード219に格納するとともに、撮像素子212からのスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路215へ送り、スルー画像を液晶表示素子216に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置214は、レンズ駆動制御装置206へ絞り制御情報を送って絞り211の開口制御を行う。   The body drive control device 214 has an imaging control function and a focus detection control function, as will be described later with reference to FIG. The body drive control device 214 calculates the defocus amount based on the focus detection signal from the focus detection pixel of the image sensor 212 and sends this defocus amount to the lens drive control device 206. The body drive control device 214 processes the image signal from the image sensor 212 to generate image data, stores the image data in the memory card 219, and transmits the through image signal from the image sensor 212 to the liquid crystal display element drive circuit 215. The through image is displayed on the liquid crystal display element 216. Further, the body drive control device 214 sends aperture control information to the lens drive control device 206 to control the aperture of the aperture 211.

レンズ駆動制御装置206は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放F値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ208およびフォーカシング用レンズ210の位置と絞り211の絞り値とを検出し、これらのレンズ位置と絞り値とに応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値とに応じたレンズ情報を選択する。   The lens drive controller 206 updates the lens information according to the focusing state, zooming state, aperture setting state, aperture opening F value, and the like. Specifically, the positions of the zooming lens 208 and the focusing lens 210 and the aperture value of the aperture 211 are detected, and lens information is calculated according to these lens positions and aperture values, or prepared in advance. Lens information corresponding to the lens position and aperture value is selected from the look-up table.

レンズ駆動制御装置206は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ210を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置206は受信した絞り値に応じて絞り211を駆動する。   The lens drive control device 206 calculates a lens drive amount based on the received defocus amount, and drives the focusing lens 210 to the in-focus position according to the lens drive amount. Further, the lens drive control device 206 drives the diaphragm 211 in accordance with the received diaphragm value.

図2は、交換レンズ202の予定結像面、すなわち撮像面に設定した撮影画面上における焦点検出位置(焦点検出エリア)を示す図であり、後述する撮像素子212上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア、焦点検出位置)の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面100上の中央および上下の3箇所に焦点検出エリア101〜103が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が直線的に配列される。   FIG. 2 is a diagram showing a focus detection position (focus detection area) on a scheduled imaging plane of the interchangeable lens 202, that is, a shooting screen set on the imaging plane. An example of a region (focus detection area, focus detection position) where an image is sampled on a shooting screen at the time of detection is shown. In this example, focus detection areas 101 to 103 are arranged at the center and three locations above and below the rectangular shooting screen 100. Focus detection pixels are linearly arranged in the longitudinal direction of the focus detection area indicated by a rectangle.

図3は撮像素子212の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子212上の焦点検出エリア101の近傍を拡大して示す。撮像素子212には、撮像画素310が二次元正方格子状に稠密に配列されるとともに、焦点検出エリア101に対応する位置には焦点検出用の焦点検出画素313、314が垂直方向の直線状に隣接して交互に配列される。なお、焦点検出エリア102、103の近傍の構成も図3に示す構成と同様である。   FIG. 3 is a front view showing a detailed configuration of the image sensor 212, and shows an enlarged vicinity of the focus detection area 101 on the image sensor 212. In the imaging element 212, the imaging pixels 310 are densely arranged in a two-dimensional square lattice, and focus detection pixels 313 and 314 for focus detection are linearly arranged in a vertical direction at positions corresponding to the focus detection area 101. Adjacently arranged alternately. The configuration in the vicinity of the focus detection areas 102 and 103 is the same as the configuration shown in FIG.

撮像画素310は、図3に示すようにマイクロレンズ10、光電変換部11、および色フィルター(不図示)から構成される。色フィルターは赤(R)、緑(G)、青(B)の3種類からなり、それぞれの色に対応する分光感度特性を有している。撮像素子212には、各色フィルターを備えた撮像画素310がベイヤー配列されている。   As shown in FIG. 3, the imaging pixel 310 includes a microlens 10, a photoelectric conversion unit 11, and a color filter (not shown). The color filter includes three types of red (R), green (G), and blue (B), and has spectral sensitivity characteristics corresponding to each color. In the image pickup device 212, image pickup pixels 310 having respective color filters are arranged in a Bayer array.

焦点検出画素313は、図3に示すようにマイクロレンズ10と光電変換部13とを有し、光電変換部13の形状は半円形である。また、焦点検出画素314は、図3に示すようにマイクロレンズ10と光電変換部14とを有し、光電変換部14の形状は半円形である。焦点検出画素313および焦点検出画素314は、図2および図3に示すように焦点検出エリア101〜103において垂直方向に交互に配置される。この焦点検出画素配列において、焦点検出画素313の光電変換部13はマイクロレンズ10の上半分の位置に配置され、焦点検出用画素314の光電変換部14はマイクロレンズ10の下半分の位置に配置される。   As shown in FIG. 3, the focus detection pixel 313 includes the microlens 10 and the photoelectric conversion unit 13, and the photoelectric conversion unit 13 has a semicircular shape. Further, the focus detection pixel 314 includes the microlens 10 and the photoelectric conversion unit 14 as illustrated in FIG. 3, and the photoelectric conversion unit 14 has a semicircular shape. The focus detection pixels 313 and the focus detection pixels 314 are alternately arranged in the vertical direction in the focus detection areas 101 to 103 as shown in FIGS. In this focus detection pixel array, the photoelectric conversion unit 13 of the focus detection pixel 313 is arranged at the upper half position of the microlens 10, and the photoelectric conversion unit 14 of the focus detection pixel 314 is arranged at the lower half position of the microlens 10. Is done.

焦点検出画素313、314には光量をかせぐために色フィルターが設けられていないため、焦点検出画素313および314は、光電変換を行うフォトダイオード(後述)の分光感度と、赤外カットフィルター(不図示)の分光感度特性とを総合した分光感度特性示す。すなわち焦点検出画素313および314は、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度を示す。高い感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルターが高い感度を示す光波長領域を包括している。   Since the focus detection pixels 313 and 314 are not provided with a color filter to increase the amount of light, the focus detection pixels 313 and 314 have a spectral sensitivity of a photodiode (described later) that performs photoelectric conversion, and an infrared cut filter (not shown). ) Shows the spectral sensitivity characteristics combined with the spectral sensitivity characteristics. That is, the focus detection pixels 313 and 314 exhibit spectral sensitivity obtained by adding the spectral sensitivity characteristics of the green pixel, the red pixel, and the blue pixel. The light wavelength region exhibiting high sensitivity includes the light wavelength region in which each color filter exhibits high sensitivity in each of the green pixel, the red pixel, and the blue pixel.

焦点検出用の焦点検出画素313、314は、撮像画素310の青画素および緑画素が配置されるべき列に配置されている。焦点検出用の焦点検出画素313、314が、撮像画素310の青画素および緑画素が配置されるべき列に配置されているのは、焦点検出画素の位置における撮像用の画像信号を求めるための補間処理において補間誤差が生じた場合に、人間の視覚特性上、赤画素の補間誤差に比較して青画素の補間誤差の方が目立たないためである。   The focus detection pixels 313 and 314 for focus detection are arranged in a column in which the blue pixel and the green pixel of the imaging pixel 310 are to be arranged. The focus detection pixels 313 and 314 for focus detection are arranged in the column where the blue pixel and the green pixel of the imaging pixel 310 are to be arranged in order to obtain an image signal for imaging at the position of the focus detection pixel. This is because when an interpolation error occurs in the interpolation process, the blue pixel interpolation error is less conspicuous than the red pixel interpolation error due to human visual characteristics.

撮像画素310の光電変換部11は、マイクロレンズ10を介して、最も明るい交換レンズ202の射出瞳径(例えばF1.0)を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。また、焦点検出画素313、314の光電変換部13、14は、マイクロレンズ10を介して、交換レンズ202の射出瞳の所定の領域(例えばF2.8)を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。   The photoelectric conversion unit 11 of the imaging pixel 310 is designed so as to receive all the light beams passing through the exit pupil diameter (for example, F1.0) of the brightest interchangeable lens 202 via the microlens 10. Further, the photoelectric conversion units 13 and 14 of the focus detection pixels 313 and 314 receive all light beams passing through a predetermined region (for example, F2.8) of the exit pupil of the interchangeable lens 202 via the microlens 10. Designed to shape.

図4は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお、焦点検出画素の部分は拡大して示す。図2の画面中央の焦点検出エリア101に配置された焦点検出画素313および314において、光電変換部13および14の前方にマイクロレンズ10が配置され、マイクロレンズ10により光電変換部13および14の形状が前方に投影される。光電変換部13および14は半導体回路基板上に形成されるとともに、その上にマイクロレンズ10が半導体イメージセンサの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。図4には、交換レンズの光軸91、マイクロレンズ10a、10b、10cおよび10d、光電変換部13a、14a、13bおよび14b、焦点検出画素313a、314a、313bおよび314b、ならびに焦点検出光束73,74、83および84が表されている。図4において、射出瞳90は、図1の交換レンズ202の予定結像面に配置されたマイクロレンズ10a、10b、10cおよび10dから前方へ距離dの位置に設定されている。この距離dは、マイクロレンズ10a、10b、10cおよび10dの曲率および屈折率、ならびにマイクロレンズ10a、10b、10cおよび10dとそれぞれに対応する光電変換部13a、14a、13bおよび14bとの間の距離などに応じて決まる。この距離dを本明細書では測距瞳距離と呼ぶ。   FIG. 4 shows a configuration of a focus detection optical system of a pupil division type phase difference detection method using a microlens. The focus detection pixel portion is shown in an enlarged manner. In the focus detection pixels 313 and 314 arranged in the focus detection area 101 in the center of the screen in FIG. 2, the microlens 10 is arranged in front of the photoelectric conversion units 13 and 14, and the shape of the photoelectric conversion units 13 and 14 is formed by the microlens 10. Is projected forward. The photoelectric conversion units 13 and 14 are formed on a semiconductor circuit substrate, and the microlens 10 is integrally and fixedly formed thereon by a semiconductor image sensor manufacturing process. 4, the optical axis 91 of the interchangeable lens, the micro lenses 10a, 10b, 10c and 10d, the photoelectric conversion units 13a, 14a, 13b and 14b, the focus detection pixels 313a, 314a, 313b and 314b, and the focus detection light beam 73, 74, 83 and 84 are represented. In FIG. 4, the exit pupil 90 is set at a position of a distance d forward from the microlenses 10a, 10b, 10c, and 10d arranged on the planned imaging plane of the interchangeable lens 202 of FIG. This distance d is the curvature and refractive index of the microlenses 10a, 10b, 10c and 10d, and the distances between the microlenses 10a, 10b, 10c and 10d and the corresponding photoelectric conversion units 13a, 14a, 13b and 14b. Depends on etc. This distance d is referred to herein as a distance measuring pupil distance.

