JP2020092346A - Imaging device and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子から画像処理用の信号と位相差検出用の信号を取得する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique of acquiring an image processing signal and a phase difference detection signal from an image sensor.
ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像素子は、画素部で光電変換された信号を出力するだけでなく、例えばダイナミックレンジの拡大(以下、HDRとも記す)処理や、被写体までの距離情報の出力処理が可能である。特許文献1に開示の装置は、撮像素子の列ごとに設けられた増幅回路の入力容量を切り替える機能を持ち、信号レベルに応じてゲインを切り替えることができる。ゲインの切り替えにより、低ゲインの信号と高ゲインの信号を出力し、画像処理で2つの信号を合成することにより、高ダイナミックレンジ、且つ、低ノイズの映像信号を生成可能である。 The image pickup device used in the image pickup device such as a video camera outputs not only a signal photoelectrically converted in the pixel section, but also, for example, a dynamic range expansion (hereinafter also referred to as HDR) process, and output of distance information to a subject. It can be processed. The device disclosed in Patent Document 1 has a function of switching the input capacitance of an amplifier circuit provided for each column of the image sensor, and can switch the gain according to the signal level. By switching the gain, a low-gain signal and a high-gain signal are output, and by combining the two signals by image processing, it is possible to generate a video signal with a high dynamic range and low noise.
また、撮像装置から被写体までの距離情報に関して、撮像素子で位相差検出方式の焦点検出を行う方法がある。焦点検出に利用可能な信号を出力する撮像素子の例として、2次元に配列したマイクロレンズアレイを備え、1対の光電変換部をマイクロレンズごとに配置した構成の素子がある。特許文献2には、1つのマイクロレンズを介して光が入射される1対の光電変換部が出力する信号の加算、非加算を1対の光電変換部を有する画素単位で任意に行うことのできる撮像装置が開示されている。 In addition, there is a method of performing focus detection of a phase difference detection method with an image sensor with respect to distance information from the image capturing apparatus to the subject. As an example of an image pickup element that outputs a signal that can be used for focus detection, there is an element that includes a two-dimensionally arranged microlens array and has a pair of photoelectric conversion units arranged for each microlens. In Patent Document 2, addition and non-addition of signals output from a pair of photoelectric conversion units on which light is incident through one microlens are arbitrarily performed in pixel units having a pair of photoelectric conversion units. An imaging device that can be used is disclosed.
従来の装置では、HDR処理に必要な高ゲインの映像信号および低ゲインの映像信号と、位相差検出用の信号を、同一のフレームで撮像素子から読み出す場合にデータ量が増えてしまい、フレームレートが低下するという問題が発生する。従来技術では撮像素子において所望のフレームレートを維持しつつ、HDR処理用の映像信号と位相差検出用の信号を読み出すことは困難である。
本発明は、フレームレートを低下させずに、画像処理用の信号と位相差検出用の信号を撮像素子から取得することを目的とする。
In the conventional apparatus, when the high-gain video signal and the low-gain video signal required for HDR processing and the signal for phase difference detection are read from the image sensor in the same frame, the data amount increases, and the frame rate Occurs. In the conventional technology, it is difficult to read out the video signal for HDR processing and the signal for phase difference detection while maintaining a desired frame rate in the image sensor.
An object of the present invention is to obtain a signal for image processing and a signal for phase difference detection from an image sensor without lowering the frame rate.
本発明の実施形態の装置は、位相差情報を有する複数の第1の信号と位相差情報を有しない複数の第2の信号とを選択的に出力することができる画素部と、前記画素部から前記第1または第2の信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段からの信号を複数のゲインで増幅する増幅手段と、前記信号のレベルを判定し、判定結果にしたがって前記画素部および増幅手段を制御することにより、位相差検出用にゲインが乗算された前記第1の信号を取得して処理する第1の制御と、画像処理用に異なるゲインがそれぞれ乗算された前記第2の信号を取得して処理する第2の制御を行う制御手段と、を備える。 A device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a pixel unit capable of selectively outputting a plurality of first signals having phase difference information and a plurality of second signals having no phase difference information, and the pixel unit. Read-out means for reading the first or second signal from the read-out means, amplifying means for amplifying the signal from the read-out means with a plurality of gains, the level of the signal is judged, and the pixel portion and the amplifying means are judged according to the judgment result. By controlling the first signal to obtain and process the first signal multiplied by the gain for phase difference detection, and the second signal multiplied by different gains for image processing respectively. Control means for performing second control for acquiring and processing.
