JP2017184181A - 撮像素子 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の代表的な実施形態を示す撮像装置100のブロック図である。図1において、撮像装置100の撮像光学系は、撮像レンズ101、レンズ絞り102を備える。ここで、撮像レンズ101は被写体からの光を集光するレンズ部に相当する。また、撮像レンズ101は複数の光学部材を含み、1以上の光学部材をアクチュエータ等を用いて光軸方向に進退させることによって、焦点調整を行う焦点調整部を備える。なお、本焦点調整部の制御は後述する信号処理回路104によって行われる。この撮像光学系で結像された被写体像は、マイクロレンズアレイ111を有する撮像素子103の各光電変換部で受光される。ここで、光電変換部はPDであって、受光する光量に基づいて電気信号を生成する。撮像レンズ101を通過した光は撮像レンズ101の焦点位置近傍に結像する。マイクロレンズアレイ111は複数のマイクロレンズ112から構成されており、撮像レンズ101の焦点位置近傍に配置されることで、撮像レンズ101の異なる瞳領域を通過した光を瞳領域ごとに分割して射出する機能を有する。なお、本実施形態においてマイクロレンズアレイ111は撮像素子103とは別の構成としたが、撮像素子103上に集積して一体化させてもよい。
[式1]
C = Σ|YAn − YBn|
これまでは、所定の行における複数のモードに関する動作に関して例示した。しかし、被写体は縦線や横線のみではなく、複数の線が存在するのが一般的である。本実施形態においては、1フレームの読み出しにおいて左右方向の撮像面位相差AFモードで読み出す行と、上下方向の撮像面位相差AFモードで読み出す行を混在させる動作に関して説明する。この動作によれば、1フレームで左右方向と上下方向の位相差情報を取得することができるため、より適切な焦点調節動作が可能となる。以下、このモードを行選択的撮像面位相差AFモードと呼ぶ。
本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態は撮像素子の画素の構成が特徴であり、撮像素子の効率的なレイアウトを提案する。
図12は、本発明の第4の実施形態における撮像素子103の単位画素200の画素回路の一例を示す図である。本発明の第4の実施形態の撮像素子103は、単位画素辺り垂直出力線を平行に2本有し(1207−1、1207−2)、並列して信号を読み出すことでより高速な信号読出しができる構成となっている。
101 撮像レンズ
102 レンズ絞り
103 撮像素子
104 信号処理回路
105 タイミング発生回路
106 全体制御・演算回路
107 メモリ回路
108 記録回路
109 操作回路
110 表示回路
111 マイクロレンズ
112 マイクロレンズアレイ
Claims (10)
- 4以上の光電変換部を含む複数の単位画素が2次元に配置された撮像素子であって、
前記光電変換部にて発生する電荷を保存するフローティングディフュージョン部と、
前記フローティングディフュージョン部に保存された電荷に基づく信号を出力するための出力線と、
前記光電変換部にて発生する電荷を前記フローティングディフュージョン部に転送する転送手段と、
前記フローティングディフュージョン部の電荷に基づく信号を前記出力線に出力する出力手段と、
前記転送手段と前記出力手段を制御するための制御手段とを備え、
前記単位画素は2以上のフローティングディフュージョン部を含み、
前記単位画素に含まれる各フローティングディフュージョン部には2以上の光電変換部からの電荷が前記転送手段によって転送可能に接続され、
前記単位画素に含まれる前記2以上のフローティングディフュージョン部は同一の前記出力線に信号を前記出力手段によって出力可能に接続され、
前記制御手段は、
前記転送手段を制御して前記2以上の光電変換部にて発生する電荷を前記単位画素に含まれるフローティングディフュージョン部に転送して加算し、さらに前記出力手段を制御して前記2以上のフローティングディフュージョン部を加算せずに前記出力線に接続して信号を出力して第一の撮像信号を取得する第一の制御モードと、
前記転送手段を制御して前記2以上の光電変換部にて発生する電荷を前記単位画素に含まれるフローティングディフュージョン部に加算せずに転送し、さらに前記出力手段を制御して前記2以上のフローティングディフュージョン部を前記出力線に同時に接続して信号を加算して出力して第二の撮像信号を取得する第二の制御モードとを含むことを特徴とする撮像素子。 - 前記フローティングディフュージョン部は第一の方向に隣接する光電変換部で共有され、
前記出力線は前記第一の方向とは異なる第二の方向に配置された複数のフローティングディフュージョン部で共有されることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記第一の方向は前記垂直信号線と直交する水平方向であり、前記第二の方向は前記第一の方向と直交する垂直方向であることを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。
- 前記水平方向に配置された全ての前記単位画素は、前記制御手段によって同一の制御モードで制御されることを特徴とする請求項3に記載の撮像素子。
- 前記制御手段は前記垂直方向に配置された前記単位画素は、前記制御手段によって異なる制御モードで制御されることを特徴とする請求項3に記載の撮像素子。
- 前記フローティングディフュージョン部は前記垂直方向に隣接する単位画素に含まれる光電変換部で共有されることを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載の撮像素子。
- 前記制御手段は、前記転送手段を制御して前記2以上の光電変換部にて発生する電荷を前記単位画素に含まれるフローティングディフュージョン部に転送して加算し、さらに前記出力手段を制御して前記2以上のフローティングディフュージョン部を前記出力線に同時に接続して信号を加算して出力して第三の撮像信号を取得する第三の制御モードを更に含むことを特徴とした請求項1乃至6の何れか1項に記載の撮像素子。
- 前記出力手段は、第一の垂直信号線に信号を出力する第一の出力スイッチと第一の出力信号線と平行して配置される第二の垂直信号線に信号を出力する第二の出力スイッチを含むことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の撮像素子。
- 請求項1乃至8の何れか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体からの光を集光するレンズ部と、
前記第一の撮像信号または前記第二の撮像信号から前記レンズ部の焦点調整を行う焦点調整部とを備える撮像装置。 - 4以上の光電変換部を含む複数の単位画素が行方向及び列方向に配置された撮像素子であって、
前記単位画素に含まれる行方向に隣接する光電変換部で発生する電荷を加算する加算手段と、
前記単位画素に含まれる列方向に隣接する光電変換部から出力される電圧信号を平均化する平均手段と、
前記加算手段と前記平均手段とを行ごとに動作させるか否かを制御する制御手段とを備えることを特徴とする撮像素子。
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