また、領域93は、マイクロレンズ10a、10cにより光電変換部13a、13bが投影されて定まる領域である。図4では、説明を解りやすくするために領域93を楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部の形状が拡大投影された形状になる。同様に、領域94は、マイクロレンズ10b、10dにより光電変換部14a、14bが投影されて定まる領域であり、この明細書では領域93および94をそれぞれ測距瞳と呼ぶ。図4では、説明を解りやすくするために領域93および94を楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部13a、14a、13bおよび14bの形状が拡大投影された形状になる。   The region 93 is a region determined by projecting the photoelectric conversion units 13a and 13b by the microlenses 10a and 10c. In FIG. 4, the region 93 is shown as an elliptical region for easy understanding, but the shape of the photoelectric conversion unit is actually an enlarged projection shape. Similarly, the region 94 is a region determined by projecting the photoelectric conversion units 14a and 14b by the microlenses 10b and 10d. In this specification, the regions 93 and 94 are called distance measuring pupils, respectively. In FIG. 4, the regions 93 and 94 are shown as elliptical regions for easy understanding, but actually the photoelectric conversion units 13a, 14a, 13b, and 14b are enlarged and projected.

図4では、撮影光軸91に隣接する4つの焦点検出画素313a、313b、314a、314bを模式的に例示している。焦点検出エリア101のその他の焦点検出画素においても、また画面周辺部の焦点検出エリア102、103の焦点検出画素においても、光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳93、94から各マイクロレンズに到来する光束を受光するように構成されている。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳の並び方向、すなわち一対の光電変換部の並び方向と一致させる。   In FIG. 4, four focus detection pixels 313a, 313b, 314a, and 314b adjacent to the photographing optical axis 91 are schematically illustrated. In the other focus detection pixels in the focus detection area 101 and also in the focus detection pixels in the focus detection areas 102 and 103 at the periphery of the screen, the photoelectric conversion unit arrives at each microlens from the corresponding distance measurement pupils 93 and 94, respectively. It is configured to receive the luminous flux to be received. The arrangement direction of the focus detection pixels is made to coincide with the arrangement direction of the pair of distance measuring pupils, that is, the arrangement direction of the pair of photoelectric conversion units.

マイクロレンズ10a〜10dは図1の交換レンズ202の予定結像面近傍に配置されている。マイクロレンズ10a〜10dにより、その背後に配置された光電変換部13a、13b、14a、14bの形状が、マイクロレンズ10a〜10cから測距瞳距離dだけ離間した射出瞳90上に投影され、その投影形状は測距瞳93,94を形成する。すなわち、投影距離dにある射出瞳90上において、各焦点検出画素313aおよび313bの光電変換部13aおよび13bの投影形状により形成される測距瞳93が一致し、各焦点検出画素314aおよび314bの光電変換部14aおよび14bの投影形状により形成される測距瞳94が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部との相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。   The microlenses 10a to 10d are disposed in the vicinity of the planned imaging plane of the interchangeable lens 202 in FIG. The shapes of the photoelectric conversion units 13a, 13b, 14a, and 14b disposed behind the microlenses 10a to 10d are projected onto the exit pupil 90 that is separated from the microlenses 10a to 10c by the distance measurement pupil distance d. The projection shape forms distance measuring pupils 93 and 94. That is, on the exit pupil 90 at the projection distance d, the distance measuring pupils 93 formed by the projection shapes of the photoelectric conversion units 13a and 13b of the focus detection pixels 313a and 313b coincide with each other, and the focus detection pixels 314a and 314b The relative positional relationship between the microlens and the photoelectric conversion unit in each focus detection pixel is determined so that the distance measuring pupils 94 formed by the projection shapes of the photoelectric conversion units 14a and 14b coincide with each other, and thereby each focus detection pixel. The projection direction of the photoelectric conversion unit is determined.

光電変換部13aは、測距瞳93を通過してマイクロレンズ10aに向かう光束73によりマイクロレンズ10a上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部13bは、測距瞳93を通過してマイクロレンズ10cに向かう光束83によりマイクロレンズ10c上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部14aは、測距瞳94を通過してマイクロレンズ10bに向かう光束74によりマイクロレンズ10b上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部14bは、測距瞳94を通過してマイクロレンズ10dに向かう光束84によりマイクロレンズ10d上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   The photoelectric conversion unit 13a outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10a by the light beam 73 passing through the distance measuring pupil 93 and traveling toward the microlens 10a. Similarly, the photoelectric conversion unit 13b outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10c by the light beam 83 passing through the distance measuring pupil 93 and traveling toward the microlens 10c. In addition, the photoelectric conversion unit 14a outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10b by the light beam 74 passing through the distance measuring pupil 94 and traveling toward the microlens 10b. Similarly, the photoelectric conversion unit 14b outputs a signal corresponding to the intensity of the image formed on the microlens 10d by the light beam 84 that passes through the distance measuring pupil 94 and travels toward the microlens 10d.

上述した2種類の焦点検出画素を直線状に多数配置し、各画素の光電変換部の出力を測距瞳93および測距瞳94に対応した一対の出力グループにまとめることによって、測距瞳93および測距瞳94をそれぞれ通過する一対の焦点検出用光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式による一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に対して一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を行うことによって、予定結像面(マイクロレンズアレイの位置)に対する現在の結像面(撮影画面100上での焦点検出位置における実際の結像面)の偏差(デフォーカス量)が算出される。   A large number of the above-described two types of focus detection pixels are arranged in a straight line, and the output of the photoelectric conversion unit of each pixel is collected into a pair of output groups corresponding to the distance measurement pupil 93 and the distance measurement pupil 94, thereby the distance measurement pupil 93. Further, information on the intensity distribution of the pair of images formed on the pixel array by the pair of focus detection light beams that respectively pass through the distance measuring pupil 94 is obtained. By applying an image shift detection calculation process (correlation calculation process, phase difference detection process) to this information, an image shift amount of a pair of images by a so-called pupil division type phase difference detection method is detected. Furthermore, by performing a conversion operation according to the center-of-gravity interval of the pair of distance measuring pupils with respect to the image shift amount, the current image plane (the position on the microlens array) on the planned image plane (the position of the micro lens array) The deviation (defocus amount) of the actual imaging plane at the focus detection position is calculated.

図5に、撮像素子212の回路構成概念図、およびボディ駆動制御装置214内における焦点検出画素信号の補正処理の流れを表すブロック図を示す。   FIG. 5 is a conceptual diagram of the circuit configuration of the image sensor 212 and a block diagram showing a flow of correction processing of the focus detection pixel signal in the body drive control device 214.

撮像素子212は例えばCMOSイメージセンサとして構成される。撮像素子212の回路構成を、水平方向8画素×垂直方向4画素のレイアウトに簡略化して説明する。図5は図2の垂直方向の焦点検出エリア101に対応して描かれており、垂直方向に焦点検出画素313,314が同一の列に配置されている。   The image sensor 212 is configured as a CMOS image sensor, for example. The circuit configuration of the image sensor 212 will be described in a simplified manner with a layout of 8 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction. FIG. 5 is drawn corresponding to the focus detection area 101 in the vertical direction of FIG. 2, and the focus detection pixels 313 and 314 are arranged in the same column in the vertical direction.

4列目は焦点検出画素313、314が垂直方向に配置された列であり、中央の2つの焦点検出画素313、314(○で示す)が複数の焦点検出画素を代表しており、それらの上下の撮像画素310(□で示す)が複数の焦点検出画素の上下に配置された複数の撮像画素を代表している。   The fourth column is a column in which focus detection pixels 313 and 314 are arranged in the vertical direction, and the two central focus detection pixels 313 and 314 (indicated by ◯) represent a plurality of focus detection pixels, Upper and lower imaging pixels 310 (indicated by □) represent a plurality of imaging pixels arranged above and below the plurality of focus detection pixels.

4列目を除いた他の列は撮像画素310(□で示す)のみが配置された列であり、複数の焦点検出画素313および314が配置された列の左右に配置された撮像画素のみからなる列を代表している。   The other columns except for the fourth column are columns in which only the imaging pixels 310 (indicated by □) are arranged, and only from the imaging pixels arranged on the left and right of the column in which the plurality of focus detection pixels 313 and 314 are arranged. Represents the column.

撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314は、基本構成として、受光した光量に応じた電荷を発生して蓄積する光電変換電荷蓄積部であるフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDから転送された電荷を画素信号に変換するために一時的に保持する電荷保持部であるフローティングディフュージョン(浮遊拡散層)FDと、フォトダイオードPDからフローティングディフュージョンFDに転送された電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部である増幅MOSトランジスタAMP(アンプ)とを有する。   The imaging pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 have, as a basic configuration, a photodiode PD that is a photoelectric conversion charge accumulation unit that generates and accumulates charges according to the amount of received light, and charges transferred from the photodiode PD. A floating diffusion (floating diffusion layer) FD that is a charge holding unit that temporarily holds the pixel signal for conversion into a pixel signal, and a signal output that outputs a pixel signal corresponding to the amount of charge transferred from the photodiode PD to the floating diffusion FD And an amplifying MOS transistor AMP (amplifier).

ラインメモリ320は、1行分の画素の画素信号をサンプルホールドして一時的に保持するバッファである。   The line memory 320 is a buffer that samples and holds pixel signals of pixels for one row and temporarily holds them.

撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314からの画素信号の出力は、垂直走査回路502が発生する制御信号φS1〜φS4、φT1〜φT4、φR1〜φR4により、行ごとに独立に制御される。撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314のフォトダイオードPDに蓄積された電荷は、制御信号φS1〜φS4の立ち上がりに同期して立ち上がる制御信号φT1〜φT4により、フローティングディフュージョンFDに転送される。   Output of pixel signals from the imaging pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 is independently controlled for each row by control signals φS1 to φS4, φT1 to φT4, and φR1 to φR4 generated by the vertical scanning circuit 502. The charges accumulated in the photodiode PD of the imaging pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 are transferred to the floating diffusion FD by control signals φT1 to φT4 that rise in synchronization with the rise of the control signals φS1 to φS4.

各画素の増幅MOSトランジスタAMPは、フォトダイオードPDからフローティングディフュージョンFDに転送された電荷量に応じた画素信号を出力する。これにともない、制御信号φS1〜φS4により選択された行の画素の画素信号は垂直信号線501に出力される。   The amplification MOS transistor AMP of each pixel outputs a pixel signal corresponding to the amount of charge transferred from the photodiode PD to the floating diffusion FD. Accordingly, the pixel signals of the pixels in the row selected by the control signals φS1 to φS4 are output to the vertical signal line 501.

