JP6366341B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
近年、電子カメラ等の撮像装置において、光の強度分布のみならず光の入射方向や距離情報をも取得可能な撮像装置が知られている。特許文献1では、撮像装置において、瞳分割方式位相差検出が可能な技術が開示されている。特許文献1によると、撮像素子の1つの画素は2つのフォトダイオード(以下、分割画素という)を有しており、各フォトダイオードは1つのマイクロレンズによって撮影レンズの異なる瞳を通過した光を受光するよう構成されている。このような分割画素を持つ撮像素子において、2つのフォトダイオードからの出力信号の波形を比較することで、撮像面位相差AFが可能となる。また、2つのフォトダイオードからの出力信号を加算することで、通常の撮影画像を得ることができる。 2. Description of the Related Art In recent years, imaging apparatuses such as electronic cameras that can acquire not only light intensity distribution but also light incident direction and distance information are known. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a technique that enables pupil division type phase difference detection in an imaging apparatus. According to Patent Document 1, one pixel of an image sensor has two photodiodes (hereinafter referred to as divided pixels), and each photodiode receives light that has passed through different pupils of a photographing lens by one microlens. It is configured to In the imaging device having such divided pixels, the imaging surface phase difference AF can be performed by comparing the waveforms of the output signals from the two photodiodes. Moreover, a normal captured image can be obtained by adding the output signals from the two photodiodes.
また、対象物までの距離を測定する技術としては、例えば光飛行時間法(TOF:Time of Flight)がある。光飛行時間法とは、対象物に対して光を投光し、その光が対象物に当たり、反射して戻ってくるまでの時間を測定して距離を測定する手法である。光の飛行速度は3×108m/secと非常に高速であるが、半導体の微細化技術の向上により、これを検出できるデバイスの実現が可能となってきた。 Moreover, as a technique for measuring the distance to the object, for example, there is a time of flight (TOF) method. The time-of-flight method is a method of measuring a distance by projecting light onto an object, measuring the time until the light hits the object, is reflected, and returns. Although the flight speed of light is as high as 3 × 10 8 m / sec, improvement in semiconductor miniaturization technology has made it possible to realize a device capable of detecting this.
特許文献2には、光飛行時間法を固体撮像素子に応用したCMOS固体撮像素子による距離画像センサの技術が開示されている。特許文献2によると、撮像素子の単位画素は1つのフォトダイオードに対して2つのフローティングディフュージョンと2つの転送スイッチを有する。投射光のパルスタイミングに同期し、2つの転送スイッチを交互に開閉させることで、反射光により発生した電荷を1つのフォトダイオードから2つのフローティングディフュージョンへ電荷を振り分ける。その振り分けられた電荷の配分比から被写体までの距離を推定することができる。 Patent Document 2 discloses a technology of a distance image sensor using a CMOS solid-state image sensor in which the time-of-flight method is applied to a solid-state image sensor. According to Patent Document 2, a unit pixel of an image sensor has two floating diffusions and two transfer switches for one photodiode. In synchronization with the pulse timing of the projection light, the two transfer switches are alternately opened and closed to distribute the charge generated by the reflected light from one photodiode to two floating diffusions. The distance to the subject can be estimated from the distributed charge distribution ratio.
ところで、瞳分割方式位相差検出法は、被写体の明暗を用いたコントラスト方式に比べてAF(自動焦点調節)の高速化が可能であるが、苦手な条件もある。例えば、被写界深度が深い状況や、また画像周辺部などの周辺光量落ちにより十分な光を受光できない場合は、瞳分割位相差が得られにくく、精度良く焦点調節を行うことが困難である。一方、光飛行時間法では、画素単位で距離画像の取得が可能であるが、被写体が遠距離である場合、投射光が届かず、距離情報の取得が困難な場合がある。 By the way, the pupil division method phase difference detection method can increase the speed of AF (automatic focus adjustment) as compared with the contrast method using the contrast of the subject, but there are also conditions that are not good. For example, when the depth of field is deep or when sufficient light cannot be received due to a decrease in the amount of peripheral light such as the periphery of the image, it is difficult to obtain a pupil division phase difference and it is difficult to perform focus adjustment with high accuracy. . On the other hand, in the time-of-flight method, a distance image can be acquired in units of pixels. However, when the subject is at a long distance, the projection light does not reach and acquisition of distance information may be difficult.
本発明の目的は、画像内の位置や被写体によらず、精度良く焦点調節を行うことができる撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of performing focus adjustment with high accuracy regardless of a position in an image and a subject.
