JP2017203829A - Control device, imaging device, control method, program and recording medium - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a high-speed frame rate and high resolving power of phase difference detection.SOLUTION: A control device, which controls an image pick-up element including a first photoelectric conversion unit and second photoelectric conversion unit with respect to one microlens, has control means (105) that controls a first read mode that reads an image generation signal from the first photoelectric conversion unit and second photoelectric conversion unit to be provided in a partial area of a pixel area of the image pick-up element in synchronization with a synchronous signal, and a second read mode that reads a focus detection signal from the first photoelectric conversion unit or the second photoelectric conversion unit to be provided in a focus detection area smaller than the partial area of the partial area in synchronization with the synchronous signal. The control means is characterized to switch the first read mode and the second read mode in accordance with the synchronous signal.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、制御装置に関し、特に撮像面で焦点検出を行うことが可能な撮像素子を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device, and more particularly to a control device that controls an image sensor capable of performing focus detection on an imaging surface.

特許文献1には、撮像素子中の一つのマイクロレンズに対応する画素にA画素、B画素という複数の光電変換部を設け、A画素出力とB画素出力に基づいて位相差検出を行い、A画素とB画素を合わせたA+B画素出力に基づいて画像を得る方法が開示されている。   In Patent Document 1, a plurality of photoelectric conversion units A pixel and B pixel are provided in a pixel corresponding to one microlens in the image sensor, and phase difference detection is performed based on the A pixel output and the B pixel output. A method for obtaining an image based on an A + B pixel output obtained by combining a pixel and a B pixel is disclosed.

また、特許文献2には、撮像素子中に所定間隔で配置された位相差検出専用画素の出力に基づいて位相差検出を行うフレームと、その他の撮像画素出力に基づいて画像を取得するフレームを分ける方法が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 includes a frame that performs phase difference detection based on the outputs of the phase difference detection dedicated pixels arranged at predetermined intervals in the image sensor, and a frame that acquires an image based on other image capture pixel outputs. A method of dividing is disclosed.

特開2001−083407号公報JP 2001-083407 A 特開2014−056088号公報JP 2014-056088 A

しかしながら、上述の特許文献2に開示された従来技術では、位相差検出専用画素は撮像信号として使用できないため、欠陥画素として周辺の撮像画素を用いて補間処理を行うなどの補正処理を行う必要がある。一方で、特許文献1に開示された従来技術のように、撮像面のすべての画素からA画素とB画素の出力が得られれば、すべての画素を位相差検出素子として使用できる。このため、位相差検出手段としてはより有効な方法であると考えられる。しかしながら、すべての画素からA画素とB画素の出力を読み出すため、例えば、クロップ読み出しなどのように非間引きの読み出しを行う場合に、位相差検出用信号と画像生成用信号の読み出しを行うことにより、読み出し画素数が多くなる。そのため、高速なフレームレートと位相差検出の高分解能を両立することが困難である。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 2 described above, the phase difference detection dedicated pixel cannot be used as an imaging signal, and thus it is necessary to perform correction processing such as interpolation processing using peripheral imaging pixels as defective pixels. is there. On the other hand, if the outputs of the A pixel and the B pixel can be obtained from all the pixels on the imaging surface as in the conventional technique disclosed in Patent Document 1, all the pixels can be used as the phase difference detection element. For this reason, it is thought that it is a more effective method as a phase difference detection means. However, in order to read out the output of the A pixel and the B pixel from all the pixels, for example, when performing non-decimation readout such as crop readout, the readout of the phase difference detection signal and the image generation signal is performed. The number of readout pixels increases. Therefore, it is difficult to achieve both a high frame rate and high resolution for phase difference detection.

そこで、本発明の目的は、高速なフレームレートと位相差検出の高分解能を実現することである。   Accordingly, an object of the present invention is to realize a high frame rate and high resolution for phase difference detection.

本発明の一側面としての制御装置は、1つのマイクロレンズに対して第1の光電変換部および第2の光電変換部を備える撮像素子を制御する制御装置であって、同期信号に同期して前記撮像素子の画素領域のうち部分領域に設けられる前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部から画像生成用信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記同期信号に同期して前記部分領域のうち該部分領域よりも小さい焦点検出領域に設けられる前記第1の光電変換部もしくは前記第2の光電変換部から焦点検出用信号を読み出す第2の読み出しモードと、を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記同期信号に応じて、前記第1の読み出しモードと、前記第2の読み出しモードと、を切り換えることを特徴とする。   A control device according to one aspect of the present invention is a control device that controls an imaging device including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit with respect to one microlens, and is synchronized with a synchronization signal. A first readout mode for reading out an image generation signal from the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit provided in a partial region of the pixel region of the image sensor, and the synchronization in synchronization with the synchronization signal. Control means for controlling a second readout mode for reading out a focus detection signal from the first photoelectric conversion unit or the second photoelectric conversion unit provided in a focus detection region smaller than the partial region of the partial region The control means switches between the first readout mode and the second readout mode in accordance with the synchronization signal.

本発明によれば、高速なフレームレートと位相差検出の高分解能を実現することができる。   According to the present invention, a high frame rate and high resolution for phase difference detection can be realized.

本発明における撮像装置の回路ブロックを示す図である。It is a figure which shows the circuit block of the imaging device in this invention. 本発明における撮像装置のメカ構成を示す図である。It is a figure which shows the mechanical structure of the imaging device in this invention. 本発明におけるDSP内部の機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block inside DSP in this invention. 本発明における撮像素子の回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit of the image pick-up element in this invention. 本発明における撮像素子の単位画素の回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit of the unit pixel of the image pick-up element in this invention. 本発明における撮像素子の単位画素の上面図である。It is a top view of a unit pixel of an image sensor in the present invention. 本発明における撮像素子の列回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the column circuit of the image pick-up element in this invention. 本発明における撮像素子のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the image pick-up element in this invention. 本発明における撮像装置の撮像シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the imaging sequence of the imaging device in this invention. 本発明における撮像素子のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the image pick-up element in this invention. 本発明における動画撮影のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the video recording in this invention. 本発明における撮像素子の垂直走査を示す図である。It is a figure which shows the vertical scanning of the image pick-up element in this invention. 本発明における撮像装置の撮像シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the imaging sequence of the imaging device in this invention. 本発明における焦点検出枠と位相差検出フレームの読み出し領域を示す図である。It is a figure which shows the read-out area | region of the focus detection frame and phase difference detection frame in this invention. 本発明における撮像素子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image pick-up element in this invention.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference number is attached | subjected about the same member in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の第1の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.

本実施形態の撮像装置は、撮像素子101、AnalogFrontEnd(AFE)102、TimmingGenerator(TG)103、DigitalSignalProcessor(DSP)104、及びCPU105を有している。   The imaging apparatus according to the present embodiment includes an imaging device 101, Analog Front End (AFE) 102, Timing Generator (TG) 103, Digital Signal Processor (DSP) 104, and CPU 105.

撮像素子101は、ISO感度に応じてゲインを切り換える不図示のアンプ回路を内蔵している。   The image sensor 101 includes an amplifier circuit (not shown) that switches the gain according to the ISO sensitivity.

AFE102は、撮像素子101からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器を内蔵し、オフセットレベルをクランプする機能を有する。   The AFE 102 incorporates an A / D converter that converts an analog signal from the image sensor 101 into a digital signal, and has a function of clamping an offset level.

なお、本実施例ではアナログ出力に対応したCMOS型撮像素子とAFEの組み合わせから成る例を示しているが、デジタル出力に対応したCMOS型撮像素子を用いてもよい。   In this embodiment, an example of a combination of a CMOS image sensor corresponding to analog output and AFE is shown, but a CMOS image sensor compatible with digital output may be used.

TG103は、撮像素子101を各種読み出しモードで駆動させるためのタイミング信号を生成し供給する。   The TG 103 generates and supplies a timing signal for driving the image sensor 101 in various readout modes.

DSP104は、ROM106、RAM107のメモリアクセス処理、表示媒体108への各種表示処理、記録媒体109への画像データの書き込み処理を行う。   The DSP 104 performs memory access processing of the ROM 106 and RAM 107, various display processing on the display medium 108, and image data writing processing on the recording medium 109.

さらにDSP104は、撮像素子101から得られた画像データの欠陥画素の検出やその補正処理、また画素出力を用いてオートフォーカス(AF)情報を用いて演算を行うAF演算ブロックを有するが、その詳細は後述する。   Further, the DSP 104 includes an AF calculation block that performs detection using autofocus (AF) information by detecting defective pixels in the image data obtained from the image sensor 101 and correcting the same, and using pixel output. Will be described later.

CPU105は、撮像装置全体の制御を行い、具体的に、撮像素子101、AFE102、TG103及びDSP104の制御を行う。このように、CPU105は、撮像素子101、AFE102、TG103及びDSP104などの撮像装置の各構成を制御する制御手段(制御装置)として構成される。また不図示の独立した位相差AFを行う位相差AF専用素子の出力用いたAF,撮像素子101に組み込まれた画素の出力を用いて演算されるオートフォーカス情報を用いたAF等のカメラ機能の制御を行う。   The CPU 105 controls the entire imaging apparatus, and specifically controls the imaging element 101, the AFE 102, the TG 103, and the DSP 104. As described above, the CPU 105 is configured as a control unit (control device) that controls each configuration of the imaging device such as the imaging device 101, the AFE 102, the TG 103, and the DSP 104. Further, camera functions such as AF using an output of a dedicated element for phase difference AF that performs independent phase difference AF (not shown), AF using autofocus information calculated using an output of a pixel incorporated in the image sensor 101, and the like. Take control.

またCPU105は、電源スイッチ110、第1段目のシャッタスイッチSW1(111)、第2段目のシャッタスイッチSW2(112)、モードダイアル113が接続されており、これらのスイッチとダイアルの設定に応じた処理を実行する。   The CPU 105 is connected to a power switch 110, a first-stage shutter switch SW1 (111), a second-stage shutter switch SW2 (112), and a mode dial 113, and according to the settings of these switches and dials. Execute the process.

