JP2015231157A - Imaging apparatus and method of driving the same - Google Patents

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Yasuhiro Harada
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption of an imaging element, including a plurality of photodiodes for one pixel, in operation while maintaining focus detection precision.SOLUTION: An imaging apparatus comprises: an imaging element (1101) which has a plurality of unit pixels (100) each including a plurality of photoelectric conversion parts (101A, 101B), readout means, and control means (225, Vref) of controlling the amount of a current supplied to the readout means, and can be driven by a plurality of driving methods including a first driving method of reading signals out of some of the plurality of photoelectric conversion parts; and detection means (1104) of detecting whether a smear is generated on the basis of a signal output from the imaging element. Wile signals output from unit pixels in a row selected by the first driving method are read out, the control means supplies a less current when it is determined that no smear is generated than when it is determined that a smear is generated.

Description

本発明は、撮像装置及びその駆動方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and a driving method thereof.

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置に用いられる固体撮像素子の多機能化が進んでいる。   In recent years, multi-functionalization of solid-state imaging devices used in imaging devices such as digital still cameras and digital video cameras has been advanced.

従来、固体撮像素子において瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。例えば、特許文献1に開示された撮像素子では、1つの画素が2つのフォトダイオードを有し、各フォトダイオードは1つのマイクロレンズによって、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光を受光するように構成されている。そして、これら2つのフォトダイオードの出力信号の位相差を求めることで、焦点検出が可能となる。また、2つのフォトダイオードの出力信号を加算することで、撮影画像の信号を得ることができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique capable of detecting a pupil-division focus in a solid-state image sensor has been disclosed. For example, in the imaging device disclosed in Patent Document 1, one pixel has two photodiodes, and each photodiode receives light passing through different pupil regions of the photographing lens by one microlens. It is configured. Then, by detecting the phase difference between the output signals of these two photodiodes, focus detection can be performed. Further, a signal of a captured image can be obtained by adding the output signals of the two photodiodes.

特許文献1のように1つの画素に2つのフォトダイオードを設けた撮像素子を用いて焦点検出を行う場合、上述したように2つのフォトダイオード各々から信号を出力する以外に、画素毎の加算信号といずれか一方のフォトダイオードから信号を取得してもよい。この場合、加算信号から、いずれか一方のフォトダイオードからの信号を差分することで、2つのフォトダイオードそれぞれからの信号を得ることができる。   When focus detection is performed using an imaging device in which two photodiodes are provided in one pixel as in Patent Document 1, in addition to outputting signals from each of the two photodiodes as described above, an addition signal for each pixel A signal may be acquired from one of the photodiodes. In this case, a signal from each of the two photodiodes can be obtained by subtracting a signal from one of the photodiodes from the added signal.

特開2001−124984号公報JP 2001-124984 A

しかしながら、いずれの場合にも1つの画素に1つのフォトダイオードを有する従来の撮像素子と比較して、読み出す信号量が増え、動作時の平均電力が増大してしまうという課題がある。   However, in any case, there is a problem that the amount of signals to be read increases and the average power during operation increases as compared with a conventional imaging device having one photodiode per pixel.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、1つの画素に複数のフォトダイオードを備えた撮像素子において、焦点検出精度を保ちつつ、動作時の消費電力を削減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce power consumption during operation while maintaining focus detection accuracy in an imaging device including a plurality of photodiodes in one pixel. .

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、それぞれが複数の光電変換部を含み、行列状に配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、選択された行の信号を前記画素から読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段に読み出した信号を外部に出力する出力手段と、前記出力手段に電流を供給する電流供給手段と、を有する撮像素子と、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部から信号を読み出す第1の駆動方法を含む複数の駆動方法のいずれかを選択して前記撮像素子を駆動する駆動手段と、前記撮像素子から出力された信号に基づいて、スミアが発生しているかどうかを検出する検出手段とを有し、前記検出手段によりスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記読み出し手段に読み出された信号を前記出力手段により外部に出力する間、前記電流供給手段は、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流を供給する。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of photoelectric conversion units, each of which includes a plurality of pixels arranged in a matrix and a signal of a selected row among the plurality of pixels. An image sensor comprising: a reading unit that reads out from the pixel; an output unit that outputs a signal read out to the reading unit; and a current supply unit that supplies current to the output unit; and a plurality of photoelectric conversion units Based on the signal output from the image sensor and drive means for selecting one of a plurality of drive methods including a first drive method for reading out signals from some of the photoelectric conversion units, and driving the image sensor Detecting means for detecting whether smear has occurred, and when it is determined by the detecting means that smear has not occurred, the reading means reads by the first driving method. While outputting a signal to the outside by the output means, the current supply means supplies less current than when smear is determined to have occurred.

本発明によれば、1つの画素に複数のフォトダイオードを備えた撮像素子において、焦点検出精度を保ちつつ、動作時の消費電力を削減することができる。   According to the present invention, power consumption during operation can be reduced while maintaining focus detection accuracy in an image sensor including a plurality of photodiodes in one pixel.

本発明の第1及び第2の実施形態における撮像装置の撮影レンズの射出瞳から出た光束が単位画素に入射する概念を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a concept in which a light beam emitted from an exit pupil of a photographing lens of an imaging apparatus according to the first and second embodiments of the present invention enters a unit pixel. 第1及び第2の実施形態における撮像装置の機能構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the imaging apparatus according to the first and second embodiments. 第1及び第2の実施形態における撮像装置の単位画素の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a unit pixel of the imaging device according to the first and second embodiments. 第1及び第2の実施形態における撮像装置の読み出し回路について説明する図。3A and 3B are diagrams illustrating a readout circuit of an imaging device in the first and second embodiments. 第1の実施形態における撮像装置の基準電流発生回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a reference current generation circuit of the imaging apparatus according to the first embodiment. 第1の実施形態における撮像素子の駆動タイミングチャート。3 is a drive timing chart of the image sensor according to the first embodiment. 第1の実施形態における撮像装置の撮像動作を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an imaging operation of the imaging apparatus according to the first embodiment. 第1の実施形態におけるスミアの検出動作を説明するための図The figure for demonstrating the smear detection operation | movement in 1st Embodiment. スミア現象を説明するための図。The figure for demonstrating a smear phenomenon. スミア現象発生時の課題を説明するための図。The figure for demonstrating the subject at the time of smear phenomenon occurrence. 第2の実施形態における撮像装置のオペアンプ及び垂直出力線への定電流負荷の回路図。The circuit diagram of the constant current load to the operational amplifier and vertical output line of the imaging device in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における撮像装置の駆動タイミングチャート。10 is a drive timing chart of the imaging apparatus according to the second embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここでは、本発明の実施の形態の一例として、デジタル一眼レフカメラに適用した場合について説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the case where it applies to a digital single-lens reflex camera is demonstrated as an example of embodiment of this invention.

<第1の実施形態>
まず、本発明による撮像装置の瞳分割方式による焦点検出の原理について説明する。図1は、撮影レンズの射出瞳から出た光束が単位画素100に入射する概念を示す図である。図1に示すように、単位画素100は第1のフォトダイオード(PD)101A及び第2のフォトダイオード(PD)101Bを有し、カラーフィルタ302、マイクロレンズ303により覆われている。
<First Embodiment>
First, the principle of focus detection by the pupil division method of the imaging apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a concept in which a light beam emitted from an exit pupil of a photographing lens enters a unit pixel 100. As shown in FIG. 1, the unit pixel 100 includes a first photodiode (PD) 101 </ b> A and a second photodiode (PD) 101 </ b> B, and is covered with a color filter 302 and a microlens 303.

マイクロレンズ303を有する画素に対して、撮影レンズの射出瞳304の中心を光軸305とする。射出瞳304を通過した光は、光軸305を中心として単位画素100に入射する。また、図1に示すように、撮影レンズの射出瞳の一部領域である瞳領域306を通過する光束はマイクロレンズ303を通して、第1のPD101Aで受光される。同様に、射出瞳304の一部領域である瞳領域307を通過する光束はマイクロレンズ303を通して、第2のPD101Bで受光される。従って、第1のPD101Aと第2のPD101Bはそれぞれ、射出瞳304の別々の領域を通過した光を受光している。従って、第1のPD101Aと第2のPD101Bの信号を比較することで位相差の検知が可能となる。   For the pixel having the micro lens 303, the center of the exit pupil 304 of the photographing lens is the optical axis 305. The light that has passed through the exit pupil 304 enters the unit pixel 100 with the optical axis 305 as the center. Further, as shown in FIG. 1, a light beam passing through a pupil region 306 that is a partial region of the exit pupil of the photographing lens is received by the first PD 101A through the micro lens 303. Similarly, a light beam passing through a pupil region 307 which is a partial region of the exit pupil 304 is received by the second PD 101B through the microlens 303. Therefore, each of the first PD 101A and the second PD 101B receives light that has passed through different areas of the exit pupil 304. Therefore, the phase difference can be detected by comparing the signals of the first PD 101A and the second PD 101B.

以下、第1のPD101Aから得られる信号をA像信号、第2のPD101Bから得られる信号をB像信号と呼ぶ。また、第1のPD101Aの信号と第2のPD101Bの信号とを加算して読み出した信号はA+B像信号として、撮影画像に用いることができる。これは、たとえば、A像信号を読み出す場合には、マイクロレンズに対応した複数の光電変換部のうち、M個の光電変換素子からの信号を読み出すことになる。また、A+B像信号を読み出す場合には、マイクロレンズに対応した複数の光電変換部のうち、N(NはMより大きい)個の光電変換素子からの信号を読み出すことになる。   Hereinafter, a signal obtained from the first PD 101A is referred to as an A image signal, and a signal obtained from the second PD 101B is referred to as a B image signal. Further, a signal read by adding the signal of the first PD 101A and the signal of the second PD 101B can be used as a captured image for the A + B image signal. For example, when the A image signal is read, signals from M photoelectric conversion elements are read out from a plurality of photoelectric conversion units corresponding to the microlens. Further, when reading out the A + B image signal, signals from N (N is larger than M) photoelectric conversion elements among a plurality of photoelectric conversion units corresponding to the microlens are read out.

