JP2018042222A - 撮像装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】焦点検出用の信号と画像用の信号との両方の信号を取得する際、フレームレートの低下を抑制する。【解決手段】複数の画素グループのそれぞれは、複数の光電変換部と複数の光電変換部のそれぞれと接続される出力回路部とを含み、それぞれの画素グループの複数の光電変換部は、第1のマイクロレンズを共有する第1および第2の光電変換部と第2のマイクロレンズを共有する第3および第4の光電変換部とを含み、制御部による制御は、焦点検出に用いる画素グループに、第1および第3の光電変換部から信号を出力させ、次いで、第2および第4の光電変換部から信号を出力させる第1の動作と、焦点検出に用いない画素グループに、第1および第2の光電変換部から信号を出力させ、次いで、第3および第4の光電変換部から信号を出力させる第2の動作と、を並行して行わせる第1のモードを含む。【選択図】図1
Description
本発明は、撮像装置およびその駆動方法に関する。
撮像装置のイメージセンサに配される画素において、画像用の信号を取得するだけでなく、焦点検出に必要な信号を取得する技術が知られている。特許文献1には、瞳分割方式を用いることによって、何れの画素でも焦点検出用の信号および画像用の信号を取得可能な撮像装置の駆動方法が示されている。
特許文献1の撮像装置は、焦点検出用の信号と画像用の信号との両方を取得する際、焦点検出用の信号を取得した後に画像用の信号の取得を行うため、フレームレートを向上させることが難しい。
本発明は、焦点検出用の信号と画像用の信号との両方の信号を取得する際、フレームレートの低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る撮像装置は、複数の画素グループと、制御部と、を含む撮像装置であって、複数の画素グループのそれぞれは、複数の光電変換部と、複数の光電変換部のそれぞれと接続される出力回路部と、を含み、それぞれの画素グループの複数の光電変換部は、第1のマイクロレンズを互いに共有する第1の光電変換部および第2の光電変換部と、第2のマイクロレンズを互いに共有する第3の光電変換部および第4の光電変換部と、を含み、制御部による制御は、複数の画素グループのうち焦点検出に用いる画素グループに、第1の光電変換部および第3の光電変換部から出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を出力回路部から出力させ、次いで、第2の光電変換部および第4の光電変換部から出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を出力回路部から出力させる第1の動作と、複数の画素グループのうち焦点検出に用いない画素グループに、第1の光電変換部および第2の光電変換部から出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を出力回路部から出力させ、次いで、第3の光電変換部および第4の光電変換部から出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を出力回路部から出力させる第2の動作と、を並行して行わせる第1のモードを含むことを特徴とする。
上記手段によって、焦点検出用の信号と画像用の信号との両方の信号を取得する際、フレームレートの低下を抑制する技術が提供される。
以下、本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態及び実施例を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
第1の実施形態
図1〜4を参照して、本発明の実施形態による撮像装置の構成、および、その駆動方法について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における撮像装置1に含まれる画素回路の構成例を示す図である。本実施形態において、撮像装置1の撮像領域には、複数の画素が行列状に配される。複数の画素は、画素101、102、201、202を含む。
図1〜4を参照して、本発明の実施形態による撮像装置の構成、および、その駆動方法について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における撮像装置1に含まれる画素回路の構成例を示す図である。本実施形態において、撮像装置1の撮像領域には、複数の画素が行列状に配される。複数の画素は、画素101、102、201、202を含む。
画素101は、それぞれ撮影レンズの瞳の異なる領域を透過する光を受光するように配された光電変換部であるフォトダイオード(PD)11a、11bと、転送スイッチ12a、12bを含む。画素102は、画素101と同様に、PD13a、13bと、転送スイッチ14a、14bを含む。画素101と画素102とは、互いに同じ回路構成を有するが、説明のために異なる符号を付している。画素101および画素102は、共通の出力回路部103に接続され、1つの画素グループを構成する。本実施形態において、同じ画素グループに含まれる画素101、102は、図1に示すように、互いに隣接し、かつ、異なる行および異なる列に配される。本明細書において、図の横方向を行、縦方向を列とそれぞれ呼ぶ。
PD11a、11b、13a、13bは、撮影レンズを含む光学系を通して入射する光に応じた電荷を生成する。また、1つの画素101に含まれるPD11a、11bは、図2で示すが、画素101に対応して配される1つのマイクロレンズ81を共有する。同様に、1つの画素102に含まれるPD13a、13bは、1つのマイクロレンズ81を共有する。換言すると、1つのマイクロレンズ81を互いに共有する複数のPD(光電変換部)によって、1つの画素が構成される。従って、本明細書において、それぞれの画素の位置関係は、それぞれ対応するマイクロレンズ81の位置関係を示すことになる。
このような構成によって、PD11a、11bおよびPD13a、13bは、撮影レンズの瞳領域を左右に分割し、それぞれ異なる瞳領域を透過した光を取り込むことができる。本実施形態において、図1に示されるようにPD11a、13aが、左右に分割された撮影レンズの瞳領域の左側からの光を、PD11b、13bが右側から光を、それぞれ取り込むように配される。つまり、PD11aとPD13aと、および、PD11bとPD13bとは、それぞれ撮影レンズの瞳の同じ領域を透過する光を受光するように配される。また、PD11a、13a、または、PD11b、13bのように、分割された撮影レンズ瞳の境界線に対して同じ瞳の領域を透過した光を受光するPDの位置関係を同瞳と呼ぶ。
転送スイッチ12a、12bは、行ごとに画素グループを制御するための制御線を介してゲート端子に入力される転送パルスφTX1abによって駆動され、PD11a、11bで生成された電荷をFD部15に転送する。同様に、転送スイッチ14a、14bは、制御線を介してゲート端子に入力される転送パルスφTX2abによって駆動され、PD13a、13bで生成された電荷をFD部15に転送する。
出力回路部103は、フローティングディフュージョン(FD)部15、増幅アンプ16、選択スイッチ17、リセットスイッチ18を含む。
FD部15は、PD11a、11b、13a、13bで生成された電荷を一時的に蓄積するとともに、蓄積した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅アンプ16は、ソースフォロアとして機能し、ゲート端子には、FD部15で電荷電圧変換された信号が入力される。また、増幅アンプ16は、一方の主端子(ドレイン端子)が電源線VDDに接続され、他方の主端子(ソース端子)が選択スイッチ17に接続される。選択スイッチ17は、ゲート端子に信号線から入力される選択パルスφSELによって駆動され、一方の主端子(ドレイン端子)が増幅アンプ16に接続され、他方の主端子(ソース端子)が垂直出力線71に接続される。選択パルスφSELがアクティブレベル(ハイレベル)となった場合、選択スイッチ17は導通状態になり、対応する増幅アンプ16のソース端子が垂直出力線71に接続される。リセットスイッチ18は、一方の主端子(ドレイン端子)が電源線VDDに接続され、他方の主端子(ソース端子)がFD部15に接続され。また、リセットスイッチ18は、ゲート端子に信号線から入力されるリセットパルスφRESによって駆動され、FD部15をリセットする。FD部15は、このリセット動作によって、蓄積されていた電荷が除去されうる。