ROM106は、撮像装置の制御プログラム、すなわち、CPU105が実行するプロ
グラム、及び各種の補正用データを保持する。
The ROM 106 holds a control program for the imaging apparatus, that is, a program executed by the CPU 105 and various correction data.

RAM107は、DSP104により処理される画像データ等を一時的に記憶するワークエリアとして使用される。   The RAM 107 is used as a work area for temporarily storing image data processed by the DSP 104.

表示媒体108(表示装置)は、カメラの撮影モードの情報やISO感度等の撮影情報などのメニュー表示を行う。また、静止画像や動画像の再生表示も行う。   The display medium 108 (display device) displays menus such as camera shooting mode information and shooting information such as ISO sensitivity. Also, playback and display of still images and moving images is performed.

記録媒体109は、撮影された画像データを保存するための着脱可能なメディアであり、例えばメモリカード等が用いられ、不図示のコネクタを介してDSP104に接続される。   The recording medium 109 is a detachable medium for storing captured image data. For example, a memory card is used, and the recording medium 109 is connected to the DSP 104 via a connector (not shown).

電源スイッチ110は、撮像装置を起動させる際にユーザにより操作される。   The power switch 110 is operated by the user when starting the imaging apparatus.

第1段目のシャッタスイッチSW1(111)がONされた場合は、測光処理、焦点検出処理等の撮影前処理(撮影準備動作)が実行される。   When the first-stage shutter switch SW1 (111) is turned on, pre-shooting processing (shooting preparation operation) such as photometry processing and focus detection processing is executed.

第2段目のシャッタスイッチSW2(112)がONされた場合は、不図示のミラー及びシャッターを駆動し、撮像素子101により撮像した画像データをAFE102及びDSP104を介して記録媒体109に書込む一連の撮像動作が開始される。   When the second-stage shutter switch SW2 (112) is turned on, a series of mirrors and shutters (not shown) are driven, and image data captured by the image sensor 101 is written to the recording medium 109 via the AFE 102 and the DSP 104. The imaging operation is started.

モードダイアル113は、撮像装置の各種の動作モードを設定するために利用される。   The mode dial 113 is used for setting various operation modes of the imaging apparatus.

次に、本撮像装置のメカ構成について図2を用いて説明する。図2は本撮像装置の構成を示す側断面図であり、静止画を撮影する光学ファインダー使用時の状態と、動画撮影あるいはライブビュー使用時のミラーアップ、シャッター開状態について説明を行う。   Next, the mechanical configuration of the imaging apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the image pickup apparatus. The state when the optical viewfinder for taking a still image is used, and the mirror up and the shutter open state when moving image shooting or live view is used will be described.

光学ファインダー使用時の状態を図2(a)に、動画撮影およびライブビュー時のミラーアップ、シャッター開状態を図2(b)に示す。   FIG. 2A shows a state when the optical viewfinder is used, and FIG. 2B shows a mirror-up state and a shutter-open state during moving image shooting and live view.

カメラ本体201の前面に撮影レンズ202が装着される。   A photographing lens 202 is attached to the front surface of the camera body 201.

撮影レンズ202は交換可能であり、カメラ本体201と撮影レンズ202はマウント接点群203を介して電気的に接続される。   The photographing lens 202 can be exchanged, and the camera body 201 and the photographing lens 202 are electrically connected via a mount contact group 203.

さらに、撮影レンズ202内には絞り204、ピント調整用レンズ群205が配置されており、いずれもレンズ制御装置206にて制御される。   Further, an aperture 204 and a focus adjustment lens group 205 are arranged in the photographing lens 202, and both are controlled by the lens control device 206.

メインミラー207はハーフミラー構成である。図2(a)に示す静止画用の光学ファインダー使用時においては撮影光路上に斜設され、撮影レンズからの光を反射してファインダーに導く。   The main mirror 207 has a half mirror configuration. When the optical viewfinder for still images shown in FIG. 2A is used, the optical viewfinder is obliquely arranged on the photographing optical path, and reflects light from the photographing lens and guides it to the viewfinder.

一方、透過光はサブミラー208を介してAFユニット209に入射される。AFユニット209は位相差検出方式のAFセンサであり、AFセンサの検出結果に基づいて撮影レンズ202のピント調整用レンズ群を制御することでAF動作を行う。   On the other hand, the transmitted light is incident on the AF unit 209 via the sub mirror 208. The AF unit 209 is a phase difference detection type AF sensor, and performs an AF operation by controlling the focus adjustment lens group of the photographing lens 202 based on the detection result of the AF sensor.

フォーカルプレーンシャッタ210は通常閉状態であり、撮影時にユーザにより指定された秒時の露光を行うように開動作を行う。   The focal plane shutter 210 is normally closed, and performs an opening operation so as to perform exposure at the time specified by the user at the time of shooting.

メインミラー207で反射された光は、ピント板211に投影され、さらにペンタプリズム212で光路を変更して接眼レンズ群213に導かれ、ユーザは接眼レンズ群213からピント板211を観測することで被写体像を確認できる。   The light reflected by the main mirror 207 is projected onto the focus plate 211, further guided by the pentaprism 212 to the eyepiece lens group 213 after changing the optical path, and the user observing the focus plate 211 from the eyepiece lens group 213. The subject image can be confirmed.

ユーザが不図示のレリーズボタンを押下するのに連動して、レリーズボタンの半押しでONするSW1(111)によりAEやAF等の撮影準備動作が行われる。   In conjunction with the user pressing a release button (not shown), a shooting preparation operation such as AE or AF is performed by SW1 (111) which is turned on by half-pressing the release button.

さらに、レリーズボタンの全押しでONするSW2(112)により、メインミラー207、サブミラー208が光路から退避するよう動作し、その後フォーカルプレーンシャッタが秒時設定に応じた時間開いて、撮像素子101が露光されて撮像動作を行う。   Further, the SW2 (112) that is turned on when the release button is fully pressed operates the main mirror 207 and the sub mirror 208 to be retracted from the optical path, and then the focal plane shutter is opened for a time corresponding to the second setting, so that the image sensor 101 is opened. An image pickup operation is performed after exposure.

次に、本撮像装置の動画撮影およびライブビュー時の状態について図2(b)を参照して説明を行う。   Next, the state at the time of moving image shooting and live view of the imaging apparatus will be described with reference to FIG.

モードダイアル113により撮影モードが切り換えられ、例えばライブビュー状態になると、メインミラー207、サブミラー208が光路から退避するよう動作する。   When the shooting mode is switched by the mode dial 113 and, for example, a live view state is set, the main mirror 207 and the sub mirror 208 operate so as to retract from the optical path.

さらに、フォーカルプレーンシャッタ210は開状態を保持し、撮像素子101が常時露光される状態となる。   Further, the focal plane shutter 210 is kept open, and the image sensor 101 is constantly exposed.

撮像素子101から得られた画像信号を不図示の表示媒体にスルー表示することにより、いわゆるライブビューモードを実現する。また、この状態で動画像を不図示の記録媒体に記録することで動画モードとなる。   A so-called live view mode is realized by through-displaying an image signal obtained from the image sensor 101 on a display medium (not shown). In this state, a moving image is recorded by recording a moving image on a recording medium (not shown).

この場合、メインミラー207及びサブミラー208は退避しているため、光学ファインダーによる被写体像の確認、及びAFユニット209を用いた位相差AFは使用できない。   In this case, since the main mirror 207 and the sub mirror 208 are retracted, confirmation of the subject image by the optical finder and phase difference AF using the AF unit 209 cannot be used.

次に、図3にDSP104のブロック図を示す。   Next, FIG. 3 shows a block diagram of the DSP 104.

DSP104には、画像処理に関連する現像ブロック301及び画像圧縮ブロック302の他に、メモリ制御ブロック303、記録媒体制御ブロック304、表示媒体制御ブロック305がある。   The DSP 104 has a memory control block 303, a recording medium control block 304, and a display medium control block 305 in addition to the development block 301 and the image compression block 302 related to image processing.

また、画像生成を行う際に撮像素子101の個体ばらつきに起因するゲインやオフセットレベルの誤差をデジタル補正するための画像補正ブロック308を持つ。   In addition, an image correction block 308 is provided for digitally correcting gain and offset level errors caused by individual variations of the image sensor 101 when generating an image.

さらに、画素出力からオートフォーカス情報を算出するAFブロック306、この情報をCPU105に送信するほか全般的にCPU105と双方向の通信を行う通信制御ブロック307がある。   Further, there is an AF block 306 for calculating autofocus information from the pixel output, and a communication control block 307 for generally performing bidirectional communication with the CPU 105 in addition to transmitting this information to the CPU 105.

さらに、AFブロック306にデータを出力する前に、撮像素子101の個体ばらつきに起因するゲインやオフセットレベルの誤差の補正、及び撮影レンズの焦点距離や絞り値など撮影時の光学条件をデジタル補正するAF用補正ブロック309がある。   Further, before outputting data to the AF block 306, correction of gain and offset level errors caused by individual variations of the image sensor 101, and digital correction of optical conditions at the time of shooting such as the focal length and aperture value of the photographing lens are performed. There is an AF correction block 309.

次に、撮像素子101の画素構造について図4を用いて説明する。図4に、本実施例における撮像素子101の構成の一例を示す。   Next, the pixel structure of the image sensor 101 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of the configuration of the image sensor 101 in this embodiment.

画素領域には複数の光電変換部を含む単位画素が、水平及び垂直方向に等間隔で行列状に配列されている。   In the pixel region, unit pixels including a plurality of photoelectric conversion units are arranged in a matrix at equal intervals in the horizontal and vertical directions.

まず、単位画素の構成について説明する。図5は撮像素子101の第n行目の単位画素の構成を示す。   First, the configuration of the unit pixel will be described. FIG. 5 shows the configuration of the unit pixel in the nth row of the image sensor 101.

