JP6883082B2 - Imaging device and its control method - Google Patents

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本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus and a control method thereof.

近年、CMOSセンサなど撮像素子を用いた撮像装置においては多機能化が進み、静止画/動画といった撮像画像の生成だけでなく、例えば焦点調節のような撮像装置の制御も撮像素子で得た被写体情報に基づいて行われるようになっている。 In recent years, image pickup devices using image pickup devices such as CMOS sensors have become more multifunctional, and subjects obtained by the image pickup device not only for generating captured images such as still images / moving images but also for controlling the image pickup device such as focus adjustment. It is designed to be informed.

例えば、特許文献1には、撮像素子から得た信号を用いて瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。特許文献1では、撮像素子の画素毎に1つのマイクロレンズと2つのフォトダイオードを備えることにより、それぞれのフォトダイオードは撮影レンズの異なる瞳を通過した光を受光する。この2つのフォトダイオードからの出力信号を比較することで焦点検出が可能となると共に、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撮像画像を生成することも可能となる。 For example, Patent Document 1 discloses a technique capable of pupil division type focus detection using a signal obtained from an image sensor. In Patent Document 1, by providing one microlens and two photodiodes for each pixel of the image sensor, each photodiode receives light that has passed through different pupils of the photographing lens. Focus detection is possible by comparing the output signals from these two photodiodes, and it is also possible to generate an captured image by adding the output signals from the two photodiodes.

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

しかしながら、特許文献1のように各画素が複数のフォトダイオードを有する場合には、全画素の信号を読み出すのに長い時間を要してしまう。 However, when each pixel has a plurality of photodiodes as in Patent Document 1, it takes a long time to read the signals of all the pixels.

本発明の目的は、読出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus capable of obtaining good image quality while suppressing an increase in reading time and a control method thereof.

本発明の一観点によれば、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素子であって、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む撮像素子と、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制御手段と、を備え、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と前記第1のモードでの前記読み出しとを行い、前記制御手段は、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のリセットを、前記第1のモードでの前記読み出し及び前記第2のモードでの前記読み出しに同期するタイミングで制御し、前記制御手段によって、前記第2の行について前記第1のモードで前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2のモードで前記撮像素子から読み出される信号数と等前記第1の行について前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2の行について前記撮像素子から読み出される信号数よりも少ないことを特徴とする撮像装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, an image sensor having a plurality of microlenses arranged in the matrix direction and a pixel region in which a plurality of unit pixels are arranged in the matrix direction corresponding to each of the plurality of microlenses. Each of the unit pixels is generated in an image sensor including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit, and in the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit, respectively. A first mode, which is a mode for reading the signal corresponding to the charged charge, and a second mode, which is a mode for reading the signal corresponding to the charge generated by the first photoelectric conversion unit. The control means includes a control means capable of taking at least the above, and the control means performs the reading in the first mode with respect to the first row located in the first region of the pixel region. For the second row located in the second region of the pixel region different from the first region, the read in the second mode and the read in the first mode The control means resets the charges generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit of each row included in the pixel region, respectively, in the first mode. The number of signals read from the image sensor in the first mode for the second row by the control means , which is controlled at a timing synchronized with the reading in the second mode, is the second mode. in the equal his rather the number of signals read from the imaging device, the first number of signals read from the imaging device for line, characterized in that less than the number of signals read from the imaging device for said second row An image sensor is provided.

本発明によれば、焦点検出用の信号の取得のための読出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image pickup apparatus capable of obtaining good image quality and a control method thereof while suppressing an increase in reading time for acquiring a signal for focus detection.