次に、本第1の実施形態における撮像装置の構成を図2のブロック図に示す。撮影レンズ1110はレンズ駆動回路1109によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが行われ、被写体の光学像を撮像素子1101に結像させる。撮像素子1101には図1で示した複数の単位画素100が行列状に配置され、撮影レンズ1110で結像された被写体を画像信号として取り込む。信号処理回路1103は撮像素子1101から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、データを圧縮したりする。また、信号処理回路1103では、撮像素子1101から取得したA像信号とA+B像信号からB像信号の生成も行う。   Next, the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment is shown in the block diagram of FIG. The photographic lens 1110 is subjected to zoom control, focus control, aperture control, and the like by a lens driving circuit 1109 to form an optical image of a subject on the image sensor 1101. A plurality of unit pixels 100 shown in FIG. 1 are arranged in a matrix in the image sensor 1101, and the subject imaged by the photographing lens 1110 is captured as an image signal. The signal processing circuit 1103 performs various corrections on the image signal output from the image sensor 1101 and compresses data. The signal processing circuit 1103 also generates a B image signal from the A image signal and the A + B image signal acquired from the image sensor 1101.

タイミング発生回路1102は撮像素子1101に駆動タイミング信号を出力する。全体制御・演算回路1104は各種演算と撮像装置全体の制御を行うと共に、A像信号及びB像信号を用いて焦点検出動作、及び、本発明のスミア検出動作も行う。メモリ1105は画像データを一時的に記憶し、表示回路1106は各種情報や撮影画像を表示する。記録回路1107は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録回路からなる。操作回路1108は、デジタルカメラの操作部材による入力を電気的に受け付ける。   The timing generation circuit 1102 outputs a drive timing signal to the image sensor 1101. The overall control / arithmetic circuit 1104 performs various calculations and overall control of the imaging apparatus, and also performs a focus detection operation and a smear detection operation of the present invention using the A image signal and the B image signal. The memory 1105 temporarily stores image data, and the display circuit 1106 displays various information and captured images. The recording circuit 1107 includes a removable recording circuit such as a semiconductor memory for recording or reading image data. The operation circuit 1108 electrically receives input from an operation member of the digital camera.

次に、撮像素子1101の構成について、図3及び図4を用いて説明する。図3は、本第1の実施形態における撮像素子1101の単位画素100の回路図である。図3に示すように、単位画素100は、第1のPD101A、第2のPD101B、第1の転送スイッチ102A、第2の転送スイッチ102Bを有する。さらに、フローティングディフュージョン(FD)部103、増幅部104、リセットスイッチ105、選択スイッチ106を含む。   Next, the configuration of the image sensor 1101 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a circuit diagram of the unit pixel 100 of the image sensor 1101 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the unit pixel 100 includes a first PD 101A, a second PD 101B, a first transfer switch 102A, and a second transfer switch 102B. Furthermore, a floating diffusion (FD) unit 103, an amplification unit 104, a reset switch 105, and a selection switch 106 are included.

第1のPD101A及び第2のPD101Bは、同一のマイクロレンズ303を通過した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部として機能する。第1の転送スイッチ102A及び第2の転送スイッチ102Bは、それぞれ転送パルス信号PTXA、PTXBによって制御され、それぞれ第1のPD101A及び第2のPD101Bで発生した電荷を共通のFD部103に転送する。   The first PD 101A and the second PD 101B function as a photoelectric conversion unit that receives light that has passed through the same microlens 303 and generates a signal charge corresponding to the amount of light received. The first transfer switch 102A and the second transfer switch 102B are controlled by transfer pulse signals PTXA and PTXB, respectively, and transfer the charges generated in the first PD 101A and the second PD 101B to the common FD unit 103, respectively.

FD部103は、第1のPD101A及び第2のPD101Bから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅部104は、ソースフォロワMOSトランジスタであり、FD部103に保持した電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。リセットスイッチ105は、制御信号PRESによって制御され、FD部103の電位を基準電位VDDにリセットする。選択スイッチ106は、制御信号PSELによって制御され、増幅部104で増幅された画素信号を垂直出力線107に出力する。   The FD unit 103 functions as a charge-voltage converter that temporarily holds the charges transferred from the first PD 101A and the second PD 101B and converts the held charges into a voltage signal. The amplifying unit 104 is a source follower MOS transistor, amplifies a voltage signal based on the charge held in the FD unit 103, and outputs it as a pixel signal. The reset switch 105 is controlled by the control signal PRES, and resets the potential of the FD unit 103 to the reference potential VDD. The selection switch 106 is controlled by the control signal PSEL and outputs the pixel signal amplified by the amplification unit 104 to the vertical output line 107.

図4は、本発明による撮像素子1101の読み出し回路について説明する図である。200は画素領域であり、複数の単位画素100が行列状に配置されている。なお、説明を簡略化するために8×4画素で示してあるが、実際の画素数はさらに多数である。単位画素100にはそれぞれカラーフィルタが設けられている。赤色カラーフィルタが設けられ、赤色光を受光する画素をR画素、緑色カラーフィルタが設けられ、緑色光を受光する画素をG画素、青色カラーフィルタが設けられ、青色光を受光する画素をB画素と呼ぶ。これらの3色のカラーフィルタは、単位画素100上にベイヤー配列に従って配置される。   FIG. 4 is a diagram illustrating a readout circuit of the image sensor 1101 according to the present invention. Reference numeral 200 denotes a pixel region, and a plurality of unit pixels 100 are arranged in a matrix. In order to simplify the description, 8 × 4 pixels are shown, but the actual number of pixels is even larger. Each unit pixel 100 is provided with a color filter. A red color filter is provided, a pixel that receives red light is an R pixel, a green color filter is provided, a pixel that receives green light is a G pixel, a blue color filter is provided, and a pixel that receives blue light is a B pixel Call it. These three color filters are arranged on the unit pixel 100 according to the Bayer array.

201は垂直シフトレジスタであり、各行の駆動信号線222を通して、駆動パルスが送出される。なお、駆動信号線222は、簡略化のため、各行1本ずつ図示してあるが、実際には行毎に複数の駆動信号線が接続される。   Reference numeral 201 denotes a vertical shift register, and a driving pulse is transmitted through the driving signal line 222 of each row. Note that the drive signal line 222 is shown one for each row for simplification, but actually, a plurality of drive signal lines are connected to each row.

同じ列の単位画素100は共通の垂直出力線107に接続されており、各単位画素100からの信号は、この垂直出力線107を介して、各列に設けられた共通の読み出し回路203に入力される。そして、読み出し回路203で処理された信号は水平シフトレジスタ220により順次、出力アンプ221に出力される。なお、202は垂直出力線107に接続される定電流負荷(定電流源)である。   The unit pixels 100 in the same column are connected to a common vertical output line 107, and a signal from each unit pixel 100 is input to a common readout circuit 203 provided in each column via the vertical output line 107. Is done. The signals processed by the reading circuit 203 are sequentially output to the output amplifier 221 by the horizontal shift register 220. Reference numeral 202 denotes a constant current load (constant current source) connected to the vertical output line 107.

読み出し回路203は、クランプ容量C0、フィードバック容量Cf、オペアンプ206、フィードバック容量Cfの両端をショートさせるためのスイッチ223を含む。スイッチ223は制御信号PC0Rにより制御される。読み出し回路203は、更に、信号電圧を保持するための容量CTSAB、容量CTN1、容量CTSA、容量CTN2、及びこれらの容量への書き込みを制御するスイッチ212、213、214、215を含む。スイッチ212は制御信号PTSABで制御され、スイッチ210は、制御信号PTSAにより制御され、スイッチ213、215はPTN信号により制御される。   The read circuit 203 includes a clamp capacitor C0, a feedback capacitor Cf, an operational amplifier 206, and a switch 223 for short-circuiting both ends of the feedback capacitor Cf. The switch 223 is controlled by a control signal PC0R. The reading circuit 203 further includes a capacitor CTSAB for holding a signal voltage, a capacitor CTN1, a capacitor CTSA, a capacitor CTN2, and switches 212, 213, 214, and 215 for controlling writing to these capacitors. The switch 212 is controlled by a control signal PTSAB, the switch 210 is controlled by a control signal PTSA, and the switches 213 and 215 are controlled by a PTN signal.

また、読み出し回路203において、スイッチ216、217、218、219は水平シフトレジスタ220からの信号を受けて出力アンプ221に信号を出力するために用いられる。スイッチ216、217は水平シフトレジスタ220の駆動パルスHABnで制御され、スイッチ218、219は駆動パルスHAnで制御される。ここで、nは制御信号線が接続されている読み出し回路203の列番号を表す。容量CTSAB及びCTSAに書き込まれた信号は共通出力線224を介して、また、容量CTN1及びCTN2に書き込まれた信号は共通出力線226を介して、出力アンプ221に出力される。   In the readout circuit 203, the switches 216, 217, 218, and 219 are used for receiving signals from the horizontal shift register 220 and outputting signals to the output amplifier 221. The switches 216 and 217 are controlled by the drive pulse HABn of the horizontal shift register 220, and the switches 218 and 219 are controlled by the drive pulse HAn. Here, n represents the column number of the readout circuit 203 to which the control signal line is connected. Signals written to the capacitors CTSAB and CTSA are output to the output amplifier 221 via the common output line 224, and signals written to the capacitors CTN1 and CTN2 are output to the output amplifier 221 via the common output line 226.

上述したように1つの画素に複数のフォトダイオードを備えた撮像素子を有する撮像装置では、読み出す信号の数が増え、動作時の平均電力が増大してしまうという課題がある。この課題に対して、例えば、次のように駆動することで平均電力を軽減することが考えられる。即ち、撮影画像用の2つのフォトダイオードの加算信号を通常のモードで読み出し、焦点検出用のみで使用する片方のフォトダイオードの出力は撮像素子内の各部へ供給する電流量を削減して読み出す。これは、片方のフォトダイオードの出力は撮影画像用ではないので、電流量の削減による多少の画質低下は許容できるという考えに基づいている。   As described above, in an imaging apparatus having an imaging device including a plurality of photodiodes in one pixel, there is a problem that the number of signals to be read increases and average power during operation increases. For this problem, for example, it is conceivable to reduce the average power by driving as follows. That is, the addition signal of two photodiodes for a photographed image is read out in a normal mode, and the output of one photodiode used only for focus detection is read out while reducing the amount of current supplied to each part in the image sensor. This is based on the idea that the output of one of the photodiodes is not for a photographed image, so that a slight deterioration in image quality due to a reduction in the amount of current can be tolerated.

