JP2020136810A - Imaging apparatus, imaging system, and control method for imaging apparatus - Google Patents

Imaging apparatus, imaging system, and control method for imaging apparatus Download PDF

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Abstract

To provide a technology capable of shortening an auto-focus time lag.SOLUTION: There is provided an imaging apparatus including a plurality of pixels, each of which has a first and second photoelectric conversion units for performing photoelectric conversion. The plurality of pixels each store electric charge obtained via photoelectric conversion in a first storage period by the first and second photoelectric conversion units and, in a first output period after the first storage period, sequentially outputs image signals based on electric charge in the first storage period to a first signal line. At least one or some of the plurality of pixels each store electric charge obtained via photoelectric conversion in a second storage period after the first storage period by the first and second photoelectric conversion units in parallel with output in the first output period and, in a second output period after the second storage period, sequentially outputs image signals based on electric charge in the second storage period to a second signal line in parallel with output in the first output period.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、撮像装置、撮像システムおよび撮像装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an imaging device, an imaging system, and a control method for the imaging device.

撮像システムは、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサなどの撮像素子を有し、多機能化が進んでいる。撮像システムは、静止画像信号や動画像信号の生成だけでなく、撮像素子から得られた画像情報に基づいて焦点調節を行うことができる。 The image pickup system has an image pickup element such as a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensor, and is becoming more multifunctional. The image pickup system can not only generate a still image signal or a moving image signal, but also adjust the focus based on the image information obtained from the image sensor.

特許文献1には、撮像素子から得られた撮像信号を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う撮像システムが開示されている。撮像素子は、画素毎に、1つのマイクロレンズと2つのフォトダイオードを有する。各フォトダイオードは、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光を受光する。撮像システムは、2つのフォトダイオードの出力信号を比較することにより、焦点検出を行い、2つのフォトダイオードの出力信号を加算することにより、撮像用画像の画像信号を生成する。 Patent Document 1 discloses an imaging system that performs pupil division type focus detection using an imaging signal obtained from an image sensor. The image sensor has one microlens and two photodiodes for each pixel. Each photodiode receives light that has passed through different pupil regions of the photographing lens. The imaging system performs focus detection by comparing the output signals of the two photodiodes, and generates an image signal of an image for imaging by adding the output signals of the two photodiodes.

特開2001−124984号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-124984

しかしながら、撮像システムは、1フレーム前の画像情報を用いて焦点を合わせるためのレンズ駆動を行う。そのため、撮像システムは、1フレーム分、遅れた画像情報を用いることになり、その間に本来焦点を合わせたい被写体が動いてしまう場合がある。この場合、撮像システムは、オートフォーカスタイムラグが長くなり、焦点の合わない画像を生成してしまう課題がある。 However, the imaging system drives the lens to focus using the image information one frame before. Therefore, the image pickup system uses the image information delayed by one frame, and the subject to be originally focused may move during that time. In this case, the imaging system has a problem that the autofocus time lag becomes long and an out-of-focus image is generated.

本発明の目的は、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique capable of shortening the autofocus time lag.

本発明の一観点によれば、各々が光電変換を行う第1および第2の光電変換部を有する複数の画素と、前記複数の画素に接続可能な第1の信号線と、前記複数の画素に接続可能な第2の信号線とを有し、前記複数の画素は、第1の蓄積期間では、前記第1および第2の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、前記第1の蓄積期間の後の第1の出力期間では、前記第1の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第1の信号線に順に出力し、前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、前記第1の蓄積期間の後の第2の蓄積期間では、前記第1の出力期間の出力と並列に、前記第1および第2の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、前記第2の蓄積期間の後の第2の出力期間では、前記第1の出力期間の出力と並列に、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力する撮像装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a plurality of pixels each having first and second photoelectric conversion units that perform photoelectric conversion, a first signal line connectable to the plurality of pixels, and the plurality of pixels. The plurality of pixels have a second signal line that can be connected to, and in the first storage period, the first and second photoelectric conversion units accumulate the photoelectrically converted charge, and the first In the first output period after the accumulation period of, the image signal based on the charge of the first accumulation period is sequentially output to the first signal line, and at least a part of the plurality of pixels is In the second storage period after the first storage period, the first and second photoelectric conversion units accumulate the photoelectrically converted charges in parallel with the output in the first output period, and the above-mentioned In the second output period after the second storage period, the image signal based on the charge in the second storage period is sequentially output to the second signal line in parallel with the output in the first output period. An imaging device is provided.

本発明によれば、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。 According to the present invention, the autofocus time lag can be shortened.

撮像システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of an imaging system. 撮像素子の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the image sensor. 瞳分割方式の撮像素子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image sensor of the pupil division type. 撮像素子の1画素の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of 1 pixel of an image sensor. 撮像システムの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 operation of an imaging system. 撮像素子の制御信号を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control signal of an image sensor. 撮像システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of an image pickup system.

図1は、本発明の実施形態による撮像システム120の構成例を示すブロック図である。撮像システム120は、撮像素子100と、処理回路101と、制御演算部102と、制御回路104と、メモリ部105と、記録媒体制御部106と、表示部107と、記録媒体108と、外部インターフェース部109と、操作部110とを有する。さらに、撮像システム120は、シャッタ111と、レンズ駆動回路112と、絞り駆動回路113と、レンズアクチュエータ114と、絞りアクチュエータ115と、撮影レンズ116と、絞り117と、フォーカスレンズ118とを有する。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an imaging system 120 according to an embodiment of the present invention. The image pickup system 120 includes an image pickup element 100, a processing circuit 101, a control calculation unit 102, a control circuit 104, a memory unit 105, a recording medium control unit 106, a display unit 107, a recording medium 108, and an external interface. It has a unit 109 and an operation unit 110. Further, the imaging system 120 includes a shutter 111, a lens drive circuit 112, an aperture drive circuit 113, a lens actuator 114, an aperture actuator 115, a photographing lens 116, an aperture 117, and a focus lens 118.

撮影レンズ116は、撮影光学系(共通光学系)の先端に配置された第1のレンズ群であり、光軸方向に進退し、変倍作用(ズーム機能)を実現する。絞り117は、絞り117の開口径を調節することにより、撮影時の光量を調節する。フォーカスレンズ118は、第2のレンズ群であり、光軸方向の進退により、撮影光学系の焦点を調節する。 The photographing lens 116 is a first lens group arranged at the tip of the photographing optical system (common optical system), and moves forward and backward in the optical axis direction to realize a scaling action (zoom function). The diaphragm 117 adjusts the amount of light at the time of photographing by adjusting the aperture diameter of the diaphragm 117. The focus lens 118 is a second lens group, and adjusts the focus of the photographing optical system by advancing and retreating in the optical axis direction.

シャッタ111は、静止画像の撮影時に露光秒時を調節するためのフォーカルプレーンシャッタである。撮像システム120は、シャッタ111により、撮像素子100の露光秒時を調節することができるが、これに限定されない。撮像素子100は、電子シャッタ機能を有し、制御パルスにより、撮像素子100の露光秒時を調節してもよい。 The shutter 111 is a focal plane shutter for adjusting the exposure seconds when shooting a still image. The image pickup system 120 can adjust the exposure seconds of the image pickup device 100 by the shutter 111, but is not limited thereto. The image sensor 100 has an electronic shutter function, and the exposure seconds of the image sensor 100 may be adjusted by a control pulse.

レンズアクチュエータ114は、フォーカスレンズ118を光軸方向に進退駆動し、フォーカスレンズ118の焦点位置を調節する。レンズ駆動回路112は、制御演算部102の制御の下、レンズアクチュエータ114の駆動を制御する。 The lens actuator 114 drives the focus lens 118 forward and backward in the optical axis direction to adjust the focal position of the focus lens 118. The lens drive circuit 112 controls the drive of the lens actuator 114 under the control of the control calculation unit 102.

絞りアクチュエータ115は、駆動により、絞り117の開口径を調節する。絞り駆動回路113は、制御演算部102の制御の下、絞りアクチュエータ115の駆動を制御する。 The diaphragm actuator 115 adjusts the aperture diameter of the diaphragm 117 by driving. The diaphragm drive circuit 113 controls the drive of the diaphragm actuator 115 under the control of the control calculation unit 102.

撮像素子100は、撮像装置であり、撮影レンズ116およびフォーカスレンズ118により形成された被写体の光学像を電気信号に変換することにより、アナログの画像信号を生成する。撮像素子100は、制御回路104の制御により、静止画像信号または動画像信号を生成する。 The image pickup device 100 is an image pickup device, and generates an analog image signal by converting an optical image of a subject formed by the photographing lens 116 and the focus lens 118 into an electric signal. The image sensor 100 generates a still image signal or a moving image signal under the control of the control circuit 104.

処理回路101は、撮像素子100により生成された画像信号に対して画像処理を行う。例えば、画像処理は、画像信号をアナログからデジタルに変換する処理、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理、シェーディング処理、ホワイトバランス処理、キズ補正、ダークシェーディング補正、黒引き処理、および圧縮等である。 The processing circuit 101 performs image processing on the image signal generated by the image sensor 100. For example, image processing includes processing for converting an image signal from analog to digital, low-pass filter processing for reducing noise, shading processing, white balance processing, scratch correction, dark shading correction, blackening processing, compression, and the like.