垂直出力線71は、複数の出力回路部103または後述する出力回路部203によって共有され、列信号処理回路700と接続される。列信号処理回路700は、定電流回路72、CDS回路73、AD変換回路74を含む。定電流回路72は、垂直出力線71に接続され、垂直出力線71を介して選択スイッチ17によって選択された増幅アンプ16に定電流を供給し、増幅アンプ16をソースフォロアとして機能させる。選択された増幅アンプ16は、垂直出力線71を介してFD部15の電圧を列信号処理回路700に出力する。定電流回路72、CDS回路73、AD変換回路74については、後述する。
画素201、202の回路構成は、上述の画素101、102と同等の回路構成を有しうる。しかしながら、転送スイッチ22b、24aのゲート端子に接続される制御線が、画素101、102とは異なり、入力される転送パルスがそれぞれφTX1b’、φTX2a’となる。また、画素201、202は共通の出力回路部203に接続され、1つの画素グループを構成する。画素101、102と同様に、その位置関係は、2次元状に配列された画素アレイにおいて、図1に図示されたように、斜めに互いに隣接する。また、画素101、102を含む画素グループと、画素201、202を含む画素グループとは、互いに隣接して配される。
画素101、102と同様に、1つの画素201および202に含まれるPD21a、21bおよびPD23a、23bは、それぞれ画素201および202の上に配される1つのマイクロレンズ81を共有する。このような構成によって、PD21a、21bおよびPD23a、23bは、撮影レンズの瞳領域を左右に分割し、それぞれ異なる瞳領域を透過した光を取り込むことができる。本実施形態において、PD21a、23aが、左右に分割された撮影レンズの瞳領域の左側からの光を、PD21b、23bが右側から光を、それぞれ取り込むように配される。つまり、PD11a、13a、21a、23a、それぞれ同瞳の位置関係に配され、同様に、PD11b、13b、21b、23bは、それぞれ同瞳の位置関係に配される。
転送スイッチ22aは、制御線からゲート端子に入力される転送パルスφTX1abによって駆動され、PD21aで生成された電荷をFD部25に転送する。一方、転送スイッチ22bは、制御線からゲート端子に入力される転送パルスφTX1b’によって駆動され、PD21bで生成された電荷をFD部25に転送する。転送スイッチ24aは、制御線からゲート端子に入力される転送パルスφTX2a’によって駆動され、PD23aで生成された電荷をFD部25に転送する。一方、転送スイッチ24bは、制御線からゲート端子に入力される転送パルスφTX2abによって駆動され、PD21bで生成された電荷をFD部25に転送する。
出力回路部203はFD部25、増幅アンプ26、選択スイッチ27、リセットスイッチ28で構成される。出力回路部203の回路構成は、出力回路部103と同等であり、出力回路部103と同等の動作をするが説明のため異なる符号を付している。
列信号処理回路700のCDS回路73は、画素101、102、201、202に光が入射した際の信号とリセット時の信号とを利用し、光電変換によって生成された信号を抽出し、AD変換回路74に出力する。AD変換回路74は、CDS回路73から入力されたアナログ信号に応じたデジタル信号を、列信号処理回路700の外部に出力する。
図1に示す構成には設けられていないが、必要に応じてCDS回路73にアナログアンプを設け、入力された信号を増幅してAD変換回路74に対して出力してもよい。また、本実施形態において、AD変換回路74を列ごとに設けているが、各列から入力される信号を順次AD変換可能な回路が1つ以上あればよい。例えば、図1に示す画素回路の外部に設けてもよい。
図2は、本実施形態の撮像装置1の構成例を示す図である。撮像装置1は、図1に示した画素101、102、201、202が行列状に配された画素アレイ100と、複数の列信号処理回路700と、画素アレイ100を行単位で制御する制御部810と、を含む。上述のように、画素101と画素102とは、1つの画素グループを構成し、同様に、画素201と画素202とは、1つの画素グループを構成する。なお、行数の表記は、1つの画素グループを構成する縦2画素で1行の単位で表すこととし、図中の最上行をn行目とおく。
画素アレイ100において、画素101、102、201、202は、図2に示されるように、1行×2列、すなわち縦2画素×横2画素の周期で配される。また、撮像装置1は、複数の画素101、102、201、202のそれぞれに対応して配された複数のマイクロレンズ81を有するレンズアレイを含む。このため、複数のマイクロレンズは、制御線と平行な行方向および直行する列方向に行列状に配される。また、上述のように、1つの画素グループに含まれる画素101、102および画素201、202の位置関係は、2次元状に配列された画素アレイにおいて斜めに互いに隣接する。このため、1つの画素グループに含まれる画素101、102に対応するマイクロレンズは、それぞれ異なる行および異なる列に配されることになる。同様に、1つの画素グループに含まれる画素201、202に対応するマイクロレンズは、それぞれ異なる行および異なる列に配されることになる。
更に、それぞれの画素101、102、201、202ごとに、それぞれのマイクロレンズ81に対応して、ベイヤ配列のカラーフィルタが配される。本実施形態において、1つの画素グループを構成する画素101、102のうち画素101には赤色の光を透過するカラーフィルタ(Rフィルタ)、画素102には青色の光を透過するカラーフィルタ(Bフィルタ)が、それぞれ配される。また、1つの画素グループを構成する画素201、202には、ともに緑色の光を透過するカラーフィルタ(Gフィルタ)が配される。本実施形態において、ベイヤ配列のカラーフィルタを用いるが、カラーフィルタの配列は、これに限られるものではなく、撮像装置に要求される特性に応じて、適宜選択すればよい。例えば、マゼンダ、イエロー、シアン、緑の光を透過する補色フィルタを用いた色差順次配列のカラーフィルタであってもよい。
列信号処理回路700のそれぞれは、画素アレイ100の1列ごとに複数の出力回路部103、203によって共有される。それぞれの出力回路部103、203の選択スイッチ17、27に選択パルスφSELが供給されることによって、出力回路部103、203と列信号処理回路700との電気的な接続/非接続が制御される。
制御部810は、行列状に配された画素グループにおいて行ごとに、行方向に配された制御線を用いて、それぞれの画素グループに含まれる画素101、102、201、202と出力回路部103、203とを制御する。具体的には、制御部810は、制御線を用いて、転送パルスφTX1ab、φTX1b’、φTX2a’、φTX2ab、選択パルスφSEL、リセットパルスφRESをそれぞれの画素および出力回路部に供給することによって、画素からの信号の出力を制御する。ここで、n行目のリセットパルスφRESを、添字nを付してリセットパルスφRES(n)と呼ぶ。転送パルスφTX1ab、φTX1b’、φTX2a’、φTX2ab、選択パルスφSELについても同様である。
図2に示す構成のように、撮像装置1は、補正部900を更に含んでもよい。補正部900は、複数の列信号処理回路700から出力されるデジタル化された信号に対し、必要に応じて補正処理を行い、撮像装置1の外部へ出力を行う。補正部900は、撮像装置1の外部に配されてもよい。補正部900による補正処理については後述する。