本発明の撮像装置は、光電変換を行う複数の画素を有する撮像素子と、被写体にパルス光を投射する投光部と、前記投光部にパルス光を投射させずに、少なくとも前記撮像素子の第1の領域の画素を瞳分割方式位相差検出法に対応した第1の駆動方法で駆動して信号を読み出す第1の読み出し駆動と、前記投光部にパルス光を投射させ、少なくとも前記撮像素子の第2の領域の画素を光飛行時間法に対応した第2の駆動方法で駆動して信号を読み出す第2の読み出し駆動とを行うように制御する制御回路と、前記第1の読み出し駆動により前記撮像素子から読み出された信号と、前記第2の読み出し駆動により前記撮像素子から読み出された信号とを用いて焦点調節情報を生成する画像処理回路と、を有することを特徴とする。 An imaging device according to the present invention includes an imaging device having a plurality of pixels that perform photoelectric conversion, a light projecting unit that projects pulsed light onto a subject, and at least the image sensor without projecting pulsed light onto the light projecting unit. first and first read drive to read out a signal to drive the driving method in which the pixels of the first area corresponding to the pupil slicing phase difference detection method, by projecting pulsed light onto said light projecting portion, at least A control circuit for controlling to perform a second readout drive for reading out a signal by driving a pixel in the second region of the image sensor by a second drive method corresponding to a time-of-flight method ; comprising: the signal read from the imaging device by the reading drive, and an image processing circuit for generating a focus adjustment information by using the signals read from the imaging device by the second reading drive And
本発明によれば、画素内の位置や被写体によらず、精度良く焦点調節を行うことができる。 According to the present invention, focus adjustment can be performed with high accuracy regardless of the position in the pixel and the subject.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の構成例を示すブロック図である。撮影レンズ101を通過した光は、レンズ絞り114により露光量が調節されて撮影レンズ101の焦点位置近傍に結像する。マイクロレンズアレイ102は、複数のマイクロレンズ113から構成されており、撮影レンズ101の焦点位置近傍に配置されることで、撮影レンズ101の異なる瞳領域を通過した光を瞳領域毎に分割して出射する。撮像素子103は、CMOSイメージセンサ又はCCDイメージセンサ等の固体撮像素子である。撮像素子103は、1つのマイクロレンズ113に対して撮像素子103の複数の画素が対応するように配置することで、マイクロレンズ113で瞳領域毎に分割して出射された光を、分割情報を保ったまま受光し、データ処理可能な画像信号に変換する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an
アナログ信号処理回路(AFE)104は、撮像素子103から出力される画像信号に対して、相関二重サンプリング処理、信号増幅、基準レベル調整、A/D変換処理等を行う。デジタル信号処理回路(DFE)105は、アナログ信号処理回路104から出力される画像信号に対して、基準レベル調整等のデジタル画像処理を行う。
An analog signal processing circuit (AFE) 104 performs correlated double sampling processing, signal amplification, reference level adjustment, A / D conversion processing, and the like on the image signal output from the
画像処理回路106は、デジタル信号処理回路105から出力された画像信号に対して、後述するA像及びB像の相関演算や焦点検出、又は所定の画像処理や欠陥補正等を行う。メモリ回路107及び記録回路108は、画像処理回路106から出力された画像信号等を記録保持する不揮発性メモリ又はメモリカード等の記録媒体である。
The
制御回路109は、撮影レンズ101、撮像素子103、画像処理回路106、操作回路110、表示回路111及び発光装置112等の撮像装置全体を統括的に駆動・制御する。操作回路110は、撮像装置100に備え付けられた操作部からの信号を入力し、制御回路109に対してユーザの命令を出力する。表示回路111は、撮影後の画像やライブビュー画像、各種設定画面等を表示する。
The
発光装置112は、制御回路109からの命令に同期し、信号PLIGHT(図7〜図10)に応じて、被写体にパルス光を投射する投光部である。
The
次に、撮影レンズ101、マイクロレンズアレイ102及び撮像素子103の関係と、画素の定義、及び瞳分割方式位相差検出法の原理を説明する。図2は、撮像素子103及びマイクロレンズ113を図1の光軸Z方向から見た図である。本実施形態では、マイクロレンズアレイ102を形成する個々のマイクロレンズ113を1つの画素と定義し、これを単位画素200とする。また、単位画素200は、1つのマイクロレンズ113に対して複数の分割画素201A及び201Bが対応するように配置されている。なお、本実施形態では、単位画素200は、X軸方向に2個の分割画素201A及び201Bを有する。撮像素子103は、2次元行列状に配置された複数の単位画素200を有し、図2では5行5列の単位画素200を示す。
Next, the relationship between the photographing
図3は、撮影レンズ101から出射された光が1つのマイクロレンズ113を通過して単位画素200で受光される様子を光軸Zに対して垂直方向(Y軸方向)から見た図である。撮影レンズ101の射出瞳302及び303を通過した光は、光軸Zを中心として単位画素200に入射する。瞳領域302を通過する光束は、マイクロレンズ113を通して、分割画素201Aで受光される。瞳領域303を通過する光束は、マイクロレンズ113を通して、分割画素201Bで受光される。したがって、分割画素201A及び201Bは、それぞれ撮影レンズ101の異なる射出瞳302及び303の光を受光している。
FIG. 3 is a diagram of a state in which light emitted from the photographing
撮像素子103は、X軸方向に並ぶ複数の単位画素200の分割画素201Aの信号を取得し、これらの出力信号群で構成した被写体像をA像とする。同様に、撮像素子103は、X軸方向に並ぶ複数の単位画素200の分割画素201Bの信号を取得し、これらの出力信号群で構成した被写体像をB像とする。画像処理回路106は、A像及びB像に対して相関演算を実施し、像のずれ量(瞳分割位相差)を検出する。さらに、画像処理回路106は、像のずれ量に対して、撮影レンズ101の焦点位置と撮影レンズ101の光学系から決まる変換係数を乗じることで、画像内の任意の被写体位置に対応した焦点位置を算出する。制御回路109は、算出された焦点位置情報を基に、撮影レンズ101のフォーカスを制御することにより、瞳分割位相差AF(自動焦点調節)が可能となる。また、画像処理回路106は、A像信号及びB像信号を加算することにより、A+B像信号を生成し、A+B像信号を通常の撮影画像に用いることができる。
The
図4は、単位画素200の構成例を示す回路図である。図4の左半分の回路は分割画素201Aに対応し、図4の右半分の回路は分割画素201Bに対応する。単位画素200は、フォトダイオード401A及び401Bを有する。フォトダイオード401Aには、2つの転送スイッチ402A及び402Cが接続される。フォトダイオード401Bには、2つの転送スイッチ402B及び402Dが接続される。転送スイッチ402A〜402Dには、それぞれ、フローティングディフュージョン403A〜403Dが接続される。フローティングディフュージョン403A〜403Dには、それぞれ、リセットスイッチ404A〜404D及びソースフォロアアンプ405A〜405Dが接続される。ソースフォロアアンプ405A〜405Dには、それぞれ、セレクトスイッチ406A〜406Dが接続される。リセットスイッチ404A及び404B並びにソースフォロアアンプ405A及び405Bのドレインは、基準電位(VDD)408を共有している。リセットスイッチ404C及び404D並びにソースフォロアアンプ405C及び405Dのドレインは、基準電位408を共有している。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