本発明によれば、フレームレートを低下させずに、画像処理用の信号と位相差検出用の信号を撮像素子から取得することができる。 According to the present invention, it is possible to acquire a signal for image processing and a signal for phase difference detection from an image sensor without lowering the frame rate.
以下に、本発明の実施形態を図面にしたがって詳細に説明する。各実施形態では、デジタル一眼レフカメラやデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置への適用例を示す。撮像装置が備える撮像素子は、位相差情報を有する複数の信号と位相差情報を有しない複数の信号とを選択的に出力可能である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In each embodiment, an application example to an image pickup apparatus such as a digital single-lens reflex camera, a digital still camera, and a digital video camera is shown. The imaging device included in the imaging device can selectively output a plurality of signals having phase difference information and a plurality of signals having no phase difference information.
[第1実施形態]
図1は本実施形態に係る撮像装置の全体の構成を示すブロック図である。撮像装置はレンズ部100と撮像素子101を備える。レンズ部100は撮像光学系を構成するレンズや絞り等の光学部材を有し、被写体からの光を結像する。撮像素子101は受光した光を光電変換して電気信号を出力する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the image pickup apparatus according to this embodiment. The image pickup device includes a
画素分配部102は撮像素子101から出力される画像信号を取得し、HDR処理用の信号と位相差検出用の信号とを分配する。ダイナミックレンジの拡大処理用の信号はHDR画像処理部103に送られ、位相差検出用の信号は位相差検出部104に送られる。
The
HDR画像処理部103は、画素分配部102からゲインの異なる複数の信号を取得し、HDR処理を実行する。HDR画像処理部103はHDR処理後の合成画像信号を信号処理部105に出力する。信号処理部105は記録媒体への記録用データを生成し、また撮像装置が備える表示部の画面に表示する表示用データ等を生成する。
The HDR
位相差検出部104は、画素分配部102から取得した複数の信号の位相差を検出し、焦点検出結果に基づく焦点調節用信号をレンズ駆動部106に出力する。焦点検出および焦点調節については、図3を用いて後述する。レンズ駆動部106は焦点調節用信号に基づいてレンズ部100が備えるフォーカスレンズを駆動することにより、焦点調節動作を行う。
The phase
図2は、本実施形態における撮像素子101の構成を示すブロック図である。撮像素子101はタイミング制御部201からの信号にしたがって動作する垂直走査回路202、列アンプ部204、列ADC部205、レベル判定部207、水平転送回路208、信号処理回路209、外部出力回路210と、画素部203を備える。タイミング制御部201は撮像素子101の各部に対する動作クロックおよびタイミング信号を供給して動作を制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
撮像素子101の画素部203は2次元アレイ状に配置され、複数の光電変換部によって画像信号を取得する。光電変換部は入射光量に応じて光電変換を行い、信号電圧を出力する光電変換素子を有する。
The
垂直走査回路202は、画素部203による画素信号電圧を1フレーム中に順次読み出すためのタイミング制御を行う。一般的に映像信号は1フレーム中に画面の上部の行から下部の行にかけて、行単位で順次読み出される。垂直走査回路202は画素部203の垂直走査を行い、複数の垂直線からそれぞれ出力される信号は列アンプ部204で増幅される。
The
列ADC部205は列アンプ部204からのアナログ信号をデジタル信号へA/D変換して、後段のレベル判定部207、水平転送回路208に送る。レベル判定部207の動作については後述するが、レベル判定部207は画像信号のノイズレベルを判定し、判定結果により画素部203、列アンプ部204、列ADC部205の駆動方法を変更する処理を行う。
The column ADC unit 205 A/D converts the analog signal from the
水平転送回路208は、列ADC部205がA/D変換した信号を、信号処理回路209へ転送する。信号処理回路209はデジタル信号処理を行う回路である。信号処理回路209は一定量のオフセット値をデジタル値で加算する処理を行う。また画素部203が遮光領域により遮光される画素領域を有する場合に、当該画素領域での信号を利用したデジタルの黒レベルクランプ処理が行われる。信号処理回路209が処理した信号は外部出力回路210に送られる。外部出力回路210は信号処理回路209から信号を取得し、外部出力用のフォーマットへの変換処理を行った後、撮像素子101の外部に信号を出力する。
The