次に、制御部810による、画素101、102、201、202および出力回路部103、203の制御について図3(a)、(b)を用いて説明する。図3(a)は、制御部810による、撮像合成読出モード(第2のモード)のタイミングチャートである。撮像合成読出モードは、画素101、102、201、202に含まれるPD部のそれぞれの信号を合成して出力させることで、それぞれの画素101、102、201、202から画像用の信号を取得する(第2の動作)。撮像合成読出モードでは、それぞれの画素101、102、201、202ごとに、全てのPD部の信号が合成されて出力されうる。
まず、時刻t1では、選択パルスφSEL(n)が“H”となり、n行目の出力回路部103、203はそれぞれ対応する垂直出力線71に対して信号の出力を行う。同時に、時刻t1では、リセットパルスφRES(n)が“H”となり、FD部15、25の電位をリセットする。
次いで、時刻t2では、リセットパルスφRES(n)が“L”となり、増幅アンプ16、26は、FD部15、25のリセット時のリセット信号を垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力されたリセット信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73に格納される。
次に、時刻t3では、転送パルスφTX1ab(n)が“H”となり、出力回路部103において、画素101に含まれるPD11a、11bに蓄積された信号電荷がFD部15に転送される。このとき、FD部15ではPD11a、11bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ16のゲート端子に入力される。同時に、時刻t3では、転送パルスφTX1b’(n)も“H”となり、出力回路部203において、画素201に含まれるPD21a、21bに蓄積された信号電荷がFD部25に転送される。このとき、FD部25ではPD21a、21bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ26のゲート端子に入力される。
時刻t4では、転送パルスφTX1ab(n)、φTX1b’(n)が“L”となり、増幅アンプ16はPD11a、11bの合成された合成信号を、増幅アンプ26はPD21a、21bの合成された合成信号を、それぞれ垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力された合成信号は列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と合成信号とを元に光電変換によって生成された信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化され、補正部900に出力される。時刻t1〜t4の動作によって、それぞれ1つの画素グループを構成する画素101、102及び画素201、202のうち、それぞれ1つの画素101、201からの信号の出力が行われる。
次いで、それぞれ1つの画素グループを構成する画素101、102および画素201、202のうち、もう1つの画素102、202からの信号の出力が行われる。まず、時刻t5では、リセットパルスφRES(n)が“H”となり、FD部15、25の不要な電荷を排出し、FD部15、25の電位をリセットする。
次いで、時刻t6では、リセットパルスφRES(n)が“L”となり、増幅アンプ16、26は、FD部15、25のリセット信号を垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力されたリセット信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73に格納される。
次に、時刻t7では、転送パルスφTX2ab(n)が“H”となり、出力回路部103において、画素102に含まれるPD13a、13bに蓄積された信号電荷がFD部15に転送される。このとき、FD部15ではPD13a、13bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ16のゲート端子に入力される。同時に、時刻t7では、転送パルスφTX2a’(n)も“H”となり、出力回路部203において、画素202に含まれるPD23a、23bに蓄積された信号電荷がFD部25に転送される。このとき、FD部25ではPD23a、23bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ26のゲート端子に入力される。
時刻t8では、転送パルスφTX2a’(n)、φTX2ab(n)が“L”となり、増幅アンプ16はPD13a、13bの合成信号を、増幅アンプ26はPD23a、23bの合成信号を、それぞれ垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力された合成信号は列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と合成信号とを元に光電変換によって生成された信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化されて、補正部900に対し出力される。
時刻t9では、選択パルスφSEL(n)が“L”となり、n行目の出力回路部103、203は、それぞれ対応する垂直出力線71から切断される。時刻t1〜t9と同様の動作をn+1行目以降も繰り返すことによって、画素アレイ100に含まれる全ての画素101、102、201、202から、信号を順次、読み出すことができる。
補正部900は、撮像合成読出モードにおいて補正処理を行わず、AD変換回路74から出力された信号を、そのまま撮像装置1の外部へ出力してもよい。
以上のように、撮像合成読出モードでは、画素101、102、201、202のそれぞれが有するそれぞれのPDで生成される信号を合成して出力させることによって、合成された信号は、そのまま画像用の信号として使用できる。これによって、撮像装置1は、画素アレイに配された複数の画素のうち一部を焦点検出用の画素として専用に割り当てる撮像装置と同等のスピードで、画像用の信号を読み出すことが可能である。
次に、図3(b)に示すタイミングチャートを用いて、制御部810による、撮像/AF合成読出モード(第1のモード)について説明する。撮像/AF合成読出モードは、画像用の信号と焦点検出用の信号との両方を取得するためのモードである。出力回路部203を共有する画素201、202の有するPDのうち撮影レンズの瞳の同じ領域を透過する光を取り込むPDの信号を合成して出力させることで、画像用の信号としても焦点検出用の信号としても利用できる信号を取得する(第1の動作)。ここで、撮像/AF合成読出モードの時刻t11、t12、t15、t16、t19は、それぞれ撮像合成読出モードの時刻t1、t2、t5、t6、t9と同等の動作であるため説明を省略する。
時刻t13では、転送パルスφTX1ab(n)が“H”となり、出力回路部103において、画素101に含まれるPD11a、11bに蓄積された信号電荷がFD部15に転送される。このとき、FD部15ではPD11a、11bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ16のゲート端子に入力される。同時に、時刻t13では、転送パルスφTX2a’(n)も“H”となり、出力回路部203において、画素201のPD21aおよび画素202のPD23aに蓄積された信号電荷がFD部25に転送される。このとき、FD部25では、撮影レンズの瞳の左側の領域を透過した光束を受光するPD21a、23aの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ26のゲート端子に入力される。
