JP2021078007A - Imaging apparatus and method of controlling the same - Google Patents

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俊行 ▲高▼田
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Abstract

To provide an imaging apparatus that has a pupil-in-pixel dividing function capable of reducing a power consumption, and a method of controlling the imaging apparatus.SOLUTION: An imaging apparatus has first pixels 200 each including a first photoelectric conversion part and a second photoelectric conversion part provided for one microlens, an amplifying circuit 403, and an analog-digital conversion circuit 409. The analog-digital conversion circuit 409 inputs a signal based upon photoelectric conversion of the first photoelectric conversion part not through the amplifying circuit 403, and stores a first digital value obtained by converting the input signal based upon the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion part from analog to digital. The analog-digital conversion circuit 409 inputs signals based upon the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion part and photoelectric conversion of the second photoelectric conversion part through the amplifying circuit 403, and stores a second digital value obtained by converting the input signals based upon the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion part and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion part from analog to digital.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus and a control method for the image pickup apparatus.

近年、複数の光電変換部による画素内瞳分割機能を有する画素を備えた撮像装置を用い、位相差検出方式の焦点検出を行う焦点検出方法が知られている。このような焦点検出方法に利用可能な信号を出力する撮像装置の一例として、1対の光電変換部を有する画素を、2次元に配列したマイクロレンズアレイのマイクロレンズ毎に設けたものがある。 In recent years, there has been known a focus detection method for performing focus detection by a phase difference detection method using an image pickup apparatus having pixels having an intra-pixel pupil division function by a plurality of photoelectric conversion units. As an example of an imaging device that outputs a signal that can be used in such a focus detection method, there is one in which pixels having a pair of photoelectric conversion units are provided for each microlens of a microlens array arranged in two dimensions.

撮像装置は、マイクロレンズにより瞳分割された第1の光電変換部と第2の光電変換部を有する画素から、第1の光電変換部の出力信号であるA像と第1の光電変換部と第2の光電変換部の加算信号であるA+B像を読み出す(例えば、特許文献1参照)。そして、撮像装置は、(A+B像)−(A像)からB像を計算し、A像とB像を用いて位相差検出方式の焦点検出を実施するとともに、A+B像を用いて被写体画像を生成する。 The image pickup apparatus is composed of a pixel having a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit whose pupils are divided by a microlens, an A image which is an output signal of the first photoelectric conversion unit, and a first photoelectric conversion unit. The A + B image which is the addition signal of the second photoelectric conversion unit is read out (see, for example, Patent Document 1). Then, the image pickup apparatus calculates the B image from (A + B image)-(A image), performs the focus detection of the phase difference detection method using the A image and the B image, and obtains the subject image using the A + B image. Generate.

特開2013−106194号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-106194

しかしながら、前述したような位相差検出方式の焦点検出を実施するためには、A像とA+B像を読み出す必要がある。つまり、撮像装置が焦点検出用の信号と画像生成用の信号とを両方生成する必要があるため、撮像素子の読み出し時間が長くなり、消費電力が増大する課題がある。また、高ISO感度設定では、列回路ごとに持っている増幅回路を駆動させてゲインをかけるため、さらに消費電力が増えることが懸念される。 However, in order to carry out the focus detection of the phase difference detection method as described above, it is necessary to read out the A image and the A + B image. That is, since the image pickup device needs to generate both the focus detection signal and the image generation signal, there is a problem that the readout time of the image pickup device becomes long and the power consumption increases. Further, in the high ISO sensitivity setting, since the amplifier circuit possessed by each column circuit is driven to apply the gain, there is a concern that the power consumption will be further increased.

本発明の目的は、消費電力を低減することができるようにすることである。 An object of the present invention is to make it possible to reduce power consumption.

本発明の撮像装置は、1個のマイクロレンズに対して設けられる第1の光電変換部と第2の光電変換部を含む第1の画素と、増幅回路と、アナログデジタル変換回路とを有し、前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介さずに、前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を記憶し、前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介して、前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を記憶する。 The image pickup apparatus of the present invention has a first pixel including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit provided for one microlens, an amplifier circuit, and an analog-to-digital conversion circuit. The analog-to-digital conversion circuit inputs a signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit without going through the amplifier circuit, and inputs the input signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit. The first digital value converted from analog to digital is stored, and the analog-digital conversion circuit transmits the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit via the amplifier circuit. The signal based on the above is input, and the second digital value obtained by converting the input signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit from analog to digital is stored.

本発明によれば、増幅回路を介さないので、消費電力を低減することができる。 According to the present invention, the power consumption can be reduced because the amplifier circuit is not used.

撮像装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the image pickup apparatus. 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. 画素の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a pixel. 列信号処理部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the column signal processing part. AD変換処理のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of AD conversion processing. AD変換回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the AD conversion circuit. AD変換処理のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of AD conversion processing. 撮像素子の行構成例を示す図である。It is a figure which shows the row composition example of an image sensor. AD変換処理のタイミングを示す図である。It is a figure which shows the timing of AD conversion processing.

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below is an example as a means for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed depending on the configuration of the device to which the present invention is applied and various conditions. It is not limited to the embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による撮像装置10の構成例を示す図である。撮像装置10は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどである。撮像装置10は、光学系11、撮像素子12、信号処理部13、圧縮伸張部14、同期制御部15、操作部16、画像表示部17および画像記録部18を有する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the image pickup apparatus 10 according to the first embodiment. The image pickup device 10 is, for example, a digital still camera, a digital video camera, or the like. The image pickup device 10 includes an optical system 11, an image pickup element 12, a signal processing unit 13, a compression / expansion unit 14, a synchronization control unit 15, an operation unit 16, an image display unit 17, and an image recording unit 18.

光学系11は、レンズ、レンズ駆動機構、メカニカルシャッタ機構、および絞り機構などを有する。これらのうちの可動部は、同期制御部15からの制御信号に基づいて駆動される。 The optical system 11 includes a lens, a lens driving mechanism, a mechanical shutter mechanism, an aperture mechanism, and the like. The movable portion of these is driven based on the control signal from the synchronous control unit 15.

撮像素子12は、XYアドレス方式のCMOSセンサであり、同期制御部15からの制御信号により撮像動作を実施し、光電変換により画像信号を生成する。そして、撮像素子12は、AD変換回路により、画像信号をアナログからデジタルに変換し、デジタル化された画像信号を信号処理部13に出力する。撮像素子12の詳細については、後述する。 The image pickup device 12 is an XY address type CMOS sensor, performs an image pickup operation by a control signal from the synchronization control unit 15, and generates an image signal by photoelectric conversion. Then, the image sensor 12 converts the image signal from analog to digital by the AD conversion circuit, and outputs the digitized image signal to the signal processing unit 13. Details of the image sensor 12 will be described later.

信号処理部13は、同期制御部15の制御の下で、撮像素子12から入力されるデジタル化された画像信号に対して、信号処理や、AF(Auto Focus)、AE(Auto Exposure)等の制御情報の検出を実施する。そして、信号処理部13は、信号処理された画像信号や制御情報を同期制御部15に出力する。 Under the control of the synchronous control unit 15, the signal processing unit 13 performs signal processing, AF (Auto Focus), AE (Auto Exposure), etc. on the digitized image signal input from the image sensor 12. Detect control information. Then, the signal processing unit 13 outputs the signal-processed image signal and control information to the synchronous control unit 15.

圧縮伸張部14は、同期制御部15の制御の下で動作し、画像信号の圧縮符号化処理や静止画像の符号化データの伸張復号化処理を実施する。また、圧縮伸張部14は、動画像の圧縮符号化/伸張復号化処理を実行してもよい。 The compression / decompression unit 14 operates under the control of the synchronization control unit 15 to perform compression coding processing of an image signal and decompression / decoding processing of coded data of a still image. Further, the compression / decompression unit 14 may execute the compression coding / decompression / decoding process of the moving image.

同期制御部15は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)などから構成されるマイクロコントローラである。同期制御部15は、ROMなどに記憶されたプログラムを実行することにより、この撮像装置10の各部を統括的に制御する。 The synchronization control unit 15 is, for example, a microcontroller composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The synchronous control unit 15 comprehensively controls each unit of the image pickup apparatus 10 by executing a program stored in a ROM or the like.

操作部16は、例えばシャッタレリーズボタンなどの各種操作部材から構成され、ユーザによる入力操作に応じた制御信号を同期制御部15に出力する。 The operation unit 16 is composed of various operation members such as a shutter release button, and outputs a control signal corresponding to an input operation by the user to the synchronization control unit 15.

画像表示部17は、画像信号をLCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスに供給して画像を表示させる。 The image display unit 17 supplies an image signal to a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) to display an image.