本発明の第1実施形態による撮像装置の全体構成図である。It is an overall block diagram of the image pickup apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態による撮像素子の画素配置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the pixel arrangement of the image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 撮影レンズの射出瞳から出る光束と画素との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the light flux emitted from the exit pupil of a photographing lens, and a pixel. 焦点調節状態と像信号の相関との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the focus adjustment state and the correlation of an image signal. 本発明の第1実施形態による撮像素子の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像素子の単位画素の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the unit pixel of the image pickup device according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像素子の各単位画素列の読出し回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reading circuit of each unit pixel string of the image pickup device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像素子の画素配列に対して設定される測距枠を示す図である。It is a figure which shows the distance measuring frame set with respect to the pixel arrangement of the image sensor according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置における撮像素子の単位画素行の読出し動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the reading operation of the unit pixel line of the image pickup device in the image pickup apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置における撮像素子の単位画素行の読出し動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the reading operation of the unit pixel line of the image pickup device in the image pickup apparatus by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置における撮像素子の単位画素行の読出し動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the reading operation of the unit pixel line of the image pickup device in the image pickup apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置における撮像素子のスリットローリング動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the slit rolling operation of the image pickup device in the image pickup apparatus according to 1st Embodiment of this invention. 従来の撮像素子のスリットローリング動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the slit rolling operation of the conventional image sensor. 不適切なスリットローリング動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of an inappropriate slit rolling operation. 本発明の第2実施形態による撮像装置における測距枠の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the distance measuring frame in the image pickup apparatus according to 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による撮像装置における静止画撮影動作のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the still image shooting operation in the image pickup apparatus according to 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による撮像装置における静止画撮影動作での読出し動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the reading operation in the still image shooting operation in the image pickup apparatus according to 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による撮像装置におけるスリットローリング動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the slit rolling operation in the image pickup apparatus according to 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による撮像装置における撮像素子の単位画素行の読出し動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the reading operation of the unit pixel line of the image pickup device in the image pickup apparatus according to 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による撮像装置における撮像素子の単位画素行の読出し動作のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the reading operation of the unit pixel line of the image pickup device in the image pickup apparatus according to 4th Embodiment of this invention.

特許文献1のように各画素が複数のフォトダイオードを有する場合には、全画素の信号を読み出すのに長い時間を要してしまう。 When each pixel has a plurality of photodiodes as in Patent Document 1, it takes a long time to read the signals of all the pixels.

そこで、焦点検出処理に使用する画素行では、各画素のフォトダイオード毎に独立に信号を読出し、焦点検出処理を行わない画素エリアでは、画素内でフォトダイオードの信号を加算して画像生成用の信号のみを読み出すようにする。そうすれば、読出し時間の増大を抑制することもできる。 Therefore, in the pixel row used for the focus detection process, the signal is read independently for each photodiode of each pixel, and in the pixel area where the focus detection process is not performed, the photodiode signal is added within the pixel to generate an image. Read only the signal. By doing so, it is possible to suppress an increase in the reading time.

しかしながら、その場合、焦点検出に使用する画素行とそうではない画素行とでは、読出しに掛かる時間が異なる。そのために、ライブビューや動画撮影時の動作として一般的なスリットローリング動作においては、画素行によって蓄積時間が異なり露光量が異なってしまう現象(以下、「露光量ずれ」と呼ぶ)が発生してしまう。 However, in that case, the pixel row used for focus detection and the pixel row not used for focus detection differ in the time required for reading. Therefore, in the slit rolling operation, which is a general operation during live view and movie shooting, a phenomenon occurs in which the accumulation time differs depending on the pixel row and the exposure amount differs (hereinafter, referred to as "exposure amount deviation"). It ends up.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
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。
[First Embodiment]
The image pickup apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an image pickup apparatus 100 according to the present embodiment.

図1に示すように、結像光学系の先端に配置された第1のレンズ群101は、光軸方向に進退可能に保持される。絞り102は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う。第2のレンズ群103は、第1のレンズ群101の進退動作と連動して変倍作用(ズーム機能)を為す。第3のレンズ群104は、光軸方向の進退移動により焦点調節を行う。 As shown in FIG. 1, the first lens group 101 arranged at the tip of the imaging optical system is held so as to be able to move forward and backward in the optical axis direction. The aperture 102 adjusts the amount of light at the time of photographing by adjusting the aperture diameter thereof. The second lens group 103 performs a magnification-changing action (zoom function) in conjunction with the advancing / retreating operation of the first lens group 101. The third lens group 104 adjusts the focus by moving forward and backward in the optical axis direction.

光学的ローパスフィルタ105は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。撮像素子(撮像ユニット)106は、レンズ群101,103,104によって結像された被写体像を光電変換(撮像)して撮像信号(画素信号)を生成する。ここでは、撮像素子106にはベイヤー配列のCMOSイメージセンサが使用されるものとする。 The optical low-pass filter 105 is an optical element for reducing false color and moire of a captured image. The image sensor (imaging unit) 106 generates an imaging signal (pixel signal) by photoelectric conversion (imaging) of the subject image imaged by the lens groups 101, 103, 104. Here, it is assumed that a Bayer array CMOS image sensor is used for the image sensor 106.