垂直信号線501に出力された同一行の画素信号は、垂直走査回路502から制御信号φS1〜φS4に同期して発せられる制御信号φH1に基づいてサンプルホールドされる。   The pixel signals in the same row output to the vertical signal line 501 are sampled and held based on a control signal φH1 that is issued from the vertical scanning circuit 502 in synchronization with the control signals φS1 to φS4.

ラインメモリ320に保持された画素信号は、水平走査回路503が発生する制御信号φV1〜φV8により、順次出力回路330に転送され、出力回路330で設定された増幅度で増幅されて撮像素子212の外部に出力される。   The pixel signals held in the line memory 320 are sequentially transferred to the output circuit 330 by the control signals φV 1 to φV 8 generated by the horizontal scanning circuit 503, amplified by the amplification set by the output circuit 330, and output from the image sensor 212. Output to the outside.

撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314のフォトダイオードPDおよびフローティングディフュージョンFDは、画素信号がサンプルホールドされた後、制御信号φS1〜φS4の立ち下がりに同期して垂直走査回路502が発生する制御信号φR1〜φR4によりリセットされ、その後制御信号φT1〜φT4の立ち下がりで次回の画素信号出力のための電荷蓄積を開始する。   The photodiode PD and the floating diffusion FD of the imaging pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 are control signals generated by the vertical scanning circuit 502 in synchronization with the fall of the control signals φS1 to φS4 after the pixel signal is sampled and held. It is reset by φR1 to φR4, and then charge accumulation for the next pixel signal output is started at the fall of the control signals φT1 to φT4.

なおラインメモリ320に保持される画素信号は制御信号φS1〜φS4の立ち上がりに同期してリセットされる。   The pixel signal held in the line memory 320 is reset in synchronization with the rise of the control signals φS1 to φS4.

出力回路330は異なる増幅度で画素信号を増幅することが可能であり、その増幅度はボディ駆動制御装置214に含まれる感度設定装置2141により設定される。なお感度設定装置2141はマニュアル設定または明るさに応じた自動設定により増幅度を設定する。   The output circuit 330 can amplify the pixel signal with different amplification degrees, and the amplification degree is set by a sensitivity setting device 2141 included in the body drive control device 214. The sensitivity setting device 2141 sets the amplification degree by manual setting or automatic setting according to the brightness.

出力回路330から出力された画素信号は、ボディ駆動制御装置214に含まれるAD変換装置2142によりデジタル信号値の画素データ(画素信号)にAD変換される。図5においては、焦点検出画素313および314の画素データ(画素信号)の処理が示されている。撮像画素310の画素データ(画素信号)は、AD変換処理以降においては、図5に示す処理経路とは別の処理経路で従来技術に従って処理される。   The pixel signal output from the output circuit 330 is AD converted into pixel data (pixel signal) of a digital signal value by an AD conversion device 2142 included in the body drive control device 214. FIG. 5 shows processing of pixel data (pixel signal) of the focus detection pixels 313 and 314. The pixel data (pixel signal) of the imaging pixel 310 is processed according to the conventional technique in a processing path different from the processing path shown in FIG. 5 after the AD conversion process.

不揮発性メモリ218には、各焦点検出画素313および314のフォトダイオードPDからフローティングディフュージョンFDへの電荷転送の際にフォトダイオードPDに残存する残存電荷量を表す不完全転送電荷量に応じた補正情報と、撮像素子212上における各焦点検出画素313および314の位置情報(行アドレスおよび列アドレス)、すなわち焦点検出画素位置情報とがペアで記憶されている。   In the non-volatile memory 218, correction information corresponding to the incomplete transfer charge amount indicating the remaining charge amount remaining in the photodiode PD at the time of charge transfer from the photodiode PD of each focus detection pixel 313 and 314 to the floating diffusion FD. And position information (row address and column address) of the focus detection pixels 313 and 314 on the image sensor 212, that is, focus detection pixel position information is stored in pairs.

ボディ駆動制御装置214に含まれる補正装置2143は、AD変換装置2142から各焦点検出画素313および314の画素信号が送られてくると、その画素信号の出力タイミングに応じて焦点検出画素313および314の焦点検出画素位置情報を決定する。補正装置2143は、該焦点検出画素位置情報に基づき該焦点検出画素位置情報とペアで不揮発性メモリ218に記憶されている不完全転送電荷量に応じた補正情報を不揮発性メモリ218から読み出す。補正装置2143は、該補正情報に感度設定に応じた係数(増幅度)を含む変換増幅率を乗じた後、各焦点検出画素313および314の画素データ(画素信号)に加算することにより、各焦点検出画素313および314の画素データ(画素信号)を補正する。補正された各焦点検出画素313および314の画素データ(画素信号)は、ボディ駆動制御装置214に含まれる焦点検出装置2144により焦点検出処理が施される。   When the pixel signals of the focus detection pixels 313 and 314 are sent from the AD converter 2142 to the correction device 2143 included in the body drive control device 214, the focus detection pixels 313 and 314 are output according to the output timing of the pixel signals. The focus detection pixel position information is determined. Based on the focus detection pixel position information, the correction device 2143 reads correction information corresponding to the incomplete transfer charge amount stored in the nonvolatile memory 218 in pairs with the focus detection pixel position information from the nonvolatile memory 218. The correction device 2143 multiplies the correction information by a conversion amplification factor including a coefficient (amplification degree) corresponding to the sensitivity setting, and then adds it to the pixel data (pixel signal) of each focus detection pixel 313 and 314, thereby The pixel data (pixel signal) of the focus detection pixels 313 and 314 is corrected. The corrected pixel data (pixel signal) of the focus detection pixels 313 and 314 is subjected to focus detection processing by the focus detection device 2144 included in the body drive control device 214.

図6は図5に示す撮像素子212の撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314の詳細回路図であって、光電変換電荷蓄積部はフォトダイオードPDで構成される。フォトダイオードPDとフローティングディフュージョンFD(浮遊拡散層)とは、制御信号φTn(φT1〜φT4)により制御されるMOSトランジスタ511を介して連結される。フォトダイオードPDで生成された電荷は、制御信号φTn(φT1〜φT4)によりMOSトランジスタ511がONとされた期間に、フローティングディフュージョンFDに転送される。フローティングディフュージョンFDは増幅MOSトランジスタAMP(アンプ)のゲートに接続されている。増幅MOSトランジスタAMPは、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷の量に応じた画素信号を出力する。   FIG. 6 is a detailed circuit diagram of the image pickup pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 of the image pickup element 212 shown in FIG. 5, and the photoelectric conversion charge storage unit is configured by a photodiode PD. The photodiode PD and the floating diffusion FD (floating diffusion layer) are connected via a MOS transistor 511 controlled by a control signal φTn (φT1 to φT4). The charge generated by the photodiode PD is transferred to the floating diffusion FD during the period when the MOS transistor 511 is turned on by the control signal φTn (φT1 to φT4). The floating diffusion FD is connected to the gate of the amplification MOS transistor AMP (amplifier). The amplification MOS transistor AMP outputs a pixel signal corresponding to the amount of charge transferred to the floating diffusion FD.

フローティングディフュージョンFDは、リセットMOSトランジスタ510を介し、電源電圧Vddに接続されている。制御信号φRn(φR1〜φR4)によりリセットMOSトランジスタ510がONすると、フローティングディフュージョンFDに溜まった電荷がクリアされ、リセット状態となる。また制御信号φRn(φR1〜φR4)によりリセットMOSトランジスタ510がONする期間中に、制御信号φTn(φT1〜φT4)によりMOSトランジスタ511がONとすると、フォトダイオードPDに残存する電荷がクリアされる。   The floating diffusion FD is connected to the power supply voltage Vdd via the reset MOS transistor 510. When the reset MOS transistor 510 is turned on by the control signal φRn (φR1 to φR4), the charge accumulated in the floating diffusion FD is cleared and the reset state is set. If the MOS transistor 511 is turned on by the control signal φTn (φT1 to φT4) while the reset MOS transistor 510 is turned on by the control signal φRn (φR1 to φR4), the charge remaining in the photodiode PD is cleared.

増幅MOSトランジスタAMPの出力は、行選択MOSトランジスタ512を介して垂直出力線501に接続されている。制御信号φSn(φS1〜φS4)により行選択MOSトランジスタ512がONすると、増幅MOSトランジスタAMPの出力が垂直出力線501に出力される。   The output of the amplification MOS transistor AMP is connected to the vertical output line 501 via the row selection MOS transistor 512. When the row selection MOS transistor 512 is turned on by the control signal φSn (φS1 to φS4), the output of the amplification MOS transistor AMP is output to the vertical output line 501.

図7は、図6に示す撮像素子212の撮像画素310の詳細回路図に対応した、撮像素子212の断面構造を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the imaging element 212 corresponding to the detailed circuit diagram of the imaging pixel 310 of the imaging element 212 illustrated in FIG. 6.

P型半導体基板上にP層、N+層からなる埋め込みフォトダイオードPDが形成され、その隣にN+層からなるフローティングディフュージョンFDが形成される。フローティングディフュージョンFDに隣接してさらに別のN+層が形成され、このN+層は電源電圧Vddに接続される。フローティングディフュージョンFDは増幅MOSトランジスタAMPのゲートに接続される。フローティングディフュージョンFDとフォトダイオードPDとの間に、MOSトランジスタ511のゲート521が配置され、ゲート521には制御信号φTnが接続される。フローティングディフュージョンFDと隣接するN+層との間にMOSトランジスタ510のゲート520が配置され、ゲート520には制御信号φRnが接続される。   An embedded photodiode PD composed of a P layer and an N + layer is formed on a P-type semiconductor substrate, and a floating diffusion FD composed of an N + layer is formed next to the embedded photodiode PD. Another N + layer is formed adjacent to the floating diffusion FD, and this N + layer is connected to the power supply voltage Vdd. The floating diffusion FD is connected to the gate of the amplification MOS transistor AMP. A gate 521 of the MOS transistor 511 is disposed between the floating diffusion FD and the photodiode PD, and a control signal φTn is connected to the gate 521. A gate 520 of the MOS transistor 510 is arranged between the floating diffusion FD and the adjacent N + layer, and a control signal φRn is connected to the gate 520.

図8は図5に示す撮像素子212の動作タイミングチャートである。図9は撮像素子212の撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314の動作を示す電位分布図である。   FIG. 8 is an operation timing chart of the image sensor 212 shown in FIG. FIG. 9 is a potential distribution diagram showing the operation of the imaging pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 of the imaging element 212.