光電変換部501及び光電変換部502はフォトダイオードで構成される。光電変換部は後述する1つのマイクロレンズ601に対応する領域内部に2つに分割されて配置されている。このように、撮像素子101は、1つのマイクロレンズ601に対して光電変換部501(第1の光電変換部)および光電変換部502(第2の光電変換部)を備える単位画素を複数有する。   The photoelectric conversion unit 501 and the photoelectric conversion unit 502 are configured by photodiodes. The photoelectric conversion unit is divided into two parts inside a region corresponding to one microlens 601 described later. As described above, the imaging element 101 has a plurality of unit pixels each including the photoelectric conversion unit 501 (first photoelectric conversion unit) and the photoelectric conversion unit 502 (second photoelectric conversion unit) for one microlens 601.

以下、便宜上光電変換部501をA画素、光電変換部502をB画素と呼ぶ。   Hereinafter, for convenience, the photoelectric conversion unit 501 is referred to as an A pixel, and the photoelectric conversion unit 502 is referred to as a B pixel.

A画素及びB画素で発生した電荷は転送トランジスタ503、504を介して蓄積容量505に転送される。蓄積容量505は、A画素およびB画素で生成された電荷を保持する。ここで、複数の光電変換部(A画素及びB画素)の電荷を蓄積容量505に転送する第1の動作により画像生成用の信号(画像生成用信号)を生成する。また、複数の光電変換部のうち一方の光電変換素部(A画素またはB画素)の電荷を蓄積容量505に転送する第2の動作により焦点検出用の信号(焦点検出用信号)を生成する。このように、撮像素子101は、複数の画素を有し、各画素(単位画素)において、マイクロレンズ601、光電変換部501、光電変換部502、蓄積容量505を備える。   The electric charges generated in the A pixel and the B pixel are transferred to the storage capacitor 505 via the transfer transistors 503 and 504. The storage capacitor 505 holds charges generated in the A pixel and the B pixel. Here, an image generation signal (image generation signal) is generated by the first operation of transferring the charges of the plurality of photoelectric conversion units (A pixel and B pixel) to the storage capacitor 505. Further, a focus detection signal (focus detection signal) is generated by the second operation of transferring the charge of one of the photoelectric conversion units (A pixel or B pixel) to the storage capacitor 505 among the plurality of photoelectric conversion units. . As described above, the image sensor 101 includes a plurality of pixels, and each pixel (unit pixel) includes the microlens 601, the photoelectric conversion unit 501, the photoelectric conversion unit 502, and the storage capacitor 505.

転送トランジスタ503、504は垂直走査回路506より出力される制御信号PTXA_n、PTXB_nでON/OFFを制御される。制御線507、508は転送トランジスタ503、504のゲートに接続される。   The transfer transistors 503 and 504 are ON / OFF controlled by control signals PTXA_n and PTXB_n output from the vertical scanning circuit 506. The control lines 507 and 508 are connected to the gates of the transfer transistors 503 and 504.

蓄積容量505は、リセットトランジスタ509を垂直走査回路506より出力される制御信号PRES_nでONすることで電荷をリセットすることができる。制御線510はリセットトランジスタ509のゲートに接続される。   The storage capacitor 505 can reset the charge by turning on the reset transistor 509 with the control signal PRES_n output from the vertical scanning circuit 506. Control line 510 is connected to the gate of reset transistor 509.

また、転送トランジスタ503、504をONして、リセットトランジスタ509をONすることよりA画素及びB画素の電荷もリセットすることができる。   Further, by turning on the transfer transistors 503 and 504 and turning on the reset transistor 509, the charges of the A pixel and the B pixel can also be reset.

蓄積容量505は増幅トランジスタ511のゲートに接続され、画素アンプを構成する。   The storage capacitor 505 is connected to the gate of the amplification transistor 511 and constitutes a pixel amplifier.

行選択トランジスタ512は垂直走査回路506より出力される制御信号PSEL_nでON/OFFが制御される。制御線513は、行選択トランジスタ512のゲートに接続される。   The row selection transistor 512 is ON / OFF controlled by a control signal PSEL_n output from the vertical scanning circuit 506. Control line 513 is connected to the gate of row selection transistor 512.

行選択トランジスタがONされると、増幅トランジスタ511の出力が垂直出力線514に接続される。垂直出力線514は不図示の定電流源と接続されている。   When the row selection transistor is turned on, the output of the amplification transistor 511 is connected to the vertical output line 514. The vertical output line 514 is connected to a constant current source (not shown).

図6は単位画素を撮像素子表面から俯瞰した図であり、マイクロレンズ601は破線で示した画素ピッチに接するように形成されている。   FIG. 6 is an overhead view of the unit pixel from the surface of the image sensor, and the microlens 601 is formed so as to be in contact with the pixel pitch indicated by the broken line.

マイクロレンズ601の下には水平方向に分割された2つの光電変換部501、502が配置されており、左側の光電変換部をA画素(501)、右側をB画素(502)とする。   Two photoelectric conversion units 501 and 502 divided in the horizontal direction are arranged below the micro lens 601, and the left photoelectric conversion unit is an A pixel (501) and the right side is a B pixel (502).

A画素とB画素は分割された瞳領域から被写体像を光電変換することになり、A画素出力、B画素出力を読み出すことで位相差検出が可能となり、焦点検出動作が可能となる。   The A pixel and the B pixel photoelectrically convert the subject image from the divided pupil region, and the phase difference can be detected by reading the A pixel output and the B pixel output, thereby enabling the focus detection operation.

説明を図4に戻す。図4は単位画素を行列状に4×2画素配置されている。これは、各画素のマイクロレンズ601とA画素、B画素を模式的に示している。実際の撮像素子は、このような画素が数千万画素配置されている。   Returning to FIG. In FIG. 4, 4 × 2 pixels are arranged in a matrix form of unit pixels. This schematically shows the microlens 601 and the A and B pixels of each pixel. In an actual image sensor, tens of millions of such pixels are arranged.

垂直出力線514には、行方向の複数の画素が接続されている。各垂直出力線514は列回路401に接続される。   A plurality of pixels in the row direction are connected to the vertical output line 514. Each vertical output line 514 is connected to the column circuit 401.

列回路401の詳細を図7に示す。垂直出力線514の出力は列アンプ701に接続される。列アンプ701は、入力容量702と帰還容量703の容量比で決まる所定のゲインで増幅して後段のフォロア704に出力する。   Details of the column circuit 401 are shown in FIG. The output of the vertical output line 514 is connected to the column amplifier 701. The column amplifier 701 amplifies the signal with a predetermined gain determined by the capacitance ratio between the input capacitor 702 and the feedback capacitor 703 and outputs the amplified signal to the follower 704 at the subsequent stage.

フォロア704は転送スイッチ705、706を介してノイズ成分保持容量707、信号成分保持容量708に出力する。各転送スイッチは制御信号PTN、PTSで制御される。   The follower 704 outputs the noise component holding capacitor 707 and the signal component holding capacitor 708 via the transfer switches 705 and 706. Each transfer switch is controlled by control signals PTN and PTS.

ノイズ成分保持容量707、信号成分保持容量708に保持された各信号は、不図示の水平走査回路から出力される制御信号PHで制御される転送スイッチ709、710を介して水平出力線402、403に出力される。   Each signal held in the noise component holding capacitor 707 and the signal component holding capacitor 708 is sent to horizontal output lines 402 and 403 via transfer switches 709 and 710 controlled by a control signal PH output from a horizontal scanning circuit (not shown). Is output.

出力アンプ404は、水平出力線402、403に出力された信号の差分に所定のゲインをかけて撮像素子101の外部に出力する。   The output amplifier 404 multiplies the difference between the signals output to the horizontal output lines 402 and 403 by a predetermined gain and outputs the result to the outside of the image sensor 101.

この動作を撮像素子の行単位で順次繰り返すことにより、撮像素子の所定の画素の出力を得ることができる。   By sequentially repeating this operation for each row of the image sensor, an output of a predetermined pixel of the image sensor can be obtained.

ここで、A画素とB画素の両方の画素を同時に転送すると、画像生成に適した同一マイクロレンズ下に配置された光電変換部で生じた電荷信号を出力することができる。   Here, when both the A pixel and the B pixel are simultaneously transferred, a charge signal generated in the photoelectric conversion unit disposed under the same microlens suitable for image generation can be output.

図8に示すタイミングチャートに従って説明する。   This will be described according to the timing chart shown in FIG.

図8において、時刻t1で水平同期信号HDが“L”になり、時刻t2で制御信号PSEL_nが“H”となり、第n行目の画素の選択トランジスタ512がONとなる。   In FIG. 8, the horizontal synchronization signal HD becomes “L” at time t1, the control signal PSEL_n becomes “H” at time t2, and the selection transistor 512 of the pixel in the n-th row is turned on.

これにより、垂直出力線514に増幅トランジスタ511の出力が接続される。   As a result, the output of the amplification transistor 511 is connected to the vertical output line 514.

また、時刻t2で制御信号PRES_nが“H”となり、第n行目の画素のリセットトランジスタ509をONする。   At time t2, the control signal PRES_n becomes “H”, and the reset transistor 509 of the pixel in the n-th row is turned on.

時刻t2から所定時間経過後の時刻t3で制御信号PRES_nが“L”となり、第n行目の画素のリセットトランジスタ509をOFFして、画素のリセット動作を解除する。   At time t3 after the elapse of a predetermined time from time t2, the control signal PRES_n becomes “L”, the reset transistor 509 of the pixel in the n-th row is turned off, and the pixel reset operation is released.

時刻t3で同時に制御信号PTNが“H”となり、リセット解除時の垂直出力線514の信号レベルが列アンプ701で増幅されてノイズ成分保持容量707に書き込まれる。   At time t3, the control signal PTN simultaneously becomes “H”, and the signal level of the vertical output line 514 at the time of reset release is amplified by the column amplifier 701 and written to the noise component holding capacitor 707.

時刻t4で制御信号PTNを“L”にすると、ノイズ成分に応じた信号電荷がノイズ成分保持容量707に保持される。   When the control signal PTN is set to “L” at time t 4, the signal charge corresponding to the noise component is held in the noise component holding capacitor 707.

次に、時刻t5で制御信号PTXA_n、PTXB_n を“H”にして、第n行目の画素のA画素及びB画素のそれぞれの転送トランジスタ503、504をONにする。   Next, at time t5, the control signals PTXA_n and PTXB_n are set to “H”, and the transfer transistors 503 and 504 of the A pixel and B pixel of the n-th row pixel are turned ON.

