JP6609113B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
第1実施形態による撮像装置について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態による撮像装置100の全体構成を示す図である。
また、第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、各々の読み出し周期1003内において像信号ABの読み出しが行われる。従って、読み出し周期1003内において、PD601aに蓄積されている電荷とPD601bに蓄積されている電荷とがFD部603に転送される。
また、読み出し周期1001においては、PD601aで発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードが適用される。
また、読み出し周期1002においては、読み出し周期1001において適用される第2のモードとは異なるモードが適用される。本実施形態では、PD601aとPD601bとでそれぞれ発生した電荷に対する信号に対して合成処理を行い、合成処理が行われた信号に対して読み出しを行う第1のモードが、読み出し周期1002において適用される。
第2実施形態による撮像装置について、図13を用いて説明する。図1乃至図12に示す第1実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
第1実施形態では、図8に示すように、1フレームの情報から5×5の測距枠801のAF演算を行うため、領域Region_iを5箇所に設定している(以下、このような測距モードを、多数枠測距モードと称する)。これに対し、本実施形態では、1フレームの情報に対して行うAF演算を限定することで、撮像素子106の信号読出し時間を短縮する例について説明する。なお、本実施形態における撮像装置の構成は、第1実施形態において図1から図7および図9から図10を用いて示した構成と同様であるので、第1実施形態と同様の構成についての説明は省略する。第1実施形態と本実施形態とが異なっているのは、各フレームにおける、焦点検出用の像信号の読み出し(AF演算)に使用する測距枠1301の設定である。従って、ここでは、測距枠1301の設定について主に説明することとする。
第3実施形態による撮像装置について、図14乃至図15を用いて説明する。図1乃至図13に示す第1又は第2実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
第1および第2実施形態では、領域Region_iでの画素信号の読み出し走査において、像信号Aや像信号ABの読出しにそれぞれ1Hの時間をかけ、像信号Aの読み出しと像信号ABの読み出しとを行う場合には、計2Hの時間がかかる動作とした。しかしながら、スリットローリング動作でない場合には、必ずしも2Hの時間をかけるという制約の必要はない。例えば、メカニカルシャッター120により露光制御される静止画撮影モードにおいては、スリットローリング動作は行わないため、領域Region_iにおいて、2H分の時間よりも短い時間で像信号Aの読み出し及び像信号ABの読出しを行うことができる。以下、静止画像を撮影するモードである静止画撮影モードと動画像を撮影するモードである動画撮影モードで読み出し動作を変更する例について説明する。動画撮影モードにおける動作は、上述した第1および第2実施形態の動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。
第4実施形態による撮像装置について、図16乃至図17bを用いて説明する。図1乃至図15に示す第1乃至第3実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
第1実施形態から第3実施形態では、領域Region_iにおいては像信号Aと像信号ABを読み出すものとして説明した。しかし、像信号Aと像信号Bを読み出すという構成も考えられる。本実施形態では、この場合の構成を提示する。なお、本実施形態における撮像装置の構成は、図1から図8に示した構成については第1実施形態と同様であるので、その説明については省略する。本実施形態と第1実施形態とが異なっているのは、領域Region_iにおいて像信号Aと像信号Bを読み出す構成であるので、ここではその構成のみについて説明する。
また、第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、各々の読み出し周期1603内において像信号ABの読み出しが行われる。従って、読み出し周期1603内において、PD601aに蓄積されている電荷とPD601bに蓄積されている電荷とがFD部603に転送される。
また、読み出し周期1601においては、PD601aで発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードが適用される。
また、読み出し周期1602においては、読み出し周期1601において適用される第2のモードとは異なるモードが適用される。本実施形態では、PD601bで発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第3のモードが、読み出し周期1602において適用される。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、1つの単位画素200内に副画素a,bが2つ設けられている場合を例に説明したが、1つの単位画素200内に設ける副画素の数は2つに限定されるものではなく、適宜設定し得る。
Claims (30)
- 行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像手段であって、各々の前記単位画素は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含み、前記撮像手段は、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行い、前記合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードとを少なくともとり得る撮像手段と、
前記画素領域における各行に対して所定の読み出し周期の長さの倍数でリセット走査および読み出し走査のタイミングを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記画素領域のうちの第1の領域に位置する第1の行に対しては、前記第1のモードでの前記読み出しを行い、前記画素領域のうちの前記第1の領域とは異なる第2の領域に位置する第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しを行い、
前記所定の読み出し周期は、前記第1の領域に位置する前記第1の行に対して行われる前記第1のモードでの前記読み出しを行う第1の読み出し周期と、前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードでの前記読み出しを行う前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期とを含み、画像を撮影する際において、前記第1の読み出し周期の長さと、前記第2の読み出し周期の長さとが、互いに等しい、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しと前記第2のモードとは異なるモードでの読み出しとを行い、
前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードとは異なる前記モードでの前記読み出しは、前記第1の読み出し周期と前記第2の読み出し周期のいずれとも別の第3の読み出し周期において行われ、
画像を撮影する際における、前記第1の読み出し周期の長さと、前記第2の読み出し周期の長さと、前記第3の読み出し周期の長さとが、互いに等しい
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記第2のモードとは異なる前記モードは、前記第1のモードである
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項3に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素のうちの前記第2の領域内に位置する第1の単位画素から前記第1のモードで読み出される信号と、前記第1の単位画素から前記第2のモードで読み出される信号とに基づいて、焦点検出を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項3又は4に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素の各々から前記第1のモードでそれぞれ読み出される信号に基づいて、被写体の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項2に記載の撮像装置において、