図3は、画素部203を構成する1つの画素のデバイス構造を概略的に示す。図3に示す例では、位相差検出のために1つのマイクロレンズ301に対応する2つの光電変換部302,303が設けられている。つまり瞳分割型撮像素子において、2つの光電変換部の出力信号から位相差検出を行うことができる。第1の光電変換部302から取得される信号を画素信号Aとよび、第2の光電変換部303から取得される信号を画素信号Bとよぶことにする。画素信号Aおよび画素信号Bは位相差情報を有する信号である。また、画素信号Aと画素信号Bとの加算信号A+Bは撮像画像信号として利用可能である。なお、加算信号A+B自体は位相差情報を有しない信号であるが、画素信号Aまたは画素信号Bとの組み合わせにおいては位相差情報を有する信号であることに注意を要する。つまり、画素信号A、および加算信号A+Bから画素信号Aを減算した画素信号B、あるいは、画素信号B、および加算信号A+Bから画素信号Bを減算した画素信号Aから位相差検出を行うことができる。
FIG. 3 schematically shows the device structure of one pixel forming the
位相差検出部104(図1)は、画素信号Aと画素信号Bとの位相差との位相差に基づくフォーカス合焦度を検出する。像ずれ量やデフォーカス量を算出することが可能である。なお、光電変換部302,303の表面には各々にカラーフィルタとマイクロレンズが実装されている。R(赤)、G(緑)、B(青)の3色のカラーフィルタを用いることで、RGB原色カラーフィルタによるベイヤー配列の周期構造をとることが一般的ではあるが、必ずしもこの限りではない。本実施形態では2分割の光電変換部を例示するが、3以上の分割数での実施も可能である。
The phase difference detection unit 104 (FIG. 1) detects the focus degree based on the phase difference between the pixel signal A and the pixel signal B. It is possible to calculate the image shift amount and the defocus amount. A color filter and a microlens are mounted on the surfaces of the
図4は、画素部203からレベル判定部207までの信号処理の流れを説明する図である。点線枠で示す画素部203の1つは、光電変換素子401,402と、転送スイッチ403,404と、電荷保持部405と画素アンプ406を備える。1対の光電変換素子401,402は1つのマイクロレンズを共有しており、光電変換により光を電荷に変換する。光電変換素子401,402はフォトダイオード(PD)により構成される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a flow of signal processing from the
光電変換素子401,402には、転送スイッチ403,404がそれぞれ接続されている。転送スイッチ403は光電変換素子401で発生した電荷を後段の回路に転送する。転送スイッチ404は光電変換素子402で発生した電荷を後段の回路に転送する。転送スイッチ403,404はトランジスタにより構成される。
Transfer switches 403 and 404 are connected to the
電荷保持部405は転送スイッチ403,404に接続されていて、光電変換素子401や光電変換素子402で発生した電荷を一時的に保持する。電荷保持部405は、光電変換素子401と光電変換素子402のうち、どちらかの電荷のみを保持することが可能である。また、電荷保持部405は光電変換素子401と光電変換素子402の両方の電荷を加算した電荷を保持することが可能である。
The
画素アンプ406は電荷保持部405と接続されており、垂直線413を通して電荷保持部405の信号を、後段の列アンプ部204へ出力する。電流制御部407は垂直線413の電流を制御する。列アンプ部204は垂直線413から入力された画素アンプ406の出力信号を2種類以上のゲインで増幅することができる。2種類以上のゲインには、位相差検出用のゲインと、HDR処理等の画像処理用の複数のゲインが含まれる。
The
列ADC部205はA/D変換部409と、メモリ410,411と、減算部412を備える。A/D変換部409は列アンプ部204からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。メモリ410,411は、A/D変換部409で変換されたデジタル信号を一時的に保持する。メモリ410は光電変換素子401または光電変換素子402から読み出された画素信号と、読み出し回路部(電荷保持部405からA/D変換部409までの回路)のノイズ信号とを保持する。メモリ411は読み出し回路部のノイズ信号を保持する。減算部412はメモリ410に保持された信号からメモリ411に保持された信号を減算する。減算後の信号は画素信号として水平転送回路208へ出力される。
The
一方で、メモリ411に保持されたノイズ信号は、レベル判定部207へ出力される。レベル判定部207は、取得したノイズ信号のレベルに応じた判定信号をタイミング制御部201に出力する。タイミング制御部201は、レベル判定部207の判定信号に応じて転送スイッチ403,404と、列アンプ部204の制御方法を切り替える。
On the other hand, the noise signal stored in the
図5は、本実施形態における処理を説明するフローチャートである。S501では、ノイズ信号の読み出しが行われる。ノイズ信号は転送スイッチ403と転送スイッチ404がOFFの状態であって、電荷保持部405の電荷をリセットした状態の信号である。ノイズ信号はA/D変換部409によるA/D変換後に、メモリ411に記憶保持される。