さらに、所定時間後の時刻t6で転送トランジスタ503、504をOFFにすると、A画素及びB画素の信号電荷がともに画素アンプ511に転送される。   Further, when the transfer transistors 503 and 504 are turned off at time t6 after a predetermined time, the signal charges of the A pixel and the B pixel are both transferred to the pixel amplifier 511.

また、時刻t7で制御信号PTSを“H”にすると、信号電荷に応じた垂直出力線の信号レベルが列アンプ701で増幅されて信号成分保持容量708に書き込まれる。   When the control signal PTS is set to “H” at time t 7, the signal level of the vertical output line corresponding to the signal charge is amplified by the column amplifier 701 and written to the signal component holding capacitor 708.

時刻t8で制御信号PTSを“L”にすると、信号電荷に応じた信号レベルが、信号成分保持容量708に保持される。   When the control signal PTS is set to “L” at time t8, the signal level corresponding to the signal charge is held in the signal component holding capacitor 708.

ここまでで、第n行目の各画素のリセット状態での出力がノイズ成分保持容量707に、信号電荷に応じた出力が信号成分保持容量708に保持された。   Up to this point, the output in the reset state of each pixel in the n-th row is held in the noise component holding capacitor 707 and the output corresponding to the signal charge is held in the signal component holding capacitor 708.

この後、不図示の水平走査回路で水平出力線402、403に各列の出力を順次読み出し、出力アンプ404でこの差分に所定ゲインをかけて出力することにより、第n行目のA画素+B画素信号の読み出しが完了する。   Thereafter, the output of each column is sequentially read out to the horizontal output lines 402 and 403 by a horizontal scanning circuit (not shown), and the difference is multiplied by a predetermined gain by the output amplifier 404, thereby outputting the A pixel + B in the nth row. Reading of the pixel signal is completed.

次に、位相差検出動作を行う場合の動作について説明を行う。本実施例では、1フレーム期間で撮像素子の所定領域を垂直方向に走査した後に、次のフレームで撮像素子の焦点検出を行う領域を垂直方向に走査する。   Next, the operation when performing the phase difference detection operation will be described. In the present embodiment, after scanning a predetermined area of the image sensor in the vertical direction in one frame period, the area for performing focus detection of the image sensor in the next frame is scanned in the vertical direction.

つまり、1度目の走査時には対象行の画素信号を各画素のA画素+B画素の信号を読み出し、2度目の走査時には対象行の画素信号をA画素とB画素を個別に読み出し、2度目の走査時の出力を用いて位相差検出を行う。   In other words, the pixel signal of the target row is read as the pixel signal of each pixel at the first scan, and the pixel signal of the target row is read out separately from the pixel signal of the target row at the second scan. The phase difference is detected using the time output.

このように、本実施例では、同期信号に同期して撮像素子の全画素領域のうち部分領域に設けられるA画素+B画素から画像生成用信号を読み出す第1の読み出しモードを有する。また、同期信号に同期して部分領域のうち該部分領域よりも小さい焦点検出領域に設けられるA画素(またはB画素)から焦点検出用信号を読み出す第2の読み出しモードを有する。なお、本実施例において、第2の読み出しモードの読み出し行数は、第1の読み出しモードの読み出し行数の1/2以下である。CPU105は、この第1の読み出しモードと第2の読み出しモードを制御することができ、同期信号に応じてフレームごとに交互に、第1の読み出しモードと、第2の読み出しモードと、を切り換えることができる。ここで、同期信号は、垂直同期信号であり、連続撮影時の各フレームのデータ作成を開始するタイミング信号である。   As described above, the present embodiment has the first readout mode in which the image generation signal is read out from the A pixel + B pixel provided in the partial region in the entire pixel region of the image sensor in synchronization with the synchronization signal. In addition, a second readout mode is provided in which a focus detection signal is read from an A pixel (or B pixel) provided in a focus detection area smaller than the partial area in synchronization with the synchronization signal. In this embodiment, the number of read rows in the second read mode is ½ or less of the number of read rows in the first read mode. The CPU 105 can control the first readout mode and the second readout mode, and alternately switches between the first readout mode and the second readout mode for each frame in accordance with the synchronization signal. Can do. Here, the synchronization signal is a vertical synchronization signal, and is a timing signal for starting data creation for each frame during continuous shooting.

このような読み出し方法は動画モードで適しており、本実施例では所定領域の拡大表示モードでの適用を想定して説明を行う。   Such a reading method is suitable in the moving image mode, and in the present embodiment, description will be made assuming application in an enlarged display mode of a predetermined area.

まず、この垂直走査について図9を用いて説明する。図9は、本撮像装置での拡大表示モードにおけるフレーム単位での読み出しを模式的に表している。   First, this vertical scanning will be described with reference to FIG. FIG. 9 schematically illustrates readout in frame units in the enlarged display mode of the imaging apparatus.

図9におけるVDはフレーム同期信号を示す。本撮像装置の撮像素子101はフレーム同期信号VDの単位で読み出しを切り換える。例えば、フレーム同期信号の周期を60frame/secとする。ここで、本実施例では、表示媒体108(表示装置)に所定の周期(30frame/sec)で表示を更新させており、フレーム同期信号の周期の2倍である。   VD in FIG. 9 indicates a frame synchronization signal. The image sensor 101 of this imaging apparatus switches readout in units of the frame synchronization signal VD. For example, the period of the frame synchronization signal is 60 frames / sec. Here, in the present embodiment, the display medium 108 (display device) updates the display at a predetermined cycle (30 frames / sec), which is twice the cycle of the frame synchronization signal.

このとき、フレーム1に示される期間では、実線901で示されるように撮像素子の所定領域(部分領域)を垂直方向に走査する。破線902は、画素の読み出し前にあらかじめ行われるリセット走査を示す。   At this time, during a period indicated by the frame 1, as shown by a solid line 901, a predetermined area (partial area) of the image sensor is scanned in the vertical direction. A broken line 902 indicates reset scanning that is performed in advance before pixel reading.

つまり、実線901と破線902との間の期間が、画像データの蓄積時間を意味している。   That is, the period between the solid line 901 and the broken line 902 means the image data accumulation time.

次に、フレーム2に示される期間では、実線903で示されるように撮像素子の焦点検出を行う領域(焦点検出領域)を垂直方向に走査する。破線904は、画素の読み出し前にあらかじめ行われるリセット走査を示す。   Next, in the period indicated by the frame 2, as shown by a solid line 903, a region (focus detection region) where focus detection of the image sensor is performed is scanned in the vertical direction. A broken line 904 indicates reset scanning performed in advance before pixel reading.

フレーム1同様に、実線903と破線904との間の期間が、位相差検出用データの蓄積時間を意味する。   Similar to frame 1, the period between the solid line 903 and the broken line 904 means the accumulation time of phase difference detection data.

また、フレーム1では、上述した撮像素子の駆動方法に従ってA画素+B画素信号を読み出して、動画像を生成する。ここで、例えば、クロップ表示を行う場合、CPU105は、撮像素子の一部である部分領域から画像生成用信号を非間引き読み出しするように制御する。   In frame 1, the A pixel + B pixel signal is read according to the above-described driving method of the image sensor to generate a moving image. Here, for example, when performing crop display, the CPU 105 performs control so that the image generation signal is read out in a non-decimated manner from a partial region that is a part of the image sensor.

一方、フレーム2では、次に示す撮像素子の駆動方法に従ってA画素とB画素を個別に読み出す。図10に示すタイミングチャートに従って説明する。   On the other hand, in frame 2, the A pixel and the B pixel are individually read out in accordance with the following driving method of the image sensor. This will be described according to the timing chart shown in FIG.

時刻t1で水平同期信号HDが“L”になり、時刻t2で制御信号PSEL_nが“H”となり、第n行目の画素の選択トランジスタ512がONとなる。   At time t1, the horizontal synchronization signal HD becomes “L”, at time t2, the control signal PSEL_n becomes “H”, and the selection transistor 512 of the pixel in the n-th row is turned on.

これにより、垂直出力線514に増幅トランジスタ511の出力が接続される。   As a result, the output of the amplification transistor 511 is connected to the vertical output line 514.

また、時刻t2で制御信号PRES_nが“H”となり、第n行目の画素のリセットトランジスタ509をONする。   At time t2, the control signal PRES_n becomes “H”, and the reset transistor 509 of the pixel in the n-th row is turned on.

時刻t2から所定時間経過後の時刻t3で制御信号PRES_nが“L”となり、第n行目の画素のリセットトランジスタ509をOFFして、画素のリセット動作を解除する。   At time t3 after the elapse of a predetermined time from time t2, the control signal PRES_n becomes “L”, the reset transistor 509 of the pixel in the n-th row is turned off, and the pixel reset operation is released.

時刻t3で同時に制御信号PTNが“H”となり、リセット解除時の垂直出力線514の信号レベルが列アンプ701で増幅されてノイズ成分保持容量707に書き込まれる。   At time t3, the control signal PTN simultaneously becomes “H”, and the signal level of the vertical output line 514 at the time of reset release is amplified by the column amplifier 701 and written to the noise component holding capacitor 707.

時刻t4で制御信号PTNを“L”にすると、ノイズ成分保持容量707に保持される。   When the control signal PTN is set to “L” at time t 4, the noise component holding capacitor 707 holds it.

次に、時刻t5で制御信号PTXA_nを“H”にして、第n行目の画素のA画素の転送トランジスタ503をONにする。   Next, at time t5, the control signal PTXA_n is set to “H”, and the transfer transistor 503 of the A pixel of the pixel in the nth row is turned on.

さらに、所定時間後の時刻t6で転送トランジスタ503をOFFにすると、A画素の信号電荷が画素アンプ511に転送される。   Further, when the transfer transistor 503 is turned off at a time t6 after a predetermined time, the signal charge of the A pixel is transferred to the pixel amplifier 511.

