JP2013211833A5 - 撮像装置、撮像システム - Google Patents

Description

本発明は上記の課題を解決するために為されたものであり、一の態様は、複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、信号処理回路とを有し、前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成する複数の光電変換部を含む撮像装置であって、１フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、前記第１の信号は、前記複数の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記第２の信号は、前記複数の光電変換部のうちの他の一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記信号処理回路は、同一の画素が出力した前記第１の信号と前記第２の信号とを加算した信号に基づく第３の信号を生成し、前記信号処理回路が前記第１の信号に基づく信号の出力として、前記複数の画素の互いに異なる画素の前記第１の信号同士を加算した信号に基づく信号の出力と、前記複数の画素の前記第１の信号のうちの一部のみの前記第１の信号に基づく信号の出力との一方を行うことによって、前記信号処理回路が出力する前記第１の信号に基づく信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記第３の信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置である。

また、一の態様は、複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、信号処理回路とを有し、複数の画素の各々が信号電荷を生成するｍ個（ｍは２以上の整数）の光電変換部を含む撮像装置であって、１フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、前記第１の信号は、前記ｍ個の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記第２の信号は、前記ｍ個の光電変換部の少なくとも他の一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記信号処理回路が前記複数の画素の互いに異なる画素の前記第１の信号同士を加算した信号を生成することによって、前記信号処理回路が出力する前記第１の信号に基づく信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記信号処理回路が出力する前記第２の信号に基づく信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置である。

また、一の態様は、複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、信号処理回路とを有し、前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成するｍ個（ｍは２以上の整数）の光電変換部を含む撮像装置であって、１フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、前記第１の信号は、前記ｍ個の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記第２の信号は、前記ｍ個の光電変換部の少なくとも他の一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記信号処理回路は、各々が前記複数の画素の前記複数列の各列に対応して配された複数の増幅回路を有し、前記複数の増幅回路の各々は、対応する列の画素の前記第１の信号を増幅した第１の増幅信号を生成し、前記複数の増幅回路の各々は、対応する列の画素の前記第２の信号を増幅した第２の増幅信号を生成し、前記信号処理回路が、前記複数の増幅回路の各々が生成した前記第１の増幅信号のうち、前記複数の増幅回路の一部のみの増幅回路が生成した前記第１の増幅信号を出力し、前記複数の増幅回路の各々が生成した前記第２の増幅信号を出力することによって、前記信号処理回路が出力する前記第１の増幅信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記信号処理回路が出力する前記第２の増幅信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置である。

また、一の態様は、複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、信号処理回路とを有し、前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成するｍ個（ｍは２以上の整数）の光電変換部を含む撮像装置であって、１フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、前記第１の信号は、前記ｍ個の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記第２の信号は、前記ｍ個の光電変換部の少なくとも他の一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記信号処理回路は、各々が前記複数の画素の前記複数列の各列に対応して配された複数のＡＤ変換部を有し、前記複数のＡＤ変換部の各々のＡＤ変換部が、対応する列の画素の前記第１の信号をデジタル信号に変換した第１のデジタル信号を生成し、前記複数のＡＤ変換部の各々が、対応する列の画素の前記第２の信号をデジタル信号に変換した第２のデジタル信号を生成し、前記信号処理回路が、前記複数のＡＤ変換部の各々が生成した前記第１のデジタル信号のうち、前記複数のＡＤ変換部の一部のみのＡＤ変換部が生成した前記第１のデジタル信号を出力し、前記複数のＡＤ変換部の各々が生成した前記第２のデジタル信号を出力することによって、前記信号処理回路が出力する前記第１のデジタル信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記信号処理回路が出力する前記第２のデジタル信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置である。

