JP2017098513A - Imaging device, imaging apparatus, and focusing apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce costs for an imaging device.SOLUTION: The imaging device comprises: a first imaging unit including first and second photoelectric conversion portions that respectively photoelectrically converts first and second color components of light by using photoelectrically converting films; and a second imaging unit that includes a third photoelectric conversion portion that receives and photoelectrically converts transmitted light through the first photoelectric conversion portion by using a photoelectrically converting film and a fourth photoelectric conversion unit that receives and photoelectrically converts transmitted light through the second photoelectric conversion portion by using a photoelectrically converting film.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、撮像素子、撮像装置および焦点調節装置に関する。   The present invention relates to an imaging element, an imaging device, and a focus adjustment device.

半導体基板に積層された有機光電変換膜からなる第1の光電変換部と、半導体基板に形成されたフォトダイオードからなる第2の光電変換部とを備える撮像素子が知られている(特許文献1参照)。
上記従来の撮像素子は、その構造的な理由で第1の光電変換部と第2の光電変換部との間が大きくなり、撮像面に対して被写体光が斜めに入射してしまう。
An imaging device including a first photoelectric conversion unit made of an organic photoelectric conversion film stacked on a semiconductor substrate and a second photoelectric conversion unit made of a photodiode formed on the semiconductor substrate is known (Patent Document 1). reference).
In the conventional imaging device, the space between the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is increased due to the structural reason, and subject light is incident obliquely on the imaging surface.

特開2009−130239号公報JP 2009-130239 A

撮像素子は、光電変換する膜を用いて第1および第2の色成分の光をそれぞれ光電変換する第1および第2の光電変換部を有する第1の撮像部と、光電変換する膜を用いて前記第1の光電変換部を透過した透過光を受光して光電変換する第3の光電変換部と、光電変換する膜を用いて前記第2の光電変換部を透過した透過光を受光して光電変換する第4の光電変換部とを有する第2の撮像部と、を備える。
撮像装置は、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の撮像素子と、前記第1の撮像部から出力される光電変換信号によって、第1の画像データを生成する第1の画像データ生成部と、前記第2の撮像部から出力される光電変換信号によって、第2の画像データを生成する第2の画像データ生成部とを備える。
撮像素子は、入射光を受光する第1の撮像部と、前記第1の撮像部を透過した透過光を受光する第2の撮像部とを備え、前記第1の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記入射光をそれぞれ光電変換する、第1の方向に配置された第1および第2の光電変換部を有する第1画素を有し、前記第2の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記透過光をそれぞれ光電変換する、前記第1の方向とは異なる第2の方向に配置された第3および第4の光電変換部を有する第2画素を有する。
焦点調節装置は、請求項11または12に記載の撮像素子と、前記第1および第2の光電変換部からの第1信号に基づき結像光学系の焦点検出を行う第1の位相差式焦点検出部と、前記第3および第4の光電変換部からの第2信号に基づき前記結像光学系の焦点検出を行う第2の位相差式焦点検出部と、前記第1の位相差式焦点検出部での焦点検出結果、および、前記第2の位相差式焦点検出部での焦点検出結果に基づいて焦点調節を行う焦点調節部とを備える。
撮像装置は、請求項11または12に記載の撮像素子と、前記第1の光電変換部からの第1信号と前記第2の光電変換部からの第2信号に基づき結像光学系の焦点検出を行う第1の位相差式焦点検出部と、前記第3の光電変換部からの第3信号と前記第4の光電変換部からの第4信号に基づき前記結像光学系の焦点検出を行う第2の位相差式焦点検出部と、前記第1の位相差式焦点検出部での焦点検出結果、および、前記第2の位相差式焦点検出部での焦点検出結果に基づいて焦点調節を行う焦点調節部と、前記第1信号と前記第2信号とを加算して、および/または、前記第3信号と前記第4信号とを加算して、画像信号を生成する画像信号生成部と、を備える。
The imaging element uses a first imaging unit having first and second photoelectric conversion units that photoelectrically convert light of the first and second color components using a film that performs photoelectric conversion, and a film that performs photoelectric conversion. A third photoelectric conversion unit that receives and transmits photoelectrically transmitted light that has passed through the first photoelectric conversion unit, and receives transmitted light that has passed through the second photoelectric conversion unit using a photoelectric conversion film. And a second imaging unit having a fourth photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion.
An image pickup apparatus generates first image data by using the image pickup device according to any one of claims 1 to 9 and a photoelectric conversion signal output from the first image pickup unit. And a second image data generation unit that generates second image data by a photoelectric conversion signal output from the second imaging unit.
The imaging device includes a first imaging unit that receives incident light, and a second imaging unit that receives transmitted light that has passed through the first imaging unit, and the first imaging unit performs photoelectric conversion. A first pixel having first and second photoelectric conversion units arranged in a first direction, each of which photoelectrically converts the incident light using a film, and the second imaging unit performs photoelectric conversion A second pixel having third and fourth photoelectric conversion units arranged in a second direction different from the first direction, each of which photoelectrically converts the transmitted light using a film.
A focus adjustment device is a first phase-difference focus that performs focus detection of an imaging optical system based on the image sensor according to claim 11 and the first signal from the first and second photoelectric conversion units. A detection unit; a second phase difference type focus detection unit that performs focus detection of the imaging optical system based on second signals from the third and fourth photoelectric conversion units; and the first phase difference type focus. A focus adjustment unit that performs focus adjustment based on a focus detection result in the detection unit and a focus detection result in the second phase difference type focus detection unit.
An imaging apparatus detects a focus of an imaging optical system based on the imaging element according to claim 11 or 12, a first signal from the first photoelectric conversion unit, and a second signal from the second photoelectric conversion unit. The focus detection of the imaging optical system is performed based on the first phase difference type focus detection unit that performs the third phase, the third signal from the third photoelectric conversion unit, and the fourth signal from the fourth photoelectric conversion unit. Focus adjustment is performed based on the focus detection result in the second phase difference type focus detection unit, the focus detection result in the first phase difference type focus detection unit, and the focus detection result in the second phase difference type focus detection unit. A focus adjustment unit to perform, and an image signal generation unit that adds the first signal and the second signal and / or adds the third signal and the fourth signal to generate an image signal; .

第1の実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the digital camera by 1st Embodiment. 第1および第2の撮像部の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the 1st and 2nd imaging part. (a)は第1の撮像部の一部である10行×6列の画素の配置を示す図であり、(b)は第2の撮像部の一部である10行×6列の画素の配置を示す図である。(A) is a figure which shows arrangement | positioning of the pixel of 10 rows x 6 columns which are a part of 1st imaging part, (b) is a pixel of 10 rows x 6 columns which is a part of 2nd imaging part. It is a figure which shows arrangement | positioning. 第1および第2の撮像部の一画素の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 1 pixel of a 1st and 2nd imaging part. 第1および第2の撮像部における1つの画素の信号読み出し回路構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the signal read-out circuit structure of one pixel in the 1st and 2nd imaging part. 半導体基板に形成される各トランジスタを模式的に示した図である。It is the figure which showed typically each transistor formed in a semiconductor substrate. 第1および第2の撮像部の各画素の光電変換部の光電変換信号の読み出し回路を示した図である。It is the figure which showed the readout circuit of the photoelectric conversion signal of the photoelectric conversion part of each pixel of the 1st and 2nd imaging part. 第2の実施の形態に係る第1および第2の撮像部の一画素の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 1 pixel of the 1st and 2nd imaging part which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態によるデジタルカメラの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the digital camera by 3rd Embodiment. (a)は第1の撮像部の一部である10行×6列の画素の配置を示す図であり、(b)は第2の撮像部の一部である10行×6列の画素の配置を示す図である。(A) is a figure which shows arrangement | positioning of the pixel of 10 rows x 6 columns which are a part of 1st imaging part, (b) is a pixel of 10 rows x 6 columns which is a part of 2nd imaging part. It is a figure which shows arrangement | positioning. 第1および第2の撮像部の一画素の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of 1 pixel of a 1st and 2nd imaging part. 画素を被写体側から見たときの第1および第2の部分電極の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the 1st and 2nd partial electrode when a pixel is seen from a to-be-photographed object side. 第1の撮像部における1つの画素の信号読み出し回路構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the signal read-out circuit structure of one pixel in a 1st imaging part. 第1の撮像部の各画素の第1および第2の光電変換部の光電変換信号の読み出し回路を単純化して示した図である。It is the figure which simplified and showed the reading circuit of the photoelectric conversion signal of the 1st and 2nd photoelectric conversion part of each pixel of a 1st imaging part. 第2の撮像部の各画素の第1および第2の光電変換部の光電変換信号の読み出し回路を単純化して示した図である。It is the figure which simplified and showed the reading circuit of the photoelectric conversion signal of the 1st and 2nd photoelectric conversion part of each pixel of a 2nd imaging part. 図9に示した焦点検出部の果たす機能を詳細に示したブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating in detail functions performed by the focus detection unit illustrated in FIG. 9. 第3の実施の形態における焦点検出動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the focus detection operation | movement in 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に関する信号読み出し回路の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the signal read-out circuit regarding 3rd Embodiment.

−−−第1の実施の形態−−−
図1は、第1の実施の形態によるデジタルカメラ1の構成を例示する図である。デジタルカメラ1は、撮影光学系10、撮像素子11、増幅回路23、AD変換回路24、制御部12、操作部13、画像処理部14、液晶モニタ15、バッファメモリ16を有する。また、デジタルカメラ1には、メモリカード17が装着されている。メモリカード17は、不揮発性のフラッシュメモリなどから構成され、デジタルカメラ1に対して着脱可能である。
--- First embodiment ---
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a digital camera 1 according to the first embodiment. The digital camera 1 includes a photographing optical system 10, an image sensor 11, an amplification circuit 23, an AD conversion circuit 24, a control unit 12, an operation unit 13, an image processing unit 14, a liquid crystal monitor 15, and a buffer memory 16. In addition, a memory card 17 is attached to the digital camera 1. The memory card 17 is composed of a non-volatile flash memory or the like and is detachable from the digital camera 1.

撮影光学系10は、複数のレンズおよび絞りにより構成され、撮像素子11の撮像面に被写体像を結像させる。撮影光学系10を構成する複数のレンズには、焦点調節のために光軸方向に駆動されるフォーカスレンズが含まれる。フォーカスレンズは、不図示のレンズ駆動部により光軸方向に駆動される。   The photographing optical system 10 includes a plurality of lenses and a diaphragm, and forms a subject image on the image pickup surface of the image pickup device 11. The plurality of lenses constituting the photographing optical system 10 include a focus lens that is driven in the optical axis direction for focus adjustment. The focus lens is driven in the optical axis direction by a lens driving unit (not shown).

撮像素子11は、互いに積層された第1および第2の撮像部21,22を有する。第1および第2の撮像部21,22の各々は、2次元状に配列された複数の画素から構成され、撮影光学系10を介して被写体からの光束を受光し、光電変換を行って光電変換信号を出力する。第1および第2の撮像部21,22の各画素は、後に詳述するように、それぞれ光電変換信号を出力する。これらの光電変換信号は、後述するようにコントラスト式焦点検出用の信号として使用されたり、撮影画像用の信号として使用される。なお、第1および第2の撮像部21,22は、互いに同時に撮像動作、すなわち露光動作を開始する。
増幅回路23は、光電変換信号を所定の増幅率(ゲイン)で増幅してAD変換回路24に出力する。AD変換回路24は、光電変換信号をAD変換する。
なお、増幅回路23およびAD変換回路24の少なくとも一方を撮像素子11の内部に設けてもよい。
The imaging device 11 includes first and second imaging units 21 and 22 stacked on each other. Each of the first and second imaging units 21 and 22 includes a plurality of pixels arranged two-dimensionally, receives a light beam from a subject via the photographing optical system 10, performs photoelectric conversion, and performs photoelectric conversion. Output the conversion signal. Each pixel of the first and second imaging units 21 and 22 outputs a photoelectric conversion signal, as will be described in detail later. These photoelectric conversion signals are used as signals for contrast-type focus detection as described later, or as signals for captured images. Note that the first and second imaging units 21 and 22 simultaneously start an imaging operation, that is, an exposure operation.
The amplification circuit 23 amplifies the photoelectric conversion signal with a predetermined amplification factor (gain) and outputs the amplified signal to the AD conversion circuit 24. The AD conversion circuit 24 AD converts the photoelectric conversion signal.
Note that at least one of the amplifier circuit 23 and the AD conversion circuit 24 may be provided inside the image sensor 11.

制御部12は、マイクロプロセッサおよびその周辺回路から構成され、不図示のROMに格納された制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ1の各種の制御を行う。また、制御部12は、焦点検出部12aと画像合成部12bと焦点検出エリア設定部12cとを機能的に有する。この機能部は、上記の制御プログラムによりソフトウェア的に実装される。なお、この機能部を電子回路により構成することも可能である。   The control unit 12 includes a microprocessor and its peripheral circuits, and performs various controls of the digital camera 1 by executing a control program stored in a ROM (not shown). Further, the control unit 12 functionally includes a focus detection unit 12a, an image composition unit 12b, and a focus detection area setting unit 12c. This functional unit is implemented in software by the control program. Note that this functional unit may be configured by an electronic circuit.

制御部12は、AD変換回路24によってAD変換された光電変換信号をバッファメモリ16に格納する。焦点検出部12aは、バッファメモリ16に格納された第1の撮像部21の光電変換信号に基づき、および/または、バッファメモリ16に格納された第2の撮像部22の光電変換信号に基づき、それぞれ公知のコントラスト検出方式の焦点検出処理を行う。   The control unit 12 stores the photoelectric conversion signal AD converted by the AD conversion circuit 24 in the buffer memory 16. The focus detection unit 12 a is based on the photoelectric conversion signal of the first imaging unit 21 stored in the buffer memory 16 and / or based on the photoelectric conversion signal of the second imaging unit 22 stored in the buffer memory 16. A focus detection process using a known contrast detection method is performed.

画像処理部14は、ASIC等により構成されている。画像処理部14は、第1および第2の撮像部21、22の光電変換信号についてそれぞれ補間処理、圧縮処理、ホワイトバランス処理などの各種の画像処理を行って画像データを生成する。画像合成部12bは、第1の撮像部21の光電変換信号に基づく画像データと第2の撮像部22の光電変換信号に基づく画像データとを合成して合成画像データを生成する。これらの画像データおよび合成画像データは、液晶モニタ15に表示されたり、メモリカード17に格納されたりする。   The image processing unit 14 is configured by an ASIC or the like. The image processing unit 14 performs various types of image processing such as interpolation processing, compression processing, and white balance processing on the photoelectric conversion signals of the first and second imaging units 21 and 22 to generate image data. The image synthesizing unit 12b synthesizes image data based on the photoelectric conversion signal of the first imaging unit 21 and image data based on the photoelectric conversion signal of the second imaging unit 22 to generate synthesized image data. These image data and composite image data are displayed on the liquid crystal monitor 15 or stored in the memory card 17.

操作部13は、レリーズ操作部材やモード切替操作部材や焦点検出エリア設定用の操作部材や電源操作部材などの各種の操作部材から構成され、撮影者により操作される。操作部13は、撮影者による上記の各操作部材の操作に応じた操作信号を制御部12へ出力する。
焦点検出エリア設定部12cは、焦点検出エリア設定用の操作部材の操作に応じて、撮影画面内に所定の領域の焦点検出エリアを設定する。焦点検出エリア設定部12cと焦点検出エリア設定用の操作部材とによる焦点検出エリアの設定方法は、以下に詳述するように種々の方法がある。例えば、撮影者が焦点検出エリア設定用の操作部材を操作すると、焦点検出エリア設定部12cが焦点検出エリア設定用の操作部材の操作に応じた撮影画面の任意の位置に所定の領域の焦点検出エリアを設定する。または、撮影画面の複数個所に予め焦点検出エリアを用意しておき、撮影者が焦点検出エリア設定用の操作部材を操作してその複数の焦点検出エリアから一つの焦点検出エリアを選択すると、焦点検出エリア設定部12cがその選択に応じて焦点検出エリアを設定する。更には、デジタルカメラ1が被写体人物の顔などを撮像画像から認識する被写体認識部を備える場合には、被写体認識部によって被写体人物の顔を認識すると、焦点検出エリア設定部12cがその顔部分に焦点検出エリアを設定することもできる。この場合には、焦点検出エリア設定用の操作部材は、被写体認識部による被写体人物の顔の認識結果によって自動的に焦点検出エリアを設定するモードを選択するための操作部材となる。なお、焦点検出エリア設定部12cが上述のように焦点検出対象領域として設定した焦点検出エリアを設定焦点検出エリアと称する。
The operation unit 13 includes various operation members such as a release operation member, a mode switching operation member, a focus detection area setting operation member, and a power supply operation member, and is operated by a photographer. The operation unit 13 outputs an operation signal corresponding to the operation of each operation member by the photographer to the control unit 12.
The focus detection area setting unit 12c sets a focus detection area of a predetermined area in the shooting screen in accordance with the operation of the operation member for setting the focus detection area. There are various methods for setting the focus detection area using the focus detection area setting unit 12c and the focus detection area setting operation member as described in detail below. For example, when the photographer operates the operation member for setting the focus detection area, the focus detection area setting unit 12c detects the focus of a predetermined area at an arbitrary position on the shooting screen according to the operation of the operation member for setting the focus detection area. Set the area. Alternatively, when focus detection areas are prepared in advance at a plurality of positions on the shooting screen and the photographer operates a focus detection area setting operation member to select one focus detection area from the plurality of focus detection areas, The detection area setting unit 12c sets a focus detection area according to the selection. Further, when the digital camera 1 includes a subject recognition unit that recognizes the face of the subject person from the captured image, when the subject recognition unit recognizes the face of the subject person, the focus detection area setting unit 12c includes the face portion. A focus detection area can also be set. In this case, the focus detection area setting operation member is an operation member for selecting a mode for automatically setting the focus detection area based on the recognition result of the face of the subject person by the subject recognition unit. The focus detection area set as the focus detection target area by the focus detection area setting unit 12c as described above is referred to as a set focus detection area.

(第1および第2の撮像部21,22の説明)
図2は、本実施形態に係る第1および第2の撮像部21,22の概要を示す図である。撮像素子は、互いに積層された第1および第2の撮像部21,21を有する。第1および第2の撮像部21,21は、光電変換部として有機光電変換膜を有する。第1の撮像部21は、第2の撮像部22に積層され、第1および第2の撮像部21,22は、図1に示した撮影光学系10の光軸が第1および第2の撮像部21,22の各々の撮像面の中心を通るように、撮影光学系10の光路中に配置されている。なお、第1および第2の撮像部21,22は、図2では、図の複雑化を避けるために4行×3列の画素210,220のみが示されているが、本実施の形態では、共に、m行×n列の画素が配列され、第1の撮像部21の画素と第2の撮像部22の画素とは、同一サイズである。
なお、後述するように、第1の撮像部21と第2の撮像部22との間には配線層が設けられていないので、第1の撮像部21と第2の撮像部22との間隔は、比較的小さくすることができる。
(Description of first and second imaging units 21 and 22)
FIG. 2 is a diagram illustrating an overview of the first and second imaging units 21 and 22 according to the present embodiment. The imaging device includes first and second imaging units 21 and 21 stacked on each other. The 1st and 2nd imaging parts 21 and 21 have an organic photoelectric conversion film as a photoelectric conversion part. The first imaging unit 21 is stacked on the second imaging unit 22, and the first and second imaging units 21 and 22 are configured such that the optical axes of the imaging optical system 10 illustrated in FIG. It arrange | positions in the optical path of the imaging optical system 10 so that the center of each imaging surface of the imaging parts 21 and 22 may be passed. In FIG. 2, only the 4 × 3 pixels 210 and 220 are shown in FIG. 2 for the first and second imaging units 21 and 22, but in the present embodiment, Both pixels of m rows × n columns are arranged, and the pixels of the first imaging unit 21 and the pixels of the second imaging unit 22 have the same size.
As will be described later, since no wiring layer is provided between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22, the distance between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22. Can be made relatively small.