撮像素子106から出力されるアナログ画像信号はAFE(Analog Front End)107によりデジタル信号(画像データ)に変換されてDFE(Digital Front End)108に入力され、所定の演算処理が施される。DSP(Digital Signal Processer)109は、DFE108から出力される画像データに対する補正処理や現像処理などを行なう。また、DSP109は、画像データから焦点ずれ量を算出するAF(オートフォーカス)演算も行う。 The analog image signal output from the image sensor 106 is converted into a digital signal (image data) by the AFE (Analog Front End) 107, input to the DFE (Digital Front End) 108, and subjected to predetermined arithmetic processing. The DSP (Digital Signal Processor) 109 performs correction processing, development processing, and the like on the image data output from the DFE 108. The DSP 109 also performs AF (autofocus) calculation for calculating the amount of defocus from the image data.

記録媒体110には画像データが記録される。表示部111は撮影した画像や各種メニュー画面などを表示するためのものであり、液晶ディスプレイ(LCD)などが使用される。 Image data is recorded on the recording medium 110. The display unit 111 is for displaying captured images, various menu screens, and the like, and a liquid crystal display (LCD) or the like is used.

RAM112は画像データなどを一時的に記憶するものであり、DSP109と接続されている。タイミングジェネレータ(TG)113は、撮像素子106に駆動信号を供給する。 The RAM 112 temporarily stores image data and the like, and is connected to the DSP 109. The timing generator (TG) 113 supplies a drive signal to the image sensor 106.

CPU(コントローラ、制御部)114は、AFE107,DFE108,DSP109,TG113,及び、絞り駆動回路115の制御を行う。また、CPU114は、DSP109のAF演算結果に基づいてフォーカス駆動回路116を制御する。CPU114によって行われるこれらの制御は、CPU114がROM119または不図示のメモリに記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで実現される。 The CPU (controller, control unit) 114 controls the AFE107, DFE108, DSP109, TG113, and the aperture drive circuit 115. Further, the CPU 114 controls the focus drive circuit 116 based on the AF calculation result of the DSP 109. These controls performed by the CPU 114 are realized by the CPU 114 reading and executing a control program stored in the ROM 119 or a memory (not shown).

絞り駆動回路115は、絞りアクチュエータ117を駆動制御することにより絞り102を駆動する。フォーカス駆動回路116は、フォーカスアクチュエータ118を駆動制御することにより第3のレンズ群104を光軸方向に進退移動させ、これにより焦点調節を行う。ROM119は、各種補正データ等を記憶するものである。メカニカルシャッター120は、静止画撮影時において撮像素子106への露光量を制御する。メカニカルシャッター120は、ライブビュー動作時や動画撮影時においては開状態を保持し、撮像素子106を露光し続ける状態となる。シャッター駆動回路121は、メカニカルシャッター120を制御する。 The diaphragm drive circuit 115 drives the diaphragm 102 by driving and controlling the diaphragm actuator 117. The focus drive circuit 116 drives and controls the focus actuator 118 to move the third lens group 104 forward and backward in the optical axis direction, thereby adjusting the focus. The ROM 119 stores various correction data and the like. The mechanical shutter 120 controls the amount of exposure to the image sensor 106 during still image shooting. The mechanical shutter 120 keeps the open state during the live view operation or the moving image shooting, and keeps exposing the image sensor 106. The shutter drive circuit 121 controls the mechanical shutter 120.

図2は、撮像素子106の画素配置を示す模式的に示す図である。図2に示すように、単位画素200が行列状(2次元、行列方向)、即ち、マトリクス状に配列されており、各単位画素200に対してR(Red)/G(Green)/B(Blue)のカラーフィルタがベイヤー状に配置されている。また、各単位画素200内にはそれぞれ副画素a,副画素bが配置されており、フォトダイオード(以下PDと表す)201a、201bがそれぞれの副画素a,bに配置されている。副画素a,bから出力される各々の撮像信号は焦点検出に利用され、副画素a,副画素bから出力される撮像信号を加算した信号であるa/b合成信号は画像生成用に利用される。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the pixel arrangement of the image sensor 106. As shown in FIG. 2, the unit pixels 200 are arranged in a matrix (two-dimensional, matrix direction), that is, in a matrix, and R (Red) / G (Green) / B (for each unit pixel 200). Blue) color filters are arranged in a Bayer shape. Further, sub-pixels a and sub-pixels b are arranged in each unit pixel 200, and photodiodes (hereinafter referred to as PDs) 201a and 201b are arranged in the sub-pixels a and b, respectively. Each image pickup signal output from the sub-pixels a and b is used for focus detection, and the a / b composite signal, which is a signal obtained by adding the image pickup signals output from the sub-pixel a and the sub-pixel b, is used for image generation. Will be done.