しかしながら、2つのフォトダイオードの加算出力と片方のフォトダイオードの出力の特性が大きく変わってしまった場合、焦点検出精度が劣化してしまうという課題が生じる。これは、焦点検出に用いる2つのフォトダイオードそれぞれの出力を、一方は電流量を削減した状態で読み出し、もう一方は電流量を削減せずに読み出した加算出力からもう一方の出力を減算して求める為である。したがって、加算出力と加算していない一方の出力の特性が大きく異なる場合、加算出力から減算して求めるもう一方の出力の特性も異なることになり、焦点検出時の比較演算の精度が劣化してしまう。   However, when the characteristics of the added output of the two photodiodes and the output of one of the photodiodes change significantly, there arises a problem that the focus detection accuracy is deteriorated. This is because the output of each of the two photodiodes used for focus detection is read with one of the currents reduced, and the other is subtracted from the other output from the read output without reducing the current. It is for seeking. Therefore, if the characteristics of the output that is not added and the output that is not added are significantly different, the characteristics of the other output that is obtained by subtracting from the added output will also be different, and the accuracy of the comparison operation during focus detection will deteriorate. End up.

このように駆動電流量の変更によって出力信号の特性が大きく変化する現象として、スミアと呼ばれるノイズがある。スミアは高輝度被写体が撮像素子に入射した際に発生する筋状または帯状のノイズであり、CCD及びCMOS型イメージセンサなどの撮像素子で発生する現象として広く知られている。図9にスミアを説明する図を示す。図9は均一の輝度面の中心に高輝度の被写体がある際の撮影画像を示した図であり、本来は周辺部と同一輝度であるにもかかわらず、高輝度被写体の左右は横帯上の沈みが発生してしまっている。この様に、高輝度被写体の左右や上下方向に発生する沈みや浮きのノイズがスミアである。   As a phenomenon in which the characteristics of the output signal change greatly due to the change in the drive current amount in this way, there is noise called smear. Smear is a streak-like or band-like noise that occurs when a high-luminance subject enters the image sensor, and is widely known as a phenomenon that occurs in image sensors such as CCD and CMOS image sensors. FIG. 9 is a diagram for explaining smear. FIG. 9 is a view showing a photographed image when a high-brightness object is present at the center of a uniform luminance surface. Sinking has occurred. In this way, sinking and floating noises generated in the left and right and up and down directions of a high-luminance subject are smears.

CMOS型イメージセンサにおいては、電源やグラウンドの配線レイアウトに起因してスミアが発生する為、センサ内部の各部駆動電流量を変更するとスミアの特性が変化してしまう。したがって、スミアが発生する条件で撮影した場合、片方のフォトダイオードの読み出し時に電流量を削減する方法を適用すると焦点検出精度が劣化してしまう。   In a CMOS image sensor, smear occurs due to the wiring layout of the power supply and ground. Therefore, changing the drive current amount of each part in the sensor changes the smear characteristics. Therefore, when shooting is performed under conditions where smear occurs, the focus detection accuracy deteriorates if a method of reducing the amount of current is applied when reading out one of the photodiodes.

図10にスミアの影響により焦点検出精度が劣化してしまう現象を説明する図を示す。図10のグラフは焦点検出時のフォトダイオードそれぞれの出力に対応した像(A像、B像)を示した図である。図10(a)はスミアの発生がなく、A像、B像の形状はほぼ同一であるため、精度よく位置ずれ量(位相差)を検出でき、正確なデフォーカス量を求めることができる。一方、図10(b)はスミアの発生がある場合であり、片方のフォトダイオードの読み出し時に電流量を削減する方法を適用した場合には、スミアの影響によりA像とB像の形状に差異が発生してしまう。従って、位相差の検出精度が低下し、求まるデフォーカス量の精度も低下してしまう。   FIG. 10 is a diagram for explaining a phenomenon in which focus detection accuracy deteriorates due to smear. The graph of FIG. 10 is a diagram showing images (A image and B image) corresponding to the output of each photodiode at the time of focus detection. In FIG. 10A, smear does not occur and the shapes of the A and B images are almost the same. Therefore, it is possible to accurately detect the positional deviation amount (phase difference) and to obtain the accurate defocus amount. On the other hand, FIG. 10B shows a case where smear is generated, and when a method of reducing the amount of current is applied at the time of reading one of the photodiodes, the shape of the A and B images is different due to the effect of smear. Will occur. Therefore, the detection accuracy of the phase difference is lowered, and the accuracy of the defocus amount obtained is also lowered.

上述した課題を鑑みて、本第1の実施形態では、出力アンプ221へ定電流を供給する基準電流発生回路225(電流供給手段)を設け、以下に説明するように供給する電流量を切り替える。   In view of the above-described problems, in the first embodiment, a reference current generation circuit 225 (current supply unit) that supplies a constant current to the output amplifier 221 is provided, and the amount of current to be supplied is switched as described below.

まず、基準電流発生回路225の具体的な構成例を図5を用いて説明する。基準電流発生回路225は、基準電圧Vrefをオペアンプ502、出力用MOSトランジスタ503と基準抵抗R1で電流変換して基準電流を生成する。そして、生成した基準電流をカレントミラー回路504で複製し、差動増幅回路である出力アンプ221へ入力している。基準電流発生回路225において、基準抵抗R1と並列にスイッチ505と基準抵抗R2が挿入されており、制御信号PISELがハイレベル(H)となるとスイッチ505がオンし、基準抵抗R1とR2が並列の状態になる。従って、制御信号PISELにて基準抵抗値を切り替えることにより、基準電流の電流量を切り替えることができる。基準電流の電流量は、基準抵抗値に反比例するため、PISEL=LとするR1のみの場合より、PISEL=HとするR1とR2が並列状態の場合のほうが大きな電流量となる。   First, a specific configuration example of the reference current generation circuit 225 will be described with reference to FIG. The reference current generating circuit 225 generates a reference current by converting the reference voltage Vref with the operational amplifier 502, the output MOS transistor 503, and the reference resistor R1. The generated reference current is duplicated by the current mirror circuit 504 and input to the output amplifier 221 that is a differential amplifier circuit. In the reference current generating circuit 225, the switch 505 and the reference resistor R2 are inserted in parallel with the reference resistor R1, and when the control signal PISEL becomes a high level (H), the switch 505 is turned on, and the reference resistors R1 and R2 are connected in parallel. It becomes a state. Therefore, the current amount of the reference current can be switched by switching the reference resistance value with the control signal PISEL. Since the amount of the reference current is inversely proportional to the reference resistance value, the amount of current is larger when R1 and R2 with PISEL = H are in a parallel state than when only R1 with PISEL = L.

また、基準抵抗R1、R2とGNDとの間にスイッチ507、基準抵抗R1、R2と基準電圧Vrefとの間にスイッチ508が挿入されている。スイッチ507と508は信号PSAVEが逆の論理で導通するようになっており、信号PSAVEがHとなると基準抵抗のGNDへの導通が遮断され、代わりに基準電圧Vrefに接続される。このとき、基準抵抗R1の両端の電圧は0となるため、基準電流発生回路225で生成される基準電流の電流量は0となる。   In addition, a switch 507 is inserted between the reference resistors R1, R2 and GND, and a switch 508 is inserted between the reference resistors R1, R2 and the reference voltage Vref. The switches 507 and 508 are adapted to conduct the signal PSAVE with the reverse logic. When the signal PSAVE becomes H, the conduction of the reference resistor to the GND is cut off and connected to the reference voltage Vref instead. At this time, since the voltage across the reference resistor R1 is 0, the amount of the reference current generated by the reference current generation circuit 225 is 0.

次に、図6のタイミングチャートを参照して、撮像素子1101の駆動制御について説明する。制御信号PRESをHにした状態で、時刻t1で第1の転送スイッチ102A及び第2の転送スイッチ102Bの制御信号PTXA及びPTXBをHとし、第1のPD101A及び第2のPD101Bを基準電位VDDにリセットする。時刻t2で制御信号PTXA及びPTXBをLとし、第1のPD101A及び第2のPD101Bを露光して得られる光電荷の蓄積を開始する。必要時間蓄積を行った後、時刻t3で選択スイッチ106の制御信号PSELをHにして、増幅部104をONする。時刻t4でリセットスイッチ105の制御信号PRESをLとすることでFD部103のリセットを解除する。このときのFD部103の電位を垂直出力線107に増幅部104を介してリセット信号レベルとして読み出し、読み出し回路203に入力する。   Next, drive control of the image sensor 1101 will be described with reference to the timing chart of FIG. With the control signal PRES set to H, at time t1, the control signals PTXA and PTXB of the first transfer switch 102A and the second transfer switch 102B are set to H, and the first PD 101A and the second PD 101B are set to the reference potential VDD. Reset. At time t2, the control signals PTXA and PTXB are set to L, and accumulation of photoelectric charges obtained by exposing the first PD 101A and the second PD 101B is started. After accumulating the necessary time, the control signal PSEL of the selection switch 106 is set to H at time t3, and the amplifying unit 104 is turned on. By resetting the control signal PRES of the reset switch 105 to L at time t4, the reset of the FD unit 103 is released. The potential of the FD unit 103 at this time is read out as a reset signal level to the vertical output line 107 via the amplification unit 104 and input to the reading circuit 203.