撮像素子212の一例としてのCMOSイメージセンサにおいては、いわゆるローリングシャッタ動作(ライン露光)により画素のリセット、露光、画素信号の読み出しが、以下のように各行毎に順次行われる。   In a CMOS image sensor as an example of the image sensor 212, pixel resetting, exposure, and pixel signal reading are sequentially performed for each row as described below by a so-called rolling shutter operation (line exposure).

時刻t0以前には、垂直走査回路502は、制御信号φS1をOFF、制御信号φT1をOFF、制御信号φR1をONとしており、フォトダイオードPDにて電荷が蓄積されている。このとき1行目の画素は図9(a)に示す電位分布状態にある。このとき、フローティングディフュージョンFDとフォトダイオードPDとは切り離されており、フォトダイオードPDには電荷920が蓄積されるとともに、フローティングディフュージョンFDは電源電圧の電位にリセットされている。   Prior to time t0, the vertical scanning circuit 502 turns off the control signal φS1, turns off the control signal φT1, and turns on the control signal φR1, and charges are accumulated in the photodiode PD. At this time, the pixels in the first row are in the potential distribution state shown in FIG. At this time, the floating diffusion FD and the photodiode PD are separated from each other, the electric charge 920 is accumulated in the photodiode PD, and the floating diffusion FD is reset to the potential of the power supply voltage.

時刻t0に、垂直走査回路502は、制御信号φS1をON、制御信号φT1をON、制御信号φR1をOFFにする。1行目の画素は、制御信号φS1がONとなることにより選択され、制御信号φT1がONとなることによりフォトダイオードPDに蓄積された電荷はフローティングディフュージョンFDに転送される。フローティングディフュージョンFDに転送された電荷量に応じた画素信号が、選択された1行目の画素から垂直信号線501に出力される。   At time t0, the vertical scanning circuit 502 turns on the control signal φS1, turns on the control signal φT1, and turns off the control signal φR1. The pixels in the first row are selected when the control signal φS1 is turned on, and the charges accumulated in the photodiode PD are transferred to the floating diffusion FD when the control signal φT1 is turned on. A pixel signal corresponding to the amount of charge transferred to the floating diffusion FD is output from the selected pixel in the first row to the vertical signal line 501.

このとき1行目の画素は図9(b)に示す電位分布状態にあり、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷921に対応した画素信号が垂直信号線501に出力される。フォトダイオードPDには不完全転送により電荷922が残存する。電荷922の量は各画素毎に不均一である(各画素毎に異なる)ため、後述する処理により各画素の画素信号は補正される。   At this time, the pixels in the first row are in the potential distribution state shown in FIG. 9B, and a pixel signal corresponding to the charge 921 transferred to the floating diffusion FD is output to the vertical signal line 501. Charge 922 remains in the photodiode PD due to incomplete transfer. Since the amount of the electric charge 922 is nonuniform for each pixel (different for each pixel), the pixel signal of each pixel is corrected by the process described later.

垂直走査回路502から時刻t1に発せられる制御信号φH1により垂直信号線501に出力された1行目の画素信号は、ラインメモリ320に一時的に保持される。ラインメモリ320に保持された1行目の画素の画素信号は、水平走査回路503から順次発せられる制御信号φV1〜φV8にしたがって出力回路330に転送され、出力回路330で設定された増幅度で増幅されて、撮像素子212の外部に出力される。   The pixel signal of the first row output to the vertical signal line 501 by the control signal φH1 issued from the vertical scanning circuit 502 at time t1 is temporarily held in the line memory 320. The pixel signals of the pixels in the first row held in the line memory 320 are transferred to the output circuit 330 according to the control signals φV1 to φV8 sequentially issued from the horizontal scanning circuit 503, and are amplified with the amplification degree set by the output circuit 330. And output to the outside of the image sensor 212.

1行目の画素の画素信号がラインメモリ320で保持された後の時刻t2の時点で、垂直走査回路502は、制御信号φR1をON、制御信号φS1をOFFにし、その後時刻t3に制御信号φT1をOFFすることにより1行目の画素がリセットされる。すなわち時刻t2から時刻t3までの間、1行目の画素は図9(c)に示す電位分布状態にあり、フォトダイオードPDに残存していた電荷922およびフローティングディフュージョンFDに転送された電荷921が電源電圧Vddに吸い込まれ、フローティングディフュージョンFDは電源電圧にリセットされる。   At the time t2 after the pixel signal of the pixel in the first row is held in the line memory 320, the vertical scanning circuit 502 turns on the control signal φR1 and turns off the control signal φS1, and then controls the control signal φT1 at time t3. Is turned off, the pixels in the first row are reset. That is, from time t2 to time t3, the pixels in the first row are in the potential distribution state shown in FIG. 9C, and the charge 922 remaining in the photodiode PD and the charge 921 transferred to the floating diffusion FD are present. The floating diffusion FD is reset to the power supply voltage by being sucked into the power supply voltage Vdd.

時刻t3に垂直走査回路502が制御信号φT1をOFFにすることにより、1行目の画素のフォトダイオードPDでの電荷蓄積が開始される。このとき、1行目の画素は図9(d)に示す電位分布状態にあり、時刻t3以降にフォトダイオードPDで生成された電荷がフォトダイオードPDに蓄積されていく。   At time t3, the vertical scanning circuit 502 turns off the control signal φT1, and charge accumulation in the photodiode PD of the pixels in the first row is started. At this time, the pixels in the first row are in the potential distribution state shown in FIG. 9D, and charges generated by the photodiode PD after time t3 are accumulated in the photodiode PD.

1行目の画素の画素信号の出力回路330からの出力が終了した時点で、2行目の画素は垂直走査回路502が発する制御信号φS2により選択される。選択された2行目の画素の画素信号は、垂直信号線501に出力された後、ラインメモリ320に保持され、さらに出力回路330から撮像素子212の外部に出力される。それとともに、2行目の画素のリセットおよび電荷蓄積開始が1行目の画素と同様に行われる。   When the output of the pixel signal of the pixel in the first row from the output circuit 330 is completed, the pixel in the second row is selected by the control signal φS2 generated by the vertical scanning circuit 502. The pixel signals of the selected pixels in the second row are output to the vertical signal line 501, held in the line memory 320, and further output from the output circuit 330 to the outside of the image sensor 212. At the same time, the pixels in the second row are reset and the charge accumulation starts in the same manner as the pixels in the first row.

続いて3行目、4行目の画素の選択、画素信号の保持および出力、画素のリセット、ならびに画素における電荷蓄積の開始が行われる。全ての画素の画素信号の出力が終了すると、再び1行目に戻って上記動作が周期的に繰り返される。   Subsequently, selection of pixels in the third and fourth rows, holding and outputting of pixel signals, resetting of pixels, and start of charge accumulation in the pixels are performed. When the output of the pixel signals of all the pixels is completed, the operation returns to the first row again and the above operation is repeated periodically.

図8において、制御信号φS1の立ち上がりから次の制御信号φS1の立ち上がりまでが撮像動作の1フレーム、すなわち1画面分の画像信号を出力する動作に対応する。また、制御信号φTnの立ち下がりから次の制御信号φTnの立ち上がりまでが、n行目の画素の電荷蓄積期間であり、制御信号φTnの立ち下がりの時刻t3を変更することにより電荷蓄積期間の長さを変更することができる。   In FIG. 8, the period from the rising edge of the control signal φS1 to the rising edge of the next control signal φS1 corresponds to the operation of outputting an image signal for one frame of the imaging operation, that is, one screen. The period from the falling edge of the control signal φTn to the next rising edge of the control signal φTn is the charge accumulation period of the pixel in the nth row. By changing the time t3 of the fall of the control signal φTn, the length of the charge accumulation period is increased. Can be changed.

図10は、本実施の形態のデジタルスチルカメラ201の撮像動作を示すフローチャートである。図10に示す各処理ステップは、ボディ駆動制御装置214によって実行される。ボディ駆動制御装置214により、ステップS100でデジタルスチルカメラ201の電源がオンされると、ステップS110以降のカメラ動作が開始される。ステップS110において、撮像素子214は一定周期で撮像動作を繰り返す動作モード(例えば1秒間に60フレームを出力する動作モード)に設定されている。ボディ駆動制御装置214は、1フレーム分の撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314のデータ(画素信号)を、所定の増幅率が設定された増幅MOSトランジスタAMPおよび被写界の明るさに応じた感度設定に対応する増幅度が設定された出力回路330を介して、撮像素子212から読み出す。   FIG. 10 is a flowchart showing an imaging operation of the digital still camera 201 of the present embodiment. Each processing step shown in FIG. 10 is executed by the body drive control device 214. When the power of the digital still camera 201 is turned on by the body drive control device 214 in step S100, the camera operation after step S110 is started. In step S110, the image sensor 214 is set to an operation mode (for example, an operation mode for outputting 60 frames per second) that repeats an imaging operation at a constant cycle. The body drive control device 214 converts the data (pixel signal) of the imaging pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 for one frame in accordance with the amplification MOS transistor AMP having a predetermined amplification factor and the brightness of the object scene. It is read out from the image sensor 212 via the output circuit 330 in which the amplification degree corresponding to the sensitivity setting is set.

ステップS120では、撮像画素310のデータ(画素信号)に基づく画像データを生成し、その画像データに基づく表示画像を液晶表示素子216に表示させる。   In step S120, image data based on the data (pixel signal) of the imaging pixel 310 is generated, and a display image based on the image data is displayed on the liquid crystal display element 216.

ステップS121では、不揮発性メモリ218から各焦点検出画素313および314の不完全転送電荷量情報を読み出す。   In step S121, the incompletely transferred charge amount information of the focus detection pixels 313 and 314 is read from the nonvolatile memory 218.

ステップS122では、各焦点検出画素313および314の不完全転送電荷量情報に後述する変換増幅率を乗じ、各焦点検出画素313および314の不完全転送補正データ(補正値)を算出する。後述するように、変換増幅率には、増幅MOSトランジスタAMPに設定された所定の増幅率と、出力回路330から画素信号が出力される際の感度に基づく増幅度とが含まれる。   In step S122, the incomplete transfer correction data (correction value) of the focus detection pixels 313 and 314 is calculated by multiplying the incomplete transfer charge amount information of the focus detection pixels 313 and 314 by a conversion amplification factor described later. As will be described later, the conversion amplification factor includes a predetermined amplification factor set in the amplification MOS transistor AMP and an amplification factor based on sensitivity when a pixel signal is output from the output circuit 330.