フォトダイオード401A及び401Bは、同一のマイクロレンズ113を通過した光を受光し、光電変換により、その受光量に応じた電荷を生成する光電変換部である。転送スイッチ402Aは、フォトダイオード401Aで発生した電荷をフローティングディフュージョン403Aに転送する。転送スイッチ402Bは、フォトダイオード401Bで発生した電荷をフローティングディフュージョン403Bに転送する。転送スイッチ402Cは、フォトダイオード401Aで発生した電荷をフローティングディフュージョン403Cに転送する。転送スイッチ402Dは、フォトダイオード401Bで発生した電荷をフローティングディフュージョン403Dに転送する。転送スイッチ402A〜402Dは、それぞれ、転送パルス信号PTXA〜PTXDによって制御される。
The photodiodes 401 </ b> A and 401 </ b> B are photoelectric conversion units that receive light that has passed through the
フローティングディフュージョン403A〜403Dは、それぞれ、転送スイッチ402A〜402Dにより転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部である。リセットスイッチ404A〜404Dは、それぞれ、フローティングディフュージョン403A〜403Dの電位を基準電位408にリセットする。リセットスイッチ404A〜404Dは、リセットパルス信号PRESによって制御される。
The floating
ソースフォロアアンプ405A〜405Dは、それぞれ、MOSトランジスタを有するソースフォロア回路であり、フローティングディフュージョン403A〜403Dに保持された電荷に基づく電圧を増幅して、画素信号として出力する。セレクトスイッチ406A〜406Dは、それぞれ、ソースフォロアアンプ405A〜405Dで増幅された画素信号を垂直出力線407A〜407Dに出力する。垂直出力線407A〜407Dは、同じ列の複数の単位画素200で共有される。セレクトスイッチ406A〜406Dは、セレクトパルス信号PSELによって制御される。
The
図5は、単位画素200の構成例を示すレイアウト図である。図4で説明したように、フォトダイオード401Aは、その両端に2つの転送スイッチ402A及び402Cを有する。フォトダイオード401Bは、その両端に2つの転送スイッチ402B及び402Dを有する。フォトダイオード401Aの電荷は、転送スイッチ402A及び402Cのどちらによっても転送可能である。フォトダイオード401Bの電荷は、転送スイッチ402B及び402Dのどちらによっても転送可能である。転送スイッチ402A〜402Dには、それぞれ、フローティングディフュージョン403A〜403Dが接続されている。
FIG. 5 is a layout diagram illustrating a configuration example of the
図6は、撮像素子103の構成例を示す図である。撮像素子103は、複数の単位画素200が行列状に配置されている。なお、図6においては、4行3列の計12個の単位画素200を図示するが、実際は数百万又は数千万の単位画素200で構成される。また、単位画素200は、ベイヤー配列に従って並べられ、それぞれ一般に赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタが設けられる。ここでは、投射光として用いられる赤外光や反射光の受光効率を上げることを目的として、赤外フィルタや透明フィルタを形成した単位画素200を配置してもよい。垂直シフトレジスタ601は、各行の単位画素200毎に接続される信号線602を介して、単位画素200の行を選択及び駆動する。単位画素200のフローティングディフュージョン603A〜603Dで変換された信号は、それぞれ、垂直出力線407A〜407Dを通り、列回路603に入力される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the
次に、列回路603の構成例を説明する。オペアンプ610には、基準電圧611が入力される。また、オペアンプ610の他方の入力端子には、クランプ容量608とフィードバック容量609が接続される。フィードバック容量609の両端をショートさせるためのスイッチ612は、リセット信号PC0Rで制御される。容量613及び614は、電圧を保持する。スイッチ615及び616は、それぞれ、オペアンプ610の出力電圧を容量613及び614へ書き込むためのスイッチである。スイッチ615は信号PTSで、スイッチ616は信号PTNで制御される。スイッチ617及び618は、それぞれ、水平シフトレジスタ604からの信号を入力し、水平出力線605及び606を介して、出力アンプ607に信号を出力するためのスイッチである。列回路603で処理された信号は、水平シフトレジスタ604により、水平出力線605及び606を通り、出力アンプ607に転送される。スイッチ617は、水平シフトレジスタ604の信号PHSで制御され、スイッチ618は水平シフトレジスタ604の信号PHNで制御される。出力アンプ607は、水平出力線605の電圧及び水平出力線606の電圧の差分を出力する。
Next, a configuration example of the
図7は、撮像装置の第1の駆動方法を示すタイミングチャートである。第1の駆動方法は、通常撮像モードの画素信号読み出し又は瞳分割方式位相差検出モードの画素信号読み出しの駆動方法である。2つのフォトダイオード401A及び401Bで発生した電荷は、それぞれ1つずつのフローティングディフュージョン403A及び403Bに読み出される。
FIG. 7 is a timing chart illustrating a first driving method of the imaging apparatus. The first driving method is a driving method for pixel signal readout in the normal imaging mode or pixel signal readout in the pupil division type phase difference detection mode. The charges generated in the two
始めに、期間HBLKについて説明する。時刻t0では、信号PRESをハイレベルにし、リセットスイッチ404A〜404Dをオンにし、フローティングディフュージョン403A及び403Bをリセットする。時刻t1では、信号PTXA及びPTXBをハイレベルとし、転送スイッチ402A及び402Bをオンし、フォトダイオード401A及び401Bもリセットする。時刻t2では、信号PTXA及びPTXBをローレベルとし、転送スイッチ402A及び402Bをオフし、フォトダイオード401A及び401Bの電荷蓄積を開始する。ここで、リセットのためにオン/オフする転送スイッチは、電荷蓄積後に電荷転送に用いる転送スイッチ402A及び402Bに限らず、信号PTXC及びPTXDによる転送スイッチ402C及び402Dを使用してもよい。
First, the period HBLK will be described. At time t0, the signal PRES is set to high level, the reset switches 404A to 404D are turned on, and the floating
蓄積開始後、時刻t3では、信号PSELをハイレベルとし、セレクトスイッチ406A及び406Bをオンし、ソースフォロアアンプ405A及び405Bを動作状態とする。時刻t4では、信号PRESをローレベルとし、リセットスイッチ404A〜404Dをオフにし、フローティングディフュージョン403A及び403Bのリセットを解除する。このときのソースフォロアアンプ405A及び405Bの出力電圧は、それぞれ、垂直出力線407A及び407Bにリセット信号レベル(ノイズ成分)として読み出され、列回路603に入力される。時刻t5では、信号PC0Rをローレベルとし、スイッチ612をオフし、オペアンプ610のリセットを解除する。時刻t6では、信号PTNをハイレベルにし、スイッチ616をオンにし、オペアンプ610の出力信号の容量614への書き込みを開始する。時刻t7では、信号PTNをローレベルにし、スイッチ616をオフにし、オペアンプ610の出力信号の容量614への書き込みを終了する。容量614には、リセット信号レベルが書き込まれる。
At the time t3 after the start of accumulation, the signal PSEL is set to the high level, the