FIG. 5 is a flowchart illustrating the processing in this embodiment. In S501, the noise signal is read. The noise signal is a signal in a state where the
S502でレベル判定部207は、メモリ411から取得したノイズ信号を所定の閾値と比較することによりノイズレベルを判定する。ノイズ信号のレベルが所定の閾値以下であると判定された場合、S503の処理に進み、ノイズ信号のレベルが閾値より大きいと判定された場合にはS505の処理へ進む。
In step S502, the
S503では、光電変換部302から読み出された画素信号Aが列アンプ部204において第1のゲインで増幅される。増幅された画素信号Aはメモリ410に記憶される。減算部412は、メモリ410より出力される画素信号Aから、メモリ411より出力されるノイズ信号を減算した信号を、水平転送回路208へ出力する。
In S503, the pixel signal A read from the
次のS504では、光電変換部302および光電変換部303から読み出された信号(画素信号A+Bと表記する)が列アンプ部204において第1のゲインで増幅される。増幅された画素信号A+Bはメモリ410に記憶される。減算部412は、メモリ410より出力される画素信号A+Bから、メモリ411より出力されるノイズ信号を減算した信号を、水平転送回路208へ出力する。
In next step S504, the signal (denoted as pixel signal A+B) read from the
画素信号Aと画素信号A+Bは位相差検出用に取得された信号である。位相差検出部104は、S503で取得された画素信号Aと、S504で取得された画素信号A+Bを用いて信号値の位相差を検出する。位相差検出の場合、列アンプ部204のゲインは1種類である。
The pixel signal A and the pixel signal A+B are signals acquired for phase difference detection. The phase
一方、S505では、光電変換部302および光電変換部303から読み出された画素信号A+Bが列アンプ部204において第1のゲインで増幅された後、メモリ410に記憶される。減算部412は、メモリ410より出力される画素信号A+Bから、メモリ411より出力されるノイズ信号を減算した信号を、水平転送回路208へ出力する。
On the other hand, in step S<b>505, the pixel signal A+B read from the
次のS506では、光電変換部302および光電変換部303から読み出された画素信号A+Bが列アンプ部204において第1のゲインとは異なる第2のゲインで増幅された後、メモリ410に記憶される。減算部412は、メモリ410より出力される画素信号A+Bから、メモリ411より出力されるノイズ信号を減算した信号を、水平転送回路208へ出力する。
In next step S506, the pixel signal A+B read from the
ゲインの異なる複数の画素信号A+Bはダイナミックレンジの拡大処理用に取得された信号である。HDR画像処理部103は、S505で取得された第1のゲインでの画素信号A+Bと、S506で取得された第2のゲインでの画素信号A+Bを用いてHDR画像を生成する。ダイナミックレンジの拡大処理の場合、列アンプ部204のゲインは2種類である。
The plurality of pixel signals A+B having different gains are signals acquired for the dynamic range expansion processing. The HDR
図6を参照して、用途ごとの信号読み出しを説明する。図6(A)は、図5のS501からS504に示した位相差検出用の信号読み出しのタイミングを示す図である。位相差検出用の信号読み出しは、水平同期信号601に同期して行われる。まず、読み出し期間602では、ノイズ信号の読み出しが行われて、レベル判定部207がノイズ信号のレベル判定を行う。次の読み出し期間603では、画素信号Aについて第1のゲインでの読み出しが行われる。その次の読み出し期間604では、画素信号A+Bについて第1のゲインでの読み出しが行われる。
Signal reading for each application will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a diagram showing the timing of signal reading for phase difference detection shown in S501 to S504 of FIG. The signal reading for phase difference detection is performed in synchronization with the
図6(B)は、図5のS501、S502、S505、S506に示したHDR処理用の信号読み出しのタイミングを示す図である。HDR処理用の信号読み出しは、水平同期信号701に同期して行われる。まず、読み出し期間702では、ノイズ信号の読み出しが行われて、レベル判定部207がノイズ信号のレベル判定を行う。次の読み出し期間703では、画素信号A+Bについて第1のゲインでの読み出しが行われる。その次の読み出し期間704では、画素信号A+Bについて第2のゲインでの読み出しが行われる。