図3は、第1〜第3のレンズ群101,103,104及び絞り102により構成される撮影レンズの射出瞳から出る光束と単位画素200との関係を示した模式的に示す図である。図3において、図2と同様の部分については、同じ符号を付して示している。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the light flux emitted from the exit pupil of the photographing lens composed of the first to third lens groups 101, 103, 104 and the aperture 102 and the unit pixel 200. In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 2 are shown with the same reference numerals.

図3に示すように、カラーフィルタ301とマイクロレンズ302とが、各々の単位画素200上に形成されている。撮影レンズの射出瞳303を通過した光は、光軸304を中心として単位画素200に入射する。撮影レンズの射出瞳303の一部の領域である瞳領域305を通過する光束は、マイクロレンズ302を通って、副画素aで受光される。一方、射出瞳303の他の一部の領域である瞳領域306を通過する光束は、マイクロレンズ302を通って、副画素bで受光される。したがって、副画素aと副画素bは、それぞれ、撮影レンズの射出瞳303の別々の瞳領域305,306の光を受光している。このため、副画素aと副画素bの出力信号を比較することで位相差方式の焦点検出が可能となる。 As shown in FIG. 3, the color filter 301 and the microlens 302 are formed on each unit pixel 200. The light that has passed through the exit pupil 303 of the photographing lens is incident on the unit pixel 200 about the optical axis 304. The luminous flux that passes through the pupil region 305, which is a part of the exit pupil 303 of the photographing lens, passes through the microlens 302 and is received by the sub-pixel a. On the other hand, the luminous flux passing through the pupil region 306, which is another part of the exit pupil 303, is received by the sub-pixel b through the microlens 302. Therefore, the sub-pixel a and the sub-pixel b receive the light of the separate pupil regions 305 and 306 of the exit pupil 303 of the photographing lens, respectively. Therefore, the focus detection of the phase difference method becomes possible by comparing the output signals of the sub-pixel a and the sub-pixel b.

図4は、副画素aから得られる像信号波形401と副画素bから得られる像信号波形402との相関関係を、異なる焦点状態について示す図である。図4(a)に示すように、合焦状態から外れている場合には、副画素a,bのそれぞれから得られる像信号波形401と402とは一致せず、大きくずれた状態となる。合焦状態に近づくと、図4(b)に示すように、それぞれの像信号波形401と402とのずれは小さくなり、合焦状態では像信号波形401と402とが重なり合うことになる。このように副画素a,bから得られる像信号波形401と402のズレ量から焦点のずれ量(デフォーカス量)を検出し、焦点調節を行うことができる。 FIG. 4 is a diagram showing the correlation between the image signal waveform 401 obtained from the sub-pixel a and the image signal waveform 402 obtained from the sub-pixel b for different focal states. As shown in FIG. 4A, when the image signal waveforms are out of focus, the image signal waveforms 401 and 402 obtained from the sub-pixels a and b do not match, and the image signal waveforms 401 and 402 are largely deviated from each other. As the focus approaches, as shown in FIG. 4B, the deviation between the image signal waveforms 401 and 402 becomes smaller, and the image signal waveforms 401 and 402 overlap each other in the focus state. In this way, the amount of defocus (defocus amount) can be detected from the amount of defocus between the image signal waveforms 401 and 402 obtained from the sub-pixels a and b, and the focus can be adjusted.

図5は、撮像素子106の全体構成を示す図である。画素領域PAには、単位画素200がp11〜pknのように行列状(n行×k列)、即ち、マトリクス状に配置されている。ここで、単位画素200の構成を、図6を用いて説明する。図6は、撮像素子の単位画素の回路構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the overall configuration of the image sensor 106. In the pixel region PA, the unit pixels 200 are arranged in a matrix (n rows × k columns), that is, in a matrix like p11 to pkn. Here, the configuration of the unit pixel 200 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a unit pixel of an image sensor.