第1の撮像部21の各画素210は、所定の色成分の光、すなわち所定の波長域の光を吸収して光電変換し、吸収しなかった波長域の光を透過させる有機光電変換膜を有する。すなわち、第1の撮像部21の画素210は、マゼンタの色成分の光を吸収して光電変換する画素と、イエローの色成分の光を吸収して光電変換する画素と、シアンの色成分の光を吸収して光電変換する画素とを含む。マゼンタの色成分の光を吸収する画素には、有機光電変換膜にマゼンタの色成分の光を吸収して光電変換する有機材料が用いられている。イエローの色成分の光を吸収する画素には、有機光電変換膜にイエローの色成分の光を吸収して光電変換する有機材料が用いられている。シアンの色成分の光を吸収する画素には、有機光電変換膜にシアンの色成分の光を吸収して光電変換する有機材料が用いられている。すなわち、マゼンタの色成分の光を吸収して光電変換する画素と、イエローの色成分の光を吸収して光電変換する画素と、シアンの色成分の光を吸収して光電変換する画素とでは、有機光電変換膜に用いられている有機材料がそれぞれ異なる。   Each pixel 210 of the first imaging unit 21 has an organic photoelectric conversion film that absorbs light of a predetermined color component, that is, light in a predetermined wavelength range and photoelectrically converts it, and transmits light in a wavelength range that has not been absorbed. Have. That is, the pixel 210 of the first imaging unit 21 includes a pixel that absorbs light of a magenta color component and performs photoelectric conversion, a pixel that absorbs light of a yellow color component and performs photoelectric conversion, and a cyan color component. A pixel that absorbs light and performs photoelectric conversion. For a pixel that absorbs light of a magenta color component, an organic material that performs photoelectric conversion by absorbing light of a magenta color component in an organic photoelectric conversion film is used. For a pixel that absorbs light of a yellow color component, an organic material that absorbs light of a yellow color component and performs photoelectric conversion in an organic photoelectric conversion film is used. For a pixel that absorbs light of a cyan color component, an organic material that performs photoelectric conversion by absorbing light of a cyan color component in an organic photoelectric conversion film is used. That is, a pixel that absorbs light of magenta color components and performs photoelectric conversion, a pixel that absorbs light of yellow color components and performs photoelectric conversion, and a pixel that absorbs light of cyan color components and performs photoelectric conversion The organic materials used for the organic photoelectric conversion film are different.

第2の撮像部22の各画素220は、可視光の色成分の光を吸収して光電変換する有機光電変換膜を有する。すなわち、第2の撮像部22の各画素220は、可視光の波長範囲の全体にわたって光を吸収して光電変換する。第2の撮像部22では、有機光電変換膜に用いられている有機材料は、すべての画素220で同じである。
第1の撮像部21で吸収(光電変換)されなかった色成分の光は、第1の撮像部21を透過して第2の撮像部22に入射し、第2の撮像部22で光電変換される。したがって、第1の撮像部21で光電変換される色成分と、第2の撮像部22で光電変換される色成分とは、補色の関係にある。すなわち、第1の撮像部21の画素210のうち、マゼンタの色成分を吸収し光電変換する画素を透過した光束は、マゼンタと補色の関係にある緑の色成分を成し、第2の撮像部22の画素220に入射する。
第1の撮像部21の画素210のうち、イエローの色成分を吸収し光電変換する画素を透過した光束は、イエローと補色の関係にある青の色成分を成し、第2の撮像部22の画素220に入射する。
第1の撮像部21の画素210のうち、シアンの色成分を吸収し光電変換する画素を透過した光束は、シアンと補色の関係にある赤の色成分を成し、第2の撮像部22の画素220に入射する。
Each pixel 220 of the second imaging unit 22 has an organic photoelectric conversion film that absorbs light of a visible color component and performs photoelectric conversion. That is, each pixel 220 of the second imaging unit 22 absorbs light and performs photoelectric conversion over the entire wavelength range of visible light. In the second imaging unit 22, the organic material used for the organic photoelectric conversion film is the same for all the pixels 220.
The light of the color component that has not been absorbed (photoelectrically converted) by the first imaging unit 21 passes through the first imaging unit 21 and enters the second imaging unit 22, and is photoelectrically converted by the second imaging unit 22. Is done. Therefore, the color component photoelectrically converted by the first imaging unit 21 and the color component photoelectrically converted by the second imaging unit 22 are in a complementary color relationship. That is, among the pixels 210 of the first imaging unit 21, the light beam that has passed through the pixel that absorbs the magenta color component and performs photoelectric conversion forms a green color component that has a complementary color relationship with magenta. The light enters the pixel 220 of the unit 22.
Of the pixels 210 of the first imaging unit 21, the light beam that has passed through the pixel that absorbs and photoelectrically converts the yellow color component forms a blue color component that has a complementary color relationship with yellow, and the second imaging unit 22. Is incident on the second pixel 220.
Of the pixels 210 of the first imaging unit 21, the light beam that has passed through the pixels that absorb and photoelectrically convert the cyan color component forms a red color component that has a complementary color relationship with cyan, and the second imaging unit 22. Is incident on the second pixel 220.

このように、第1の撮像部21からは、Cy,Mg,Yeの3色からなるCMY画像を取得することができ、第2の撮像部22からはR,G,Bの3色からなるRGB画像を取得することができる。第1の撮像部21から取得されるCMY画像を公知の表色系変換処理によって変換したRGB画像と、第2の撮像部22によるRGB画像とに基づいて、画像合成することで、たとえば高画質な画像を生成することができる。
なお、マゼンタの色成分を吸収し光電変換する画素210は、一般には、マゼンタの色成分をそれぞれ100%吸収することはできず、マゼンタの色成分の一部が画素210を通過してしまう。同様に、イエローの色成分を吸収し光電変換する画素210は、一般には、イエローの色成分をそれぞれ100%吸収することはできず、イエローの色成分の一部が画素210を通過してしまう。シアンの色成分を吸収し光電変換する画素210は、一般には、シアンの色成分をそれぞれ100%吸収することはできず、シアンの色成分の一部が画素210を通過してしまう。
As described above, the first imaging unit 21 can acquire a CMY image including three colors of Cy, Mg, and Ye, and the second imaging unit 22 includes three colors of R, G, and B. An RGB image can be acquired. By combining images based on the RGB image obtained by converting the CMY image acquired from the first imaging unit 21 by a known color system conversion process and the RGB image obtained by the second imaging unit 22, for example, high image quality A simple image can be generated.
It should be noted that the pixel 210 that absorbs the magenta color component and performs photoelectric conversion generally cannot absorb 100% of the magenta color component, and a part of the magenta color component passes through the pixel 210. Similarly, the pixel 210 that absorbs and photoelectrically converts the yellow color component generally cannot absorb 100% of the yellow color component, and a part of the yellow color component passes through the pixel 210. . In general, the pixel 210 that absorbs and photoelectrically converts the cyan color component cannot absorb 100% of the cyan color component, and part of the cyan color component passes through the pixel 210.

このように、第1の撮像部21の各画素210と、当該画素210を透過した光束が入射する第2の撮像部22の画素220とは対応関係にある。このような互いに対応関係にある第1および第2の撮像部21,22の画素210,220を対応関係の画素と称する。
対応関係にある第1および第2の撮像部21,22の画素210,220は、互いに補色の関係となる色成分を吸収して光電変換する。
Thus, each pixel 210 of the first imaging unit 21 and the pixel 220 of the second imaging unit 22 to which the light beam transmitted through the pixel 210 is incident have a correspondence relationship. The pixels 210 and 220 of the first and second imaging units 21 and 22 having such a correspondence relationship are referred to as correspondence pixels.
The pixels 210 and 220 of the first and second imaging units 21 and 22 that are in a correspondence relationship absorb the color components that are complementary to each other and perform photoelectric conversion.

図3は、第1の撮像部21の一部である10行×6列の画素210の配置と、第2の撮像部22の一部である10行×6列の画素220の配置と、をそれぞれ示す図である。図3(a)において、画素210に付された「Mg」は、その画素がマゼンタの色成分を吸収し光電変換する画素を示す。同様に、画素210に付された「Ye」は、その画素がイエローの色成分を吸収し光電変換する画素を示す。画素210に付された「Cy」は、その画素がシアンの色成分を吸収し光電変換する画素を示す。第1の撮像部21は、奇数行の画素列では、「Mg」画素210と「Ye」画素210が交互に配列され、偶数行の画素列では、「Cy」画素210と「Mg」画素210とが交互に配列されている。   FIG. 3 illustrates an arrangement of 10 rows × 6 columns of pixels 210 that are a part of the first imaging unit 21, an arrangement of pixels 220 of 10 rows × 6 columns that are a part of the second imaging unit 22, FIG. In FIG. 3A, “Mg” attached to the pixel 210 indicates a pixel that absorbs a magenta color component and performs photoelectric conversion. Similarly, “Ye” given to the pixel 210 indicates a pixel that absorbs a yellow color component and performs photoelectric conversion. “Cy” attached to the pixel 210 indicates a pixel that absorbs a cyan color component and performs photoelectric conversion. In the first imaging unit 21, “Mg” pixels 210 and “Ye” pixels 210 are alternately arranged in odd-numbered pixel columns, and “Cy” pixels 210 and “Mg” pixels 210 are arranged in even-numbered pixel columns. And are arranged alternately.

図3(b)において、画素220に付された「G」は、その画素が「Mg」画素210を透過した緑の色成分を吸収し光電変換する画素を示す。同様に、画素220に付された「B」は、その画素が「Ye」画素210を透過した青の色成分を吸収し光電変換する画素を示す。画素220に付された「R」は、その画素が「Cy」画素210を透過した赤の色成分を吸収し光電変換する画素を示す。第2の撮像部22は、奇数行の画素列では、「G」画素220と「B」画素220が交互に配列され、偶数行の画素列では、「R」画素220と「G」画素220とが交互に配列されている。すなわち、第2の撮像部22は、画素がベイヤ配列されている。
図3(a)および(b)において、第1の撮像部21の「Mg」画素210と第2の撮像部22の「G」画素220とは、対応関係にあり、第1の撮像部21の「Ye」画素210と第2の撮像部22の「B」画素220とは、対応関係にあり、第1の撮像部21の「Cy」画素210と第2の撮像部22の「R」画素220とは、対応関係にある。
In FIG. 3B, “G” attached to the pixel 220 indicates a pixel that absorbs a green color component transmitted through the “Mg” pixel 210 and performs photoelectric conversion. Similarly, “B” attached to the pixel 220 indicates a pixel that absorbs and photoelectrically converts the blue color component transmitted through the “Ye” pixel 210. “R” attached to the pixel 220 indicates a pixel that absorbs a red color component transmitted through the “Cy” pixel 210 and performs photoelectric conversion. In the second imaging unit 22, “G” pixels 220 and “B” pixels 220 are alternately arranged in odd-numbered pixel columns, and “R” pixels 220 and “G” pixels 220 are arranged in even-numbered pixel columns. And are arranged alternately. That is, the second imaging unit 22 has a Bayer array of pixels.
3A and 3B, the “Mg” pixel 210 of the first imaging unit 21 and the “G” pixel 220 of the second imaging unit 22 are in a correspondence relationship, and the first imaging unit 21 The “Ye” pixel 210 of the second imaging unit 22 and the “B” pixel 220 of the second imaging unit 22 have a corresponding relationship, and the “Cy” pixel 210 of the first imaging unit 21 and the “R” of the second imaging unit 22 The pixel 220 has a correspondence relationship.

上述したように、第2の撮像部22の各画素220は、可視光の波長域全体の光を光電変換する有機光電変換膜を有する。しかし、有機光電変換膜で構成される第1の撮像部21の各画素210は、所定の色成分の光を吸収し、吸収しなかった色成分の光を透過させるので、第2の撮像部22の対応関係の画素220に対してカラーフィルターと同様の役割を果たす。これにより、第2の撮像部22からは、第1の撮像部21の補色画像(図3の例ではベイヤ配列の画像)が得られる。したがって、第1の撮像部21からはCy,Mg,Yeの3色からなるCMY画像を取得することができ、第2の撮像部22からはR,G,Bの3色からなるRGB画像を取得することができる。このように、第1の撮像部21が従来の撮像素子で必要であったカラーフィルターの代わりとなるため、カラーフィルターで反射されてしまっていた入射光を第1の撮像部21により有効に利用することができる。なお、第1の撮像部21から取得されるCMY画像は、図1に示した画像処理部14で公知の表色系変換処理によって、RGB画像に変換される。   As described above, each pixel 220 of the second imaging unit 22 includes an organic photoelectric conversion film that photoelectrically converts light in the entire visible light wavelength range. However, since each pixel 210 of the first imaging unit 21 configured by the organic photoelectric conversion film absorbs light of a predetermined color component and transmits light of the color component that has not been absorbed, the second imaging unit. The 22 corresponding pixels 220 play the same role as the color filter. Thereby, the complementary image (the Bayer array image in the example of FIG. 3) of the first imaging unit 21 is obtained from the second imaging unit 22. Therefore, a CMY image composed of three colors Cy, Mg, and Ye can be acquired from the first image capturing unit 21, and an RGB image composed of three colors R, G, and B can be acquired from the second image capturing unit 22. Can be acquired. As described above, since the first image pickup unit 21 replaces the color filter necessary for the conventional image pickup element, the incident light reflected by the color filter is effectively used by the first image pickup unit 21. can do. The CMY image acquired from the first imaging unit 21 is converted into an RGB image by a known color system conversion process by the image processing unit 14 shown in FIG.

図4は、第1および第2の撮像部21,22の一画素210,220の構成を示す断面図である。図4に示すように、第2の撮像部22は、半導体基板50の入射光側の面である上面50aに平坦化層55を介して形成されている。以下の説明では、第1および第2の撮像部21,22に関し、入射光側を上とし、半導体基板50側を下とする。第2の撮像部22の表面、すなわち、上面には絶縁層56を介して第1の撮像部21が積層されている。このように、本実施の形態では、第1の撮像部21と第2の撮像部22との間には配線層が設けられていないので、第1の撮像部21と第2の撮像部22とを近づけて配置することができる。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the pixels 210 and 220 of the first and second imaging units 21 and 22. As shown in FIG. 4, the second imaging unit 22 is formed on the upper surface 50 a that is the surface on the incident light side of the semiconductor substrate 50 via the planarization layer 55. In the following description, with respect to the first and second imaging units 21 and 22, the incident light side is the upper side, and the semiconductor substrate 50 side is the lower side. The first imaging unit 21 is stacked on the surface of the second imaging unit 22, that is, the upper surface with an insulating layer 56 interposed therebetween. Thus, in the present embodiment, since no wiring layer is provided between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22, the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22 are provided. Can be placed close to each other.

従来の撮像素子では、半導体基板に積層された第1の光電変換部と半導体基板との間に配線層を設ける必要があるため、第1の光電変換部と第2の光電変換部との間の距離が大きくなる。そのため、撮像面の中心から離れた位置、すなわち像高が高い位置では、撮像面に対して被写体光が斜めに入射する。
これに対し、本実施の形態では、上述したように、第1の撮像部21と第2の撮像部22との間には配線層が設けられていないので、第1の撮像部21と第2の撮像部22とを近づけられる。
これにより被写体光が第2の撮像部に斜めに入射される恐れが低減される。この低減効果は、特に像高が高い位置の画素で大きい。すなわち、シェーディングが低減される。
さらに、第1の撮像部21から取得される画像および第2の撮像部22から取得される画像のボケを抑制できる。
また、第1の撮像部21の各画素210の上方には、それぞれマイクロレンズ233が配置され、各マイクロレンズ233と第1の撮像部21の各画素210と第2の撮像部22の各画素220とはマイクロレンズ233の光軸方向に、整列配置されている。
In the conventional imaging device, since it is necessary to provide a wiring layer between the first photoelectric conversion unit stacked on the semiconductor substrate and the semiconductor substrate, between the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit. The distance becomes larger. Therefore, at a position away from the center of the imaging surface, that is, at a position where the image height is high, subject light is incident on the imaging surface obliquely.
On the other hand, in the present embodiment, as described above, no wiring layer is provided between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22, and thus the first imaging unit 21 and the first imaging unit 21 The two imaging units 22 can be brought close to each other.
This reduces the possibility that subject light is incident on the second imaging unit obliquely. This reduction effect is particularly great in pixels at positions where the image height is high. That is, shading is reduced.
Furthermore, blurring of the image acquired from the first imaging unit 21 and the image acquired from the second imaging unit 22 can be suppressed.
Further, a microlens 233 is disposed above each pixel 210 of the first imaging unit 21, and each microlens 233, each pixel 210 of the first imaging unit 21, and each pixel of the second imaging unit 22. 220 is aligned in the optical axis direction of the microlens 233.

第1の撮像部21の各画素210は、有機光電膜230と、有機光電膜230の上面に形成された透明な共通電極231と、有機光電膜230の下面に形成された透明な部分電極232とを有する。なお、共通電極231は、全画素210について共通の電極である。各画素210では、有機光電膜230における共通電極231と部分電極232とによって挟まれた領域で発生した信号が共通電極231と部分電極232とによって読み出される。本実施の形態では、共通電極231と、部分電極232と、有機光電膜230のうち共通電極231および部分電極232によって挟まれた領域とによって構成される部位を光電変換部210aと呼ぶ。   Each pixel 210 of the first imaging unit 21 includes an organic photoelectric film 230, a transparent common electrode 231 formed on the upper surface of the organic photoelectric film 230, and a transparent partial electrode 232 formed on the lower surface of the organic photoelectric film 230. And have. The common electrode 231 is a common electrode for all the pixels 210. In each pixel 210, a signal generated in a region sandwiched between the common electrode 231 and the partial electrode 232 in the organic photoelectric film 230 is read out by the common electrode 231 and the partial electrode 232. In the present embodiment, a portion constituted by the common electrode 231, the partial electrode 232, and a region sandwiched between the common electrode 231 and the partial electrode 232 in the organic photoelectric film 230 is referred to as a photoelectric conversion unit 210 a.

第2の撮像部22の各画素220は、有機光電膜250と、有機光電膜250の下面に形成された透明な共通電極251と、有機光電膜250の上面に形成された透明な部分電極252とを有する。なお、共通電極251は、全画素220について共通の電極である。各画素220では、有機光電膜250における共通電極251と部分電極252とによって挟まれた領域で発生した信号が共通電極251と部分電極252とによって読み出される。本実施の形態では、共通電極251と、部分電極252と、有機光電膜250のうち共通電極251および部分電極252によって挟まれた領域とによって構成される部位を光電変換部220aと呼ぶ。   Each pixel 220 of the second imaging unit 22 includes an organic photoelectric film 250, a transparent common electrode 251 formed on the lower surface of the organic photoelectric film 250, and a transparent partial electrode 252 formed on the upper surface of the organic photoelectric film 250. And have. The common electrode 251 is a common electrode for all the pixels 220. In each pixel 220, a signal generated in a region sandwiched between the common electrode 251 and the partial electrode 252 in the organic photoelectric film 250 is read out by the common electrode 251 and the partial electrode 252. In the present embodiment, a part constituted by the common electrode 251, the partial electrode 252, and a region sandwiched between the common electrode 251 and the partial electrode 252 in the organic photoelectric film 250 is referred to as a photoelectric conversion unit 220 a.