制御演算部102は、撮像システム120の全体の制御と各種演算を行う。制御回路104は、制御演算部102からの制御信号に基づき、撮像素子100を駆動させるための駆動パルスを生成する。メモリ部105は、画像信号を一時的に記憶する。記録媒体制御部106は、記録媒体108に対して、画像信号の記録または読み出しを行う。表示部107は、画像信号の表示を行う。記録媒体108は、半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体であり、画像信号を記憶する。 The control calculation unit 102 controls the entire image pickup system 120 and performs various calculations. The control circuit 104 generates a drive pulse for driving the image sensor 100 based on the control signal from the control calculation unit 102. The memory unit 105 temporarily stores the image signal. The recording medium control unit 106 records or reads an image signal from the recording medium 108. The display unit 107 displays the image signal. The recording medium 108 is a removable recording medium such as a semiconductor memory, and stores an image signal.

外部インターフェース部109は、外部コンピュータ等と通信を行うためのインターフェースである。操作部110は、ユーザの操作に応じて、撮像システム120の駆動条件に関する情報を制御演算部102に出力する。撮像システム120は、操作部110から入力した情報に基づいて、撮像システム120の全体の制御を行う。 The external interface unit 109 is an interface for communicating with an external computer or the like. The operation unit 110 outputs information regarding the driving conditions of the imaging system 120 to the control calculation unit 102 in response to the user's operation. The imaging system 120 controls the entire imaging system 120 based on the information input from the operation unit 110.

図2は、図1の撮像素子100の構成例を示す図である。撮像素子100は、画素領域201と、垂直走査回路202と、列増幅回路203と、水平走査回路204と、出力回路205と、制御回路206とを有する。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the image pickup device 100 of FIG. The image pickup device 100 includes a pixel region 201, a vertical scanning circuit 202, a column amplifier circuit 203, a horizontal scanning circuit 204, an output circuit 205, and a control circuit 206.

画素領域201は、行列状に配置された複数の画素207を有する。垂直走査回路202は、行単位で、画素207に含まれる複数のトランジスタをオン(導通状態)又はオフ(非導通状態)に制御するための制御信号を供給する。複数の画素207の各々は、光を電荷に変換し、画素信号を生成する。各列の画素207は、それぞれ、各列の列信号線208aおよび208bに接続可能である。複数の画素207は、行単位で、画素信号を列信号線208aまたは208bに出力する。 The pixel region 201 has a plurality of pixels 207 arranged in a matrix. The vertical scanning circuit 202 supplies a control signal for controlling a plurality of transistors included in the pixel 207 on (conducting state) or off (non-conducting state) on a row-by-row basis. Each of the plurality of pixels 207 converts light into an electric charge to generate a pixel signal. Pixels 207 in each row can be connected to the row signal lines 208a and 208b in each row, respectively. The plurality of pixels 207 output pixel signals to the column signal lines 208a or 208b in units of rows.

列増幅回路203は、列信号線208aまたは208bの画素信号を増幅し、画素207のリセット時の信号と画素207の光電変換時の信号に基づく相関二重サンプリング処理などの処理を行う。水平走査回路204は、列増幅回路203の各列の画素信号を順に出力回路205に転送する。出力回路205は、バッファアンプおよび差動増幅器などを有し、列増幅回路203からの画素信号を図1の処理回路101に出力する。 The column amplifier circuit 203 amplifies the pixel signal of the column signal line 208a or 208b, and performs processing such as correlation double sampling processing based on the signal at the time of resetting the pixel 207 and the signal at the time of photoelectric conversion of the pixel 207. The horizontal scanning circuit 204 sequentially transfers the pixel signals of each column of the column amplifier circuit 203 to the output circuit 205. The output circuit 205 includes a buffer amplifier, a differential amplifier, and the like, and outputs a pixel signal from the column amplifier circuit 203 to the processing circuit 101 of FIG.

なお、垂直走査回路202は、偽信号成分の補正などの信号処理を行う信号処理回路の機能を含んでもよい。また、列増幅回路203は、画像信号をアナログからデジタルに変換してもよい。 The vertical scanning circuit 202 may include a function of a signal processing circuit that performs signal processing such as correction of false signal components. Further, the column amplifier circuit 203 may convert an image signal from analog to digital.

図3(a)は、画素領域201のレイアウト例を示す図である。画素領域201は、行列状に配置された複数の画素207を有する。複数の画素207は、水平方向にh個、垂直方向にv個配置されている。複数の画素207の各々は、マイクロレンズ301と、フォトダイオード302Aと、フォトダイオード302Bとを有する。フォトダイオード302Aおよび302Bの各々は、光電変換を行う光電変換部である。フォトダイオード302Aおよび302Bは、それぞれ、隔壁素子分離領域によって分離されており、光を電荷に変換する。各画素207では、2つのフォトダイオード302Aおよび302Bに対して1つのマイクロレンズ301が上部に配置される。すなわち、複数の画素207の各々は、複数のフォトダイオード302Aおよび302Bに対応する1つのマイクロレンズ301を有する。フォトダイオード302Aおよび302Bは、マイクロレンズ301を共有している。 FIG. 3A is a diagram showing a layout example of the pixel area 201. The pixel region 201 has a plurality of pixels 207 arranged in a matrix. The plurality of pixels 207 are arranged h in the horizontal direction and v in the vertical direction. Each of the plurality of pixels 207 has a microlens 301, a photodiode 302A, and a photodiode 302B. Each of the photodiodes 302A and 302B is a photoelectric conversion unit that performs photoelectric conversion. The photodiodes 302A and 302B are separated by a partition element separation region, respectively, and convert light into electric charges. In each pixel 207, one microlens 301 is arranged at the top for the two photodiodes 302A and 302B. That is, each of the plurality of pixels 207 has one microlens 301 corresponding to the plurality of photodiodes 302A and 302B. The photodiodes 302A and 302B share the microlens 301.

フォトダイオード302Aおよび302Bは、撮影レンズ116の異なる瞳領域を通過した光を受光することにより、互いに位相差を持ったA像およびB像の光像を受光する。複数の画素207のフォトダイオード302Aは、A像の画像信号を生成することができる。複数の画素207のフォトダイオード302Bは、B像の画像信号を生成することができる。AB像は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷が混合された電荷に基づく画像である。撮像素子100は、図3(b)に示すように、フォトダイオード302Aの電荷のみに基づくA像の画像信号と、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷が混合された電荷に基づくAB像の画像信号を出力する。 The photodiodes 302A and 302B receive the light images of the A image and the B image having a phase difference from each other by receiving the light passing through the different pupil regions of the photographing lens 116. The photodiode 302A having a plurality of pixels 207 can generate an image signal of an A image. The photodiode 302B having a plurality of pixels 207 can generate an image signal of a B image. The AB image is an image based on the mixed charge of the photodiodes 302A and 302B. As shown in FIG. 3B, the image sensor 100 obtains an image signal of the A image based only on the charge of the photodiode 302A and an image signal of the AB image based on the charge obtained by mixing the charges of the photodiodes 302A and 302B. Output.

処理回路101は、A像の画像信号とAB像の画像信号を入力し、AB像の画像信号からA像の画像信号を減算することにより、B像の画像信号を得ることができる。制御演算部102は、A像の画像信号とB像の画像信号を比較することにより、A像とB像の位相差を検出し、位相差に応じて、レンズ駆動回路112およびレンズアクチュエータ114を介して、フォーカスレンズ118の焦点を調節する。これにより、オートフォーカス(AF)が実現される。また、AB像の画像信号は、撮像用画像の画像信号として使用される。 The processing circuit 101 can obtain the image signal of the B image by inputting the image signal of the A image and the image signal of the AB image and subtracting the image signal of the A image from the image signal of the AB image. The control calculation unit 102 detects the phase difference between the A image and the B image by comparing the image signal of the A image and the image signal of the B image, and sets the lens drive circuit 112 and the lens actuator 114 according to the phase difference. Through, the focus of the focus lens 118 is adjusted. As a result, autofocus (AF) is realized. Further, the image signal of the AB image is used as an image signal of the image for imaging.

図4は、1つの画素207の構成例を示す図である。画素207は、フォトダイオード302A、保持部401Aと、保持部402Aと、フローティングデフュージョン(以下、FDと表す)403とを有する。また、画素207は、転送トランジスタ405Aと、転送トランジスタ406Aと、転送トランジスタ407Aと、転送トランジスタ408Aと、オーバーフロートランジスタ415Aとを有する。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of one pixel 207. The pixel 207 has a photodiode 302A, a holding portion 401A, a holding portion 402A, and a floating diffusion (hereinafter referred to as FD) 403. Further, the pixel 207 has a transfer transistor 405A, a transfer transistor 406A, a transfer transistor 407A, a transfer transistor 408A, and an overflow transistor 415A.

また、画素207は、フォトダイオード302Bと、保持部401Bと、保持部402Bと、FD404とを有する。また、画素207は、転送トランジスタ405Bと、転送トランジスタ406Bと、転送トランジスタ407Bと、転送トランジスタ408Bと、オーバーフロートランジスタ415Bとを有する。 Further, the pixel 207 has a photodiode 302B, a holding portion 401B, a holding portion 402B, and an FD 404. Further, the pixel 207 has a transfer transistor 405B, a transfer transistor 406B, a transfer transistor 407B, a transfer transistor 408B, and an overflow transistor 415B.

また、画素207は、増幅トランジスタ409と、増幅トランジスタ410と、選択トランジスタ411と、選択トランジスタ412と、リセットトランジスタ413と、リセットトランジスタ414とを有する。 Further, the pixel 207 has an amplification transistor 409, an amplification transistor 410, a selection transistor 411, a selection transistor 412, a reset transistor 413, and a reset transistor 414.

フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、それぞれ、光電変換部であり、入射光を光に変換し、変換した電荷を蓄積する。転送トランジスタ(転送スイッチ)405Aは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード302Aにより変換された電荷を保持部401Aに転送する。転送トランジスタ406Aは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード302Aにより変換された電荷を保持部402Aに転送する。保持部401Aおよび保持部402Aは、それぞれ、電荷を保持する。 Each of the photodiode 302A and the photodiode 302B is a photoelectric conversion unit, which converts incident light into light and stores the converted electric charge. The transfer transistor (transfer switch) 405A is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge converted by the photodiode 302A to the holding unit 401A. The transfer transistor 406A is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge converted by the photodiode 302A to the holding unit 402A. The holding unit 401A and the holding unit 402A each hold an electric charge.

転送トランジスタ405Bは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード302Bにより変換された電荷を保持部401Bに転送する。転送トランジスタ406Bは、転送スイッチであり、オン状態では、フォトダイオード302Bにより変換された電荷を保持部402Bに転送する。保持部401Bおよび保持部402Bは、それぞれ、電荷を保持する。 The transfer transistor 405B is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge converted by the photodiode 302B to the holding unit 401B. The transfer transistor 406B is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge converted by the photodiode 302B to the holding unit 402B. The holding unit 401B and the holding unit 402B each hold an electric charge.

転送トランジスタ407Aは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部401Aの電荷をFD403に転送する。転送トランジスタ407Bは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部401Bの電荷をFD403に転送する。FD403は、保持部であり、電荷を保持する。 The transfer transistor 407A is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge of the holding unit 401A to the FD403. The transfer transistor 407B is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge of the holding unit 401B to the FD403. The FD 403 is a holding portion and holds an electric charge.

転送トランジスタ408Aは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部402Aの電荷をFD404に転送する。転送トランジスタ408Bは、転送スイッチであり、オン状態では、保持部402Bの電荷をFD404に転送する。FD404は、保持部であり、電荷を保持する。 The transfer transistor 408A is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge of the holding unit 402A to the FD404. The transfer transistor 408B is a transfer switch, and in the on state, transfers the electric charge of the holding unit 402B to the FD404. The FD 404 is a holding portion and holds an electric charge.

増幅トランジスタ409は、ドレインが電源電圧ノード416に接続され、ソースが選択トランジスタ411を介して列信号線208aに接続されている。増幅トランジスタ410は、ドレインが電源電圧ノード416に接続され、ソースが選択トランジスタ412を介して列信号線208bに接続されている。各列の列信号線208aおよび列信号線208bは、図2の列増幅回路203に接続されている。 In the amplification transistor 409, the drain is connected to the power supply voltage node 416 and the source is connected to the column signal line 208a via the selection transistor 411. In the amplification transistor 410, the drain is connected to the power supply voltage node 416 and the source is connected to the column signal line 208b via the selection transistor 412. The row signal line 208a and the row signal line 208b of each row are connected to the row amplifier circuit 203 of FIG.

リセットトランジスタ413は、リセットスイッチであり、オン状態では、FD403の電荷(電圧)をリセットする。リセットトランジスタ414は、リセットスイッチであり、オン状態では、FD404の電荷(電圧)をリセットする。 The reset transistor 413 is a reset switch, and when it is on, it resets the charge (voltage) of the FD 403. The reset transistor 414 is a reset switch, and when it is on, it resets the electric charge (voltage) of the FD404.

オーバーフロートランジスタ415Aは、排出スイッチであり、ソースがフォトダイオード302Aに接続され、ドレインが電源電圧ノードに接続されている。オーバーフロートランジスタ415Aは、オン状態では、フォトダイオード302Aの電荷を電源電圧ノードなどのオーバーフロードレインに排出する。 The overflow transistor 415A is a discharge switch, the source is connected to the photodiode 302A, and the drain is connected to the power supply voltage node. When the overflow transistor 415A is on, the charge of the photodiode 302A is discharged to an overflow drain such as a power supply voltage node.

オーバーフロートランジスタ415Bは、排出スイッチであり、ソースがフォトダイオード302Bに接続され、ドレインが電源電圧ノードに接続されている。オーバーフロートランジスタ415Bは、オン状態では、フォトダイオード302Bの電荷を電源電圧ノードなどのオーバーフロードレインに排出する。 The overflow transistor 415B is a discharge switch, the source is connected to the photodiode 302B, and the drain is connected to the power supply voltage node. When the overflow transistor 415B is on, the charge of the photodiode 302B is discharged to an overflow drain such as a power supply voltage node.

オーバーフロートランジスタ415Aがオンからオフに変化すると、フォトダイオード302Aは、光電変換された電荷の蓄積を開始する。また、オーバーフロートランジスタ415Bがオンからオフに変化すると、フォトダイオード302Bは、光電変換された電荷の蓄積を開始する。これにより、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷蓄積期間の長さが設定される。 When the overflow transistor 415A changes from on to off, the photodiode 302A begins accumulating photoelectrically converted charges. Further, when the overflow transistor 415B changes from on to off, the photodiode 302B starts accumulating the photoelectrically converted charge. As a result, the length of the charge accumulation period of the photodiodes 302A and 302B is set.

なお、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bを設けることは必須ではなく、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bを削除してもよい。オーバーフロートランジスタ415Aを削除する場合、例えば、転送トランジスタ405Aがオンからオフに変化すると、フォトダイオード302Aは、光電変換された電荷の蓄積を開始し、電荷蓄積期間の長さが設定される。また、転送トランジスタ405Bがオンからオフに変化すると、フォトダイオード302Bは、光電変換された電荷の蓄積を開始し、電荷蓄積期間の長さが設定される。この構成では、電荷蓄積期間の長さを設定するための各トランジスタの動作方法に制約が生じるが、素子数が削減されるため、レイアウトの自由度が向上する。 It is not essential to provide the overflow transistors 415A and 415B, and the overflow transistors 415A and 415B may be deleted. When the overflow transistor 415A is deleted, for example, when the transfer transistor 405A changes from on to off, the photodiode 302A starts accumulating the photoelectrically converted charge, and the length of the charge accumulation period is set. Further, when the transfer transistor 405B changes from on to off, the photodiode 302B starts accumulating the photoelectrically converted charge, and the length of the charge accumulation period is set. In this configuration, the operation method of each transistor for setting the length of the charge accumulation period is restricted, but the number of elements is reduced, so that the degree of freedom in layout is improved.

上記のすべてのトランジスタは、制御信号がハイレベルの場合にオン状態となり、制御信号がローレベルの場合にオフ状態となる。図2の垂直走査回路202は、各行の制御信号を同時にハイレベルまたはローレベルに制御することにより、複数の画素207における電荷蓄積期間が実質的に同一となるように制御することができる。このような構成により、撮像素子100は、複数の画素207における光電変換の期間を実質的に一致させるグローバル電子シャッタ動作を行うことができる。 All the above transistors are turned on when the control signal is high level and turned off when the control signal is low level. The vertical scanning circuit 202 of FIG. 2 can control the control signals of each row to a high level or a low level at the same time so that the charge accumulation periods in the plurality of pixels 207 are substantially the same. With such a configuration, the image sensor 100 can perform a global electronic shutter operation in which the periods of photoelectric conversion in the plurality of pixels 207 are substantially matched.

なお、複数の画素207は、大部分の有効画素と、一部の遮光画素またはダミー画素を有してもよい。有効画素は、図4の画素207の構成を有し、フォトダイオード302Aおよび302Bが遮光されていない。遮光画素は、図4の画素207の構成を有し、フォトダイオード302Aおよび302Bが遮光されている。ダミー画素は、図4の画素207と同様の構成を有するが、フォトダイオード302Aおよび302Bを有さない。 The plurality of pixels 207 may have most of the effective pixels and some light-shielding pixels or dummy pixels. The effective pixel has the configuration of pixel 207 of FIG. 4, and the photodiodes 302A and 302B are not shielded from light. The light-shielding pixel has the configuration of pixel 207 in FIG. 4, and the photodiodes 302A and 302B are light-shielded. The dummy pixel has the same configuration as the pixel 207 of FIG. 4, but does not have the photodiodes 302A and 302B.

図5は、撮像システム120の制御方法を示すタイミングチャートであり、撮像動作を示している。図5は、フレーム期間と、フォトダイオード302Aおよび302の電荷蓄積期間を示す。また、図5は、保持部401A保持期間と、保持部401Bの保持期間と、保持部402Aの保持期間と、保持部402Bの保持期間を示す。また、図5は、FD403の保持期間と、FD404の保持期間と、増幅トランジスタ409の出力期間TR1と、増幅トランジスタ410の出力期間TR2を示している。ここで、出力期間TR1およびTR2は、それぞれ、各行の画素207において、増幅トランジスタ409および410の出力動作が順次行われる期間である。出力期間TR1およびTR2は、増幅トランジスタ409および410と、選択トランジスタ411および412の信号の出力期間を含む。垂直走査回路202は、制御信号により、上記のトランジスタの動作を制御する。 FIG. 5 is a timing chart showing a control method of the imaging system 120, and shows an imaging operation. FIG. 5 shows the frame period and the charge accumulation period of the photodiodes 302A and 302. Further, FIG. 5 shows a holding period of the holding portion 401A, a holding period of the holding portion 401B, a holding period of the holding portion 402A, and a holding period of the holding portion 402B. Further, FIG. 5 shows the holding period of the FD 403, the holding period of the FD 404, the output period TR1 of the amplification transistor 409, and the output period TR2 of the amplification transistor 410. Here, the output periods TR1 and TR2 are periods in which the output operations of the amplification transistors 409 and 410 are sequentially performed in the pixels 207 of each row, respectively. The output periods TR1 and TR2 include the output periods of the signals of the amplification transistors 409 and 410 and the selection transistors 411 and 412. The vertical scanning circuit 202 controls the operation of the above-mentioned transistor by a control signal.