FIG. 6B is a diagram showing the timing of signal reading for HDR processing shown in S501, S502, S505, and S506 of FIG. The signal reading for HDR processing is performed in synchronization with the
本実施形態では、検出したノイズ信号のレベルに応じて、位相差検出用の信号読み出しとHDR処理用の信号読み出しとを切り替える処理が行われる。これにより、画像信号の読み出しフレームレートを低下させることなく、位相差検出用およびHDR処理用の各信号を取得して処理を行うことが可能となる。 In the present embodiment, a process of switching between signal reading for phase difference detection and signal reading for HDR processing is performed according to the level of the detected noise signal. This makes it possible to acquire and process each signal for phase difference detection and HDR processing without reducing the read frame rate of the image signal.
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態では第1実施形態との相違点を主に説明し、第1実施形態と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and the same reference numerals as those used in the first embodiment will be used to omit the detailed description thereof.
図7は本実施形態における撮像素子101の全体ブロック図である。図2との相違点は、レベル判定部807が画素部203から取得したノイズ信号のレベルを検出し、ノイズレベルに応じてタイミング制御部201に対して、読み出し方法の切替信号を出力する点である。本実施形態では、画素部203の後段にレベル判定部807が配置されている。つまり、レベル判定部807は列アンプ部204よりも前段に配置されている。
FIG. 7 is an overall block diagram of the
図8は画素部203から列ADC部205までの信号処理の流れを示す図である。レベル判定部807以外の部分に関しては、図4に示す構成と同様であるので、それらの説明を省略する。レベル判定部807は垂直線413から、読み出し回路部(電荷保持部405から垂直線413までの回路)のノイズ信号を取得する。レベル判定部807はノイズ信号のレベルを判定し、レベルに応じた判定信号をタイミング制御部201へ出力する。タイミング制御部201は判定信号にしたがって、転送スイッチ403,404と、列アンプ部204の制御方法を切り替える。
FIG. 8 is a diagram showing a flow of signal processing from the
本実施形態においては、第1実施形態の効果に加えて、列アンプ部204や列ADC部205よりも前段でレベル判定部807がノイズ信号のレベル判定を行うので、処理時間の短縮が可能となる。
In the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the
前記実施形態では、画素部から読み出された信号のレベルを判定し、判定結果にしたがって撮像素子の画素部および増幅部の駆動方法を変更する。被写体の輝度に応じてレベルが変化する読み出し回路部のノイズ信号のレベルが判定され、被写体の輝度に関して、被写体が明るい場合にはHDR処理用の信号読み出しが行われ、被写体が暗い場合には位相差検出用の信号読み出しが行われる。また、ノイズ信号を参照することで、信号読み出し方法の切替を短時間で行うことが可能である。位相差検出用の信号読み出しは、画素信号Aの読み出し後に画素信号A+Bを読み出す方式であり、光電変換素子401および402の読み出し回路部(電荷保持部405以降の回路部)を共通化でき、回路面積を低減可能である。
In the above embodiment, the level of the signal read from the pixel section is determined, and the driving method of the pixel section and the amplification section of the image sensor is changed according to the determination result. The level of the noise signal of the readout circuit unit whose level changes according to the brightness of the subject is determined, and with respect to the brightness of the subject, the signal for HDR processing is read when the subject is bright, and the position is read when the subject is dark. Signal reading for phase difference detection is performed. Further, by referring to the noise signal, it is possible to switch the signal reading method in a short time. The signal reading for phase difference detection is a method of reading the pixel signal A+B after reading the pixel signal A, and the read circuit portions (circuit portions after the charge holding portion 405) of the