時刻t14では、転送パルスφTX1ab(n)、φTX2a’(n)が“L”となり、増幅アンプ16はPD11a、11bの合成信号を、増幅アンプ26はPD21a、23aの合成信号を、それぞれ垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力された合成信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と合成信号とを元に光電変換によって生成された信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化され、補正部900に出力される。時刻t11〜t14の動作によって、1つの画素グループを構成する画素101、102のうち画素101からの信号の出力と、1つの画素グループを構成する画素201、202のうち同瞳の位置関係にあるPD21a、23aからの信号の出力と、が行われる。
次いで、1つの画素グループを構成する画素101、102のうち、もう1つの画素102からの信号の出力と、1つの画素グループを構成する画素201、202のうち、同瞳の位置関係にあるPD21b、23bからの信号の出力と、が行われる。
時刻t17では、転送パルスφTX2ab(n)が“H”となり、出力回路部103において、画素102に含まれるPD13a、13bに蓄積された信号電荷がFD部15に転送される。このとき、FD部15ではPD13a、13bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ16のゲートに入力される。同時に、時刻t17では、転送パルスφTX1b’(n)も“H”となり、出力回路部203において、画素201のPD21bおよび画素202のPD23bに蓄積された信号電荷がFD部25に転送される。このとき、FD部25では、撮影レンズの瞳の右側の領域を透過した光束を受光するPD21b、23bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ26のゲートに入力される。
時刻t18では、転送パルスφTX1b’(n)、φTX2ab(n)が“L”となり、増幅アンプ16はPD13a、13bの合成信号を、増幅アンプ26はPD21b、23bの合成信号を、それぞれ垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力された合成信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号を元に光電変換信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化され、補正部900に出力される。時刻t11〜t19と同様の動作をn+1行目以降も繰り返すことによって、画素アレイ100に含まれる全ての画素101、102、201、202から、順次、信号を読み出すことができる。
撮像/AF合成読出モードにおいて、RフィルタおよびBフィルタの組み合わせを有する画素101、102において、上述の撮像合成読出モードと同様に、それぞれの画素101、102の有するPDのそれぞれからの信号を合成して出力させる(第2の動作)。これによって、合成された画素101、102からの信号は、そのまま画素101、102の画像用の信号として利用できる。
一方で、ともにGフィルタの組み合わせを有する画素201、202に対しては、撮影レンズの瞳領域の左側、または右側から光を取り込むPDのそれぞれからの信号を合成して出力させる(第1の動作)。これによって、画素101、102の同瞳の位置関係のPDから出力され合成された信号は、焦点検出用の信号として利用できる。
また、図3(a)、(b)に示すように、撮像/AF合成読出モードは、撮像合成読出モードと同等のスピードで、それぞれの画素から信号を読み出すことができる。すなわち、撮像装置1は、複数の画素のうち一部を焦点検出用の画素として専用に割り当てる撮像装置と同等のスピードで、画像用の信号と焦点検出用の信号を読み出すことが可能となる。
ここで、上述の画素201、202から出力される焦点検出用の信号は、撮像信号として使用するために、補正部900による補正処理が必要となりうる。補正処理の一例を、図4を用いて説明する。
図4(a)は、n行目、n+2行目において画像用の信号、n+1行目において画像用および焦点検出用の信号を、それぞれ取得するために駆動させた際の出力信号を模式的にマトリクスの形で表したものである。n+1行目では撮像/AF合成読出モードによる駆動を行ったことで、画素201、202において焦点検出用の信号が取得される。これらの焦点検出用の信号はそれぞれ、撮影レンズの瞳領域の左側または右側から光を取り込んでいるため、そのままでは撮像信号として利用できない。そこで補正部900は、焦点検出用の信号を取得した画素201、202の画像用の信号を補間するための補正処理を行い、画素201、202の画像用の信号を決定する。
補正部900は、1つの画素グループを構成する画素201、202によって得られた、それぞれの焦点検出用の信号を合成することによって、撮影レンズの瞳領域すべてを透過した光束に相当する信号量を求める。具体的には、時刻t13〜t14の間に画素201のPD21aおよび画素202のPD23aから出力された信号と、時刻t17〜t18の間に画素201のPD21bおよび画素202のPD23bから出力された信号と、を足し合わせる。このようにして得られた信号は、画素201、202の有するすべてのPDから出力された信号を合成したものと同等となり、画素201および画素202の画像用の信号を合成した信号として扱える。その後、補正部900は、この合計値を画素201、202の画像用の信号に分配する。
図4(b)に示す構成において、補正部900は、例えば、単純に合成された画素201、202からの信号を半分にして合成平均値とし、画像用の信号として決定し、補間してもよい。この補正部900による画素201および画素202の合成された信号の分配は、合成平均に限られることはない。例えば、画素201、202の周辺に配された他の画素101、102、201、202の信号の情報を元に、重み付けを行った加重平均値であってもよい。また、焦点検出用の信号を画像用の信号として用いずに、画素201、202の周辺に配された他の画素101、102、201、202の信号の情報を元に補間してもよい。
以上のように、本実施形態において、複数のPDが1つのマイクロレンズを共有し、撮影レンズの瞳を分割して受光する画素を有する撮像装置1に着目している。そして、画像用および焦点検出用の信号を並行して取得する際、画像用の画素グループと焦点検出用の画素グループとで、互いに同じ数のPDからFD部に信号を出力させて合成する。これによって、1行あたりの、画像用の信号の取得と焦点検出用の信号を取得との読み出しにかかる時間を揃えることができる。結果として、撮像装置1は、フレームレートを低下させずに、画像用の信号と焦点検出用の信号とを同時に取得できる。
本実施形態において、1つの画素に含まれるPDの数を2つとしたが、3つ以上であってもよい。画像用および焦点検出用の信号を取得する際、画像用の画素グループと焦点検出用の画素グループとで、互いに同じ数のPDからFD部に信号が読み出せればよい。
また、画像用の信号のみを読み出す行と画像用および焦点検出用の信号を同時に読み出す行とを、行ごとに制御部810による駆動によって切り替えることが可能であり、焦点検出用の行を増減させても、読み出しに要する時間やデータ量が変わらない。従って、撮像装置1の出力を入力とするデバイス、例えば撮像信号処理部などの処理の煩雑さを回避できるため、状況に応じて自由に焦点検出を行う行の選択が可能となり、撮像される画質の向上が可能となる。
図2に示す構成では、画素101、102を含む画素グループと焦点検出用の信号を取得するための画素201、202を含む画素グループとが、行方向に交互に並ぶ形態を示したが、これに限られることはない。例えば、行方向に、焦点検出用の信号を取得するための画素201、202を含む画素グループ同士の間に2つ以上の画素101、102を含む画素グループが挟まれていてもよい。
第2の実施形態
図5〜8を参照して、本発明の実施形態による撮像装置の構成、および、その駆動方法について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態における撮像装置2に含まれる画素回路の構成例を示す図である。