画像記録部18は、例えば、可搬型の記録媒体が接続し、圧縮符号化された画像データファイルを記憶する。 The image recording unit 18 stores, for example, a compression-encoded image data file to which a portable recording medium is connected.

次に、撮像装置10の動作について説明する。静止画像の撮像前には、撮像素子12は、画像信号を信号処理部13に順次出力する。信号処理部13は、撮像素子12からの画像信号に対して信号処理を施し、カメラスルー画像の信号として、同期制御部15を通じて画像表示部17に供給する。画像表示部17は、カメラスルー画像を表示し、ユーザは表示画像を見て画角合わせを行うことが可能となる。 Next, the operation of the image pickup apparatus 10 will be described. Before capturing a still image, the image sensor 12 sequentially outputs an image signal to the signal processing unit 13. The signal processing unit 13 performs signal processing on the image signal from the image sensor 12 and supplies it as a camera-through image signal to the image display unit 17 through the synchronization control unit 15. The image display unit 17 displays a camera-through image, and the user can adjust the angle of view by looking at the displayed image.

この状態で、操作部16のシャッタレリーズボタンが押下されると、同期制御部15の制御により、撮像素子12からの1フレーム分の画像信号が、信号処理部13に取り込まれる。信号処理部13は、取り込んだ1フレーム分の画像信号に信号処理を施し、処理後の画像信号を圧縮伸張部14に供給する。 When the shutter release button of the operation unit 16 is pressed in this state, the image signal for one frame from the image sensor 12 is taken into the signal processing unit 13 under the control of the synchronization control unit 15. The signal processing unit 13 performs signal processing on the captured image signal for one frame, and supplies the processed image signal to the compression / decompression unit 14.

圧縮伸張部14は、入力された画像信号を圧縮符号化し、生成した符号化データを同期制御部15を通じて画像記録部18に供給する。これにより、撮像された静止画像のデータファイルが画像記録部18に記録される。 The compression / decompression unit 14 compresses and encodes the input image signal, and supplies the generated encoded data to the image recording unit 18 through the synchronization control unit 15. As a result, the captured still image data file is recorded in the image recording unit 18.

一方、画像記録部18に記録された静止画像のデータファイルを再生する場合には、同期制御部15は、操作部16からの操作入力に応じて、選択されたデータファイルを画像記録部18から読み出し、圧縮伸張部14に供給する。圧縮伸張部14は、データファイルに対して伸張復号化処理を実行し、画像信号を復号化し、復号化された画像信号を同期制御部15を介して画像表示部17に供給する。画像表示部17は、静止画像を再生表示する。 On the other hand, when the data file of the still image recorded in the image recording unit 18 is reproduced, the synchronization control unit 15 transfers the selected data file from the image recording unit 18 in response to the operation input from the operation unit 16. It is read out and supplied to the compression / decompression unit 14. The compression / decompression unit 14 executes decompression / decoding processing on the data file, decodes the image signal, and supplies the decoded image signal to the image display unit 17 via the synchronization control unit 15. The image display unit 17 reproduces and displays a still image.

また、動画像を記録する場合には、信号処理部13は、画像信号を順次処理する。圧縮伸張部14は、処理された画像信号に対して圧縮符号化処理を施し、動画像の符号化データを生成し、生成された動画像の符号化データを順次画像記録部18に転送する。画像記録部18は、符号化データのファイルを記録する。 Further, when recording a moving image, the signal processing unit 13 sequentially processes the image signals. The compression / decompression unit 14 performs compression coding processing on the processed image signal, generates coded data of the moving image, and sequentially transfers the coded data of the generated moving image to the image recording unit 18. The image recording unit 18 records a file of encoded data.

また、同期制御部15は、画像記録部18から動画像のデータファイルを読み出して圧縮伸張部14に供給する。圧縮伸張部14は、動画像のデータファイルを伸張復号化処理し、画像表示部17に供給する。画像表示部17は、動画像を表示する。 Further, the synchronization control unit 15 reads a moving image data file from the image recording unit 18 and supplies it to the compression / decompression unit 14. The compression / decompression unit 14 decompresses / decodes the moving image data file and supplies it to the image display unit 17. The image display unit 17 displays a moving image.

図2は、図1の撮像素子12の構成例を示す図である。撮像素子12は、例えばCMOSセンサであり、画素領域201、垂直走査部202、列信号処理部203、水平走査部207、出力部209およびタイミング部211を有する。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the image pickup device 12 of FIG. The image sensor 12 is, for example, a CMOS sensor, and has a pixel region 201, a vertical scanning unit 202, a column signal processing unit 203, a horizontal scanning unit 207, an output unit 209, and a timing unit 211.

画素領域201は、CMOSセンサの複数の画素200を有する。複数の画素200は、P11〜P86で示すように、水平方向および垂直方向に行列状に配列されている。1行目の画素は、P11〜P16と表され、8行目の画素は、P81〜P86と表される。6×8配列(8行6列)を例として説明するが、画素領域201における画素配列は、この数に限定されるものではない。 The pixel area 201 has a plurality of pixels 200 of the CMOS sensor. As shown by P11 to P86, the plurality of pixels 200 are arranged in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction. The pixels in the first row are represented by P11 to P16, and the pixels in the eighth row are represented by P81 to P86. A 6 × 8 array (8 rows and 6 columns) will be described as an example, but the pixel array in the pixel region 201 is not limited to this number.

また、複数の画素200では、奇数行がR(赤)フィルタとG(緑)フィルタの繰り返しとなる色フィルタが配置され、偶数行がG(緑)フィルタとB(青)フィルタの繰り返しとなる色フィルタが配置され、2×2配列の色フィルタが配置されている。 Further, in the plurality of pixels 200, a color filter in which the odd-numbered rows are the repetition of the R (red) filter and the G (green) filter is arranged, and the even-numbered rows are the repetition of the G (green) filter and the B (blue) filter. A color filter is arranged, and a 2 × 2 array of color filters is arranged.

垂直走査部202は、画素領域201の画素200の配列を1行ずつ選択し、選択した画素200の行のリセット動作や読み出し動作を制御する。画素制御線221は、画素200の行毎に共通に接続され、垂直走査部202による行単位の駆動制御信号を伝達する。 The vertical scanning unit 202 selects the array of pixels 200 in the pixel area 201 line by line, and controls the reset operation and the read operation of the line of the selected pixel 200. The pixel control line 221 is commonly connected for each line of the pixel 200, and transmits a drive control signal for each line by the vertical scanning unit 202.

垂直信号線231は、画素200の列毎に共通に接続される。画素制御線221により選択された行の画素信号は、それぞれ対応する垂直信号線231に読み出される。複数の列信号処理部203は、それぞれ対応する垂直信号線231毎に設けられ、垂直信号線を通して送られてくる行単位の画素の信号に対して、信号処理を実施する。列信号処理部203は、画素の信号をアナログからデジタルに変換する。 The vertical signal line 231 is commonly connected to each row of pixels 200. The pixel signals in the line selected by the pixel control line 221 are read out by the corresponding vertical signal lines 231. The plurality of column signal processing units 203 are provided for each corresponding vertical signal line 231 and perform signal processing on a row-by-row pixel signal transmitted through the vertical signal line. The column signal processing unit 203 converts the pixel signal from analog to digital.

水平走査部207は、複数の列選択線251を介して列信号処理部203を列毎に選択し、列信号処理部203が記憶しているデジタル化された画素信号を水平出力線261を介して出力部209に転送するように制御する。出力部209は、デジタル化された行単位の画素信号を信号処理部13へ出力する。 The horizontal scanning unit 207 selects the column signal processing unit 203 for each column via the plurality of column selection lines 251 and transmits the digitized pixel signal stored in the column signal processing unit 203 via the horizontal output line 261. Is controlled to be transferred to the output unit 209. The output unit 209 outputs a digitized line-by-line pixel signal to the signal processing unit 13.

タイミング部211は、同期制御部15からの制御信号に基づいて、撮像素子12の各部の動作に必要な各種のクロック信号や制御信号などを出力する。ここで、制御線271、281および285は、それぞれ、垂直走査部202、列信号処理部203および水平走査部207に対して、タイミング部211からクロック信号や制御信号などを送る制御線である。 The timing unit 211 outputs various clock signals, control signals, and the like necessary for the operation of each unit of the image pickup device 12 based on the control signal from the synchronization control unit 15. Here, the control lines 271, 281 and 285 are control lines that send clock signals, control signals, and the like from the timing unit 211 to the vertical scanning unit 202, the column signal processing unit 203, and the horizontal scanning unit 207, respectively.