次に、時刻t8では、信号PTXA及びPTXBをハイレベルにし、転送スイッチ402A及び402Bをオンにし、フォトダイオード401A及び401Bに蓄積された電荷をそれぞれフローティングディフュージョン403A及び403Bに転送する。時刻t10では、信号PTXA及びPTXBをローレベルにし、転送スイッチ402A及び402Bをオフにし、上記の転送を終了する。すると、垂直出力線407A及び407Bには、それぞれ、フローティングディフュージョン403A及び403Bの電位変動に応じた光信号レベル(光成分+ノイズ成分)が読み出され、列回路603に入力される。時刻t13では、信号PTSをハイレベルにし、スイッチ615をオンにし、オペアンプ610の出力電圧の容量613への書き込みが開始する。時刻t14では、信号PTSをローレベルにし、スイッチ615をオフにし、オペアンプ610の出力電圧の容量613への書き込みが終了する。容量613には、光信号レベルが書き込まれる。なお、容量613及び614に信号を書き込む際、オペアンプ610は、クランプ容量608とフィードバック容量609の比に応じた反転ゲインの増幅を行い、電圧を出力する。
Next, at time t8, the signals PTXA and PTXB are set to high level, the transfer switches 402A and 402B are turned on, and the charges accumulated in the
その後、時刻t15では、信号PRESをハイレベルとし、リセットスイッチ404A〜404Dをオンにし、フローティングディフュージョン403A及び403Bをリセット状態にする。
Thereafter, at time t15, the signal PRES is set to the high level, the reset switches 404A to 404D are turned on, and the floating
次に、期間HSRについて説明する。時刻t16〜t17では、信号PHS及びPHNのパルスにより、各列のスイッチ617及び618が順次オンし、各列の容量613及び614に保持された信号が順次、水平出力線605及び606に出力される。出力アンプ607は、水平出力線605及び606の信号の差分信号(光成分)を出力する。
Next, the period HSR will be described. From time t16 to t17, the
この後、撮像装置が通常撮像モードとして駆動される場合は、画像処理回路106は、フォトダイオード401A及び401Bの信号を加算し、撮像画像を生成する。一方、瞳分割方式位相差検出モードでは、画像処理回路106は、A像及びB像に対する相関演算を施し、デフォーカス量(焦点ずれ量)を取得する。また、この場合、デフォーカス量の取得後に、通常撮像モードにて、画像処理回路106は、A像とB像の信号を加算する。なお、ここでは、信号PTXA及びPTXBの組み合わせを用いたが、信号PTXA及びPTXDの組み合わせ、又は信号PTXB及びPTXCの組み合わせを用いることもできる。
Thereafter, when the imaging apparatus is driven in the normal imaging mode, the
図8は、撮像装置の第2の駆動方法を示すタイミングチャートである。第2の駆動方法は、光走行時間測距モードにおける画素信号読み出しの駆動方法である。1つのフォトダイオード401Aで発生した電荷は、異なるフローティングディフュージョン403A及び403Cに読み出される。
FIG. 8 is a timing chart illustrating a second driving method of the imaging apparatus. The second driving method is a pixel signal reading driving method in the light travel time ranging mode. The charge generated in one
始めに、期間HBLKについて説明する。時刻t0では、信号PRESをハイレベルにし、リセットスイッチ404A〜404Dをオンにし、フローティングディフュージョン403A及び403Cをリセットする。時刻t1では、信号PTXA及びPTXCをハイレベルとし、転送スイッチ402A及び402Cをオンにし、フォトダイオード401Aもリセットする。時刻t2では、信号PTXA及びPTXCをローレベルとし、転送スイッチ402A及び402Cをオフにし、フォトダイオード401Aの電荷蓄積を開始する。
First, the period HBLK will be described. At time t0, the signal PRES is set to high level, the reset switches 404A to 404D are turned on, and the floating
蓄積開始後、時刻t3では、信号PSELをハイレベルとし、セレクトスイッチ406A及び406Cをオンにし、ソースフォロアアンプ405A及び405Cを動作状態とする。時刻t4では、信号PRESをローレベルとし、リセットスイッチ404A〜404Dをオフにし、フローティングディフュージョン403A及び403Cのリセットを解除する。このときのソースフォロアアンプ405A及び405Cの出力信号は、それぞれ、垂直出力線407A及び407Cにリセット信号レベル(ノイズ成分)として読み出され、列回路603に入力される。時刻t5では、信号PC0Rをローレベルとし、スイッチ612をオフにし、オペアンプ610のリセットを解除する。時刻t6では、信号PTNをハイレベルとし、スイッチ616をオンにし、オペアンプ610の出力信号の容量614への書き込みを開始する。時刻t7では、信号PTNをローレベルとし、スイッチ616をオフにし、オペアンプ610の出力信号の容量614への書き込みを終了する。容量614には、リセット信号レベルが書き込まれる。
At the time t3 after the start of accumulation, the signal PSEL is set to the high level, the
次に、時刻t8では、信号PTXAをハイレベルとし、転送スイッチ402Aをオンにし、フォトダイオード401Aに蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン403Aに転送開始する。その後、時刻t9では、信号PLIGHTをハイレベルとし、発光装置112が赤外線の投光を開始する。時刻t10では、信号PTXAをローレベルとするのと同時に信号PTXCをハイレベルとし、転送スイッチ402Aをオフにし、転送スイッチ402Cをオンにする。これにより、フォトダイオード401Aに蓄積された電荷のフローティングディフュージョン403Cへの転送が開始する。時刻t11では、信号PLIGHTをローレベルとし、発光装置112は赤外線の投光を終了する。時刻t12では、信号PTXCをローレベルとし、転送スイッチ402Cをオフにし、転送を終了する。
Next, at time t8, the signal PTXA is set to the high level, the
垂直出力線407A及び407Cには、それぞれ、フローティングディフュージョン403A及び403Cの電位変動に応じた光信号レベル(光成分+ノイズ成分)が読み出され、列回路603に入力される。時刻t13では、信号PTSをハイレベルとし、スイッチ415をオンにし、オペアンプ610の出力信号の容量613への書き込みを開始する。時刻t14では、信号PTSをローレベルとし、スイッチ415をオフにし、オペアンプ610の出力信号の容量613への書き込みを終了する。容量613には、光信号レベルが書き込まれる。なお、容量613及び614に信号を書き込む際、オペアンプ610は、クランプ容量608とフィードバック容量609の比に応じた反転ゲインで増幅し、信号を出力する。
Optical signal levels (light component + noise component) corresponding to the potential fluctuation of the floating
その後、時刻t15では、信号PRESをハイレベルとし、リセットスイッチ404A〜404Dをオンにし、フローティングディフュージョン403A及び403Cをリセット状態にする。
Thereafter, at time t15, the signal PRES is set to the high level, the reset switches 404A to 404D are turned on, and the floating
次に、期間HSRについて説明する。時刻t16〜t17では、信号PHS及びPHNのパルスにより、各列のスイッチ617及び618が順次オンし、各列の容量613及び614に保持された信号が順次、水平出力線605及び606に出力される。出力アンプ607は、水平出力線605及び606の信号の差分信号(光成分)を出力する。この後、画像処理回路106は、後述するように読み出された信号の比を基に、反射光の投射光に対する遅延時間を算出し、被写体までの距離を演算する。
Next, the period HSR will be described. From time t16 to t17, the