図5〜8を参照して、本発明の実施形態による撮像装置の構成、および、その駆動方法について説明する。図5は、本発明の第2の実施形態における撮像装置2に含まれる画素回路の構成例を示す図である。
本実施形態において、撮像装置2には、複数の画素が行列状に配される。複数の画素は、画素301、302、401、402を含む。また、撮像装置2は、1つの画素グループを構成する画素301、302に接続される出力回路部303と、1つの画素グループを構成する画素401、402に接続される出力回路部403を含む。
画素301、302、401、402は、上述の画素101、102、201、202と同様の構成を有しうるが、制御線を介して転送スイッチ32、34、42、44のゲート端子に入力される転送パルスの組み合わせが異なる。転送スイッチ32a、42aのゲート端子には転送パルスφTX1aが、転送スイッチ32bには転送パルスφTX1bが、転送スイッチ42bには転送パルスφTX1b’が、それぞれ入力される。また、転送スイッチ34aのゲート端子には転送パルスφTX2aが、転送スイッチ34b、44bには転送パルスφTX2bが、転送スイッチ44aには転送パルスφTX2a’が、それぞれ入力される。
上述の第1の実施形態において、画素101のPD11a、11bは、共通の転送パルスφTX1abによって駆動され、画素102のPD13a、13bは、共通の転送パルスφTX2abによって駆動され、それぞれのPD単独での転送動作ができない。これに対し、本実施形態において、制御部810からPD31a、31b、33a、33bに、それぞれ独立した転送パルスを供給することで、それぞれ独立した転送動作ができる。また例えば、転送パルスφTX1a、TX1bに同じパルスを供給することで、第1の実施形態の転送パルスφTX1abと同等の動作を行うことができる。転送パルスφTX2a、TX2bについても同様である。また、出力回路部303、403は、第1の実施形態の出力回路部103、203と同等であってもよいため、ここでは説明を省略する。
図6は、本実施形態の撮像装置2の構成例を示す図である。撮像装置2は、図5に示した画素301、302、401、402が行列状に配された画素アレイ300と、複数の列信号処理回路700と、画素アレイ300を行単位で制御する制御部820と、を含む。上述のように、画素301と画素302とは、1つの画素グループを構成し、同様に、画素401と画素402とは、1つの画素グループを構成する。なお、行数の表記は、1つの画素グループを構成する縦2画素で1行の単位で表すこととし、図中の最上行をn行目とおく。
撮像装置2は、複数の画素301、302、401、402のそれぞれに対応して配された複数のマイクロレンズ81を有するレンズアレイを含む。更に、それぞれの画素301、302、401、402ごとに、それぞれのマイクロレンズ81に対応して、ベイヤ配列のカラーフィルタが配される。本実施形態において、画素301には赤色の光を透過するカラーフィルタ(Rフィルタ)または緑色の光を透過するカラーフィルタ(Gフィルタ)、画素302にはGフィルタまたは青色の光を透過するカラーフィルタ(Bフィルタ)が配される。また、画素401、402にはGフィルタが、それぞれ配される。
画素アレイ300において、画素301、302、401、402は、図6に示されるように、2行×4列、すなわち縦4画素×横4画素の周期で配される。図6では、1つの行または列に並ぶ4つの画素のうち1つが、画素401または画素402である例を示している。
制御部820は、行列状に配された画素グループにおいて行ごとに、行方向に配された制御線を用いて、上述の第1の実施形態と同様に、画素301、302、401、402と出力回路部303、403を行単位で制御する。制御部820は、制御線を用いて、転送パルスφTX1a、φTX1b、φTX1b’、φTX2a’、φTX2a、φTX2b、選択パルスφSEL、リセットパルスφRESをそれぞれの画素および出力回路部に供給することよって、画素からの出力を制御する。
列信号処理回路700および補正部900は、上述の第1の実施形態と同様の構成を有しうる。このため、ここでは説明を省略する。
次に、制御部820による、画素301、302、401、402および出力回路部303、303の制御について図7(a)〜(c)を用いて説明する。ここで、図7(a)、(b)に示す動作は、第1の実施形態における図3(a)、(b)と同等であり、画素301、302、401、402のそれぞれは、画素101、102、201、202のそれぞれと同様の動きを示す。また、出力回路部303、403は、第1の実施形態における出力回路部103、203と同様の動きを示すため、図7(a)(b)について説明は省略し、図7(c)の動作について説明する。
図7(c)は、制御部820による、連続読出モード(第3のモード)のタイミングチャートである。図3(a)、(b)、図7(a)、(b)に示す動作は、焦点検出用の信号を取得する動作と画像用の信号を取得する動作とを、1つのフレームで並行して行う。一方、図7(c)に示す連続読出モードは、焦点検出用の信号を取得する動作と画像用の信号を取得する動作とを、1つのフレームで連続して行うモードである。
まず、時刻t21では、選択パルスφSEL(n)が“H”となり、n行目の出力回路部303、403はそれぞれ対応する垂直出力線71に対して信号出力を行う。同時に、時刻t21では、リセットパルスφRES(n)が“H”となり、FD部35、45の電位をリセットする。
次いで、時刻t22では、リセットパルスφRES(n)が“L”となり、増幅アンプ36、46は、FD部35、45のリセット時のリセット信号を垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力されたリセット信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73に格納される。
次に、時刻t23では、転送パルスφTX1a(n)が“H”となり、出力回路部303において、画素301に含まれるPD31aに蓄積された信号電荷がFD部35に転送される。また同時に、出力回路部403において、画素401に含まれるPD41aに蓄積された信号電荷がFD部45に転送される。このとき、FD部35、45は、それぞれPD31a、41aの信号電荷に対応した信号電位を、対応する増幅アンプ36、46のゲート端子に入力する。
時刻t24では、転送パルスφTX1a(n)が“L”となり、増幅アンプ36、46は、それぞれPD31a、41aから転送された信号を、対応する垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力されたPD31a、41aからの信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と対応するPD31a、PD41aからの信号とを元に光電変換によって生成された信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化され、補正部900に出力される。時刻t21〜24の動作によって、画素301のPD31aおよび画素401のPD41aで光電変換によって生成された信号が出力される。これらの信号は、焦点検出用の信号として用いることができる。
次いで、時刻t25では、転送パルスφTX1b(n)、TX1b‘(n)が“H”となり、出力回路部303において画素301のPD31bに蓄積された信号電荷がFD部35に転送される。また同時に、出力回路部403において画素401のPD41bに蓄積された信号電荷がFD部45に転送される。
時刻t24と時刻t25との間において、リセットパルスφRES(n)が“H”にならないため、FD部35、45には、それぞれPD31a、41aからの信号が保持される。このため、時刻t25でFD部35にPD31bからの信号電荷が転送されると、FD部35において、PD31aの信号電荷に加えて、PD31bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ36のゲート端子に入力される。同様に、FD部45ではPD41aの信号電荷に加えて、PD41bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ46のゲート端子に入力される。