時刻TA0〜TB0は、第1のフレームの期間である。時刻TA0では、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオンからオフに変化する。すると、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、第1回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻TA0〜TA1は、第1回の電荷蓄積期間である。時刻TA0〜TA1では、すべての画素207のフォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、光電変換された電荷を蓄積する。 Times TA0 to TB0 are periods of the first frame. At time TA0, the overflow transistors 415A and 415B change from on to off. Then, the photodiode 302A and the photodiode 302B start the first charge accumulation period, and start accumulating the photoelectrically converted charge. Times TA0 to TA1 are the first charge accumulation periods. At times TA0 to TA1, the photodiode 302A and the photodiode 302B of all pixels 207 accumulate the photoelectrically converted charges.

時刻TA1では、転送トランジスタ405Aおよび405Bは、それぞれ、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bに蓄積されている電荷を保持部401Aおよび401Bに転送する。保持部401Aは、フォトダイオード302Aの電荷を蓄積する。保持部401Bは、フォトダイオード302Bの電荷を蓄積する。 At time TA1, the transfer transistors 405A and 405B transfer the charges stored in the photodiode 302A and the photodiode 302B to the holding units 401A and 401B, respectively. The holding unit 401A accumulates the electric charge of the photodiode 302A. The holding unit 401B accumulates the electric charge of the photodiode 302B.

その後、時刻TA2〜TA7では、複数の画素207の転送トランジスタ407Aおよび407Bは、それぞれ、行単位で、順に、保持部401Aおよび401Bに蓄積されている電荷をFD403に転送する。FD403は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。時刻TA2〜TA7の出力期間では、複数の画素207の増幅トランジスタ409は、行単位で、順に、FD403に保持されている電荷量に基づくAB像の画像信号(電圧)を、選択トランジスタ411を介して、列信号線208aに出力する。撮像素子100は、上記の動作を、1行目からN1行目まで順に繰り返す。このAB像の画像信号は、撮像用画像の画像信号として使用される。 After that, at times TA2 to TA7, the transfer transistors 407A and 407B of the plurality of pixels 207 transfer the charges accumulated in the holding units 401A and 401B to the FD 403 in order, row by row, respectively. The FD403 mixes the charges of the photodiodes 302A and 302B and retains the mixed charges. In the output period of the times TA2 to TA7, the amplification transistors 409 of the plurality of pixels 207 sequentially transmit the image signal (voltage) of the AB image based on the amount of electric charge held in the FD 403 via the selection transistor 411. And output to the column signal line 208a. The image sensor 100 repeats the above operation in order from the first line to the N1 line. The image signal of the AB image is used as an image signal of the image for imaging.

また、時刻TA2では、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオンからオフに変化する。すると、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、第2回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻TA2〜TA3は、第2回の電荷蓄積期間である。時刻TA2〜TA3では、すべての画素207のフォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、時刻TA2〜TA7の出力と並列に、光電変換された電荷を蓄積する。 Also, at time TA2, the overflow transistors 415A and 415B change from on to off. Then, the photodiode 302A and the photodiode 302B start the second charge accumulation period, and start the accumulation of the photoelectrically converted charge. Times TA2 to TA3 are the second charge accumulation periods. At time TA2 to TA3, the photodiode 302A and the photodiode 302B of all pixels 207 accumulate photoelectrically converted charges in parallel with the output of time TA2 to TA7.

時刻TA3では、転送トランジスタ406Aおよび406Bは、それぞれ、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bに蓄積されている電荷を保持部402Aおよび402Bに転送する。保持部402Aは、フォトダイオード302Aの電荷を蓄積する。保持部402Bは、フォトダイオード302Bの電荷を蓄積する。 At time TA3, the transfer transistors 406A and 406B transfer the charges stored in the photodiode 302A and the photodiode 302B to the holding units 402A and 402B, respectively. The holding portion 402A accumulates the electric charge of the photodiode 302A. The holding portion 402B accumulates the electric charge of the photodiode 302B.

時刻TA4では、オートフォーカス枠の中の1行目の画素207において、転送トランジスタ408Aは、保持部402Aに蓄積されている電荷をFD404に転送する。オートフォーカス枠は、合焦位置検出枠であり、オートフォーカスの対象である一部の画素207を含む枠である。FD404は、フォトダイオード302Aの電荷を保持する。増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくA像の1行目の画像信号(電圧)を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 At time TA4, in the pixel 207 of the first row in the autofocus frame, the transfer transistor 408A transfers the electric charge accumulated in the holding unit 402A to the FD404. The autofocus frame is a focusing position detection frame, and is a frame including a part of pixels 207 that is the target of autofocus. The FD 404 retains the charge of the photodiode 302A. The amplification transistor 410 outputs the image signal (voltage) of the first row of the A image based on the amount of electric charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

次に、オートフォーカス枠の中の1行目の画素207において、転送トランジスタ408Bは、保持部402Bに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくAB像の1行目の画像信号(電圧)を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 Next, in the pixel 207 of the first row in the autofocus frame, the transfer transistor 408B transfers the electric charge accumulated in the holding unit 402B to the FD404. The FD404 mixes the charges of the photodiodes 302A and 302B and retains the mixed charges. The amplification transistor 410 outputs the image signal (voltage) of the first row of the AB image based on the amount of electric charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

次に、オートフォーカス枠の中の2行目の画素207において、転送トランジスタ408Aは、保持部402Aに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aの電荷を保持する。増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくA像の2行目の画像信号を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 Next, in the pixel 207 of the second row in the autofocus frame, the transfer transistor 408A transfers the electric charge accumulated in the holding unit 402A to the FD404. The FD 404 retains the charge of the photodiode 302A. The amplification transistor 410 outputs the image signal of the second row of the A image based on the amount of charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

次に、オートフォーカス枠の中の2行目の画素207において、転送トランジスタ408Bは、保持部402Bに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくAB像の2行目の画像信号を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 Next, in the pixel 207 of the second row in the autofocus frame, the transfer transistor 408B transfers the electric charge accumulated in the holding unit 402B to the FD404. The FD404 mixes the charges of the photodiodes 302A and 302B and retains the mixed charges. The amplification transistor 410 outputs the image signal of the second row of the AB image based on the amount of charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

時刻TA4〜TA5では、撮像素子100は、上記のA像の画像信号とAB像の画像信号の出力動作を、オートフォーカス枠の中の1行目からN2行目まで順に繰り返す。時刻TA4〜TA5の出力期間では、オートフォーカス枠の中のオートフォーカス枠の中の1行目からN2行目までの画素207は、時刻TA2〜TA7の出力期間の出力と並列に、A像の画像信号とAB像の画像信号を列信号線208bに順に出力する。このA像の画像信号とAB像の画像信号は、オートフォーカス用画像の画像信号として使用される。時刻TA4〜TA5の出力期間は、時刻TA2〜TA7の出力期間より短い。 At times TA4 to TA5, the image sensor 100 repeats the output operation of the image signal of the A image and the image signal of the AB image in order from the first line to the N2 line in the autofocus frame. In the output period of time TA4 to TA5, the pixels 207 from the first line to the N2 line in the autofocus frame in the autofocus frame are in parallel with the output of the output period of time TA2 to TA7 of the A image. The image signal and the image signal of the AB image are sequentially output to the column signal line 208b. The image signal of the A image and the image signal of the AB image are used as the image signal of the autofocus image. The output period of times TA4 to TA5 is shorter than the output period of times TA2 to TA7.

時刻TA4〜TA5の1行目からN2行目までの行数は、時刻TA2〜TA7の1行目からN1行目までの行数より少ない。そのため、時刻TA4〜TA5の期間は、時刻TA2〜TA7の期間より短い。 The number of lines from the first line to the N2 line of the times TA4 to TA5 is less than the number of lines from the first line to the N1 line of the times TA2 to TA7. Therefore, the period of time TA4 to TA5 is shorter than the period of time TA2 to TA7.

時刻TA4〜TA5では、処理回路101は、撮像素子100から、オートフォーカス枠の中のA像の画像信号とAB像の画像信号を入力し、AB像の画像信号からA像の画像信号を減算することにより、B像の画像信号を得ることができる。制御演算部102は、A像の画像信号とB像の画像信号を比較することにより、A像とB像の位相差を検出し、位相差に応じて、オートフォーカス情報を演算し、オートフォーカス情報をレンズ駆動回路112に出力する。レンズ駆動回路112は、制御部であり、オートフォーカス情報を基に、レンズアクチュエータ114を介して、フォーカスレンズ118の位置を制御することにより、フォーカスレンズ118の焦点を調節する。これにより、オートフォーカスが実現される。 At times TA4 to TA5, the processing circuit 101 inputs the image signal of the A image and the image signal of the AB image in the autofocus frame from the image sensor 100, and subtracts the image signal of the A image from the image signal of the AB image. By doing so, the image signal of the B image can be obtained. The control calculation unit 102 detects the phase difference between the A image and the B image by comparing the image signal of the A image and the image signal of the B image, calculates the autofocus information according to the phase difference, and autofocuses. The information is output to the lens drive circuit 112. The lens drive circuit 112 is a control unit, and adjusts the focus of the focus lens 118 by controlling the position of the focus lens 118 via the lens actuator 114 based on the autofocus information. As a result, autofocus is realized.