前記撮像手段は、前記第2の光電変換部で発生した前記電荷に対する前記信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第3のモードを更にとり得、
前記第2のモードとは異なる前記モードは、前記第3のモードである
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素のうちの前記第2の領域内に位置する第1の単位画素から前記第2のモードで読み出される信号と、前記第1の単位画素から前記第3のモードで読み出される信号とに基づいて、焦点検出を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項6又は7に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記第2の領域内に位置する前記複数の単位画素の各々から前記第2のモードでそれぞれ読み出される信号と、前記第2の領域内に位置する前記複数の単位画素の各々から前記第3のモードでそれぞれ読み出される信号とをそれぞれ合成処理することにより得られる信号と、前記第1の領域内に位置する前記複数の単位画素の各々から前記第1のモードでそれぞれ読み出される信号とに基づいて、被写体の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記第1の光電変換部からフローティングディフュージョンへの電荷転送が、前記第2の読み出し周期において行われ、
少なくとも前記第2の光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの電荷転送が、前記第1の読み出し周期と前記第2の読み出し周期のいずれとも別の第3の読み出し周期において行われる
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記第2の領域の設定に限定を加える第1の設定モードと、前記第2の領域の設定に限定を加えない第2の設定モードをとり得、
前記限定は、前記第2の領域の数、前記第2の領域の位置、および、1つの前記第2の領域に含まれる前記単位画素の行の数のうちの少なくともいずれかである
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記第2の領域は、合焦状態を検出するための測距枠に対応しており、
前記制御手段は、前記撮像装置の撮影モードまたは焦点調節モードに従って前記第1の設定モードと前記第2の設定モードとを切り替え、前記撮影モードは高フレームレートの撮影モードと低フレームレートの撮影モードとを含み、前記焦点調節モードは、複数の前記測距枠を用いる焦点調節モードと、一つの前記測距枠を用いる焦点調節モードとを含む
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項11に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記第2の設定モードにおいて、前記第2の設定モードで設定した前記測距枠で検出された合焦状態に従って測距枠が選択された場合には、前記選択された測距枠を設定する前記第1の設定モードに切り替える
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項10に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記第1の設定モードにおいて前記第1の領域の設定を変更する場合には、前記画素領域の各行のリセット走査から前記設定を変更する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記撮像装置は、動画像を撮影するモードである動画撮影モードと、静止画像を撮影するモードである静止画撮影モードとをとり得、
前記制御手段は、前記動画撮影モードでは、前記第2の読み出し周期の長さを、前記第1の読み出し周期の長さと同じに設定し、前記静止画撮影モードでは、前記第2の読み出し周期の長さを、前記第1の読み出し周期の長さよりも短く設定する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から14のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記第1の領域は、前記画素領域の垂直方向に設定された複数の第1の領域であり、
前記複数の前記第1の領域のうちの一の前記第1の領域に含まれる前記単位画素の行の数と、前記複数の前記第1の領域のうちの他の前記第1の領域に含まれる前記単位画素の行の数とが異なる
ことを特徴とする撮像装置。 - 行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像手段であって、各々の前記単位画素は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含み、前記撮像手段は、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行い、前記合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードとを少なくともとり得る撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
第1の読み出し周期において、前記画素領域のうちの第1の領域に位置する第1の行に対して、前記第1のモードでの前記読み出しを行うステップと、
前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期において、前記画素領域のうちの前記第1の領域とは異なる第2の領域に位置する第2の行に対して、前記第2のモードでの前記読み出しを行うステップと
を含み、
前記画素領域における各行に対して、前記第1の読み出し周期および前記第2の読み出し周期を含む所定の読み出し周期の長さの倍数でリセット走査および読み出し走査のタイミングが制御されており、
画像を撮影する際における、前記第1の読み出し周期の長さと、前記第2の読み出し周期の長さとが、互いに等しい
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像手段であって、各々の前記単位画素は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含み、前記撮像手段は、前記画素領域に含まれる各行の前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷をリセットするリセットモードと、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行い、前記合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードとを少なくともとり得る撮像手段と、
前記画素領域における各行に対して所定の読み出し周期の長さの倍数に基づいてリセット走査および読み出し走査を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記画素領域のうちの第1の領域に位置する第1の行に対しては、前記第1のモードでの前記読み出しを行い、前記画素領域のうちの前記第1の領域とは異なる第2の領域に位置する第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しを行い、
前記リセットモードでの前記リセットは、前記第1のモードでの前記読み出しまたは、前記第2のモードでの前記読み出しに対して実質的に同時に行われる、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項17に記載の撮像装置において、
前記所定の読み出し周期は、前記第1の領域に位置する前記第1の行に対して行われる前記第1のモードでの前記読み出しを行う第1の読み出し周期と、前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードでの前記読み出しを行う前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期とを含み、
前記制御手段は、前記第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しと前記第2のモードとは異なるモードでの読み出しとを行い、
前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードとは異なる前記モードでの前記読み出しは、前記第1の読み出し周期と前記第2の読み出し周期のいずれとも別の第3の読み出し周期において行われ、