読み出し回路203ではオペアンプ206が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態(制御信号PC0RがHでスイッチ223がONの状態)でリセット信号レベルが入力される。その後、時刻t5で制御信号PC0RをLとし、そのときの基準電圧Vrefの出力を容量CTN1、CTN2へ書き込むために時刻t6で制御信号PTNをHとして、スイッチ213、215をONする。時刻t7で制御信号PTNをLとし、スイッチ213、215をOFFして書き込みを終了する。   In the readout circuit 203, the reset signal level is input in a state where the operational amplifier 206 buffers the output of the reference voltage Vref (the control signal PC0R is H and the switch 223 is ON). Thereafter, the control signal PC0R is set to L at time t5, and the control signal PTN is set to H at time t6 and the switches 213 and 215 are turned on in order to write the output of the reference voltage Vref at that time to the capacitors CTN1 and CTN2. At time t7, the control signal PTN is set to L, the switches 213 and 215 are turned off, and writing is completed.

次に、時刻t8で制御信号PTXAをHとして、第1のPD101Aの光電荷をFD部103へ転送し、時刻t9で制御信号PTXAをLとする。この動作により第1のPD101Aに蓄積された電荷がFD部103へ読み出される。そして、その変化に応じた出力が増幅部104及び垂直出力線107を介して光信号レベルとして読み出し回路203へ供給される。   Next, the control signal PTXA is set to H at time t8, the photocharge of the first PD 101A is transferred to the FD unit 103, and the control signal PTXA is set to L at time t9. By this operation, the electric charge accumulated in the first PD 101A is read to the FD unit 103. Then, an output corresponding to the change is supplied to the readout circuit 203 as an optical signal level via the amplifier 104 and the vertical output line 107.

読み出し回路203では、クランプ容量C0とフィードバック容量Cfの比率で電圧変化に対し反転ゲインがかかり出力される。この電圧を容量CTSAへ書き込むために、時刻t10で制御信号PTSAをLからHへ切り替え、スイッチ214をONし、時刻t11で制御信号PTSAをHからLと切り替え、スイッチ214をOFFして書き込みを終了する。   In the readout circuit 203, an inversion gain is applied to the voltage change at the ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf, and output. In order to write this voltage to the capacitor CTSA, the control signal PTSA is switched from L to H at time t10, the switch 214 is turned ON, the control signal PTSA is switched from H to L at time t11, and the switch 214 is turned OFF to perform writing. finish.

次に、時刻t12で再び制御信号PTXAをHとすると同時に制御信号PTXBもHとする。この動作により第1のPD101A及び第2のPD101Bの双方の光電荷を同時にFD部103へ読み出すことができる。FD部103ヘ読み出し後、時刻t13で制御信号PTXA、PTXBをHからLへと切り替える。読み出された電荷は第1のPD101Aのみから読み出した際と同様に、増幅部104及び垂直出力線107を介して光信号レベルとして読み出し回路203へ供給される。   Next, at time t12, the control signal PTXA is set to H again, and at the same time, the control signal PTXB is set to H. With this operation, the photocharges of both the first PD 101A and the second PD 101B can be simultaneously read out to the FD unit 103. After reading to the FD unit 103, the control signals PTXA and PTXB are switched from H to L at time t13. The read charge is supplied to the read circuit 203 as an optical signal level via the amplifying unit 104 and the vertical output line 107, as in the case of reading from only the first PD 101A.

この電圧を容量CTSABへ書き込むために、時刻t14で制御信号PTSABをLからHへ切り替え、スイッチ212をONし、時刻t15で制御信号PTSABをHからLと切り替え、スイッチ212をOFFして書き込みを終了する。本動作により、容量CTSABとCTN1の差電圧をとることで、第1のPD101A及び第2のPD101Bからの出力信号の和であるA+B像信号が得られる。このA+B像信号は撮影画像となる。   In order to write this voltage to the capacitor CTSAB, the control signal PTSAB is switched from L to H at time t14, the switch 212 is turned ON, the control signal PTSAB is switched from H to L at time t15, and the switch 212 is turned OFF to perform writing. finish. With this operation, an A + B image signal that is the sum of output signals from the first PD 101A and the second PD 101B is obtained by taking the differential voltage between the capacitors CTSAB and CTN1. This A + B image signal becomes a captured image.

また、容量CTSAとCTN2の差電圧をとることにより、第1のPD101Aからの出力信号であるA像信号が得られる。このA像信号から撮影レンズ1110の瞳の一部を透過する光束の情報が得られ、さらにA+B像信号とA像信号の差分をとることにより第2のPD101Bからの出力信号であるB像信号が得られる。このB像信号からはA像信号とは異なる瞳領域を透過する光束の情報が得られる。これら2つの光束の情報から距離情報を得ることができる。   Further, by taking the voltage difference between the capacitors CTSA and CTN2, an A image signal which is an output signal from the first PD 101A is obtained. From this A image signal, information on the light beam that passes through a part of the pupil of the photographing lens 1110 is obtained, and further, by taking the difference between the A + B image signal and the A image signal, a B image signal that is an output signal from the second PD 101B. Is obtained. From this B image signal, information on the light beam passing through a pupil region different from the A image signal is obtained. Distance information can be obtained from the information of these two light beams.

次に、時刻t16で制御信号PRESをHとして、FD部103をリセット状態にする。次に時刻t17で制御信号PSAVEをHからLとし、基準電流発生回路225をアクティブな状態とする。すなわち、出力アンプ221へ定電流を供給し、出力アンプを使用可能な状態とする。また、時刻t17では制御信号PISELを設定する。ここで、制御信号PISELの設定は後述するスミアの判定結果に応じて決定する。すなわち、スミアが発生していると判定された場合には、片側のフォトダイオード信号読み出し時と2つのフォトダイオードの加算信号読み出し時で同一の電流量となるように、制御信号PISELはHのままとする。一方、スミアが発生していないと判定された場合には、駆動時の平均電力を削減するため制御信号PISELをHからLとし、出力アンプ221へ供給する定電流量が低い値になるように設定する。   Next, at time t16, the control signal PRES is set to H, and the FD unit 103 is reset. Next, at time t17, the control signal PSAVE is changed from H to L, and the reference current generating circuit 225 is activated. That is, a constant current is supplied to the output amplifier 221 so that the output amplifier can be used. At time t17, the control signal PISEL is set. Here, the setting of the control signal PISEL is determined according to a smear determination result to be described later. That is, when it is determined that smear has occurred, the control signal PISEL remains at H so that the same amount of current is obtained when one photodiode signal is read and when two photodiodes are added. And On the other hand, when it is determined that smear has not occurred, the control signal PISEL is changed from H to L in order to reduce the average power during driving so that the constant current amount supplied to the output amplifier 221 has a low value. Set.

その後、容量CTSA、CTN2に保持された信号は時刻t18〜t19の間にA像信号の水平走査が行われる。すなわち、水平シフトレジスタ220の駆動パルスHAnが読み出し回路毎に順次L→H→Lとなり、それに伴い、スイッチ218、219がOFF→ON→OFFとなる。スイッチ218、219がOFF→ON→OFFとなった列の容量CTSA、CTN2に保持された信号は共通出力線224、226へそれぞれ読み出され、出力アンプ221は差電圧を撮像素子1101の外部に出力する。この差電圧が片方の第1のPD101Aからの信号であるA像信号となる。   Thereafter, the signals held in the capacitors CTSA and CTN2 are subjected to horizontal scanning of the A image signal between times t18 and t19. That is, the drive pulse HAn of the horizontal shift register 220 is sequentially changed from L → H → L for each readout circuit, and accordingly, the switches 218 and 219 are changed from OFF → ON → OFF. The signals held in the capacitors CTSA and CTN2 in the column where the switches 218 and 219 are switched from OFF to ON to OFF are read out to the common output lines 224 and 226, respectively, and the output amplifier 221 outputs the difference voltage to the outside of the image sensor 1101. Output. This difference voltage becomes an A image signal which is a signal from one of the first PDs 101A.

次に、A像信号の読み出しを完了後、時刻t19にて、制御信号PISELがLであればHに変更し、出力アンプ221へ供給する定電流量が通常の値になるように設定する。次に、時刻t20〜t21の間に、撮影画像用であるA+B像信号の水平走査が行われる。すなわち、水平シフトレジスタ220の駆動パルスHABnが読み出し回路203毎に順次L→H→Lとなり、それに伴い、スイッチ216、217がOFF→ON→OFFとなる。スイッチ216、217がOFF→ON→OFFとなった列の容量CTSAB、CTN1に保持された信号は共通出力線224、226へそれぞれ読み出され、出力アンプ221は差電圧を撮像素子1101の外部に出力する。この差電圧がA+B像信号となる。次に、時刻t21にて制御信号PSAVEをLからHに設定し、出力アンプ221へ定電流を供給しない状態とする。   Next, after the reading of the A image signal is completed, at time t19, if the control signal PISEL is L, it is changed to H, and the constant current amount supplied to the output amplifier 221 is set to a normal value. Next, during time t20 to t21, horizontal scanning of the A + B image signal for the captured image is performed. That is, the drive pulse HABn of the horizontal shift register 220 is sequentially changed from L to H to L for each readout circuit 203, and accordingly, the switches 216 and 217 are changed from OFF to ON to OFF. The signals held in the capacitors CTSAB and CTN1 in the column in which the switches 216 and 217 are switched from OFF to ON to OFF are read out to the common output lines 224 and 226, respectively, and the output amplifier 221 sends the difference voltage to the outside of the image sensor 1101. Output. This difference voltage becomes an A + B image signal. Next, at time t21, the control signal PSAVE is set from L to H, and a constant current is not supplied to the output amplifier 221.

以上の動作が行毎に順次行われ、A像信号、A+B像信号の読み出しが完了する。このようにして出力されたA像信号とそれに対応する位置のA+B像信号の差分をとることでB像信号を得ることができ、このA像信号とB像信号から焦点検出動作が可能となる。   The above operation is sequentially performed for each row, and the reading of the A image signal and the A + B image signal is completed. The B image signal can be obtained by taking the difference between the output A image signal and the A + B image signal at the corresponding position, and a focus detection operation can be performed from the A image signal and the B image signal. .