図3(a)は、図2の画素200の構成例を示す回路図である。点線で囲われた画素200は、画素領域201を構成する画素200の1つを示す。また、画素200は、画素制御線221および垂直信号線231により他の回路と接続される。画素200は、例えば画素P11である。 FIG. 3A is a circuit diagram showing a configuration example of the pixel 200 of FIG. The pixel 200 surrounded by the dotted line indicates one of the pixels 200 constituting the pixel area 201. Further, the pixel 200 is connected to another circuit by the pixel control line 221 and the vertical signal line 231. The pixel 200 is, for example, the pixel P11.

垂直信号線231は、負荷トランジスタTlodおよび列信号処理部203に接続され、画素200の列に共通して接続され、画素の信号を出力する。 The vertical signal line 231 is connected to the load transistor Trod and the column signal processing unit 203, and is commonly connected to the array of pixels 200 to output a pixel signal.

画素制御線221は、垂直走査部202に接続され、水平1行の画素200に共通して接続され、水平1行の画素200を同時に制御することで、画素200のリセットや信号読み出しが可能になっている。画素制御線221は、リセット制御線pR、転送制御線pTaおよびpTb、垂直選択線pSELを含む。 The pixel control line 221 is connected to the vertical scanning unit 202 and is commonly connected to the pixels 200 in one horizontal line. By controlling the pixels 200 in one horizontal line at the same time, the pixels 200 can be reset and the signal can be read out. It has become. The pixel control line 221 includes a reset control line pR, a transfer control line pTa and pTb, and a vertical selection line pSEL.

光電変換部D1aおよびD1bは、それぞれ、光を電荷(電子)に変換すると共に、変換された電荷を蓄積するフォトダイオードであり、PN接合のP側が接地され、N側が転送トランジスタ(転送スイッチ)T1aおよびT1bのソースに接続されている。 The photoelectric conversion units D1a and D1b are photodiodes that convert light into electric charges (electrons) and store the converted charges, respectively. The P side of the PN junction is grounded, and the N side is the transfer transistor (transfer switch) T1a. And is connected to the source of T1b.

転送トランジスタ(転送スイッチ)T1aは、ゲートが転送制御線pTaに接続され、ドレインがFD容量Cfdに接続され、光電変換部D1aからFD容量Cfdへの電荷の転送を制御する。転送トランジスタ(転送スイッチ)T1bは、ゲートが転送制御線PTbに接続され、ドレインがFD容量Cfdに接続され、光電変換部D1bからFD容量Cfdへの電荷の転送を制御する。 In the transfer transistor (transfer switch) T1a, the gate is connected to the transfer control line pTa, the drain is connected to the FD capacitance Cfd, and the transfer of electric charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd is controlled. In the transfer transistor (transfer switch) T1b, the gate is connected to the transfer control line PTb, the drain is connected to the FD capacitance Cfd, and the transfer of electric charges from the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd is controlled.

FD容量Cfdは、一方が接地され、光電変換部D1aおよびD1bから転送された電荷を蓄積し、電荷を電圧に変換する。転送トランジスタT1aおよびT1bのドレインとFD容量Cfdの他方の接続点をFDノード300と呼ぶ。 One of the FD capacitance Cfd is grounded, and the electric charge transferred from the photoelectric conversion units D1a and D1b is accumulated, and the electric charge is converted into a voltage. The other connection point between the drain of the transfer transistors T1a and T1b and the FD capacitance Cfd is referred to as an FD node 300.

リセットトランジスタ(リセットスイッチ)T2は、ゲートがリセット制御線pRに接続され、ドレインが電源電圧Vddのノードに接続され、ソースがFD容量Cfdに接続され、FDノード300の電位を電源電圧Vddにリセットする。 In the reset transistor (reset switch) T2, the gate is connected to the reset control line pR, the drain is connected to the node of the power supply voltage Vdd, the source is connected to the FD capacitance Cfd, and the potential of the FD node 300 is reset to the power supply voltage Vdd. To do.

駆動トランジスタ(増幅部)Tdrvは、画素内アンプを構成するトランジスタであり、ゲートがFD容量Cfdに接続され、ドレインが電源電圧Vddのノードに接続され、ソースが選択トランジスタ(選択スイッチ)T3のドレインに接続される。駆動トランジスタTdrvは、FD容量Cfdの電圧に応じた電圧を出力する。 The drive transistor (amplification unit) Tdrv is a transistor constituting an intra-pixel amplifier, the gate is connected to the FD capacitance Cfd, the drain is connected to the node of the power supply voltage Vdd, and the source is the drain of the selection transistor (selection switch) T3. Connected to. The drive transistor Tdrv outputs a voltage corresponding to the voltage of the FD capacitance Cfd.

選択トランジスタ(選択スイッチ)T3は、ゲートが垂直選択線pSELに接続され、ソースが垂直信号線231に接続され、駆動トランジスタTdrvの出力を画素200の出力信号として、垂直信号線231に出力する。垂直信号線231毎に設けられている負荷回路の負荷トランジスタTlodは、ソースとゲートが接地され、ドレインが垂直信号線231に接続されている。負荷トランジスタTlodと、垂直信号線231に接続されている列の画素200の駆動トランジスタTdrvとは、ともに画素内アンプとなるソースフォロア回路を構成している。画素200の信号を出力する時は、負荷トランジスタTlodをゲート接地の定電流源として動作させる。 The selection transistor (selection switch) T3 has a gate connected to the vertical selection line pSEL, a source connected to the vertical signal line 231 and outputs the output of the drive transistor Tdrv to the vertical signal line 231 as an output signal of the pixel 200. In the load transistor Trod of the load circuit provided for each vertical signal line 231, the source and the gate are grounded, and the drain is connected to the vertical signal line 231. The load transistor Trod and the drive transistor Tdrv of the pixel 200 in the row connected to the vertical signal line 231 both form a source follower circuit that serves as an intra-pixel amplifier. When outputting the signal of the pixel 200, the load transistor Trod is operated as a constant current source for grounding the gate.

駆動トランジスタTdrvおよび負荷トランジスタTlod以外のトランジスタは、スイッチとして働き、ゲートに接続されている制御線がハイレベルの時に導通し(オンし)、ローレベルの時に遮断する(オフする)。 Transistors other than the drive transistor Tdrv and the load transistor Trod act as switches and conduct (on) when the control line connected to the gate is at a high level and shut off (turn off) when the control line is at a low level.

図3(b)は、2×2配列の画素200の平面図を示し、図3(c)は、図3(b)のx−x’の断面図を示す。画素200は、光電変換部301a,301bと、回路302を有する。 FIG. 3 (b) shows a plan view of the pixels 200 in a 2 × 2 array, and FIG. 3 (c) shows a cross-sectional view of xx ′ of FIG. 3 (b). The pixel 200 has photoelectric conversion units 301a and 301b and a circuit 302.

光電変換部301aおよび301bは、それぞれ、光電変換部D1aおよびD1bのPN接合のN側に対応し、基板がP側に対応する。回路302は、画素200の光電変換部D1aおよびD1b以外の回路を示す。画素制御線221および垂直信号線231は、図示していない。 The photoelectric conversion units 301a and 301b correspond to the N side of the PN junction of the photoelectric conversion units D1a and D1b, respectively, and the substrate corresponds to the P side. The circuit 302 shows a circuit other than the photoelectric conversion units D1a and D1b of the pixel 200. The pixel control line 221 and the vertical signal line 231 are not shown.

マイクロレンズ303は、画素200毎に設けられている。マイクロレンズ303は、光電変換部D1aおよびD1bの両方を均等に覆うように図3(b)の下方にずれて配置されている。画素200は、1個のマイクロレンズ303に対して設けられる光電変換部D1aおよび光電変換部D1bを含む。 The microlens 303 is provided for each pixel 200. The microlens 303 is arranged so as to be offset below FIG. 3B so as to evenly cover both the photoelectric conversion units D1a and D1b. The pixel 200 includes a photoelectric conversion unit D1a and a photoelectric conversion unit D1b provided for one microlens 303.

色フィルタ304は、画素200毎に設けられ、光電変換部D1aおよびD1bの両方を均等に覆っている。色フィルタ304は、画素200毎に、R(赤)、G(緑)、B(青)のうちの1つの色フィルタが配置されている。 The color filter 304 is provided for each pixel 200 and evenly covers both the photoelectric conversion units D1a and D1b. In the color filter 304, one color filter of R (red), G (green), and B (blue) is arranged for each pixel 200.

図3(b)および図3(c)のように、1つのマイクロレンズ303を2つの光電変換部D1aおよびD1bが共有する構成となっている。撮像装置10は、光電変換部D1aと光電変換部D1bから得られるそれぞれの撮影画像を基にした焦点検出が可能となっている。 As shown in FIGS. 3B and 3C, one microlens 303 is shared by two photoelectric conversion units D1a and D1b. The image pickup apparatus 10 is capable of focusing detection based on the captured images obtained from the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion unit D1b.