図9は、撮像装置の第2の駆動方法の他の例を示すタイミングチャートである。フォトダイオード401Aに加えて、フォトダイオード401Bも同時に使用して読み出す。
FIG. 9 is a timing chart illustrating another example of the second driving method of the imaging apparatus. In addition to the
始めに、期間HBLKについて説明する。時刻t0では、信号PRESをハイレベルにし、リセットスイッチ404A〜404Dをオンにし、フローティングディフュージョン403A〜403Dをリセットする。時刻t1では、信号PTXA〜PTXDをハイレベルとし、転送スイッチ402A〜402Dをオンにし、フォトダイオード401A及び401Bもリセットする。時刻t2では、信号PTXA〜PTXDをローレベルとし、転送スイッチ402A〜402Dをオフにし、フォトダイオード401A及び401Bの電荷蓄積を開始する。
First, the period HBLK will be described. At time t0, the signal PRES is set to high level, the reset switches 404A to 404D are turned on, and the floating diffusions 403A to 403D are reset. At time t1, the signals PTXA to PTXD are set to the high level, the transfer switches 402A to 402D are turned on, and the
蓄積開始後、時刻t3では、信号PSELをハイレベルとし、セレクトスイッチ406A〜406をオンにし、ソースフォロアアンプ405A〜405Dを動作状態とする。時刻t4では、信号PRESをローレベルとし、リセットスイッチ404A〜404Dをオフにし、フローティングディフュージョン403A〜403Dのリセットを解除する。このときのソースフォロアアンプ405A〜405Dの出力信号は、垂直出力線407A〜407Dにリセット信号レベル(ノイズ成分)として読み出され、列回路603に入力される。時刻t5では、信号PC0Rをローレベルとし、スイッチ612をオフにし、オペアンプ610のリセットを解除する。時刻t6では、信号PTNをハイレベルにし、スイッチ616をオンにし、オペアンプ610の出力信号の容量614への書き込みを開始する。時刻t7では、信号PTNをローレベルにし、スイッチ616をオフにし、オペアンプ610の出力信号の容量614への書き込みを終了する。容量614には、リセット信号レベルが書き込まれる。
After the start of accumulation, at time t3, the signal PSEL is set to the high level, the
次に、時刻t8では、信号PTXA及びPTXBをハイレベルとし、転送スイッチ402A及び402Bをオンにし、フォトダイオード401A及び401Bに蓄積された電荷をそれぞれフローティングディフュージョン403A及び403Bに転送開始する。その後、時刻t9では、信号PLIGHTをハイレベルとし、発光装置112は、赤外線の投光を開始する。時刻t10では、信号PTXA及びPTXBをローレベルとするのと同時に、信号PTXC及びPTXDをハイレベルとする。転送スイッチ402A及び402Bはオフし、転送スイッチ402C及び402Dはオンし、フォトダイオード401A及び401Bに蓄積された電荷をそれぞれフローティングディフュージョン403C及び403Dに転送開始する。時刻t11では、信号PLIGHTをローレベルとし、発光装置112は、投光を終了する。時刻t12では、信号PTXC及びPTXDをローレベルとし、転送スイッチ402C及び402Dをオフにし、上記の転送を終了する。
Next, at time t8, the signals PTXA and PTXB are set to the high level, the transfer switches 402A and 402B are turned on, and the charges accumulated in the
ソースフォロアアンプ405A〜405Dの出力信号は、それぞれ、垂直出力線607A〜607Dに光信号レベル(光成分+ノイズ成分)として読み出され、列回路403に入力される。時刻t13では、信号PTSをハイレベルにし、スイッチ615をオンにし、オペアンプ610の出力信号の容量613への書き込みを開始する。時刻t14では、信号PTSをローレベルにし、スイッチ615をオフにし、オペアンプ610の出力信号の容量613への書き込みを終了する。容量613には、光信号レベルが書き込まれる。なお、容量613及び614に信号を書き込む際、オペアンプ610は、クランプ容量608とフィードバック容量609の比に応じた反転ゲインで増幅し、信号を出力する。
The output signals of the
その後、時刻t15では、信号PRESをハイレベルとし、リセットスイッチ404A〜404Dをオンにし、フローティングディフュージョン403A〜403Dをリセット状態にする。 Thereafter, at time t15, the signal PRES is set to the high level, the reset switches 404A to 404D are turned on, and the floating diffusions 403A to 403D are reset.
次に、期間HSRについて説明する。時刻t16〜t17では、信号PHS及びPHNのパルスにより、各列のスイッチ617及び618が順次オンし、各列の容量613及び614に保持された信号が順次、水平出力線605及び606に出力される。出力アンプ607は、水平出力線605及び606の信号の差分信号(光成分)を出力する。
Next, the period HSR will be described. From time t16 to t17, the
図10は、図8(図9)のタイミングチャートの一部を示すものであり、光走行時間法の測距の原理を説明するための図である。時刻t8では、信号PTXA(及びPTXB)による転送スイッチ402A(及び402B)をオンにする。時刻t10では、信号PTXA(及びPTXB)による転送スイッチ402A(及び402B)をオフにするのと同時に信号PTXC(及びPTXD)による転送スイッチ402C(及び402D)をオンにする。時刻t12では、信号PTXC(及びPTXD)による転送スイッチ402C(及び402D)をオフにする。ここで転送スイッチ402A(及び402B)と転送スイッチ402C(及び402D)のオン期間は等しく、それぞれのオン期間中の時刻t9及びt11では、発光装置112は、信号PLIGHTによりパルス光を投射する。パルス光は、被写体により反射し、撮像装置は反射光を入射する。
FIG. 10 shows a part of the timing chart of FIG. 8 (FIG. 9), and is a diagram for explaining the principle of distance measurement by the optical travel time method. At time t8, the
撮像装置から被写体までの距離がゼロならば、反射光は、信号PLIGHTと同じタイミングで受光され、信号PTXA(及びPTXB)により転送された画素信号と信号PTXC(及びPTXD)により転送された画素信号は等しい信号として出力される。しかし撮像装置から被写体までの距離がゼロでない場合、図10のように、反射光は(t9a−t9)分だけ遅れて受光される。その結果、信号PTXA(及びPTXB)により転送される画素信号は、(t10−t9a)の期間に受光した反射光の信号であり、信号PTXC(及びPTXD)により転送される画素信号は、(t11a−t10)の期間に受光した反射光の信号である。両者には、偏りが生じる。画像処理回路106は、これらの画素信号の比を基に反射光の投射光に対する遅延時間を推定することができ、その遅延時間と光速との積から被写体までの距離を算出することができる。
If the distance from the imaging device to the subject is zero, the reflected light is received at the same timing as the signal PLIGHT, and the pixel signal transferred by the signal PTXA (and PTXB) and the pixel signal transferred by the signal PTXC (and PTXD). Are output as equal signals. However, when the distance from the imaging device to the subject is not zero, the reflected light is received with a delay of (t9a-t9) as shown in FIG. As a result, the pixel signal transferred by the signal PTXA (and PTXB) is a reflected light signal received during the period (t10-t9a), and the pixel signal transferred by the signal PTXC (and PTXD) is (t11a The signal of the reflected light received during the period of -t10). Both are biased. The
