JP2020078024A - Solid-state imaging element and control method of the same, imaging apparatus, and program - Google Patents

Solid-state imaging element and control method of the same, imaging apparatus, and program Download PDF

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Abstract

To suppress a decrease in signal acquisition speed.SOLUTION: A first operation is an operation in which a phase signal A (first signal) which is a signal of a part (PDs 12a) of a plurality of PDs 12 in each of the unit pixels 10 in a pixel array unit 100 is read out to AD convert the phase signal A. A second operation is an operation in which an imaging signal (second signal), which is a signal obtained by adding signals of all PDs 12 (PDs 12a and 12b) in each of the unit pixels 10, is read out to AD convert the imaging signal. In a first read mode, a read control circuit 30 controls an AD conversion circuit 20 so that the second operation is continuously performed a plurality of times (twice) and the first operation is performed a number of times less than the second operation (once) when reading the signals output from all the unit pixels 10 in the pixel array unit 100.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、瞳分割された複数の光電変換部を有する単位画素が行列状に複数配列された画素部を有する固体撮像素子およびその制御方法、撮像装置、プログラムに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device having a pixel unit in which a plurality of unit pixels having a plurality of pupil-divided photoelectric conversion units are arranged in a matrix, a control method thereof, an imaging device, and a program.

従来、CMOS型等の固体撮像素子の画素部から信号を読み出す際に、AD変換を複数回行ってから加算または加算平均することで、信号に対するランダムノイズを抑制する手法が知られている。例えば、特許文献1では、画素の出力信号を複数回連続でAD変換し、AD変換した結果を加算することにより、読み出した信号に含まれるランダムノイズを抑制している。   Conventionally, there is known a method of suppressing random noise with respect to a signal by performing AD conversion a plurality of times and then performing addition or arithmetic averaging when reading a signal from a pixel portion of a solid-state image sensor such as a CMOS type. For example, in Patent Document 1, the random noise included in the read signal is suppressed by AD-converting the output signal of the pixel continuously a plurality of times and adding the AD-converted results.

特開2012−4727号公報JP 2012-4727 A

ところで、撮影光学系の瞳を分割し、1つのマイクロレンズに対し、光電変換部である複数のフォトダイオード(PD)を有する単位画素が行列状に複数配列された画素部を有する固体撮像素子が知られている。このような画素構成の固体撮像素子では、1画素あたりのPDの数に応じて信号の読み出し時間が増加する。そのため、PDの出力信号のそれぞれに対しAD変換を複数回行うとすると、信号の取得速度が著しく低下するおそれがあるという問題があった。   By the way, a solid-state imaging device having a pixel unit in which a pupil of an imaging optical system is divided and a plurality of unit pixels having a plurality of photodiodes (PD) which are photoelectric conversion units are arranged in a matrix for one microlens is provided. Are known. In the solid-state image sensor having such a pixel configuration, the signal read time increases according to the number of PDs per pixel. Therefore, if AD conversion is performed a plurality of times on each of the PD output signals, there is a problem that the signal acquisition speed may significantly decrease.

本発明は、信号の取得速度の低下を抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress a decrease in signal acquisition speed.

上記目的を達成するために本発明は、撮影光学系を瞳分割した光が入射する複数の光電変換部を有する単位画素が、行列状に複数配列された画素部と、前記単位画素の各々における前記複数の光電変換部のうち一部の光電変換部の信号である第1信号を読み出すと共にAD変換する第1動作と、前記単位画素の各々における前記複数の光電変換部の全部の信号を加算した信号である第2信号を読み出すと共にAD変換する第2動作とを実施可能な読み出し手段と、前記画素部から出力される信号の読み出しに際し、前記読み出し手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記画素部における少なくとも一部の単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を複数回連続して実施させると共に、前記第2動作の回数より少ない回数だけ前記第1動作を実施させるかまたは前記第1動作を実施させないよう、前記読み出し手段を制御する読み出しモードを有することを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a pixel unit in which a plurality of unit pixels having a plurality of photoelectric conversion units into which light obtained by pupil division of an imaging optical system is incident are arranged in a matrix, and in each of the unit pixels. A first operation of reading a first signal, which is a signal of a part of the photoelectric conversion parts of the plurality of photoelectric conversion parts, and performing AD conversion, and adding all signals of the plurality of photoelectric conversion parts in each of the unit pixels And a control means for controlling the readout means when the signal output from the pixel portion is read out. The control means performs the second operation in succession a plurality of times when reading a signal output from at least a part of the unit pixels in the pixel unit, and the number of times of the second operation is less than the number of times of the second operation. It is characterized in that it has a read mode for controlling the read means so that the first operation is performed or the first operation is not performed.

本発明によれば、信号の取得速度の低下を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in signal acquisition speed.

固体撮像素子の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a solid-state image sensor. 単位画素の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a unit pixel. カメラシステムのブロック図である。It is a block diagram of a camera system. 第1の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a first signal reading operation. 第2の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a second signal reading operation. 画素アレイ部の読み出し動作を説明する図である。It is a figure explaining the read-out operation of a pixel array part. 第3の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 3rd signal read-out operation. 第4の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 4th signal read-out operation. 画素アレイ部の読み出し動作を説明する図である。It is a figure explaining the read-out operation of a pixel array part.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る固体撮像素子の構成を示す回路図である。撮像部1(図3)は、例えば、デジタルカメラ等の撮像装置に適用される。撮像部1は、例えば、CMOS型固体撮像素子を含む。この固体撮像素子は、画素部としての画素アレイ部100、変換部としてのAD変換回路20を有する。画素アレイ部100は、単位画素10が行列状に複数配列されて構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a solid-state image sensor according to the first embodiment of the present invention. The imaging unit 1 (FIG. 3) is applied to an imaging device such as a digital camera, for example. The imaging unit 1 includes, for example, a CMOS type solid-state imaging device. This solid-state imaging device has a pixel array section 100 as a pixel section and an AD conversion circuit 20 as a conversion section. The pixel array unit 100 is configured by arranging a plurality of unit pixels 10 in a matrix.

図2は、単位画素10の構成を示す回路図である。図2に示すように、単位画素10は、レンズ部1001(図3)(撮影光学系)を瞳分割した光が入射する複数の光電変換部としてフォトダイオード(以下、PDと記す)12(12a、12b)を有する。また、単位画素10は、マイクロレンズ11、転送スイッチ13a、13b、フローティングディフュージョン(以下、FDと記す)14、増幅MOSアンプ15、行選択スイッチ16、リセットスイッチ17を有する。   FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the unit pixel 10. As shown in FIG. 2, the unit pixel 10 includes photodiodes (hereinafter referred to as PDs) 12 (12a) as a plurality of photoelectric conversion units to which light obtained by pupil division of the lens unit 1001 (FIG. 3) (shooting optical system) is incident. , 12b). Further, the unit pixel 10 includes a microlens 11, transfer switches 13a and 13b, a floating diffusion (hereinafter, referred to as FD) 14, an amplification MOS amplifier 15, a row selection switch 16, and a reset switch 17.

PD12a、12bは、撮影光学系を通して入射する光に応じた電荷を発生させる。PD12a、12bは、それぞれ、転送スイッチ13a、13bを介してFD14に接続されている。転送スイッチ13a、13bは、そのゲート端子にそれぞれ入力される転送パルスPTXa、PTXbによって駆動され、PD12a、12bで発生した電荷をFD14に転送する。FD14は、転送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。   The PDs 12a and 12b generate electric charges according to light incident through the photographing optical system. The PDs 12a and 12b are connected to the FD 14 via transfer switches 13a and 13b, respectively. The transfer switches 13a and 13b are driven by transfer pulses PTXa and PTXb input to their gate terminals, respectively, and transfer the charges generated in the PDs 12a and 12b to the FD 14. The FD 14 temporarily stores the transferred charges and converts the stored charges into a voltage signal.

増幅MOSアンプ15は、定電流回路22(図1)と協働してソースフォロワとして機能する。増幅MOSアンプ15のゲートには、FD14で電荷を電圧に変換された信号が入力される。行選択スイッチ16は、そのゲートに入力される行選択パルスPSELによって駆動される。行選択スイッチ16のドレインは増幅MOSアンプ15に接続され、行選択スイッチ16のソースは垂直出力線21に接続されている。行選択パルスPSELがアクティブレベル(ハイレベル)となった行選択スイッチ16は導通状態になり、対応する増幅MOSアンプ15のソースが垂直出力線21に接続される。垂直出力線21は複数の単位画素10で共有され、定電流回路22、信号増幅回路23(図1)と接続される。   The amplification MOS amplifier 15 functions as a source follower in cooperation with the constant current circuit 22 (FIG. 1). To the gate of the amplification MOS amplifier 15, the signal in which the charge is converted into the voltage by the FD 14 is input. The row selection switch 16 is driven by the row selection pulse PSEL input to its gate. The drain of the row selection switch 16 is connected to the amplification MOS amplifier 15, and the source of the row selection switch 16 is connected to the vertical output line 21. The row selection switch 16 in which the row selection pulse PSEL becomes the active level (high level) becomes conductive, and the source of the corresponding amplification MOS amplifier 15 is connected to the vertical output line 21. The vertical output line 21 is shared by the plurality of unit pixels 10 and is connected to the constant current circuit 22 and the signal amplification circuit 23 (FIG. 1).