図4は、第1の実施形態による列信号処理部203の構成の一例を示す図あり、前述した図との共通部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。列信号処理部203は、増幅回路403と、制御スイッチ407と、アナログデジタル変換回路(AD変換回路)409を有する。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the column signal processing unit 203 according to the first embodiment, and the same reference numerals are given to the common parts with the above-described diagram, and detailed description thereof will be omitted. The column signal processing unit 203 includes an amplifier circuit 403, a control switch 407, and an analog-to-digital conversion circuit (AD conversion circuit) 409.

画素200の画素信号が出力される垂直信号線231は、クランプ容量401を介して、反転増幅器402の反転入力端子に接続される。反転増幅器402の反転入力端子は、帰還容量切り替えスイッチ404と帰還容量405を介して、反転増幅器402の出力端子に接続される。帰還容量切り替えスイッチ404は、同期制御部15から出力される制御信号により、オン/オフが制御される。 The vertical signal line 231 from which the pixel signal of the pixel 200 is output is connected to the inverting input terminal of the inverting amplifier 402 via the clamp capacitance 401. The inverting input terminal of the inverting amplifier 402 is connected to the output terminal of the inverting amplifier 402 via the feedback capacitance changeover switch 404 and the feedback capacitance 405. The feedback capacitance changeover switch 404 is turned on / off by a control signal output from the synchronization control unit 15.

反転増幅器402の非反転入力端子には、電圧VREFが入力される。スイッチ406は、反転増幅器402の反転入力端子と出力端子の間に接続される。 A voltage VREF is input to the non-inverting input terminal of the inverting amplifier 402. The switch 406 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the inverting amplifier 402.

増幅回路403における増幅率は、クランプ容量401と帰還容量405との比によって決定される。つまり、帰還容量切り替えスイッチ404がオンし、かつ制御スイッチ407がオフすれば、増幅回路403は、垂直信号線231に出力された画素信号を所定の増幅率で増幅して、AD変換回路409に出力することが可能である。 The amplification factor in the amplifier circuit 403 is determined by the ratio of the clamp capacitance 401 and the feedback capacitance 405. That is, when the feedback capacitance changeover switch 404 is turned on and the control switch 407 is turned off, the amplifier circuit 403 amplifies the pixel signal output to the vertical signal line 231 at a predetermined amplification factor, and causes the AD conversion circuit 409. It is possible to output.

一方で、制御スイッチ407がオンになれば、列信号処理部203は、増幅回路403を介さないようになり、垂直信号線231に出力された画素信号を増幅せずに、AD変換回路409に出力する。このとき、反転増幅器402は、未使用状態になり、制御スイッチ408をオフにして、同期制御部15から出力される制御信号PAMPENBで反転増幅器402が消費する電流を最小限に制限する。 On the other hand, when the control switch 407 is turned on, the column signal processing unit 203 does not go through the amplifier circuit 403 and enters the AD conversion circuit 409 without amplifying the pixel signal output to the vertical signal line 231. Output. At this time, the inverting amplifier 402 is put into an unused state, the control switch 408 is turned off, and the current consumed by the inverting amplifier 402 in the control signal PAMPENB output from the synchronous control unit 15 is minimized.

図5は、撮像装置10の制御方法を示す図である。図6は、AD変換回路409の構成例を示す図である。信号Vsigは、制御スイッチ407または408からAD変換回路409に入力される信号である。信号Vrmpは、スイッチ601から比較器602に入力される信号である。スイッチ601は、スイッチ制御線pSwRまたはpSwCの制御信号に応じて、ランプ波信号線Vrmp1またはVrmp2の信号を信号Vrmpとして比較器602に出力する。比較器602は、信号Vsigと信号Vrmpを比較し、出力信号をカウンタ603に出力する。 FIG. 5 is a diagram showing a control method of the image pickup apparatus 10. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the AD conversion circuit 409. The signal Vsig is a signal input from the control switch 407 or 408 to the AD conversion circuit 409. The signal Vrmp is a signal input from the switch 601 to the comparator 602. The switch 601 outputs the signal of the lamp wave signal line Vrmp1 or Vrmmp2 as the signal Vrmp to the comparator 602 according to the control signal of the switch control line pSwR or pSwC. The comparator 602 compares the signal Vsig and the signal Vrmp, and outputs an output signal to the counter 603.

V方向が信号Vrmpの初期電圧を基準とした電位を表し、t方向が時間経過を表している。信号HDは、水平駆動信号である。信号Vsigは、画素200をリセットしたリセット信号Vn、A像画素信号VsigHa、およびA+B像画素信号VsigHsの電位の状態を含む。 The V direction represents the potential based on the initial voltage of the signal Vrmp, and the t direction represents the passage of time. The signal HD is a horizontal drive signal. The signal Vsig includes the potential states of the reset signal Vn that resets the pixel 200, the A image pixel signal VsigHa, and the A + B image pixel signal VsigHs.

リセット信号Vnは、リセットトランジスタT2がFDノード300の電位を電源電圧Vddにリセットした後に、そのリセットを解除したときの信号Vsigである。 The reset signal Vn is a signal Vsig when the reset transistor T2 resets the potential of the FD node 300 to the power supply voltage Vdd and then releases the reset.

A像画素信号VsigHaは、転送トランジスタT1aが光電変換部D1aからFD容量Cfdへ電荷を転送したときの信号Vsigである。このとき、制御スイッチ407がオフであり、制御スイッチ408がオンである。 The A image pixel signal VsigHa is a signal Vsig when the transfer transistor T1a transfers a charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd. At this time, the control switch 407 is off and the control switch 408 is on.

A+B像画素信号VsigHsは、転送トランジスタT1aが光電変換部D1aからFD容量Cfdへ電荷を転送し、転送トランジスタT1bが光電変換部D1bからFD容量Cfdへ電荷を転送したときの信号Vsigである。このとき、制御スイッチ407がオンであり、制御スイッチ408がオフである。 The A + B image pixel signal VsigHs is a signal Vsig when the transfer transistor T1a transfers the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd, and the transfer transistor T1b transfers the electric charge from the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd. At this time, the control switch 407 is on and the control switch 408 is off.

期間t1は、FD容量Cfdをリセットし、リセットトランジスタT2をオフした後のリセット信号Vnの読み出し期間とその信号安定期間となる。 The period t1 is a read period of the reset signal Vn after resetting the FD capacitance Cfd and turning off the reset transistor T2, and a signal stabilization period thereof.

期間t3は、転送トランジスタT1aが光電変換部D1aからFD容量Cfdへ電荷を転送し、転送トランジスタT1aをオフするまでの画素信号の読み出し期間とその信号安定期間に相当する。つまり、リセット信号VnからA像画素信号VsigHaへの切り換えを行う期間である。 The period t3 corresponds to a pixel signal read-out period and a signal stabilization period until the transfer transistor T1a transfers an electric charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd and turns off the transfer transistor T1a. That is, it is a period for switching from the reset signal Vn to the A image pixel signal VsigHa.

期間t5は、転送トランジスタT1aおよびT1bが光電変換部D1aおよび光電変換部D1bからFD容量Cfdへ電荷を転送し、転送トランジスタT1aおよびT1bをオフするまでの画素信号の読み出し期間とその信号安定期間に相当する。つまり、A像画素信号VsigHaからA+B像画素信号VsigHsへの切り換えを行う期間である。 The period t5 is the pixel signal read-out period and the signal stabilization period until the transfer transistors T1a and T1b transfer the charge from the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd and turn off the transfer transistors T1a and T1b. Equivalent to. That is, it is a period for switching from the A image pixel signal VsigHa to the A + B image pixel signal VsigHs.

信号Vrmpは、ランプ波G1を含む。期間t2のランプ波G1に対して、期間T4およびt6のランプ波G1は、画素信号Vsigの振幅に対して十分な余裕を持つため、期間が長くなっているが、同じ条件でAD変換するために変化率は等しくなっている。 The signal Vrmp includes a ramp wave G1. The lamp wave G1 of the period T4 and t6 has a sufficient margin with respect to the amplitude of the pixel signal Vsig with respect to the lamp wave G1 of the period t2, so that the period is long, but AD conversion is performed under the same conditions. The rate of change is equal.

次に、図5および図6に基づいて、AD変換回路409の動作について説明を行う。まず、スイッチ601は、スイッチ制御線pSwRによるタイミング部211からの制御により、ランプ波信号線Vrmp1を比較器602に接続する。 Next, the operation of the AD conversion circuit 409 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. First, the switch 601 connects the lamp wave signal line Vrmp1 to the comparator 602 by the control from the timing unit 211 by the switch control line pSwR.