ステップS123では、各焦点検出画素313および314のデータ(画素信号)に、各焦点検出画素313および314の不完全転送補正データ(補正値)を加算して補正する。   In step S123, correction is performed by adding incomplete transfer correction data (correction values) of the focus detection pixels 313 and 314 to data (pixel signals) of the focus detection pixels 313 and 314.

ステップS121からステップS123までの処理の詳細については後述する。   Details of the processing from step S121 to step S123 will be described later.

ステップS130では、図2に示す3つの焦点検出エリア101、102および103のうちユーザーに選択された焦点検出エリアにおいて、補正された焦点検出画素のデータ(画素信号)に基づき焦点検出演算を行い、デフォーカス量を算出する。デフォーカス量の信頼性が低い場合またはデフォーカス量の算出が不能であった場合は焦点検出不能となる。   In step S130, in the focus detection area selected by the user among the three focus detection areas 101, 102, and 103 shown in FIG. 2, focus detection calculation is performed based on the corrected focus detection pixel data (pixel signal). Calculate the defocus amount. When the reliability of the defocus amount is low or when the defocus amount cannot be calculated, focus detection is impossible.

ステップS140では、合焦近傍の焦点調節状態であるか否か、すなわち算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。合焦近傍の焦点調節状態でないと判定された場合はステップS150へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置206へ送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を合焦位置に駆動させる。その後、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S140, it is checked whether or not the focus adjustment state is in the vicinity of in-focus, that is, whether or not the calculated absolute value of the defocus amount is within a predetermined value. If it is determined that the focus adjustment state is not in the vicinity of the in-focus state, the process proceeds to step S150, the defocus amount is transmitted to the lens drive control device 206, and the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is driven to the in-focus position. Then, it returns to step S110 and repeats the operation | movement mentioned above.

なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置206へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ202のフォーカシング用レンズ210を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。   Even when focus detection is impossible, the process branches to this step, a scan drive command is transmitted to the lens drive control device 206, and the focusing lens 210 of the interchangeable lens 202 is scan-driven from infinity to the nearest. Then, it returns to step S110 and repeats the operation | movement mentioned above.

ステップS140で合焦近傍であると判定された場合はステップS160へ進み、シャッターボタン(不図示)の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップS110へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップS170へ進み、レンズ駆動制御装置206へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ202の絞り値を制御F値(撮影者により設定されたF値または自動設定されたF値)にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子212に被写体輝度に応じた露光時間(電荷蓄積時間)による撮像動作を行わせ、撮像素子212の撮像画素310ならびに焦点検出画素313および314から、設定された感度に応じてデータ(画素信号)を読み出す。   If it is determined in step S140 that the focus is close, the process proceeds to step S160, and it is determined whether or not a shutter release has been performed by operating a shutter button (not shown). If it is determined that the shutter release has not been performed, the process returns to step S110 and the above-described operation is repeated. On the other hand, if it is determined that the shutter release has been performed, the process proceeds to step S170, where an aperture adjustment command is transmitted to the lens drive control unit 206, and the aperture value of the interchangeable lens 202 is set to the control F value (the F value set by the photographer or F value set automatically). When the aperture control is completed, the image pickup device 212 is caused to perform an image pickup operation with an exposure time (charge accumulation time) corresponding to the subject luminance, and is set from the image pickup pixel 310 and the focus detection pixels 313 and 314 of the image pickup device 212. Data (pixel signal) is read according to the sensitivity.

ステップS180において、焦点検出画素列の各焦点検出画素位置における仮想的な撮像画素のデータを、焦点検出画素313および314の周囲の撮像画素310のデータ(画素信号)と焦点検出画素のデータ(画素信号)に基づいて画素補間することによって求め、その仮想的な撮像画素のデータを、焦点検出画素列の各焦点検出画素位置における画像信号として用いる。ここでの画素補間処理として、例えば特開2009−94881号公報に開示された画素補間処理を行う。続くステップS190では、撮像画素のデータ(画素信号)および補間された撮像画素のデータからなる画像データ(画像信号)を生成し、生成した画像データをメモリカード219に出力して記憶させる。その後、ステップS110へ戻って上述した動作を繰り返す。   In step S180, virtual imaging pixel data at each focus detection pixel position in the focus detection pixel row is obtained by using the data (pixel signals) of the imaging pixels 310 around the focus detection pixels 313 and 314 and the data (pixels) of the focus detection pixels. Signal), and the data of the virtual imaging pixel is used as an image signal at each focus detection pixel position of the focus detection pixel column. As the pixel interpolation process here, for example, the pixel interpolation process disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-94881 is performed. In the subsequent step S190, image data (image signal) composed of image data (pixel signal) and interpolated image data is generated, and the generated image data is output to the memory card 219 for storage. Then, it returns to step S110 and repeats the operation | movement mentioned above.

図10のステップS130におけるデフォーカス量の算出、およびその算出に用いられる一般的な像ズレ検出演算処理(相関演算処理)の詳細は、特開2010−129783号公報に開示されており、その像ズレ量に変換係数を乗じてデフォーカス量が算出される。なお、その変換係数は、測距瞳の重心間隔が絞り開口径に応じて変化するために、絞り開口径(F値)に応じて変化する。   Details of calculation of the defocus amount in step S130 of FIG. 10 and general image shift detection calculation processing (correlation calculation processing) used for the calculation are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-129783. The defocus amount is calculated by multiplying the shift amount by the conversion coefficient. Note that the conversion coefficient changes according to the aperture diameter (F value) because the center-of-gravity interval of the distance measuring pupil changes according to the aperture diameter.

次に、図10のステップS121からステップS123までの不完全転送電荷の補正処理の詳細について説明する。   Next, the details of the incomplete transfer charge correction process from step S121 to step S123 of FIG. 10 will be described.

図11は、焦点検出画素のフォトダイオードPD(光電変換電荷蓄積部)で蓄積された電荷量を入力Xとし、該電荷量に応じたデータ値すなわち画素信号の信号値を出力Yとしたときの、入力Xと出力Yとの関係を示すグラフである。   FIG. 11 shows the case where the charge amount accumulated in the photodiode PD (photoelectric conversion charge accumulation unit) of the focus detection pixel is input X, and the data value corresponding to the charge amount, that is, the signal value of the pixel signal is output Y. 4 is a graph showing a relationship between an input X and an output Y.

不完全転送が生じている場合の信号値Yrは、電荷量を信号値に変換する場合の変換増幅率aおよび不完全転送電荷量bを用いると、電荷量Xの1次式(1)で表される関係にある。ただし、変換増幅率aは、図6の増幅MOSトランジスタAMPの増幅率と、図5の出力回路330の感度設定に応じた増幅度とを互いに乗じて得られる。光電変換電荷蓄積部から外部への転送電荷量は(X−b)で表される。
Yr=a・(X−b) (1)
The signal value Yr when incomplete transfer occurs is expressed by a linear expression (1) of the charge amount X, using the conversion amplification factor a and the incomplete transfer charge amount b when converting the charge amount to a signal value. The relationship is expressed. However, the conversion amplification factor a is obtained by multiplying the amplification factor of the amplification MOS transistor AMP in FIG. 6 and the amplification factor according to the sensitivity setting of the output circuit 330 in FIG. The amount of charge transferred from the photoelectric conversion charge storage unit to the outside is represented by (X−b).
Yr = a · (X−b) (1)

不完全転送電荷量bは個々の焦点検出画素毎にバラつくので、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量を測定して不揮発性メモリ218に予め格納しておく。各焦点検出画素毎の不完全転送電荷量は例えば以下のようにして測定する。焦点検出画素における入射光量と生成される電荷量との関係を表す量子化効率が測定系にとって既知で一定であるとすると、ある光量の光を焦点検出画素に入射させた場合に生成される電荷量X1がわかる。その時に得られた信号値Y1と変換増幅率aとに基づき、不完全転送電荷量bは次式(2)で算出することができる。
b=X1−Y1/a (2)
Since the incomplete transfer charge amount b varies for each focus detection pixel, the incomplete transfer charge amount is measured for each focus detection pixel and stored in the nonvolatile memory 218 in advance. The incomplete transfer charge amount for each focus detection pixel is measured as follows, for example. Assuming that the quantization efficiency representing the relationship between the amount of incident light and the amount of generated charge at the focus detection pixel is known and constant for the measurement system, the charge generated when a certain amount of light is incident on the focus detection pixel The amount X1 is known. Based on the signal value Y1 obtained at that time and the conversion amplification factor a, the incomplete transfer charge amount b can be calculated by the following equation (2).
b = X1-Y1 / a (2)

式(2)で求めた不完全転送電荷量bが、各焦点検出画素毎に不揮発性メモリ218に記憶されており、図10のステップS121で読み出される。   The incompletely transferred charge amount b obtained by Expression (2) is stored in the nonvolatile memory 218 for each focus detection pixel, and is read out in step S121 of FIG.

図11において、不完全転送が生じていない場合、すなわち不完全転送電荷量が0の場合の信号値Ysは、電荷量Xの1次式で表される関係にある。具体的には、式(3)に示すように、信号値Ysは、不完全転送電荷量bに基づく不完全転送が生じている場合の信号値Yrに対して、不完全転送電荷量bに変換増幅率aを乗じた値を加算した値に等しい。
Ys=a・X=Yr+a・b (3)
In FIG. 11, the signal value Ys when the incomplete transfer has not occurred, that is, when the incomplete transfer charge amount is 0, has a relationship represented by a linear expression of the charge amount X. Specifically, as shown in the equation (3), the signal value Ys is set to the incomplete transfer charge amount b with respect to the signal value Yr when incomplete transfer based on the incomplete transfer charge amount b occurs. It is equal to a value obtained by adding a value obtained by multiplying the conversion amplification factor a.
Ys = a · X = Yr + a · b (3)

そこで、図10のステップS122では、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量b(不完全転送電荷量情報)に変換増幅率a(感度に応じた変換係数)を乗じて、不完全転送補正データ(補正値)を算出し、ステップS123において、該不完全転送補正データ(補正値)を各焦点検出画素の画素信号の信号値(データ)に加算することにより、不完全転送による信号値の誤差を補正している。例えば、ある焦点検出画素の補正前の信号値Y2、不完全転送電荷量b、変換増幅率aに対して、補正後の信号値Y3は次式(4)で算出される。なお、ここでの変換増幅率aは、不完全転送電荷量測定時と同一値であるものとする。
Y3=Y2+a・b (4)
Therefore, in step S122 in FIG. 10, the incomplete transfer correction is performed by multiplying the incomplete transfer charge amount b (incomplete transfer charge amount information) by the conversion amplification factor a (conversion coefficient corresponding to the sensitivity) for each focus detection pixel. Data (correction value) is calculated, and in step S123, the incomplete transfer correction data (correction value) is added to the signal value (data) of the pixel signal of each focus detection pixel. The error is corrected. For example, the corrected signal value Y3 is calculated by the following equation (4) with respect to the signal value Y2 before correction, the incomplete transfer charge amount b, and the conversion amplification factor a of a certain focus detection pixel. Here, the conversion amplification factor a is assumed to be the same value as when measuring the incomplete transfer charge amount.
Y3 = Y2 + a · b (4)