また、一の態様は、撮像装置と、焦点検出用信号処理部と、を有する撮像システムであって、前記撮像装置は、行列状に配された複数の画素を有し、前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成するｍ個（ｍは整数）の光電変換部を含み、１フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを出力し、前記第１の信号は、前記ｍ個の前記光電変換部のうちの一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記第２の信号は、前記ｍ個の前記光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、前記撮像装置が、前記複数の画素の各々の前記第２の信号に基づく信号と、前記複数の画素の各々の前記第１の信号に基づく信号とをそれぞれを前記焦点検出用信号処理部に出力し、前記焦点検出用信号処理部が、前記焦点検出用信号処理部に出力された、前記複数の画素の前記第１の信号に基づく信号のうち、前記複数の画素の一部のみの前記画素の前記第１の信号に基づく信号を出力することを特徴とする撮像システムである。

Claims (19)

1. 複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、
   複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、
   信号処理回路とを有し、
   前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成する複数の光電変換部を含む撮像装置であって、
   １フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、
   前記第１の信号は、前記複数の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
   前記第２の信号は、前記複数の光電変換部のうちの他の一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
   前記信号処理回路は、同一の画素が出力した前記第１の信号と前記第２の信号とを加算した信号に基づく第３の信号を生成し、
   前記信号処理回路が前記第１の信号に基づく信号の出力として、前記複数の画素の互いに異なる画素の前記第１の信号同士を加算した信号に基づく信号の出力と、前記複数の画素の前記第１の信号のうちの一部のみの前記第１の信号に基づく信号の出力との一方を行うことによって、前記信号処理回路が出力する前記第１の信号に基づく信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記第３の信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置。
2. 前記信号処理回路は、前記複数の画素が配された前記複数列の各列に各々が対応して配された複数のＡＤ変換部を有し、
   前記複数のＡＤ変換部の各々は、前記第１の信号をデジタル信号に変換した第１のデジタル信号と、前記第２の信号をデジタル信号に変換した第２のデジタル信号とを生成し、
   前記信号処理回路が生成する前記第３の信号は、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算した信号であり、
   前記信号処理回路が出力する前記第１の信号に基づく信号は前記第１のデジタル信号であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記信号処理回路は、前記複数の画素が配された前記複数列の各列に各々が対応して配された複数の増幅回路と、前記複数列の各列に各々が対応して配された複数のＡＤ変換部とを有し、
   前記複数の増幅回路の各々は、前記第１の信号を増幅した信号と、前記第２の信号を増幅した信号とをそれぞれ生成し、
   前記第１のデジタル信号は、前記第１の信号を増幅した信号をデジタル信号に変換した信号であり、
   前記第２のデジタル信号は、前記第２の信号を増幅した信号をデジタル信号に変換した信号であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記信号処理回路は、１列の画素に対応して、第１のＡＤ変換部と第２のＡＤ変換部とを有し、
   前記第１のＡＤ変換部は、前記第１の信号をデジタル信号に変換することによって前記第１のデジタル信号を生成し、
   前記第２のＡＤ変換部は、前記第２の信号をデジタル信号に変換することによって前記第２のデジタル信号を生成することを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
5. 前記信号処理回路は、前記複数の画素が配された前記複数列の各列に各々が対応して配された複数の増幅回路を有し、
   前記複数の増幅回路の各々は、前記第１の信号を増幅した信号と、前記第２の信号を増幅した信号とをそれぞれ生成し、
   前記信号処理回路が生成する前記第３の信号は、前記第１の信号を増幅した信号と、前記第２の信号を増幅した信号とを加算した信号であり、
   前記信号処理回路が出力する前記第１の信号に基づく信号は、前記第１の信号を増幅した信号であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記撮像装置は、前記撮像装置の外部に信号を出力する第１のチャンネルおよび第２のチャンネルを有し、