期間t1では、リセットトランジスタT2は、オンした後に、オフする。スイッチ406および407がオフし、スイッチ404および408がオンする。信号Vsigは、リセット信号Vnになる。 In the period t1, the reset transistor T2 is turned on and then turned off. Switches 406 and 407 turn off and switches 404 and 408 turn on. The signal Vsig becomes the reset signal Vn.

期間t2では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波(参照信号)G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、リセット信号Vnとランプ波G1を比較し、リセット信号Vnとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間tn1のカウント値cn1を記憶する。 In period t2, the signal Vrmp becomes a ramp wave (reference signal) G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the reset signal Vn with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the reset signal Vn and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cn1 of the period tn1.

期間t3では、転送トランジスタT1aは、光電変換部D1aからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A像画素信号VsigHaになる。 In the period t3, the transfer transistor T1a transfers the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd and turns it off. The signal Vsig becomes the A image pixel signal VsigHa.

期間t4では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、A像画素信号VsigHaとランプ波G1を比較し、A像画素信号VsigHaとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ta1のカウント値ca1を記憶する。 In period t4, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the A image pixel signal VsigHa and the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the A image pixel signal VsigHa and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value ca1 of the period ta1.

さらに、演算回路605は、カウント値ca1とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value ca1 and the count value cn1 as a digital value of the A image pixel signal VsigHa in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

期間t5では、転送トランジスタT1aおよびT1bは、光電変換部D1aおよび光電変換部D1bからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A+B像画素信号VsigHsになる。 In the period t5, the transfer transistors T1a and T1b transfer the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd and turn off. The signal Vsig becomes the A + B image pixel signal VsigHs.

期間t6では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1を比較し、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ts1のカウント値cs1を記憶する。 In period t6, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the A + B image pixel signal VsigHs with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the A + B image pixel signal VsigHs and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cs1 of the period ts1.

さらに、演算回路605は、カウント値cs1とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA+B像画素信号VsigHsのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value cs1 and the count value cn1 as a digital value of the A + B image pixel signal VsigHs in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

以上のように、AD変換回路409は、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値と、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA+B像画素信号VsigHsのデジタル値を得る。 As described above, the AD conversion circuit 409 obtains the digital value of the A image pixel signal VsigHa from which the offset portion of the reset signal Vn is deleted and the digital value of the A + B image pixel signal VsigHs from which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

信号処理部13は、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA+B像画素信号VsigHsのデジタル値から、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値を減算することにより、B像画素信号のデジタル値を得る。 The signal processing unit 13 subtracts the digital value of the A image pixel signal VsigHa from which the offset of the reset signal Vn is deleted from the digital value of the A + B image pixel signal VsigHs from which the offset of the reset signal Vn is deleted, thereby causing the B image. Obtain the digital value of the pixel signal.

信号処理部13は、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値を記録用画像として得る。また、信号処理部13は、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値と、B像画素信号のデジタル値を基に、焦点検出を行う。 The signal processing unit 13 obtains a digital value of the A image pixel signal VsigHa from which the offset portion of the reset signal Vn is deleted as a recording image. Further, the signal processing unit 13 performs focus detection based on the digital value of the A image pixel signal VsigHa from which the offset portion of the reset signal Vn is deleted and the digital value of the B image pixel signal.

図7は、第1の実施形態による撮像装置10の制御方法を示す図である。図7を参照して、増幅回路403を非経由にする場合のA像画素信号VsigHaのAD変換について説明する。図7の時刻t1〜t2、t5およびt6の動作は、図5の時刻t1〜t2、t5およびt6の動作と同じである。 FIG. 7 is a diagram showing a control method of the image pickup apparatus 10 according to the first embodiment. With reference to FIG. 7, AD conversion of the A image pixel signal VsigHa when the amplifier circuit 403 is not passed through will be described. The operation at times t1 to t2, t5 and t6 in FIG. 7 is the same as the operation at times t1 to t2, t5 and t6 in FIG.

期間t1では、リセットトランジスタT2は、画素200をリセットした後に、画素200のリセットを解除する。スイッチ406および407がオフし、スイッチ404および408がオンする。信号Vsigは、リセット信号Vnになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介して、画素200のリセット解除に基づく信号を入力する。 In the period t1, the reset transistor T2 resets the pixel 200 and then releases the reset of the pixel 200. Switches 406 and 407 turn off and switches 404 and 408 turn on. The signal Vsig becomes the reset signal Vn. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the reset release of the pixel 200 via the amplifier circuit 403.

期間t2では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波(参照信号)G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、リセット信号Vnとランプ波G1を比較し、リセット信号Vnとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間tn1のカウント値cn1を記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G1を用いて、入力した画素200のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値cn1を記憶する。 In period t2, the signal Vrmp becomes a ramp wave (reference signal) G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the reset signal Vn with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the reset signal Vn and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cn1 of the period tn1. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G1 to store the digital value cn1 obtained by converting the input signal based on the reset release of the pixel 200 from analog to digital.

時刻t2の後、時刻t3において、制御スイッチ408がオフするとともに、制御スイッチ407がオンし、増幅回路403を非経由に切り換える。AD変換回路409は、垂直信号線231の信号を信号Vsigとして入力する。これにより、信号Vsigは、反転し、図7に示す信号レベルに上昇する。 After the time t2, at the time t3, the control switch 408 is turned off, the control switch 407 is turned on, and the amplifier circuit 403 is switched non-via. The AD conversion circuit 409 inputs the signal of the vertical signal line 231 as a signal Vsig. As a result, the signal Vsig is inverted and rises to the signal level shown in FIG.

その後、転送トランジスタT1aは、光電変換部D1aからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A像画素信号VsigHaになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介さずに、光電変換部D1aの光電変換に基づく信号を入力する。 After that, the transfer transistor T1a transfers the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd and turns it off. The signal Vsig becomes the A image pixel signal VsigHa. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a without going through the amplifier circuit 403.

時刻t7では、スイッチ601は、スイッチ制御線pSwRによるタイミング部211からの制御により、ランプ波信号線Vrmp2を比較器602に接続する。信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波(参照信号)G2になり、カウンタ603は、カウントを開始する。ランプ波G2の変化率(傾き)は、ランプ波G1の変化率(傾き)より小さい。例えば、ランプ波G1の変化率は、ランプ波G2の変化率の2倍である。 At time t7, the switch 601 connects the ramp wave signal line Vrmp2 to the comparator 602 under the control of the timing unit 211 by the switch control line pSwR. The signal Vrmp becomes a ramp wave (reference signal) G2 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The rate of change (slope) of the lamp wave G2 is smaller than the rate of change (slope) of the lamp wave G1. For example, the rate of change of the lamp wave G1 is twice the rate of change of the lamp wave G2.

比較器602は、A像画素信号VsigHaとランプ波G2を比較し、A像画素信号VsigHaとランプ波G2の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ta4のカウント値ca4を記憶する。 The comparator 602 compares the A image pixel signal VsigHa and the lamp wave G2, and when the magnitude relationship between the A image pixel signal VsigHa and the lamp wave G2 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value ca4 of the period ta4.

演算回路605は、予め記憶していたランプ波の全期間ta6のカウント値ca6からカウント値ca4を減算した期間ta5のカウント値ca5を、A像画素信号VsigHaのデジタル値として記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G2を用いて、入力した光電変換部D1aの光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値ca5を記憶する。 The arithmetic circuit 605 stores the count value ca5 of the period ta5 obtained by subtracting the count value ca4 from the count value ca6 of the total period ta6 of the lamp wave stored in advance as the digital value of the A image pixel signal VsigHa. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G2 to store the digital value ca5 obtained by converting the input signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a from analog to digital.

さらに、演算回路605は、カウント値ca5とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value ca5 and the count value cn1 as a digital value of the A image pixel signal VsigHa in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

その後、制御スイッチ407がオフし、制御スイッチ408がオンし、制御信号PAMPENBで反転増幅器402の駆動電流を元に戻す。これにより、信号Vsigは、反転し、図7に示す信号レベルに下降する。時刻t5以降の動作は、図5のものと同様である。 After that, the control switch 407 is turned off, the control switch 408 is turned on, and the drive current of the inverting amplifier 402 is restored by the control signal PAMPENB. As a result, the signal Vsig is inverted and lowered to the signal level shown in FIG. The operation after the time t5 is the same as that of FIG.

期間t5では、転送トランジスタT1aおよびT1bは、光電変換部D1aおよび光電変換部D1bからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A+B像画素信号VsigHsになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介して、光電変換部D1aの光電変換と光電変換部D1bの光電変換に基づく信号を入力する。 In the period t5, the transfer transistors T1a and T1b transfer the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd and turn off. The signal Vsig becomes the A + B image pixel signal VsigHs. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1b via the amplifier circuit 403.