リセットスイッチ17のドレインは電源線VDDに接続される。リセットスイッチ17は、そのゲートに入力されるリセットパルスPRESによって駆動されて、FD14に蓄積されている電荷を除去する。増幅MOSアンプ15は、リセットパルスPRESによってFD14がリセットされた状態においては、リセット信号を垂直出力線21に対して出力する。また、増幅MOSアンプ15は、転送パルスPTXaまたはPTXbによって、PD12a、12bで発生した電荷のうち一方の電荷の転送が行われた場合には、一方のPD12の光電変換信号を含む位相信号を出力する。また、増幅MOSアンプ15は、転送パルスPTXaまたはPTXbによって、PD12a、12bで発生した電荷の両方の転送が行われた場合には、次のように動作する。すなわち、増幅MOSアンプ15は、単位画素10が有するすべてのPD(ここではPD12aおよびPD12b)の光電変換信号を含む撮像信号を出力する。   The drain of the reset switch 17 is connected to the power supply line VDD. The reset switch 17 is driven by the reset pulse PRES input to its gate to remove the electric charge accumulated in the FD 14. The amplification MOS amplifier 15 outputs a reset signal to the vertical output line 21 when the FD 14 is reset by the reset pulse PRES. Further, when one of the charges generated in the PDs 12a and 12b is transferred by the transfer pulse PTXa or PTXb, the amplification MOS amplifier 15 outputs a phase signal including the photoelectric conversion signal of one PD 12. To do. Further, the amplification MOS amplifier 15 operates as follows when both the charges generated in the PDs 12a and 12b are transferred by the transfer pulse PTXa or PTXb. That is, the amplification MOS amplifier 15 outputs an imaging signal including photoelectric conversion signals of all PDs (here, PD 12a and PD 12b) included in the unit pixel 10.

図1で、撮像部1が有する信号読み出し回路を説明する。画素アレイ部100には、単位画素10が行列上に配列され、列ごとに垂直出力線21が共有されている。垂直出力線21に対応し、定電流回路22、信号増幅回路23、比較器24、カウンタ回路25、平均化回路26およびCDS回路27が、画素アレイ部100の列ごとに設けられている。各垂直出力線21に対応する構成は共通するので、1つの垂直出力線21に着目して説明する。垂直出力線21には、定電流回路22が接続されている。定電流回路22は、行選択スイッチ16を介して接続された増幅MOSアンプ15と協働してソースフォロワとして機能する。この際、FD14の信号電位が垂直出力線21の電位に反映される。   A signal reading circuit included in the imaging unit 1 will be described with reference to FIG. In the pixel array unit 100, the unit pixels 10 are arranged in a matrix, and the vertical output line 21 is shared for each column. A constant current circuit 22, a signal amplifier circuit 23, a comparator 24, a counter circuit 25, an averaging circuit 26 and a CDS circuit 27 are provided for each column of the pixel array section 100, corresponding to the vertical output line 21. Since the configuration corresponding to each vertical output line 21 is common, one vertical output line 21 will be focused and described. A constant current circuit 22 is connected to the vertical output line 21. The constant current circuit 22 functions as a source follower in cooperation with the amplification MOS amplifier 15 connected via the row selection switch 16. At this time, the signal potential of the FD 14 is reflected in the potential of the vertical output line 21.

信号増幅回路23は、垂直出力線21の信号にゲインをかけるアンプであり、読み出し制御回路30から出力されるゲイン設定信号Gainによりゲイン設定を変更可能である。なお、信号増幅回路23は低ノイズ化の観点で有用であるが、必須でない。比較器24の一方の端子には、信号増幅回路23から出力された信号が入力され、他方の端子には、漸次変化する参照信号Vrampが入力される。比較器24は、これらの信号の比較結果を出力する。参照信号Vrampは読み出し制御回路30から出力される。   The signal amplification circuit 23 is an amplifier that applies a gain to the signal of the vertical output line 21, and the gain setting can be changed by the gain setting signal Gain output from the read control circuit 30. The signal amplification circuit 23 is useful from the viewpoint of noise reduction, but is not essential. The signal output from the signal amplification circuit 23 is input to one terminal of the comparator 24, and the gradually changing reference signal Vramp is input to the other terminal. The comparator 24 outputs the comparison result of these signals. The reference signal Vramp is output from the read control circuit 30.

AD変換回路20は、比較器24、カウンタ回路(CNT)25および平均化回路26により構成される。AD変換回路20は信号増幅回路23からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。カウンタ回路25は、入力された基準クロックCLKに従ってアップカウントまたはダウンカウントを行う。また、カウンタ回路25は、比較器24から出力される比較結果に応じてカウントの停止または開始を行う。これらの動作によってAD変換が実現される。なお、AD変換方式は、上記のようなスロープ型AD変換方式に限定されるものではなく、他のAD変換方式を採用可能である。カウンタ回路25は、カウントの停止後、カウント値を保持したままカウントを再開することにより、AD変換を連続して複数回実施し、カウント値を累積していくことが可能である。平均化回路26は、比較器24およびカウンタ回路25によってAD変換されたカウント値と、AD変換を連続して行った回数とから、AD変換1回あたりの平均値を算出する。なお、AD変換が1回であった場合は、平均化回路26は、カウント値をそのまま平均値として出力する。   The AD conversion circuit 20 includes a comparator 24, a counter circuit (CNT) 25, and an averaging circuit 26. The AD conversion circuit 20 converts the analog signal from the signal amplification circuit 23 into a digital signal. The counter circuit 25 performs up-counting or down-counting according to the input reference clock CLK. Further, the counter circuit 25 stops or starts counting according to the comparison result output from the comparator 24. AD conversion is realized by these operations. The AD conversion method is not limited to the slope type AD conversion method described above, and other AD conversion methods can be adopted. The counter circuit 25 is capable of continuously performing AD conversion a plurality of times and accumulating the count value by restarting the count while holding the count value after the count is stopped. The averaging circuit 26 calculates an average value per AD conversion from the count value AD-converted by the comparator 24 and the counter circuit 25 and the number of times the AD conversion is continuously performed. If the AD conversion is performed once, the averaging circuit 26 outputs the count value as it is as an average value.

CDS回路27は、比較器24、カウンタ回路25によってAD変換され、平均化回路26によって平均化されたリセット信号を保持する。その後、CDS回路27は、AD変換され平均化された位相信号および撮像信号のそれぞれからリセット信号を減算処理する。水平転送メモリ28は、画素アレイ部100の各列のCDS回路27の減算結果を取得し、順次、撮像部1の外部へ出力する。   The CDS circuit 27 holds the reset signal AD-converted by the comparator 24 and the counter circuit 25 and averaged by the averaging circuit 26. After that, the CDS circuit 27 subtracts the reset signal from each of the AD-converted and averaged phase signal and imaging signal. The horizontal transfer memory 28 acquires the subtraction result of the CDS circuit 27 of each column of the pixel array unit 100 and sequentially outputs the subtraction result to the outside of the imaging unit 1.

図3は、撮像部1を搭載した撮像装置としてのカメラシステムのブロック図である。レンズ部1001は被写体の光学像を撮像部1に結像させる。レンズ駆動部1002によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などが実施される。シャッタ駆動部1004がメカニカルシャッタ1003を制御することで、メカニカルシャッタ1003は撮像部1の露光、遮光を制御する。信号処理回路1005は、撮像部1から出力される画像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等を行う。撮影モード・タイミング発生部1006は、撮像部1、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は各種演算を行うと共に、カメラシステム全体を制御する。媒体I/F部1009は、記録媒体1010に対して記録または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、着脱可能な半導体メモリであり、画像データを記録する。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。   FIG. 3 is a block diagram of a camera system as an image pickup apparatus equipped with the image pickup unit 1. The lens unit 1001 forms an optical image of a subject on the imaging unit 1. The lens drive unit 1002 executes zoom control, focus control, aperture control, and the like. The shutter drive unit 1004 controls the mechanical shutter 1003, so that the mechanical shutter 1003 controls the exposure and light blocking of the imaging unit 1. The signal processing circuit 1005 performs various corrections, data compression, and a combination processing of a plurality of images for obtaining a wide dynamic range image on the image signal output from the image pickup unit 1. The shooting mode / timing generation unit 1006 outputs a shooting mode instruction signal and various timing signals to the image pickup unit 1 and the signal processing circuit 1005. The memory unit 1007 functions as a memory for temporarily storing image data. The overall control calculation unit 1008 performs various calculations and controls the entire camera system. The medium I / F unit 1009 is an interface for performing recording or reading on the recording medium 1010. The recording medium 1010 is a detachable semiconductor memory and records image data. The display unit 1011 is a device that displays various information and captured images.

次に、撮影時のカメラシステムの動作について説明する。カメラシステムのメイン電源がオンにされると、コントロール系(撮影モード・タイミング発生部1006や全体制御演算部1008等)の電源がオンされ、更に信号処理回路1005などの撮像系回路の電源がオンされる。そして、図示しないレリーズボタンが押されると、撮影動作が開始される。   Next, the operation of the camera system during shooting will be described. When the main power supply of the camera system is turned on, the control system (the shooting mode / timing generation unit 1006, the overall control calculation unit 1008, etc.) is turned on, and the image processing system circuits such as the signal processing circuit 1005 are also turned on. To be done. Then, when a release button (not shown) is pressed, the photographing operation is started.