時刻TB0は、第2のフレームの開始時刻である。時刻TB0では、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオンからオフに変化する。すると、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、第1回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。第2のフレームの時刻TB0〜TB7は、第1のフレームの時刻TA0〜TA7と同様である。 The time TB0 is the start time of the second frame. At time TB0, the overflow transistors 415A and 415B change from on to off. Then, the photodiode 302A and the photodiode 302B start the first charge accumulation period, and start accumulating the photoelectrically converted charge. The times TB0 to TB7 in the second frame are the same as the times TA0 to TA7 in the first frame.

以上のように、時刻TA4〜TA5の増幅トランジスタ410の出力は、時刻TA2〜TA7の増幅トランジスタ409の出力に対して、並列して行うことができる。これにより、制御演算部102は、撮像用画像の画像信号の出力終了時刻TA7より前の時刻TA5において、オートフォーカスのための処理を開始することができ、高速にオートフォーカス制御を行うことができる。第1のフレームの時刻TA2〜TA3のAF用画像の電荷蓄積期間と、第2のフレームの時刻TB0〜TB1の撮像用画像の電荷蓄積期間との間隔を短くすることにより、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。 As described above, the output of the amplification transistors 410 at times TA4 to TA5 can be performed in parallel with the output of the amplification transistors 409 at times TA2 to TA7. As a result, the control calculation unit 102 can start the processing for autofocus at the time TA5 before the output end time TA7 of the image signal of the image to be captured, and can perform the autofocus control at high speed. .. The autofocus time lag is shortened by shortening the interval between the charge accumulation period of the AF image at the time TA2 to TA3 of the first frame and the charge accumulation period of the image for imaging at the time TB0 to TB1 of the second frame. can do.

また、制御演算部102は、時刻TA0〜TA1の電荷蓄積期間ではなく、時刻TA2〜TA3の電荷蓄積期間の電荷に基づくA像の画像信号とAB像の画像信号を基に、オートフォーカス制御を行う。これにより、撮像システム120は、被写体が動いた場合の焦点調節の精度を向上させることができる。 Further, the control calculation unit 102 performs autofocus control based on the image signal of the A image and the image signal of the AB image based on the charges in the charge accumulation period of the times TA2 to TA3 instead of the charge accumulation period of the times TA0 to TA1. Do. As a result, the imaging system 120 can improve the accuracy of focus adjustment when the subject moves.

図6は、撮像システム120の制御方法を示すタイミングチャートであり、垂直走査回路202が出力する制御信号を示す。図6は、画素207を制御する制御信号OFD、TXA11、TXA12、TXA21、TXA22、TXB11、TXB12、TXB21、TXB22、SEL1、およびSEL2を示している。 FIG. 6 is a timing chart showing a control method of the imaging system 120, and shows a control signal output by the vertical scanning circuit 202. FIG. 6 shows control signals OFD, TXA11, TXA12, TXA21, TXA22, TXB11, TXB12, TXB21, TXB22, SEL1 and SEL2 that control the pixel 207.

制御信号OFDは、オーバーフロートランジスタ415AおよびB像オーバーフロートランジスタ415Bのゲートに印加される。制御信号TXA11は、転送トランジスタ405Aのゲートに印加される。制御信号TXA12は、転送トランジスタ407Aのゲートに印加される。制御信号TXA21は、転送トランジスタ406Aのゲートに印加される。制御信号TXA22は、転送トランジスタ408Aのゲートに印加される。 The control signal OFD is applied to the gates of the overflow transistor 415A and the B image overflow transistor 415B. The control signal TXA11 is applied to the gate of the transfer transistor 405A. The control signal TXA12 is applied to the gate of the transfer transistor 407A. The control signal TXA21 is applied to the gate of the transfer transistor 406A. The control signal TXA22 is applied to the gate of the transfer transistor 408A.

制御信号TXB11は、転送トランジスタ405Bのゲートに印加される。制御信号TXB12は、転送トランジスタ407Bのゲートに印加される。制御信号TXB21は、転送トランジスタ406Bのゲートに印加される。制御信号TXB22は、転送トランジスタ408Bのゲートに印加される。 The control signal TXB11 is applied to the gate of the transfer transistor 405B. The control signal TXB12 is applied to the gate of the transfer transistor 407B. The control signal TXB21 is applied to the gate of the transfer transistor 406B. The control signal TXB22 is applied to the gate of the transfer transistor 408B.

制御信号SEL1は、選択トランジスタ411のゲートに印加される。制御信号SEL2は、選択トランジスタ412のゲートに印加される。垂直走査回路202が制御信号をハイレベルにすると、制御信号に対応するトランジスタがオンになる。垂直走査回路202が制御信号をローレベルにすると、制御信号に対応するトランジスタがオフになる。 The control signal SEL1 is applied to the gate of the selection transistor 411. The control signal SEL2 is applied to the gate of the selection transistor 412. When the vertical scanning circuit 202 raises the control signal to a high level, the transistor corresponding to the control signal is turned on. When the vertical scanning circuit 202 lowers the control signal, the transistor corresponding to the control signal is turned off.

時刻TA0の前では、制御信号OFDがハイレベルになり、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオンになる。すると、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bは、フォトダイオード302Aおよび302Bに蓄積されている電荷を電源電圧ノードに排出する。 Before time TA0, the control signal OFD goes high and the overflow transistors 415A and 415B are turned on. Then, the overflow transistors 415A and 415B discharge the charges stored in the photodiodes 302A and 302B to the power supply voltage node.

時刻TA0では、制御信号OFDがローレベルになり、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオフになる。すると、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、第1回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻TA0〜TA1では、すべての画素207のフォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、光電変換された電荷を蓄積する。 At time TA0, the control signal OFD goes low and the overflow transistors 415A and 415B are turned off. Then, the photodiode 302A and the photodiode 302B start the first charge accumulation period, and start accumulating the photoelectrically converted charge. At times TA0 to TA1, the photodiode 302A and the photodiode 302B of all pixels 207 accumulate the photoelectrically converted charges.

時刻TA1では、制御信号TXA11およびTXB11がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ405Aおよび405Bは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ405Aおよび405Bは、それぞれ、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bに蓄積されている電荷を保持部401Aおよび401Bに転送する。制御信号TXA11およびTXB11がローレベルになると、転送トランジスタ405Aおよび405Bがオフになり、第1回の電荷蓄積期間が終了する。時刻TA0〜TA1は、第1回の電荷蓄積期間である。 At time TA1, the control signals TXA11 and TXB11 become high-level pulses, and the transfer transistors 405A and 405B turn on during the high-level period. Then, the transfer transistors 405A and 405B transfer the electric charges stored in the photodiode 302A and the photodiode 302B to the holding units 401A and 401B, respectively. When the control signals TXA11 and TXB11 go low, the transfer transistors 405A and 405B are turned off, ending the first charge accumulation period. Times TA0 to TA1 are the first charge accumulation periods.

時刻TA2〜TA7では、各行の制御信号TXA12およびTXB12が順にハイレベルパルスになり、各行の転送トランジスタ407Aおよび407Bは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ407Aおよび407Bは、それぞれ、行単位で、順に、保持部401Aおよび401Bに蓄積されている電荷をFD403に転送する。FD403は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。 At times TA2 to TA7, the control signals TXA12 and TXB12 of each line are sequentially turned into high level pulses, and the transfer transistors 407A and 407B of each line are turned on during the high level period. Then, the transfer transistors 407A and 407B transfer the electric charges accumulated in the holding units 401A and 401B to the FD 403 in order, row by row, respectively. The FD403 mixes the charges of the photodiodes 302A and 302B and retains the mixed charges.

また、時刻TA2〜TA7では、各行の制御信号SEL1が順にハイレベルパルスになり、各行の選択トランジスタ411は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ409は、行単位で、順に、FD403に保持されている電荷量に基づくAB像の画像信号を、選択トランジスタ411を介して、列信号線208aに出力する。撮像素子100は、上記の動作を、1行目からN1行目まで順に繰り返す。このAB像の画像信号は、撮像用画像の画像信号として使用される。 Further, at times TA2 to TA7, the control signal SEL1 of each line becomes a high level pulse in order, and the selection transistor 411 of each line turns on during the high level period. Then, the amplification transistor 409 outputs an image signal of the AB image based on the amount of electric charge held in the FD 403 in order in row units to the column signal line 208a via the selection transistor 411. The image sensor 100 repeats the above operation in order from the first line to the N1 line. The image signal of the AB image is used as an image signal of the image for imaging.

また、時刻TA2の前では、制御信号OFDがハイレベルになり、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオンになる。すると、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bは、フォトダイオード302Aおよび302Bに蓄積されている電荷を電源電圧ノードに排出する。 Further, before the time TA2, the control signal OFD becomes high level, and the overflow transistors 415A and 415B are turned on. Then, the overflow transistors 415A and 415B discharge the charges stored in the photodiodes 302A and 302B to the power supply voltage node.

時刻TA2では、制御信号OFDがローレベルになり、オーバーフロートランジスタ415Aおよび415Bがオフになる。すると、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、第2回の電荷蓄積期間を開始し、光電変換された電荷の蓄積を開始する。時刻TA2〜TA3では、すべての画素207のフォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bは、光電変換された電荷を蓄積する。 At time TA2, the control signal OFD goes low and the overflow transistors 415A and 415B are turned off. Then, the photodiode 302A and the photodiode 302B start the second charge accumulation period, and start the accumulation of the photoelectrically converted charge. At times TA2 to TA3, the photodiode 302A and the photodiode 302B of all pixels 207 accumulate the photoelectrically converted charges.