以上のように、図6の撮像素子103は、図7及び図8(図9)に示したタイミングチャートで駆動することにより、瞳分割方式位相差検出法の第1の駆動方法と光飛行時間法の第2の駆動方法の2つの駆動方法で駆動することができる。
As described above, the
瞳分割方式位相差検出法では、光学的な諸条件によって位相差検出が困難な場合が考えられる。例えば、絞り開放での撮影においては、撮像素子103の周辺の画素は周辺光量落ちにより出力が小さくなる。更に、光の入射角が大きくA像とB像においても入射角差の影響があり、精度良い相関演算が困難になる。すなわち、画像内で位相差検出が困難な領域が生じる。そこで、上述の問題を踏まえ、画像内の領域によって撮像素子の駆動方法を切り替える駆動方法を、以下、説明する。
In the pupil division type phase difference detection method, it may be difficult to detect the phase difference due to various optical conditions. For example, in shooting with the aperture fully open, the output of the pixels around the
図11は、画像内で撮像素子の駆動方法を切り替える切り替え位置の例を示す図である。なお、撮像素子103において、X軸方向の画素数をH、Y軸方向の画素数をVとし、左上の画素の座標を(X,Y)=(0,0)とする。X=0〜X1−1の領域1101及びX=X2〜H−1の領域1103では、光飛行時間法の第2の駆動方法により駆動し、X=X1〜X2−1の領域1102では、瞳分割方式位相差検出法の第1の駆動方法により駆動する。領域1102は、撮像素子103の中央領域である。領域1101及び1103は、撮像素子103の周辺領域である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a switching position for switching the driving method of the image sensor in the image. In the
図12は、撮像装置の駆動方法を示すフローチャートである。ステップS1201では、制御回路109は、ユーザの操作に基づく操作回路110の信号に応じて、又は自動的に、静止画撮影又は動画撮影等のモード設定、感度、絞り値などの撮影条件設定を行う。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a method for driving the imaging apparatus. In step S1201, the
ステップS1202では、制御回路109は、通常の撮像画像を取得するか、あるいは焦点検出を行うのかを判定する。焦点検出を行う場合はステップS1205に進む。撮像画像を取得する場合はステップS1203に進む。
In step S1202, the
ステップS1203では、撮像素子103は、制御回路109の制御の下、第1の駆動方法(通常撮像モード)により画像信号を読み出す。その後、ステップS1204では、画像処理回路106は、ステップS1203で読み出された画像信号に対し、所定の画像処理を施し、画像信号をメモリ回路107、記録回路108及び表示回路111に出力する。
In step S1203, the
ステップS1205では、撮像素子103は、制御回路109の制御の下、焦点検出用信号取得のため、図7の第1の駆動方法により、領域1102の信号を読み出す。なお、全画素の信号を第1の駆動方法により読み出し、後段のステップで焦点検出用信号を生成する際に、領域1102に対応する画素のデータのみを使用してもよい。しかし、スキップ読み出しにより領域1102のみの信号を読み出す方が、高速に信号を読み出すことができるため、より好適である。ここで、スキップ読み出しとは、水平シフトレジスタ604の制御により、所望の列の信号のみを出力アンプ607に読み出すことである。所望の列の信号のみを読み出すことで、信号読み出し時間の短縮が可能となる。第1の駆動方法により、領域1102のみの画素の信号を読み出し、後述のステップS1206では、第2の駆動方法により、領域1101及び1103のみの画素の信号を読み出す。これにより、1フレーム辺り2種類の駆動方法で2回画素信号を読み出しているものの、通常の1フレームの読み出し時間相当で画素の信号を得ることができる。
In step S1205, under the control of the
続いて、ステップS1206では、撮像素子103は、制御回路109の制御の下、焦点検出用信号取得のため、図8又は図9の第2の駆動方法により、領域1101及び1103の信号を読み出す。なお、ステップS1205と同様に、全画素の信号を第2の駆動方法により読み出し、後段のステップで焦点検出を行う際に、領域1101及び1103に対応する画素のデータのみを使用してもよい。ただし、スキップ読み出しにより領域1101及び1103のみの信号を読み出す方が、高速に信号を読み出すことができるため、より好適である。また、図9で示したタイミングチャートに従い、フォトダイオード401A及び401Bの両方の信号を読み出す方が大きい信号量を得ることができるため、より好適である。
Subsequently, in step S <b> 1206, the
次に、ステップS1207では、画像処理回路106は、ステップS1205及びS1206で読み出された画像信号に対し、所定の画像処理を施し、画像信号をメモリ回路107、記録回路108及び表示回路111に出力する。つまり、図11の領域1101及び1103では、第2の駆動方法により読み出したデータを用いて焦点調節情報を生成する。そして、領域1102では、第1の駆動方法により読み出したデータを用いて焦点調節情報を生成する。
In step S1207, the
なお、領域の切り替わり部は、第1の駆動方法と第2の駆動方法の両方により焦点調節情報を生成してもよい。例えば、図11において、X=X1−α〜X1+αの領域、及びX=X2−α〜X2+αの領域を第1及び第2の駆動方法で焦点調節情報を生成する。そして、第1の駆動方法により、X=X1+α〜X2−αの領域の画素信号を読み出す。そして、第2の駆動方法により、X=0〜X1−α、X=X2+α〜H−1の領域の画素信号を読み出す。すなわち、X=0〜X1+αの領域及びX=X2−α〜H−1の領域では、第2の駆動方法により画素信号を読み出し、X=X1−α〜X2+αの領域では、第1の駆動方法により画素信号を読み出す。この場合、第1の駆動方法で読み出す領域と第2の駆動方法で読み出す領域は、相互に一部が重なっている。 Note that the region switching unit may generate the focus adjustment information by both the first driving method and the second driving method. For example, in FIG. 11, focus adjustment information is generated by the first and second driving methods in the region of X = X1−α to X1 + α and the region of X = X2−α to X2 + α. And the pixel signal of the area | region of X = X1 + (alpha) -X2- (alpha) is read by the 1st drive method. And the pixel signal of the area | region of X = 0-X1- (alpha) and X = X2 + (alpha) -H-1 is read by the 2nd drive method. That is, the pixel signal is read out by the second driving method in the region X = 0 to X1 + α and the region X = X2−α to H−1, and the first driving method in the region X = X1−α to X2 + α. To read out the pixel signal. In this case, the area read by the first driving method and the area read by the second driving method partially overlap each other.