図6において、前述した副画素a,bのPD(光電変換部)601a,601bに入射した光信号が、PD601a,601bによって光電変換され、露光量に応じた電荷がPD601a,601bに蓄積される。転送ゲート602a,602bのゲートに印加する信号txa,txbをそれぞれHighレベルにすることで、PD601a,601bに蓄積されている電荷がFD(フローティングディフュージョン)部603に転送される(電荷転送)。FD部603は、フローティングディフュージョンアンプ604(以下FDアンプと表す)のゲートに接続されており、PD601a,601bから転送されてきた電荷量がFDアンプ604によって電圧量に変換される。 In FIG. 6, the optical signals incident on the PDs (photoelectric conversion units) 601a and 601b of the sub-pixels a and b described above are photoelectrically converted by the PDs 601a and 601b, and charges corresponding to the exposure amount are accumulated in the PDs 601a and 601b. .. By setting the signals txa and txb applied to the gates of the transfer gates 602a and 602b to high levels, respectively, the charges accumulated in the PD601a and 601b are transferred to the FD (floating diffusion) unit 603 (charge transfer). The FD unit 603 is connected to the gate of the floating diffusion amplifier 604 (hereinafter referred to as an FD amplifier), and the amount of electric charge transferred from the PD601a and 601b is converted into a voltage amount by the FD amplifier 604.

FD部603をリセットするためのFDリセットスイッチ605のゲートに印加する信号resをHighレベルとすることにより、FD部603がリセットされる。また、PD601a,601bの電荷をリセットする場合には、信号resと信号txa,txbとを同時にHighレベルとする。これにより、転送ゲート602a,602b及びFDリセットスイッチ605の両方がON状態となり、FD部603経由でPD601a,601bがリセットされる。画素選択スイッチ606のゲートに印加する信号selをHighレベルとすることにより、FDアンプ604によって電圧に変換された画素信号が単位画素200の出力voutに出力される。 The FD unit 603 is reset by setting the signal res applied to the gate of the FD reset switch 605 for resetting the FD unit 603 to the High level. When resetting the charges of PD601a and 601b, the signal res and the signals txa and txb are set to the high level at the same time. As a result, both the transfer gates 602a and 602b and the FD reset switch 605 are turned on, and the PD601a and 601b are reset via the FD unit 603. By setting the signal sel applied to the gate of the pixel selection switch 606 to the High level, the pixel signal converted into a voltage by the FD amplifier 604 is output to the output vout of the unit pixel 200.

図5に示すように、垂直走査回路501は、前述の単位画素200の各スイッチを制御するres,txa,txb,selといった駆動信号を各単位画素200に供給する。これらの駆動信号res,txa,txb,selは、行毎において共通となっている。各単位画素200の出力voutは、列毎に垂直出力線502を介して列共通読出し回路503に接続されている。 As shown in FIG. 5, the vertical scanning circuit 501 supplies drive signals such as res, txt, txb, and sel that control each switch of the unit pixel 200 to each unit pixel 200. These drive signals res, txa, txb, and sel are common to each row. The output vout of each unit pixel 200 is connected to the column common read circuit 503 via a vertical output line 502 for each column.

ここで、列共通読出し回路503の構成を、図7を用いて説明する。 Here, the configuration of the column common readout circuit 503 will be described with reference to FIG. 7.

垂直出力線502は、単位画素200の列毎に設けられ、1列分の単位画素200の出力voutが接続されている。垂直出力線502には電流源504が接続されており、電流源504と、垂直出力線502に接続された単位画素200のFDアンプ604とによってソースフォロワ回路が構成される。 The vertical output line 502 is provided for each row of the unit pixel 200, and the output vout of the unit pixel 200 for one row is connected. A current source 504 is connected to the vertical output line 502, and a source follower circuit is formed by the current source 504 and the FD amplifier 604 of the unit pixel 200 connected to the vertical output line 502.

図7において、クランプ容量701はC1の容量を有しており、フィードバック容量702はC2の容量を有しており、演算増幅器703は、基準電源Vrefに接続された非反転入力端子を有している。スイッチ704はフィードバック容量702の両端をショートさせるためのものであり、スイッチ704は信号cfsによって制御される。 In FIG. 7, the clamp capacitance 701 has a capacitance of C1, the feedback capacitance 702 has a capacitance of C2, and the operational amplifier 703 has a non-inverting input terminal connected to the reference power supply Vref. There is. The switch 704 is for short-circuiting both ends of the feedback capacitance 702, and the switch 704 is controlled by the signal cfs.