また、不完全転送電荷量bは変換増幅率aには依存しないので、変換増幅率aが不完全転送電荷量測定時と異なった値a1になった場合においても、補正前の画素信号の信号値Y4に対して補正後の画素信号の信号値Y5は次式(5)で算出されることになる。なお、不完全転送電荷量bの測定および不揮発性メモリ218への書き込みは、例えば撮像素子212の交換時や工場からの出荷前に行われる機械的および電気的な調整にて行われる。
Y5=Y4+a1・b (5)
Further, since the incomplete transfer charge amount b does not depend on the conversion amplification factor a, the signal of the pixel signal before correction is obtained even when the conversion amplification factor a has a value a1 different from that at the time of measuring the incomplete transfer charge amount. The signal value Y5 of the pixel signal after correction with respect to the value Y4 is calculated by the following equation (5). Note that the measurement of the incompletely transferred charge amount b and the writing to the nonvolatile memory 218 are performed by, for example, mechanical and electrical adjustment performed when the imaging element 212 is replaced or before shipment from the factory.
Y5 = Y4 + a1 · b (5)

一般に、焦点検出画素の光電変換電荷蓄積部に蓄積された電荷の一部が、光電変換電荷蓄積部から外部への電荷転送の際に光電変換蓄積部に残存した不完全転送の場合には、焦点検出画素のデータ(画素信号)に、画素によって不均一な固定パターンノイズが重畳される。これにより、焦点検出結果に誤差が生ずる。特に低輝度においては高感度で撮像を行うため、蓄積電荷量と不完全転送電荷量との比が小さくなりS/N値が落ちるので、焦点検出不能に陥る場合もある。撮像素子212から読み出される画像信号に対して各種補正を行うことで高品質な画像データを生成することが可能であったとしても、焦点検出不能の場合は、ピントの合った高品質な画像データが結局得られない。これに対し、上述した第1の実施の形態においては、不完全転送電荷量を各焦点検出画素毎に補正することにより、高感度撮像状態においても良好に焦点検出を行うことが可能になる。   In general, in the case of incomplete transfer in which a part of the charge accumulated in the photoelectric conversion charge accumulation unit of the focus detection pixel remains in the photoelectric conversion accumulation unit during the charge transfer from the photoelectric conversion charge accumulation unit to the outside, Nonuniform fixed pattern noise is superimposed on the data (pixel signal) of the focus detection pixel depending on the pixel. Thereby, an error occurs in the focus detection result. In particular, since imaging is performed with high sensitivity at low luminance, the ratio between the accumulated charge amount and the incompletely transferred charge amount becomes small and the S / N value falls, so that focus detection may not be possible. Even if it is possible to generate high-quality image data by performing various corrections on the image signal read from the image sensor 212, if focus detection is impossible, high-quality image data that is in focus Is not obtained after all. In contrast, in the first embodiment described above, it is possible to perform focus detection well even in a high-sensitivity imaging state by correcting the incomplete transfer charge amount for each focus detection pixel.

−−−変形例−−−
(1) 上述した第1の実施の形態では、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量を直接不揮発性メモリ218に記憶していたが、不揮発性メモリ218に記憶するデータとしては、不完全転送電荷量との比例関係があれば、電荷量以外の次元のデータであっても構わない。
---- Modified example ---
(1) In the first embodiment described above, the incomplete transfer charge amount is directly stored in the nonvolatile memory 218 for each focus detection pixel. However, the data stored in the nonvolatile memory 218 is incomplete. As long as there is a proportional relationship with the transfer charge amount, data of a dimension other than the charge amount may be used.

図12は、焦点検出画素のフォトダイオードPD(光電変換蓄積部)で蓄積された電荷量に比例した電荷量情報を入力Zとし、該電荷量情報に応じた画素信号の信号値を出力Yとしたときの、入力Zと出力Yとの関係を示すグラフである。   In FIG. 12, charge amount information proportional to the amount of charge accumulated in the photodiode PD (photoelectric conversion accumulation unit) of the focus detection pixel is input Z, and the signal value of the pixel signal corresponding to the charge amount information is output Y. It is a graph which shows the relationship between the input Z and the output Y when doing.

一般的に画素信号の信号値Yrは、電荷量情報を信号値に変換する場合の変換増幅率α、および不完全転送電荷量に応じた電荷量情報βを用いて、電荷量情報Zの1次式(6)で表される関係にある。光電変換電荷蓄積部から外部への転送電荷量に応じた転送電荷量情報は(Z−β)で表される。
Yr=α・(Z−β) (6)
In general, the signal value Yr of the pixel signal is 1 of the charge amount information Z using the conversion amplification factor α when the charge amount information is converted into the signal value and the charge amount information β corresponding to the incomplete transfer charge amount. The relationship is expressed by the following formula (6). Transfer charge amount information corresponding to the transfer charge amount from the photoelectric conversion charge storage unit to the outside is represented by (Z−β).
Yr = α · (Z−β) (6)

電荷量情報Zは電荷量を直接表すパラメータではないが、電荷量に比例した量を表す情報である。例えば図12において、被写体の輝度、電荷蓄積時間、光学系の絞り値に依存する任意の光量で撮像した場合の電荷量情報を基準値Z1として定め、その時の画素信号の信号値Y1を予め測定する。またその半分の光量で撮像した時の電荷量情報Z2に対し、その時の信号値Y2を測定する。該半分の光量は、電荷蓄積時間を1/2にすることで得られるため、電荷量情報Z2は、基準値Z1の半分、すなわちZ1/2に等しい。   The charge amount information Z is not a parameter that directly represents the charge amount, but is information that represents an amount proportional to the charge amount. For example, in FIG. 12, charge amount information when an image is captured with an arbitrary amount of light depending on the luminance of the subject, the charge accumulation time, and the aperture value of the optical system is defined as the reference value Z1, and the signal value Y1 of the pixel signal at that time is measured in advance. To do. Further, the signal value Y2 at that time is measured with respect to the charge amount information Z2 when the image is picked up by the half light amount. The half light quantity is obtained by halving the charge accumulation time, so the charge amount information Z2 is equal to half the reference value Z1, that is, Z1 / 2.

式(6)は、2点(Z1、Y1)、(Z1/2、Y2)を通る直線であるから、変換増幅率αおよび電荷情報量βは、次式(7)および(8)で求めることができる。
α=2・(Y1―Y2)/Z1 (7)
β=Z1・(Y1−2・Y2)/(2・(Y1―Y2)) (8)
Since equation (6) is a straight line passing through two points (Z1, Y1) and (Z1 / 2, Y2), the conversion amplification factor α and the charge information amount β are obtained by the following equations (7) and (8). be able to.
α = 2 · (Y1-Y2) / Z1 (7)
β = Z1 · (Y1-2 · Y2) / (2 · (Y1−Y2)) (8)

変換増幅率αが焦点検出画素に依存せず一定であるとした場合、該変換増幅率αを固定値として不揮発性メモリ218に予め記憶させる。ただし、変換増幅率αは被写体輝度には依存するため、変換増幅率αとして、被写体輝度に応じたいくつかの値が記憶される。不完全転送電荷量情報βは個々の焦点検出画素毎にバラつくので、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量情報βを測定して不揮発性メモリ218に予め格納しておく。補正処理を行う際に、不揮発性メモリ218から読み出した変換増幅率α、不完全転送電荷量情報βを使用する。   When the conversion amplification factor α is constant regardless of the focus detection pixel, the conversion amplification factor α is stored in advance in the nonvolatile memory 218 as a fixed value. However, since the conversion amplification factor α depends on the subject luminance, several values corresponding to the subject luminance are stored as the conversion amplification factor α. Since the incomplete transfer charge amount information β varies for each focus detection pixel, the incomplete transfer charge amount information β is measured for each focus detection pixel and stored in the nonvolatile memory 218 in advance. When the correction process is performed, the conversion amplification factor α and the incomplete transfer charge amount information β read from the nonvolatile memory 218 are used.

図12において不完全転送が生じていない場合、すなわち不完全転送電荷量情報が0の場合の信号値Ysは、次の電荷量情報Zの1次式(9)で表される関係にある。具体的には、式(9)に示すように、信号値Ysは、不完全転送電荷量情報βに基づく不完全転送が生じている場合の信号値Yrに対して、不完全転送電荷量情報βに変換増幅率αを乗じた値を加算した値に等しい。
Ys=α・Z=Yr+α・β (9)
In FIG. 12, when incomplete transfer has not occurred, that is, when the incomplete transfer charge amount information is 0, the signal value Ys has a relationship represented by the primary expression (9) of the next charge amount information Z. Specifically, as shown in Expression (9), the signal value Ys is incompletely transferred charge amount information relative to the signal value Yr when incomplete transfer based on the incompletely transferred charge amount information β occurs. It is equal to a value obtained by adding a value obtained by multiplying β by the conversion amplification factor α.
Ys = α · Z = Yr + α · β (9)

そこで、各焦点検出画素毎の不完全転送電荷量情報βに変換増幅率αを乗じて、不完全転送補正データ(補正値)を算出し、該データを各焦点検出画素の信号値(データ)に加算することにより、不完全転送による信号値の誤差を補正する。例えば、ある焦点検出画素の補正前の信号値Y3、不完全転送電荷量情報β、変換増幅率αに対して、補正後の信号値Y4は次式(10)で算出されることになる。
Y4=Y3+α・β (10)
Therefore, incomplete transfer charge amount information β for each focus detection pixel is multiplied by the conversion amplification factor α to calculate incomplete transfer correction data (correction value), and the data is used as the signal value (data) of each focus detection pixel. By adding to, the signal value error due to incomplete transfer is corrected. For example, the corrected signal value Y4 is calculated by the following equation (10) with respect to the signal value Y3 before correction, incomplete transfer charge amount information β, and conversion amplification factor α of a certain focus detection pixel.
Y4 = Y3 + α · β (10)

また、不完全転送電荷量情報βは変換増幅率αには依存しないので、変換増幅率αが不完全転送電荷量情報測定時と異なった値α1になった場合においても、補正前の画素信号の信号値Y5に対して補正後の画素信号の信号値Y6は次式(11)で算出されることになる。
Y6=Y5+α1・β (11)
Further, since the incomplete transfer charge amount information β does not depend on the conversion amplification factor α, the pixel signal before correction is obtained even when the conversion amplification factor α becomes a value α1 different from that at the time of measuring the incomplete transfer charge amount information. The signal value Y6 of the pixel signal after correction with respect to the signal value Y5 is calculated by the following equation (11).
Y6 = Y5 + α1 · β (11)

以上に示した本変形例においては、量子化効率の値が不要であり、厳密な電荷量測定の必要性がないので、不完全転送電荷量情報の測定を簡便に行うことができる。   In this modification shown above, the value of quantization efficiency is not necessary, and there is no need for strict charge amount measurement, so that incompletely transferred charge amount information can be easily measured.