ステップS1207では、画像処理回路106は、それぞれの領域の画素信号より焦点調節情報を生成すれば、駆動方法を切り替える領域付近はオーバーラップして焦点調節情報を取得でき、より精度良く焦点調節を行うことができる。
In step S <b> 1207, if the
ステップS1208では、制御回路109は、撮影終了の有無を判定し、継続ならばステップS1209に進む。一方、終了ならば一連の動作を終了する。
In step S1208, the
ステップS1209では、画像処理回路106は、ステップS1207で得られた焦点調節情報を基に焦点検出を行い、レンズ駆動量を算出する。次に、ステップS1210では、制御回路109は、撮影レンズ101を上記のレンズ駆動量、駆動することにより、フォーカス駆動を行う。すなわち、焦点調節を行う。その後、ステップS1201に戻り、上記の動作を繰り返す。
In step S1209, the
以上のように、ステップS1205では、制御回路109は、発光装置112にパルス光を投射させずに、撮像素子103の第1の領域1102の画素の信号を読み出す。ステップS1206では、制御回路109は、発光装置112にパルス光を投射させ、撮像素子103の第2の領域1101及び1103の画素の信号を読み出す。ステップS1209では、画像処理回路106は、撮像素子103の第1の領域1102及び第2の領域1101,1103の画素の信号を基に、被写体の焦点検出を行う。ステップS1210では、制御回路109は、画像処理回路106により演算された距離に応じて、撮影レンズ101を駆動することで焦点調節を行う。
As described above, in step S <b> 1205, the
図13は、画像内で撮像素子の駆動方法を切り替える切り替え位置の他の例を示す図である。図11では、画像の長辺方向の方が周辺光量落ちの影響が大きいため、領域を列でのみ区切ったが、短辺方向も長辺方向ほどではないものの周辺光量落ちはある。そのため、図13に示した通り、行方向でも撮像素子の駆動方法を切り替えてもよい。撮像素子103において、座標(X,Y)=(X1,Y1)〜(X2−1,Y2−1)の領域1302は、瞳分割方式位相差検出法の第1の駆動方法で焦点検出用信号を取得し、それ以外の領域1301は、光飛行時間法の第2の駆動方法で焦点検出用信号を取得する。なお、領域1102と領域1101,1103は、一意に決めてもよいが、撮影レンズ101の瞳距離又は撮影時の絞り値等の撮影条件に応じて変えてもよい。
FIG. 13 is a diagram illustrating another example of a switching position for switching the driving method of the image sensor in the image. In FIG. 11, since the influence of the peripheral light amount drop is larger in the long side direction of the image, the region is divided only by the columns, but there is a peripheral light drop although the short side direction is not as large as the long side direction. Therefore, as shown in FIG. 13, the driving method of the image sensor may be switched also in the row direction. In the
以上のように、画像内の領域によって撮像素子の駆動方法を切り替えることにより、画像内の位置によらず精度良く焦点調節を行うことができる。なお、撮像素子103の構成は、瞳分割方式位相差検出法と光飛行時間法の両方の駆動を行える構成であればよく、本実施形態に示した構成に限るものではない。また、本実施形態では、瞳分割方式位相差検出法で駆動する領域と光飛行時間方法で駆動する領域とを分けて信号の読み出しを行ったが、読み出し方法はこれに限定されるものではない。
As described above, the focus adjustment can be performed with high accuracy regardless of the position in the image by switching the driving method of the image sensor depending on the region in the image. The configuration of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態は、撮像素子103において、第1の駆動方法(瞳分割方式位相差検出法)で駆動する領域と、第2の駆動方法(光飛行時間法)で駆動する領域とで構成を変えることが特徴である。すなわち、それぞれの領域の駆動方法に好適な構成で撮像素子103を形成する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, in the
図14は、撮像素子103及びマイクロレンズ113を図1の光軸Z方向から見た図である。1つのマイクロレンズ113を1つの画素と定義し、これを単位画素とする。各単位画素は、それぞれX座標とY座標のアドレスをもって(X,Y)と表記する。ここで、X=1、2、3の3列に配置されている中央領域の単位画素200は、1つのマイクロレンズ113に対して複数の分割画素201A及び201Bが対応するように配置されている。本実施形態では、X軸方向に2個の分割画素201A及び201Bが配置される。また、X=0、4に配置されている周辺領域の単位画素1402は、1つのマイクロレンズ113に対して1つの画素が対応するように配置されている。本実施形態では、2つの分割画素201A及び201Bで構成される単位画素200は、瞳分割方式位相差検出法に使用され、単位画素1402は、光飛行時間法に使用される。なお、単位画素200の構成は、図4及び図5で説明した構成と同様である。
14 is a diagram of the
図15は、図14の単位画素1402の構成例を示す回路図である。単位画素1402は、1つのフォトダイオード1501を有する。フォトダイオード1501には、2つの転送スイッチ1502A及び1502Cが接続される。転送スイッチ1502A及び1502Cには、それぞれ、フローティングディフュージョン1503A及び1503Cが接続される。フローティングディフュージョン1503Aには、リセットスイッチ1504A及びソースフォロアアンプ1505Aが接続される。フローティングディフュージョン1503Cには、リセットスイッチ1504C及びソースフォロアアンプ1505Cが接続される。ソースフォロアアンプ1505A及び1505Cには、それぞれ、セレクトスイッチ1506A及び1506Cが接続される。リセットスイッチ1504A,1504C及びソースフォロアアンプ1505A,1505Cのドレインは、基準電位1508を共有している。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration example of the
フォトダイオード1501は、マイクロレンズ113を通過した光を受光し、光電変換により、その受光量に応じた電荷を生成する光電変換部である。転送スイッチ1502Aは、フォトダイオード1501で発生した電荷をフローティングディフュージョン1503Aに転送する。転送スイッチ1502Cは、フォトダイオード1501で発生した電荷をフローティングディフュージョン1503Cに転送する。転送スイッチ1502A及び1502Cは、それぞれ、転送パルス信号PTXA及びPTXCによって制御される。フローティングディフュージョン1503A及び1503Cは、フォトダイオード1501から転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。
The
リセットスイッチ1504A及び1504Cは、それぞれ、フローティングディフュージョン1503A及び1503Cの電位を基準電位1508にリセットする。リセットスイッチ1504A及び1504Cは、リセットパルス信号PRESによって制御される。ソースフォロアアンプ1505Aは、MOSトランジスタを有するソースフォロア回路であり、フローティングディフュージョン1503Aに保持された電荷に基づく電圧を増幅して、画素信号として出力する。ソースフォロアアンプ1505Cは、MOSトランジスタを有するソースフォロア回路であり、フローティングディフュージョン1503Cに保持された電荷に基づく電圧を増幅して、画素信号として出力する。
The reset switches 1504A and 1504C reset the potentials of the floating
セレクトスイッチ1506Aは、ソースフォロアアンプ1505Aで増幅された画素信号を垂直出力線1507Aに出力する。セレクトスイッチ1506Cは、ソースフォロアアンプ1505Cで増幅された画素信号を垂直出力線1507Cに出力する。垂直出力線1507A及び1507Cは、同じ列の複数の単位画素1402で共有される。セレクトスイッチ1506A及び1506Cは、セレクトパルス信号PSELによって制御される。
The
図16は、単位画素1402のレイアウト例を示す図である。図15で説明したように、フォトダイオート1501は、その両端に2つの転送スイッチ1502A及び1502Cが接続される。フォトダイオード1501の電荷は、転送スイッチ1502A及び1502Cのいずれによっても転送可能である。また、転送スイッチ1502A及び1502Cには、それぞれ、フローティングディフュージョン1503A及び1503Cが接続されている。
FIG. 16 is a diagram illustrating a layout example of the
以上のように、中央領域のそれぞれの単位画素200は、複数のフォトダイオード401A及び401Bを有し、周辺領域のそれぞれの単位画素1402は、1つのフォトダイオード1501を有する。このような構成の撮像素子103を用いて、第1の実施形態で説明した駆動方法と同様の駆動方法により、画像内の位置によらず、精度良く焦点検出用信号を取得することができる。なお、本実施形態のように、距離画像を取得するための駆動方法に応じた撮像素子103の構成にすることにより、撮像素子103の回路レイアウトの効率化が図れる。
As described above, each
なお、第1の実施形態及び第2の実施形態においては、画像の中央領域では第1の駆動方法の瞳分割方式位相差検出法による焦点検出用信号を取得し、画像の周辺領域では第2の駆動方法の光飛行時間法による焦点検出用信号を取得する方法を説明した。しかし、画像の周辺領域に投射光が届かず、画像の周辺領域で光飛行時間法での焦点検出用信号の取得が困難な場合がある。また、画像の中央領域で大デフォーカスとなり、位相差が小さく、瞳分割方式位相差検出法が困難な場合がある。その場合、画像内の領域において、中央領域1102又は1302では第2の駆動方法による光飛行時間法を行い、周辺領域1101,1103又は1301では第1の駆動方法による瞳分割方式位相差検出法を行い、焦点検出用信号を取得してもよい。