前記実施形態において、レベル判定部がノイズ信号の判定に用いる閾値については1つの値を用いてもよいし、条件に応じて閾値を変更してもよい。例えば、列アンプ部204やA/D変換部409で信号に乗算する各ゲインに対応して閾値が変更される。また、画素の水平アドレスや垂直アドレスによってノイズ信号が変化する場合には、画素の水平アドレスや垂直アドレスに応じて閾値を変更してもよい。また、ノイズ信号が周辺環境の温度に応じて変化する場合には、温度に依存した閾値を用いてもよい。このようにすることで、位相差検出とHDR処理を適切な輝度レベルで切り替えることができる。
In the above-described embodiment, one value may be used as the threshold value used by the level determination unit for determining the noise signal, or the threshold value may be changed according to the conditions. For example, the threshold value is changed corresponding to each gain by which the signal is multiplied by the
前記実施形態において、レベル判定部は1つの着目画素に係るノイズ信号を参照してレベル判定を行う例として説明したが、着目画素とその周囲に位置する複数の画素(周辺画素)に係るノイズ信号を参照してレベル判定を行ってもよい。そうすることで、ノイズ検出における信号のばらつきを低減し、適切に信号読み出し方法を切り替えることができる。 In the above embodiment, the level determination unit has been described as an example in which the level determination is performed by referring to the noise signal related to one target pixel, but the noise signals related to the target pixel and a plurality of pixels (peripheral pixels) located around the target pixel. The level may be determined by referring to. By doing so, it is possible to reduce signal variations in noise detection and to switch the signal reading method appropriately.
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い。位相差検出およびHDR処理の例を説明したが、本発明は瞳分割型撮像素子等を用いて取得される視点の異なる複数の画像からなる視差画像の合成比率に対応するゲインを変更して画像合成を行う処理等への適用が可能である。また本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明の技術的範囲に含まれる。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 above in detail based on its preferred embodiments, the present invention is not limited to these specific embodiments. Although the example of the phase difference detection and the HDR processing has been described, the present invention changes the gain corresponding to the synthesis ratio of the parallax image composed of a plurality of images with different viewpoints acquired by using the pupil division type image sensor or the like, and the image is changed. It can be applied to a process of performing composition. Further, various forms within the scope of the present invention are also included in the technical scope of the present invention. Part of the above-described embodiments may be combined as appropriate.
101・・・撮像素子
103・・・HDR画像処理部
104・・・位相差検出部
201・・・タイミング制御部
203・・・画素部
204・・・列アンプ部
205・・・列ADC部
207,807・・・レベル判定部
301・・・マイクロレンズ
302,303・・・光電変換部
101...