撮影モード・タイミング発生部1006は、撮像部1に対して撮影指示を行う。撮影動作が終了すると、撮像部1から出力された信号は信号処理回路1005に入力される。ここで、撮像信号は、PD12aに蓄積された電荷の信号である位相信号Aと、PD12bに蓄積された電荷の信号である位相信号Bとの和に相当する。信号処理回路1005は、入力された位相信号Aを撮像信号から減算することにより位相信号Bを算出する。その後、撮像信号は信号処理回路1005で画像処理され、全体制御演算部1008からの指示によりメモリ部1007に画像データとして書き込まれる。メモリ部1007に書き込まれた画像データは、全体制御演算部1008からの制御により媒体I/F部1009を介して記録媒体1010に記録される。あるいは、メモリ部1007に書き込まれた画像データは、図示しない外部I/F部を介して直接にコンピュータ等に転送されてもよい。   The shooting mode / timing generation unit 1006 instructs the imaging unit 1 to shoot. When the shooting operation is completed, the signal output from the image capturing unit 1 is input to the signal processing circuit 1005. Here, the image pickup signal corresponds to the sum of the phase signal A, which is the signal of the charge accumulated in the PD 12a, and the phase signal B, which is the signal of the charge accumulated in the PD 12b. The signal processing circuit 1005 calculates the phase signal B by subtracting the input phase signal A from the image pickup signal. After that, the image pickup signal is subjected to image processing by the signal processing circuit 1005, and is written as image data in the memory unit 1007 according to an instruction from the overall control calculation unit 1008. The image data written in the memory unit 1007 is recorded on the recording medium 1010 via the medium I / F unit 1009 under the control of the overall control calculation unit 1008. Alternatively, the image data written in the memory unit 1007 may be directly transferred to a computer or the like via an external I / F unit (not shown).

一方で、位相信号A、位相信号Bは、信号処理回路1005で必要に応じてノイズ低減処理された後、全体制御演算部1008に送られる。全体制御演算部1008は、位相信号A、位相信号Bを相関演算にかけることにより、レンズ部1001のピント位置の駆動量を算出し、レンズ駆動部1002に対して駆動量を出力する。レンズ駆動部1002は、入力された駆動量を元にレンズ部1001を動作させ、ピント位置を変更する。   On the other hand, the phase signal A and the phase signal B are subjected to noise reduction processing in the signal processing circuit 1005 as necessary, and then sent to the overall control calculation unit 1008. The overall control calculation unit 1008 calculates the driving amount of the focus position of the lens unit 1001 by applying the phase signal A and the phase signal B to the correlation calculation, and outputs the driving amount to the lens driving unit 1002. The lens drive unit 1002 operates the lens unit 1001 based on the input drive amount to change the focus position.

画素アレイ部100から出力される信号のAD変換回路20による読み出しに関し、撮像部1は少なくとも1つの読み出しモードを有する。本実施の形態では、制御手段としての読み出し制御回路30は、第1の読み出しモードで、読み出し手段としてのAD変換回路20を制御する。   Regarding the reading by the AD conversion circuit 20 of the signal output from the pixel array unit 100, the imaging unit 1 has at least one reading mode. In the present embodiment, the read control circuit 30 as the control means controls the AD conversion circuit 20 as the read means in the first read mode.

図4は、第1の読み出しモードによる第1の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。AD変換回路20は、「第1動作」、「第2動作」を実施可能である。ここで、信号読み出し動作における「第1動作」、「第2動作」を定義する。第1動作は、画素アレイ部100における単位画素10の各々における複数のPD12のうち一部(PD12a)の信号である位相信号A(第1信号)を読み出すと共にこの位相信号AをAD変換する動作である。第2動作は、単位画素10の各々における複数のPD12の全部(PD12a、12b)の信号を加算した信号である撮像信号(第2信号)を読み出すと共にこの撮像信号をAD変換する動作である。第1の読み出しモードでは、読み出し制御回路30は、画素アレイ部100における全ての単位画素10から出力される信号の読み出しに際し、第2動作を複数回連続して実施させると共に、第2動作の回数より少ない回数だけ第1動作を実施させる。第2動作の実施回数は、図4の例では2回であり、第1動作の実施回数は、図4の例では1回である。   FIG. 4 is a timing chart showing the first signal read operation in the first read mode. The AD conversion circuit 20 can perform the “first operation” and the “second operation”. Here, “first operation” and “second operation” in the signal reading operation are defined. The first operation is an operation of reading a phase signal A (first signal) which is a signal of a part (PD12a) of the plurality of PDs 12 in each of the unit pixels 10 in the pixel array section 100, and AD-converting the phase signal A. Is. The second operation is an operation of reading an image pickup signal (second signal) which is a signal obtained by adding signals of all the PDs 12 (PDs 12a and 12b) in each of the unit pixels 10 and AD-converting the image pickup signal. In the first read mode, the read control circuit 30 continuously performs the second operation a plurality of times when reading the signals output from all the unit pixels 10 in the pixel array section 100, and the number of times of the second operation. The first operation is performed a smaller number of times. The number of executions of the second operation is two in the example of FIG. 4, and the number of executions of the first operation is one in the example of FIG.

図4を参照して第1の信号読み出し動作を説明する。図2に示す行選択パルスPSEL、リセットパルスPRES、転送パルスPTXa、PTXbは、読み出し制御回路30(図1)から画素アレイ部100に入力される。以下、n行目の単位画素10に関するパルスには(n)を添える。   The first signal read operation will be described with reference to FIG. The row selection pulse PSEL, the reset pulse PRES, and the transfer pulses PTXa and PTXb shown in FIG. 2 are input to the pixel array unit 100 from the read control circuit 30 (FIG. 1). Hereinafter, (n) is added to the pulse relating to the unit pixel 10 in the nth row.

時刻t1で、行選択パルスPSEL(n)が“H”となると、n行目の単位画素10は各々対応する垂直出力線21に対して信号を出力する。時刻t1ではまた、リセットパルスPRES(n)が“H”となることで、FD14の不要電荷が排され、FD14の電位がリセットされた後にリセットパルスPRES(n)は“L”となる。この時、n行目の単位画素10はリセット信号を垂直出力線21に対して出力する。リセット信号は静定時間をかけて垂直出力線21に反映され、信号増幅回路23を経て比較器24に入力される。   When the row selection pulse PSEL (n) becomes “H” at time t1, the unit pixels 10 in the nth row output signals to the corresponding vertical output lines 21. At time t1, the reset pulse PRES (n) becomes “H”, unnecessary charges of the FD 14 are discharged, and the reset pulse PRES (n) becomes “L” after the potential of the FD 14 is reset. At this time, the unit pixel 10 in the nth row outputs a reset signal to the vertical output line 21. The reset signal is reflected on the vertical output line 21 over a settling time, and is input to the comparator 24 via the signal amplification circuit 23.

時刻t2で、読み出し制御回路30は、漸次変化する比較信号Vrampを比較器24に対して出力する。時刻t2ではまた、基準クロックCLKがカウンタ回路25に入力されることで、カウンタ回路25はカウントを開始し、これにより、リセット信号に関するAD変換が開始される。その後、比較信号Vrampがリセット信号を下回る時刻t3になると、比較器24は出力Compを反転させる。カウンタ回路25は、比較器24の出力Compが反転するとカウント動作を一旦停止する。時刻t4にて、比較信号Vrampが第1の所定の電位になると、比較信号Vrampは初期値にリセットされると共に、基準クロックCLKが停止する。   At time t2, the read control circuit 30 outputs the gradually changing comparison signal Vramp to the comparator 24. At time t2, the reference clock CLK is also input to the counter circuit 25, so that the counter circuit 25 starts counting, and thus AD conversion related to the reset signal is started. After that, at time t3 when the comparison signal Vramp falls below the reset signal, the comparator 24 inverts the output Comp. The counter circuit 25 temporarily stops the counting operation when the output Comp of the comparator 24 is inverted. At time t4, when the comparison signal Vramp reaches the first predetermined potential, the comparison signal Vramp is reset to the initial value and the reference clock CLK is stopped.

時刻t5では、時刻t2と同様に、読み出し制御回路30が漸次変化する比較信号Vrampを比較器24に対して出力する。時刻t5ではまた、基準クロックCLKがカウンタ回路25に入力されることで、カウンタ回路25はカウントを再開し、これによりAD変換が再開される。その後、比較信号Vrampがリセット信号を下回る時刻t6になると、比較器24は出力Compを反転させる。カウンタ回路25は比較器24の出力Compが反転するとカウント動作を停止する。時刻t7にて、比較信号Vrampが第1の所定の電位になると、比較信号Vrampは初期値にリセットされると共に、基準クロックCLKが停止する。   At time t5, the read control circuit 30 outputs the gradually changing comparison signal Vramp to the comparator 24, as at time t2. At time t5, the reference clock CLK is also input to the counter circuit 25, so that the counter circuit 25 restarts counting, thereby restarting AD conversion. Then, at time t6 when the comparison signal Vramp falls below the reset signal, the comparator 24 inverts the output Comp. The counter circuit 25 stops the counting operation when the output Comp of the comparator 24 is inverted. At time t7, when the comparison signal Vramp reaches the first predetermined potential, the comparison signal Vramp is reset to the initial value and the reference clock CLK is stopped.