また、時刻t7で制御信号PTSを“H”にすると、信号電荷に応じた垂直出力線の信号レベルが列アンプ701で増幅されて信号成分保持容量708に書き込まれる。   When the control signal PTS is set to “H” at time t 7, the signal level of the vertical output line corresponding to the signal charge is amplified by the column amplifier 701 and written to the signal component holding capacitor 708.

時刻t8で制御信号PTSを“L”にすると、信号電荷に応じた信号レベルが、信号成分保持容量708に保持される。   When the control signal PTS is set to “L” at time t8, the signal level corresponding to the signal charge is held in the signal component holding capacitor 708.

ここまでで、第n行目の各画素のリセット状態での出力がノイズ成分保持容量707に、A画素の信号電荷に応じた出力が信号成分保持容量708に保持されている。   Up to this point, the output in the reset state of each pixel in the n-th row is held in the noise component holding capacitor 707, and the output corresponding to the signal charge of the A pixel is held in the signal component holding capacitor 708.

この後、不図示の水平走査回路で水平出力線402、403に各列の出力を順次読み出し、出力アンプ404でこの差分に所定ゲインをかけて出力することにより、第n行目のA画素信号の読み出しが完了する。   Thereafter, the output of each column is sequentially read to the horizontal output lines 402 and 403 by a horizontal scanning circuit (not shown), and the difference is multiplied by a predetermined gain and output by the output amplifier 404, whereby the A pixel signal of the nth row is output. Reading is completed.

続いて、時刻t9で水平同期信号HDが“L”になるが、時刻t2で制御信号PSEL_nは“H”の状態を維持しているため、選択される行は変わらず第n行目が選択されている状態である。   Subsequently, the horizontal synchronization signal HD becomes “L” at time t9, but the control signal PSEL_n maintains the “H” state at time t2, so the selected row remains unchanged and the nth row is selected. It is a state that has been.

また、時刻t10で制御信号PRES_nが“H”となり、第n行目の画素のリセットトランジスタ509をONする。   At time t10, the control signal PRES_n becomes “H”, and the reset transistor 509 of the pixel in the n-th row is turned on.

時刻t10から所定時間経過後の時刻t11で制御信号PRES_nが“L”となり、第n行目の画素のリセットトランジスタ509をOFFして、画素のリセット動作を解除する。   At time t11 after the elapse of a predetermined time from time t10, the control signal PRES_n becomes “L”, the reset transistor 509 of the pixel in the n-th row is turned off, and the pixel reset operation is released.

時刻t11で同時に制御信号PTNが“H”となり、リセット解除時の垂直出力線514の信号レベルが列アンプ701で増幅されてノイズ成分保持容量707に書き込まれる。   At time t11, the control signal PTN simultaneously becomes “H”, and the signal level of the vertical output line 514 at the time of reset release is amplified by the column amplifier 701 and written to the noise component holding capacitor 707.

時刻t12で制御信号PTNを“L”にすると、ノイズ成分保持容量707に保持される。   When the control signal PTN is set to “L” at time t12, the noise component holding capacitor 707 holds it.

次に、時刻t13で制御信号PTXB_nを“H”にして、第n行目の画素のB画素の転送トランジスタ504をONにする。   Next, at time t13, the control signal PTXB_n is set to “H”, and the transfer transistor 504 of the B pixel of the pixel in the nth row is turned on.

さらに、所定時間後の時刻t14で転送トランジスタ504をOFFにすると、B画素の信号電荷が画素アンプ511に転送される。   Further, when the transfer transistor 504 is turned off at time t14 after a predetermined time, the signal charge of the B pixel is transferred to the pixel amplifier 511.

また、時刻t15で制御信号PTSを“H”にすると、信号電荷に応じた垂直出力線の信号レベルが列アンプ701で増幅されて信号成分保持容量708に書き込まれる。   When the control signal PTS is set to “H” at time t15, the signal level of the vertical output line corresponding to the signal charge is amplified by the column amplifier 701 and written to the signal component holding capacitor 708.

時刻t16で制御信号PTSを“L”にすると、信号電荷に応じた信号レベルが、信号成分保持容量708に保持される。   When the control signal PTS is set to “L” at time t16, the signal level corresponding to the signal charge is held in the signal component holding capacitor 708.

この後、不図示の水平走査回路で水平出力線402、403に各列の出力を順次読み出し、出力アンプ404でこの差分に所定ゲインをかけて出力することにより、第n行目のB画素信号の読み出しが完了する。   Thereafter, the output of each column is sequentially read to the horizontal output lines 402 and 403 by a horizontal scanning circuit (not shown), and the difference is multiplied by a predetermined gain and output by the output amplifier 404, whereby the B pixel signal of the nth row is output. Reading is completed.

ここで、第n行目の画素のA画素信号とB画素信号の読出しが完了する。   Here, the readout of the A pixel signal and the B pixel signal of the pixel in the nth row is completed.

つまり、このような読み出し動作を繰り返すことにより、奇数フレームでは撮像面の所定領域のA+B画素を取得し、偶数フレームでは撮像面の所定領域のA画素とB画素が得られる。   That is, by repeating such a reading operation, A + B pixels in a predetermined area on the imaging surface are obtained in odd frames, and A pixels and B pixels in a predetermined area on the imaging surface are obtained in even frames.

奇数フレームで得られたA+B画素信号は、AFE102でA/D変換されてデジタル信号に変換され、DSP104に入力される。   The A + B pixel signal obtained in the odd frame is A / D converted by the AFE 102 to be converted into a digital signal, and input to the DSP 104.

DSP104の画像補正ブロック308にてデジタル補正が施され、現像ブロック301と画像圧縮ブロック302を経由して、表示媒体制御ブロック305を用いて30frame/secで表示媒体108にスルー表示させる。それとともに、記録媒体制御ブロック304を用いて記録媒体109に記録される。   Digital correction is performed in the image correction block 308 of the DSP 104, and through the development block 301 and the image compression block 302, through display is performed on the display medium 108 at 30 frames / sec using the display medium control block 305. At the same time, the data is recorded on the recording medium 109 using the recording medium control block 304.

一方、偶数フレームで得られたA画素信号及びB画素信号も、奇数フレーム同様に、AFE102でA/D変換されてデジタル信号に変換され、DSP104に入力される。   On the other hand, the A pixel signal and the B pixel signal obtained in the even frame are also A / D converted by the AFE 102 and converted into a digital signal, and input to the DSP 104 as in the odd frame.

DSP104のAF用補正ブロック309を経由して、画素ごとの補正や、撮影時の光学条件に応じた補正が行われる。   Through the AF correction block 309 of the DSP 104, correction for each pixel and correction according to optical conditions at the time of shooting are performed.

その後、補正結果を用いてAFブロック306でA画素信号とB画素信号から既知の相関演算を行い、位相差検出結果を算出して焦点検出動作が可能な状態になる。   After that, the AF block 306 uses the correction result to perform a known correlation operation from the A pixel signal and the B pixel signal, and calculates the phase difference detection result to enable the focus detection operation.

算出された位相差検出結果を受けたCPU105は、撮影レンズ202のピント調整用レンズ群205の位置制御を行うことでAF制御を行う。   Upon receiving the calculated phase difference detection result, the CPU 105 performs AF control by controlling the position of the focus adjustment lens group 205 of the photographing lens 202.

次に、図2に示した撮像装置の動画撮影処理を図11のフローチャートに沿って説明する。   Next, the moving image shooting process of the imaging apparatus shown in FIG. 2 will be described along the flowchart of FIG.

CPU105は、モードダイアル113により選択された動画モードに設定される。   The CPU 105 is set to the moving image mode selected by the mode dial 113.

CPU105は、メインミラー207、サブミラー208、フォーカルプレーンシャッタ210の開動作を行う。この動作により、図2(b)に示すように、撮像素子101に被写体像が入射するようになる。   The CPU 105 opens the main mirror 207, the sub mirror 208, and the focal plane shutter 210. With this operation, the subject image enters the image sensor 101 as shown in FIG.

次に、CPU105は、シャッタスイッチSW2がONされているか否かを判断する。
シャッタスイッチSW2(112)がONの場合、CPU105は、記録媒体109に動画像データを書き込む記録動作を開始する。
Next, the CPU 105 determines whether or not the shutter switch SW2 is turned on.
When the shutter switch SW2 (112) is ON, the CPU 105 starts a recording operation for writing moving image data to the recording medium 109.

また、シャッタスイッチSW2(112)がOFFの場合、CPU105は、記録媒体109に動画像データを書き込む記録動作が現在実行されている場合、その記録動作を停止する。   When the shutter switch SW2 (112) is OFF, the CPU 105 stops the recording operation when a recording operation for writing moving image data to the recording medium 109 is currently being executed.

すなわち、CPU105は、シャッタスイッチSW2(112)がONの間は、動画像データを記録し続け、シャッタスイッチSW2(112)がOFFの間は動画像データの記録処理を停止する。   That is, the CPU 105 continues to record moving image data while the shutter switch SW2 (112) is ON, and stops recording processing of moving image data while the shutter switch SW2 (112) is OFF.

CPU105は、表示媒体108への動画像データのモニタ表示を行うために、露出調整を行う。   The CPU 105 performs exposure adjustment in order to perform monitor display of moving image data on the display medium 108.

この露出調整では、直前に撮影した画像データから露光量を判断し、適切な露光量となるように、レンズの絞り204やAFE102のゲイン設定を変更する。   In this exposure adjustment, the exposure amount is determined from the image data taken immediately before, and the lens diaphragm 204 and the AFE 102 gain settings are changed so as to obtain an appropriate exposure amount.

次に、CPU105は、撮影処理を開始する。動画撮影時は、撮像素子101は、TG103からの制御信号に従い、電荷のリセット、電荷の蓄積、電荷の読み出しを繰り返し実行する。   Next, the CPU 105 starts shooting processing. During moving image shooting, the image sensor 101 repeatedly executes charge reset, charge accumulation, and charge read in accordance with a control signal from the TG 103.

位相差検出行の読み出し位置は、ユーザが設定する焦点検出枠(AF枠)に応じて変更される。   The readout position of the phase difference detection row is changed according to the focus detection frame (AF frame) set by the user.