互いに対応関係にある画素210と画素220とでは、光軸方向とは垂直な方向について、部分電極232のピッチと、部分電極252のピッチとが等しい。上述したように、第1の撮像部21と第2の撮像部22とを近づけて配置することができるので、被写体側から見たときに、部分電極232と部分電極252とを行および列方向にずれることなく重なり合わせることが可能となった。   In the pixel 210 and the pixel 220 that are in correspondence with each other, the pitch of the partial electrodes 232 and the pitch of the partial electrodes 252 are equal in the direction perpendicular to the optical axis direction. As described above, since the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22 can be arranged close to each other, when viewed from the subject side, the partial electrode 232 and the partial electrode 252 are arranged in the row and column directions. It became possible to overlap without shifting.

従来の撮像素子では、上述したように、第1の光電変換部と第2の光電変換部との間の距離が大きく、像高が高い位置では、撮像面に対して被写体光が斜めに入射することを考慮して、第1の光電変換部の位置と第2の光電変換部の位置とを適宜ずらす必要があった。
これに対し、本実施の形態では、第1の撮像部21と第2の撮像部22との距離が小さく、撮像面の中心から離れた位置であってもシェーディングが生じ難い。したがって、第1および第2の撮像部21、22の対応関係の画素210、220についてその光電変換部210aの位置に対して光電変換部220aの位置を相対的にずらす必要がなくなる。そのため、撮像素子を設計、製造する上で、像高が高い位置において第1の光電変換部の位置と第2の光電変換部の位置とをずらすことを考慮しなくてもよくなるので、撮像素子のコストを低減できる。
互いに対応関係にある画素210と画素220とでは、被写体側から見たときの光電変換部210aの中心および光電変換部220aの中心が、マイクロレンズ233の光軸233aと一致する。
In the conventional imaging device, as described above, subject light is incident on the imaging surface obliquely at a position where the distance between the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is large and the image height is high. In view of this, it is necessary to appropriately shift the position of the first photoelectric conversion unit and the position of the second photoelectric conversion unit.
On the other hand, in the present embodiment, the distance between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22 is small, and shading hardly occurs even at a position away from the center of the imaging surface. Therefore, it is not necessary to shift the position of the photoelectric conversion unit 220a relative to the position of the photoelectric conversion unit 210a for the corresponding pixels 210 and 220 of the first and second imaging units 21 and 22. Therefore, in designing and manufacturing the image sensor, it is not necessary to consider shifting the position of the first photoelectric conversion unit and the position of the second photoelectric conversion unit at a position where the image height is high. The cost can be reduced.
In the pixel 210 and the pixel 220 that are in a corresponding relationship, the center of the photoelectric conversion unit 210a and the center of the photoelectric conversion unit 220a when viewed from the subject side coincide with the optical axis 233a of the microlens 233.

第1の撮像部22の信号読み出し回路、および、第2の撮像部22の信号読み出し回路は、半導体基板50に形成されている。信号読み出し回路については、後で詳述する。   The signal readout circuit of the first imaging unit 22 and the signal readout circuit of the second imaging unit 22 are formed on the semiconductor substrate 50. The signal readout circuit will be described in detail later.

共通電極231および共通電極251には、不図示の配線を介して、後述するように電圧Vpcが与えられる。部分電極232と半導体基板50に形成された信号出力端311とは、配線235によって接続される。これにより、部分電極232は、配線235および信号出力端311を介して第1の撮像部22の信号読み出し回路に接続される。同様に、部分電極252と半導体基板50に形成された信号出力端312とは、配線255によって接続される。これにより、部分電極252は、配線255および信号出力端312を介して第2の撮像部22の信号読み出し回路に接続される。第2の撮像部22の有機光電膜250および共通電極251には、配線235,255が貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔において、有機光電膜250および共通電極251と配線235,255とは、絶縁されている。
なお、図4において、第1の撮像部21の各画素210の部分電極232と配線235とは、画素210の左端において接続され、第2の撮像部22の各画素220の部分電極252と配線255とは、画素210の右端において接続されている。
A voltage Vpc is applied to the common electrode 231 and the common electrode 251 through a wiring (not shown) as described later. The partial electrode 232 and the signal output end 311 formed on the semiconductor substrate 50 are connected by a wiring 235. Thereby, the partial electrode 232 is connected to the signal readout circuit of the first imaging unit 22 via the wiring 235 and the signal output terminal 311. Similarly, the partial electrode 252 and the signal output end 312 formed on the semiconductor substrate 50 are connected by a wiring 255. As a result, the partial electrode 252 is connected to the signal readout circuit of the second imaging unit 22 via the wiring 255 and the signal output terminal 312. The organic photoelectric film 250 and the common electrode 251 of the second imaging unit 22 are provided with through holes through which the wirings 235 and 255 pass. In this through hole, the organic photoelectric film 250 and the common electrode 251 and the wirings 235 and 255 are insulated.
In FIG. 4, the partial electrode 232 and the wiring 235 of each pixel 210 of the first imaging unit 21 are connected at the left end of the pixel 210, and the partial electrode 252 and the wiring of each pixel 220 of the second imaging unit 22 are connected. 255 is connected to the right end of the pixel 210.

図5は、第1および第2の撮像部21,22における1つの画素210,220の信号読み出し回路構成の一部を例示する図である。各画素210の信号読み出し回路は、出力トランジスタ301と、リセットトランジスタ302と、選択トランジスタ303とを有する。共通電極231には、電圧Vpcが与えられている。部分電極232は出力トランジスタ301のゲートに接続されている。   FIG. 5 is a diagram illustrating a part of the signal readout circuit configuration of one pixel 210 and 220 in the first and second imaging units 21 and 22. The signal readout circuit of each pixel 210 includes an output transistor 301, a reset transistor 302, and a selection transistor 303. A voltage Vpc is applied to the common electrode 231. The partial electrode 232 is connected to the gate of the output transistor 301.

出力トランジスタ301は、部分電極232からの電荷に基づく電圧信号を増幅する。出力トランジスタ301で増幅された信号は、選択トランジスタ303を介して端子Vout1から読み出される。リセットトランジスタ302は、リセット信号φRSTに応じて不要電荷を排出させる(すなわちリファレンス電圧Vrefにリセットする)。   The output transistor 301 amplifies a voltage signal based on the charge from the partial electrode 232. The signal amplified by the output transistor 301 is read from the terminal Vout1 through the selection transistor 303. The reset transistor 302 discharges unnecessary charges in response to the reset signal φRST (that is, resets to the reference voltage Vref).

各画素220の信号読み出し回路は、上述した各画素210の信号読み出し回路と同様である。すなわち、各画素220の信号読み出し回路は、出力トランジスタ304と、リセットトランジスタ305と、選択トランジスタ306とを有する。共通電極251には、電圧Vpcが与えられている。部分電極252は出力トランジスタ304のゲートに接続されている。   The signal readout circuit of each pixel 220 is the same as the signal readout circuit of each pixel 210 described above. That is, the signal readout circuit of each pixel 220 includes an output transistor 304, a reset transistor 305, and a selection transistor 306. A voltage Vpc is applied to the common electrode 251. The partial electrode 252 is connected to the gate of the output transistor 304.

出力トランジスタ304は、部分電極252からの電荷に基づく電圧信号を増幅する。出力トランジスタ304で増幅された信号は、選択トランジスタ306を介して端子Vout2から読み出される。リセットトランジスタ305は、リセット信号φRSTに応じて不要電荷を排出させる(すなわちリファレンス電圧Vrefにリセットする)。選択信号φSELの信号線は、同一の行に配置された各画素210,220の選択トランジスタ303,306のゲートに接続されている。リセット信号φRSTの信号線は、同一の行に配置された各画素210,220のリセットトランジスタ302,305のゲートに接続されている。
すなわち、本実施形態では、互いに対応関係にある画素210と画素220とで、選択トランジスタ303と選択トランジスタ306とには、同じ信号線からの選択信号φSELが入力される。また、互いに対応関係にある画素210と画素220とで、リセットトランジスタ302とリセットトランジスタ305とには、同じ信号線からのリセット信号φRSTが入力される。なお、互いに対応関係にある画素210と画素220とで、選択トランジスタ303と選択トランジスタ306とに、異なる信号線からの選択信号φSELが入力されるようにしてもよい。また、互いに対応関係にある画素210と画素220とで、リセットトランジスタ302とリセットトランジスタ305とに、異なる信号線からのリセット信号φRSTが入力されるようにしてもよい。
The output transistor 304 amplifies a voltage signal based on the charge from the partial electrode 252. The signal amplified by the output transistor 304 is read from the terminal Vout2 through the selection transistor 306. The reset transistor 305 discharges unnecessary charges in response to the reset signal φRST (that is, resets to the reference voltage Vref). The signal line of the selection signal φSEL is connected to the gates of the selection transistors 303 and 306 of the pixels 210 and 220 arranged in the same row. The signal line of the reset signal φRST is connected to the gates of the reset transistors 302 and 305 of the pixels 210 and 220 arranged in the same row.
In other words, in this embodiment, the selection signal φSEL from the same signal line is input to the selection transistor 303 and the selection transistor 306 in the pixel 210 and the pixel 220 that are in a corresponding relationship. In addition, the reset signal φRST from the same signal line is input to the reset transistor 302 and the reset transistor 305 in the pixel 210 and the pixel 220 that are in a corresponding relationship. Note that the selection signal φSEL from different signal lines may be input to the selection transistor 303 and the selection transistor 306 in the pixel 210 and the pixel 220 that are in a corresponding relationship. In addition, the reset signal φRST from different signal lines may be input to the reset transistor 302 and the reset transistor 305 in the pixel 210 and the pixel 220 that are in a corresponding relationship.

図6は、半導体基板50に形成される各トランジスタを模式的に示した図である。図6では、画素210,220については模式的な断面図として示し、各トランジスタ301〜306については模式的な平面図として示している。本実施形態においては、各トランジスタ301〜306はNMOS型のトランジスタである。図6(b)に明示したように、各トランジスタ301〜306は斜線を付したゲート電極G1と、ゲート電極G1の両側のn領域N1、N2とを有する。   FIG. 6 is a diagram schematically showing each transistor formed on the semiconductor substrate 50. In FIG. 6, the pixels 210 and 220 are shown as schematic sectional views, and the transistors 301 to 306 are shown as schematic plan views. In the present embodiment, each of the transistors 301 to 306 is an NMOS type transistor. As clearly shown in FIG. 6B, each of the transistors 301 to 306 has a hatched gate electrode G1 and n regions N1 and N2 on both sides of the gate electrode G1.

図7は、第1および第2の撮像部21,22の各画素210,220の光電変換部210a,220aの光電変換信号の読み出し回路を示した図である。第1の撮像部21に係る読み出し回路は、上述した出力トランジスタ301、リセットトランジスタ302、及び選択トランジスタ303に加えて、行走査回路151と、水平出力回路152とを有する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a photoelectric conversion signal readout circuit of the photoelectric conversion units 210a and 220a of the pixels 210 and 220 of the first and second imaging units 21 and 22. In FIG. The readout circuit according to the first imaging unit 21 includes a row scanning circuit 151 and a horizontal output circuit 152 in addition to the output transistor 301, the reset transistor 302, and the selection transistor 303 described above.

行走査回路151は、行方向、すなわち、図7では左右方向に配列された複数の画素210の光電変換部210aに対する信号読み出し用のタイミング信号を出力する。詳述すると、行走査回路151は、第1行目の複数の画素210の光電変換部210aに対するリセット信号φRST(1)を出力して光電変換部210aの電荷をリセットし、その後、所定の露光時間後に、第1行目の複数の画素210の光電変換部210aに対する選択信号φSEL(1)を出力する。   The row scanning circuit 151 outputs a timing signal for signal readout to the photoelectric conversion units 210a of the plurality of pixels 210 arranged in the row direction, that is, in the left-right direction in FIG. More specifically, the row scanning circuit 151 outputs a reset signal φRST (1) to the photoelectric conversion units 210a of the pixels 210 in the first row to reset the charge of the photoelectric conversion units 210a, and then performs predetermined exposure. After a time, the selection signal φSEL (1) for the photoelectric conversion units 210a of the plurality of pixels 210 in the first row is output.

選択信号φSEL(1)に応じて、第1行目の複数の画素210の光電変換部210aの光電変換信号がそれぞれ水平出力回路152に同時に読み出される。水平出力回路152は、読み出した第1行目画素の光電変換部210aの光電変換信号を順次、出力部152Aから出力する。   In response to the selection signal φSEL (1), the photoelectric conversion signals of the photoelectric conversion units 210a of the plurality of pixels 210 in the first row are simultaneously read out to the horizontal output circuit 152, respectively. The horizontal output circuit 152 sequentially outputs the photoelectric conversion signals of the read photoelectric conversion units 210a of the first row pixels from the output unit 152A.

同様に、行走査回路151は、第2行目の複数の画素210の光電変換部210aに対するリセット信号φRST(2)を出力して光電変換部210aの電荷をリセットし、その後、所定の露光時間後に、選択信号φSEL(2)を出力する。選択信号φSEL(2)に応じて、第2行目の複数の画素210の光電変換部210aの光電変換信号がそれぞれ水平出力回路152に同時に読み出される。水平出力回路152は、それぞれ読み出した第2行目画素の光電変換部210aの光電変換信号を順次、出力部152Aから出力する。
以下同様に、行走査回路151は、第(m)行目の複数の画素210の光電変換部210aに対するリセット信号φRST(m)および選択信号φSEL(m)を出力する。選択信号φSEL(m)に応じて第(m)行目の複数の画素210の光電変換部210aの光電変換信号がそれぞれ水平出力回路152に同時に読み出され、水平出力回路152の出力部152Aから順次、出力される。
Similarly, the row scanning circuit 151 outputs a reset signal φRST (2) to the photoelectric conversion units 210a of the pixels 210 in the second row to reset the charge of the photoelectric conversion units 210a, and then performs a predetermined exposure time. Later, the selection signal φSEL (2) is output. In response to the selection signal φSEL (2), the photoelectric conversion signals of the photoelectric conversion units 210a of the plurality of pixels 210 in the second row are simultaneously read out to the horizontal output circuit 152, respectively. The horizontal output circuit 152 sequentially outputs, from the output unit 152A, the photoelectric conversion signals of the photoelectric conversion units 210a of the second row pixels read out.
Similarly, the row scanning circuit 151 outputs a reset signal φRST (m) and a selection signal φSEL (m) to the photoelectric conversion units 210a of the pixels 210 in the (m) th row. In response to the selection signal φSEL (m), the photoelectric conversion signals of the photoelectric conversion units 210a of the plurality of pixels 210 in the (m) th row are simultaneously read out to the horizontal output circuit 152, respectively, from the output unit 152A of the horizontal output circuit 152 Output sequentially.

第1の水平出力回路152から出力された光電変換信号は、図1に示されたバッファメモリ16を介して焦点検出部12aおよび画像処理部14に送られ、焦点検出部12aは、各画素210の光電変換信号に基づき、コントラスト検出方式の焦点検出演算を行う。また、画像処理部14は、各画素210の光電変換信号に基づき、画像データを生成する。   The photoelectric conversion signal output from the first horizontal output circuit 152 is sent to the focus detection unit 12a and the image processing unit 14 via the buffer memory 16 shown in FIG. Based on the photoelectric conversion signal, a focus detection calculation of a contrast detection method is performed. Further, the image processing unit 14 generates image data based on the photoelectric conversion signal of each pixel 210.

次に第2の撮像部22に係る読み出し回路を説明する。本実施の形態では、第2の撮像部22に係る読み出し回路は、第1の撮像部21に係る読み出し回路と同じ構成であるので、図7において、第1の撮像部21の部材の部番の後に括弧内に第2の撮像部22に係る読み出し回路の構成要素の部番を付すことによって、第2の撮像部22に係る読み出し回路を示している。すなわち、第2の撮像部22に係る読み出し回路は、上述した出力トランジスタ304、リセットトランジスタ305、及び選択トランジスタ306に加えて、上述した行走査回路151と、水平出力回路162と有する。行走査回路151は、行方向に配列された複数の画素220の光電変換部220aに対して信号読み出し用のタイミング信号を出力する。すなわち、行走査回路151は、第1行目の複数の画素220の光電変換部220aに対するリセット信号φRST(1)を出力して光電変換部220aの電荷をリセットし、その後、所定の露光時間後に、選択信号φSEL(1)を出力する。
同様に、行走査回路151は、第2行目の複数の画素220の光電変換部220aに対するリセット信号φRST(2)を出力して光電変換部220aの電荷をリセットし、その後、所定の露光時間後に、選択信号φSEL(2)を出力し、以下同様に、第(m)行目の複数の画素220の光電変換部220aに対するリセット信号φRST(m)および選択信号φSEL(m)を出力する。
Next, a readout circuit related to the second imaging unit 22 will be described. In the present embodiment, since the readout circuit related to the second imaging unit 22 has the same configuration as the readout circuit related to the first imaging unit 21, the part numbers of the members of the first imaging unit 21 in FIG. The readout circuit related to the second imaging unit 22 is shown by attaching the part number of the constituent element of the readout circuit related to the second imaging unit 22 in parentheses. That is, the readout circuit related to the second imaging unit 22 includes the row scanning circuit 151 and the horizontal output circuit 162 described above in addition to the output transistor 304, the reset transistor 305, and the selection transistor 306 described above. The row scanning circuit 151 outputs a signal readout timing signal to the photoelectric conversion units 220a of the plurality of pixels 220 arranged in the row direction. That is, the row scanning circuit 151 outputs a reset signal φRST (1) to the photoelectric conversion units 220a of the pixels 220 in the first row to reset the charge of the photoelectric conversion units 220a, and then after a predetermined exposure time The selection signal φSEL (1) is output.
Similarly, the row scanning circuit 151 outputs a reset signal φRST (2) to the photoelectric conversion unit 220a of the pixels 220 in the second row to reset the charge of the photoelectric conversion unit 220a, and then performs a predetermined exposure time. Thereafter, the selection signal φSEL (2) is output, and similarly, the reset signal φRST (m) and the selection signal φSEL (m) for the photoelectric conversion units 220a of the plurality of pixels 220 in the (m) th row are output.

選択信号φSEL(m)に応じて、水平出力回路162は、第(m)行目の複数の画素220の光電変換部220aの光電変換信号を同時に読み出す。水平出力回路162は、読み出した光電変換部220aの光電変換信号を出力部162Aから出力する。   In response to the selection signal φSEL (m), the horizontal output circuit 162 simultaneously reads out the photoelectric conversion signals of the photoelectric conversion units 220a of the plurality of pixels 220 in the (m) th row. The horizontal output circuit 162 outputs the read photoelectric conversion signal of the photoelectric conversion unit 220a from the output unit 162A.

第2の水平出力回路162から出力された光電変換信号は、図1に示されたバッファメモリ16を介して焦点検出部12aおよび画像処理部14に送られ、焦点検出部12aは、各画素220の光電変換信号に基づき、コントラスト検出方式の焦点検出演算を行う。また、画像処理部14は、各画素220の光電変換信号に基づき、画像データを生成する。焦点検出部12aは、焦点検出エリア設定用の操作部材によって設定された領域における画素210、220の光電変換信号に基づき焦点検出を行う。
なお、上述のように、第1の撮像部21に係る読み出し回路および第2の撮像部22に係る読み出し回路は、共に図4に示した半導体基板50上に形成されている。
The photoelectric conversion signal output from the second horizontal output circuit 162 is sent to the focus detection unit 12a and the image processing unit 14 via the buffer memory 16 illustrated in FIG. 1, and the focus detection unit 12a includes each pixel 220. Based on the photoelectric conversion signal, a focus detection calculation of a contrast detection method is performed. Further, the image processing unit 14 generates image data based on the photoelectric conversion signal of each pixel 220. The focus detection unit 12a performs focus detection based on the photoelectric conversion signals of the pixels 210 and 220 in the region set by the focus detection area setting operation member.
Note that, as described above, the readout circuit related to the first imaging unit 21 and the readout circuit related to the second imaging unit 22 are both formed on the semiconductor substrate 50 shown in FIG.