時刻t2から時刻t7にかけて、リセット信号のAD変換が2回行われることで、カウンタ回路25のカウント値はAD変換2回分のカウント値が累積された値となる。なお、AD変換を3回以上行う場合は、AD変換が所望の回数となるよう、時刻t5〜t7の動作を続けて繰り返す。   Since the AD conversion of the reset signal is performed twice from the time t2 to the time t7, the count value of the counter circuit 25 becomes a value obtained by accumulating the count values of the two AD conversions. When the AD conversion is performed three times or more, the operations from time t5 to t7 are continuously repeated so that the AD conversion is performed a desired number of times.

時刻t8で、転送パルスPTXa(n)が“H”となると、PD12aに蓄積された電荷がFD14に転送される。その後、転送パルスPTXa(n)が“L”となると、n行目の単位画素10から位相信号Aが垂直出力線21に対して出力される。位相信号Aは静定時間をかけて垂直出力線21に反映される。時刻t8ではまた、カウンタリセット信号RSTが“H”となり、各列のカウンタ回路25は平均化回路26に対してカウント値を出力した後、カウント値をリセットする。カウンタリセット信号RSTは読み出し制御回路30から入力される。平均化回路26は、AD変換の回数に応じて、入力されたカウント値の平均値を算出することで、AD変換1回あたりのリセット信号のAD変換結果を求め、CDS回路27に対して出力する。CDS回路27は、AD変換されたリセット信号を保持する。   At time t8, when the transfer pulse PTXa (n) becomes “H”, the charge accumulated in the PD 12a is transferred to the FD 14. After that, when the transfer pulse PTXa (n) becomes “L”, the phase signal A is output from the unit pixel 10 in the nth row to the vertical output line 21. The phase signal A is reflected on the vertical output line 21 over a settling time. At time t8, the counter reset signal RST becomes “H”, and the counter circuits 25 in each column output the count values to the averaging circuit 26 and then reset the count values. The counter reset signal RST is input from the read control circuit 30. The averaging circuit 26 calculates the average value of the input count values according to the number of AD conversions to obtain the AD conversion result of the reset signal per AD conversion, and outputs the result to the CDS circuit 27. To do. The CDS circuit 27 holds the AD-converted reset signal.

時刻t9で、読み出し制御回路30は漸次変化する比較信号Vrampを比較器24に対して出力する。時刻t9ではまた、基準クロックCLKがカウンタ回路25に入力されることでカウンタ回路25はカウントを開始し、これにより位相信号Aに関するAD変換が開始される。その後、比較信号Vrampが位相信号Aを下回る時刻t10になると、比較器24は出力Compを反転させる。カウンタ回路25は比較器24の出力Compが反転するとカウント動作を停止する。時刻t11にて、比較信号Vrampが第2の所定の電位になると、比較信号Vrampは初期値にリセットされると共に、基準クロックCLKが停止する。位相信号AのAD変換の回数は1回であり、以降、AD変換は行われない。従って、時刻t9〜t11では第1動作が1回実施される。   At time t9, the read control circuit 30 outputs the gradually changing comparison signal Vramp to the comparator 24. At time t9, the reference clock CLK is input to the counter circuit 25, so that the counter circuit 25 starts counting, and thus AD conversion of the phase signal A is started. After that, at time t10 when the comparison signal Vramp falls below the phase signal A, the comparator 24 inverts the output Comp. The counter circuit 25 stops the counting operation when the output Comp of the comparator 24 is inverted. At time t11, when the comparison signal Vramp reaches the second predetermined potential, the comparison signal Vramp is reset to the initial value and the reference clock CLK is stopped. The number of AD conversions of the phase signal A is one, and thereafter AD conversion is not performed. Therefore, the first operation is performed once from time t9 to time t11.

時刻t12では、転送パルスPTXa(n)、PTXb(n)が“H”となることで、PD12a、12bに蓄積された各電荷がFD14に転送される。その後、転送パルスPTXa(n)、PTXb(n)が“L”となることで、n行目の単位画素10から撮像信号が垂直出力線21に対して出力される。上述したように、撮像信号はPD12aに蓄積された電荷の信号である位相信号Aと、PD12bに蓄積された電荷の信号である位相信号Bの和に相当する。撮像信号は静定時間をかけて垂直出力線21に反映される。時刻t12ではまた、カウンタリセット信号RSTが“H”となることで、各列のカウンタ回路25は平均化回路26に対してカウント値を出力した後、カウント値をリセットする。   At time t12, the transfer pulses PTXa (n) and PTXb (n) become “H”, and thus the electric charges accumulated in the PDs 12a and 12b are transferred to the FD 14. After that, the transfer pulses PTXa (n) and PTXb (n) become “L”, so that the unit pixel 10 in the nth row outputs the image pickup signal to the vertical output line 21. As described above, the image pickup signal corresponds to the sum of the phase signal A which is the signal of the charge accumulated in the PD 12a and the phase signal B which is the signal of the charge accumulated in the PD 12b. The image pickup signal is reflected on the vertical output line 21 over a settling time. At time t12, the counter reset signal RST becomes “H”, so that the counter circuits 25 in each column output the count values to the averaging circuit 26 and then reset the count values.

平均化回路26は、AD変換の回数に応じて、入力されたカウント値の平均値を算出する。ただし、ここでは位相信号AのAD変換回数は1回であるので、平均化回路26は、入力されたカウント値をそのままCDS回路27に対して出力する。CDS回路27は、AD変換された位相信号Aから、時刻t8で保持したリセット信号を減算し、その減算結果を水平転送メモリ28に出力する。水平転送メモリ28は、CDS回路27の減算結果を各列から取得し、順次、後段へ出力する。   The averaging circuit 26 calculates the average value of the input count values according to the number of AD conversions. However, since the number of AD conversions of the phase signal A is one here, the averaging circuit 26 outputs the input count value as it is to the CDS circuit 27. The CDS circuit 27 subtracts the reset signal held at time t8 from the AD-converted phase signal A, and outputs the subtraction result to the horizontal transfer memory 28. The horizontal transfer memory 28 acquires the subtraction result of the CDS circuit 27 from each column and sequentially outputs it to the subsequent stage.

時刻t13では、読み出し制御回路30は、漸次変化する比較信号Vrampを比較器24に対して出力する。時刻t13ではまた、基準クロックCLKがカウンタ回路25に入力されることでカウンタ回路25はカウントを開始し、これにより、撮像信号に関するAD変換が開始される。その後、比較信号Vrampが撮像信号を下回る時刻t14になると、比較器24は出力Compを反転させる。カウンタ回路25は比較器24の出力Compが反転するとカウント動作を一旦停止する。時刻t15にて、比較信号Vrampが第2の所定の電位になると、比較信号Vrampは初期値にリセットされると共に、基準クロックCLKが停止する。   At time t13, the read control circuit 30 outputs the gradually changing comparison signal Vramp to the comparator 24. At time t13, the reference clock CLK is input to the counter circuit 25, so that the counter circuit 25 starts counting, and thus AD conversion related to the image pickup signal is started. After that, at time t14 when the comparison signal Vramp falls below the image pickup signal, the comparator 24 inverts the output Comp. The counter circuit 25 temporarily stops the counting operation when the output Comp of the comparator 24 is inverted. At time t15, when the comparison signal Vramp reaches the second predetermined potential, the comparison signal Vramp is reset to the initial value and the reference clock CLK is stopped.

時刻t16では、読み出し制御回路30は、漸次変化する比較信号Vrampを比較器24に対して出力する。時刻t16ではまた、基準クロックCLKがカウンタ回路25に入力されることでカウンタ回路25はカウントを再開する。その後、比較信号Vrampが撮像信号を下回る時刻t17になると、比較器24は出力Compを反転させる。カウンタ回路25は比較器24の出力Compが反転するとカウント動作を停止する。時刻t18にて、比較信号Vrampが第2の所定の電位になると、比較信号Vrampは初期値にリセットされると共に、基準クロックCLKが停止する。従って、時刻t13〜t18では第2動作が2回繰り返される。   At time t16, the read control circuit 30 outputs the gradually changing comparison signal Vramp to the comparator 24. At time t16, the reference clock CLK is input to the counter circuit 25, so that the counter circuit 25 restarts counting. After that, at time t17 when the comparison signal Vramp falls below the image pickup signal, the comparator 24 inverts the output Comp. The counter circuit 25 stops the counting operation when the output Comp of the comparator 24 is inverted. At time t18, when the comparison signal Vramp reaches the second predetermined potential, the comparison signal Vramp is reset to the initial value and the reference clock CLK is stopped. Therefore, the second operation is repeated twice from time t13 to time t18.