次に、時刻t26では、φTX1b(n)、TX1b’(n)が“L”となり、増幅アンプ36はPD31a、31bの合成信号を、増幅アンプ46はPD41a、41bの合成信号を、それぞれ対応する垂直出力線71に出力する。
垂直出力線71に出力された合成信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と合成信号とを元に光電変換によって生成された信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化されて、補正部900に出力される。時刻t25および時刻t26の動作によって、画素301、401に含まれるすべてのPDで生成された信号が取得され、画素301、401の画像用の信号として用いることができる。また、時刻t21〜26の動作によって、それぞれ1つの画素グループを構成する画素301、302及び画素401、402のうち、それぞれ1つの画素301、401から焦点検出用および画像用の信号の出力が行われる。
次いで、それぞれ1つの画素グループを構成する画素301、302及び画素401、402のうち、それぞれ1つの画素302、402から焦点検出用および画像用の信号の出力が行われる。まず、時刻t27では、リセットパルスφRES(n)が“H”となり、FD部35、45の電位をリセットする。
次いで、時刻t28では、リセットパルスφRES(n)が“L”となり、増幅アンプ36、46は、FD部35、45のリセット信号を垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力されたリセット信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73に格納される。
次に、時刻t29では、転送パルスφTX2a(n)、TX2a’(n)が“H”となり、出力回路部303において画素301のPD33aに蓄積された信号電荷がFD部35に転送される。また同時に、出力回路部403において画素401に含まれるPD43aに蓄積された信号電荷がFD部45に転送される。このとき、FD部35、45はそれぞれPD33a、43aの信号電荷に対応した信号電位を、対応する増幅アンプ36、46のゲート端子に入力する。
時刻t30では、転送パルスφTX2a(n)、TX2a’(n)が“L”となり、増幅アンプ36、46はそれぞれPD33a、43aから転送された信号を、対応する垂直出力線71に出力する。垂直出力線71に出力されたPD33a、43aからの信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と対応するPD33a、43aからの信号とを元に光電変換信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化され、補正部900に出力される。時刻t27〜30の動作によって、画素301のPD33aおよび画素401のPD43aで光電変換によって生成された信号が出力される。これらの信号は、焦点検出用の信号として用いることができる。
次いで、時刻t31では、転送パルスφTX2b(n)が“H”となり、出力回路部303において画素301のPD33bに蓄積された信号電荷がFD部35に転送される。また同時に、出力回路部403において画素401のPD43bに蓄積された信号電荷がFD部45に転送される。
このとき上述の時刻t24と時刻t25との間と同様に、時刻t28と時刻t29との間において、リセットパルスφRES(n)が“H”にならない。このため、FD部35において、FD部35に保持されたPD33aの信号電荷に加えて、PD33bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ36のゲート端子に入力される。同様に、FD部45ではPD43aの信号電荷に加えて、PD43bの信号電荷が合成され、信号電荷の合計に応じた信号電位が増幅アンプ46のゲート端子に入力される。
次に時刻t32では、転送パルスφTX2b(n)が“L”となり、増幅アンプ36はPD33a、33bの合成信号を、増幅アンプ46はPD43a、43bの合成信号を、それぞれ対応する垂直出力線71に出力する。
垂直出力線71に出力された合成信号は、列信号処理回路700に入力され、CDS回路73によって、格納されたリセット信号と合成信号とを元に光電変換によって生成された信号の抽出処理が行われる。CDS回路73によって抽出された光電変換によって生成された信号は、AD変換回路74によってデジタル信号化されて、補正部900に出力される。時刻t31および時刻t32の動作によって、画素302、402に含まれるすべてのPDで生成された信号が取得され、画素302、402の画像用の信号として用いることができる。また、時刻t27〜32の動作によって、それぞれ1つの画素グループを構成する画素301、302及び画素401、402のうち、それぞれ1つの画素302、402から焦点検出用および画像用の信号の出力が行われる。
時刻t33では、選択パルスφSEL(n)が“L”となり、n行目の出力回路部303、403は、それぞれ対応する垂直出力線71から切断される。時刻t21〜t33と同様の動作をn+1行目以降も繰り返すことによって、画素アレイ300に含まれる全ての画素301、302、401、402から、順次、信号を読み出すことができる。
補正部900は、連続読出モードにおいて補正処理を行わず、AD変換回路74から出力された信号を、そのまま撮像装置2の外部へ信号を出力してもよい。
以上のように、連続読出モードは、それぞれの画素301、302、401、402に含まれる1つのPDの信号と、すべてのPDの信号とを読み出すため、上述の撮像合成読出モード、撮像/AF合成読出モードに比べて読み出しには時間が掛かる。しかしながら、すべての画素301、302、401、402から出力される信号が、画像用および焦点検出用の何れにも使用可能となる。
図8は、本実施形態の撮像装置2を搭載したデジタルカメラ1000(カメラシステムとも言えうる)の構成例である。レンズ部1001は、被写体の光学像を撮像装置2に結像させる。また、レンズ駆動装置1002によって、レンズ部1001のズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが行われる。メカニカルシャッタ1003は、撮像装置2の露光、遮光を制御し、シャッタ駆動装置1004によって制御される。撮像信号処理回路1005は、撮像装置2から出力される画像用の信号に各種の補正やデータ圧縮、広ダイナミックレンジ画像を得るための複数画像の合成処理などを行う。撮影モード・タイミング発生部1006は撮像装置2、撮像信号処理回路1005に、撮影モード指示信号、各種タイミング信号を出力する。メモリ部1007は画像データを一時的に記憶するためのメモリとして機能する。全体制御・演算部1008は各種演算と撮像装置全体の制御を行う。記録媒体制御I/F部1009は、記録媒体1010への画像データの記録や、記録媒体1010に保存された画像データの読み出しを行うためのインターフェースである。記録媒体1010は、画像データの記録または読み出しを行うための着脱可能な、例えば半導体メモリである。表示部1011は各種情報や撮影画像を表示するデバイスである。