画像を撮影する際における、前記第1の読み出し周期の長さと、前記第2の読み出し周期の長さと、前記第3の読み出し周期の長さとが、互いに等しい
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項18に記載の撮像装置において、
前記第2のモードとは異なる前記モードは、前記第1のモードである
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項19に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素のうちの前記第2の領域内に位置する第1の単位画素から前記第1のモードで読み出される信号と、前記第1の単位画素から前記第2のモードで読み出される信号とに基づいて、焦点検出を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項19又は20に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素の各々から前記第1のモードでそれぞれ読み出される信号に基づいて、被写体の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項17から21のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記所定の読み出し周期は、前記第1の領域に位置する前記第1の行に対して行われる前記第1のモードでの前記読み出しを行う第1の読み出し周期と、前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードでの前記読み出しを行う前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期とを含み、
前記第1の光電変換部からフローティングディフュージョンへの電荷転送が、前記第2の読み出し周期において行われ、
少なくとも前記第2の光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの電荷転送が、前記第1の読み出し周期と前記第2の読み出し周期のいずれとも別の第3の読み出し周期において行われる
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項17から22のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記リセットに対して実質的に同時に行われる前記第1のモードでの前記読み出しは、前記第2の光電変換部からフローティングディフュージョンへの電荷転送のタイミングで行われ、
前記リセットに対して実質的に同時に行われる前記第2のモードでの前記読み出しは、前記第1の光電変換部からフローティングディフュージョンへの電荷転送のタイミングで行われる
ことを特徴とする撮像装置。 - 行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像手段であって、各々の前記単位画素は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含み、前記撮像手段は、前記画素領域に含まれる各行の前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対するリセットを各行に対して順次行うローリングリセットモードと、前記リセットを各行に対して同時に行うグローバルリセットモードと、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行い、前記合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して前記合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードとを少なくともとり得る撮像手段と、
前記画素領域における各行に対して所定の読み出し周期の長さの倍数に基づいてリセット走査および読み出し走査を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記画素領域のうちの第1の領域に位置する第1の行に対しては、前記第1のモードでの前記読み出しを行い、前記画素領域のうちの前記第1の領域とは異なる第2の領域に位置する第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しを行い、
前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードでの前記読み出しの周期は、前記第2のモードでの前記読み出しに対してローリングリセットモードでの前記リセットが行われた場合と、前記グローバルリセットモードでの前記リセットが行われた場合とで互いに異なる、
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項24に記載の撮像装置において、
前記所定の読み出し周期は、前記第1の領域に位置する前記第1の行に対して行われる前記第1のモードでの前記読み出しを行う第1の読み出し周期と、前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードでの前記読み出しを行う前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期とを含み、
前記制御手段は、前記第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しと前記第2のモードとは異なるモードでの読み出しとを行い、
前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードとは異なる前記モードでの前記読み出しは、前記第1の読み出し周期と前記第2の読み出し周期のいずれとも別の第3の読み出し周期において行われ、
画像を撮影する際における、前記第1の読み出し周期の長さと、前記第2の読み出し周期の長さと、前記第3の読み出し周期の長さとが、互いに等しい
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項25に記載の撮像装置において、
前記第2のモードとは異なる前記モードは、前記第1のモードである
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項26に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素のうちの前記第2の領域内に位置する第1の単位画素から前記第1のモードで読み出される信号と、前記第1の単位画素から前記第2のモードで読み出される信号とに基づいて、焦点検出を行う
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項26又は27に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記複数の単位画素の各々から前記第1のモードでそれぞれ読み出される信号に基づいて、被写体の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項24から28のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記所定の読み出し周期は、前記第1の領域に位置する前記第1の行に対して行われる前記第1のモードでの前記読み出しを行う第1の読み出し周期と、前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードでの前記読み出しを行う前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期とを含み、
前記第1の光電変換部からフローティングディフュージョンへの電荷転送が、前記第2の読み出し周期において行われ、
少なくとも前記第2の光電変換部から前記フローティングディフュージョンへの電荷転送が、前記第1の読み出し周期と前記第2の読み出し周期のいずれとも別の第3の読み出し周期において行われる
ことを特徴とする撮像装置。 - 請求項1から15のいずれか1項の撮像装置において、
前記制御手段は、第1の読み出し周期において所定の領域に含まれる前記複数の単位画素から第1の個数の第1の信号を出力させ、前記第1の読み出し周期とは別の第2の読み出し周期において前記所定の領域に含まれる前記複数の単位画素から、前記第1の個数と実質的に同一である第2の個数の第2の信号を出力させる
ことを特徴とする撮像装置。
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