期間t6では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1を比較し、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ts1のカウント値cs1を記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G1を用いて、入力した光電変換部D1aの光電変換と光電変換部D1bの光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値cs1を記憶する。 In period t6, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the A + B image pixel signal VsigHs with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the A + B image pixel signal VsigHs and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cs1 of the period ts1. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G1 to store the digital value cs1 obtained by converting the input photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a and the signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1b from analog to digital.

さらに、演算回路605は、カウント値cs1とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA+B像画素信号VsigHsのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value cs1 and the count value cn1 as a digital value of the A + B image pixel signal VsigHs in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

以上のように、A像画素信号Vsigaは、増幅回路403を経由しないで生成される。A+B像画素信号VsigHsは、増幅回路403を経由して生成される。A像画素信号Vsigaの増幅率は、ランプ波G1の変化率に対するランプ波G2の変化率で決まる。A+B像画素信号VsigHsの増幅率は、クランプ容量401と帰還容量405との比で決まる。A像画素信号VsigHaとA+B像画素信号VsigHsの増幅率を同じにするが可能になる。これは、増幅回路403の増幅率とランプ波G2の変化率に基づく増幅率を同じにすることで、実現可能である。 As described above, the A image pixel signal Vsiga is generated without passing through the amplifier circuit 403. The A + B image pixel signal VsigHs is generated via the amplifier circuit 403. The amplification factor of the A image pixel signal Vsiga is determined by the rate of change of the lamp wave G2 with respect to the rate of change of the lamp wave G1. The amplification factor of the A + B image pixel signal VsigHs is determined by the ratio of the clamp capacitance 401 and the feedback capacitance 405. It is possible to make the amplification factors of the A image pixel signal VsigHa and the A + B image pixel signal VsigHs the same. This can be achieved by making the amplification factor of the amplifier circuit 403 and the amplification factor based on the rate of change of the lamp wave G2 the same.

第1の実施形態によれば、撮像装置10は、増幅回路403を用いて増幅することにより、A+B像画素信号VsigHsの画像信号を生成することにより、S/N劣化を抑えた良好な画質が得ることが可能である。 According to the first embodiment, the image pickup apparatus 10 generates an image signal of A + B image pixel signal VsigHs by amplifying using the amplifier circuit 403, thereby achieving good image quality with suppressed S / N deterioration. It is possible to obtain.

また、撮像装置10は、増幅回路403を用いず、反転増幅器402の駆動電流を最小限に制限し、A像画素信号VsigHaの焦点検出用信号を生成することにより、消費電力を抑えることが可能である。 Further, the image pickup apparatus 10 does not use the amplifier circuit 403, limits the drive current of the inverting amplifier 402 to the minimum, and generates the focus detection signal of the A image pixel signal VsigHa, so that the power consumption can be suppressed. Is.

また、撮像装置10は、ランプ波G2の変化率を調整することで、A像画素信号VsigHaとA+B像画素信号VsigHsの増幅率が等しくし、精度が高い焦点検出と良好な画質を得ることが可能になる。 Further, the image pickup apparatus 10 can obtain high-precision focus detection and good image quality by adjusting the rate of change of the lamp wave G2 so that the amplification factors of the A image pixel signal VsigHa and the A + B image pixel signal VsigHs are equal. It will be possible.

なお、読み出し時間の制約がある場合、信号処理部13が、デジタルゲインをかけることで、画像信号と焦点検出信号で増幅率が等しくなるようにしてもよい。 If there is a limitation on the read time, the signal processing unit 13 may apply a digital gain so that the amplification factors of the image signal and the focus detection signal become equal.

また、リセット信号Vnと比較するランプ波G1の変化率は1種類であったが、A像画素信号VsigHaのAD変換結果の精度をさらに求める場合は、リセット信号Vnと比較するランプ波として2種類のランプ波G1およびG2を用いてもよい。 Further, the rate of change of the lamp wave G1 compared with the reset signal Vn was one type, but when the accuracy of the AD conversion result of the A image pixel signal VsigHa is further obtained, there are two types of lamp waves to be compared with the reset signal Vn. Lamp waves G1 and G2 may be used.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、画素200の全行を使って焦点検出を行う場合、つまりA+B像画素信号VsigHsの画像生成用信号と、A像画素信号VsigHaの焦点検出用信号の読み出しを全行にわたって行う場合について説明した。
(Second embodiment)
In the first embodiment, when the focus is detected using all the lines of the pixel 200, that is, the image generation signal of the A + B image pixel signal VsigHs and the focus detection signal of the A image pixel signal VsigHa are read over the entire line. The case of doing so was explained.

第2の実施形態では、画素200の所定行間隔で焦点検出を行う場合、つまりA像画素信号VsigHaの焦点検出用信号を所定行間隔で読み出す場合について説明する。 In the second embodiment, a case where the focus is detected at predetermined line intervals of the pixels 200, that is, a case where the focus detection signal of the A image pixel signal VsigHa is read out at a predetermined line interval will be described.

前述したように、各画素200が2個の光電変換部D1aおよびD1bを有する場合は、全画素200の信号を読み出すのに長い時間を要してしまう。そこで、焦点検出処理に使用する画素行では、各画素200のA像画素信号VsigHaとA+B像画素信号VsigHsを読み出し、焦点検出処理を行わない画素行では、各画素200のA+B像画素信号VsigHsのみを読み出す。 As described above, when each pixel 200 has two photoelectric conversion units D1a and D1b, it takes a long time to read the signals of all the pixels 200. Therefore, in the pixel row used for the focus detection process, the A image pixel signal VsigHa and the A + B image pixel signal VsigHs of each pixel 200 are read out, and in the pixel row without the focus detection process, only the A + B image pixel signal VsigHs of each pixel 200 is read. Is read.

図8は、画素領域201の構成例を示す図である。領域Regiоn_Bは、複数行間隔で配置された焦点検出処理に使用する画素200の行であり、A像画素信号VsigHaとA+B像画素信号VsigHsが読み出される。その他の領域Regiоn_Aは、焦点検出処理に使用しない画素200の行であり、A+B像画素信号VsigHsのみが読み出される。領域Regiоn_Aの画素200は、領域Regiоn_Bの画素200とは異なる行の画素である。焦点検出処理に使用する画素行の領域Regiоn_Bを限定的にして、A像画素信号とA+B像画素信号の両方を読み出す行数を減らすことで、読み出し時間の増大を抑制することができる。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the pixel region 201. The region Region_B is a row of pixels 200 used for the focus detection process arranged at intervals of a plurality of rows, and the A image pixel signal VsigHa and the A + B image pixel signal VsigHs are read out. The other region Region_A is a row of pixels 200 that are not used for the focus detection process, and only the A + B image pixel signal VsigHs is read out. The pixel 200 in the region Region_A is a pixel in a different row from the pixel 200 in the region Region_B. By limiting the pixel row region Region_B used for the focus detection process and reducing the number of rows to read both the A image pixel signal and the A + B image pixel signal, it is possible to suppress an increase in the read time.

図9(a)は、図8の領域Regiоn_Aにおける撮像装置10の制御方法を示す図である。図9(a)を参照しながら、A+B像画素信号VsigHsのAD変換について説明する。 FIG. 9A is a diagram showing a control method of the image pickup apparatus 10 in the region Region_A of FIG. The AD conversion of the A + B image pixel signal VsigHs will be described with reference to FIG. 9A.

期間t1では、リセットトランジスタT2は、画素200をリセットした後に、画素200のリセットを解除する。スイッチ406および407がオフし、スイッチ404および408がオンする。信号Vsigは、リセット信号Vnになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介して、画素200のリセット解除に基づく信号を入力する。 In the period t1, the reset transistor T2 resets the pixel 200 and then releases the reset of the pixel 200. Switches 406 and 407 turn off and switches 404 and 408 turn on. The signal Vsig becomes the reset signal Vn. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the reset release of the pixel 200 via the amplifier circuit 403.

期間t2では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、リセット信号Vnとランプ波G1を比較し、リセット信号Vnとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間tn1のカウント値cn1を記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G1を用いて、入力した画素200のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値cn1を記憶する。 In period t2, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the reset signal Vn with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the reset signal Vn and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cn1 of the period tn1. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G1 to store the digital value cn1 obtained by converting the input signal based on the reset release of the pixel 200 from analog to digital.

期間t5では、転送トランジスタT1aおよびT1bは、光電変換部D1aおよび光電変換部D1bからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A+B像画素信号VsigHsになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介して、光電変換部D1aの光電変換と光電変換部D1bの光電変換に基づく信号を入力する。 In the period t5, the transfer transistors T1a and T1b transfer the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd and turn off. The signal Vsig becomes the A + B image pixel signal VsigHs. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1b via the amplifier circuit 403.