次に、撮影時のデジタルカメラ1000の動作について説明する。メイン電源がオンされると、全体制御・演算部1008などのコントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路1005などの撮像系回路の電源がオンされる。次いで、レリーズボタン(不図示)が押下されることによって、デジタルカメラ1000は、撮影動作を開始する。撮影動作が終了すると、撮像装置2から出力された画像用の信号は、撮像信号処理回路1005で画像処理され、全体制御・演算部1008の指示によってメモリ部1007に書き込まれる。メモリ部1007に書き込まれたデータは、全体制御・演算部1008の制御によって記録媒体制御I/F部1009を介して半導体メモリなどの着脱可能な記録媒体1010に記録される。また、例えば、デジタルカメラ1000は、記録媒体制御I/F部1009を介して直接コンピュータ(不図示)などにデータを出力してもよい。その後、ユーザは、データが転送されたコンピュータなどで、画像の加工を行うことができる。
全体制御・演算部1008は、外部操作系(不図示)の指示によって、高フレームレートAF追従有りの撮影モード、高フレームレートAF追従無しの撮影モード、低フレームレートAF追従有りの撮影モードを切り替えて撮影を行いうる。全体制御・演算部1008は、撮影条件に応じて、上述の3つのモードを自動で切り替えてもよいし、ユーザが適宜、モードを選択してもよい。
撮像装置2を搭載したデジタルカメラ1000において、例えば動画を高フレームレートかつAF追従有りの撮影モードで撮影する場合、全体制御・演算部1008の制御によって撮像装置2は、上述の撮像/AF合成読出モードを用いて駆動しうる。また例えば、動画を高フレームレートで撮影するがAF追従はユーザが行う場合や、静止画の高速連写において焦点検出は別のAFセンサが行う場合、全体制御・演算部1008の制御によって撮像装置2は、撮像合成読出モードで駆動しうる。更に例えば、動画を低フレームレートで撮影する場合や、静止画低速連写の場合、全体制御・演算部1008の制御によって撮像装置2は、連続読出モードで駆動しうる。このように、撮像装置2の駆動方法を、種々の撮影モードに応じて、撮像合成読出モード、撮像/AF合成読出モード、連続読出モードの間で切り替えることによって、様々なシーンに対応可能なデジタルカメラが提供できる。
第3の実施形態
図9を参照して、本発明の実施形態による撮像装置の構成、および、その駆動方法について説明する。図9は、本発明の第3の実施形態における撮像装置に含まれる画素回路の構成例を示す図である。
図9を参照して、本発明の実施形態による撮像装置の構成、および、その駆動方法について説明する。図9は、本発明の第3の実施形態における撮像装置に含まれる画素回路の構成例を示す図である。
本実施形態において、画素501、502、503、504は、画素101、102、201、202と同等の回路構成を有しうるが、1つの画素グループを構成する画素の数や転送スイッチのゲート端子に入力される転送パルスの組み合わせが異なる。以下、画素501、502、503、504と画素101、102、201、202との相違点を説明する。
本実施形態において、画素501、502、503、504の4つの画素が、1つの出力回路部505に接続され、1つの画素グループを構成する。画素501の転送スイッチ52a、52bは、制御線を介してゲート端子に入力される転送パルスφTX1a、φTX1bによって駆動され、PD51a、51bで生成された電荷をFD部59に転送する。画素502の転送スイッチ54a、54bは、制御線を介してゲート端子に入力される転送パルスφTX2a、φTX2bによって駆動され、PD53a、53bで生成された電荷をFD部59に転送する。画素503の転送スイッチ56a、56bは、制御線を介してゲート端子に入力される転送パルスφTX3a、φTX3bによって駆動され、PD55a、55bで生成された電荷をFD部59に転送する。画素504の転送スイッチ58a、58bは、制御線を介してゲート端子に入力される転送パルスφTX4a、φTX4bによって駆動され、PD57a、57bで生成された電荷をFD部59に転送する。画素501、502、503、504ごとに、それぞれの転送スイッチ52a〜58bに、それぞれ独立した転送パルスφTX1a〜φTX4bが入力される。この構成によって、1つの画素グループに含まれるPD51a、51b、53a、53b、55a、55b、57a、57bのそれぞれからFD部59に、別々に転送動作ができる。
上述の各実施形態と同様に、それぞれの画素501、502、503、504に対応して、マイクロレンズ81が配される。また、それぞれの画素501、502、503、504ごとに、マイクロレンズ81に対応して、それぞれベイヤ配列のカラーフィルタが配される。例えば、画素501には赤色、画素502、503には緑色、画素504には青色の光を透過するカラーフィルタが配される。
画素501、502、503、504や出力回路部505などの撮像装置のこれ以外の回路構成は、上述の撮像装置1、2と同様であってもよい。
次に、制御部による、画素501、502、503、504と出力回路部505の駆動方法について説明する。画像用の信号を取得する場合、例えば、画素501の転送スイッチ52a、52bを転送パルスφTX1a、φTX1bで駆動し、FD部59でPD51a、51bの信号を合成する。その後、FD部59をリセットした後、次の画素、例えば画素504の転送スイッチ58a、58bを転送パルスφTX4a、φTX4bで駆動し、FD部59でPD57a、57bの信号を合成する。これによって、画素501、504のそれぞれ画素用の信号が取得できる。また、焦点検出用の信号を取得する場合、例えば画素502の転送スイッチ54aと、画素503の転送スイッチ56aを転送パルスφTX2a、φTX3aで駆動し、FD部59でPD53a、55aの信号を合成する。その後、FD部59をリセットした後、画素502の転送スイッチ54bと、画素503の転送スイッチ56bを転送パルスφTX2b、φTX3bで駆動し、FD部59でPD53b、55bの信号を合成するとよい。これによって、画素502、503から焦点検出用の信号を取得できる。
上述の例では、Rフィルタを有する画素501およびBフィルタを有する画素504に画像用の信号を出力させ、Gフィルタを有する画素502、503に焦点検出用の信号を出力させたが、これに限られることはない。例えば、撮影レンズの瞳領域の左側、または右側から光を取り込む2つのPDの組み合わせは、Rフィルタを有する画素501とGフィルタを有する画素504とであってもよい。RフィルタとGフィルタを有する画素からの信号を合成することによって、黄色の焦点検出用の信号を取得できる。また、合成する色の組み合わせを行ごと、あるいはフレームごとに切り替えることによって、様々な色の焦点検出用の信号が取得できる。このように、出力回路部505を、カラー画像の1画素を生成するためのベイヤ配列の4つのカラーフィルタを有する4つの画素で共有することによって、様々な色の焦点検出用の信号が取得でき、様々な色の被写体に対応できる。
以上、本発明に係る実施形態を示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態、実施例は適宜変更、組み合わせが可能である。
1、2:撮像装置、81:マイクロレンズ、103、203、303、403、505:出力回路部
Claims (12)
- 複数の画素グループと、制御部と、を含む撮像装置であって、
前記複数の画素グループのそれぞれは、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のそれぞれと接続される出力回路部と、を含み、
それぞれの画素グループの前記複数の光電変換部は、第1のマイクロレンズを互いに共有する第1の光電変換部および第2の光電変換部と、第2のマイクロレンズを互いに共有する第3の光電変換部および第4の光電変換部と、を含み、
前記制御部による制御は、
前記複数の画素グループのうち焦点検出に用いる画素グループに、前記第1の光電変換部および前記第3の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第2の光電変換部および前記第4の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させる第1の動作と、