表色系変換処理によるRGB画像への変換後の第1の撮像部21による画像の画像データと、第2の撮像部22によるRGB画像データとは、図1の画像合成部12bによって画像合成され、合成画像データが生成される。画像合成によって、たとえば高画質な画像を生成することができる。   The image data of the image by the first imaging unit 21 after the conversion to the RGB image by the color system conversion process and the RGB image data by the second imaging unit 22 are synthesized by the image synthesis unit 12b of FIG. Composite image data is generated. For example, a high-quality image can be generated by image synthesis.

上述した第1の実施の形態では、次の作用効果を奏する。
(1)撮像素子11は、有機光電膜230を用いて光電変換する光電変換部210aを有する第1の撮像部21と、光電変換部210aを透過した透過光を受光して有機光電膜250を用いて光電変換する光電変換部220aとを有する第2の撮像部22と、を備える。これにより、第1の撮像部21からの画像と、第2の撮像部22からの画像とに基づいて、画像合成することで、たとえば高画質な画像を生成することができる。
また、第1の撮像部21と第2の撮像部22との間に、配線層などを設けなくてもよくなるため、第1の撮像部21と第2の撮像部22との距離を縮められる。したがって、撮像面の中心から離れた位置、すなわち像高が高い位置であってもシェーディングが生じ難いので、第1および第2の撮像部21、22の対応関係の画素210、220についてその光電変換部210aの位置に対して光電変換部220aの位置を相対的にずらす必要がなくなる。そのため、撮像素子を設計、製造する上で、像高が高い位置において第1の光電変換部の位置と第2の光電変換部の位置とをずらすことを考慮しなくてもよくなるので、撮像素子のコストを低減できる。
また、第1の撮像部21と第2の撮像部22との距離を縮められるので、第1の撮像部21から取得される画像および第2の撮像部22から取得される画像のボケを抑制できる。
The first embodiment described above has the following operational effects.
(1) The imaging device 11 receives the first imaging unit 21 having the photoelectric conversion unit 210a that performs photoelectric conversion using the organic photoelectric film 230, and the transmitted light that has passed through the photoelectric conversion unit 210a, and causes the organic photoelectric film 250 to And a second imaging unit 22 having a photoelectric conversion unit 220a that performs photoelectric conversion using the second imaging unit 22. Thus, for example, a high-quality image can be generated by performing image synthesis based on the image from the first imaging unit 21 and the image from the second imaging unit 22.
In addition, since it is not necessary to provide a wiring layer or the like between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22, the distance between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22 can be reduced. . Accordingly, since shading is unlikely to occur even at a position away from the center of the imaging surface, that is, at a position where the image height is high, the photoelectric conversion of the corresponding pixels 210 and 220 of the first and second imaging units 21 and 22 is performed. It is not necessary to shift the position of the photoelectric conversion unit 220a relative to the position of the unit 210a. Therefore, in designing and manufacturing the image sensor, it is not necessary to consider shifting the position of the first photoelectric conversion unit and the position of the second photoelectric conversion unit at a position where the image height is high. The cost can be reduced.
Moreover, since the distance between the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22 can be shortened, blurring of an image acquired from the first imaging unit 21 and an image acquired from the second imaging unit 22 is suppressed. it can.

(2)「G」画素220の光電変換部220aは、「Mg」画素210の光電変換部210aを透過した透過光を受光し、「B」画素220の光電変換部220aは、「Ye」画素210の光電変換部210aを透過した透過光を受光し、「R」画素220の光電変換部220aは、「Cy」画素210の光電変換部210aを透過した透過光を受光し、「Mg」画素210の光電変換部210aは、マゼンタの色成分の入射光を光電変換し、「Ye」画素210の光電変換部210aは、イエローの色成分の入射光を光電変換し、「Cy」画素210の光電変換部210aは、シアンの色成分の入射光を光電変換し、「G」画素220の光電変換部220aは、マゼンタの色成分とは補色の関係にある緑の色成分の透過光を光電変換し、「B」画素220の光電変換部220aは、イエローの色成分とは補色の関係にある青の色成分の透過光を光電変換し、「R」画素220の光電変換部220aは、シアンの色成分とは補色の関係にある赤の色成分の透過光を光電変換するように構成した。これにより、第1及び第2の撮像部21,22は、それぞれ入射光を有効に光電変換することができると共に、第1の撮像部21が、第2の撮像部22用のカラーフィルターの機能を果たすため、専用のカラーフィルターが不要となる。 (2) The photoelectric conversion unit 220a of the “G” pixel 220 receives the transmitted light that has passed through the photoelectric conversion unit 210a of the “Mg” pixel 210, and the photoelectric conversion unit 220a of the “B” pixel 220 receives the “Ye” pixel. The photoelectric conversion unit 210a of the “R” pixel 220 receives the transmitted light that has passed through the photoelectric conversion unit 210a of the “Cy” pixel 210, and receives the “Mg” pixel. The photoelectric conversion unit 210 a of 210 converts the incident light of the magenta color component photoelectrically, and the photoelectric conversion unit 210 a of the “Ye” pixel 210 photoelectrically converts the incident light of the yellow color component to the “Cy” pixel 210. The photoelectric conversion unit 210a photoelectrically converts incident light of the cyan color component, and the photoelectric conversion unit 220a of the “G” pixel 220 photoelectrically converts the transmitted light of the green color component that is complementary to the magenta color component. Converted," The photoelectric conversion unit 220a of the pixel 220 photoelectrically converts the transmitted light of the blue color component that is complementary to the yellow color component, and the photoelectric conversion unit 220a of the “R” pixel 220 converts the cyan color component and Is configured to photoelectrically convert the transmitted light of the red color component having a complementary color relationship. Thus, the first and second imaging units 21 and 22 can effectively photoelectrically convert incident light, respectively, and the first imaging unit 21 functions as a color filter for the second imaging unit 22. This eliminates the need for a dedicated color filter.

(3)各光電変換部210aからの光電変換信号を読み出す読み出し回路と、各光電変換部220aからの光電変換信号を読み出す読み出し回路とが設けられた半導体基板50をさらに備え、第2の撮像部22は、半導体基板50の一方の面に設けられ、第1の撮像部21は、第2の撮像部22を介して回路基板50の一方の面に設けるように構成した。このように、互いに積層された第1及び第2の撮像部21、22はそれぞれの読み出し回路が共に、同一の半導体基板50に形成されるので、撮像素子全体の構成を小型化することができる。 (3) The second imaging unit further includes a semiconductor substrate 50 provided with a readout circuit that reads out a photoelectric conversion signal from each photoelectric conversion unit 210a and a readout circuit that reads out a photoelectric conversion signal from each photoelectric conversion unit 220a. 22 is provided on one surface of the semiconductor substrate 50, and the first imaging unit 21 is provided on one surface of the circuit board 50 via the second imaging unit 22. As described above, since the first and second imaging units 21 and 22 stacked on each other have their readout circuits formed on the same semiconductor substrate 50, the configuration of the entire imaging device can be reduced in size. .

−−−第2の実施の形態−−−
図8を参照して、第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。第2の実施の形態では、主に、第1の撮像部の各画素の共通電極と第2の撮像部の各画素の共通電極とが、共通化される、すなわち同一の電極で構成される点で、第1の実施の形態と異なる。
--- Second Embodiment ---
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first embodiment. In the second embodiment, the common electrode of each pixel of the first imaging unit and the common electrode of each pixel of the second imaging unit are mainly shared, that is, configured by the same electrode. This is different from the first embodiment.

図8は、第2の実施の形態に係る第1および第2の撮像部21,22の一画素210A,220Aの構成を示す断面図である。第2の実施の形態では、第1の撮像部21の各画素210Aの有機光電膜230と、第2の撮像部22の各画素220Aの有機光電膜250との間に共有共通電極236が設けられている。共有共通電極236は、第1の撮像部21の全画素210Aについて共通の電極であるとともに、第2の撮像部22の全画素220Aについて共通の電極でもある。換言すると、第1の撮像部21の全画素210Aと、第2の撮像部22の全画素220Aとは、共有共通電極236を共有している。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of one pixel 210A and 220A of the first and second imaging units 21 and 22 according to the second embodiment. In the second embodiment, a shared common electrode 236 is provided between the organic photoelectric film 230 of each pixel 210 </ b> A of the first imaging unit 21 and the organic photoelectric film 250 of each pixel 220 </ b> A of the second imaging unit 22. It has been. The shared common electrode 236 is a common electrode for all the pixels 210 </ b> A of the first imaging unit 21 and is also a common electrode for all the pixels 220 </ b> A of the second imaging unit 22. In other words, all the pixels 210 </ b> A of the first imaging unit 21 and all the pixels 220 </ b> A of the second imaging unit 22 share the common common electrode 236.

更に詳述すると、第1の撮像部21の各画素210Aは、有機光電膜230と、有機光電膜230の上面に形成された透明な部分電極232と、有機光電膜230の下面に形成された透明な共有共通電極236とを有する。本実施の形態では、共有共通電極236と、部分電極232と、有機光電膜230のうち共有共通電極236および部分電極232によって挟まれた領域とによって構成される部位を光電変換部210aと呼ぶ。
第2の撮像部22の各画素220Aは、有機光電膜250と、有機光電膜250の下面に形成された透明な部分電極252と、有機光電膜250の上面に形成された上述の透明な共有共通電極236とを有する。本実施の形態では、共有共通電極236と、部分電極252と、有機光電膜250のうち共有共通電極236および部分電極252によって挟まれた領域とによって構成される部位を光電変換部220aと呼ぶ。
More specifically, each pixel 210 </ b> A of the first imaging unit 21 is formed on the organic photoelectric film 230, the transparent partial electrode 232 formed on the upper surface of the organic photoelectric film 230, and the lower surface of the organic photoelectric film 230. A transparent common common electrode 236. In the present embodiment, a portion constituted by the shared common electrode 236, the partial electrode 232, and a region sandwiched between the shared common electrode 236 and the partial electrode 232 in the organic photoelectric film 230 is referred to as a photoelectric conversion unit 210a.
Each pixel 220 </ b> A of the second imaging unit 22 includes the organic photoelectric film 250, the transparent partial electrode 252 formed on the lower surface of the organic photoelectric film 250, and the above-described transparent sharing formed on the upper surface of the organic photoelectric film 250. A common electrode 236. In the present embodiment, a portion constituted by the shared common electrode 236, the partial electrode 252, and a region sandwiched between the shared common electrode 236 and the partial electrode 252 in the organic photoelectric film 250 is referred to as a photoelectric conversion unit 220a.

第2の実施の形態では、第1の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
(1)第1の撮像部21の各画素210Aの有機光電膜230と、第2の撮像部22の各画素220Aの有機光電膜250との間に共有共通電極236を設けた。すなわち、各画素210Aの光電変換部210aが有機光電膜230の一方の面に共有共通電極236を有し、各画素220Aの光電変換部220aが有機光電膜250の一方の面に共有共通電極236を有し、光電変換部210aの共有共通電極236と光電変換部220aの共有共通電極236とが共通の電極で構成されるようにした。これにより、第1及び第2の撮像部21、22の構成を簡略化することができると共に、光電変換部210aと光電変換部220aとの距離、すなわち、第1の撮像部21と第2の撮像部22との間隔をさらに縮められる。したがって、上述した第1の実施の形態における作用効果がさらに顕著となる。
In the second embodiment, the following operational effects are obtained in addition to the operational effects of the first embodiment.
(1) A common common electrode 236 is provided between the organic photoelectric film 230 of each pixel 210 </ b> A of the first imaging unit 21 and the organic photoelectric film 250 of each pixel 220 </ b> A of the second imaging unit 22. That is, the photoelectric conversion unit 210a of each pixel 210A has a common common electrode 236 on one surface of the organic photoelectric film 230, and the photoelectric conversion unit 220a of each pixel 220A has a common common electrode 236 on one surface of the organic photoelectric film 250. The common common electrode 236 of the photoelectric conversion unit 210a and the common common electrode 236 of the photoelectric conversion unit 220a are configured by a common electrode. Accordingly, the configuration of the first and second imaging units 21 and 22 can be simplified, and the distance between the photoelectric conversion unit 210a and the photoelectric conversion unit 220a, that is, the first imaging unit 21 and the second imaging unit 21a. The distance from the imaging unit 22 can be further reduced. Therefore, the operational effects in the first embodiment described above become more prominent.

−−−第3の実施の形態−−−
図9〜18を参照して、第3の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1または第2の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1または第2の実施の形態と同じである。第3の実施の形態では、主に、各画素210B,220Bが、それぞれ第1の光電変換部1210a,1220aおよび第2の光電変換部1210b,1220bを有する点で、第1および第2の実施の形態と異なる。
--- Third embodiment ---
A third embodiment will be described with reference to FIGS. In the following description, the same components as those in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first or second embodiment. In the third embodiment, the first and second implementations are mainly in that each pixel 210B, 220B has a first photoelectric conversion unit 1210a, 1220a and a second photoelectric conversion unit 1210b, 1220b, respectively. The form is different.

図9は、第3の実施の形態によるデジタルカメラ1の構成を例示する図である。第3の実施の形態によるデジタルカメラ1と図1に示した第1の実施の形態によるデジタルカメラ1の構成との違いは、制御部12がさらに信号加算部12dを機能的に有する点と、第1および第2の撮像部21、22の構造である。   FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the digital camera 1 according to the third embodiment. The difference between the digital camera 1 according to the third embodiment and the configuration of the digital camera 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is that the control unit 12 further has a signal addition unit 12d functionally. This is the structure of the first and second imaging units 21 and 22.

第1および第2の撮像部21,22の各画素は、後に詳述するように、撮影光学系10の瞳の一対の領域を通過した一対の光束をそれぞれ受光する第1および第2の光電変換部を有し、各画素の第1および第2の光電変換部は、それぞれ第1および第2の光電変換信号を出力する。これらの第1および第2の光電変換信号は、後述するように位相差式焦点検出用の信号として使用されると共に、画像用信号として使用される。   As will be described in detail later, each pixel of the first and second imaging units 21 and 22 receives first and second photoelectric elements that respectively receive a pair of light beams that have passed through a pair of regions of the pupil of the photographing optical system 10. It has a conversion unit, and the first and second photoelectric conversion units of each pixel output first and second photoelectric conversion signals, respectively. These first and second photoelectric conversion signals are used as phase difference focus detection signals and also as image signals, as will be described later.

焦点検出部12aは、バッファメモリ16に格納された第1の撮像部21の第1および第2の光電変換信号に基づき、およびバッファメモリ16に格納された第2の撮像部22の第1および第2の光電変換信号に基づき、それぞれ撮影光学系10の焦点調節状態を検出する。
信号加算部12dは、バッファメモリ16に格納された第1および第2の撮像部21,22の各々の第1および第2の光電変換信号に基づき画像信号を生成する。すなわち、信号加算部12dは、第1の撮像部21の各画素の第1および第2の光電変換信号を加算して第1の画像信号を生成すると共に、第2の撮像部22の各画素の第1および第2の光電変換信号を加算して第2の画像信号を生成する。
The focus detection unit 12 a is based on the first and second photoelectric conversion signals of the first imaging unit 21 stored in the buffer memory 16, and the first and second of the second imaging unit 22 stored in the buffer memory 16. Based on the second photoelectric conversion signal, the focus adjustment state of the photographing optical system 10 is detected.
The signal adding unit 12 d generates an image signal based on the first and second photoelectric conversion signals of the first and second imaging units 21 and 22 stored in the buffer memory 16. That is, the signal adding unit 12d adds the first and second photoelectric conversion signals of the pixels of the first imaging unit 21 to generate a first image signal, and also generates the pixels of the second imaging unit 22. The first and second photoelectric conversion signals are added to generate a second image signal.

図10は、第1の撮像部21の一部である10行×6列の画素210Bの配置と、第2の撮像部22の一部である10行×6列の画素220Bの配置と、をそれぞれ示す図である。図10(a)において、第1の撮像部21の各画素210Bは、第1および第2の光電変換部1210aおよび1210bを有する。これらの第1および第2の光電変換部1210aと1210bは、列方向、すなわち図10(a)で上下方向に配列されている。第1および第2の光電変換部1210aと1210bについては、後で詳述する。
また、図10(b)において、第2の撮像部22の各画素220Bは、第1および第2の光電変換部1220aおよび1220bを有する。これらの第1および第2の光電変換部1220aと1220bは、行方向、すなわち図10(b)で左右方向に配列されている。第1および第2の光電変換部1220aおよび1220bについては、後で詳述する。
以上のように、第1の撮像部21の各画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bと、第2の撮像部22の各画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bとは、互いに直交するように配列されている。
10 illustrates an arrangement of 10 rows × 6 columns of pixels 210B, which is a part of the first imaging unit 21, and an arrangement of pixels 220B of 10 rows × 6 columns, which is a part of the second imaging unit 22. FIG. In FIG. 10A, each pixel 210B of the first imaging unit 21 includes first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b. The first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b are arranged in the column direction, that is, the vertical direction in FIG. The first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b will be described in detail later.
In FIG. 10B, each pixel 220B of the second imaging unit 22 includes first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b. These first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b are arranged in the row direction, that is, in the left-right direction in FIG. The first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b will be described in detail later.
As described above, the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of each pixel 210B of the first imaging unit 21 and the first and second photoelectric conversion units of each pixel 220B of the second imaging unit 22 are provided. 1220a and 1220b are arranged so as to be orthogonal to each other.

また、第1の撮像部21は、後述するように、画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bからの第1および第2の光電変換信号が列単位で読み出される。すなわち、第1の撮像部21は例えば、図10(a)における左端の列に位置する10個の画素210Bの第1および第2の光電変換信号が同時に読み出され、次いで、左端の右隣の列に位置する10個の画素210Bの第1および第2の光電変換信号が同時に読み出され、以下同様に、順次右隣に位置する列の10個の画素210Bの第1および第2の光電変換信号が読み出される。   Further, as will be described later, the first imaging unit 21 reads the first and second photoelectric conversion signals from the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the pixel 210B in units of columns. That is, for example, the first imaging unit 21 simultaneously reads out the first and second photoelectric conversion signals of the ten pixels 210B located in the leftmost column in FIG. The first and second photoelectric conversion signals of the ten pixels 210B located in the first column are simultaneously read out, and the same applies to the first and second pixels of the ten pixels 210B in the next row located in the same manner. A photoelectric conversion signal is read out.

他方、第2の撮像部22は、画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bからの第1および第2の光電変換信号が行単位で読み出される。すなわち、第2の撮像部22は例えば、図10(b)における上端の行に位置する6個の画素220Bの第1および第2の光電変換信号が同時に読み出され、次いで、その下の行に位置する6個の画素220Bの第1および第2の光電変換信号が同時に読み出され、以下同様に、順次各行の6個の画素220Bの第1および第2の光電変換信号が読み出される。   On the other hand, the second imaging unit 22 reads the first and second photoelectric conversion signals from the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the pixel 220B in units of rows. That is, for example, the second imaging unit 22 reads the first and second photoelectric conversion signals of the six pixels 220B located in the uppermost row in FIG. 10B at the same time, and then the lower row. The first and second photoelectric conversion signals of the six pixels 220B positioned at the same time are read out at the same time, and the first and second photoelectric conversion signals of the six pixels 220B in each row are read out in the same manner.