   前記信号処理回路は、前記第１のチャンネルに前記第１の信号に基づく信号を出力し、前記第２のチャンネルに前記第３の信号を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、
   複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、
   信号処理回路とを有し、
   複数の画素の各々が信号電荷を生成するｍ個（ｍは２以上の整数）の光電変換部を含む撮像装置であって、
   １フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、
   前記第１の信号は、前記ｍ個の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
   前記第２の信号は、前記ｍ個の光電変換部の少なくとも他の一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
   前記信号処理回路が前記複数の画素の互いに異なる画素の前記第１の信号同士を加算した信号を生成することによって、前記信号処理回路が出力する前記第１の信号に基づく信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記信号処理回路が出力する前記第２の信号に基づく信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置。
8. 前記信号処理回路は、各々が前記複数の画素の前記複数列の各列に対応して配された複数の増幅回路を有し、
   前記複数の増幅回路の一部のみの増幅回路に、前記複数の画素の前記第１の信号同士を加算した信号が出力され、
   前記複数の増幅回路の各々に前記複数の画素の各々の前記第２の信号が出力され、
   前記一部のみの増幅回路の各々が前記複数の画素の各々の前記第１の信号を増幅した第１の増幅信号を生成し、
   前記複数の増幅回路の各々が前記複数の画素の各々の前記第２の信号を増幅した第２の増幅信号を生成し、
   前記信号処理回路は、前記第１の増幅信号を前記第１の信号に基づく信号として出力し、
   前記信号処理回路は、前記第２の増幅信号を前記第２の信号に基づく信号として出力することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記信号処理回路は、各々が前記複数の画素の前記複数列の各列に対応して配された複数のＡＤ変換部を有し、
   前記複数のＡＤ変換部のうちの一部のみのＡＤ変換部の各々は、前記複数の画素の各々の前記第１の信号同士を加算した信号に基づくデジタル信号である第１のデジタル信号を生成し、
   前記複数のＡＤ変換部の各々が、前記複数の画素の各々の前記第２の信号に基づくデジタル信号である第２のデジタル信号を生成し、
   前記信号処理回路は、前記第１のデジタル信号を前記第１の信号に基づく信号として出力し、
   前記信号処理回路は、前記第２のデジタル信号を前記第２の信号に基づく信号として出力することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
10. 前記第１のデジタル信号は、前記複数の画素の各々の前記第１の信号同士を加算した前記信号を前記ＡＤ変換部がデジタル信号に変換することによって生成される信号であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記第１のデジタル信号は、複数の前記第１の信号を、前記ＡＤ変換部が一つのデジタル信号に変換することによって生成される信号であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
12. 前記複数のＡＤ変換部の各々は、前記複数の画素の各々の前記第１の信号を複数のデジタル信号のそれぞれに変換し、
    前記信号処理回路が、前記第１のデジタル信号を、前記複数の画素の各々の前記第１の信号を変換した前記複数のデジタル信号の各々同士を加算することによって生成することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
13. 複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、
    複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、
    信号処理回路とを有し、
    前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成するｍ個（ｍは２以上の整数）の光電変換部を含む撮像装置であって、
    １フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、
    前記第１の信号は、前記ｍ個の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
    前記第２の信号は、前記ｍ個の光電変換部の少なくとも他の一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
    前記信号処理回路は、各々が前記複数の画素の前記複数列の各列に対応して配された複数の増幅回路を有し、
    前記複数の増幅回路の各々は、対応する列の画素の前記第１の信号を増幅した第１の増幅信号を生成し、
    前記複数の増幅回路の各々は、対応する列の画素の前記第２の信号を増幅した第２の増幅信号を生成し、