前記複数の画素グループのうち焦点検出に用いない画素グループに、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第3の光電変換部および前記第4の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させる第2の動作と、
を並行して行わせる第1のモードを含むことを特徴とする撮像装置。 - 前記制御部による制御は、前記複数の画素グループのそれぞれに前記第2の動作を行わせる第2のモードを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記制御部による制御は、前記複数の画素グループのそれぞれに、
前記第1の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第1の光電変換部からの信号が前記出力回路部に保持された状態で、前記第2の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させ、
次いで、前記第3の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第3の光電変換部からの信号が前記出力回路部に保持された状態で、前記第4の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させる第3のモードを更に含むことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記複数の画素グループのそれぞれの画素グループの前記複数の光電変換部は、第3のマイクロレンズを互いに共有する第5の光電変換部および第6の光電変換部と、第4のマイクロレンズを互いに共有する第7の光電変換部および第8の光電変換部と、を更に含み、
前記制御部による制御は、
前記第1の動作と、
前記第5の光電変換部および前記第6の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第7の光電変換部および前記第8の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させる動作と、
を連続して行わせる第4のモードを更に含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記複数の画素グループのそれぞれの画素グループに対応して配される複数のマイクロレンズは、行列状に配され、
前記複数のマイクロレンズのうち同じ画素グループに配されるマイクロレンズが、互いに隣接して配されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置は、前記制御部が前記複数の画素グループを制御するための制御線を更に含み、
前記複数の画素グループは、行列状に配され、
前記制御部は、行方向に配される制御線によって前記複数の画素グループを行方向に並ぶ画素グループごとに制御し、
前記複数のマイクロレンズは、前記行方向および列方向に平行に行列状に配され、
前記複数のマイクロレンズのうち同じ画素グループに配される前記第1のマイクロレンズと前記第2のマイクロレンズとが、異なる行および異なる列に配されることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置は、前記複数のマイクロレンズのそれぞれに対応して配されたベイヤ配列のカラーフィルタを更に含み、
前記第1のマイクロレンズおよび前記第2のマイクロレンズに対応するカラーフィルタの組み合わせが、ともに緑色の光を透過するカラーフィルタ、または、赤色の光を透過するカラーフィルタおよび青色の光を透過するカラーフィルタであることを特徴とする請求項5または6に記載の撮像装置。 - 前記カラーフィルタのうち緑色の光を透過するカラーフィルタが、前記複数の画素グループのうち前記制御部の制御によって前記第1の動作を行う画素グループに配されることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- 前記第1の光電変換部と前記第3の光電変換部と、および、前記第2の光電変換部と前記第4の光電変換部とが、それぞれ撮影レンズの瞳の同じ領域を透過する光を受光するように配されることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1の光電変換部および前記第3の光電変換部と、前記第2の光電変換部および前記第4の光電変換部とが、撮影レンズの瞳の互いに異なる領域を透過する光を受光するように配されることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像装置は、補正部を更に含み、
前記補正部は、前記複数の画素グループのうち前記制御部の制御によって前記第1の動作を行う画素グループごとに、当該画素グループに含まれる複数の光電変換部の全てから出力される信号に基づいて画像用の信号を決定することを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の撮像装置。 - 複数の画素グループを含む撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の画素グループのそれぞれは、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のそれぞれと接続される出力回路部と、を含み、
それぞれの画素グループの前記複数の光電変換部は、第1のマイクロレンズを互いに共有する第1の光電変換部および第2の光電変換部と、第2のマイクロレンズを互いに共有する第3の光電変換部および第4の光電変換部と、を含み、
前記複数の画素グループのうち焦点検出に用いる画素グループに、前記第1の光電変換部および前記第3の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第2の光電変換部および前記第4の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させる第1の動作と、
前記複数の画素グループのうち焦点検出に用いない画素グループに、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させ、次いで、前記第3の光電変換部および前記第4の光電変換部から前記出力回路部に信号を転送させ、合成された信号を前記出力回路部から出力させる第2の動作と、
を並行して行わせる第1のモードを含むことを特徴とする駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016177139A JP2018042222A (ja) | 2016-09-09 | 2016-09-09 | 撮像装置およびその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016177139A JP2018042222A (ja) | 2016-09-09 | 2016-09-09 | 撮像装置およびその駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2018042222A true JP2018042222A (ja) | 2018-03-15 |
Family
ID=61624037
Family Applications (1)
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JP2016177139A Pending JP2018042222A (ja) | 2016-09-09 | 2016-09-09 | 撮像装置およびその駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2018042222A (ja) |
-
2016
- 2016-09-09 JP JP2016177139A patent/JP2018042222A/ja active Pending
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