転送スイッチ705〜708は、それぞれ単位画素200から読み出される信号を各信号保持容量709〜712に転送するためのものである。後述する読出し動作によって、第1のS信号保持容量709には、副画素aから出力される画素信号Saが記憶される。また、第2のS信号保持容量711には、副画素aから出力される信号と副画素bから出力される信号とを合成(加算)した信号であるa/b合成信号Sabが記憶される。また、第1のN信号保持容量710及び第2のN信号保持容量712には、単位画素200のノイズ信号Nがそれぞれ記憶される。各信号保持容量709〜712は、それぞれ列共通読出し回路503の出力vsa,vna,vsb,vnbに接続されている。 The transfer switches 705 to 708 are for transferring the signals read from the unit pixels 200 to the signal holding capacities 709 to 712, respectively. The pixel signal Sa output from the sub-pixel a is stored in the first S signal holding capacitance 709 by the reading operation described later. Further, in the second S signal holding capacity 711, an a / b combined signal Sab, which is a signal obtained by combining (adding) the signal output from the sub-pixel a and the signal output from the sub-pixel b, is stored. .. Further, the noise signal N of the unit pixel 200 is stored in the first N signal holding capacity 710 and the second N signal holding capacity 712, respectively. The signal holding capacitances 709 to 712 are connected to the outputs vsa, vna, vsb, and vnb of the column common read circuit 503, respectively.

図5に示すように、列共通読出し回路503の出力vsa,vnaには、それぞれ水平転送スイッチ505,506が接続されている。水平転送スイッチ505,506は、水平走査回路511の出力信号ha*(*は列番号)によって制御される。信号ha*がHighレベルになることにより、第1のS信号保持容量709、第1のN信号保持容量710の信号がそれぞれ水平出力線509,510へ転送される。 As shown in FIG. 5, horizontal transfer switches 505 and 506 are connected to the outputs vsa and vna of the column common readout circuit 503, respectively. The horizontal transfer switches 505 and 506 are controlled by the output signal ha * (* is a column number) of the horizontal scanning circuit 511. When the signal ha * reaches the High level, the signals of the first S signal holding capacity 709 and the first N signal holding capacity 710 are transferred to the horizontal output lines 509 and 510, respectively.

また、列共通読出し回路503の出力vsb,vnbには、それぞれ水平転送スイッチ507,508が接続されている。水平転送スイッチ507,508は、水平走査回路511の出力信号hb*(*は列番号)によって制御される。信号hb*がHighレベルになることにより、第2のS信号保持容量711、第2のN信号保持容量712の信号がそれぞれ水平出力線509,510へ転送される。水平出力線509,510は差動増幅器514の入力に接続されており、差動増幅器514ではS信号とN信号の差分をとると同時に所定のゲインをかけ、最終的な出力信号を出力端子515へ出力する。 Further, horizontal transfer switches 507 and 508 are connected to the outputs vsb and vnb of the column common read circuit 503, respectively. The horizontal transfer switches 507 and 508 are controlled by the output signal hb * (* is a column number) of the horizontal scanning circuit 511. When the signal hb * reaches the high level, the signals of the second S signal holding capacity 711 and the second N signal holding capacity 712 are transferred to the horizontal output lines 509 and 510, respectively. The horizontal output lines 509 and 510 are connected to the input of the differential amplifier 514, and the differential amplifier 514 takes the difference between the S signal and the N signal and at the same time applies a predetermined gain, and outputs the final output signal to the output terminal 515. Output to.

水平出力線リセットスイッチ512,513のゲートに印加する信号chresをHighにすると、水平出力線リセットスイッチ512,513がONとなり、各水平出力線509,510がリセット電圧Vchresにリセットされる。 When the signal chest applied to the gate of the horizontal output line reset switches 512 and 513 is set to High, the horizontal output line reset switches 512 and 513 are turned on, and the horizontal output lines 509 and 510 are reset to the reset voltage Vchres.

以下、像信号Aの読み出し動作と、像信号Aと像信号Bの合成信号である像信号ABの読出し動作とについて説明する。 Hereinafter, the reading operation of the image signal A and the reading operation of the image signal AB, which is a composite signal of the image signal A and the image signal B, will be described.

図8は、撮像素子106の画素領域PAと焦点検出を行うために画素領域PAに設定される測距枠801との関係を示す図である。測距枠801は、CPU114によってDSP109に対して設定されるとともに、TG113による駆動信号の発生によって制御される。測距枠801の設定は、予めROM119に記憶されている設定データに従って行われるが、図示しない操作部材をユーザーが操作して入力したデータに従って測距枠801が設定されるようにしてもよい。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the pixel region PA of the image sensor 106 and the ranging frame 801 set in the pixel region PA for performing focus detection. The ranging frame 801 is set for the DSP 109 by the CPU 114 and is controlled by the generation of the drive signal by the TG 113. The distance measuring frame 801 is set according to the setting data stored in the ROM 119 in advance, but the distance measuring frame 801 may be set according to the data input by the user operating an operation member (not shown).