(2) 上述した変形例(1)においては、変換増幅率αは各焦点検出画素に依存せず一定であるとしたが、実際には変換増幅率αも各焦点検出画素毎に感度が異なることによる感度不均一性に応じてバラつく場合がある。このような場合、感度不均一性に対応する変換率増幅αの不均一性も補正することが好ましい。 (2) In the modified example (1) described above, the conversion amplification factor α is assumed to be constant without depending on each focus detection pixel, but actually the conversion amplification factor α also has a different sensitivity for each focus detection pixel. Depending on the sensitivity non-uniformity, it may vary. In such a case, it is preferable to correct the nonuniformity of the conversion factor amplification α corresponding to the nonuniformity of sensitivity.

図13は、上述した不完全転送の補正に加えて、感度不均一性の補正を行う場合の電荷量情報Zと信号値Yとの関係を示したグラフである。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the charge amount information Z and the signal value Y when correcting sensitivity non-uniformity in addition to the above-described incomplete transfer correction.

変形例(1)の説明にも述べたように、各焦点検出画素の変換増幅率αは、式(7)で算出されるので、算出した変換増幅率αを各焦点検出画素毎に不揮発性メモリ218に予め格納しておく。補正処理を行う際に、不揮発性メモリ218から変換増幅率αを読み出す。   As described in the description of the modification (1), the conversion amplification factor α of each focus detection pixel is calculated by the equation (7). Therefore, the calculated conversion gain α is non-volatile for each focus detection pixel. Stored in the memory 218 in advance. When performing the correction process, the conversion amplification factor α is read from the nonvolatile memory 218.

全焦点検出画素に共通な変換増幅率γを用いると、一般に不完全転送電荷量情報βと変換増幅率αの感度不均一性が補正された信号値Ys′は、補正前の信号値Yrに対して次式(12)で表される。
Ys′=γ・Z=(γ/α)・Yr+γ・β (12)
When the conversion amplification factor γ common to all focus detection pixels is used, the signal value Ys ′ in which the sensitivity nonuniformity of the incomplete transfer charge amount information β and the conversion amplification factor α is corrected is generally changed to the signal value Yr before correction. On the other hand, it is represented by the following formula (12).
Ys ′ = γ · Z = (γ / α) · Yr + γ · β (12)

そこで、各焦点検出画素毎の不完全転送電荷量情報βに変換増幅率γを乗じて、不完全転送補正データ(補正値)を算出し、該データを感度不均一性が補正された各焦点検出画素の信号値(データ)に加算することにより、不完全転送による誤差および感度不均一性による誤差を補正する。例えば、ある焦点検出画素の補正前の信号値Y3、該焦点検出画素の不完全転送電荷量情報β、該焦点検出画素の変換増幅率α、全焦点検出画素に共通な変換増幅率γに対して、補正後の信号値Y5は次式(13)で算出されることになる。
Y5=(γ/α)・(Y3+α・β)=(γ/α)・Y3+γ・β (13)
Therefore, the incomplete transfer charge amount information β for each focus detection pixel is multiplied by the conversion amplification factor γ to calculate incomplete transfer correction data (correction value), and each data is corrected for sensitivity nonuniformity. By adding to the signal value (data) of the detection pixel, an error due to incomplete transfer and an error due to sensitivity nonuniformity are corrected. For example, for a signal value Y3 before correction of a certain focus detection pixel, incomplete transfer charge amount information β of the focus detection pixel, conversion amplification factor α of the focus detection pixel, and conversion gain γ common to all focus detection pixels Thus, the corrected signal value Y5 is calculated by the following equation (13).
Y5 = (γ / α) · (Y3 + α · β) = (γ / α) · Y3 + γ · β (13)

式(13)によると、(9)に示す加算処理により不完全転送の補正が行われた後の信号値(Y3+α・β)に、各画素の感度不均一性に関する不均一性補正係数(γ/α)を乗ずることによって感度不均一性の補正が行われる。なお、不均一性補正係数(γ/α)は、各焦点検出画素毎に不揮発性メモリ218に予め格納しておくものとする。式(13)のような演算処理を行うことにより、不完全転送による誤差および感度不均一性の誤差を矛盾なく良好に補正することができる。   According to the equation (13), the non-uniformity correction coefficient (γ) related to the sensitivity non-uniformity of each pixel is added to the signal value (Y3 + α · β) after the incomplete transfer is corrected by the addition processing shown in (9). / Α) is used to correct the sensitivity non-uniformity. Note that the non-uniformity correction coefficient (γ / α) is stored in advance in the nonvolatile memory 218 for each focus detection pixel. By performing arithmetic processing such as Expression (13), errors due to incomplete transfer and errors due to sensitivity nonuniformity can be corrected well without contradiction.

(3) 上述した実施の形態および変形例において、補正前の画素信号の信号値が0の場合には、光電変換電荷蓄積部で蓄積された電荷量は0から不完全転送電荷量の最大値までの範囲内の任意の値を取る可能性がある。この場合において、一律の不完全転送電荷量に応じた不完全転送補正データ(補正値)を補正前の信号値0に加算して補正すると、真に光電変換電荷蓄積部に蓄積された電荷量が0(暗黒)の場合であっても、補正後の画素信号の信号値が0にならなくなってしまう。 (3) In the embodiment and the modification described above, when the signal value of the pixel signal before correction is 0, the charge amount accumulated in the photoelectric conversion charge accumulation unit is 0 to the maximum value of the incomplete transfer charge amount. There is a possibility of taking any value within the range. In this case, if the incomplete transfer correction data (correction value) corresponding to the uniform incomplete transfer charge amount is added to the signal value 0 before correction to correct, the charge amount truly accumulated in the photoelectric conversion charge accumulation unit Even if is 0 (dark), the signal value of the corrected pixel signal does not become 0.

そのような誤差を軽減させるために、補正前の画素信号の信号値が0である場合には、(i)不完全転送電荷量情報についての補正を行わない、(ii)不完全転送電荷量情報についての補正量を、補正前の信号値が0でない場合の補正量の1/2にする、(iii)隣接する同一種の焦点検出画素の補正後の画素信号の信号値の平均値に置換する等の処理のいずれかを行うことが好ましい。   In order to reduce such an error, when the signal value of the pixel signal before correction is 0, (i) correction of incomplete transfer charge amount information is not performed, and (ii) incomplete transfer charge amount. The correction amount for information is set to ½ of the correction amount when the signal value before correction is not 0. (iii) The average value of the signal values of the pixel signals after correction of the same type of focus detection pixels adjacent to each other It is preferable to perform any one of the processes such as substitution.

(4) 上述した実施の形態および変形例では、すべての焦点検出画素313および314の画素信号の信号値を、各焦点検出画素毎に記憶した不完全転送電荷量情報に基づいて補正することとした。しかし、これは不完全転送電荷量情報を記憶する不揮発性メモリ218の容量がすべての焦点検出画素分だけ確保できる場合に可能な補正であって、不揮発性メモリ218の容量が十分確保できない状況であれば、一部の焦点検出画素に限定して不完全転送電荷量の補正を行うようにすることもできる。限定されるそれら一部の焦点検出画素は不完全転送電荷量が大きな焦点検出画素である。不揮発性メモリ218は、該焦点検出画素の撮像素子212上での位置情報(行アドレスおよび列アドレス)と、その焦点検出画素の各々に対応する不完全転送電荷量情報とを予めペアで記憶している。補正装置2143は、画素信号の信号値が撮像素子212から読み出された際、該信号値が読み出された画素位置と不揮発性メモリ218に記憶されている焦点検出画素の位置情報とが一致した場合には、該位置情報とのペアになった不完全転送電荷量情報に基づいて該信号値を補正する。 (4) In the embodiment and the modification described above, the signal values of the pixel signals of all the focus detection pixels 313 and 314 are corrected based on the incomplete transfer charge amount information stored for each focus detection pixel; did. However, this is a correction that can be made when the capacity of the nonvolatile memory 218 for storing the incompletely transferred charge amount information can be secured for all focus detection pixels, and the capacity of the nonvolatile memory 218 cannot be secured sufficiently. If so, correction of the incomplete transfer charge amount can be performed only for some focus detection pixels. Some of these limited focus detection pixels are focus detection pixels having a large incomplete transfer charge amount. The nonvolatile memory 218 stores in advance a pair of position information (row address and column address) on the image sensor 212 of the focus detection pixel and incomplete transfer charge amount information corresponding to each of the focus detection pixels. ing. When the signal value of the pixel signal is read from the image sensor 212, the correction device 2143 matches the position of the pixel from which the signal value is read and the position information of the focus detection pixel stored in the nonvolatile memory 218. In this case, the signal value is corrected based on the incomplete transfer charge amount information paired with the position information.

(5) 上述した実施の形態および変形例では、焦点検出画素313および314の画素信号の信号値を、各焦点検出画素毎に記憶された不完全転送電荷量情報に基づいて補正することとした。撮像画素310の画素信号の信号値については、不完全転送電荷量情報に基づく補正が必ずしも必要ではない。しかし、これは不完全転送電荷量情報を記憶する不揮発性メモリ218の容量と補正効果の重要性とを考慮したものであって、不揮発性メモリ218の容量が十分確保できる状況であれば、撮像画素310の画素信号の信号値を、各撮像画素毎に記憶された不完全転送電荷量情報に基づいて補正するようにしてもよい。例えばこのような撮像画素310の画素信号の信号値の補正を、図10のステップS120およびステップS180の前に行うことにより、複数の撮像画素310のそれぞれにおける低輝度時の不完全転送電荷量の不均一性に基づく画像のザラツキ感も減少する。 (5) In the embodiment and the modification described above, the signal values of the pixel signals of the focus detection pixels 313 and 314 are corrected based on the incomplete transfer charge amount information stored for each focus detection pixel. . The signal value of the pixel signal of the imaging pixel 310 is not necessarily corrected based on the incomplete transfer charge amount information. However, this is in consideration of the capacity of the nonvolatile memory 218 for storing the incompletely transferred charge amount information and the importance of the correction effect. If the capacity of the nonvolatile memory 218 can be sufficiently secured, the imaging is performed. You may make it correct | amend the signal value of the pixel signal of the pixel 310 based on the incomplete transfer charge amount information memorize | stored for every imaging pixel. For example, by correcting the signal value of the pixel signal of the imaging pixel 310 before step S120 and step S180 in FIG. 10, the incomplete transfer charge amount at the time of low luminance in each of the plurality of imaging pixels 310 is obtained. The roughness of the image based on non-uniformity is also reduced.