時刻TA3では、制御信号TXA21およびTXB21がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ406Aおよび406Bは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ406Aおよび406Bは、それぞれ、フォトダイオード302Aおよびフォトダイオード302Bに蓄積されている電荷を保持部402Aおよび402Bに転送する。制御信号TXA21およびTXB21がローレベルになると、転送トランジスタ406Aおよび406Bがオフになり、第2回の電荷蓄積期間が終了する。時刻TA2〜TA3は、第2回の電荷蓄積期間である。 At time TA3, the control signals TXA21 and TXB21 become high level pulses, and the transfer transistors 406A and 406B are turned on during the high level period. Then, the transfer transistors 406A and 406B transfer the electric charges stored in the photodiode 302A and the photodiode 302B to the holding units 402A and 402B, respectively. When the control signals TXA21 and TXB21 go low level, the transfer transistors 406A and 406B are turned off, ending the second charge accumulation period. Times TA2 to TA3 are the second charge accumulation periods.

時刻TA4では、オートフォーカス枠の中の1行目の画素207において、制御信号TXA22がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ408Aは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ408Aは、保持部402Aに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aの電荷を保持する。また、制御信号SEL2がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ412は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくA像の1行目の信号を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 At time TA4, the control signal TXA22 becomes a high-level pulse in the pixel 207 of the first row in the autofocus frame, and the transfer transistor 408A turns on in the high-level period. Then, the transfer transistor 408A transfers the electric charge stored in the holding unit 402A to the FD404. The FD 404 retains the charge of the photodiode 302A. Further, the control signal SEL2 becomes a high level pulse, and the selection transistor 412 turns on during the high level period. Then, the amplification transistor 410 outputs the signal of the first row of the A image based on the amount of charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

次に、オートフォーカス枠の中の1行目の画素207において、制御信号TXB22がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ408Bは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ408Bは、保持部402Bに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。また、制御信号SEL2がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ412は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくAB像の1行目の信号を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 Next, in the pixel 207 of the first row in the autofocus frame, the control signal TXB22 becomes a high level pulse, and the transfer transistor 408B turns on in the high level period. Then, the transfer transistor 408B transfers the electric charge stored in the holding unit 402B to the FD404. The FD404 mixes the charges of the photodiodes 302A and 302B and retains the mixed charges. Further, the control signal SEL2 becomes a high level pulse, and the selection transistor 412 turns on during the high level period. Then, the amplification transistor 410 outputs the signal of the first row of the AB image based on the amount of charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

次に、オートフォーカス枠の中の2行目の画素207において、制御信号TXA22がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ408Aは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ408Aは、保持部402Aに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aの電荷を保持する。また、制御信号SEL2がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ412は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくA像の2行目の信号を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 Next, in the pixel 207 of the second row in the autofocus frame, the control signal TXA22 becomes a high level pulse, and the transfer transistor 408A turns on in the high level period. Then, the transfer transistor 408A transfers the electric charge stored in the holding unit 402A to the FD404. The FD 404 retains the charge of the photodiode 302A. Further, the control signal SEL2 becomes a high level pulse, and the selection transistor 412 turns on during the high level period. Then, the amplification transistor 410 outputs the signal of the second row of the A image based on the amount of charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

次に、オートフォーカス枠の中の2行目の画素207において、制御信号TXB22がハイレベルパルスになり、転送トランジスタ408Bは、ハイレベル期間では、オンになる。すると、転送トランジスタ408Bは、保持部402Bに蓄積されている電荷をFD404に転送する。FD404は、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を混合し、その混合した電荷を保持する。また、制御信号SEL2がハイレベルパルスになり、選択トランジスタ412は、ハイレベル期間では、オンになる。すると、増幅トランジスタ410は、FD404に保持されている電荷量に基づくAB像の2行目の信号を、選択トランジスタ412を介して、列信号線208bに出力する。 Next, in the pixel 207 of the second row in the autofocus frame, the control signal TXB22 becomes a high level pulse, and the transfer transistor 408B turns on in the high level period. Then, the transfer transistor 408B transfers the electric charge stored in the holding unit 402B to the FD404. The FD404 mixes the charges of the photodiodes 302A and 302B and retains the mixed charges. Further, the control signal SEL2 becomes a high level pulse, and the selection transistor 412 turns on during the high level period. Then, the amplification transistor 410 outputs the signal of the second row of the AB image based on the amount of charge held in the FD 404 to the column signal line 208b via the selection transistor 412.

時刻TA4〜TA5では、撮像素子100は、上記のA像の画像信号とAB像の画像信号の出力動作を、オートフォーカス枠の中の1行目からN2行目まで順に繰り返す。このA像の画像信号とAB像の画像信号は、オートフォーカス用画像の画像信号として使用される。 At times TA4 to TA5, the image sensor 100 repeats the output operation of the image signal of the A image and the image signal of the AB image in order from the first line to the N2 line in the autofocus frame. The image signal of the A image and the image signal of the AB image are used as the image signal of the autofocus image.

図7は、撮像システム120の制御方法を示すフローチャートである。ステップS701では、制御演算部102は、ユーザにより操作部110に含まれる電源釦がオンにされた後、ユーザにより操作部110に含まれる静止画記録釦がオンにされたことを検出すると、ステップS703に進む。なお、制御演算部102は、静止画記録釦がオンにされている間は静止画記録を続ける(連写撮影を行う)。 FIG. 7 is a flowchart showing a control method of the imaging system 120. In step S701, when the control calculation unit 102 detects that the power button included in the operation unit 110 is turned on by the user and then the still image recording button included in the operation unit 110 is turned on by the user, the step S701 is taken. Proceed to S703. The control calculation unit 102 continues the still image recording (continuous shooting) while the still image recording button is turned on.

ステップS703では、制御演算部102は、撮像用画像の条件設定を行う。例えば、条件設定は、撮像素子100に対するISOの設定、絞り駆動回路113に対する絞り値の設定、記録画像領域の設定、および位相差情報を取得するか否かの設定等である。制御演算部102は、設定された記録画像領域および位相差情報取得の有無に応じて、上記の増幅トランジスタ409の出力期間TR1を決定する。 In step S703, the control calculation unit 102 sets the conditions for the image to be captured. For example, the condition settings include ISO setting for the image sensor 100, aperture value setting for the aperture drive circuit 113, recording image area setting, and setting whether or not to acquire phase difference information. The control calculation unit 102 determines the output period TR1 of the amplification transistor 409 according to the set recorded image area and the presence / absence of phase difference information acquisition.

次に、ステップS704では、制御演算部102は、オートフォーカス用画像の条件設定を行う。例えば、条件設定は、撮像素子100に対するISOの設定、および絞り駆動回路113に対する絞り値の設定等に加え、オートフォーカス枠の設定、および加算や間引き等の読み出しの方法の設定である。オートフォーカス枠は、オートフォーカス用画像信号を読み出すための領域である。制御演算部102は、設定されたオートフォーカス枠および読み出し方法に応じて、上記の増幅トランジスタ410の出力期間TR2を決定する。 Next, in step S704, the control calculation unit 102 sets the conditions for the autofocus image. For example, the condition setting includes the setting of the ISO for the image sensor 100, the setting of the aperture value for the aperture drive circuit 113, the setting of the autofocus frame, and the setting of the reading method such as addition and thinning. The autofocus frame is an area for reading out an autofocus image signal. The control calculation unit 102 determines the output period TR2 of the amplification transistor 410 according to the set autofocus frame and the reading method.

ここで、静止画連写時のコマ速が決まっており、1枚の画像取得にかけられる時間をTRとする。撮影用画像の電荷蓄積期間EX1は、図5の時刻TA0〜TA1の期間である。オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間EX2は、図5の時刻TA2〜TA3の期間である。駆動時間TFは、レンズ駆動回路112の駆動時間である。撮影用画像の電荷蓄積期間EX1と、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間EX2と、増幅トランジスタ409の出力期間TR1と、増幅トランジスタ410の出力期間TR2は、式(1)および(2)の関係を有するように、設定される。 Here, the frame speed at the time of continuous shooting of still images is determined, and the time taken for acquiring one image is TR. The charge accumulation period EX1 of the photographed image is the period of time TA0 to TA1 in FIG. The charge accumulation period EX2 of the autofocus image is the period of time TA2 to TA3 in FIG. The drive time TF is the drive time of the lens drive circuit 112. The charge accumulation period EX1 of the image for photographing, the charge accumulation period EX2 of the image for autofocus, the output period TR1 of the amplification transistor 409, and the output period TR2 of the amplification transistor 410 have the relationship of the equations (1) and (2). Set to have.

TR≧EX1+TR1 ・・・(1)
TR−EX1≧EX2+TR2+TF ・・・(2)
TR ≧ EX1 + TR1 ・ ・ ・ (1)
TR-EX1 ≧ EX2 + TR2 + TF ・ ・ ・ (2)

次に、ステップS705では、制御演算部102は、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間EX2の開始タイミングの設定を行う。撮像システム120は、式(2)を満たす条件で、次に撮影する静止画(撮像用画像)の直前にAF用画像を撮影することにより、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。そこで、制御演算部102は、TR−TR2−TFの値を基に、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間EX2の開始タイミングを設定する。 Next, in step S705, the control calculation unit 102 sets the start timing of the charge accumulation period EX2 of the autofocus image. The imaging system 120 can shorten the autofocus time lag by capturing an AF image immediately before the next still image (imaging image) to be captured under the condition satisfying the equation (2). Therefore, the control calculation unit 102 sets the start timing of the charge accumulation period EX2 of the autofocus image based on the values of TR-TR2-TF.