時刻t13から時刻t18にかけて、撮像信号のAD変換が2回行われることで、カウンタ回路25のカウント値はAD変換2回分のカウント値が累積された値となる。なお、AD変換を3回以上行う場合は、AD変換が所望の回数となるよう、時刻t16〜t18の動作を続けて繰り返す。   Since the AD conversion of the image pickup signal is performed twice from time t13 to time t18, the count value of the counter circuit 25 becomes a value obtained by accumulating the count values of the two AD conversions. When AD conversion is performed three times or more, the operations from time t16 to t18 are continuously repeated so that the AD conversion is performed a desired number of times.

時刻t19では、行選択パルスPSEL(n)が“L”となることで、n行目の単位画素10は各々対応する垂直出力線21と切断される。時刻t19ではまた、カウンタリセット信号RSTが“H”となることで、各列のカウンタ回路25は平均化回路26に対してカウント値を出力した後、カウント値をリセットする。平均化回路26は、AD変換の回数に応じて、入力されたカウント値の平均値を算出することで、AD変換1回あたりの撮像信号のAD変換結果を求め、CDS回路27に対して出力する。CDS回路27は、AD変換された撮像信号から、時刻t8にて保持したリセット信号を減算し、その減算結果を水平転送メモリ28に出力する。水平転送メモリ28は、CDS回路27の減算結果を各列から取得し、順次、後段へ出力する。   At time t19, the row selection pulse PSEL (n) becomes “L”, so that the unit pixel 10 in the nth row is disconnected from the corresponding vertical output line 21. At time t19, the counter reset signal RST becomes “H”, so that the counter circuits 25 in each column output the count values to the averaging circuit 26 and then reset the count values. The averaging circuit 26 calculates the average value of the input count values according to the number of AD conversions to obtain the AD conversion result of the image pickup signal per AD conversion, and outputs the result to the CDS circuit 27. To do. The CDS circuit 27 subtracts the reset signal held at time t8 from the AD-converted image pickup signal, and outputs the subtraction result to the horizontal transfer memory 28. The horizontal transfer memory 28 acquires the subtraction result of the CDS circuit 27 from each column and sequentially outputs it to the subsequent stage.

ところで、PD12b単体の信号に相当する位相信号Bは、撮像部1の後段にある信号処理回路1005(図3)によって、撮像信号から位相信号Aが減算されることで算出される。   By the way, the phase signal B corresponding to the signal of the PD 12b alone is calculated by subtracting the phase signal A from the imaging signal by the signal processing circuit 1005 (FIG. 3) in the subsequent stage of the imaging unit 1.

第1の読み出し動作では、リセット信号と撮像信号についてはAD変換を2回行い、加算して平均化することでランダムノイズが抑制される。これに対し、位相信号AについてはAD変換を1回しか実施しないので、AD変換を2回以上行った場合と比べて信号の取得速度が向上している。一方で、位相信号は撮像信号に比べてランダムノイズが低減されない。しかし、位相信号は、カメラシステムにおいて、主にオートフォーカス(AF)に用いられるなど、カメラシステム内部で使用される信号である。従って、位相信号については、隣接する複数の単位画素10の信号により加算平均処理を行ったり、ノイズフィルタ処理を行ったりといった別途の処理でノイズ低減が可能であるので、これらの別途の処理を適用すればよい。   In the first read operation, random noise is suppressed by performing AD conversion twice for the reset signal and the image pickup signal and adding and averaging them. On the other hand, since the AD conversion is performed only once for the phase signal A, the signal acquisition speed is improved as compared with the case where the AD conversion is performed twice or more. On the other hand, random noise is not reduced in the phase signal as compared with the image pickup signal. However, the phase signal is a signal used inside the camera system, such as being mainly used for autofocus (AF) in the camera system. Therefore, with respect to the phase signal, noise can be reduced by a separate process such as an addition and averaging process or a noise filter process using the signals of a plurality of adjacent unit pixels 10. Therefore, these separate processes are applied. do it.

このように、リセット信号、撮像信号のAD変換を複数回行うことにより良好な画質を得つつ、位相信号のAD変換回数を撮像信号のAD変換より少なくすることで読出速度の低下を抑制可能となる。特に、撮像部1をカメラシステムに搭載することで、良好な画質を得ながら同時にAFも行い、それらを高フレームレートで実現することが可能となる。   In this way, it is possible to suppress deterioration of the reading speed by reducing the number of AD conversions of the phase signal to be smaller than the AD conversion of the imaging signal while obtaining good image quality by performing the AD conversion of the reset signal and the imaging signal a plurality of times. Become. In particular, by mounting the image pickup unit 1 on the camera system, it is possible to simultaneously perform AF while obtaining good image quality and realize them at a high frame rate.

本実施の形態によれば、第1の読み出しモードにより、位相信号のAD変換(第1動作)の回数を、撮像信号のAD変換(第2動作)の連続回数(2回)より少なくするので、信号の取得速度の低下を抑制することができる。   According to the present embodiment, the number of AD conversions (first operation) of the phase signal is made smaller than the continuous number (two times) of AD conversion (second operation) of the imaging signal in the first read mode. It is possible to suppress a decrease in the signal acquisition speed.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、画素アレイ部100における全部の単位画素10からの信号読み出しに対して、第1の読み出しモードを適用した。これに対し本発明の第2の実施の形態では、画素アレイ部100における一部の単位画素10からの信号読み出しに対して第1の読み出しモードを適用し、他の単位画素10からの信号読み出しに対しては第2の読み出しモードを適用する。本実施の形態では、第1の実施の形態に対し、画素アレイ部100が有する複数の単位画素10のうち、AFに用いる位相信号を読み出す単位画素10の数を削減することにより、信号取得速度を一層向上させる。
(Second embodiment)
In the first embodiment, the first read mode is applied to the signal read from all the unit pixels 10 in the pixel array section 100. On the other hand, in the second embodiment of the present invention, the first read mode is applied to the signal read from some unit pixels 10 in the pixel array section 100, and the signal read from other unit pixels 10 is performed. The second read mode is applied to. In the present embodiment, the signal acquisition speed is reduced by reducing the number of unit pixels 10 that read a phase signal used for AF among the plurality of unit pixels 10 included in the pixel array unit 100, as compared with the first embodiment. Further improve.

図5は、第2の読み出しモードによる第2の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。図6は、画素アレイ部100の読み出し動作を説明する図である。   FIG. 5 is a timing chart showing the second signal read operation in the second read mode. FIG. 6 is a diagram for explaining the read operation of the pixel array section 100.

図6に示すように、読み出し制御回路30は、行単位で第1の読み出し動作または第2の読み出し動作のいずれかを行うことが可能である。撮像部1は、第1の読み出しモードおよび第2の読み出しモードを有する。本実施の形態では、読み出し制御回路30は、第1の読み出しモードおよび第2の読み出しモードを併用してAD変換回路20を制御する。具体的には、読み出し制御回路30は、画素アレイ部100の画素領域を分けた第1グループの単位画素10から出力される信号の読み出しに際し、第1の読み出しモードによる第1の読み出し動作でAD変換回路20を制御する。また、読み出し制御回路30は、第1グループとは異なる第2グループの単位画素10から出力される信号の読み出しに際し、第2の読み出しモードによる第2の読み出し動作でAD変換回路20を制御する。ここで、第2の読み出しモードは、第2動作を複数回連続して実施させると共に第1動作を実施させない読み出しモードである。図5で、第2の読み出しモードによる第2の信号読み出し動作を説明する。   As shown in FIG. 6, the read control circuit 30 can perform either the first read operation or the second read operation row by row. The imaging unit 1 has a first read mode and a second read mode. In the present embodiment, the read control circuit 30 controls the AD conversion circuit 20 using both the first read mode and the second read mode. Specifically, when reading the signals output from the unit pixels 10 of the first group in which the pixel areas of the pixel array unit 100 are divided, the read control circuit 30 performs AD in the first read operation in the first read mode. The conversion circuit 20 is controlled. In addition, the read control circuit 30 controls the AD conversion circuit 20 by the second read operation in the second read mode when reading the signals output from the unit pixels 10 of the second group different from the first group. Here, the second read mode is a read mode in which the second operation is continuously performed a plurality of times and the first operation is not performed. The second signal read operation in the second read mode will be described with reference to FIG.

第2の信号読み出し動作は、一部を除き第1の信号読み出し動作(図4)と同等であるので、異なる点を主に説明する。第2の信号読み出し動作は、第1の信号読み出し動作における時刻t8〜t11の動作を省いた動作に相当する。言い換えれば、時刻t21〜t27における動作は、第1の信号読み出し動作の時刻t1〜t7における動作と同等であり、時刻t28〜t35における動作は、第1の信号読み出し動作の時刻t12〜t19における動作と同等である。   The second signal read operation is the same as the first signal read operation (FIG. 4) except for some portions, and therefore the different points will be mainly described. The second signal read operation corresponds to the operation in which the operations from time t8 to t11 in the first signal read operation are omitted. In other words, the operation from time t21 to t27 is equivalent to the operation from time t1 to t7 of the first signal read operation, and the operation from time t28 to t35 is the operation from time t12 to t19 of the first signal read operation. Is equivalent to

第2の信号読み出し動作は、第1の信号読み出し動作に比し、位相信号Aを取得する動作が省かれることで、信号の読み出し速度が向上する。しかし、単位画素10から出力される信号の読み出しを第2の信号読み出し動作だけで実施したとすると、AFに必要な位相信号を取得できない。そこで読み出し制御回路30は、画素アレイ部100が有する複数の単位画素10のうちの一部(第1グループ)については、第2の信号読み出し動作ではなく第1の読み出し動作を行う。これにより、AFに用いる位相信号の読み出しを確保してAFを実現する。   The second signal read operation improves the signal read speed by omitting the operation of acquiring the phase signal A, as compared with the first signal read operation. However, if the signal output from the unit pixel 10 is read only by the second signal reading operation, the phase signal required for AF cannot be acquired. Therefore, the read control circuit 30 performs the first read operation, not the second signal read operation, for some (first group) of the plurality of unit pixels 10 included in the pixel array section 100. As a result, AF is realized while ensuring the reading of the phase signal used for AF.