(6) 上述した実施の形態および変形例では、不完全転送電荷量情報に基づく画素信号の信号値の補正を常時行う。しかし、不完全転送電荷量の不均一性の影響は、光電変換電荷蓄積部から外部への転送電荷量が不完全転送電荷量に比較して大きな場合、例えば被写体輝度が高輝度で、かつ出力回路330に設定される増幅度が小さい、すなわち低感度の場合には、ほとんど無視できる。従って、不完全転送電荷量情報に基づく画素信号の信号値の補正処理を、被写体輝度が低輝度で、かつ出力回路に設定される増幅度が大きい、すなわち高感度の場合に限定して行うようにしてもよい。このようにすれば、高輝度においては補正処理に必要な負荷が軽減するので、高速な画像処理や焦点検出処理が可能になる。 (6) In the above-described embodiment and modification, the signal value of the pixel signal is always corrected based on the incompletely transferred charge amount information. However, the effect of non-uniformity of the incomplete transfer charge amount is that the transfer charge amount from the photoelectric conversion charge storage unit to the outside is larger than the incomplete transfer charge amount. When the amplification degree set in the circuit 330 is small, that is, when the sensitivity is low, it can be almost ignored. Accordingly, the correction processing of the signal value of the pixel signal based on the incompletely transferred charge amount information is performed only when the subject luminance is low and the amplification level set in the output circuit is large, that is, high sensitivity. It may be. In this way, the load necessary for the correction process is reduced at high luminance, so that high-speed image processing and focus detection processing can be performed.

(7) 上述した実施の形態および変形例では、撮像素子212をCMOSイメージセンサとして説明した。しかし、撮像素子212がCCDのような電荷転送読出しを行うイメージセンサの場合でも、フォトダイオードPDのような光電変換電荷蓄積部からCCDによる信号出力部への電荷転送の際に、CMOSイメージセンサと同様な不完全転送による残存電荷が発生する。したがって、本発明はCCDイメージセンサに対しても適用することができる。 (7) In the above-described embodiments and modifications, the image sensor 212 has been described as a CMOS image sensor. However, even when the image pickup device 212 is an image sensor such as a CCD that performs charge transfer reading, a CMOS image sensor and Similar residual charges are generated due to incomplete transfer. Therefore, the present invention can also be applied to a CCD image sensor.

(8) 本発明による撮像装置としては、上述したようなカメラボディ203に交換レンズ202が装着される構成のデジタルスチルカメラ201に限定されることはない。例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラ、またはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用することができる。 (8) The imaging apparatus according to the present invention is not limited to the digital still camera 201 having the configuration in which the interchangeable lens 202 is attached to the camera body 203 as described above. For example, the present invention can be applied to a lens-integrated digital still camera or a video camera. Furthermore, the present invention can be applied to a small camera module built in a mobile phone, a surveillance camera, a visual recognition device for a robot, an in-vehicle camera, and the like.

10 マイクロレンズ、11、13、14 光電変換部、
73、74、83、84 焦点検出光束、90 射出瞳、91 光軸、
93、94 測距瞳、
100 撮影画面、101、102、103 焦点検出エリア、
201 デジタルスチルカメラ、202 交換レンズ、203 カメラボディ、
204 マウント部、206 レンズ駆動制御装置、
208 ズーミング用レンズ、209 レンズ、210 フォーカシング用レンズ、
211 絞り、212 撮像素子、213 電気接点、
214 ボディ駆動制御装置、215 液晶表示素子駆動回路、216 液晶表示素子、
217 接眼レンズ、218 不揮発性メモリ、219 メモリカード、
310 撮像画素、313、314 焦点検出画素、
320 ラインメモリ、330 出力回路、
501 垂直信号線、502 垂直走査回路、503 水平走査回路、
510 リセットMOSトランジスタ、511 MOSトランジスタ、
512 行選択MOSトランジスタ、520、521 ゲート、
920、921、922 電荷、
2141 感度設定装置、2142 AD変換装置、2143 補正装置、
2144 焦点検出装置
10 microlens, 11, 13, 14 photoelectric conversion unit,
73, 74, 83, 84 Focus detection luminous flux, 90 exit pupil, 91 optical axis,
93, 94 Distance pupil,
100 shooting screen, 101, 102, 103 focus detection area,
201 digital still camera, 202 interchangeable lens, 203 camera body,
204 mount unit, 206 lens drive control device,
208 zooming lens, 209 lens, 210 focusing lens,
211 Aperture, 212 Image sensor, 213 Electrical contact,
214 body drive control device, 215 liquid crystal display element drive circuit, 216 liquid crystal display element,
217 eyepiece, 218 non-volatile memory, 219 memory card,
310 imaging pixels, 313, 314 focus detection pixels,
320 line memory, 330 output circuit,
501 vertical signal line, 502 vertical scanning circuit, 503 horizontal scanning circuit,
510 reset MOS transistor, 511 MOS transistor,
512 row selection MOS transistors, 520, 521 gates,
920, 921, 922 charge,
2141 Sensitivity setting device, 2142 AD conversion device, 2143 correction device,
2144 focus detection device

Claims (6)

複数の画素が配置され、前記複数の画素の各々には入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と前記電荷蓄積部から転送される電荷を保持する電荷保持部とが含まれ、前記電荷蓄積部から前記電荷保持部へ転送される転送電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部を有する撮像素子と、
前記複数の画素の各々について、前記電荷蓄積部から前記電荷保持部への電荷転送時に前記電荷蓄積部に残存する不完全転送電荷量に応じた不完全転送電荷量情報を、前記電荷蓄積部に対応する画素毎に予め記憶する記憶手段と、
前記信号出力部により出力された前記画素信号に対して、前記記憶手段により記憶された前記不完全転送電荷量情報に基づく補正を行う補正手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
A plurality of pixels are arranged, and each of the plurality of pixels includes a charge accumulation unit that accumulates charges according to an incident light amount and a charge holding unit that holds charges transferred from the charge accumulation unit, An image sensor having a signal output unit that outputs a pixel signal corresponding to a transfer charge amount transferred from the storage unit to the charge holding unit;
For each of the plurality of pixels, incomplete transfer charge amount information corresponding to the incomplete transfer charge amount remaining in the charge storage unit at the time of charge transfer from the charge storage unit to the charge holding unit is stored in the charge storage unit. Storage means for storing in advance for each corresponding pixel;
An image pickup apparatus comprising: a correction unit that performs correction based on the incomplete transfer charge amount information stored in the storage unit with respect to the pixel signal output from the signal output unit.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記複数の画素のうちの一部の画素の各々について、前記補正手段により前記画素信号に対する前記補正が行われて得られた補正画素信号に基づき、前記撮像素子上に形成される像についての光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段をさらに備え、
前記複数の画素のうちの残部の画素の各々に含まれる前記電荷蓄積部から転送される前記転送電荷量に応じた前記画素信号が、前記信号出力部により画像データ生成用の画像信号として出力されることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1,
Optical for an image formed on the image sensor based on a corrected pixel signal obtained by performing the correction on the pixel signal by the correcting unit for each of some of the plurality of pixels. A focus detection means for detecting the focus adjustment state of the system;
The pixel signal corresponding to the transfer charge amount transferred from the charge storage unit included in each of the remaining pixels of the plurality of pixels is output as an image signal for generating image data by the signal output unit. An imaging device characterized by that.
請求項1または2に記載の撮像装置において、
前記信号出力部は、前記撮像素子の外部へ前記画素信号を出力する出力回路と、前記出力回路へ前記画素信号を出力する増幅MOSトランジスタとを含み、
前記増幅MOSトランジスタは前記複数の画素に含まれることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1 or 2,
The signal output unit includes an output circuit that outputs the pixel signal to the outside of the imaging device, and an amplification MOS transistor that outputs the pixel signal to the output circuit,
The imaging device, wherein the amplification MOS transistor is included in the plurality of pixels.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記記憶手段により予め記憶される前記不完全転送電荷量情報は、前記電荷蓄積部による蓄積電荷量の1次式で表される前記画素信号の信号値が0であるときの前記蓄積電荷量に応じた情報であることを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The incompletely transferred charge amount information stored in advance by the storage means is the accumulated charge amount when the signal value of the pixel signal represented by the linear expression of the accumulated charge amount by the charge accumulation unit is 0. An image pickup apparatus characterized by the corresponding information.
請求項4に記載の撮像装置において、
前記信号出力部は、前記転送電荷量を、前記1次式の係数である変換増幅率に基づき変換して得られる信号値を示す前記画素信号を出力するとともに、
前記補正手段は、前記不完全転送電荷量情報を前記変換増幅率に基づき補正値に変換し、該補正値を前記信号出力部により出力された前記画素信号の信号値に加算することにより、該画素信号を補正することを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 4,
The signal output unit outputs the pixel signal indicating a signal value obtained by converting the transfer charge amount based on a conversion amplification factor that is a coefficient of the linear equation,
The correction means converts the incomplete transfer charge amount information into a correction value based on the conversion amplification factor, and adds the correction value to the signal value of the pixel signal output by the signal output unit, An imaging apparatus that corrects a pixel signal.
請求項5に記載の撮像装置において、
前記記憶手段は、前記不完全転送電荷量情報とともに画素の感度不均一性情報を画素毎に予め記憶し、
前記補正手段は、前記記憶手段により記憶された前記不完全転送電荷量情報に基づき、前記信号出力部により出力された前記画素信号を補正して得た補正画素信号に対して、前記記憶手段により記憶された前記感度不均一性情報に基づく補正をさらに行うことを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 5,
The storage means stores pixel sensitivity non-uniformity information together with the incomplete transfer charge amount information in advance for each pixel,
The correction unit is configured to apply a correction pixel signal obtained by correcting the pixel signal output from the signal output unit based on the incomplete transfer charge amount information stored in the storage unit, to the correction unit. An image pickup apparatus that further performs correction based on the stored sensitivity non-uniformity information.
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