期間t6では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1を比較し、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ts1のカウント値cs1を記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G1を用いて、入力した光電変換部D1aの光電変換と光電変換部D1bの光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値cs1を記憶する。 In period t6, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the A + B image pixel signal VsigHs with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the A + B image pixel signal VsigHs and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cs1 of the period ts1. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G1 to store the digital value cs1 obtained by converting the input photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a and the signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1b from analog to digital.

さらに、演算回路605は、カウント値cs1とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA+B像画素信号VsigHsのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value cs1 and the count value cn1 as a digital value of the A + B image pixel signal VsigHs in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

図9(b)は、図8の領域Regiоn_Bにおける撮像装置10の制御方法を示す図である。図9(b)を参照しながら、A像画素信号VsigHaおよびA+B像画素信号VsigHsのAD変換について説明する。図9(b)の動作は、図7の動作と同様である。 FIG. 9B is a diagram showing a control method of the image pickup apparatus 10 in the region Region_B of FIG. The AD conversion of the A image pixel signal VsigHa and the A + B image pixel signal VsigHs will be described with reference to FIG. 9B. The operation of FIG. 9B is the same as the operation of FIG. 7.

期間t1では、リセットトランジスタT2は、画素200をリセットした後に、画素200のリセットを解除する。スイッチ406および407がオフし、スイッチ404および408がオンする。信号Vsigは、リセット信号Vnになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介して、画素200のリセット解除に基づく信号を入力する。 In the period t1, the reset transistor T2 resets the pixel 200 and then releases the reset of the pixel 200. Switches 406 and 407 turn off and switches 404 and 408 turn on. The signal Vsig becomes the reset signal Vn. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the reset release of the pixel 200 via the amplifier circuit 403.

期間t2では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、リセット信号Vnとランプ波G1を比較し、リセット信号Vnとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間tn1のカウント値cn1を記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G1を用いて、入力した画素200のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値cn1を記憶する。 In period t2, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the reset signal Vn with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the reset signal Vn and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cn1 of the period tn1. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G1 to store the digital value cn1 obtained by converting the input signal based on the reset release of the pixel 200 from analog to digital.

時刻t2の後、時刻t3において、制御スイッチ408がオフするとともに、制御スイッチ407がオンし、増幅回路403を非経由に切り換える。AD変換回路409は、垂直信号線231の信号を信号Vsigとして入力する。これにより、信号Vsigは、反転し、図9(b)に示す信号レベルに上昇する。 After the time t2, at the time t3, the control switch 408 is turned off, the control switch 407 is turned on, and the amplifier circuit 403 is switched non-via. The AD conversion circuit 409 inputs the signal of the vertical signal line 231 as a signal Vsig. As a result, the signal Vsig is inverted and rises to the signal level shown in FIG. 9B.

その後、転送トランジスタT1aは、光電変換部D1aからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A像画素信号VsigHaになる。A像画素信号VsigHaになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介さずに、光電変換部D1aの光電変換に基づく信号を入力する。 After that, the transfer transistor T1a transfers the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a to the FD capacitance Cfd and turns it off. The signal Vsig becomes the A image pixel signal VsigHa. It becomes the A image pixel signal VsigHa. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a without going through the amplifier circuit 403.

時刻t7では、スイッチ601は、スイッチ制御線pSwRによるタイミング部211からの制御により、ランプ波信号線Vrmp2を比較器602に接続する。信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G2になり、カウンタ603は、カウントを開始する。ランプ波G2は、ランプ波G1より変化率が小さい。例えば、ランプ波G1は、ランプ波G2に対して、変化率が2倍である。 At time t7, the switch 601 connects the ramp wave signal line Vrmp2 to the comparator 602 under the control of the timing unit 211 by the switch control line pSwR. The signal Vrmp becomes a ramp wave G2 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The lamp wave G2 has a smaller rate of change than the lamp wave G1. For example, the lamp wave G1 has twice the rate of change as the lamp wave G2.

比較器602は、A像画素信号VsigHaとランプ波G2を比較し、A像画素信号VsigHaとランプ波G2の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ta4のカウント値ca4を記憶する。 The comparator 602 compares the A image pixel signal VsigHa and the lamp wave G2, and when the magnitude relationship between the A image pixel signal VsigHa and the lamp wave G2 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value ca4 of the period ta4.

演算回路605は、予め記憶していたランプ波の全期間ta6のカウント値ca6からカウント値ca4を減算した期間ta5のカウント値ca5を、A像画素信号VsigHaのデジタル値として記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G2を用いて、入力した光電変換部D1aの光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値ca5を記憶する。 The arithmetic circuit 605 stores the count value ca5 of the period ta5 obtained by subtracting the count value ca4 from the count value ca6 of the total period ta6 of the lamp wave stored in advance as the digital value of the A image pixel signal VsigHa. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G2 to store the digital value ca5 obtained by converting the input signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a from analog to digital.

さらに、演算回路605は、カウント値ca5とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA像画素信号VsigHaのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value ca5 and the count value cn1 as a digital value of the A image pixel signal VsigHa in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

その後、制御スイッチ407がオフし、制御スイッチ408がオンし、制御信号PAMPENBで反転増幅器402の駆動電流を元に戻す。これにより、信号Vsigは、反転し、図9(b)に示す信号レベルに下降する。 After that, the control switch 407 is turned off, the control switch 408 is turned on, and the drive current of the inverting amplifier 402 is restored by the control signal PAMPENB. As a result, the signal Vsig is inverted and lowered to the signal level shown in FIG. 9B.

期間t5では、転送トランジスタT1aおよびT1bは、光電変換部D1aおよび光電変換部D1bからFD容量Cfdへ電荷を転送し、オフする。信号Vsigは、A+B像画素信号VsigHsになる。AD変換回路409は、増幅回路403を介して、光電変換部D1aの光電変換と光電変換部D1bの光電変換に基づく信号を入力する。 In the period t5, the transfer transistors T1a and T1b transfer the electric charge from the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion unit D1b to the FD capacitance Cfd and turn off. The signal Vsig becomes the A + B image pixel signal VsigHs. The AD conversion circuit 409 inputs a signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a and the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1b via the amplifier circuit 403.

期間t6では、信号Vrmpは、時間とともに変化するランプ波G1になり、カウンタ603は、カウントを開始する。比較器602は、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1を比較し、A+B像画素信号VsigHsとランプ波G1の大小関係が逆転すると、比較器602の出力信号が反転する。カウンタ603は、比較器602の出力信号が反転するとカウントを終了する。ラッチ回路604と演算回路605は、期間ts1のカウント値cs1を記憶する。AD変換回路409は、ランプ波G1を用いて、入力した光電変換部D1aの光電変換と光電変換部D1bの光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換したデジタル値cs1を記憶する。 In period t6, the signal Vrmp becomes a ramp wave G1 that changes with time, and the counter 603 starts counting. The comparator 602 compares the A + B image pixel signal VsigHs with the lamp wave G1, and when the magnitude relationship between the A + B image pixel signal VsigHs and the lamp wave G1 is reversed, the output signal of the comparator 602 is inverted. The counter 603 ends counting when the output signal of the comparator 602 is inverted. The latch circuit 604 and the arithmetic circuit 605 store the count value cs1 of the period ts1. The AD conversion circuit 409 uses the lamp wave G1 to store the digital value cs1 obtained by converting the input photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1a and the signal based on the photoelectric conversion of the photoelectric conversion unit D1b from analog to digital.

さらに、演算回路605は、カウント値cs1とカウント値cn1との差分を、リセット信号Vnのオフセット分を削除したA+B像画素信号VsigHsのデジタル値として記憶する。 Further, the arithmetic circuit 605 stores the difference between the count value cs1 and the count value cn1 as a digital value of the A + B image pixel signal VsigHs in which the offset portion of the reset signal Vn is deleted.

以上のように、ランプ波G2の変化率を変更することによって、A像画素信号VsigHaの増幅率とA+B像画素信号VsigHsの増幅率を合わせることが可能になる。これは、403増幅回路の増幅率とランプ波G2の変化率を適切に設定することで、実現可能である。 As described above, by changing the rate of change of the lamp wave G2, it is possible to match the amplification factor of the A image pixel signal VsigHa with the amplification factor of the A + B image pixel signal VsigHs. This can be achieved by appropriately setting the amplification factor of the 403 amplifier circuit and the rate of change of the lamp wave G2.

このように、撮像装置10は、焦点検出行を限定する読み出しにおいても、増幅回路403を用いて増幅することにより、A+B像画素信号VsigHsの画像信号を生成し、S/N劣化を抑えた良好な画質が得ることが可能である。 As described above, the image pickup apparatus 10 generates an image signal of A + B image pixel signal VsigHs by amplifying using the amplifier circuit 403 even in the readout limiting the focus detection line, and suppresses S / N deterioration. It is possible to obtain high image quality.