図11は、第1および第2の撮像部21,22の一画素210B,220Bの構成を示す断面図である。また、図12は、各画素210B,220Bを被写体側から見たときの第1および第2の部分電極232a,232b,252a,252bの配置を示す図である。
図11に示すように、第1の撮像部21の各画素210Bは、有機光電膜230と、有機光電膜230の上面に形成された透明な共通電極231と、有機光電膜230の下面に形成された透明な第1および第2の部分電極232a,232bとを有する。第1および第2の部分電極232a,232bは、図12(a)に示すように、図示上下方向、すなわち、列方向に配列されている。本実施の形態では、共通電極231と、第1の部分電極232aと、有機光電膜230のうち共通電極231および第1の部分電極232aによって挟まれた領域とによって構成される部位を第1の光電変換部1210aと呼ぶ。本実施の形態では、共通電極231と、第2の部分電極232bと、有機光電膜230のうち共通電極231および第2の部分電極232bによって挟まれた領域とによって構成される部位を第2の光電変換部1210bと呼ぶ。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of one pixel 210B, 220B of the first and second imaging units 21, 22. As shown in FIG. FIG. 12 is a diagram showing the arrangement of the first and second partial electrodes 232a, 232b, 252a, and 252b when the pixels 210B and 220B are viewed from the subject side.
As shown in FIG. 11, each pixel 210 </ b> B of the first imaging unit 21 is formed on the organic photoelectric film 230, the transparent common electrode 231 formed on the upper surface of the organic photoelectric film 230, and the lower surface of the organic photoelectric film 230. Transparent first and second partial electrodes 232a and 232b. As shown in FIG. 12A, the first and second partial electrodes 232a and 232b are arranged in the vertical direction in the drawing, that is, in the column direction. In the present embodiment, a portion constituted by the common electrode 231, the first partial electrode 232 a, and a region sandwiched between the common electrode 231 and the first partial electrode 232 a in the organic photoelectric film 230 is a first portion. This is referred to as a photoelectric conversion unit 1210a. In the present embodiment, a portion constituted by the common electrode 231, the second partial electrode 232 b, and a region sandwiched between the common electrode 231 and the second partial electrode 232 b in the organic photoelectric film 230 is the second portion. This is referred to as a photoelectric conversion unit 1210b.

図11に示すように、第2の撮像部22の各画素220Bは、有機光電膜250と、有機光電膜250の下面に形成された透明な共通電極251と、有機光電膜230の上面に形成された透明な第1および第2の部分電極252a,252bとを有する。第1および第2の部分電極252a,252bは、図12(b)に示すように、図示左右方向、すなわち、行方向に配列されている。本実施の形態では、共通電極251と、第1の部分電極252aと、有機光電膜250のうち共通電極251および第1の部分電極252aによって挟まれた領域とによって構成される部位を第1の光電変換部1220aと呼ぶ。本実施の形態では、共通電極251と、第2の部分電極252bと、有機光電膜250のうち共通電極251および第2の部分電極252bによって挟まれた領域とによって構成される部位を第2の光電変換部1220bと呼ぶ。   As shown in FIG. 11, each pixel 220 </ b> B of the second imaging unit 22 is formed on the organic photoelectric film 250, the transparent common electrode 251 formed on the lower surface of the organic photoelectric film 250, and the upper surface of the organic photoelectric film 230. Transparent first and second partial electrodes 252a and 252b. As shown in FIG. 12B, the first and second partial electrodes 252a and 252b are arranged in the horizontal direction in the drawing, that is, in the row direction. In the present embodiment, a portion constituted by the common electrode 251, the first partial electrode 252 a, and a region sandwiched between the common electrode 251 and the first partial electrode 252 a in the organic photoelectric film 250 is a first portion. This is referred to as a photoelectric conversion unit 1220a. In the present embodiment, the portion constituted by the common electrode 251, the second partial electrode 252 b, and the region sandwiched between the common electrode 251 and the second partial electrode 252 b in the organic photoelectric film 250 is the second portion. This is referred to as a photoelectric conversion unit 1220b.

第1の部分電極232aと半導体基板50の信号出力端311aとは、配線235aによって接続され、第2の部分電極232bと半導体基板50の信号出力端311bとは、配線235bによって接続される。これにより、第1および第2の部分電極232a,232bは、それぞれ第1の撮像部21の信号読み出し回路に接続される。同様に、第1の部分電極252aと半導体基板50の信号出力端312aとは、配線255aによって接続され、第2の部分電極252bと半導体基板50の信号出力端312bとは、配線255bによって接続される。これにより、第1および第2の部分電極252a,252bは、それぞれ第2の撮像部22の信号読み出し回路に接続される。   The first partial electrode 232a and the signal output end 311a of the semiconductor substrate 50 are connected by a wiring 235a, and the second partial electrode 232b and the signal output end 311b of the semiconductor substrate 50 are connected by a wiring 235b. Thus, the first and second partial electrodes 232a and 232b are connected to the signal readout circuit of the first imaging unit 21, respectively. Similarly, the first partial electrode 252a and the signal output end 312a of the semiconductor substrate 50 are connected by a wiring 255a, and the second partial electrode 252b and the signal output end 312b of the semiconductor substrate 50 are connected by a wiring 255b. The Thus, the first and second partial electrodes 252a and 252b are connected to the signal readout circuit of the second imaging unit 22, respectively.

また、第1の撮像部21の各画素210Bの上方には、それぞれマイクロレンズ233が配置され、各マイクロレンズ233と第1の撮像部21の各画素210Bと第2の撮像部22の各画素220Bとはマイクロレンズ233の光軸方向に、整列配置されている。   In addition, a microlens 233 is disposed above each pixel 210B of the first imaging unit 21, and each microlens 233, each pixel 210B of the first imaging unit 21, and each pixel of the second imaging unit 22. 220B is aligned in the optical axis direction of the microlens 233.

以上のようにマイクロレンズ233と第1および第2の撮像部21,22とが配置されているので、第1の撮像部21の各画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bは、撮影光学系10の射出瞳の第1および第2の瞳領域をそれぞれ通過した一対の光束をそれぞれ受光し、第2の撮像部22の各画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bは、撮影光学系10の射出瞳の第3および第4の瞳領域をそれぞれ通過した一対の光束をそれぞれ受光する。なお、第1および第2の瞳領域の並び方向と第3および第4の瞳領域の並び方向とは、互いに直交している。   Since the microlens 233 and the first and second imaging units 21 and 22 are arranged as described above, the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of each pixel 210B of the first imaging unit 21 are arranged. Respectively receives a pair of light fluxes that have passed through the first and second pupil regions of the exit pupil of the photographing optical system 10, respectively, and the first and second photoelectric conversion units of each pixel 220B of the second imaging unit 22 1220a and 1220b respectively receive a pair of light beams that have passed through the third and fourth pupil regions of the exit pupil of the photographing optical system 10. Note that the arrangement direction of the first and second pupil regions and the arrangement direction of the third and fourth pupil regions are orthogonal to each other.

図13は、第1の撮像部21における1つの画素210Bの信号読み出し回路構成を例示する図である。各画素210Bの信号読み出し回路は、出力トランジスタ301a,301bと、リセットトランジスタ302a,302bと、選択トランジスタ303a,303bとを有する。共通電極231には、電圧Vpcが与えられている。第1の部分電極232aは出力トランジスタ301aのゲートに接続され、第2の部分電極232bは出力トランジスタ301bのゲートに接続されている。   FIG. 13 is a diagram illustrating a signal readout circuit configuration of one pixel 210 </ b> B in the first imaging unit 21. The signal readout circuit of each pixel 210B includes output transistors 301a and 301b, reset transistors 302a and 302b, and selection transistors 303a and 303b. A voltage Vpc is applied to the common electrode 231. The first partial electrode 232a is connected to the gate of the output transistor 301a, and the second partial electrode 232b is connected to the gate of the output transistor 301b.

出力トランジスタ301aは、第1の部分電極232aからの電荷に基づく電圧信号を増幅し、出力トランジスタ301bは、第2の部分電極232bからの電荷に基づく電圧信号を増幅する。出力トランジスタ301aで増幅された信号は、選択トランジスタ303aを介して端子Vout1aから読み出され、出力トランジスタ301bで増幅された信号は、選択トランジスタ303bを介して端子Vout1bから読み出される。リセットトランジスタ302aは、リセット信号φRSTに応じて第1の光電変換部1210aの不要電荷を排出させ、リセットトランジスタ302bは、リセット信号φRSTに応じて第2の光電変換部1210bの不要電荷を排出させる。
選択信号φSELの信号線は、同一の列に配置された各画素210,の選択トランジスタ303a,303bのゲートに接続されている。リセット信号φRSTの信号線は、同一の列に配置された各画素210Bのリセットトランジスタ302a,302bのゲートに接続されている。
すなわち、本実施形態では、画素210Bの選択トランジスタ303aと選択トランジスタ303bとには、同じ信号線からの選択信号φSELが入力される。また、画素210Bのリセットトランジスタ302aとリセットトランジスタ302bとには、同じ信号線からのリセット信号φRSTが入力される。なお、画素210Bの選択トランジスタ303aと選択トランジスタ303bとで、異なる信号線からの選択信号φSELが入力されるようにしてもよい。また、画素210Bのリセットトランジスタ302aとリセットトランジスタ302bとで、異なる信号線からのリセット信号φRSTが入力されるようにしてもよい。
The output transistor 301a amplifies the voltage signal based on the charge from the first partial electrode 232a, and the output transistor 301b amplifies the voltage signal based on the charge from the second partial electrode 232b. The signal amplified by the output transistor 301a is read from the terminal Vout1a via the selection transistor 303a, and the signal amplified by the output transistor 301b is read from the terminal Vout1b via the selection transistor 303b. The reset transistor 302a discharges unnecessary charges from the first photoelectric conversion unit 1210a in response to the reset signal φRST, and the reset transistor 302b discharges unnecessary charges from the second photoelectric conversion unit 1210b in response to the reset signal φRST.
The signal line of the selection signal φSEL is connected to the gates of the selection transistors 303a and 303b of the respective pixels 210 arranged in the same column. The signal line of the reset signal φRST is connected to the gates of the reset transistors 302a and 302b of each pixel 210B arranged in the same column.
That is, in this embodiment, the selection signal φSEL from the same signal line is input to the selection transistor 303a and the selection transistor 303b of the pixel 210B. The reset signal φRST from the same signal line is input to the reset transistor 302a and the reset transistor 302b of the pixel 210B. Note that the selection signal φSEL from different signal lines may be input to the selection transistor 303a and the selection transistor 303b of the pixel 210B. In addition, the reset signal φRST from different signal lines may be input to the reset transistor 302a and the reset transistor 302b of the pixel 210B.

各画素220Bの信号読み出し回路は、上述した各画素210Bの信号読み出し回路と同様であるので、説明を省略する。   Since the signal readout circuit of each pixel 220B is the same as the signal readout circuit of each pixel 210B described above, description thereof is omitted.

図9に示した本実施の形態の焦点検出部12aは、後述のように第1の撮像部21の列方向に配列された複数の画素210Bの第1および第2の光電変換信号に基づき、第1および第2の瞳領域を通過した一対の光束によって形成される一対の像のズレ量、すなわち位相差を検出して、この像ズレ量に基づきデフォーカス量を算出する。また、焦点検出部12aは、第2の撮像部22の行方向に配列された複数の画素220Bの第1および第2の光電変換信号に基づき、第3および第4の瞳領域を通過した一対の光束によって形成される一対の像のズレ量、すなわち位相差を検出して、この像ズレ量に基づきデフォーカス量を算出する。   The focus detection unit 12a of the present embodiment shown in FIG. 9 is based on the first and second photoelectric conversion signals of the plurality of pixels 210B arranged in the column direction of the first imaging unit 21 as described later. A deviation amount, that is, a phase difference between a pair of images formed by the pair of light beams that have passed through the first and second pupil regions is detected, and a defocus amount is calculated based on the image deviation amount. In addition, the focus detection unit 12a is a pair that has passed through the third and fourth pupil regions based on the first and second photoelectric conversion signals of the plurality of pixels 220B arranged in the row direction of the second imaging unit 22. The amount of deviation of the pair of images formed by the luminous flux, that is, the phase difference is detected, and the defocus amount is calculated based on the amount of image deviation.

(撮像部21の回路構成)
図14は、第1の撮像部21の各画素210Bの第1および第2の光電変換部1210aおよび1210bの光電変換信号の読み出し回路を単純化して示した図である。図14において、第1の撮像部21は、列走査回路153と第1および第2の水平出力回路154,155とを有する。列走査回路153は、列方向、すなわち、図14では上下方向に配列された複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bに対する信号読み出し用のタイミング信号R(n)を出力する。詳述すると、列走査回路153は、第1列目の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bに対するタイミング信号R(1)、すなわち、リセット信号φRST(1)と、選択信号φSEL(1)とを出力する。
(Circuit configuration of the imaging unit 21)
FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a photoelectric conversion signal readout circuit of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of each pixel 210B of the first imaging unit 21. In FIG. 14, the first imaging unit 21 includes a column scanning circuit 153 and first and second horizontal output circuits 154 and 155. The column scanning circuit 153 outputs a timing signal R (n) for signal readout to the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B arranged in the column direction, that is, the vertical direction in FIG. To do. Specifically, the column scanning circuit 153 includes a timing signal R (1) for the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B in the first column, that is, a reset signal φRST (1), The selection signal φSEL (1) is output.

選択信号φSEL(1)に応じて、第1列目の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号がそれぞれ第1および第2の水平出力回路154,155に同時に読み出される。本第3の実施の形態では、第1の光電変換部1210aの第1の光電変換信号が第1の水平出力回路154に読み出され、第2の光電変換部1210bの第2の光電変換信号が第2の水平出力回路155に読み出される。第1の水平出力回路154は、読み出した第1列目画素の第1の光電変換部1210aの第1の光電変換信号を順次、出力部154Aから出力し、同様に、第2の水平出力回路155は、読み出した第1列目画素の第2の光電変換部1210bの第2の光電変換信号を順次、出力部155Aから出力する。   In response to the selection signal φSEL (1), the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B in the first column are respectively the first and second photoelectric conversion signals. Simultaneously read out to the horizontal output circuits 154 and 155. In the third embodiment, the first photoelectric conversion signal of the first photoelectric conversion unit 1210a is read to the first horizontal output circuit 154, and the second photoelectric conversion signal of the second photoelectric conversion unit 1210b is read. Is read out by the second horizontal output circuit 155. The first horizontal output circuit 154 sequentially outputs the first photoelectric conversion signal of the first photoelectric conversion unit 1210a of the read first column pixel from the output unit 154A, and similarly, the second horizontal output circuit 155 sequentially outputs the read second photoelectric conversion signal of the second photoelectric conversion unit 1210b of the first column pixel from the output unit 155A.

同様に、列走査回路153は、第2列目の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bに対するタイミング信号R(2)、すなわち、リセット信号φRST(2)と、選択信号φSEL(2)とを出力する。選択信号φSEL(2)に応じて、第2列目の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号がそれぞれ第1および第2の水平出力回路154,155に同時に読み出される。第1および第2の水平出力回路154,155は、それぞれ読み出した第2列目画素の第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号を順次、出力部154A,155Aから出力する。
以下同様に、列走査回路153は、第(n)列目の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bに対するタイミング信号R(n)、すなわち、リセット信号φRST(n)と、選択信号φSEL(n)とを出力する。選択信号φSEL(n)に応じて第(n)列目の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号がそれぞれ第1および第2の水平出力回路154,155に同時に読み出され、第1および第2の水平出力回路154,155の出力部154A,155Aから順次、出力される。
Similarly, the column scanning circuit 153 selects the timing signal R (2) for the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B in the second column, that is, the reset signal φRST (2) and the selection. The signal φSEL (2) is output. In accordance with the selection signal φSEL (2), the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B in the second column are respectively the first and second photoelectric conversion signals. Simultaneously read out to the horizontal output circuits 154 and 155. The first and second horizontal output circuits 154 and 155 sequentially output the first and second photoelectric conversion signals of the read first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the pixels in the second column, respectively. Output from 154A, 155A.
In the same manner, the column scanning circuit 153 performs the timing signal R (n) for the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B in the (n) th column, that is, the reset signal φRST (n). And a selection signal φSEL (n). In response to the selection signal φSEL (n), the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B in the (n) th column are the first and second, respectively. Are simultaneously read out by the horizontal output circuits 154 and 155 and output sequentially from the output units 154A and 155A of the first and second horizontal output circuits 154 and 155.

第1の水平出力回路154から出力された第1の光電変換信号と第2の水平出力回路155から出力された第2の光電変換信号は、図9に示されたバッファメモリ16を介して焦点検出部12aおよび信号加算部12dに送られ、焦点検出部12aは、同時に読み出された第n列目の第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号に基づき、位相差焦点検出演算を行う。また、信号加算部12dは、各画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの光電変換信号を加算して、画像信号を生成する。   The first photoelectric conversion signal output from the first horizontal output circuit 154 and the second photoelectric conversion signal output from the second horizontal output circuit 155 are focused through the buffer memory 16 shown in FIG. The focus detection unit 12a is sent to the detection unit 12a and the signal addition unit 12d, and the focus detection unit 12a simultaneously reads the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b in the nth column. Based on the above, a phase difference focus detection calculation is performed. The signal adding unit 12d adds the photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of each pixel 210B to generate an image signal.

図15は、第2の撮像部22の各画素の第1および第2の光電変換部1220aおよび1220bの光電変換信号の読み出し回路を単純化して示した図である。図15において、第2の撮像部22は、行走査回路163と第1および第2の水平出力回路164,165とを有する。第2の撮像部22の第1および第2の光電変換部1220a,1220bの光電変換信号に関する信号読み出し回路163,164,165は、図14に示した第1の撮像部22の信号読み出し回路153,154,155に類似しているので、以下の説明では、相違している点を説明する。   FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a photoelectric conversion signal readout circuit of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of each pixel of the second imaging unit 22. In FIG. 15, the second imaging unit 22 includes a row scanning circuit 163 and first and second horizontal output circuits 164 and 165. The signal readout circuits 163, 164, and 165 related to the photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the second imaging unit 22 are signal readout circuits 153 of the first imaging unit 22 shown in FIG. , 154, and 155, the differences will be described in the following description.

行走査回路163は、行方向、図15では、左右方向に配列された複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bに対して信号読み出し用のタイミング信号R(m)を出力する。すなわち、行走査回路163は、第1行目の複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bに対して信号読み出し用のタイミング信号R(1)、すなわち、リセット信号φRST(1)と、選択信号φSEL(1)とを出力し、同様に、第2行目の複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bに対して信号読み出し用のタイミング信号R(2)、すなわち、リセット信号φRST(2)と、選択信号φSEL(2)とを出力し、同様に、順次、第(m)行目の複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bに対して信号読み出し用のタイミング信号R(m)、すなわち、リセット信号φRST(m)と、選択信号φSEL(m)とを出力する。   The row scanning circuit 163 supplies a timing signal R (m) for signal readout to the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the plurality of pixels 220B arranged in the row direction, in FIG. 15, in the left-right direction. Output. That is, the row scanning circuit 163 outputs a signal readout timing signal R (1) to the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the plurality of pixels 220B in the first row, that is, a reset signal φRST ( 1) and a selection signal φSEL (1), and similarly, a timing signal R for signal readout to the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the plurality of pixels 220B in the second row. (2) That is, the reset signal φRST (2) and the selection signal φSEL (2) are output, and similarly, the first and second photoelectric conversions of the plurality of pixels 220B in the (m) th row are sequentially performed. A timing signal R (m) for signal reading, that is, a reset signal φRST (m) and a selection signal φSEL (m) are output to the units 1220a and 1220b.