次に、ステップS706では、制御演算部102は、フォトダイオード302Aおよび302Bが撮像用画像の電荷蓄積を開始するように制御する。制御演算部102は、制御信号OFDにより、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を排出させ、絞り値とISOに応じて、電荷蓄積期間EX1、フォトダイオード302Aおよび302Bが電荷蓄積を行うように制御する。この処理は、図5の時刻TA0〜TA1の処理に対応する。 Next, in step S706, the control calculation unit 102 controls the photodiodes 302A and 302B so as to start charge accumulation of the image for imaging. The control calculation unit 102 discharges the charges of the photodiodes 302A and 302B by the control signal OFD, and controls the charge accumulation period EX1 and the photodiodes 302A and 302B to accumulate charges according to the aperture value and ISO. This process corresponds to the process of times TA0 to TA1 in FIG.

次に、ステップS707では、画素207は、撮像用画像信号を列信号線208aに出力する。この処理は、図5の時刻TA2〜TA7の処理に対応する。 Next, in step S707, the pixel 207 outputs an imaging image signal to the column signal line 208a. This process corresponds to the process at times TA2 to TA7 in FIG.

次に、ステップS708では、制御演算部102は、現タイミングがステップS705で決定したAF用画像の電荷蓄積期間EX2の開始タイミングになったか否かを判定する。制御演算部102は、現タイミングがAF用画像の電荷蓄積期間EX2の開始タイミングになっていない場合には待機し、現タイミングがAF用画像の電荷蓄積期間EX2の開始タイミングになった場合には、ステップS709に進む。 Next, in step S708, the control calculation unit 102 determines whether or not the current timing has reached the start timing of the charge accumulation period EX2 of the AF image determined in step S705. The control calculation unit 102 waits when the current timing is not the start timing of the charge accumulation period EX2 of the AF image, and when the current timing is the start timing of the charge accumulation period EX2 of the AF image. , Step S709.

ステップS709では、制御演算部102は、フォトダイオード302Aおよび302Bがオートフォーカス用画像の電荷蓄積を開始するように制御する。制御演算部102は、制御信号OFDにより、フォトダイオード302Aおよび302Bの電荷を排出させ、電荷蓄積期間EX2、フォトダイオード302Aおよび302Bが電荷蓄積を行うように制御する。この処理は、図5の時刻TA2〜TA3の処理に対応する。 In step S709, the control calculation unit 102 controls the photodiodes 302A and 302B to start charge accumulation of the autofocus image. The control calculation unit 102 discharges the charges of the photodiodes 302A and 302B by the control signal OFD, and controls the charge accumulation period EX2 and the photodiodes 302A and 302B to accumulate the electric charges. This process corresponds to the process at times TA2 to TA3 in FIG.

次に、ステップS710では、画素207は、AF用画像信号を列信号線208bに出力する。この処理は、図5の時刻TA4〜TA5の処理に対応する。 Next, in step S710, the pixel 207 outputs the AF image signal to the column signal line 208b. This process corresponds to the process of times TA4 to TA5 in FIG.

次に、ステップS711では、処理回路101は、AF用画像のAB像の画像信号からAF用画像のA像の画像信号を減算することにより、AF用画像のB像の画像信号を得る。制御演算部102は、A像の画像信号とB像の画像信号を比較することにより、A像とB像の位相差を検出し、位相差に応じて、オートフォーカス情報を演算し、オートフォーカス情報をレンズ駆動回路112に出力する。 Next, in step S711, the processing circuit 101 obtains an image signal of the B image of the AF image by subtracting the image signal of the A image of the AF image from the image signal of the AB image of the AF image. The control calculation unit 102 detects the phase difference between the A image and the B image by comparing the image signal of the A image and the image signal of the B image, calculates the autofocus information according to the phase difference, and autofocuses. The information is output to the lens drive circuit 112.

次に、ステップS712では、レンズ駆動回路112は、オートフォーカス情報を基に、レンズアクチュエータ114を介して、フォーカスレンズ118の焦点を調節する。これにより、オートフォーカスが実現される。 Next, in step S712, the lens drive circuit 112 adjusts the focus of the focus lens 118 via the lens actuator 114 based on the autofocus information. As a result, autofocus is realized.

次に、ステップS713では、制御演算部102は、画素207が撮像用画像信号を列信号線208aに出力する処理を終了したか否かを判定する。この処理は、図5の時刻TA7の処理に対応する。制御演算部102は、画素207が撮像用画像信号を列信号線208aに出力する処理を終了していない場合には待機し、画素207が撮像用画像信号を列信号線208aに出力する処理を終了した場合には、ステップS714に進む。 Next, in step S713, the control calculation unit 102 determines whether or not the process of outputting the image pickup image signal to the column signal line 208a by the pixel 207 has been completed. This process corresponds to the process of time TA7 in FIG. The control calculation unit 102 waits when the pixel 207 has not completed the process of outputting the image pickup image signal to the column signal line 208a, and the pixel 207 outputs the image pickup image signal to the column signal line 208a. When finished, the process proceeds to step S714.

ステップS714では、処理回路101は、撮像用画像信号に対して、静止画の現像処理として、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理、シェーディング処理、ホワイトバランス処理、および補正処理等を行い、静止画信号を出力する。 In step S714, the processing circuit 101 performs low-pass filter processing, shading processing, white balance processing, correction processing, etc. to reduce noise as still image development processing on the image pickup image signal, and produces the still image signal. Output.

次に、ステップS715では、制御演算部102は、静止画信号を記録媒体108に記録し、静止画信号を表示部107にライブビュー表示する。 Next, in step S715, the control calculation unit 102 records the still image signal on the recording medium 108, and displays the still image signal in live view on the display unit 107.

次に、ステップS716では、制御演算部102は、静止画記録釦がオフになったか否かを判定する。制御演算部102は、静止画記録釦がオフになっていない場合には、ステップS706へ戻り、静止画撮影処理を繰り返す。また、制御演算部102は、静止画記録釦がオフになった場合には、ステップS717に進み、図7の処理を終了する。 Next, in step S716, the control calculation unit 102 determines whether or not the still image recording button has been turned off. If the still image recording button is not turned off, the control calculation unit 102 returns to step S706 and repeats the still image shooting process. Further, when the still image recording button is turned off, the control calculation unit 102 proceeds to step S717 and ends the process of FIG. 7.

以上のように、撮像素子100は、撮像用画像として、FD403を用いて、AB像の画像信号を出力する。なお、撮像素子100は、撮像用画像として、A像の画像信号とB像の画像信号を出力してもよい。 As described above, the image sensor 100 uses the FD403 as the image for imaging and outputs the image signal of the AB image. The image sensor 100 may output the image signal of the A image and the image signal of the B image as the image for imaging.

また、撮像素子100は、オートフォーカス用画像として、FD404を用いて、A像の画像信号とAB像の画像信号を出力する。なお、撮像素子100は、オートフォーカス用画像として、A像の画像信号とB像の画像信号を出力してもよい。B像の画像信号は、フォトダイオード302Bの電荷に基づく画像信号である。 Further, the image sensor 100 uses the FD404 as an autofocus image to output an image signal of the A image and an image signal of the AB image. The image sensor 100 may output the image signal of the A image and the image signal of the B image as the autofocus image. The image signal of the B image is an image signal based on the charge of the photodiode 302B.

また、オートフォーカス用画像の電荷蓄積期間の開始時刻は、転送トランジスタ405Aおよび405Bの転送直後の時刻TA2に限定されず、時刻TA2より後であってもよい。 Further, the start time of the charge accumulation period of the autofocus image is not limited to the time TA2 immediately after the transfer of the transfer transistors 405A and 405B, and may be later than the time TA2.

また、オートフォーカス枠は、画素領域201内の全画素207の領域、または、画素領域201内の全画素207のうちの一部の画素207の領域である。すなわち、オートフォーカス枠は、画素領域201内の全画素207のうちの少なくとも一部の画素207の領域である。 Further, the autofocus frame is an area of all pixels 207 in the pixel area 201, or an area of a part of pixels 207 among all pixels 207 in the pixel area 201. That is, the autofocus frame is an area of at least a part of the pixels 207 among all the pixels 207 in the pixel area 201.

また、撮像素子100は、オートフォーカス用画像として、複数行の画素207の画像信号を間引いて読み出してもよい。すなわち、時刻TA4〜TA5の出力期間では、複数の画素207のうちの所定間隔おきの画素は、A像の画像信号とAB像の画像信号を列信号線208bに順に出力する。 Further, the image sensor 100 may read out the image signals of the pixels 207 in a plurality of rows by thinning them out as an autofocus image. That is, during the output period from time TA4 to TA5, the pixels of the plurality of pixels 207 at predetermined intervals output the image signal of the A image and the image signal of the AB image to the column signal line 208b in order.

また、撮像素子100は、オートフォーカス用画像として、複数行の画素207の電荷を混合した信号を読み出してもよい。すなわち、時刻TA4〜TA5の出力期間では、複数の画素207のうちの一部の画素は、自己の画素の電荷と他の画素の電荷とを混合した後に、A像の画像信号とAB像の画像信号を列信号線208bに順に出力する。 Further, the image sensor 100 may read out a signal in which the charges of the pixels 207 of a plurality of rows are mixed as an autofocus image. That is, during the output period from time TA4 to TA5, some of the plurality of pixels 207 are mixed with the charges of their own pixels and the charges of other pixels, and then the image signal of the A image and the AB image are displayed. The image signals are sequentially output to the column signal line 208b.