前述したようにk列×n行の画素で構成される画素領域PAにおいて、点線で示すのが測距枠801である。斜線部で示す領域Region_iに含まれる単位画素の行からは、即ち、Region_iの領域内の単位画素の行からは、本実施形態では、像信号A及び像信号ABが読み出され、画像生成及び焦点検出演算に使用される。領域Region_i以外の領域である領域Region_cに含まれる単位画素の行からは、像信号ABのみが読み出され、焦点検出演算には使用されず画像生成のみに使用される。 As described above, in the pixel region PA composed of pixels of k columns × n rows, the distance measuring frame 801 is indicated by the dotted line. In the present embodiment, the image signal A and the image signal AB are read out from the line of the unit pixel included in the area shown by the shaded area, that is, from the line of the unit pixel in the area of Region_i, and image generation and image generation are performed. Used for focus detection calculations. Only the image signal AB is read from the line of the unit pixel included in the region Region_c, which is an region other than the region Region_i, and is not used for the focus detection calculation but used only for image generation.

なお、図8に示すように、画素領域の垂直方向に複数の領域Region_iを設定した場合、各領域Region_iにおける単位画素200の行の数を互いに異ならせて設定してもよい。 As shown in FIG. 8, when a plurality of regions Region_i are set in the vertical direction of the pixel region, the number of rows of the unit pixel 200 in each region Region_i may be set differently from each other.

次に、撮像素子106の読出し動作について図9a〜図9cを用いて説明する。図9aは、前述の領域Region_cの各行に対して行われる読出し動作のタイミングチャートである。 Next, the reading operation of the image pickup device 106 will be described with reference to FIGS. 9a to 9c. FIG. 9a is a timing chart of the read operation performed for each row of the above-mentioned region Region_c.

まず、信号cfsをHighレベルにしてスイッチ704をONすることにより、演算増幅器703をバッファ状態にする。次に、信号selをHighレベルにして単位画素の画素選択スイッチ606をONにする。その後、信号resをLowレベルにしてFDリセットスイッチ605をOFFにし、FD部603のリセットを開放する。 First, the operational amplifier 703 is put into a buffer state by setting the signal cfs to the High level and turning on the switch 704. Next, the signal sel is set to the High level and the pixel selection switch 606 of the unit pixel is turned on. After that, the signal res is set to the Low level, the FD reset switch 605 is turned off, and the reset of the FD unit 603 is released.

続いて信号cfsをLowレベルに戻してスイッチ704をOFFにした後、信号tna,tnbをHighレベルにして、転送スイッチ706,708を介して第1のN信号保持容量710及び第2のN信号保持容量712にノイズ信号Nを記憶する。 Subsequently, after returning the signal cfs to the Low level and turning off the switch 704, the signals tna and tnb are set to the High level, and the first N signal holding capacity 710 and the second N signal are set via the transfer switches 706 and 708. The noise signal N is stored in the holding capacitance 712.

次いで、信号tna,tnbをLowにし、転送スイッチ706,708をOFFにする。その後、信号tsbをHighレベルにして転送スイッチ707をONにすると共に、信号txa及びtxbをHighレベルにすることで転送ゲート602aと602bをONにする。この動作により、副画素aのPD601aに蓄積されていた電荷信号及び副画素bのPD601bに蓄積された電荷信号を合成した信号が、FDアンプ604、画素選択スイッチ606を介して垂直出力線502へ出力される。垂直出力線502の信号は、クランプ容量701の容量C1とフィードバック容量702の容量C2との容量比に応じたゲインで演算増幅器703により増幅され、転送スイッチ707を介して第2のS信号保持容量711へ記憶される(a/b合成信号Sab)。転送ゲート602a及び602bと、転送スイッチ707とを順次OFFにした後、信号resをHighレベルにしてFDリセットスイッチ605をONにし、FD部603をリセットする。 Next, the signals tna and tnb are set to Low, and the transfer switches 706 and 708 are turned off. After that, the transfer switch 707 is turned on by setting the signal tsb to the high level, and the transfer gates 602a and 602b are turned on by setting the signals txa and txb to the high level. By this operation, the signal obtained by synthesizing the charge signal stored in the PD601a of the sub-pixel a and the charge signal stored in the PD601b of the sub-pixel b is sent to the vertical output line 502 via the FD amplifier 604 and the pixel selection switch 606. It is output. The signal of the vertical output line 502 is amplified by the operational amplifier 703 with a gain corresponding to the capacitance ratio of the capacitance C1 of the clamp capacitance 701 and the capacitance C2 of the feedback capacitance 702, and the second S signal holding capacitance is amplified via the transfer switch 707. It is stored in 711 (a / b composite signal Sab). After the transfer gates 602a and 602b and the transfer switch 707 are sequentially turned off, the signal res is set to the high level, the FD reset switch 605 is turned on, and the FD unit 603 is reset.