次に、図7のフローチャートを用いて本第1の実施形態における撮像動作の流れについて説明する。撮影を開始すると、まず、S101で読み出すフレームが1フレーム目かどうかの判定を行い、1フレーム目の場合、S110に移行し、A像信号の水平走査時に電流量の低減を行わない通常駆動モードが設定される。すなわち、図6で説明したタイミングチャートにおいてA像信号の水平走査期間中である時刻t17〜t19の期間に制御信号PISEL=Hとして駆動が行われる。   Next, the flow of the imaging operation in the first embodiment will be described using the flowchart of FIG. When shooting is started, first, it is determined whether or not the frame read in S101 is the first frame. If the first frame, the process proceeds to S110, and the normal drive mode in which the amount of current is not reduced during the horizontal scanning of the A image signal. Is set. That is, in the timing chart described with reference to FIG. 6, the drive is performed with the control signal PISEL = H during the period from time t17 to t19 during the horizontal scanning period of the A image signal.

次にS104では、信号処理回路1103においてA像信号及びA+B像信号からB像信号を生成する。S105では、取得した画像のうち、A+B像信号を撮影画像として表示回路で表示する。S106ではA+B像信号を用いて、全体制御・演算回路1104においてスミア検出動作を行う。   In step S104, the signal processing circuit 1103 generates a B image signal from the A image signal and the A + B image signal. In S105, the A + B image signal among the acquired images is displayed as a captured image on the display circuit. In S106, smear detection operation is performed in the overall control / arithmetic circuit 1104 using the A + B image signal.

ここで、スミア検出動作について図8を用いて説明する。画素領域を複数のブロックに分割する。図8では水平方向に16分割、垂直方向に8分割にした例を示している。そして、それぞれのブロック毎に画素の出力の平均値を求め、平均値が閾値以上であるブロックが存在する場合にはスミアが発生していると判定する。また、スミアの検出方法としては上記の方法に限られるものではなく、他の検出方法により検出しても良い。例えば、個々の画素の出力値が閾値以上であるか否かを判別し、閾値を越える画素が所定個数以上ある場合にはスミアが発生していると判定しても良い。また、A+B像信号ではなく、A像信号もしくは、A+B像信号及びA像信号の両方を用いてスミアを検出しても良い。   Here, the smear detection operation will be described with reference to FIG. The pixel area is divided into a plurality of blocks. FIG. 8 shows an example of 16 divisions in the horizontal direction and 8 divisions in the vertical direction. Then, an average value of pixel outputs is obtained for each block, and it is determined that smear has occurred when there is a block whose average value is equal to or greater than a threshold value. Further, the smear detection method is not limited to the above method, and may be detected by other detection methods. For example, it may be determined whether or not the output value of each pixel is equal to or greater than a threshold value, and it may be determined that smear has occurred when there are a predetermined number of pixels exceeding the threshold value. Further, smear may be detected using not the A + B image signal but the A image signal or both the A + B image signal and the A image signal.

S107では、A像信号及びB像信号を用いて、公知である相関演算を行い、各像の位相差(像ずれ量)から撮影レンズ1110のデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に基づいて撮影レンズ1110の駆動量を決定する。S108では、決定した駆動量に基づいて撮影レンズ1110の駆動を行う。S109では撮影を終了するかどうかの判定を行い、撮影が継続される場合はS102に戻る。   In S107, a known correlation operation is performed using the A image signal and the B image signal, the defocus amount of the photographing lens 1110 is calculated from the phase difference (image shift amount) of each image, and the calculated defocus amount is obtained. Based on this, the driving amount of the photographing lens 1110 is determined. In S108, the photographing lens 1110 is driven based on the determined driving amount. In S109, it is determined whether or not shooting is to be ended. If shooting is continued, the process returns to S102.

また、S101で第1フレーム目ではないと判定された場合は、S102に移行し、S106で検出した前フレームでのスミア検出情報に基づいてスミアが発生しているか否かを判定する。   If it is determined in S101 that the current frame is not the first frame, the process proceeds to S102, and it is determined whether smear has occurred based on the smear detection information in the previous frame detected in S106.

スミアが発生していない場合には、S103に移行し、省エネの駆動モードが設定される。すなわち、図6で説明したタイミングチャートにおいてA像信号の水平走査期間中である時刻t17〜t19の期間に制御信号PISELをHからLとして出力アンプ221へ供給する電流量を軽減して駆動が行われる。以降、S104〜S109の動作は前述の通りである。   If smear has not occurred, the process proceeds to S103, and an energy saving drive mode is set. That is, in the timing chart described with reference to FIG. 6, the control signal PISEL is changed from H to L during the period of time t17 to t19 during the horizontal scanning period of the A image signal, and the drive is performed by reducing the amount of current supplied to the output amplifier 221. Is called. Thereafter, the operations in S104 to S109 are as described above.

以上説明した通り、A像信号の水平走査期間に出力アンプの電流量を低減する事で、撮影時の平均電力を削減することが可能となる。且つ、スミアが発生しているか否かを判定し、スミアが発生していると判定された場合には、電流量を低減せずに駆動することでスミアの発生による焦点検出性能の劣化を抑制することが可能となる。   As described above, by reducing the current amount of the output amplifier during the horizontal scanning period of the A image signal, it is possible to reduce the average power during photographing. In addition, it is determined whether smear has occurred, and if it is determined that smear has occurred, driving without reducing the amount of current suppresses deterioration in focus detection performance due to smear. It becomes possible to do.

なお、本第1の実施形態においては、第1フレーム以降の毎フレームにおいて、スミアの判定動作を実施する構成を説明したが、数フレーム毎にスミアの判定動作を行う構成としても良い。また、撮影するISO感度によらずスミアの判定動作を実施する構成を説明したが、ISO感度に応じて、スミアの判定基準を変更したり、所定のISO感度以上においてのみ、スミアの判定を実施する構成としても良い。   In the first embodiment, the configuration in which the smear determination operation is performed in each frame after the first frame has been described. However, the smear determination operation may be performed every several frames. In addition, the configuration for performing the smear determination operation regardless of the ISO sensitivity to be photographed has been described. However, the smear determination standard is changed according to the ISO sensitivity, or the smear determination is performed only at a predetermined ISO sensitivity or higher. It is good also as composition to do.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態の変形例について図12を用いて説明する。上述した実施形態では、スミアの検出結果に基づいてA像信号の水平走査期間において、出力アンプの駆動電流量を変更する例を示した。変形例では、画素信号を垂直出力線107を介して読み出し回路203へ転送する垂直転送期間において、スミアの検出結果に基づいて、列毎に配置されているオペアンプ206の駆動電流量及び垂直出力線107の電流負荷の電流量を変更する例を示す。なお、撮像装置の構成については、図1〜図4を参照して説明したものと同様であるので、ここでは説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a modification of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the above-described embodiment, the example in which the drive current amount of the output amplifier is changed in the horizontal scanning period of the A image signal based on the smear detection result has been described. In the modification, in the vertical transfer period in which the pixel signal is transferred to the readout circuit 203 via the vertical output line 107, the drive current amount and the vertical output line of the operational amplifier 206 arranged for each column based on the smear detection result. An example of changing the current amount of the current load 107 will be described. The configuration of the imaging device is the same as that described with reference to FIGS.

列毎に配置されているオペアンプ206へ供給する定電流負荷を図11(a)、垂直出力線107の定電流負荷202を図11(b)に示す。図11で示した定電流負荷回路は、図5で説明した基準電流発生回路225と基本的には同様の構成である。   FIG. 11A shows the constant current load supplied to the operational amplifier 206 arranged for each column, and FIG. 11B shows the constant current load 202 of the vertical output line 107. The constant current load circuit shown in FIG. 11 has basically the same configuration as the reference current generation circuit 225 described in FIG.

図11(a)に示すオペアンプ206用の定電流負荷は、基準電圧Vrefをオペアンプ602、出力用MOSトランジスタ603と基準抵抗R3で電流変換して、基準電流を生成する。そして、生成した基準電流をカレントミラー回路604で複製し、列毎に配置されているオペアンプ206へ入力している。基準抵抗R3と並列にスイッチ605と基準抵抗R4が挿入されており、制御信号PISEL2がハイレベル(H)となるとスイッチ605がオンし、基準抵抗R3とR4が並列の状態になる。従って、制御信号PISEL2により基準抵抗値を切り替えることにより、基準電流を切り替えることができる。   The constant current load for the operational amplifier 206 shown in FIG. 11A generates a reference current by converting the reference voltage Vref with the operational amplifier 602, the output MOS transistor 603, and the reference resistor R3. The generated reference current is duplicated by the current mirror circuit 604 and input to the operational amplifier 206 arranged for each column. A switch 605 and a reference resistor R4 are inserted in parallel with the reference resistor R3. When the control signal PISEL2 becomes high level (H), the switch 605 is turned on, and the reference resistors R3 and R4 are in parallel. Therefore, the reference current can be switched by switching the reference resistance value by the control signal PISEL2.

図11(b)に示す垂直出力線107用の定電流負荷202は、基準電圧Vrefをオペアンプ702、出力用MOSトランジスタ703と基準抵抗R5で電流変換して、基準電流を生成する。そして、生成した基準電流をカレントミラー回路704で複製し、各垂直出力線107の定電流負荷として使用する。基準抵抗R5と並列にスイッチ705と基準抵抗R6が挿入されており、制御信号PISEL3がハイレベル(H)となるとスイッチ705がオンし、基準抵抗R5とR6が並列の状態になる。従って、制御信号PISEL3により基準抵抗値を切り替えることにより、基準電流を切り替えることができる。   The constant current load 202 for the vertical output line 107 shown in FIG. 11B generates a reference current by converting the reference voltage Vref with an operational amplifier 702, an output MOS transistor 703, and a reference resistor R5. Then, the generated reference current is duplicated by the current mirror circuit 704 and used as a constant current load for each vertical output line 107. A switch 705 and a reference resistor R6 are inserted in parallel with the reference resistor R5. When the control signal PISEL3 is at a high level (H), the switch 705 is turned on and the reference resistors R5 and R6 are in parallel. Therefore, the reference current can be switched by switching the reference resistance value by the control signal PISEL3.