図6において、列読み出し回路200は、図1に示された、各列に設けられた複数の定電流回路22、信号増幅回路23、比較器24、カウンタ回路25、平均化回路26、CDS回路27および水平転送メモリ28を有する。第1グループの単位画素10と第2グループの単位画素10とは、行単位で分かれていて、列方向に交互に位置する。全行とも第1の読み出し動作を行う第1の実施の形態に比し、本実施の形態では、位相信号の読み出しをしない単位画素10が存在する分、1フレームあたりの読み出し速度が向上する。AFに用いる位相信号を読み出す行が少なくなるため、AFの追従性よりもフレームレートを優先したい場合や、AFを行う測距範囲が狭い場合に特に有効である。   6, a column read circuit 200 includes a plurality of constant current circuits 22, a signal amplification circuit 23, a comparator 24, a counter circuit 25, an averaging circuit 26, a CDS circuit provided in each column shown in FIG. 27 and a horizontal transfer memory 28. The unit pixels 10 of the first group and the unit pixels 10 of the second group are divided in row units and are alternately arranged in the column direction. In the present embodiment, as compared with the first embodiment in which the first read operation is performed in all rows, the unit pixel 10 in which the phase signal is not read is present, and thus the read speed per frame is improved. Since the number of rows from which the phase signal used for AF is read decreases, it is particularly effective when the frame rate is prioritized over the followability of AF, or when the range of AF measurement is narrow.

本実施の形態によれば、第1および第2の読み出しモードが併用され、第2グループの単位画素10から出力される信号の読み出しは、第2の読み出しモードによる第2の読み出し動作で制御される。従って、信号の取得速度の低下を一層抑制することができる。   According to the present embodiment, the first and second read modes are used in combination, and the reading of the signals output from the unit pixels 10 of the second group is controlled by the second read operation in the second read mode. It Therefore, it is possible to further suppress the decrease in the signal acquisition speed.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態を図7〜図9を参照して説明する。第2の実施の形態において、第1の読み出しモードと第2の読み出しモードとでは1行あたりの読み出し時間が異なるため、動く被写体を撮像した場合に不自然なローリング歪みが発生する可能性がある。そこで、本実施の形態では、1行あたりの読み出し時間を行同士で極力共通にする手法を採用する。本実施の形態では、画素アレイ部100における一部の単位画素10からの信号読み出しに対して第3の読み出しモードを適用し、他の単位画素10からの信号読み出しに対しては第4の読み出しモードを適用する。
(Third Embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, since the read time per row differs between the first read mode and the second read mode, unnatural rolling distortion may occur when a moving subject is imaged. . Therefore, in the present embodiment, a method is adopted in which the reading time per row is made as common as possible between the rows. In the present embodiment, the third read mode is applied to the signal read from some unit pixels 10 in the pixel array section 100, and the fourth read mode is applied to the signal read from other unit pixels 10. Apply the mode.

図7は、第3の読み出しモードによる第3の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。図8は、第4の読み出しモードによる第4の信号読み出し動作を示すタイミングチャートである。図9は、画素アレイ部100の読み出し動作を説明する図である。   FIG. 7 is a timing chart showing a third signal read operation in the third read mode. FIG. 8 is a timing chart showing a fourth signal read operation in the fourth read mode. FIG. 9 is a diagram for explaining the read operation of the pixel array section 100.

図9に示すように、読み出し制御回路30は、行単位で第3の読み出し動作または第4の読み出し動作のいずれかを行うことが可能である。撮像部1は、第3の読み出しモードおよび第4の読み出しモードを有する。本実施の形態では、読み出し制御回路30は、第3の読み出しモードおよび第4の読み出しモードを併用してAD変換回路20を制御する。具体的には、読み出し制御回路30は、第1グループの単位画素10から出力される信号の読み出しに際し、第3の読み出しモードによる第3の読み出し動作でAD変換回路20を制御する。また、読み出し制御回路30は、第2グループの単位画素10から出力される信号の読み出しに際し、第4の読み出しモードによる第4の読み出し動作でAD変換回路20を制御する。   As shown in FIG. 9, the read control circuit 30 can perform either the third read operation or the fourth read operation row by row. The imaging unit 1 has a third read mode and a fourth read mode. In the present embodiment, the read control circuit 30 controls the AD conversion circuit 20 using both the third read mode and the fourth read mode. Specifically, the read control circuit 30 controls the AD conversion circuit 20 by the third read operation in the third read mode when reading the signals output from the unit pixels 10 of the first group. Further, the read control circuit 30 controls the AD conversion circuit 20 by the fourth read operation in the fourth read mode when reading the signals output from the unit pixels 10 of the second group.

ここで、第3の読み出しモードは、第1動作および第2動作を共に同じ所定の回数だけ実施させるモードである。第4の読み出しモードは、第2動作を所定の回数の2倍の回数だけ連続して実施させると共に、第1動作を実施させないモードである。図7、図8で、第3、第4の読み出しモードによる第3、第4の信号読み出し動作を説明する。   Here, the third read mode is a mode in which both the first operation and the second operation are performed the same predetermined number of times. The fourth read mode is a mode in which the second operation is continuously performed twice the predetermined number of times and the first operation is not performed. The third and fourth signal read operations in the third and fourth read modes will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

図7に示すように、第3の信号読み出し動作は、一部を除き第1の信号読み出し動作(図4)と同等であるので、異なる点を主に説明する。第3の信号読み出し動作の時刻t41〜t51における動作は、第1の信号読み出し動作の時刻t1〜t11における動作と同等である。時刻t52において、転送パルスPTXa(n)、PTXb(n)が“H”となると、PD12a,12bに蓄積された電荷がFD14に転送される。その後、転送パルスPTXa(n)、PTXb(n)が“L”となることで、n行目の単位画素10から撮像信号が垂直出力線21に対して出力される。撮像信号は静定時間をかけて垂直出力線21に反映される。時刻t52ではまた、カウンタリセット信号RSTが“H”となることで、各列のカウンタ回路25は平均化回路26に対してカウント値を出力した後、カウント値をリセットする。   As shown in FIG. 7, the third signal read operation is the same as the first signal read operation (FIG. 4) except for a part, and therefore the different points will be mainly described. The operation from time t41 to t51 of the third signal read operation is the same as the operation from time t1 to t11 of the first signal read operation. At time t52, when the transfer pulses PTXa (n) and PTXb (n) become “H”, the charges accumulated in the PDs 12a and 12b are transferred to the FD 14. After that, the transfer pulses PTXa (n) and PTXb (n) become “L”, so that the unit pixel 10 in the nth row outputs the image pickup signal to the vertical output line 21. The image pickup signal is reflected on the vertical output line 21 over a settling time. At time t52, the counter reset signal RST becomes “H”, so that the counter circuits 25 in each column output the count values to the averaging circuit 26 and then reset the count values.

平均化回路26では、AD変換の回数に応じて、入力されたカウント値の平均値を算出する。ただし、ここでは位相信号AのAD変換回数は1回であるので、平均化回路26は、入力されたカウント値をそのままCDS回路27に対して出力する。CDS回路27は、AD変換された位相信号Aから、時刻t48で保持したリセット信号を減算し、その減算結果を水平転送メモリ28に出力する。水平転送メモリ28は、CDS回路27の減算結果を各列から取得し、順次、後段へ出力する。   The averaging circuit 26 calculates the average value of the input count values according to the number of AD conversions. However, since the number of AD conversions of the phase signal A is one here, the averaging circuit 26 outputs the input count value as it is to the CDS circuit 27. The CDS circuit 27 subtracts the reset signal held at time t48 from the AD-converted phase signal A, and outputs the subtraction result to the horizontal transfer memory 28. The horizontal transfer memory 28 acquires the subtraction result of the CDS circuit 27 from each column and sequentially outputs it to the subsequent stage.