位相差検出結果をCPU105が受け取り、撮影レンズ202内のピント調整用レンズ群205の位置を随時変更してAF制御を行う。   The CPU 105 receives the phase difference detection result, and performs AF control by changing the position of the focus adjustment lens group 205 in the photographing lens 202 as needed.

次に、CPU105は、電源スイッチ110がOFFであれば、動画終了処理を行う。   Next, if the power switch 110 is OFF, the CPU 105 performs a moving image end process.

動画終了処理は、現在記録動作中であれば記録動作の停止、撮像素子101の読み出し停止、DSP104の現像処理の停止を行うとともに、フォーカルプレーンシャッタ210を閉じて、メインミラー207、サブミラー208をダウンする。   In the movie end process, if the recording operation is currently in progress, the recording operation is stopped, the reading of the image sensor 101 is stopped, the development processing of the DSP 104 is stopped, the focal plane shutter 210 is closed, and the main mirror 207 and the sub mirror 208 are lowered. To do.

一方で、電源スイッチ110がONのままであれば、CPU105は、モードダイアル112をチェックする。   On the other hand, if the power switch 110 remains ON, the CPU 105 checks the mode dial 112.

モードダイアル112が動画モードのままであれば、シャッタスイッチSW2のON/OFF判断に戻る。   If the mode dial 112 remains in the moving image mode, the process returns to the ON / OFF determination of the shutter switch SW2.

以上の構成によれば、動画モードで高い解像度が求められる拡大表示やクロップ表示において、位相差検出の分解能を下げることなく、高速なフレームレートで表示を行うことが可能になる。すなわち、上述したように、画像生成用信号の取得フレームと位相差検出用信号の取得フレームを所定周期で切り換えることで、高速なフレームレートと位相差検出の高分解能を実現することができる。   According to the above configuration, in enlarged display or crop display that requires high resolution in the moving image mode, it is possible to perform display at a high frame rate without reducing the resolution of phase difference detection. That is, as described above, by switching the acquisition frame of the image generation signal and the acquisition frame of the phase difference detection signal at a predetermined cycle, a high frame rate and high resolution of phase difference detection can be realized.

次に、本発明の第2の実施例について説明を行う。本実施例では、動画モードにおける全画面表示と拡大表示の切り換えについて説明を行う。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, switching between full screen display and enlarged display in the moving image mode will be described.

まず、全画面表示のモードにおける撮像素子の読み出しについて説明する。   First, reading of the image sensor in the full screen display mode will be described.

全画面の表示を行う場合、垂直方向を所定行数ごとに間引き読み出しを行い、撮像素子の全面を垂直方向に走査した後、再度走査を垂直方向上部の行に戻し、先の走査で読み出さなかった行のみを再度走査する。換言すれば、撮像素子の全画素領域を垂直方向に所定の間引き率で間引いて読み出す第1の垂直走査と、該第1の垂直走査と異なる間引き率で間引いて読み出す第2の垂直走査と、を行う。   When displaying the entire screen, the vertical direction is thinned and read every predetermined number of rows, the entire surface of the image sensor is scanned in the vertical direction, and then the scan is returned to the upper row in the vertical direction again. Scan again only those rows. In other words, a first vertical scan that reads out all the pixel regions of the image sensor in the vertical direction with a predetermined thinning rate, and a second vertical scan that reads out with a thinning rate different from the first vertical scan, I do.

1度目の走査時は対象行の各画素のA+B画素信号を読み出し、2度目の走査時は対象行の各画素のA画素とB画素を読み出し、1度目の走査時に読み出したA+B画素の信号で動画像を形成し、2度目の走査時に読み出したA画素とB画素で位相差検出を行う。   During the first scan, the A + B pixel signal of each pixel in the target row is read, and during the second scan, the A pixel and B pixel of each pixel in the target row are read, and the A + B pixel signal read out during the first scan. A moving image is formed, and phase difference detection is performed using the A and B pixels read out during the second scanning.

まず、この垂直走査の様子について図12を用いて説明する。図12(a)は撮像素子の撮像面全体を示す。   First, the state of this vertical scanning will be described with reference to FIG. FIG. 12A shows the entire imaging surface of the imaging device.

図12の斜線部はOpticalBlack(OB)部を示している。   The hatched portion in FIG. 12 indicates an optical black (OB) portion.

垂直方向の間引き読み出しを行う場合の読み出し行の模式図を図12(b)に示す。図中の太枠で囲まれた行が読み出し対象行であり、その他の行は間引き動作により間引かれる行である。   FIG. 12B shows a schematic diagram of a readout row when performing thinning readout in the vertical direction. In the figure, lines surrounded by a thick frame are read target lines, and the other lines are lines that are thinned out by a thinning operation.

つまり、V1行を読み出した後、次は3行後のV2行が読み出されることを示している。続いて、V3行〜V7行を同じ間引き率で読み出しを行う。ここまでを、便宜上第1垂直走査と呼ぶ。   That is, after the V1 row is read, the next V2 row after the third row is read. Subsequently, the V3 to V7 rows are read at the same thinning rate. The process up to this point is referred to as first vertical scanning for convenience.

V7行まで第1垂直走査で読み出した後は、垂直走査回路は再度V8行まで戻る。そして、V8行を読み出した後、次はV9行を読み出す。   After reading to the V7 line by the first vertical scanning, the vertical scanning circuit returns to the V8 line again. Then, after reading the V8 row, the V9 row is read next.

すでに第1走査で読み出しているV4行をスキップし、V10行及びV11行を読み出す。   The V4 row that has already been read in the first scan is skipped, and the V10 and V11 rows are read.

同様に、すでに第1走査で読み出しているV5行をスキップし、V12行及びV13行を読み出す。ここまでの垂直走査を第2垂直走査と呼ぶ。   Similarly, the V5 row already read in the first scan is skipped, and the V12 and V13 rows are read. The vertical scanning so far is referred to as a second vertical scanning.

このように、本実施例では、同期信号に同期して撮像素子の全画素領域のうち部分領域に設けられるA画素+B画素から画像生成用信号を読み出す第1の読み出しモード(第1の垂直走査)を有する。また、同期信号に同期して部分領域のうち該部分領域よりも小さい焦点検出領域に設けられるA画素(またはB画素)から焦点検出用信号を読み出す第2の読み出しモード(第2の垂直走査)を有する。具体的には、垂直走査回路506の動作により、複数の画素を垂直方向に所定の間引き率で間引いて読み出す第1の垂直走査と、該第1の垂直走査と異なる間引き率で間引いて読み出す第2の垂直走査と、が可能となる。また、撮像装置は、画像生成用信号を生成するための第1の動作と第1の垂直走査で画素を読み出す第1の駆動制御手段と、焦点検出用信号を生成するための第2の動作と第1の垂直走査または第2の垂直走査で画素を読み出す第2の駆動制御手段と、を有する。   As described above, in the present embodiment, the first readout mode (first vertical scanning) in which the image generation signal is read out from the A pixel + B pixel provided in the partial region in the entire pixel region of the image sensor in synchronization with the synchronization signal. ). Further, a second readout mode (second vertical scanning) in which a focus detection signal is read out from an A pixel (or B pixel) provided in a focus detection area smaller than the partial area in synchronization with the synchronization signal. Have Specifically, by the operation of the vertical scanning circuit 506, the first vertical scanning for reading out a plurality of pixels at a predetermined thinning rate in the vertical direction and the first reading at a thinning rate different from that of the first vertical scanning are performed. Two vertical scans are possible. In addition, the imaging apparatus includes a first operation for generating an image generation signal, a first drive control unit that reads out pixels by a first vertical scan, and a second operation for generating a focus detection signal. And a second drive control means for reading out pixels by the first vertical scanning or the second vertical scanning.

先に説明したとおり、第1垂直走査で読み出されるV1行〜V7行はA画素+B画素を読み出して、この出力を用いて動画像を形成し、第2垂直走査で読み出されるV8行〜V13行はA画素とB画素を読み出して、この出力を用いて位相差検出を行う。   As described above, the V1 to V7 rows read in the first vertical scan read out the A pixel + B pixel, form a moving image using this output, and the V8 to V13 rows read out in the second vertical scan. Reads out the A pixel and the B pixel and performs phase difference detection using this output.

このように、本実施例では、撮像素子の全画素領域を間引き読み出しすることで、全画素領域のうち第1の部分領域(V1行〜V7行)から画像生成用信号を読み出すように制御する。また、第1の部分領域とは異なる第2の部分領域(V8行〜V13行)から焦点検出用信号を読み出すように制御する。   As described above, in this embodiment, the entire pixel area of the image sensor is thinned and read out, thereby controlling the image generation signal to be read from the first partial area (V1 to V7 lines) of all the pixel areas. . Further, control is performed so that the focus detection signal is read from the second partial area (line V8 to line V13) different from the first partial area.

本実施例では、全画面表示は第1の垂直走査と第2の垂直走査で実現される読み出しを行い、拡大表示は第1の実施例で説明したフレームを分けて読み出しを行う。   In the present embodiment, full-screen display is read by the first vertical scan and second vertical scan, and enlarged display is performed by dividing the frame described in the first embodiment.

次に、本発明の第3の実施例について説明を行う。本実施例では、動画モードにおける拡大表示の位相差検出フレームでの読み出し行の制限について説明を行う。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a description will be given of the restriction on the readout row in the enlarged phase difference detection frame in the moving image mode.

上述した拡大表示の位相差検出フレームにおける読み出しを停止することが考えられる。これは、すべてのフレームにおいて常時撮像素子からの読み出しを行っているため、電力の消費が大きくなることが想定されるためである。   It is conceivable to stop reading in the phase difference detection frame of the enlarged display described above. This is because it is assumed that power consumption increases because reading from the image sensor is always performed in all frames.