なお、図11で示した定電流負荷回路には定電流負荷回路の電流量を0にするためのスイッチが挿入されていないが、図5の構成と同様に、スイッチを挿入し制御する構成としても良い。   The constant current load circuit shown in FIG. 11 does not include a switch for setting the current amount of the constant current load circuit to 0. However, as in the configuration of FIG. 5, the switch is inserted and controlled. Also good.

次に、本第2の実施形態における画素信号を読み出す際の駆動方法に関して、図12を用いて説明する。制御信号PRESをHにした状態で、時刻t31で第1の転送スイッチ102A及び第2の転送スイッチ102Bの制御信号PTXA及びPTXBをHとし、第1のPD101A及び第2のPD101Bを基準電位VDDにリセットする。時刻t32で制御信号PTXA及びPTXBをLとし、第1のPD101A及び第2のPD101Bを露光して得られる光電荷の蓄積を開始する。必要時間蓄積を行った後、時刻t33で選択スイッチ106の制御信号PSELをHにして、増幅部104をONする。時刻t34でリセットスイッチ105の制御信号PRESをLとすることでFD部103のリセットを解除する。このときのFD部103の電位を垂直出力線107に増幅部104を介してリセット信号レベルとして読み出し、読み出し回路203に入力する。   Next, a driving method for reading out pixel signals in the second embodiment will be described with reference to FIG. With the control signal PRES set to H, at time t31, the control signals PTXA and PTXB of the first transfer switch 102A and the second transfer switch 102B are set to H, and the first PD 101A and the second PD 101B are set to the reference potential VDD. Reset. At time t32, the control signals PTXA and PTXB are set to L, and accumulation of photoelectric charges obtained by exposing the first PD 101A and the second PD 101B is started. After accumulating the necessary time, the control signal PSEL of the selection switch 106 is set to H at time t33, and the amplifying unit 104 is turned on. At time t34, the control signal PRES of the reset switch 105 is set to L to release the reset of the FD unit 103. The potential of the FD unit 103 at this time is read out as a reset signal level to the vertical output line 107 via the amplification unit 104 and input to the reading circuit 203.

読み出し回路203ではオペアンプ206が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態(PC0RがHでスイッチ223がONの状態)でリセット信号レベルが入力される。その後、時刻t35で制御信号PC0RをLとし、そのときの基準電圧Vrefの出力を容量CTN1、CTN2へ書き込むために時刻t36で制御信号PTNをHとして、スイッチ213、215をONする。時刻t37で制御信号PTNをLとし、スイッチ213、215をOFFして書き込みを終了する。   In the reading circuit 203, the reset signal level is input in a state where the operational amplifier 206 buffers the output of the reference voltage Vref (PC0R is H and the switch 223 is ON). Thereafter, the control signal PC0R is set to L at time t35, and the control signal PTN is set to H at time t36 in order to write the output of the reference voltage Vref at that time to the capacitors CTN1 and CTN2, and the switches 213 and 215 are turned on. At time t37, the control signal PTN is set to L, the switches 213 and 215 are turned off, and the writing is completed.

また、制御信号PISEL2、3を制御し、A像信号を垂直転送する際のオペアンプ206及び垂直出力線107の定電流負荷の電流量を決定する。ここで、制御信号PISEL2、3の設定はスミアの判定結果に応じて決定する。すなわち、スミアが発生していると判定された場合には、A像の垂直転送時にはA+B像信号の垂直転送時と同一の電流条件となるように、制御信号PISEL2、3はHのままとする。一方、スミアが発生していないと判定された場合には、駆動時の平均電力を削減するため制御信号PISEL2、3をHからLとし、定電流量が低い値になるように設定する。   Further, the control signals PISEL2 and 3 are controlled to determine the current amounts of the constant current loads of the operational amplifier 206 and the vertical output line 107 when the A image signal is vertically transferred. Here, the setting of the control signals PISEL2 and 3 is determined according to the smear determination result. That is, when it is determined that smear has occurred, the control signals PISEL2 and 3 remain H so that the same current condition is obtained during the vertical transfer of the A image as during the vertical transfer of the A + B image signal. . On the other hand, if it is determined that smear has not occurred, the control signals PISEL2 and 3 are set from H to L in order to reduce the average power during driving, and the constant current amount is set to a low value.

次に、時刻t38で制御信号PTXAをHとして、第1のPD101Aの光電荷をFD部103へ転送し、時刻t39で制御信号PTXAをLとする。この動作により第1のPD101Aに蓄積された電荷がFD部103へ読み出される。そして、その変化に応じた出力が増幅部104及び垂直出力線107を介して光信号レベルとして読み出し回路203へ供給される。   Next, the control signal PTXA is set to H at time t38, the photocharge of the first PD 101A is transferred to the FD unit 103, and the control signal PTXA is set to L at time t39. By this operation, the electric charge accumulated in the first PD 101A is read to the FD unit 103. Then, an output corresponding to the change is supplied to the readout circuit 203 as an optical signal level via the amplifier 104 and the vertical output line 107.

読み出し回路203では、クランプ容量C0とフィードバック容量Cfの比率で電圧変化に対し反転ゲインがかかり出力される。この電圧を容量CTSAへ書き込むために、時刻t40で制御信号PTSAをLからHへ切り替え、スイッチ214をONし、時刻t41で制御信号PTSAをHからLと切り替え、スイッチ214をOFFし書き込みを終了する。また、時刻t41ではPISEL2、3をHとし、A+B像信号を垂直転送するための定電流量に設定する。   In the readout circuit 203, an inversion gain is applied to the voltage change at the ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf, and output. In order to write this voltage to the capacitor CTSA, the control signal PTSA is switched from L to H at time t40, the switch 214 is turned ON, the control signal PTSA is switched from H to L at time t41, and the switch 214 is turned OFF to complete the writing. To do. At time t41, PISEL2 and 3 are set to H and set to a constant current amount for vertical transfer of the A + B image signal.

次に、時刻t42で再び制御信号PTXAをHとすると同時に制御信号PTXBもHとする。この動作により第1のPD101A及び第2のPD101Bの双方の光電荷を同時にFD部103へ読み出すことができる。FD部103ヘ読み出し後、時刻t43で制御信号PTXA、PTXBをHからLへと切り替える。読み出された電荷は第1のPD101Aのみを読み出した際と同様に、増幅部104及び垂直出力線107を介して光信号レベルとして読み出し回路203へ供給される。   Next, at time t42, the control signal PTXA is set to H again, and at the same time, the control signal PTXB is set to H. With this operation, the photocharges of both the first PD 101A and the second PD 101B can be simultaneously read out to the FD unit 103. After reading to the FD unit 103, the control signals PTXA and PTXB are switched from H to L at time t43. The read charge is supplied to the reading circuit 203 as an optical signal level via the amplifying unit 104 and the vertical output line 107 as in the case of reading only the first PD 101A.

この電圧を容量CTSABへ書き込むために、時刻t44で制御信号PTSABをLからHへ切り替え、スイッチ212をONし、時刻t45で制御信号PTSABをHからLへと切り替え、スイッチ212をOFFし書き込みを終了する。上記動作により、容量CTSABとCTN1の差電圧をとることで、第1のPD101A及び第2のPD101Bからの出力信号の和であるA+B像信号が得られる。このA+B像信号は撮影画像となる。   In order to write this voltage to the capacitor CTSAB, the control signal PTSAB is switched from L to H at time t44, the switch 212 is turned on, the control signal PTSAB is switched from H to L at time t45, the switch 212 is turned off, and writing is performed. finish. By taking the voltage difference between the capacitors CTSAB and CTN1 by the above operation, an A + B image signal that is the sum of the output signals from the first PD 101A and the second PD 101B is obtained. This A + B image signal becomes a captured image.

また、容量CTSAとCTN2の差電圧をとることにより、第1のPD101Aからの出力信号であるA像信号が得られる。このA像信号から撮影レンズ1110の瞳の一部を透過する光束の情報が得られ、さらにA+B像信号とA像信号の差分をとることにより第2のPD101Bからの出力信号であるB像信号が得られる。このB像信号からはA像信号とは異なる瞳領域を透過する光束の情報が得られる。これら2つの光束の情報から距離情報を得ることができる。   Further, by taking the voltage difference between the capacitors CTSA and CTN2, an A image signal which is an output signal from the first PD 101A is obtained. From this A image signal, information on the light beam that passes through a part of the pupil of the photographing lens 1110 is obtained, and further, by taking the difference between the A + B image signal and the A image signal, a B image signal that is an output signal from the second PD 101B. Is obtained. From this B image signal, information on the light beam passing through a pupil region different from the A image signal is obtained. Distance information can be obtained from the information of these two light beams.

次に、時刻t46で制御信号PRESをHとして、FD部103をリセット状態にする。その後、容量CTSA、CTN1に保持された信号は時刻t48〜t49の間にA像信号の水平走査が行われる。すなわち、水平シフトレジスタ220の駆動パルスHAnが読み出し回路毎に順次L→H→Lとなり、それに伴い、スイッチ218、219がOFF→ON→OFFとなる。スイッチ218、219がOFF→ON→OFFとなった列の容量CTSA、CTN2に保持された信号は共通出力線224、226へそれぞれ読み出され、出力アンプ221で差電圧として出力される。この差電圧が片方の第1のPD101Aからの信号であるA像信号となる。   Next, at time t46, the control signal PRES is set to H, and the FD unit 103 is reset. Thereafter, the signals held in the capacitors CTSA and CTN1 are subjected to horizontal scanning of the A image signal between times t48 and t49. That is, the drive pulse HAn of the horizontal shift register 220 is sequentially changed from L → H → L for each readout circuit, and accordingly, the switches 218 and 219 are changed from OFF → ON → OFF. The signals held in the capacitors CTSA and CTN2 in the column where the switches 218 and 219 are switched from OFF to ON to OFF are read out to the common output lines 224 and 226, respectively, and output as a differential voltage by the output amplifier 221. This difference voltage becomes an A image signal which is a signal from one of the first PDs 101A.