また、撮像装置10は、増幅回路403を用いず、反転増幅器402の駆動電流を最小限に制限し、A像画素信号VsigHaの焦点検出用信号を生成することにより、消費電力を抑えることが可能である。 Further, the image pickup apparatus 10 does not use the amplifier circuit 403, limits the drive current of the inverting amplifier 402 to the minimum, and generates the focus detection signal of the A image pixel signal VsigHa, so that the power consumption can be suppressed. Is.

また、撮像装置10は、ランプ波G2の変化率を調整することで、A像画素信号VsigHaとA+B像画素信号VsigHsの増幅率が等しくし、精度が高い焦点検出と良好な画質を得ることが可能になる。 Further, the image pickup apparatus 10 can obtain high-precision focus detection and good image quality by adjusting the rate of change of the lamp wave G2 so that the amplification factors of the A image pixel signal VsigHa and the A + B image pixel signal VsigHs are equal. It will be possible.

第2の実施形態によれば、領域Region_Aでは、図9(a)のように、A+B像画素信号VsigHsのみを読み出すので、読み出し時間を短縮することができ、例えば高速なフレームレートと焦点検出動作を両立させることができる。 According to the second embodiment, in the region Region_A, as shown in FIG. 9A, only the A + B image pixel signal VsigHs is read out, so that the reading time can be shortened. For example, a high frame rate and a focus detection operation can be performed. Can be compatible with each other.

第1および第2の実施形態によれば、撮像装置10は、焦点検出のためのA像画素信号VsigHaと、画像生成のためのA+B像画素信号VsigHsを読み出すことができる。撮像装置10は、増幅回路403を使用せずに、A像画素信号VsigHaを読み出すことにより、消費電力を低減することができる。 According to the first and second embodiments, the image pickup apparatus 10 can read out the A image pixel signal VsigHa for focus detection and the A + B image pixel signal VsigHs for image generation. The image pickup apparatus 10 can reduce the power consumption by reading out the A image pixel signal VsigHa without using the amplifier circuit 403.

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

撮像装置10は、デジタルカメラまたはビデオカメラの他、スマートフォン、タブレット、工業用カメラ、医療用カメラまたは車載カメラ等に適用可能である。 The image pickup device 10 can be applied to smartphones, tablets, industrial cameras, medical cameras, in-vehicle cameras, and the like, in addition to digital cameras and video cameras.

200 画素、303 マイクロレンズ、301a 光電変換部、301b 光電変換部、409 AD変換回路、203 列信号処理部、403 増幅回路、605 演算回路 200 pixels, 303 microlens, 301a photoelectric conversion unit, 301b photoelectric conversion unit, 409 AD conversion circuit, 203 column signal processing unit, 403 amplifier circuit, 605 arithmetic circuit

Claims (10)

1個のマイクロレンズに対して設けられる第1の光電変換部と第2の光電変換部を含む第1の画素と、
増幅回路と、
アナログデジタル変換回路とを有し、
前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介さずに、前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を記憶し、
前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介して、前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を記憶することを特徴とする撮像装置。
A first pixel including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit provided for one microlens, and
Amplifier circuit and
Has an analog-to-digital conversion circuit
The analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit without going through the amplifier circuit, and analogizes the input signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit. Memorize the first digital value converted from to digital,
The analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit via the amplifier circuit, and the input first photoelectric conversion unit receives the signal. An imaging device characterized by storing a second digital value obtained by converting a signal based on the photoelectric conversion of the conversion unit and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit from analog to digital.
前記アナログデジタル変換回路は、前記第1の画素のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第3のデジタル値を記憶し、前記第1のデジタル値と前記第3のデジタル値との差分を記憶し、前記第2のデジタル値と前記第3のデジタル値との差分を記憶することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The analog-digital conversion circuit stores a third digital value obtained by converting a signal based on the reset release of the first pixel from analog to digital, and the difference between the first digital value and the third digital value. The imaging device according to claim 1, wherein the image pickup apparatus according to claim 1 is characterized in that the method is stored and the difference between the second digital value and the third digital value is stored. 前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介して、前記第1の画素のリセット解除に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の画素のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第3のデジタル値を記憶し、前記第1のデジタル値と前記第3のデジタル値との差分を記憶し、前記第2のデジタル値と前記第3のデジタル値との差分を記憶する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 analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the reset release of the first pixel via the amplifier circuit, and converts the input signal based on the reset release of the first pixel from analog to digital. To store the third digital value, store the difference between the first digital value and the third digital value, and store the difference between the second digital value and the third digital value. The imaging apparatus according to claim 1 or 2. 前記アナログデジタル変換回路は、第1の変化率の第1の参照信号を用いて、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を記憶し、
前記アナログデジタル変換回路は、前記第1の変化率より小さい第2の変化率の第2の参照信号を用いて、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を記憶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。
The analog-to-digital conversion circuit uses the first reference signal of the first rate of change to convert the input signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit from analog to digital. Remember,
The analog-to-digital conversion circuit uses a second reference signal having a second rate of change smaller than the first rate of change to perform photoelectric conversion and the second photoelectric conversion of the input first photoelectric conversion unit. The imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein a second digital value obtained by converting a signal based on the photoelectric conversion of the unit from analog to digital is stored.
前記増幅回路の増幅率と前記アナログデジタル変換回路の前記第1の変化率に基づく増幅率とは、同じであることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 4, wherein the amplification factor of the amplifier circuit and the amplification factor based on the first rate of change of the analog-to-digital conversion circuit are the same. 1個のマイクロレンズに対して設けられる第3の光電変換部と第4の光電変換部を含む第2の画素をさらに有し、
前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介して、前記第3の光電変換部の光電変換と前記第4の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第3の光電変換部の光電変換と前記第4の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第4のデジタル値を記憶することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置。
It further has a second pixel including a third photoelectric conversion unit and a fourth photoelectric conversion unit provided for one microlens.
The analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the photoelectric conversion of the third photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion of the fourth photoelectric conversion unit via the amplifier circuit, and the input third photoelectric conversion unit receives the signal. The present invention according to any one of claims 1 to 5, wherein a fourth digital value obtained by converting a signal based on the photoelectric conversion of the conversion unit and the photoelectric conversion of the fourth photoelectric conversion unit from analog to digital is stored. The imaging device described.
前記アナログデジタル変換回路は、前記第2の画素のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第5のデジタル値を記憶し、前記第4のデジタル値と前記第5のデジタル値との差分を記憶することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 The analog-to-digital conversion circuit stores a fifth digital value obtained by converting a signal based on the reset release of the second pixel from analog to digital, and the difference between the fourth digital value and the fifth digital value. The imaging device according to claim 6, wherein the image pickup device is characterized in that. 前記アナログデジタル変換回路は、前記増幅回路を介して、前記第2の画素のリセット解除に基づく信号を入力し、前記入力した前記第2の画素のリセット解除に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第5のデジタル値を記憶し、前記第4のデジタル値と前記第5のデジタル値との差分を記憶することを特徴とする請求項6または7に記載の撮像装置。 The analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the reset release of the second pixel via the amplifier circuit, and converts the input signal based on the reset release of the second pixel from analog to digital. The imaging apparatus according to claim 6 or 7, wherein the fifth digital value is stored, and the difference between the fourth digital value and the fifth digital value is stored. 前記第2の画素は、前記第1の画素とは異なる行の画素であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 6 to 8, wherein the second pixel is a pixel in a row different from that of the first pixel. 1個のマイクロレンズに対して設けられる第1の光電変換部と第2の光電変換部を含む第1の画素と、
増幅回路と、
アナログデジタル変換回路とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記アナログデジタル変換回路が、前記増幅回路を介さずに、前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第1のデジタル値を記憶するステップと、
前記アナログデジタル変換回路が、前記増幅回路を介して、前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号を入力し、前記入力した前記第1の光電変換部の光電変換と前記第2の光電変換部の光電変換に基づく信号をアナログからデジタルに変換した第2のデジタル値を記憶するステップと
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A first pixel including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit provided for one microlens, and
Amplifier circuit and
It is a control method of an image pickup apparatus having an analog-to-digital conversion circuit.
The analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit without going through the amplifier circuit, and the input signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit is analog. The step of memorizing the first digital value converted from to digital,
The analog-digital conversion circuit inputs a signal based on the photoelectric conversion of the first photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit via the amplifier circuit, and the input first photoelectric conversion unit receives the signal. A control method for an image pickup apparatus, which comprises a step of storing a second digital value obtained by converting a signal based on the photoelectric conversion of the conversion unit and the photoelectric conversion of the second photoelectric conversion unit from analog to digital.
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