タイミング信号R(m)に応じて、第1の水平出力回路164は、第(m)行目の複数の画素220Bの第1の光電変換部1220aの第1の光電変換信号を同時に読み出し、同様に、第2の水平出力回路165は、第(m)行目の複数の画素220Bの第2の光電変換部1220bの第2の光電変換信号を同時に読み出す。
第1の水平出力回路164は、読み出した第1の光電変換部1220aの第1の光電変換信号を出力部164Aから出力し、第2の水平出力回路165は、読み出した第2の光電変換部1220bの第2の光電変換信号を出力部165Aから出力する。
In response to the timing signal R (m), the first horizontal output circuit 164 simultaneously reads out the first photoelectric conversion signals of the first photoelectric conversion units 1220a of the plurality of pixels 220B in the (m) th row, and the like. In addition, the second horizontal output circuit 165 simultaneously reads out the second photoelectric conversion signals of the second photoelectric conversion units 1220b of the pixels 220B in the (m) th row.
The first horizontal output circuit 164 outputs the read first photoelectric conversion signal of the first photoelectric conversion unit 1220a from the output unit 164A, and the second horizontal output circuit 165 outputs the read second photoelectric conversion unit. The second photoelectric conversion signal 1220b is output from the output unit 165A.

第1の水平出力回路164から出力された第1の光電変換信号と第2の水平出力回路165から出力された第2の光電変換信号は、図9に示されたバッファメモリ16を介して焦点検出部12aおよび信号加算部12dに送られ、焦点検出部12aは、同時に読み出された第(m)行目の第1および第2の光電変換部1220a,1220bの第1および第2の光電変換信号に基づき、位相差焦点検出演算を行う。また、信号加算部12dは、各画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの第1および第2の光電変換信号を加算して、画像信号を生成する。   The first photoelectric conversion signal output from the first horizontal output circuit 164 and the second photoelectric conversion signal output from the second horizontal output circuit 165 are focused through the buffer memory 16 shown in FIG. The focus detection unit 12a is sent to the detection unit 12a and the signal addition unit 12d, and the focus detection unit 12a reads the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b in the (m) th row that are simultaneously read out. Based on the converted signal, a phase difference focus detection calculation is performed. The signal adding unit 12d adds the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of each pixel 220B to generate an image signal.

なお、図14に示した第1の撮像部21の信号読み出し回路例と、図15に示した第2の撮像部22の信号読み出し回路例とは共に、図11に示した半導体基板50上に形成されている。   Note that both the signal readout circuit example of the first imaging unit 21 shown in FIG. 14 and the signal readout circuit example of the second imaging unit 22 shown in FIG. 15 are formed on the semiconductor substrate 50 shown in FIG. Is formed.

図16は、図9に示した焦点検出部12aの果たす機能を詳細に示したブロック図である。焦点検出部12aは、第1および第2の焦点検出信号取得部120,121と、第1および第2のコントラスト検出部122,123と、判定部124と、選択部125と、相関演算部126と、デフォーカス量算出部127とを有する。
焦点検出エリア設定部12cは、焦点検出対象領域として設定した設定焦点検出エリアに関する位置情報を出力する。第1の焦点検出信号取得部120は、第1の撮像部21について、図14の第1および第2の水平出力回路154,155から出力される第1および第2の光電変換信号のうち、焦点検出エリア設定部12cによって設定された設定焦点検出エリアに対応する位置に列方向に配列された複数の画素210Bからの第1および第2の光電変換信号を取得する。
FIG. 16 is a block diagram showing in detail the function performed by the focus detection unit 12a shown in FIG. The focus detection unit 12a includes first and second focus detection signal acquisition units 120 and 121, first and second contrast detection units 122 and 123, a determination unit 124, a selection unit 125, and a correlation calculation unit 126. And a defocus amount calculation unit 127.
The focus detection area setting unit 12c outputs position information regarding the set focus detection area set as the focus detection target area. The first focus detection signal acquisition unit 120 uses the first and second photoelectric conversion signals output from the first and second horizontal output circuits 154 and 155 of FIG. The first and second photoelectric conversion signals from the plurality of pixels 210B arranged in the column direction at the position corresponding to the set focus detection area set by the focus detection area setting unit 12c are acquired.

同様に、第2の焦点検出信号取得部121は、第2の撮像部22について、図15に示された第1および第2の水平出力回路164,165から出力される第1および第2の光電変換信号のうち、焦点検出エリア設定部12cによって設定された設定焦点検出エリアに対応する位置に行方向に配列された複数の画素220Bからの第1および第2の光電変換信号を取得する。   Similarly, the second focus detection signal acquisition unit 121 outputs the first and second outputs from the first and second horizontal output circuits 164 and 165 shown in FIG. Among the photoelectric conversion signals, the first and second photoelectric conversion signals from the plurality of pixels 220B arranged in the row direction at the position corresponding to the set focus detection area set by the focus detection area setting unit 12c are acquired.

このようにして、第1の焦点検出信号取得部120は、第1の撮像部21について、設定焦点検出エリアに対応した列方向配列の複数の画素210Bから同時に読み出された第1および第2の光電変換信号を取得する。第1の焦点検出信号取得部120が取得した第1の撮像部21に関する第1および第2の光電変換信号を第1の焦点検出信号を称する。また、第2の焦点検出信号取得部121は、第2の撮像部22について、設定焦点検出エリアに対応した行方向配列の複数の画素220Bから同時に読み出された第1および第2の光電変換信号を取得する。第2の焦点検出信号取得部121が取得した第2の撮像部22に関する第1および第2の光電変換信号を第2の焦点検出信号を称する。   In this way, the first focus detection signal acquisition unit 120 first and second read from the plurality of pixels 210B in the column direction array corresponding to the set focus detection area for the first imaging unit 21 at the same time. The photoelectric conversion signal is acquired. The first and second photoelectric conversion signals related to the first imaging unit 21 acquired by the first focus detection signal acquisition unit 120 are referred to as first focus detection signals. In addition, the second focus detection signal acquisition unit 121 first and second photoelectric conversions of the second imaging unit 22 that are simultaneously read from the plurality of pixels 220B in the row direction array corresponding to the set focus detection area. Get the signal. The first and second photoelectric conversion signals relating to the second imaging unit 22 acquired by the second focus detection signal acquisition unit 121 are referred to as second focus detection signals.

なお、第1および第2の焦点検出信号は、それぞれ、同じ色成分の光を吸収して光電変換する画素の第1および第2の光電変換信号から構成される。具体的には、第1の撮像部21に関する第1の焦点検出信号は、図10(a)において、列方向に一つ置き配列されたMg画素210Bの第1および第2の光電変換信号が選択される。同様に、第2の撮像部22に関する第2の焦点検出信号は、図10(b)において、行方向に一つ置き配列されたG画素220Bの第1および第2の光電変換信号が選択される。勿論、第1の焦点検出信号は、Mg画素の第1および第2の光電変換信号に限らず、Cy画素またはYe画素の第1および第2の光電変換信号を使用することもできるし、第2の焦点検出信号は、G画素の第1および第2の光電変換信号に限らず、R画素またはB画素の第1および第2の光電変換信号を使用することもできる。   The first and second focus detection signals are composed of first and second photoelectric conversion signals of pixels that perform photoelectric conversion by absorbing light of the same color component, respectively. Specifically, the first focus detection signal related to the first imaging unit 21 is the first and second photoelectric conversion signals of the Mg pixels 210B arranged in the column direction in FIG. 10A. Selected. Similarly, as the second focus detection signal related to the second imaging unit 22, the first and second photoelectric conversion signals of the G pixels 220B arranged in the row direction in FIG. 10B are selected. The Of course, the first focus detection signal is not limited to the first and second photoelectric conversion signals of the Mg pixel, but the first and second photoelectric conversion signals of the Cy pixel or Ye pixel can also be used. The second focus detection signal is not limited to the first and second photoelectric conversion signals of the G pixel, and the first and second photoelectric conversion signals of the R pixel or B pixel can also be used.

第1のコントラスト検出部122は、第1の焦点検出信号取得部120が取得した第1の焦点検出信号に基づいて、設定焦点検出エリアにおける被写体像の第1のコントラスト量を算出する。なお、このコントラスト量は、第1の焦点検出信号取得部120が取得した隣接画素に関する第1の光電変換信号または第2の光電変換信号(または第1および第2の光電変換信号の加算信号)の差分を積算して算出する。なお、この第1のコントラスト量は、設定焦点検出エリア内において第1の撮像部21の列方向配列の複数の画素210B上に形成される被写体像のコントラスト量である。   The first contrast detection unit 122 calculates the first contrast amount of the subject image in the set focus detection area based on the first focus detection signal acquired by the first focus detection signal acquisition unit 120. The contrast amount is the first photoelectric conversion signal or the second photoelectric conversion signal (or the addition signal of the first and second photoelectric conversion signals) related to the adjacent pixel acquired by the first focus detection signal acquisition unit 120. The difference is integrated and calculated. The first contrast amount is a contrast amount of the subject image formed on the plurality of pixels 210B in the column direction arrangement of the first imaging unit 21 in the set focus detection area.

第2のコントラスト検出部123は、第1のコントラスト検出部122と同様に、第2の焦点検出信号取得部121が取得した第2の焦点検出信号に基づいて、第1のコントラスト検出部122と同様に、設定焦点検出エリアにおける被写体像の第2のコントラスト量を算出する。この第2のコントラスト量は、設定エリア内において第2の撮像部22の行方向配列の複数の画素220B上に形成される被写体像のコントラスト量である。   Similar to the first contrast detection unit 122, the second contrast detection unit 123 and the first contrast detection unit 122 are based on the second focus detection signal acquired by the second focus detection signal acquisition unit 121. Similarly, the second contrast amount of the subject image in the set focus detection area is calculated. The second contrast amount is the contrast amount of the subject image formed on the plurality of pixels 220B in the row direction array of the second imaging unit 22 in the setting area.

判定部124は、第1および第2のコントラスト量の少なくとも一方が第1の閾値以上であるか否かを判定する。この第1の閾値は、第1の閾値以上のコントラスト量の焦点検出信号が位相差焦点検出に有効に使用することができるように、定められる。従って、判定部124は、第1および第2のコントラスト量の両方が第1の閾値未満である場合には、設定焦点検出エリアにおける被写体像が非常にボケている、すなわち非常に大デフォーカス状態であると、判断して、撮影レンズ10のフォーカスレンズをスキャン駆動させる。   The determination unit 124 determines whether at least one of the first and second contrast amounts is greater than or equal to the first threshold value. The first threshold value is determined so that a focus detection signal having a contrast amount equal to or greater than the first threshold value can be effectively used for phase difference focus detection. Accordingly, when both the first and second contrast amounts are less than the first threshold value, the determination unit 124 has a very blurred subject image in the set focus detection area, that is, a very large defocus state. And the focus lens of the photographing lens 10 is driven to scan.

判定部124は、第1および第2のコントラスト量の少なくとも一方が第1の閾値以上である場合に第1のコントラスト量と第2のコントラスト量との差が第2の閾値以上であるか否かを判定する。判定部124は、第1および第2のコントラスト量の差が第2の閾値以上である場合は、第1および第2のコントラスト量のうち、コントラスト量の大きい方の焦点検出信号は位相差焦点検出に適するが、コントラスト量の小さい方の焦点検出信号は位相差焦点検出に適さないと、判断する。判定部124は、第1および第2のコントラスト量の差が第2の閾値未満である場合は、この第1および第2の焦点検出信号が共に位相差焦点検出に適すると判断する。   The determination unit 124 determines whether or not the difference between the first contrast amount and the second contrast amount is greater than or equal to the second threshold when at least one of the first and second contrast amounts is greater than or equal to the first threshold. Determine whether. When the difference between the first and second contrast amounts is equal to or greater than the second threshold, the determination unit 124 determines that the focus detection signal having the larger contrast amount out of the first and second contrast amounts is the phase difference focus. Although it is suitable for detection, it is determined that the focus detection signal having the smaller contrast amount is not suitable for phase difference focus detection. If the difference between the first and second contrast amounts is less than the second threshold, the determination unit 124 determines that both the first and second focus detection signals are suitable for phase difference focus detection.

選択部125は、判定部124の出力信号に基づき、第1および第2の焦点検出信号取得部120,121の第1および第2の焦点検出信号の一方、またはその両方を選択して、相関演算部126に送出する。詳述すると、選択部125は、第1および第2のコントラスト量の差が第2の閾値以上である場合には、第1のコントラスト量が第2のコントラスト量よりも大きいときに、第1の焦点検出信号取得部120の第1の焦点検出信号を選択して相関演算部126に出力し、第2のコントラスト量が第1のコントラスト量よりも大きいときに、第2の焦点検出信号取得部121の第2の焦点検出信号を選択して相関演算部126に出力する。また、選択部125は、第1および第2のコントラスト量の差が第2の閾値未満である場合は第1および第2の焦点検出信号取得部120,121の第1および第2の焦点検出信号の両方を選択して相関演算部126に出力する。   The selection unit 125 selects one or both of the first and second focus detection signals of the first and second focus detection signal acquisition units 120 and 121 based on the output signal of the determination unit 124, and performs correlation. The data is sent to the calculation unit 126. More specifically, when the difference between the first and second contrast amounts is equal to or greater than the second threshold, the selection unit 125 determines that the first contrast amount is greater than the second contrast amount. The first focus detection signal of the first focus detection signal acquisition unit 120 is selected and output to the correlation calculation unit 126, and the second focus detection signal acquisition is performed when the second contrast amount is larger than the first contrast amount. The second focus detection signal of the unit 121 is selected and output to the correlation calculation unit 126. The selection unit 125 also detects the first and second focus detections of the first and second focus detection signal acquisition units 120 and 121 when the difference between the first and second contrast amounts is less than the second threshold. Both signals are selected and output to the correlation calculation unit 126.

相関演算部126は、選択部125から第1の焦点検出信号が入力された場合には、第1の焦点検出信号に基づき相関演算を行って第1の像ズレ量を算出し、選択部125から第2の焦点検出信号が入力された場合には、第2の焦点検出信号に基づき相関演算を行って第2の像ズレ量を算出し、選択部125から第1および第2の焦点検出信号が入力された場合には、第1の焦点検出信号に基づき相関演算を行って第1の像ズレ量を算出すると共に第2の焦点検出信号に基づき相関演算を行って第2の像ズレ量を算出する。   When the first focus detection signal is input from the selection unit 125, the correlation calculation unit 126 performs a correlation calculation based on the first focus detection signal to calculate the first image shift amount, and the selection unit 125. When the second focus detection signal is input from, a correlation calculation is performed based on the second focus detection signal to calculate a second image shift amount, and the first and second focus detections are performed from the selection unit 125. When a signal is input, a correlation calculation is performed based on the first focus detection signal to calculate a first image shift amount, and a correlation calculation is performed based on the second focus detection signal to generate a second image shift. Calculate the amount.

デフォーカス量算出部127は、相関演算部126の相関演算結果、すなわち像ズレ量に基づき、デフォーカス量を算出する。このデフォーカス量に基づき、撮影光学系の焦点調節が行われる。なお、上述のように、選択部125が第1および第2の焦点検出信号の両方を選択した場合には、デフォーカス量算出部127は、第1の焦点検出信号に基づく第1のデフォーカス量と第2の焦点検出信号に基づく第2のデフォーカス量との平均値を算出してそれを最終デフォーカス量とする。この最終デフォーカス量に基づき撮影光学系の焦点調節が行われる。   The defocus amount calculation unit 127 calculates the defocus amount based on the correlation calculation result of the correlation calculation unit 126, that is, the image shift amount. Based on this defocus amount, focus adjustment of the photographing optical system is performed. As described above, when the selection unit 125 selects both the first and second focus detection signals, the defocus amount calculation unit 127 performs the first defocus based on the first focus detection signal. An average value of the amount and the second defocus amount based on the second focus detection signal is calculated and set as the final defocus amount. The focus of the photographing optical system is adjusted based on this final defocus amount.

このように、第1の撮像部21の列方向に配列された複数の画素210Bから第1および第2の光電変換信号が同時に読み出されるように読み出し回路を構成し、同時に読み出された第1および第2の光電変換信号、すなわち第1の焦点検出信号に基づいて位相差焦点検出演算を行うように構成した。同様に、第2の撮像部22の行方向に配列された複数の画素220Bから第1および第2の光電変換信号が同時に読み出されるように読み出し回路を構成し、同時に読み出された第1および第2の光電変換信号、すなわち第2の焦点検出信号に基づいて位相差焦点検出演算を行うように構成した。これにより、同時に読み出された第1の焦点検出信号により、または、同時に読み出された第2の焦点検出信号により位相差焦点検出演算を行えば、デフォーカス量の算出精度が高くなるので、撮影光学系10の焦点調節精度が向上し、撮像して得られる画像の画質を向上できる。   In this way, the readout circuit is configured so that the first and second photoelectric conversion signals are simultaneously read from the plurality of pixels 210B arranged in the column direction of the first imaging unit 21, and the first read simultaneously. The phase difference focus detection calculation is performed based on the second photoelectric conversion signal, that is, the first focus detection signal. Similarly, the readout circuit is configured such that the first and second photoelectric conversion signals are simultaneously read from the plurality of pixels 220B arranged in the row direction of the second imaging unit 22, and the first and second readouts are performed simultaneously. The phase difference focus detection calculation is performed based on the second photoelectric conversion signal, that is, the second focus detection signal. Thereby, if the phase difference focus detection calculation is performed by the first focus detection signal read simultaneously or by the second focus detection signal read simultaneously, the calculation accuracy of the defocus amount increases. The focus adjustment accuracy of the photographic optical system 10 is improved, and the quality of an image obtained by imaging can be improved.

図17は、本第3の実施の形態における焦点検出動作を表すフローチャートである。図17に示す焦点検出処理は、制御部12が実行する制御プログラムに含まれる。撮影者により所定の焦点検出操作、例えばレリーズ操作部材の半押し操作などが行われると、制御部12は、図17に示す焦点検出処理を開始する。
図16および図17において、ステップS1で第1の撮像部21および第2の撮像部22は、撮影光学系10によって結像された被写体像をそれぞれ撮像する。第1の撮像部21は、列方向に配列された複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号が同時に読み出される。第2の撮像部22は、行方向に配列された複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの第1および第2の光電変換信号が同時に読み出される。第1または第2の撮像部21,22からの第1および第2の光電変換信号は、図9の信号加算部12dで加算されて第1または第2の画像信号となり、図9の画像処理部14で画像処理されて、図9のモニタ15にスルー画像として表示される。なお、スルー画像は、第1の撮像部21からの第1の画像信号に基づいて表示されても、第2の撮像部22の第2の画像信号に基づいて表示されてもよい。
FIG. 17 is a flowchart showing the focus detection operation in the third embodiment. The focus detection process illustrated in FIG. 17 is included in a control program executed by the control unit 12. When the photographer performs a predetermined focus detection operation, for example, a half-press operation of the release operation member, the control unit 12 starts the focus detection process shown in FIG.
In FIG. 16 and FIG. 17, in step S <b> 1, the first imaging unit 21 and the second imaging unit 22 capture the subject images formed by the imaging optical system 10, respectively. The first imaging unit 21 reads the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the plurality of pixels 210B arranged in the column direction at the same time. The second imaging unit 22 simultaneously reads the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the plurality of pixels 220B arranged in the row direction. The first and second photoelectric conversion signals from the first or second imaging units 21 and 22 are added by the signal addition unit 12d in FIG. 9 to become the first or second image signal, and the image processing in FIG. The image is processed by the unit 14 and displayed as a through image on the monitor 15 of FIG. Note that the through image may be displayed based on the first image signal from the first imaging unit 21 or may be displayed based on the second image signal of the second imaging unit 22.