次に、時刻t50〜t51の間に、撮影画像用であるA+B像信号の水平走査が行われる。すなわち、水平シフトレジスタ220の駆動パルスHABnが読み出し回路203毎に順次L→H→Lとなり、それに伴い、スイッチ216、217がOFF→ON→OFFとなる。スイッチ216、217がOFF→ON→OFFとなった列の容量CTSAB、CTN1に保持された信号は共通出力線224、226へそれぞれ読み出され、出力アンプ221で差電圧として出力される。この差電圧がA+B像信号となる。以上の動作が各行毎に順次行われ、A像信号、A+B像信号の読み出しが完了する。   Next, during time t50 to t51, horizontal scanning of the A + B image signal for the captured image is performed. That is, the drive pulse HABn of the horizontal shift register 220 is sequentially changed from L to H to L for each readout circuit 203, and accordingly, the switches 216 and 217 are changed from OFF to ON to OFF. The signals held in the capacitors CTSAB and CTN1 in the column where the switches 216 and 217 are switched from OFF to ON to OFF are read out to the common output lines 224 and 226, respectively, and output as a differential voltage by the output amplifier 221. This difference voltage becomes an A + B image signal. The above operation is sequentially performed for each row, and reading of the A image signal and the A + B image signal is completed.

上記の制御により、A像信号の垂直転送期間に各列に配置されたオペアンプ及び垂直出力線の電流量を低減することで、撮影時の平均電力を削減することが可能となる。且つ、スミアが発生する状態であるか否かを判定し、スミアが発生すると判定された場合には、電流量を低減せずに駆動することでスミアの発生による焦点検出性能の劣化も抑制することが可能となる。   With the above control, it is possible to reduce the average power at the time of photographing by reducing the current amount of the operational amplifier and the vertical output line arranged in each column during the vertical transfer period of the A image signal. In addition, it is determined whether or not smear occurs, and if it is determined that smear occurs, driving without reducing the amount of current suppresses deterioration of focus detection performance due to smear. It becomes possible.

なお、本第2の実施形態においては、オペアンプ206及び垂直出力線107の定電流量を合わせて変更する例を示したが、いずれか一方のみを変更する構成としても良い。また、第1の実施形態で示した水平走査期間中の出力アンプ221への電流制御を組み合わせて実施する構成としても良い。   In the second embodiment, the example in which the constant current amounts of the operational amplifier 206 and the vertical output line 107 are changed together has been described. However, only one of them may be changed. Further, a configuration may be adopted in which the current control to the output amplifier 221 during the horizontal scanning period shown in the first embodiment is performed in combination.

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、上記第1及び第2の実施形態では、読み出し系統が1つの場合について説明したが、2系統以上ある場合にも、それぞれの系を上述したように構成することで本願発明を適用することができる。   For example, in the first and second embodiments, the case where there is one readout system has been described. However, even when there are two or more systems, the present invention can be applied by configuring each system as described above. Can do.

また、上記第1及び第2の実施形態では、各画素が2つのフォトダイオードを有する場合について説明したが、3以上の複数のフォトダイオードを有していてもよい。その場合、焦点検出用の信号を得るために、画素毎に複数のフォトダイオードの一部から読み出す駆動方法と、撮像信号を得るために、画素毎に複数のフォトダイオードの電荷を加算して読み出す駆動方法とにより制御すればよい。例えば、各画素が水平垂直方向にそれぞれ2分割された4つのフォトダイオードを有する場合、焦点検出用の信号を得るために、画素毎に水平または垂直方向に並ぶ2つのフォトダイオードの電荷を加算して読み出す。そして、画素毎に複数のフォトダイオードの一部から電荷を読み出す際に、スミアが発生していないと判定されれば、出力アンプ221、オペアンプ206及び/または垂直出力線107へ供給する電流量を少なくように制御することで、本願発明を適用可能である。   In the first and second embodiments, the case where each pixel has two photodiodes has been described. However, the pixel may include three or more photodiodes. In that case, in order to obtain a focus detection signal, a driving method for reading out from a part of the plurality of photodiodes for each pixel, and in order to obtain an imaging signal, the charges of the plurality of photodiodes are added and read for each pixel. Control may be performed according to the driving method. For example, when each pixel has four photodiodes divided into two in the horizontal and vertical directions, the charges of two photodiodes arranged in the horizontal or vertical direction are added for each pixel in order to obtain a focus detection signal. Read out. When it is determined that smear does not occur when reading out charges from a part of a plurality of photodiodes for each pixel, the amount of current supplied to the output amplifier 221, the operational amplifier 206 and / or the vertical output line 107 is determined. The invention of the present application can be applied by controlling so that it is reduced.

100:単位画素、101A:第1のフォトダイオード(PD)、101B:第2のフォトダイオード(PD)、107:垂直出力線、201:垂直シフトレジスタ、202:定電流負荷、203:読み出し回路、206:オペアンプ、220:水平シフトレジスタ、221:出力アンプ、225:基準電流発生回路、1101:撮像素子、1102:タイミング信号発生回路、1103:信号処理回路、1104:全体制御・演算回路、Vref:基準電圧源   100: unit pixel, 101A: first photodiode (PD), 101B: second photodiode (PD), 107: vertical output line, 201: vertical shift register, 202: constant current load, 203: readout circuit, 206: operational amplifier, 220: horizontal shift register, 221: output amplifier, 225: reference current generation circuit, 1101: imaging device, 1102: timing signal generation circuit, 1103: signal processing circuit, 1104: overall control / arithmetic circuit, Vref: Reference voltage source

Claims (22)