In the first embodiment and the second embodiment, a focus detection signal by the pupil division type phase difference detection method of the first driving method is acquired in the central region of the image, and the second signal is acquired in the peripheral region of the image. A method of acquiring a focus detection signal by the time-of-flight method of driving method has been described. However, there is a case where the projection light does not reach the peripheral area of the image, and it is difficult to obtain the focus detection signal by the time-of-flight method in the peripheral area of the image. Further, there is a case where large defocus is caused in the center region of the image, the phase difference is small, and the pupil division type phase difference detection method is difficult. In that case, in the region in the image, the
以上のように、撮影条件に応じて、画像内の領域に応じて焦点検出用信号の取得方法を選択することにより、精度良く距離画像を取得することが可能となる。 As described above, it is possible to acquire a distance image with high accuracy by selecting a method for acquiring a focus detection signal according to a region in an image according to a shooting condition.
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
100 撮像装置、101 撮影レンズ、103 撮像素子、106 画像処理回路、109 制御回路、112 発光装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
被写体にパルス光を投射する投光部と、
前記投光部にパルス光を投射させずに、少なくとも前記撮像素子の第1の領域の画素を瞳分割方式位相差検出法に対応した第1の駆動方法で駆動して信号を読み出す第1の読み出し駆動と、前記投光部にパルス光を投射させ、少なくとも前記撮像素子の第2の領域の画素を光飛行時間法に対応した第2の駆動方法で駆動して信号を読み出す第2の読み出し駆動とを行うように制御する制御回路と、
前記第1の読み出し駆動により前記撮像素子から読み出された信号と、前記第2の読み出し駆動により前記撮像素子から読み出された信号とを用いて焦点調節情報を生成する画像処理回路と、
を有することを特徴とする撮像装置。 An image sensor having a plurality of pixels that perform photoelectric conversion;
A light projecting unit that projects pulsed light onto the subject;
Without projecting pulsed light to the light projecting unit, a to read out at least a first signal by driving a driving method corresponding pixels of the first area in the pupil slicing phase difference detection method of the imaging device A first read drive, and a pulse light is projected onto the light projecting unit, and at least the pixels in the second region of the image sensor are driven by a second drive method corresponding to the time-of-flight method to read out a signal . A control circuit that controls to perform read drive of
An image processing circuit for generating a focus adjustment information by using the signals read from the imaging device by the first read drive, and a signal read from the imaging device by the second reading drive,
An imaging device comprising:
前記制御回路は、前記焦点調節情報に応じて、前記撮影レンズを駆動することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Furthermore, it has a photographic lens for imaging light on the image sensor,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control circuit drives the photographing lens in accordance with the focus adjustment information .
被写体にパルス光を投射する投光部と、A light projecting unit that projects pulsed light onto the subject;
前記投光部にパルス光を投射させずに、少なくとも前記撮像素子の第1の領域の画素を瞳分割方式位相差検出法に対応した第1の駆動方法で駆動して信号を読み出す第1の読み出し駆動と、前記投光部にパルス光を投射させ、少なくとも前記撮像素子の第2の領域の画素を光飛行時間法に対応した第2の駆動方法で駆動して信号を読み出す第2の読み出し駆動とを行うように制御する制御回路と、First, at least the pixels in the first region of the image sensor are driven by the first driving method corresponding to the pupil division type phase difference detection method and the signal is read without projecting the pulsed light onto the light projecting unit. Read-out driving and second readout in which pulse light is projected onto the light projecting unit, and at least pixels in the second region of the image sensor are driven by a second driving method corresponding to the time-of-flight method to read out signals. A control circuit that controls to perform driving,
前記第1の読み出し駆動により前記撮像素子から読み出された信号を用いて被写体像のデフォーカス量を検出し、前記第2の読み出し駆動により前記撮像素子から読み出された信号を用いて前記被写体までの距離を算出する画像処理回路と、A defocus amount of a subject image is detected using a signal read from the image sensor by the first readout drive, and the subject is detected using a signal read from the image sensor by the second readout drive. An image processing circuit for calculating the distance to
を有することを特徴とする撮像装置。An imaging device comprising:
前記制御回路は、前記画像処理回路により検出された被写体像のデフォーカス量又は前記画像処理回路により算出された前記光飛行時間法により算出された前記被写体までの距離に応じて、前記撮影レンズを駆動することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。The control circuit controls the photographing lens according to a defocus amount of the subject image detected by the image processing circuit or a distance to the subject calculated by the optical time-of-flight method calculated by the image processing circuit. The imaging apparatus according to claim 3, wherein the imaging apparatus is driven.
前記第2の領域は、前記撮像素子の周辺領域であ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 first region is a central region of the image sensor,
The second region, the imaging apparatus according to any one of claims 1-4, characterized in that the peripheral area of the imaging element.
前記第2の領域は、前記撮像素子の中央領域であ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 first region is a peripheral region of the image sensor,
The second region, the imaging apparatus according to any one of claims 1-4, characterized in that the central region of the imaging element.
前記第2の領域のそれぞれの画素は、1つの光電変換部を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像装置。 Each pixel in the first region has a plurality of photoelectric conversion units,
Wherein each of the pixels of the second region, the imaging apparatus according to any one of claims 1-6, characterized in that it comprises a single photoelectric conversion unit.
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