例えば、ユーザからの位相差検出の実行指示がない場合、つまりSW1が押下されていない場合は位相差検出を実行せずに、位相差検出フレームの読み出しを停止する。換言すれば、CPU105は、撮影準備動作を指示する信号を受信していない期間(SW1が押下されていない期間)は、第2の読み出しモードを停止するように制御する。また、焦点検出動作が完了して合焦後、再度焦点検出動作が開始するまで、位相差検出フレームの読み出しを停止して撮像素子の省電制御を行うようにしてもよい。   For example, when there is no instruction to execute phase difference detection from the user, that is, when SW1 is not pressed, reading of the phase difference detection frame is stopped without executing phase difference detection. In other words, the CPU 105 performs control so that the second readout mode is stopped during a period in which a signal instructing the shooting preparation operation is not received (period in which SW1 is not pressed). Alternatively, after the focus detection operation is completed and after focusing, reading of the phase difference detection frame may be stopped and power saving control of the image sensor may be performed until the focus detection operation starts again.

ユーザの指示があるまで位相差検出信号の読み出しを停止する場合を図13に示す。   FIG. 13 shows a case where reading of the phase difference detection signal is stopped until a user instruction is given.

図13の時刻t1は、位相差検出フレームの開始時刻であるが、ユーザによりSW1が押下されていないため、トリガ信号SW1が“H”である。   Although the time t1 in FIG. 13 is the start time of the phase difference detection frame, the trigger signal SW1 is “H” because SW1 is not pressed by the user.

このとき、時刻t1〜時刻t2までの位相差検出フレームの読み出しを停止させる。   At this time, reading of the phase difference detection frame from time t1 to time t2 is stopped.

また、このとき撮像素子101の各種アンプの電流制御を行うことにより、省電効率を上げることができる。   At this time, by controlling the currents of various amplifiers of the image sensor 101, the power saving efficiency can be increased.

例えば、図4に示される出力アンプ404、図7に示される列アンプ701、フォロア704などが省電対象に挙げられる。   For example, the output amplifier 404 shown in FIG. 4, the column amplifier 701 and the follower 704 shown in FIG.

さらに、AFE102とDSP104との間のI/F(例えばLVDS)の電流制御を行うことも考えらえる。   Further, it is conceivable to perform current control of an I / F (for example, LVDS) between the AFE 102 and the DSP 104.

また、撮像素子に設定された焦点検出枠に応じて、位相差検出読み出し領域(焦点検出領域)を変更するように制御してもよい。具体的には、撮像装置で設定される焦点検出枠に応じて、位相差検出フレームの読み出し行数を減らすことで省電効果が得られる。   Further, control may be performed so as to change the phase difference detection readout region (focus detection region) according to the focus detection frame set in the image sensor. Specifically, a power saving effect can be obtained by reducing the number of readout rows of the phase difference detection frame in accordance with the focus detection frame set in the imaging apparatus.

図14にクロップ表示領域と焦点検出枠と位相差検出読出し領域の関係を示している。   FIG. 14 shows the relationship among the crop display area, the focus detection frame, and the phase difference detection readout area.

例えば、図14(a)では撮像面の中央をクロップ表示する場合を示しており、クロップ表示領域は領域1401で表される。また、焦点検出枠は領域1402であり、ドットで示される領域である。   For example, FIG. 14A shows a case where the center of the imaging surface is displayed in a cropped manner, and the crop display area is represented by an area 1401. The focus detection frame is a region 1402, which is a region indicated by dots.

さらに、太枠で囲まれた領域は位相差検出フレームで読み出す領域を示す。つまり、図14(a)の例では、焦点検出枠の範囲を位相差検出フレームですべて読み出すことを表している。   Further, an area surrounded by a thick frame indicates an area read by the phase difference detection frame. That is, in the example of FIG. 14A, the entire range of the focus detection frame is read with the phase difference detection frame.

次に、図14(b)では焦点検出枠は領域1403であり、太枠で囲まれた領域1404が位相差検出フレームで読み出す領域である。   Next, in FIG. 14B, the focus detection frame is a region 1403, and a region 1404 surrounded by a thick frame is a region read by the phase difference detection frame.

これは、図14(a)に示した例と異なる点は、クロップ表示領域1401の水平方向の領域まで位相差検出フレームで読み出す領域を広げている点であり、このようにすることにより、被写体の追尾演算が可能になる。   This is different from the example shown in FIG. 14A in that the area to be read out by the phase difference detection frame is extended to the horizontal direction area of the crop display area 1401. Can be tracked.

さらに、図14(c)では複数の焦点検出枠がある例を示している。太枠で囲まれた領域1405と1406が位相差検出フレームで読み出す領域である。   Further, FIG. 14C shows an example in which there are a plurality of focus detection frames. Areas 1405 and 1406 surrounded by a thick frame are areas to be read out in the phase difference detection frame.

図14(a)〜(c)に共通して、位相差検出フレームにおいて、太枠で囲まれた領域以外の領域は非読み出し対象である。   In common with FIGS. 14A to 14C, in the phase difference detection frame, the area other than the area surrounded by the thick frame is a non-read target.

このように、撮像装置で設定される焦点検出枠に応じて、位相差検出フレームの読み出し領域を制限することによって、省電効果を得ることができる。   As described above, the power saving effect can be obtained by limiting the readout region of the phase difference detection frame in accordance with the focus detection frame set in the imaging apparatus.

また、被写体の輝度に応じて、位相差検出読み出し領域(焦点検出領域)を変更するようにしてもよい。具体的には、被写体の輝度レベルに応じて、位相差検出フレームの読み出し行数を変更することでも省電を行うことが可能である。   Further, the phase difference detection readout area (focus detection area) may be changed according to the luminance of the subject. Specifically, it is possible to save power by changing the number of read rows of the phase difference detection frame in accordance with the luminance level of the subject.

例えば、明るい被写体の場合は、位相差検出フレームの読み出し行数を間引いて読み出し行数を制限し、暗い被写体の場合は、非間引きで読み出すようにする。換言すれば、CPU105は、被写体の輝度が所定値よりも大きい場合、焦点検出領域を間引き読み出しするように制御し、被写体の輝度が所定値よりも小さい場合、焦点検出領域を非間引き読み出しするように制御する。   For example, in the case of a bright subject, the number of readout rows in the phase difference detection frame is thinned out to limit the number of readout rows, and in the case of a dark subject, readout is performed without thinning out. In other words, the CPU 105 controls to read out the focus detection area when the luminance of the subject is larger than the predetermined value, and reads out the focus detection region when the luminance of the subject is lower than the predetermined value. To control.

以上、ユーザのよる撮影指示や撮像装置であらかじめ設定される焦点検出枠、さらに被写体の輝度レベルに応じて、位相差検出フレームにおける読み出し行数を適応的に制限することにより、省電効果を得ることが可能である。   As described above, it is possible to obtain a power saving effect by adaptively limiting the number of read lines in the phase difference detection frame in accordance with a user's shooting instruction, a focus detection frame preset in the imaging apparatus, and a luminance level of the subject. It is possible.

さらに、非読み出し期間において、撮像素子101の各種アンプの電流制御や、AFE102とDSP104の間のI/Fの電流制御を行うことにより、省電の効率をさらに上げることが可能である。   Furthermore, power saving efficiency can be further improved by performing current control of various amplifiers of the image sensor 101 and I / F current control between the AFE 102 and the DSP 104 in the non-reading period.

次に、本発明の第4の実施例について説明を行う。本実施例では、デジタル出力に対応したCMOS型撮像素子を用いた場合の省電方法について説明を行う。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a power saving method in the case of using a CMOS type image sensor that supports digital output will be described.

上述の撮像装置は、アナログ出力に対応したCMOS型撮像素子とAFEの組み合わせから成ることを前提としていたが、デジタル出力に対応したCMOS型撮像素子を使うことも可能である。   The above-described image pickup apparatus is premised on the combination of a CMOS image pickup element corresponding to analog output and an AFE, but a CMOS image pickup element compatible with digital output can also be used.

この場合、当然ながら撮像素子からデジタル出力が得られるため、AFE102は不要になる。   In this case, since the digital output is naturally obtained from the image sensor, the AFE 102 is not necessary.

よって撮像システムとしては、撮像素子101の出力がDSP104に直接入力される構成が想定される。   Accordingly, a configuration in which the output of the image sensor 101 is directly input to the DSP 104 is assumed as the imaging system.

図15にデジタル出力型の撮像素子の構成の一例を示す。   FIG. 15 shows an example of the configuration of a digital output type image sensor.

画素1501は行列状に配置されており、垂直方向の各画素は垂直出力線1502で接続されている。   The pixels 1501 are arranged in a matrix, and the pixels in the vertical direction are connected by a vertical output line 1502.

垂直出力線1502は列アンプ1503の入力に接続されている。   The vertical output line 1502 is connected to the input of the column amplifier 1503.

列アンプ1503は垂直出力線からの入力に所定ゲインをかけて、コンパレータ1505に出力する。制御スイッチ1504は各列アンプの電源を制御する。   The column amplifier 1503 multiplies the input from the vertical output line by a predetermined gain and outputs it to the comparator 1505. A control switch 1504 controls the power supply of each column amplifier.

コンパレータ1505は列毎に用意され、一方の入力には垂直出力線が接続され、他方の入力にはランプ源1506が接続されている。制御スイッチ1507は各コンパレータの電源を制御する。   The comparator 1505 is prepared for each column, and a vertical output line is connected to one input, and a lamp source 1506 is connected to the other input. A control switch 1507 controls the power supply of each comparator.

コンパレータ1505では、垂直出力線の出力とランプ源から出力されるランプ信号が比較される。   The comparator 1505 compares the output of the vertical output line with the ramp signal output from the lamp source.

ラッチ部1508は、コンパレータの比較結果に応じて、カウンタ1509のカウント値を保持する。   The latch unit 1508 holds the count value of the counter 1509 according to the comparison result of the comparator.

列メモリ1510は、行単位でラッチ部1508でラッチされた結果を保持する。列メモリ1510で保持されたデータは不図示の水平転送回路によって、順次撮像素子外に出力される。   The column memory 1510 holds the result latched by the latch unit 1508 in units of rows. The data held in the column memory 1510 is sequentially output outside the image sensor by a horizontal transfer circuit (not shown).