それぞれが複数の光電変換部を含み、行列状に配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、選択された行の画素から出力された信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段に供給する電流量を制御する制御手段と、を有し、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部から信号を読み出す第1の駆動方法を含む複数の駆動方法により駆動することができる撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号に基づいて、スミアが発生しているかどうかを検出する検出手段とを有し、
前記検出手段によりスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を読み出す間、前記制御手段は、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流を供給するように制御することを特徴とする撮像装置。
Each includes a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of pixels arranged in a matrix, a reading unit that reads a signal output from a pixel in a selected row among the plurality of pixels, and a supply to the reading unit Control means for controlling the amount of current to be driven, and can be driven by a plurality of driving methods including a first driving method for reading a signal from some of the plurality of photoelectric conversion units. An image sensor;
Detection means for detecting whether smear has occurred based on the signal output from the image sensor;
When it is determined by the detection means that smear has not occurred, the control means has generated smear while reading the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method. An image pickup apparatus that controls to supply a smaller current than the case where it is determined that.
前記読み出し手段は、前記選択された行の画素から出力された信号を保持するための容量と、前記容量に保持された信号を撮像素子の外部に出力する出力手段とを有し、
前記検出手段によりスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を読み出す間、前記制御手段は、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流を前記出力手段に供給するように制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The readout unit includes a capacitor for holding a signal output from the pixel in the selected row, and an output unit for outputting the signal held in the capacitor to the outside of the imaging device,
When it is determined by the detection means that smear has not occurred, the control means has generated smear while reading the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method. The imaging apparatus according to claim 1, wherein control is performed so that less current is supplied to the output unit than when the output is determined.
前記出力手段は、各画素を露光して得られた光信号と、各画素のリセット信号との差を出力する差動手段を含み、
前記検出手段によりスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を読み出す間、前記制御手段は、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流を前記差動手段に供給するように制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The output means includes differential means for outputting a difference between an optical signal obtained by exposing each pixel and a reset signal of each pixel,
When it is determined by the detection means that smear has not occurred, the control means has generated smear while reading the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method. The imaging apparatus according to claim 2, wherein control is performed so that less current is supplied to the differential unit than when it is determined that.
前記読み出し手段は、前記選択された行の画素から出力された信号を保持するための容量と、前記複数の画素と前記容量との間に配された増幅手段とを有し、
前記検出手段によりスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を前記容量に読み出す間、前記制御手段は、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流を前記増幅手段に供給するように制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
The readout unit includes a capacitor for holding a signal output from the pixel in the selected row, and an amplifying unit disposed between the plurality of pixels and the capacitor.
When it is determined by the detection means that smear has not occurred, the control means generates smear while the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method is read to the capacitor. 4. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein control is performed such that less current is supplied to the amplifying unit than when it is determined that the current is being performed. 5.
前記複数の画素の列毎に配され、前記選択された行の画素から出力された信号を前記読み出し手段に読み出すための垂直出力線と、
前記垂直出力線に接続された定電流源を有し、
前記制御手段は、更に、前記検出手段によりスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を前記読み出し手段に読み出す間、前記制御手段は、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流となるように前記定電流源を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
A vertical output line arranged for each column of the plurality of pixels and for reading out signals output from the pixels in the selected row to the reading unit;
A constant current source connected to the vertical output line;
When the control means further determines that smear has not occurred by the detection means, while the signal output from the pixels in the selected row by the first driving method is read to the reading means, 5. The imaging according to claim 1, wherein the control unit controls the constant current source so that a current is smaller than that in a case where it is determined that smear has occurred. apparatus.
前記複数の駆動方法は、前記複数の光電変換部の信号を画素ごとに加算して読み出す第2の駆動方法を含み、
前記第2の駆動方法で読み出された信号を処理して、画像データを生成する生成手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
The plurality of driving methods include a second driving method of adding and reading out signals of the plurality of photoelectric conversion units for each pixel,
6. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a generation unit configured to process the signal read out by the second driving method to generate image data.
前記複数の画素はそれぞれ2つの光電変換部からなり、前記第1の駆動方法により読み出された信号と、前記第2の駆動方法により読み出された信号から前記第1の駆動方法により読み出された信号を差分した信号とに基づいて、焦点検出を行う焦点検出手段を更に有することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。   Each of the plurality of pixels includes two photoelectric conversion units, and is read by the first driving method from the signal read by the first driving method and the signal read by the second driving method. The imaging apparatus according to claim 6, further comprising a focus detection unit that performs focus detection based on a signal obtained by subtracting the obtained signal. 前記検出手段は、前記第2の駆動方法により読み出された信号に基づいてスミアを検出することを特徴とする請求項6または7に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 6 or 7, wherein the detection unit detects smear based on a signal read by the second driving method. 前記検出手段は、スミアが発生していると判定する信号のレベルを、撮影時のISO感度に応じて変更することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。   The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the detection unit changes a level of a signal that determines that smear has occurred in accordance with an ISO sensitivity at the time of shooting. それぞれが複数の光電変換部を含み、行列状に配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、選択された行の画素から出力された信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段に供給する電流量を制御する制御手段と、を有し、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部から信号を読み出す第1の駆動方法を含む複数の駆動方法により駆動することができる撮像素子を有する撮像装置の駆動方法であって、
検出手段が、前記撮像素子から出力された信号に基づいて、スミアが発生しているかどうかを検出する検出工程と、
前記検出工程でスミアが発生していないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を読み出す間、前記制御手段が、スミアが発生していると判定された場合よりも少ない電流を供給するように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の駆動方法。
Each includes a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of pixels arranged in a matrix, a reading unit that reads a signal output from a pixel in a selected row among the plurality of pixels, and a supply to the reading unit Control means for controlling the amount of current to be driven, and can be driven by a plurality of driving methods including a first driving method for reading a signal from some of the plurality of photoelectric conversion units. A driving method of an imaging apparatus having an imaging element,
A detecting step for detecting whether smear has occurred based on a signal output from the image sensor;
If it is determined in the detection step that smear has not occurred, the control means has generated smear while reading the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method. A control process for controlling to supply less current than that determined to be,
A method for driving an imaging apparatus, comprising:
それぞれが複数の光電変換部を含み、行列状に配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、選択された行の画素から出力された信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段に供給する電流量を制御する制御手段と、を有し、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部から信号を読み出す第1の駆動方法を含む複数の駆動方法により駆動することができる撮像素子と、
前記撮像素子から出力された信号が、予め決められた閾値以上の信号を含むかどうかを検出する検出手段とを有し、
前記検出手段により予め決められた閾値以上の信号を含まないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を読み出す間、前記制御手段は、予め決められた閾値以上の信号を含むと判定された場合よりも少ない電流を供給するように制御することを特徴とする撮像装置。
Each includes a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of pixels arranged in a matrix, a reading unit that reads a signal output from a pixel in a selected row among the plurality of pixels, and a supply to the reading unit Control means for controlling the amount of current to be driven, and can be driven by a plurality of driving methods including a first driving method for reading a signal from some of the plurality of photoelectric conversion units. An image sensor;
Detecting means for detecting whether a signal output from the image sensor includes a signal equal to or higher than a predetermined threshold;
When it is determined by the detection means that the signal does not include a signal equal to or greater than a predetermined threshold value, the control means is configured to read in advance the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method. An imaging apparatus, characterized in that control is performed so as to supply less current than when it is determined that a signal equal to or greater than a predetermined threshold value is included.
それぞれが複数の光電変換部を含み、行列状に配置された複数の画素と、前記複数の画素のうち、選択された行の画素から出力された信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段に供給する電流量を制御する制御手段と、を有し、前記複数の光電変換部のうちの一部の光電変換部から信号を読み出す第1の駆動方法を含む複数の駆動方法により駆動することができる撮像素子を有する撮像装置の駆動方法であって、
検出手段が、前記撮像素子から出力された信号が、予め決められた閾値以上の信号を含むかどうかを検出する検出工程と、
前記検出工程で予め決められた閾値以上の信号を含まないと判定された場合、前記第1の駆動方法により前記選択された行の画素から出力された信号を読み出す間、前記制御手段が、予め決められた閾値以上の信号を含むと判定された場合よりも少ない電流を供給するように制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の駆動方法。
Each includes a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of pixels arranged in a matrix, a reading unit that reads a signal output from a pixel in a selected row among the plurality of pixels, and a supply to the reading unit Control means for controlling the amount of current to be driven, and can be driven by a plurality of driving methods including a first driving method for reading a signal from some of the plurality of photoelectric conversion units. A driving method of an imaging apparatus having an imaging element,
A detecting step for detecting whether the signal output from the image sensor includes a signal equal to or higher than a predetermined threshold;
When it is determined in the detection step that the signal does not include a signal that is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit is configured to read in advance the signal output from the pixel in the selected row by the first driving method. A control step for controlling to supply less current than when it is determined to include a signal equal to or greater than a predetermined threshold;
A method for driving an imaging apparatus, comprising:
1のマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有する撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記複数の光電変換部のうちM個の光電変換部の信号を読み出す第1の駆動と、前記複数の光電変換部のうちN(NはMより大きい)個の光電変換部の信号を読み出す第2の駆動とを有する読み出し手段と、
前記信号の読み出しの際に前記読み出し手段に供給する電流を制御する制御手段であって、前記第1の駆動で信号を読み出す場合に前記読み出し手段に供給する電流量は、前記第2の駆動で信号を読み出す場合よりも小さい第1の電流量の場合と、前記第1の電流量よりも大きい第2の電流量の場合とがあって、前記撮像素子から読み出された信号に基づいて前記第1の電流量と前記第2の電流量とを切り替える制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus including an imaging device having a plurality of photoelectric conversion units for one microlens,
A first drive for reading signals from M photoelectric conversion units among the plurality of photoelectric conversion units, and a first drive for reading signals from N (N is larger than M) photoelectric conversion units among the plurality of photoelectric conversion units. Reading means having two drives;
Control means for controlling a current supplied to the reading means at the time of reading the signal, and the amount of current supplied to the reading means when the signal is read by the first drive is determined by the second drive. There is a case where the first current amount is smaller than the case where the signal is read and a case where the second current amount is larger than the first current amount. Based on the signal read from the image sensor, An image pickup apparatus comprising: a control unit that switches between a first current amount and the second current amount.
前記第2の電流量は、前記第2の駆動で信号を読み出す場合に前記読み出し手段に供給する電流量に対して、小さいかまたは変えないように制御された電流量であることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。   The second current amount is a current amount controlled so as to be small or not change with respect to a current amount supplied to the reading means when a signal is read by the second drive. The imaging device according to claim 13. 前記読み出し手段は、前記光電変換部から出力された信号を保持するための容量と、前記容量に保持された信号を撮像素子の外部に出力する出力手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の電流量を供給する場合は第2の電流量を供給する場合よりも少ない電流を前記出力手段に供給するように制御することを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
The reading unit includes a capacitor for holding the signal output from the photoelectric conversion unit, and an output unit for outputting the signal held in the capacitor to the outside of the imaging device,
14. The control unit according to claim 13, wherein when the first current amount is supplied, the control unit controls the output unit to supply a smaller current than when the second current amount is supplied. Imaging device.
前記出力手段は、各画素を露光して得られた光信号と、各画素のリセット信号との差を出力する差動手段を含み、
前記制御手段は、前記第1の電流量を供給する場合、前記第2の電流量を供給する場合よりも少ない電流を前記差動手段に供給するように制御することを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。
The output means includes differential means for outputting a difference between an optical signal obtained by exposing each pixel and a reset signal of each pixel,
16. The control means, when supplying the first current amount, controls to supply a smaller current to the differential means than when supplying the second current amount. The imaging device described in 1.
前記読み出し手段は、前記光電変換部から出力された信号を保持するための容量と、前記複数の画素と前記容量との間に配された増幅手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の電流量を供給する場合、前記第2の電流量を供給する場合よりも少ない電流を前記増幅手段に供給するように制御することを特徴とする請求項13乃至16のいずれか1項に記載の撮像装置。
The reading unit includes a capacitor for holding a signal output from the photoelectric conversion unit, and an amplifying unit disposed between the plurality of pixels and the capacitor,
14. The control unit according to claim 13, wherein when the first current amount is supplied, the control unit controls to supply a smaller current to the amplifying unit than when the second current amount is supplied. The imaging device according to any one of 16.
前記撮像素子は、行列状に配された複数のマイクロレンズを有し、複数の画素の列毎に配され、前記光電変換部から出力された信号を前記読み出し手段に読み出すための垂直出力線と、
前記垂直出力線に接続された定電流源とを有し、
前記制御手段は、前記第1の電流量を供給する場合、前記第2の電流量を供給する場合よりも少ない電流となるように前記定電流源を制御することを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1項に記載の撮像装置。
The image sensor has a plurality of microlenses arranged in a matrix, is arranged for each column of a plurality of pixels, and a vertical output line for reading out a signal output from the photoelectric conversion unit to the reading unit; ,
A constant current source connected to the vertical output line,
14. The control unit according to claim 13, wherein when the first current amount is supplied, the control unit controls the constant current source so that a current is smaller than that when the second current amount is supplied. 18. The imaging device according to any one of items 17.
前記第2の駆動で読み出された信号を処理して、画像データを生成する生成手段を更に有することを特徴とする請求項13乃至18のいずれか1項に記載の撮像装置。     The imaging apparatus according to claim 13, further comprising a generation unit that processes a signal read by the second drive to generate image data. 前記第1の駆動で読み出された信号と、前記第2の駆動で読み出された信号から前記第1の駆動で読み出された信号を差分した信号とに基づいて、焦点検出を行う焦点検出手段を更に有することを特徴とする請求項19に記載の撮像装置。   A focus for focus detection based on the signal read by the first drive and the signal obtained by subtracting the signal read by the first drive from the signal read by the second drive The imaging apparatus according to claim 19, further comprising a detection unit. 前記制御手段は、前記第2の駆動で読み出された信号に基づいて、前記第1の電流量を供給するか前記第2の電流量を供給するかを決定することを特徴とする請求項13乃至20のいずれか1項に記載の撮像装置。   The control means determines whether to supply the first current amount or the second current amount based on a signal read by the second drive. The imaging device according to any one of 13 to 20. 前記制御手段は、前記第1の電流量を供給するか前記第2の電流量を供給するかの決定を、撮影時のISO感度に応じて変更することを特徴とする請求項13乃至21のいずれか1項に記載の撮像装置。   23. The control unit according to claim 13, wherein the control unit changes whether to supply the first current amount or the second current amount according to ISO sensitivity at the time of photographing. The imaging device according to any one of the above.
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