ステップS2において、図9の焦点検出エリア設定部12cによって撮影画面内に設定焦点検出エリアが設定される。ステップS3において、第1の焦点検出信号取得部120は、第1の撮像部21から出力された第1および第2の光電変換信号のうち、設定焦点検出エリアに対応する列方向配列の複数の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの第1および第2の光電変換信号を、第1の焦点検出信号として、取得する。同様に、第2の焦点検出信号取得部121は、第2の撮像部22から出力された第1および第2の光電変換信号のうち、設定焦点検出エリアに対応する行方向配列の複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの第1および第2の光電変換信号を、第2の焦点検出信号として、取得する。   In step S2, the focus detection area setting unit 12c in FIG. 9 sets a set focus detection area in the shooting screen. In step S <b> 3, the first focus detection signal acquisition unit 120 includes a plurality of columns arranged in a column direction corresponding to the set focus detection area among the first and second photoelectric conversion signals output from the first imaging unit 21. The first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the pixel 210B are acquired as the first focus detection signal. Similarly, the second focus detection signal acquisition unit 121 includes a plurality of pixels arranged in a row direction corresponding to the set focus detection area among the first and second photoelectric conversion signals output from the second imaging unit 22. The first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of 220B are acquired as second focus detection signals.

ステップS4において、第1のコントラスト検出部122は、第1の焦点検出信号取得部120によって取得された第1の焦点検出信号に基づき、設定焦点検出エリアにおける被写体像の第1のコントラスト量を算出する。この第1のコントラスト量は、上述のように、第1の撮像部21の画素210Bの列方向のコントラスト量である。同様に第2のコントラスト検出部123は、第2の焦点検出信号取得部121によって取得された第2の焦点検出信号に基づき、設定焦点検出エリアにおける被写体像の第2のコントラスト量を算出する。この第2のコントラスト量は、上述のように、第2の撮像部22の画素220Bの列方向のコントラスト量である。   In step S4, the first contrast detection unit 122 calculates the first contrast amount of the subject image in the set focus detection area based on the first focus detection signal acquired by the first focus detection signal acquisition unit 120. To do. As described above, the first contrast amount is the contrast amount in the column direction of the pixel 210B of the first imaging unit 21. Similarly, the second contrast detection unit 123 calculates the second contrast amount of the subject image in the set focus detection area based on the second focus detection signal acquired by the second focus detection signal acquisition unit 121. As described above, the second contrast amount is the contrast amount in the column direction of the pixel 220B of the second imaging unit 22.

ステップS5において、判定部124が第1および第2のコントラスト量の少なくとも一方が第1の閾値以上であるか否かを判定し、否定判定の場合には、ステップS6に進み、肯定判定の場合にステップS7に進む。ステップS6では、設定焦点検出エリアにおける被写体像が非常にボケている、すなわち非常に大デフォーカス状態であると判断して、撮影レンズ10のフォーカスレンズをスキャン駆動させる。ステップS7では、判定部124が第1のコントラスト量と第2のコントラスト量との差が第2の閾値以上であるか否かを判定し、肯定判定の場合にステップS8に進み、否定判定の場合に、ステップS9に進む。ステップS8では、第1のコントラスト量が第2のコントラスト量よりも大きいか否かを判定し、肯定判定の場合に、ステップS10に進み、否定判定の場合にステップS11に進む。   In step S5, the determination unit 124 determines whether at least one of the first and second contrast amounts is equal to or greater than the first threshold value. If the determination is negative, the process proceeds to step S6, and the determination is affirmative. Proceed to step S7. In step S6, it is determined that the subject image in the set focus detection area is very blurred, that is, is in a very large defocus state, and the focus lens of the photographing lens 10 is scan-driven. In step S7, the determination unit 124 determines whether or not the difference between the first contrast amount and the second contrast amount is greater than or equal to the second threshold value. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S8, where a negative determination is made. If so, go to Step S9. In step S8, it is determined whether or not the first contrast amount is larger than the second contrast amount. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S10. If the determination is negative, the process proceeds to step S11.

ステップS10では、第1のコントラスト量が第2のコントラスト量よりも大きい、すなわち、設定焦点検出エリアにおいて、第1の撮像部21の列方向のコントラスト量が第2の撮像部22の行方向のコントラスト量よりも大きいので、選択部124が第1の焦点検出信号取得部120の第1の焦点検出信号を選択して相関演算部126が第1の焦点検出信号に基づき相関演算を行い、デフォーカス量算出部127がこの相関演算結果に基づきデフォーカス量を算出する。ステップS11では、第2のコントラスト量が第1のコントラスト量よりも大きい、すなわち、設定焦点検出エリアにおいて、第2の撮像部22の行方向のコントラスト量が第1の撮像部21の列方向のコントラスト量よりも大きいので、選択部124が第2の焦点検出信号取得部121の第2の焦点検出信号を選択して相関演算部126が第2の焦点検出信号に基づき相関演算を行い、デフォーカス量算出部127がこの相関演算結果に基づきデフォーカス量を算出する。   In step S10, the first contrast amount is larger than the second contrast amount, that is, the contrast amount in the column direction of the first imaging unit 21 in the row direction of the second imaging unit 22 in the set focus detection area. Since it is larger than the contrast amount, the selection unit 124 selects the first focus detection signal of the first focus detection signal acquisition unit 120, and the correlation calculation unit 126 performs correlation calculation based on the first focus detection signal. A focus amount calculation unit 127 calculates a defocus amount based on the correlation calculation result. In step S11, the second contrast amount is larger than the first contrast amount, that is, in the set focus detection area, the contrast amount in the row direction of the second imaging unit 22 is in the column direction of the first imaging unit 21. Since it is larger than the contrast amount, the selection unit 124 selects the second focus detection signal of the second focus detection signal acquisition unit 121, the correlation calculation unit 126 performs the correlation calculation based on the second focus detection signal, A focus amount calculation unit 127 calculates a defocus amount based on the correlation calculation result.

また、ステップS9では、第1および第2のコントラスト量の差が第2の閾値未満である、すなわち、第1および第2のコントラスト量がほぼ同等であるので、選択部125が第1および第2の焦点検出信号取得部120,121の第1および第2の焦点検出信号の両方を選択し、相関演算部126が第1の焦点検出信号に基づき相関演算を行うと共に第2の焦点検出信号に基づき相関演算を行い、デフォーカス量算出部127が、第1の焦点検出信号による相関演算結果に基づき第1のデフォーカス量を算出すると共に、第2の焦点検出信号による相関演算結果に基づき第2のデフォーカス量を算出し、第1および第2のデフォーカス量から最終デフォーカス量を算出する。   In step S9, the difference between the first and second contrast amounts is less than the second threshold value, that is, the first and second contrast amounts are substantially equal. The first and second focus detection signals of the two focus detection signal acquisition units 120 and 121 are selected, and the correlation calculation unit 126 performs a correlation calculation based on the first focus detection signal and the second focus detection signal. The defocus amount calculation unit 127 calculates the first defocus amount based on the correlation calculation result based on the first focus detection signal, and based on the correlation calculation result based on the second focus detection signal. A second defocus amount is calculated, and a final defocus amount is calculated from the first and second defocus amounts.

ステップS12では、ステップS10,S11,S9で算出されたデフォーカス量に基づき、撮影光学系10のフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う。ステップS13は、レリーズ操作部材の半押し操作が終了したか否かを判定し、肯定判定の場合には焦点検出動作を終了し、否定判定の場合にはステップS1に戻る。   In step S12, based on the defocus amounts calculated in steps S10, S11, and S9, the focus lens of the photographing optical system 10 is driven to perform focus adjustment. In step S13, it is determined whether or not the half-pressing operation of the release operation member is completed. If the determination is affirmative, the focus detection operation is terminated, and if the determination is negative, the process returns to step S1.

以上のように、本第3の実施の形態では、第1の撮像部21の画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの配列方向と第2の撮像部22の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの配列方向とが異なっている。したがって、設定焦点検出エリアにおける第1の撮像部21の列方向に配列された複数の画素210Bに形成された被写体像のコントラストと設定焦点検出エリアにおける第2の撮像部22の行方向に配列された複数の画素220Bに形成された被写体像のコントラストとを比べて、コントラストが高い方の撮像素子の焦点検出信号に基づき高精度な焦点検出を行うことができる。   As described above, in the third embodiment, the arrangement direction of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of the pixel 210B of the first imaging unit 21 and the pixel 220B of the second imaging unit 22 are arranged. The arrangement direction of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b is different. Therefore, the contrast of the subject image formed on the plurality of pixels 210B arranged in the column direction of the first imaging unit 21 in the set focus detection area and the row direction of the second imaging unit 22 in the set focus detection area are arranged. Compared with the contrast of the subject image formed on the plurality of pixels 220B, high-precision focus detection can be performed based on the focus detection signal of the image sensor having the higher contrast.

本第3の実施の形態では、第1および第2のコントラスト量に応じて、第1および第2の焦点検出信号のいずれか、またはその両方を選択して選択された焦点検出信号に基づき相関演算部126が相関演算を行うものであった。これの代わりに、選択部125は、常に第1および第2の焦点検出信号を選択し、相関演算部126は、第1および第2の焦点検出信号について相関演算を行い、第1および第2のコントラスト量の大きさに基づき第1の焦点検出信号による相関演算結果と第2の焦点検出信号による相関演算結果との一方または両方を選択し、選択された相関演算結果に基づきデフォーカス量を算出するようにしてもよい。
更には、デフォーカス量算出部127は、相関演算部126が相関演算した全ての相関演算結果に基づき、それぞれデフォーカス量を算出し、こうして算出された複数のデフォーカス量から第1および第2のコントラスト量の大きさに基づき所望のデフォーカス量を選択してもよい。
In the third embodiment, either one or both of the first and second focus detection signals are selected according to the first and second contrast amounts, and the correlation is performed based on the selected focus detection signal. The calculation unit 126 performs a correlation calculation. Instead of this, the selection unit 125 always selects the first and second focus detection signals, and the correlation calculation unit 126 performs a correlation calculation on the first and second focus detection signals, and the first and second focus detection signals. One or both of the correlation calculation result by the first focus detection signal and the correlation calculation result by the second focus detection signal are selected based on the magnitude of the contrast amount, and the defocus amount is determined based on the selected correlation calculation result You may make it calculate.
Furthermore, the defocus amount calculation unit 127 calculates the defocus amount based on all the correlation calculation results calculated by the correlation calculation unit 126, and the first and second defocus amounts are calculated from the plurality of defocus amounts thus calculated. A desired defocus amount may be selected based on the magnitude of the contrast amount.

撮像面に第1および第2の光電変換部の分割方向が異なる画素が設けられている撮像素子では、第1および第2の光電変換部の分割方向が異なる2つの画素に、同じ光量の光がそれぞれ入射したとしても、第1および第2の光電変換部の分割方向の相違によって、各画素の第1および第2の光電変換部からの出力が異なってしまうおそれがある。そのため、撮像して得られた画像の画質が低下するおそれがある。
これに対して、本第3の実施の形態では、第1の撮像部21の各画素210Bの、列方向に分割された第1および第2の光電変換部1210a,1210bの光電変換信号を加算して画像信号を生成するように構成した。そして、第2の撮像部22の各画素220Bの、行方向に分割された第1および第2の光電変換部1220a,1220bの光電変換信号を加算して画像信号を生成するように構成した。これにより、第1および第2の撮像部21,22によって、高画質の画像を得ることができる。
In an image sensor in which pixels having different division directions of the first and second photoelectric conversion units are provided on the imaging surface, two pixels having different division directions of the first and second photoelectric conversion units have the same amount of light. Even if each is incident, the output from the first and second photoelectric conversion units of each pixel may be different due to the difference in the dividing direction of the first and second photoelectric conversion units. Therefore, there is a possibility that the image quality of the image obtained by imaging is deteriorated.
In contrast, in the third embodiment, the photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b divided in the column direction of each pixel 210B of the first imaging unit 21 are added. Thus, an image signal is generated. Then, each pixel 220B of the second imaging unit 22 is configured to add the photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b divided in the row direction to generate an image signal. As a result, high-quality images can be obtained by the first and second imaging units 21 and 22.

<信号読み出し回路の変形例>
図18は、本第3の実施の形態に関する信号読み出し回路の変形例を示すブロック図である。上述した第3の実施の形態では、撮像素子11の外部に設けたAD変換回路24が第1および第2の光電変換信号をAD変換し、撮像素子11の外部に設けた制御部12の信号加算部12dが第1および第2の光電変換信号を加算する。
これに対して本変形例では、撮像素子11の外部に設けたAD変換回路24および制御部12の信号加算部12dに代えて、撮像素子11の内部に設けたAD変換部で第1および第2の光電変換信号をAD変換し、撮像素子11の内部に設けた加算部で第1および第2の光電変換信号を加算する。
なお、以下の説明では、第2の撮像部の読み出し回路について説明するが、第1の撮像部の読み出し回路も同様であるので、第1の撮像部の読み出し回路についての説明は省略する。
<Modification of signal readout circuit>
FIG. 18 is a block diagram showing a modification of the signal readout circuit according to the third embodiment. In the above-described third embodiment, the AD conversion circuit 24 provided outside the image sensor 11 performs AD conversion on the first and second photoelectric conversion signals, and the signal of the control unit 12 provided outside the image sensor 11. The adder 12d adds the first and second photoelectric conversion signals.
On the other hand, in this modification, instead of the AD conversion circuit 24 provided outside the image pickup device 11 and the signal addition unit 12d of the control unit 12, the AD conversion unit provided inside the image pickup device 11 uses the first and first AD converters. The two photoelectric conversion signals are AD-converted, and the first and second photoelectric conversion signals are added by an adder provided inside the image sensor 11.
In the following description, the readout circuit of the second imaging unit is described. However, the readout circuit of the first imaging unit is the same, and thus the description of the readout circuit of the first imaging unit is omitted.

図18において、撮像素子11は、行走査回路163と、AD変換部166と、第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167と、加算部168と、加算信号用の水平出力回路169とを有する。以下の説明では、図15に示した、第2の撮像部22の光電変換信号の読み出し回路との相違点を主に説明する。
AD変換部166は、第2の撮像部22Aの行方向にn列配置された各画素220Bの第1の光電変換部1220aのそれぞれに対応する、n個のADC(アナログ−デジタル変換回路)166aと、各画素220Bの第2の光電変換部1220bのそれぞれに対応する、n個のADC166bとを備えている。
第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167は、AD変換部166のn個のADC166aにそれぞれ対応するn個のメモリ167aと、AD変換部166のn個のADC166bにそれぞれ対応するn個のメモリ167bとを備えている。
加算部168は、行方向にn列配置された各画素220Bのそれぞれに対応する、n個のデジタル加算回路168aを備えている。
加算信号用の水平出力回路169は、加算部168のn個のデジタル加算回路168aにそれぞれ対応するn個のメモリ169aを備えている。
In FIG. 18, the image sensor 11 includes a row scanning circuit 163, an AD converter 166, a first and second photoelectric conversion signal horizontal output circuit 167, an adder 168, and an added signal horizontal output circuit. 169. In the following description, differences from the photoelectric conversion signal readout circuit of the second imaging unit 22 shown in FIG. 15 will be mainly described.
The AD conversion unit 166 includes n ADCs (analog-to-digital conversion circuits) 166a corresponding to the first photoelectric conversion units 1220a of the respective pixels 220B arranged in n columns in the row direction of the second imaging unit 22A. And n ADCs 166b corresponding to the second photoelectric conversion units 1220b of the respective pixels 220B.
The horizontal output circuits 167 for the first and second photoelectric conversion signals respectively correspond to the n memories 167a corresponding to the n ADCs 166a of the AD conversion unit 166 and the n ADCs 166b of the AD conversion unit 166, respectively. n memories 167b.
The adder 168 includes n digital adder circuits 168a corresponding to the respective pixels 220B arranged in n columns in the row direction.
The horizontal output circuit 169 for addition signals includes n memories 169a corresponding to the n digital addition circuits 168a of the addition unit 168, respectively.

タイミング信号R(1)に応じて、第1行目のn個の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの光電変換信号が、それぞれ対応するAD変換部166のADC166a,166bに同時に出力される。ADC166a,166bは、入力された第1および第2の光電変換部1220a,1220bの光電変換信号をそれぞれデジタル信号に変換して、それぞれ対応する第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167のメモリ167a,167bに出力する。第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167の各メモリ167a,167bは、ADC166a,166bから出力されたデジタル信号をそれぞれ記憶する。第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167は各メモリ167a,167bに記憶した第1および第2の光電変換信号を順次、出力部167Aから出力する。
また、加算部168のデジタル加算回路168aは、各画素220B毎にADC166a,166bによってAD変換された第1および第2の光電変換信号を加算する。加算信号用の水平出力回路169の各メモリ169aは、デジタル加算回路168aから出力されたデジタル加算信号をそれぞれ記憶する。加算信号用の水平出力回路169は各メモリ169aに記憶されたデジタル加算信号を順次、出力部169Aから出力する。
In accordance with the timing signal R (1), the photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the n pixels 220B in the first row correspond to the ADCs 166a and 166b of the corresponding AD conversion unit 166, respectively. Are output simultaneously. The ADCs 166a and 166b convert the input photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b into digital signals, respectively, and corresponding horizontal output circuits for the first and second photoelectric conversion signals, respectively. The data is output to the memories 167a and 167b of 167. The memories 167a and 167b of the horizontal output circuit 167 for the first and second photoelectric conversion signals respectively store the digital signals output from the ADCs 166a and 166b. The horizontal output circuit 167 for the first and second photoelectric conversion signals sequentially outputs the first and second photoelectric conversion signals stored in the memories 167a and 167b from the output unit 167A.
In addition, the digital addition circuit 168a of the addition unit 168 adds the first and second photoelectric conversion signals AD-converted by the ADCs 166a and 166b for each pixel 220B. Each memory 169a of the horizontal output circuit 169 for the addition signal stores the digital addition signal output from the digital addition circuit 168a. The horizontal output circuit 169 for added signals sequentially outputs the digital added signal stored in each memory 169a from the output unit 169A.

次いで、タイミング信号R(2)に応じて、第2行目の複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの第1および第2の光電変換信号がそれぞれAD変換部166でデジタル信号に変換されて、第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167の出力部167Aから順次出力される。また、AD変換部166でAD変換された第1および第2の光電変換信号はデジタル加算回路168aで加算され、加算信号が、加算信号用の水平出力回路169の出力部169Aから順次出力される。
その後、順次、タイミング信号R(m)に応じて、第(m)行目の複数の画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの第1および第2の光電変換信号がAD変換部166でデジタル信号に変換されて、第1および第2の光電変換信号用の水平出力回路167の出力部167Aから順次出力され、加算信号が加算信号用の水平出力回路169の出力部169Aから順次出力される。
このようにして、AD変換された第1および第2の光電変換信号が焦点検出信号として出力部167Aから出力されるとともに、これと並行して、AD変換された第1および第2の光電変換信号の加算信号が出力部169Aから画像信号として出力される。したがって、本変形例では、1フレーム期間中に焦点検出信号と画像信号とが得られる。
Next, in accordance with the timing signal R (2), the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the plurality of pixels 220B in the second row are respectively converted into the AD conversion unit 166. Are converted into digital signals and sequentially output from the output unit 167A of the horizontal output circuit 167 for the first and second photoelectric conversion signals. The first and second photoelectric conversion signals AD-converted by the AD conversion unit 166 are added by the digital addition circuit 168a, and the addition signal is sequentially output from the output unit 169A of the horizontal output circuit 169 for the addition signal. .
Thereafter, the first and second photoelectric conversion signals of the first and second photoelectric conversion units 1220a and 1220b of the plurality of pixels 220B in the (m) -th row are sequentially AD according to the timing signal R (m). It is converted into a digital signal by the conversion unit 166 and sequentially output from the output unit 167A of the horizontal output circuit 167 for the first and second photoelectric conversion signals, and the addition signal is an output unit 169A of the horizontal output circuit 169 for the addition signal. Are output sequentially.
In this way, the AD converted first and second photoelectric conversion signals are output from the output unit 167A as focus detection signals, and in parallel therewith, the AD converted first and second photoelectric conversion signals are output. A signal addition signal is output as an image signal from the output unit 169A. Therefore, in this modification, a focus detection signal and an image signal are obtained during one frame period.