これまで述べてきた、動画像生成フレームと位相差検出フレームを分ける撮像シーケンスに、図15に示されるデジタル出力型の撮像素子を適用した場合、動画生成フレームと位相差検出フレームで単位画素あたりの構成ビット数を変えることが考えられる。   When the digital output type image sensor shown in FIG. 15 is applied to the imaging sequence that divides the moving image generation frame and the phase difference detection frame as described above, per unit pixel in the moving image generation frame and the phase difference detection frame. It is conceivable to change the number of constituent bits.

例えば、動画生成フレームは動画記録や表示媒体によるモニタ表示に使用されるため、データの階調性を確保したいため、単位画素あたり14ビットのデータで構成する。   For example, since a moving image generation frame is used for moving image recording or monitor display by a display medium, it is composed of 14-bit data per unit pixel in order to ensure gradation of data.

一方、位相差検出フレームで読み出される信号は位相差検出演算に用いるため、動画生成フレームに対してビット数を落としても問題ないと考えられる。よって、例えば12ビットのデータで構成するようにする。   On the other hand, since the signal read in the phase difference detection frame is used for the phase difference detection calculation, it is considered that there is no problem even if the number of bits is reduced with respect to the moving image generation frame. Therefore, for example, it is composed of 12-bit data.

よって、位相差検出フレームにおける読み出し期間の割合が小さくなり、相対的に非読み出し期間の割合が大きくなるので省電効果が得られる。   Therefore, the ratio of the readout period in the phase difference detection frame is reduced, and the ratio of the non-readout period is relatively increased, so that a power saving effect can be obtained.

また、非読み出し期間において、列アンプ1503の電源制御スイッチ1504をOFFして、コンパレータ1506の電源制御スイッチ1507をOFFすることにより、撮像素子の消費電力を抑えてさらなる省電効果が得られる。   Further, by turning off the power control switch 1504 of the column amplifier 1503 and turning off the power control switch 1507 of the comparator 1506 during the non-reading period, the power consumption of the image sensor can be suppressed and a further power saving effect can be obtained.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線/無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。   Also, when a software program that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied from a recording medium directly to a system or apparatus having a computer that can execute the program using wired / wireless communication, and the program is executed Are also included in the present invention.

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するための手順が記述されたコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。   Accordingly, the program code itself supplied and installed in the computer in order to implement the functional processing of the present invention by the computer also realizes the present invention. That is, the present invention includes a computer program itself in which a procedure for realizing the functional processing of the present invention is described.

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光/光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。   In this case, the program may be in any form as long as it has a program function, such as an object code, a program executed by an interpreter, or script data supplied to the OS. As a recording medium for supplying the program, for example, a magnetic recording medium such as a hard disk or a magnetic tape, an optical / magneto-optical storage medium, or a nonvolatile semiconductor memory may be used.

また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。   As a program supply method, a computer program that forms the present invention is stored in a server on a computer network, and a connected client computer downloads and programs the computer program.

本発明は、コンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に好適に利用できる。   The present invention can be suitably used for an imaging apparatus such as a compact digital camera, a single-lens reflex camera, and a video camera.

105 CPU 105 CPU

Claims (16)

1つのマイクロレンズに対して第1の光電変換部および第2の光電変換部を備える撮像素子を制御する制御装置であって、
同期信号に同期して前記撮像素子の画素領域のうち部分領域に設けられる前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部から画像生成用信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記同期信号に同期して前記部分領域のうち該部分領域よりも小さい焦点検出領域に設けられる前記第1の光電変換部もしくは前記第2の光電変換部から焦点検出用信号を読み出す第2の読み出しモードと、を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記同期信号に応じて、前記第1の読み出しモードと、前記第2の読み出しモードと、を切り換えることを特徴とする制御装置。
A control device that controls an imaging device including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit for one microlens,
A first readout mode for reading out an image generation signal from the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit provided in a partial region of the pixel region of the image sensor in synchronization with a synchronization signal, and the synchronization A second readout mode for reading out a focus detection signal from the first photoelectric conversion unit or the second photoelectric conversion unit provided in a focus detection region smaller than the partial region in synchronization with a signal; Control means for controlling
The control device, wherein the control means switches between the first readout mode and the second readout mode in accordance with the synchronization signal.
前記同期信号は、連続撮影時の各フレームのデータ作成を開始するタイミング信号であることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the synchronization signal is a timing signal for starting creation of data of each frame during continuous shooting. 前記制御手段は、フレームごとに交互に、前記第1の読み出しモードと、前記第2の読み出しモードと、を切り換えることを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the control unit switches between the first readout mode and the second readout mode alternately for each frame. 前記制御手段は、前記部分領域から前記画像生成用信号を非間引き読み出しするように制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の制御装置。   4. The control device according to claim 1, wherein the control unit performs control so as to read out the image generation signal from the partial region in a non-decimated manner. 5. 前記制御手段は、前記撮像素子に設定された焦点検出枠に応じて、前記焦点検出領域を変更することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の制御装置。   5. The control apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the focus detection area in accordance with a focus detection frame set in the image sensor. 6. 前記制御手段は、前記撮像素子の全画素領域を間引き読み出しすることで、前記全画素領域のうち第1の部分領域から前記画像生成用信号を読み出すように制御し、前記第1の部分領域とは異なる第2の部分領域から前記焦点検出用信号を読み出すように制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の制御装置。   The control means controls to read out the image generation signal from a first partial area of the entire pixel area by thinning out and reading out the entire pixel area of the imaging element, 4. The control device according to claim 1, wherein control is performed so that the focus detection signal is read from different second partial areas. 5. 前記制御手段は、撮影準備動作を指示する信号を受信していない期間は、前記第2の読み出しモードを停止することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の制御装置。   7. The control device according to claim 1, wherein the control unit stops the second readout mode during a period in which a signal for instructing an imaging preparation operation is not received. 前記制御手段は、被写体の輝度に応じて前記焦点検出領域を変更することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the control unit changes the focus detection area according to a luminance of a subject. 前記制御手段は、前記被写体の輝度が所定値よりも大きい場合、前記焦点検出領域を間引き読み出しすることを特徴とする請求項8に記載の制御装置。   The control device according to claim 8, wherein the control unit reads out the focus detection area when the luminance of the subject is larger than a predetermined value. 前記制御手段は、表示装置に所定の周期で表示を更新させ、
前記所定の周期は、前記同期信号の周期の2倍であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の制御装置。
The control means causes the display device to update the display at a predetermined cycle,
The control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined period is twice the period of the synchronization signal.
前記第2の読み出しモードの読み出し行数は、前記第1の読み出しモードの読み出し行数の1/2以下であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載の制御装置。   11. The control device according to claim 1, wherein the number of read rows in the second read mode is equal to or less than ½ of the number of read rows in the first read mode. 1つのマイクロレンズに対して第1の光電変換部および第2の光電変換部を備える撮像素子と、
請求項1ないし11のいずれか1項に記載の制御装置と、を備えた撮像装置。
An image sensor comprising a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit for one microlens;
An imaging device comprising: the control device according to claim 1.
前記撮像素子は、複数の画素を有し、
各画素に、前記マイクロレンズと、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部と、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部で生成された電荷を保持する蓄積容量と、を有し、
前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部の電荷を前記蓄積容量に転送する第1の動作で前記画像生成用信号を生成し、
前記第1の光電変換部の電荷もしくは前記第2の光電変換部の電荷を前記蓄積容量に転送する第2の動作で前記焦点検出用信号を生成し、
前記複数の画素を垂直方向に所定の間引き率で間引いて読み出す第1の垂直走査と、前記第1の垂直走査と異なる間引き率で間引いて読み出す第2の垂直走査と、が可能な垂直走査回路と、
前記第1の動作と前記第1の垂直走査で画素を読み出す第1の駆動制御手段と、
前記第2の動作と前記第1の垂直走査または前記第2の垂直走査で画素を読み出す第2の駆動制御手段と、
を有することを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
The image sensor has a plurality of pixels,
Accumulation that holds charges generated by the microlens, the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit, and the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit in each pixel Capacity, and
Generating the image generation signal in a first operation of transferring charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to the storage capacitor;
Generating the focus detection signal in a second operation of transferring the charge of the first photoelectric conversion unit or the charge of the second photoelectric conversion unit to the storage capacitor;
A vertical scanning circuit capable of performing a first vertical scanning for reading out the plurality of pixels by thinning out at a predetermined thinning rate in the vertical direction and a second vertical scanning for reading out the plurality of pixels by thinning out at a thinning rate different from the first vertical scanning. When,
First drive control means for reading out pixels by the first operation and the first vertical scanning;
Second drive control means for reading out pixels by the second operation and the first vertical scanning or the second vertical scanning;
The imaging apparatus according to claim 12, comprising:
1つのマイクロレンズに対して第1の光電変換部および第2の光電変換部を備える撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
同期信号に同期して前記撮像素子の画素領域のうち部分領域に設けられる前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部から画像生成用信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記同期信号に同期して前記部分領域のうち該部分領域よりも小さい焦点検出領域に設けられる前記第1の光電変換部もしくは前記第2の光電変換部から焦点検出用信号を読み出す第2の読み出しモードと、を制御する制御ステップと、
前記同期信号に応じて、前記第1の読み出しモードと、前記第2の読み出しモードと、を切り換える切り換えステップと、を有することを特徴とする制御方法。
A method for controlling an imaging apparatus having an imaging element including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit for one microlens,
A first readout mode for reading out an image generation signal from the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit provided in a partial region of the pixel region of the image sensor in synchronization with a synchronization signal, and the synchronization A second readout mode for reading out a focus detection signal from the first photoelectric conversion unit or the second photoelectric conversion unit provided in a focus detection region smaller than the partial region in synchronization with a signal; A control step for controlling,
A control method comprising: a switching step of switching between the first readout mode and the second readout mode in accordance with the synchronization signal.
請求項14に記載の制御方法の各ステップが記述されたコンピュータで実行可能なプログラム。   A computer-executable program in which each step of the control method according to claim 14 is described. コンピュータに、請求項14に記載の制御方法の各ステップを実行させるためのプログラムが記憶されたコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute each step of the control method according to claim 14.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114365477A (en) * 2019-08-27 2022-04-15 富士胶片株式会社 Imaging device, imaging method, and imaging program

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