時刻t53では、読み出し制御回路30は、漸次変化する比較信号Vrampを比較器24に対して出力する。時刻t53ではまた、基準クロックCLKがカウンタ回路25に入力されることでカウンタ回路25はカウントを開始し、これにより、撮像信号に関するAD変換が開始される。その後、比較信号Vrampが撮像信号を下回る時刻t54になると、比較器24は出力Compを反転させる。カウンタ回路25は比較器24の出力Compが反転するとカウント動作を一旦停止する。時刻t55にて、比較信号Vrampが第2の所定の電位になると、比較信号Vrampは初期値にリセットされると共に、基準クロックCLKが停止する。ここで第3の読み出しモードでは、撮像信号のAD変換の回数は1回であり、以降、AD変換は行われない。従って、時刻t53〜t55では第2動作が1回実施される。   At time t53, the read control circuit 30 outputs the gradually changing comparison signal Vramp to the comparator 24. At time t53, the reference clock CLK is also input to the counter circuit 25, so that the counter circuit 25 starts counting, whereby AD conversion related to the image pickup signal is started. After that, at time t54 when the comparison signal Vramp falls below the image pickup signal, the comparator 24 inverts the output Comp. The counter circuit 25 temporarily stops the counting operation when the output Comp of the comparator 24 is inverted. At time t55, when the comparison signal Vramp reaches the second predetermined potential, the comparison signal Vramp is reset to the initial value and the reference clock CLK is stopped. Here, in the third read mode, the number of AD conversions of the image pickup signal is one, and thereafter AD conversion is not performed. Therefore, the second operation is performed once from time t53 to time t55.

時刻t56では、行選択パルスPSEL(n)が“L”となることで、n行目の単位画素10は各々対応する垂直出力線21と切断される。時刻t56ではまた、カウンタリセット信号RSTが“H”となることで、各列のカウンタ回路25は平均化回路26に対してカウント値を出力した後、カウント値をリセットする。平均化回路26は、AD変換の回数に応じて、入力されたカウント値の平均値を算出する。ただし、ここでは位相信号AのAD変換回数は1回であるので、平均化回路26は、入力されたカウント値をそのままCDS回路27に対して出力する。CDS回路27は、AD変換された撮像信号から、時刻t48にて保持したリセット信号を減算し、その減算結果を水平転送メモリ28に出力する。水平転送メモリ28は、CDS回路27の減算結果を各列から取得し、順次、後段へ出力する。   At time t56, the row selection pulse PSEL (n) becomes “L”, so that the unit pixel 10 in the nth row is disconnected from the corresponding vertical output line 21. At time t56, the counter reset signal RST becomes “H”, so that the counter circuits 25 in each column output the count values to the averaging circuit 26 and then reset the count values. The averaging circuit 26 calculates the average value of the input count values according to the number of AD conversions. However, since the number of AD conversions of the phase signal A is one here, the averaging circuit 26 outputs the input count value as it is to the CDS circuit 27. The CDS circuit 27 subtracts the reset signal held at time t48 from the AD-converted image pickup signal, and outputs the subtraction result to the horizontal transfer memory 28. The horizontal transfer memory 28 acquires the subtraction result of the CDS circuit 27 from each column and sequentially outputs it to the subsequent stage.

図8に示すように、第4の信号読み出し動作は、撮像信号のAD変換回数が同じであれば、第2の信号読み出し動作(図5)と同等となる。図8では、第4の信号読み出し動作を第3の信号読み出し動作と対比するために、時刻の間隔が図5と異ならせた箇所がある。図8については図7と対比して説明する。   As shown in FIG. 8, the fourth signal read operation is equivalent to the second signal read operation (FIG. 5) if the number of AD conversions of the image pickup signal is the same. In FIG. 8, in order to compare the fourth signal reading operation with the third signal reading operation, there is a portion where the time interval is different from that in FIG. FIG. 8 will be described in comparison with FIG. 7.

第3の読み出しモード(図7)では、位相信号AのAD変換が1回行われ、その後、撮像信号のAD変換が1回行われる。これに対し、第4の読み出しモードでは、位相信号Aの取得を行わない代わりに、撮像信号のAD変換を1回増やして計2回行う。これにより、位相信号Aと撮像信号のAD変換回数の合計が、第3の読み出しモードと同じ2回になる。   In the third read mode (FIG. 7), AD conversion of the phase signal A is performed once, and then AD conversion of the image pickup signal is performed once. On the other hand, in the fourth read mode, instead of not acquiring the phase signal A, AD conversion of the image pickup signal is increased once, and a total of two times are performed. As a result, the total number of AD conversions of the phase signal A and the image pickup signal becomes the same two times as in the third read mode.

図8において、図7の時刻t48に対応する時刻t68では、転送パルスPTXa(n)に加えて、転送パルスPTXb(n)も“H”となることで、PD12a、12bに蓄積された電荷がFD14に転送される。これにより、時刻t69〜t71では、位相信号Aではなく、撮像信号のAD変換が行われる。時刻t52に対応する時刻t72では、カウンタリセット信号RSTが“H”とはならず“L”に維持されることで、カウンタ回路25はカウント値を保持する。従って、以降の時刻t73〜t75では、撮像信号の2回目のAD変換が行われる。従って、時刻t69〜t75では第2動作が2回繰り返される。   In FIG. 8, at time t68 corresponding to time t48 in FIG. 7, not only the transfer pulse PTXa (n) but also the transfer pulse PTXb (n) becomes “H”, so that the charges accumulated in the PDs 12a and 12b are stored. It is transferred to the FD 14. As a result, during time t69 to t71, the AD conversion of the image pickup signal is performed instead of the phase signal A. At the time t72 corresponding to the time t52, the counter reset signal RST does not become "H" but is maintained at "L", so that the counter circuit 25 holds the count value. Therefore, from time t73 to t75 thereafter, the second AD conversion of the image pickup signal is performed. Therefore, the second operation is repeated twice from time t69 to time t75.

時刻t56に対応する時刻t76では、カウンタリセット信号RSTが“H”となることで、各列のカウンタ回路25は平均化回路26に対してカウント値を出力した後、カウント値をリセットする。平均化回路26は、AD変換回数に応じて、入力されたカウント値の平均値を算出することで、AD変換1回あたりの撮像信号のAD変換結果を求め、CDS回路27に対して出力する。   At time t76 corresponding to time t56, the counter reset signal RST becomes “H”, so that the counter circuits 25 in each column output the count value to the averaging circuit 26 and then reset the count value. The averaging circuit 26 calculates the average value of the input count values according to the number of AD conversions to obtain the AD conversion result of the image pickup signal per AD conversion, and outputs the result to the CDS circuit 27. ..

図9に示すように、第1グループの単位画素10と第2グループの単位画素10とは、行単位で分かれていて、列方向に交互に位置する。本実施の形態では、第4の読み出し動作と第3の読み出しモードとで、AD変換回数の合計が同じであるので、第2の読み出しモードと比較して、行同士で読み出し時間を揃えやすくなっている。ところで、第3の読み出しモードで取得された撮像信号は、第4の読み出しモードで取得された撮像信号と比べてランダムノイズが低減されていない。そのため、信号処理回路1005(図3)で、第3の読み出しモードで取得された撮像信号のノイズ低減処理を行うのが望ましい。   As shown in FIG. 9, the unit pixels 10 of the first group and the unit pixels 10 of the second group are divided in units of rows and are alternately arranged in the column direction. In the present embodiment, since the total number of AD conversions is the same in the fourth read operation and the third read mode, it is easier to align the read times between the rows as compared with the second read mode. ing. By the way, random noise is not reduced in the image pickup signal acquired in the third read mode as compared with the image pickup signal acquired in the fourth read mode. Therefore, it is desirable that the signal processing circuit 1005 (FIG. 3) perform noise reduction processing of the image pickup signal acquired in the third read mode.

本実施の形態によれば、第3、第4の読み出しモードのいずれも、AD変換回数の合計を、最低限の2回とすることができるので、信号の取得速度の低下を一層抑制することができる。また、第4の読み出し動作と第3の読み出しモードとで、AD変換回数の合計を同じにできるので、信号取得の所要時間を行同士で揃えることが可能となる。従って、動く被写体を撮像した場合に不自然なローリング歪みを抑制可能となる。   According to the present embodiment, the total number of AD conversions can be set to a minimum of two in both the third and fourth read modes, so that the decrease in the signal acquisition speed can be further suppressed. You can In addition, since the total number of AD conversions can be made the same in the fourth read operation and the third read mode, it is possible to align the time required for signal acquisition between the rows. Therefore, it is possible to suppress unnatural rolling distortion when a moving subject is imaged.

なお、第2、第3の実施の形態において、読み出し制御回路30は、行単位で画素アレイ部100の読み出しモードを切り替えるとした。しかし、制御配線を増やすことで、様々な切り替えパターンに対応できるようにしてもよい。すなわち、各グループは、行単位の単位画素群に限定されない。   In the second and third embodiments, the read control circuit 30 switches the read mode of the pixel array section 100 on a row-by-row basis. However, by increasing the number of control wirings, it is possible to support various switching patterns. That is, each group is not limited to the unit pixel group of each row.

なお、上記各実施の形態を組み合わせてもよい。従って、信号の取得速度の低下を抑制する観点からは、読み出し制御回路30は、次のようにAD変換回路20を制御してもよい。読み出し制御回路30は、画素アレイ部100における少なくとも一部の単位画素10から出力される信号の読み出しに際し、第2動作を複数回連続して実施させる。それと共に、読み出し制御回路30は、第2動作の回数より少ない回数だけ第1動作を実施させるかまたは第1動作を実施させない。   The above embodiments may be combined. Therefore, from the viewpoint of suppressing the decrease in the signal acquisition speed, the read control circuit 30 may control the AD conversion circuit 20 as follows. The read control circuit 30 continuously performs the second operation a plurality of times when reading the signals output from at least some of the unit pixels 10 in the pixel array section 100. At the same time, the read control circuit 30 performs the first operation or does not perform the first operation less than the number of the second operations.