    前記信号処理回路が、前記複数の増幅回路の各々が生成した前記第１の増幅信号のうち、前記複数の増幅回路の一部のみの増幅回路が生成した前記第１の増幅信号を出力し、前記複数の増幅回路の各々が生成した前記第２の増幅信号を出力することによって、前記信号処理回路が出力する前記第１の増幅信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記信号処理回路が出力する前記第２の増幅信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置。
14. 複数行および複数列に渡って配された複数の画素と、
    複数のマイクロレンズを有するとともに、前記複数のマイクロレンズの各々が前記複数の画素の各々に対応して配されたマイクロレンズアレイと、
    信号処理回路とを有し、
    前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成するｍ個（ｍは２以上の整数）の光電変換部を含む撮像装置であって、
    １フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを前記信号処理回路に出力し、
    前記第１の信号は、前記ｍ個の光電変換部のうちの一部のみの光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
    前記第２の信号は、前記ｍ個の光電変換部の少なくとも他の一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
    前記信号処理回路は、各々が前記複数の画素の前記複数列の各列に対応して配された複数のＡＤ変換部を有し、
    前記複数のＡＤ変換部の各々のＡＤ変換部が、対応する列の画素の前記第１の信号をデジタル信号に変換した第１のデジタル信号を生成し、
    前記複数のＡＤ変換部の各々が、対応する列の画素の前記第２の信号をデジタル信号に変換した第２のデジタル信号を生成し、
    前記信号処理回路が、前記複数のＡＤ変換部の各々が生成した前記第１のデジタル信号のうち、前記複数のＡＤ変換部の一部のみのＡＤ変換部が生成した前記第１のデジタル信号を出力し、前記複数のＡＤ変換部の各々が生成した前記第２のデジタル信号を出力することによって、前記信号処理回路が出力する前記第１のデジタル信号の個数を、前記複数の画素から前記信号処理回路に出力される前記第１の信号の個数から減らして前記信号処理回路が出力する前記第２のデジタル信号の個数よりも少なくすることを特徴とする撮像装置。
15. 前記撮像装置は、
    マイクロレンズを複数有するマイクロレンズアレイをさらに有し、
    １つの前記マイクロレンズは、前記画素の複数の前記光電変換部に光を集光させて入射させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の撮像装置。
16. 請求項１５に記載の前記撮像装置と、
    出力信号処理部と、を有する撮像システムであって、
    前記信号処理回路は、前記第１の信号に基づく信号と前記第３の信号とを前記出力信号処理部に出力し、
    前記出力信号処理部が、
    前記第１の信号に基づく信号と、前記第３の信号との差分である差分信号を得て、前記差分信号と前記第１の信号に基づく信号とによって焦点検出を行い、
    さらに、前記出力信号処理部が、前記第３の信号によって画像を形成することを特徴とする撮像システム。
17. 前記撮像装置は、
    マイクロレンズを複数有するマイクロレンズアレイをさらに有し、
    １つの前記マイクロレンズは、前記画素の複数の前記光電変換部に光を集光させて入射させることを特徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載の撮像装置。
18. 請求項１７に記載の前記撮像装置と、
    出力信号処理部と、を有する撮像システムであって、
    前記信号処理回路は、前記第１の信号に基づく信号と前記第２の信号に基づく信号とを前記出力信号処理部に出力し、
    前記出力信号処理部が、
    前記第１の信号に基づく信号と、前記第２の信号に基づく信号との差分である差分信号を得て、前記差分信号と前記第１の信号に基づく信号とによって焦点検出を行い、
    さらに、前記出力信号処理部が、前記第２の信号に基づく信号によって画像を形成することを特徴とする撮像システム。
19. 撮像装置と、焦点検出用信号処理部と、を有する撮像システムであって、
    前記撮像装置は、行列状に配された複数の画素を有し、
    前記複数の画素の各々が、信号電荷を生成するｍ個（ｍは整数）の光電変換部を含み、
    １フレーム期間内に、前記複数の画素の各々は第１の信号と第２の信号とを出力し、
    前記第１の信号は、前記ｍ個の前記光電変換部のうちの一部の光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
    前記第２の信号は、前記ｍ個の前記光電変換部の前記信号電荷に基づく信号であり、
    前記撮像装置が、前記複数の画素の各々の前記第２の信号に基づく信号と、前記複数の画素の各々の前記第１の信号に基づく信号とをそれぞれを前記焦点検出用信号処理部に出力し、
    前記焦点検出用信号処理部が、前記焦点検出用信号処理部に出力された、前記複数の画素の前記第１の信号に基づく信号のうち、前記複数の画素の一部のみの前記画素の前記第１の信号に基づく信号を出力することを特徴とする撮像システム。