Claims (10)
前記画素部から前記第1または第2の信号を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段からの信号を複数のゲインで増幅する増幅手段と、
前記信号のレベルを判定し、判定結果にしたがって前記画素部および増幅手段を制御することにより、位相差検出用にゲインが乗算された前記第1の信号を取得して処理する第1の制御と、画像処理用に異なるゲインがそれぞれ乗算された前記第2の信号を取得して処理する第2の制御を行う制御手段と、を備える
ことを特徴とする撮像装置。 A pixel unit capable of selectively outputting a plurality of first signals having phase difference information and a plurality of second signals not having phase difference information;
Reading means for reading the first or second signal from the pixel portion;
Amplification means for amplifying the signal from the reading means with a plurality of gains;
A first control for determining the level of the signal and controlling the pixel unit and the amplifying means according to the determination result to acquire and process the first signal multiplied by the gain for phase difference detection; An image pickup apparatus comprising: a control unit configured to perform a second control for acquiring and processing the second signals that are respectively multiplied by different gains for image processing.
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the control unit determines a noise level of the signal and performs a process of changing a driving method of the pixel unit and the amplification unit.
前記信号のノイズレベルが閾値以下である場合、前記増幅手段は読み出された複数の前記第1の信号を1種類のゲインでそれぞれ増幅する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 When the noise level of the signal is higher than a threshold value, the amplifying means amplifies the plurality of read second signals by two types of gains, respectively.
The image pickup apparatus according to claim 2, wherein when the noise level of the signal is equal to or lower than a threshold value, the amplification unit amplifies each of the plurality of read first signals with one type of gain.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to claim 2, wherein the control unit determines the level of the signal by using a threshold value corresponding to the gain.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の撮像装置。 The image pickup according to claim 2 or 3, wherein the control unit determines the level of the signal using a horizontal address or a vertical address of the pixel unit or a threshold value corresponding to a temperature of a surrounding environment. apparatus.
前記制御手段は、前記変換手段によって変換されたノイズ信号、または前記変換手段によって変換される前のノイズ信号を取得してレベル判定を行う
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の撮像装置。 A conversion unit for converting a signal read from the pixel unit into a digital signal,
The control unit obtains a noise signal converted by the conversion unit or a noise signal before being converted by the conversion unit to perform level determination, and the level determination is performed. The image pickup device according to item 1.
ことを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 7. The image pickup apparatus according to claim 2, wherein the control unit makes a level determination by comparing a noise signal for a pixel of interest in the pixel unit with a threshold value.
ことを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 7. The control unit makes a level determination by comparing a noise signal for a pixel of interest in the pixel unit and a plurality of pixels located around the pixel of interest with a threshold value to determine a level. The image pickup device according to item 1.
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置。 A first processing unit that acquires the first signal and detects a phase difference; and a second processing unit that acquires the second signal and performs a process of expanding a dynamic range. The imaging device according to any one of claims 1 to 8.
前記画素部から前記第1または第2の信号を読み出す工程と、
読み出された信号を増幅手段が複数のゲインで増幅する工程と、
前記信号のレベルを判定し、判定結果にしたがって前記画素部および増幅手段を制御することにより、位相差検出用にゲインが乗算された前記第1の信号を取得して処理する第1の制御と、画像処理用に異なるゲインがそれぞれ乗算された前記第2の信号を取得して処理する第2の制御を行う工程と、を有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
A control method executed in an image pickup apparatus including an image pickup element capable of selectively outputting a plurality of first signals having phase difference information and a plurality of second signals not having phase difference information from a pixel unit And
Reading the first or second signal from the pixel portion;
A step of amplifying the read signal with a plurality of gains by an amplification means;
A first control for determining the level of the signal and controlling the pixel unit and the amplifying means according to the determination result to acquire and process the first signal multiplied by the gain for phase difference detection; And a step of performing a second control of acquiring and processing the second signal multiplied by different gains for image processing, respectively.
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WO2023062873A1 (en) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging device and electronic instrument |
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