従って、各読み出しモードにおける第1動作や第2動作の回数は例示に限定されない。例えば、第1、第2の実施の形態における第1の読み出しモードにおいて、第2動作は3回以上でもよく、第1動作は1回に限定されず、第2動作の回数より少なければよい。また、第2の実施の形態における第2の読み出しモードにおいて、第2動作は3回以上でもよい。また、第3の実施の形態における第3の読み出しモードにおいて、第1動作および第2動作の同じ所定の回数は3回以上でもよい。そして、信号取得の所要時間を行同士で揃える観点からは、第4の読み出しモードにおいて、第2動作の回数は所定の回数の2倍であればよい。2倍であるのは、瞳分割されるPDの数が2個だからである。なお、瞳分割されるPDの数は3個以上でもよい。仮に瞳分割されたPDの数が3個であれば、第4の読み出しモードにおいて、第2動作の回数は所定の回数の3倍としてもよい。   Therefore, the number of times of the first operation and the second operation in each read mode is not limited to the example. For example, in the first read mode in the first and second embodiments, the second operation may be performed three times or more, the first operation is not limited to one, and may be less than the number of second operations. In addition, in the second read mode in the second embodiment, the second operation may be performed three times or more. Further, in the third read mode in the third embodiment, the same predetermined number of times of the first operation and the second operation may be three times or more. From the viewpoint of aligning the time required for signal acquisition between the rows, the number of second operations may be twice the predetermined number in the fourth read mode. The reason for double is that the number of PDs that are pupil-divided is two. The number of PDs that are pupil-divided may be three or more. If the number of pupil-divided PDs is three, the number of second operations may be three times the predetermined number in the fourth read mode.

なお、第2、第3の実施の形態において、画素アレイ部100の画素領域を分けたグループの数は3以上であってもよい。そして、グループの数が3以上の場合、第2の実施の形態では、複数のグループのうち少なくとも1つに第1の読み出しモードを適用すると共に、他のグループに第2の読み出しモードを適用すればよい。また、第3の実施の形態では、複数のグループのうち少なくとも1つに第3の読み出しモードを適用すると共に、他のグループに第4の読み出しモードを適用すればよい。   In the second and third embodiments, the number of groups into which the pixel area of the pixel array section 100 is divided may be three or more. When the number of groups is three or more, in the second embodiment, the first read mode is applied to at least one of the plurality of groups and the second read mode is applied to other groups. Good. Further, in the third embodiment, the third read mode may be applied to at least one of the plurality of groups, and the fourth read mode may be applied to other groups.

(他の実施形態)
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
(Other embodiments)
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or device via a network or various storage media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or device reads the program code. This is the process to be executed. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。   Although the present invention has been described in detail above based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various embodiments within the scope not departing from the gist of the present invention are also included in the present invention. included. Part of the above-described embodiments may be combined as appropriate.

10 単位画素
12 PD
20 AD変換回路
30 読み出し制御回路
100 画素アレイ部
10 unit pixel 12 PD
20 AD conversion circuit 30 readout control circuit 100 pixel array section

Claims (10)

撮影光学系を瞳分割した光が入射する複数の光電変換部を有する単位画素が、行列状に複数配列された画素部と、
前記単位画素の各々における前記複数の光電変換部のうち一部の光電変換部の信号である第1信号を読み出すと共にAD変換する第1動作と、前記単位画素の各々における前記複数の光電変換部の全部の信号を加算した信号である第2信号を読み出すと共にAD変換する第2動作とを実施可能な読み出し手段と、
前記画素部から出力される信号の読み出しに際し、前記読み出し手段を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記画素部における少なくとも一部の単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を複数回連続して実施させると共に、前記第2動作の回数より少ない回数だけ前記第1動作を実施させるかまたは前記第1動作を実施させないよう、前記読み出し手段を制御する読み出しモードを有することを特徴とする固体撮像素子。
A pixel unit in which a plurality of unit pixels having a plurality of photoelectric conversion units into which light obtained by pupil division of the photographing optical system is incident are arranged in a matrix, and
A first operation of reading and AD converting a first signal that is a signal of a part of the photoelectric conversion units of the plurality of photoelectric conversion units in each of the unit pixels, and the plurality of photoelectric conversion units of each of the unit pixels. Read out means capable of executing a second operation of AD-converting a second signal which is a signal obtained by adding all the signals of
A control unit that controls the reading unit when reading a signal output from the pixel unit,
The control unit performs the second operation in succession a plurality of times when reading a signal output from at least a part of the unit pixels in the pixel unit, and the number of times of the second operation is less than the number of times of the second operation. A solid-state image sensor having a read mode for controlling the read means so as to perform one operation or not perform the first operation.
前記制御手段は、前記画素部における全部の単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を複数回連続して実施させると共に、前記第2動作の回数より少ない回数だけ前記第1動作を実施させる第1の読み出しモードで前記読み出し手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The control unit performs the second operation in succession a plurality of times when reading the signals output from all the unit pixels in the pixel unit, and the first operation is performed a number of times less than the number of the second operations. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the reading unit is controlled in a first reading mode for performing the above. 前記制御手段は、前記画素部における第1グループの単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を複数回連続して実施させると共に、前記第2動作の回数より少ない回数だけ前記第1動作を実施させる第1の読み出しモードで前記読み出し手段を制御し、前記画素部における前記第1グループとは異なる第2グループの単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を複数回連続して実施させると共に前記第1動作を実施させない第2の読み出しモードで前記読み出し手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The control unit performs the second operation in succession a plurality of times when reading a signal output from the unit pixel of the first group in the pixel unit, and the number of times of the second operation is less than the number of times of the second operation. In the first readout mode for performing one operation, the readout means is controlled, and when the signals output from the unit pixels of the second group different from the first group in the pixel unit are read out, a plurality of the second operations are performed. 2. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the read-out means is controlled in a second read-out mode in which the read-out operation is continuously performed and the first operation is not performed. 前記第1の読み出しモードによる前記第1動作の回数は1回であることを特徴とする請求項2または3に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the number of times of the first operation in the first read mode is one. 前記制御手段は、前記画素部における第1グループの単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第1動作および前記第2動作を共に同じ所定の回数だけ実施させる第3の読み出しモードで前記読み出し手段を制御し、前記画素部における前記第1グループとは異なる第2グループの単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を前記所定の回数の2倍の回数だけ連続して実施させると共に、前記第1動作を実施させない第4の読み出しモードで前記読み出し手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The control means performs the read operation in a third read mode in which both the first operation and the second operation are performed a predetermined number of times when reading the signals output from the first group of unit pixels in the pixel unit. And controlling the means to read the signal output from the unit pixel of the second group different from the first group in the pixel unit, the second operation is continuously performed twice the predetermined number of times. The solid-state image sensor according to claim 1, wherein the read-out means is controlled in a fourth read-out mode in which the first operation is not performed. 前記所定の回数は1回であることを特徴とする請求項5に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the predetermined number of times is one. 前記第1グループと前記第2グループとは、前記画素部における行単位で分けられることを特徴とする請求項3、5または6に記載の固体撮像素子。   The solid-state image sensor according to claim 3, 5 or 6, wherein the first group and the second group are divided in units of rows in the pixel unit. 撮影光学系を瞳分割した光が入射する複数の光電変換部を有する単位画素が、行列状に複数配列された画素部と、
前記単位画素の各々における前記複数の光電変換部のうち一部の光電変換部の信号である第1信号を読み出すと共にAD変換する第1動作と、前記単位画素の各々における前記複数の光電変換部の全部の信号を加算した信号である第2信号を読み出すと共にAD変換する第2動作とを実施可能な読み出し手段と、を有し、
前記画素部から出力される信号の読み出しに際し、前記読み出し手段を制御する、固体撮像素子の制御方法であって、
前記画素部における少なくとも一部の単位画素から出力される信号の読み出しに際し、前記第2動作を複数回連続して実施させると共に、前記第2動作の回数より少ない回数だけ前記第1動作を実施させるかまたは前記第1動作を実施させないよう、前記読み出し手段を制御する読み出しモードを有することを特徴とする固体撮像素子の制御方法。
A pixel unit in which a plurality of unit pixels having a plurality of photoelectric conversion units into which light obtained by pupil division of the photographing optical system is incident are arranged in a matrix, and
A first operation of reading and AD converting a first signal that is a signal of a part of the photoelectric conversion units of the plurality of photoelectric conversion units in each of the unit pixels, and the plurality of photoelectric conversion units of each of the unit pixels. Reading out a second signal that is a signal obtained by adding all the signals in (1) and performing a second operation of AD conversion,
A method for controlling a solid-state imaging device, comprising controlling the reading means when reading a signal output from the pixel section,
When reading signals output from at least some unit pixels in the pixel unit, the second operation is continuously performed a plurality of times, and the first operation is performed a number of times less than the number of the second operations. Alternatively, the method for controlling a solid-state image pickup device has a read mode for controlling the read means so that the first operation is not performed.
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。   An image pickup apparatus comprising the solid-state image pickup device according to any one of claims 1 to 8. コンピュータを、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像素子の各手段として機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as each unit of the solid-state imaging device according to claim 1.
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