また、オートフォーカス枠は、主被写体の枠でもよい。撮像素子100は、オートフォーカス用画像として読み出す行数を減らすことにより、オートフォーカス用画像信号の読み出し時間を短くすることができる。これにより、撮像素子100は、時刻TA2〜TA3のオートフォーカス用画像の電荷蓄積期間の開始を遅らせ、時刻TB0からの撮像用画像の電荷蓄積期間に対し、オートフォーカスタイムラグを短くすることができる。 Further, the autofocus frame may be the frame of the main subject. The image sensor 100 can shorten the reading time of the autofocus image signal by reducing the number of lines to be read as the autofocus image. As a result, the image sensor 100 can delay the start of the charge accumulation period of the autofocus image at times TA2 to TA3, and shorten the autofocus time lag with respect to the charge accumulation period of the image for imaging from time TB0.

なお、撮像素子100は、デジタルカメラ、ビデオカメラの他、スマートフォン、タブレット、工業用カメラ、医療用カメラ、車載カメラ等に適用可能である。 The image sensor 100 can be applied to smartphones, tablets, industrial cameras, medical cameras, in-vehicle cameras, and the like, in addition to digital cameras and video cameras.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.

100 撮像素子、208a,208b 列信号線、302A,302B フォトダイオード 100 image sensor, 208a, 208b row signal line, 302A, 302B photodiode

Claims (11)

各々が光電変換を行う第1および第2の光電変換部を有する複数の画素と、
前記複数の画素に接続可能な第1の信号線と、
前記複数の画素に接続可能な第2の信号線とを有し、
前記複数の画素は、
第1の蓄積期間では、前記第1および第2の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、
前記第1の蓄積期間の後の第1の出力期間では、前記第1の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第1の信号線に順に出力し、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、
前記第1の蓄積期間の後の第2の蓄積期間では、前記第1の出力期間の出力と並列に、前記第1および第2の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積し、
前記第2の蓄積期間の後の第2の出力期間では、前記第1の出力期間の出力と並列に、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする撮像装置。
A plurality of pixels each having first and second photoelectric conversion units that perform photoelectric conversion, and
A first signal line that can be connected to the plurality of pixels,
It has a second signal line that can be connected to the plurality of pixels.
The plurality of pixels
In the first storage period, the first and second photoelectric conversion units accumulate the photoelectrically converted charges.
In the first output period after the first storage period, the image signals based on the charges in the first storage period are sequentially output to the first signal line.
At least a part of the plurality of pixels
In the second storage period after the first storage period, the first and second photoelectric conversion units accumulate the photoelectrically converted charges in parallel with the output in the first output period.
In the second output period after the second storage period, an image signal based on the charge of the second storage period is sequentially output to the second signal line in parallel with the output of the first output period. An imaging device characterized by
前記複数の画素は、前記第1の出力期間では、前記第1の蓄積期間における前記第1および第2の光電変換部の電荷に基づく第1の画像信号を前記第1の信号線に順に出力し、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素は、前記第2の出力期間では、前記第2の蓄積期間における前記第1の光電変換部の電荷に基づく第2の画像信号と、前記第2の蓄積期間における第1および第2の光電変換部の電荷または第2の光電変換部の電荷に基づく第3の画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
In the first output period, the plurality of pixels sequentially output a first image signal based on the charges of the first and second photoelectric conversion units in the first storage period to the first signal line. And
At least a part of the plurality of pixels has a second image signal based on the electric charge of the first photoelectric conversion unit in the second storage period and the second image signal in the second output period. 1. A third image signal based on the charges of the first and second photoelectric conversion units or the charges of the second photoelectric conversion unit during the accumulation period of the above is output to the second signal line in order. The imaging apparatus according to.
前記第2の出力期間は、前記第1の出力期間より短いことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2, wherein the second output period is shorter than the first output period. 前記複数の画素のうちの一部の画素は、前記第2の出力期間では、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。 A claim, wherein some of the plurality of pixels sequentially output an image signal based on the electric charge in the second storage period to the second signal line in the second output period. Item 3. The imaging device according to any one of Items 1 to 3. 前記複数の画素のうちのオートフォーカス枠の中の画素は、前記第2の出力期間では、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The pixel in the autofocus frame among the plurality of pixels is characterized in that, in the second output period, the image signal based on the charge in the second storage period is sequentially output to the second signal line. The imaging device according to any one of claims 1 to 4. 前記複数の画素のうちの所定間隔おきの画素は、前記第2の出力期間では、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The pixels at predetermined intervals among the plurality of pixels are characterized in that, in the second output period, image signals based on the charges in the second accumulation period are sequentially output to the second signal line. The imaging device according to any one of claims 1 to 4. 前記複数の画素のうちの一部の画素は、前記第2の出力期間では、自己の画素の電荷と他の画素の電荷とを混合した後に、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の撮像装置。 In the second output period, some of the plurality of pixels are mixed with the charges of their own pixels and the charges of other pixels, and then an image signal based on the charges in the second storage period is used. The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the images are sequentially output to the second signal line. 前記複数の画素の各々は、前記第1の光電変換部および前記第2の光電変換部に対応する1つのマイクロレンズを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像装置。 The invention according to any one of claims 1 to 7, wherein each of the plurality of pixels has one microlens corresponding to the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit. Imaging device. 前記複数の画素の各々は、
前記第1の光電変換部の電荷を第1の保持部に転送する第1の転送スイッチと、
前記第1の保持部の電荷を第2の保持部に転送する第2の転送スイッチと、
前記第2の光電変換部の電荷を第3の保持部に転送する第3の転送スイッチと、
前記第3の保持部の電荷を前記第2の保持部に転送する第4の転送スイッチと、
前記第1の光電変換部の電荷を第4の保持部に転送する第5の転送スイッチと、
前記第4の保持部の電荷を第5の保持部に転送する第6の転送スイッチと、
前記第2の光電変換部の電荷を第6の保持部に転送する第7の転送スイッチと、
前記第6の保持部の電荷を前記第5の保持部に転送する第8の転送スイッチとを有し、
前記複数の画素は、前記第1の出力期間では、前記第2の保持部の電荷に基づく画像信号を前記第1の信号線に順に出力し、前記第2の出力期間では、前記第5の保持部の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の撮像装置。
Each of the plurality of pixels
A first transfer switch that transfers the electric charge of the first photoelectric conversion unit to the first holding unit, and
A second transfer switch that transfers the charge of the first holding unit to the second holding unit, and
A third transfer switch that transfers the electric charge of the second photoelectric conversion unit to the third holding unit, and
A fourth transfer switch that transfers the charge of the third holding unit to the second holding unit, and
A fifth transfer switch that transfers the electric charge of the first photoelectric conversion unit to the fourth holding unit, and
A sixth transfer switch that transfers the charge of the fourth holding unit to the fifth holding unit, and
A seventh transfer switch that transfers the electric charge of the second photoelectric conversion unit to the sixth holding unit, and
It has an eighth transfer switch that transfers the charge of the sixth holding portion to the fifth holding portion.
In the first output period, the plurality of pixels sequentially output an image signal based on the charge of the second holding portion to the first signal line, and in the second output period, the fifth The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein image signals based on the electric charge of the holding portion are sequentially output to the second signal line.
請求項2に記載の撮像装置と、
前記第2の画像信号と前記第3の画像信号とを基に、フォーカスレンズの位置を制御する制御部と
を有することを特徴とする撮像システム。
The imaging device according to claim 2 and
An imaging system characterized by having a control unit that controls the position of a focus lens based on the second image signal and the third image signal.
各々が光電変換を行う第1および第2の光電変換部を有する複数の画素と、
前記複数の画素に接続可能な第1の信号線と、
前記複数の画素に接続可能な第2の信号線とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記複数の画素が、第1の蓄積期間では、前記第1および第2の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積するステップと、
前記複数の画素が、前記第1の蓄積期間の後の第1の出力期間では、前記第1の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第1の信号線に順に出力するステップと、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素が、前記第1の蓄積期間の後の第2の蓄積期間では、前記第1の出力期間の出力と並列に、前記第1および第2の光電変換部が光電変換された電荷を蓄積するステップと、
前記複数の画素のうちの少なくとも一部の画素が、前記第2の蓄積期間の後の第2の出力期間では、前記第1の出力期間の出力と並列に、前記第2の蓄積期間の電荷に基づく画像信号を前記第2の信号線に順に出力するステップと
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A plurality of pixels each having first and second photoelectric conversion units that perform photoelectric conversion, and
A first signal line that can be connected to the plurality of pixels,
A control method for an image pickup apparatus having a second signal line that can be connected to the plurality of pixels.
In the first storage period, the plurality of pixels are subjected to a step of accumulating charge charged by the first and second photoelectric conversion units.
In the first output period after the first storage period, the plurality of pixels sequentially output an image signal based on the charge of the first storage period to the first signal line.
At least a part of the plurality of pixels has the first and second photoelectrics in parallel with the output of the first output period in the second storage period after the first storage period. The step that the conversion unit accumulates the photoelectrically converted charge,
At least a part of the plurality of pixels is charged in the second storage period in parallel with the output in the first output period in the second output period after the second storage period. A method for controlling an image pickup apparatus, which comprises a step of sequentially outputting an image signal based on the above to the second signal line.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022024911A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging element and imaging device

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