上述した第3の実施の形態では、第1および第2の実施の形態の作用効果に加えて、次に作用効果を奏する。
(1)第1の撮像部21の各画素210Bは、列方向に配列された第1および第2の光電変換部1210aおよび1210bを有し、第2の撮像部22の各画素220Bは、行方向に配列された第1および第2の光電変換部1220aおよび1220bを有する。このように、第1の撮像部21の各画素210Bの第1および第2の光電変換部1210a,1210bの配列方向と第2の撮像部22の各画素220Bの第1および第2の光電変換部1220a,1220bの配列方向とが異なっている。したがって、設定焦点検出エリアにおける第1の撮像部21の列方向に配列された複数の画素210Bに形成された被写体像のコントラストと設定焦点検出エリアにおける第2の撮像部22の行方向に配列された複数の画素220Bに形成された被写体像のコントラストとを比べて、コントラストが高い方の撮像素子の焦点検出信号に基づき高精度な焦点検出を行うことができる。
In the third embodiment described above, the following operational effects are obtained in addition to the operational effects of the first and second embodiments.
(1) Each pixel 210B of the first imaging unit 21 has first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b arranged in the column direction, and each pixel 220B of the second imaging unit 22 is a row. It has the 1st and 2nd photoelectric conversion parts 1220a and 1220b arranged in the direction. Thus, the arrangement direction of the first and second photoelectric conversion units 1210a and 1210b of each pixel 210B of the first imaging unit 21 and the first and second photoelectric conversions of each pixel 220B of the second imaging unit 22 are described. The arrangement direction of the parts 1220a and 1220b is different. Therefore, the contrast of the subject image formed on the plurality of pixels 210B arranged in the column direction of the first imaging unit 21 in the set focus detection area and the row direction of the second imaging unit 22 in the set focus detection area are arranged. Compared with the contrast of the subject image formed on the plurality of pixels 220B, high-precision focus detection can be performed based on the focus detection signal of the image sensor having the higher contrast.

(2)第1の撮像部21の列方向に配列された複数の画素210Bから第1および第2の光電変換信号が同時に読み出されるように読み出し回路を構成し、同時に読み出された第1および第2の光電変換信号、すなわち第1の焦点検出信号に基づいて位相差焦点検出演算を行うように構成した。同様に、第2の撮像部22の行方向に配列された複数の画素220Bから第1および第2の光電変換信号が同時に読み出されるように読み出し回路を構成し、同時に読み出された第1および第2の光電変換信号、すなわち第2の焦点検出信号に基づいて位相差焦点検出演算を行うように構成した。これにより、同時に読み出された第1の焦点検出信号により、または、同時に読み出された第2の焦点検出信号により位相差焦点検出演算を行えば、デフォーカス量の算出精度が高くなるので、撮影光学系10の焦点調節精度が向上し、撮像して得られる画像の画質を向上できる。 (2) The readout circuit is configured such that the first and second photoelectric conversion signals are simultaneously read from the plurality of pixels 210B arranged in the column direction of the first imaging unit 21, and the first and second read simultaneously The phase difference focus detection calculation is performed based on the second photoelectric conversion signal, that is, the first focus detection signal. Similarly, the readout circuit is configured such that the first and second photoelectric conversion signals are simultaneously read from the plurality of pixels 220B arranged in the row direction of the second imaging unit 22, and the first and second readouts are performed simultaneously. The phase difference focus detection calculation is performed based on the second photoelectric conversion signal, that is, the second focus detection signal. Thereby, if the phase difference focus detection calculation is performed by the first focus detection signal read simultaneously or by the second focus detection signal read simultaneously, the calculation accuracy of the defocus amount increases. The focus adjustment accuracy of the photographic optical system 10 is improved, and the quality of an image obtained by imaging can be improved.

<その他の変形例>
(1)上述の説明では、第1及び第2の撮像部21、22の撮像面の中央部の各画素210、220については、光電変換部210aの中心と光電変換部220aの中心とマイクロレンズ233の光軸233aとが一致するように光電変換部210aと光電変換部220aとマイクロレンズ233とが配置される。しかしながら、撮像面の周辺部に位置する画素210、220については、撮影光学系10を通過した被写体光が撮像面に対して斜めに入射するので、マイクロレンズ233の中心を光電変換部210aの中心及び光電変換部220aの中心に対してずらしてよい。この場合であっても、光電変換部210a及び光電変換部220aの間隔が小さいので、光電変換部210aの中心を光電変換部220aの中心に対してずらす必要はない。
(2)上述した第2の撮像部22では、有機光電変換膜に用いられている材料は、すべての画素220で同じであった。しかし、「G」画素220に、緑の色成分の光を吸収して光電変換する材料が用いてもよい。同様に、「B」画素220に、青の色成分の光を吸収して光電変換する材料が用いてもよく、「R」画素220に、赤の色成分の光を吸収して光電変換する材料が用いてもよい。
<Other variations>
(1) In the above description, for each of the pixels 210 and 220 at the center of the imaging surface of the first and second imaging units 21 and 22, the center of the photoelectric conversion unit 210a, the center of the photoelectric conversion unit 220a, and the microlens. The photoelectric conversion unit 210a, the photoelectric conversion unit 220a, and the microlens 233 are arranged so that the optical axis 233a of 233 coincides. However, for the pixels 210 and 220 located in the periphery of the imaging surface, the subject light that has passed through the imaging optical system 10 is incident on the imaging surface obliquely, so that the center of the microlens 233 is the center of the photoelectric conversion unit 210a. Also, it may be shifted with respect to the center of the photoelectric conversion unit 220a. Even in this case, since the interval between the photoelectric conversion unit 210a and the photoelectric conversion unit 220a is small, it is not necessary to shift the center of the photoelectric conversion unit 210a with respect to the center of the photoelectric conversion unit 220a.
(2) In the second imaging unit 22 described above, the material used for the organic photoelectric conversion film is the same for all the pixels 220. However, for the “G” pixel 220, a material that absorbs light of a green color component and performs photoelectric conversion may be used. Similarly, the “B” pixel 220 may use a material that photoelectrically converts light of a blue color component, and the “R” pixel 220 absorbs light of a red color component and performs photoelectric conversion. Materials may be used.

(3)上述の説明では、共有共通電極236は、全画素210A,220Aで共有していた。しかし、共有共通電極236は、必ずしも全画素210A,220Aで共有する必要はない。たとえば、任意の1つの画素210Aと、当該1つの画素210Aと上述した対応関係にある1つの画素220Aとが共有共通電極を共有するが、この共有共通電極が、他の画素210Aと他の画素220Aとが共有する共有共通電極とは、異なる電極であってもよい。第1の撮像部21の一部の領域の複数の画素210Aと、当該複数の画素210Aと対応関係にある複数の画素220Aとが1つの共有共通電極を共有するようにしてもよい。 (3) In the above description, the shared common electrode 236 is shared by all the pixels 210A and 220A. However, the shared common electrode 236 is not necessarily shared by all the pixels 210A and 220A. For example, any one pixel 210A and one pixel 220A in the correspondence relationship with the one pixel 210A share the common common electrode, and the common common electrode serves as another pixel with the other pixel 210A. The common electrode shared by 220A may be a different electrode. The plurality of pixels 210A in a partial region of the first imaging unit 21 and the plurality of pixels 220A in correspondence with the plurality of pixels 210A may share one common common electrode.

(4)上述した第1および第2の実施の形態では、マイクロレンズ233を設けることは必須ではない。
なお、上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。一例を挙げると、たとえば、上述した第3の実施の形態で説明した第1および第2の撮像部21,22が、第2の実施の形態で説明した共有共通電極236を有するように第1および第2の撮像部21,22を構成してもよい。
(5)上述の説明では、光電変換部210a,220aに光を吸収して光電変換する有機材料を用いた有機光電膜230,250を用いたが、光を吸収して光電変換する無機材料を用いた光電膜を用いてもよい。
(4) In the first and second embodiments described above, it is not essential to provide the microlens 233.
In addition, you may combine each embodiment and modification which were mentioned above, respectively. As an example, for example, the first and second imaging units 21 and 22 described in the third embodiment described above have the first common common electrode 236 described in the second embodiment. The second imaging units 21 and 22 may be configured.
(5) In the above description, the organic photoelectric films 230 and 250 using the organic material that absorbs light and performs photoelectric conversion are used in the photoelectric conversion units 210a and 220a. However, an inorganic material that absorbs light and performs photoelectric conversion is used. The photoelectric film used may be used.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。   Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

1;デジタルカメラ、10;撮影光学系、11;撮像素子、12;制御部、12d;信号加算部、14;画像処理部、21;第1の撮像部、22;第2の撮像部、50;半導体基板、210,220,210A,220A,210B,220B;画素、210a,1210a;第1の光電変換部、210b,1210b;第2の光電変換部、220a,1220a;第1の光電変換部、220b,1220b;第2の光電変換部、151,153;列走査回路、152;水平出力回路、154;第1の水平出力回路、155;第2の水平出力回路、163;行走査回路、164;第1の水平出力回路、165;第2の水平出力回路、233;マイクロレンズ、230,250;有機光電膜、231,251;共通電極、232,252;部分電極、232a,252a;第1の部分電極、232b,252b;第2の部分電極、236;共有共通電極、301,301a,301b,304;出力トランジスタ、302,302a,302b,305;リセットトランジスタ、303,303a,303b,306;選択トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Digital camera, 10: Image pick-up optical system, 11: Image pick-up element, 12; Control part, 12d; Signal addition part, 14: Image processing part, 21: 1st image pick-up part, 22; Semiconductor substrate, 210, 220, 210A, 220A, 210B, 220B; pixel, 210a, 1210a; first photoelectric conversion unit, 210b, 1210b; second photoelectric conversion unit, 220a, 1220a; first photoelectric conversion unit 220b, 1220b; second photoelectric converters 151, 153; column scanning circuit 152; horizontal output circuit 154; first horizontal output circuit 155; second horizontal output circuit 163; row scanning circuit; 164; first horizontal output circuit, 165; second horizontal output circuit, 233; microlens, 230, 250; organic photoelectric film, 231,251; common electrode, 232,252; part First partial electrode, 232b, 252b; second partial electrode, 236; shared common electrode, 301, 301a, 301b, 304; output transistor, 302, 302a, 302b, 305; reset transistor, 303, 303a, 303b, 306; selection transistor

Claims (14)

光電変換する膜を用いて第1および第2の色成分の光をそれぞれ光電変換する第1および第2の光電変換部を有する第1の撮像部と、
光電変換する膜を用いて前記第1の光電変換部を透過した透過光を受光して光電変換する第3の光電変換部と、光電変換する膜を用いて前記第2の光電変換部を透過した透過光を受光して光電変換する第4の光電変換部とを有する第2の撮像部と、を備える撮像素子。
A first imaging unit having first and second photoelectric conversion units that photoelectrically convert light of the first and second color components using a film that performs photoelectric conversion;
A third photoelectric conversion unit that receives and transmits photoelectrically transmitted light that has passed through the first photoelectric conversion unit using a film that performs photoelectric conversion, and a second photoelectric conversion unit that transmits through the film that performs photoelectric conversion And a second imaging unit having a fourth photoelectric conversion unit that receives the transmitted light and performs photoelectric conversion.
請求項1に記載の撮像素子において、
前記光電変換する膜は、有機光電変換膜である撮像素子。
The imaging device according to claim 1,
The film for photoelectric conversion is an imaging device which is an organic photoelectric conversion film.
請求項1または2に記載の撮像素子において、
前記第1の光電変換部を透過した透過光の色成分は、前記第1の色成分と補色の関係にあり、
前記第2の光電変換部を透過した透過光の色成分は、前記第2の色成分と補色の関係にある撮像素子。
The image sensor according to claim 1 or 2,
The color component of the transmitted light that has passed through the first photoelectric conversion unit is in a complementary color relationship with the first color component,
An image sensor in which a color component of transmitted light that has passed through the second photoelectric conversion unit has a complementary color relationship with the second color component.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1および第2の光電変換部からの光電変換信号を読み出す第1の読み出し回路と、前記第3および第4の光電変換部からの光電変換信号を読み出す第2の読み出し回路とが設けられた半導体基板をさらに備え、
前記第2の撮像部は、前記半導体基板の一方の面に設けられ、
前記第1の撮像部は、前記第2の撮像部を介して前記半導体基板の前記一方の面に設けられている撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 3,
A first readout circuit that reads out photoelectric conversion signals from the first and second photoelectric conversion units and a second readout circuit that reads out photoelectric conversion signals from the third and fourth photoelectric conversion units are provided. A semiconductor substrate,
The second imaging unit is provided on one surface of the semiconductor substrate,
The first imaging unit is an imaging device provided on the one surface of the semiconductor substrate via the second imaging unit.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1の光電変換部の光電変換する膜と前記第3の光電変換部の光電変換する膜との間には、透明な第1の共通電極が設けられ、
前記第2の光電変換部の光電変換する膜と前記第4の光電変換部の光電変換する膜との間には、透明な第2の共通電極が設けられている撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 4,
A transparent first common electrode is provided between the film for photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit and the film for photoelectric conversion of the third photoelectric conversion unit,
An imaging device in which a transparent second common electrode is provided between a film for photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit and a film for photoelectric conversion of the fourth photoelectric conversion unit.
請求項5に記載の撮像素子において、
前記第1の共通電極と前記第2の共通電極とは同一の電極である撮像素子。
The imaging device according to claim 5,
The imaging device, wherein the first common electrode and the second common electrode are the same electrode.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記第1および第2の色成分とは異なる第3の色成分の光を光電変換する第5の光電変換部をさらに有し、
前記第2の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記第5の光電変換部を透過した透過光を受光して光電変換する第6の光電変換部をさらに有する撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 6,
The first imaging unit further includes a fifth photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light of a third color component different from the first and second color components using a film that performs photoelectric conversion,
The second imaging unit further includes a sixth photoelectric conversion unit that receives and transmits photoelectrically transmitted light that has passed through the fifth photoelectric conversion unit using a film that performs photoelectric conversion.
請求項4に記載の撮像素子において、
前記第1の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記第1および第2の色成分とは異なる第3の色成分の光を光電変換する第5の光電変換部をさらに有し、
前記第2の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記第5の光電変換部を透過した透過光を受光して光電変換する第6の光電変換部をさらに有し、
前記第1の読み出し回路は、前記第5の光電変換部からの光電変換信号をさらに読み出し、
前記第2の読み出し回路は、前記第6の光電変換部からの光電変換信号をさらに読み出す撮像素子。
The imaging device according to claim 4,
The first imaging unit further includes a fifth photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light of a third color component different from the first and second color components using a film that performs photoelectric conversion,
The second imaging unit further includes a sixth photoelectric conversion unit that receives and photoelectrically transmits transmitted light that has passed through the fifth photoelectric conversion unit using a film that performs photoelectric conversion,
The first readout circuit further reads out a photoelectric conversion signal from the fifth photoelectric conversion unit,
The second reading circuit is an imaging device that further reads a photoelectric conversion signal from the sixth photoelectric conversion unit.
請求項7または8に記載の撮像素子において、
前記第5の光電変換部を透過した透過光の色成分は、前記第3の色成分と補色の関係にある撮像素子。
The imaging device according to claim 7 or 8,
The color sensor of the transmitted light that has passed through the fifth photoelectric conversion unit is an image pickup device having a complementary color relationship with the third color component.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記第1の撮像部から出力される光電変換信号によって、第1の画像データを生成する第1の画像データ生成部と、
前記第2の撮像部から出力される光電変換信号によって、第2の画像データを生成する第2の画像データ生成部とを備える撮像装置。
The image sensor according to any one of claims 1 to 9,
A first image data generation unit that generates first image data by a photoelectric conversion signal output from the first imaging unit;
An imaging apparatus comprising: a second image data generation unit configured to generate second image data based on a photoelectric conversion signal output from the second imaging unit.
入射光を受光する第1の撮像部と、
前記第1の撮像部を透過した透過光を受光する第2の撮像部とを備え、
前記第1の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記入射光をそれぞれ光電変換する、第1の方向に配置された第1および第2の光電変換部を有する第1画素を有し、
前記第2の撮像部は、光電変換する膜を用いて前記透過光をそれぞれ光電変換する、前記第1の方向とは異なる第2の方向に配置された第3および第4の光電変換部を有する第2画素を有する撮像素子。
A first imaging unit that receives incident light;
A second imaging unit that receives transmitted light that has passed through the first imaging unit,
The first imaging unit includes a first pixel having first and second photoelectric conversion units arranged in a first direction, each photoelectrically converting the incident light using a photoelectric conversion film,
The second imaging unit includes third and fourth photoelectric conversion units arranged in a second direction different from the first direction, each of which converts the transmitted light using a photoelectric conversion film. An imaging device having a second pixel.
請求項11に記載の撮像素子において、
前記第1および第2の光電変換部は、前記入射光の第1の色成分の光を吸収して光電変換し、
前記第3および第4の光電変換部は、前記第1の色成分とは補色の関係にある第2の色成分の前記透過光を吸収して光電変換する撮像素子。
The imaging device according to claim 11,
The first and second photoelectric conversion units absorb and photoelectrically convert light of the first color component of the incident light,
The third and fourth photoelectric conversion units are image sensors that perform photoelectric conversion by absorbing the transmitted light of the second color component that is complementary to the first color component.
請求項11または12に記載の撮像素子と、
前記第1および第2の光電変換部からの第1信号に基づき結像光学系の焦点検出を行う第1の位相差式焦点検出部と、
前記第3および第4の光電変換部からの第2信号に基づき前記結像光学系の焦点検出を行う第2の位相差式焦点検出部と、
前記第1の位相差式焦点検出部での焦点検出結果、および、前記第2の位相差式焦点検出部での焦点検出結果に基づいて焦点調節を行う焦点調節部とを備える焦点調節装置。
The image sensor according to claim 11 or 12,
A first phase difference type focus detection unit that performs focus detection of the imaging optical system based on the first signals from the first and second photoelectric conversion units;
A second phase difference type focus detection unit that performs focus detection of the imaging optical system based on the second signals from the third and fourth photoelectric conversion units;
A focus adjustment apparatus comprising: a focus adjustment unit configured to perform focus adjustment based on a focus detection result in the first phase difference type focus detection unit and a focus detection result in the second phase difference type focus detection unit.
請求項11または12に記載の撮像素子と、
前記第1の光電変換部からの第1信号と前記第2の光電変換部からの第2信号に基づき結像光学系の焦点検出を行う第1の位相差式焦点検出部と、
前記第3の光電変換部からの第3信号と前記第4の光電変換部からの第4信号に基づき前記結像光学系の焦点検出を行う第2の位相差式焦点検出部と、
前記第1の位相差式焦点検出部での焦点検出結果、および、前記第2の位相差式焦点検出部での焦点検出結果に基づいて焦点調節を行う焦点調節部と、
前記第1信号と前記第2信号とを加算して、および/または、前記第3信号と前記第4信号とを加算して、画像信号を生成する画像信号生成部と、を備える撮像装置。
The image sensor according to claim 11 or 12,
A first phase difference type focus detection unit that performs focus detection of the imaging optical system based on a first signal from the first photoelectric conversion unit and a second signal from the second photoelectric conversion unit;
A second phase difference type focus detection unit that performs focus detection of the imaging optical system based on a third signal from the third photoelectric conversion unit and a fourth signal from the fourth photoelectric conversion unit;
A focus adjustment unit that performs focus adjustment based on a focus detection result in the first phase difference type focus detection unit and a focus detection result in the second phase difference type focus detection unit;
An image pickup apparatus comprising: an image signal generation unit that generates an image signal by adding the first signal and the second signal and / or adding the third signal and the fourth signal.
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