次に、水平走査回路511の出力hb1がHighレベルになることにより、水平転送スイッチ507,508がONされる。これにより、第2のS信号保持容量711、第2のN信号保持容量712の信号が水平出力線509,510と差動増幅器514を介して出力端子515に出力される。水平走査回路511は、各列の選択信号hb1、hb2、・・・、hbkを順次Highにすることにより、1行分のa/b合成信号(像信号AB)を出力する。尚、信号hb1〜hbkによって各列の信号が読み出される間には、信号chresをHighレベルにすることで水平出力線リセットスイッチ512,513をONし、一旦、水平出力線509,510をリセット電圧Vchresのレベルにリセットする。 Next, when the output hb1 of the horizontal scanning circuit 511 reaches the High level, the horizontal transfer switches 507 and 508 are turned on. As a result, the signals of the second S signal holding capacity 711 and the second N signal holding capacity 712 are output to the output terminal 515 via the horizontal output lines 509 and 510 and the differential amplifier 514. The horizontal scanning circuit 511 outputs a / b composite signal (image signal AB) for one row by sequentially setting the selection signals hb1, hb2, ..., Hbk in each column to High. While the signals of each row are read by the signals hb1 to hbk, the horizontal output line reset switches 512 and 513 are turned on by setting the signal chess to the High level, and the horizontal output lines 509 and 510 are once reset voltage. Reset to Vchres level.

以上が、領域Region_cにおける単位画素の各行の読出し動作である。これにより、像信号ABが読み出されることになる。 The above is the reading operation of each line of the unit pixel in the region Region_c. As a result, the image signal AB is read out.

続いて、領域Region_iの各行の読出し動作について図9b、図9cを用いて説明する。図9bは、像信号Aが読み出されるまでの動作のタイミングチャートである。信号cfsをHighレベルにすることから始まり、信号tna,tnbをLowにして第1のN信号保持容量710及び第2のN信号保持容量712にN信号を記憶するまでの動作は、図9aで説明した動作と同様である。 Subsequently, the reading operation of each line of the region Region_i will be described with reference to FIGS. 9b and 9c. FIG. 9b is a timing chart of the operation until the image signal A is read out. The operation from setting the signal cfs to the High level, setting the signals tna and tnb to Low, and storing the N signal in the first N signal holding capacity 710 and the second N signal holding capacity 712 is shown in FIG. 9a. It is the same as the operation described.

ノイズ信号Nの記憶が終了すると、信号tsaをHighレベルにして転送スイッチ705をONにすると共に、信号txaをHighレベルにすることで転送ゲート602aをONする。このような動作によって、副画素aのPD601aに蓄積されていた信号が、FDアンプ604及び画素選択スイッチ606を介して垂直出力線502へ出力される。垂直出力線502の信号は、演算増幅器703において、クランプ容量701の容量C1とフィードバック容量702の容量C2との容量比に応じたゲインで増幅され、転送スイッチ705を介して第1のS信号保持容量709に記憶される(画素信号Sa)。 When the storage of the noise signal N is completed, the transfer gate 602a is turned on by setting the signal tsa to the high level and turning on the transfer switch 705, and setting the signal txa to the high level. By such an operation, the signal stored in the PD601a of the sub-pixel a is output to the vertical output line 502 via the FD amplifier 604 and the pixel selection switch 606. The signal of the vertical output line 502 is amplified by the operational amplifier 703 with a gain corresponding to the capacitance ratio of the capacitance C1 of the clamp capacitance 701 and the capacitance C2 of the feedback capacitance 702, and the first S signal is held via the transfer switch 705. It is stored in the capacity 709 (pixel signal Sa).

次に、水平走査回路511の出力ha1がHighレベルになることにより、水平転送スイッチ505,506がONされる。これにより、第1のS信号保持容量709、第1のN信号保持容量710の信号が水平出力線509,510と差動増幅器514とを介して出力端子515に出力される。水平走査回路511は、各列の選択信号ha1、ha2、・・・、hakを順次Highにすることにより、1行分の副画素aの信号(像信号A)を出力する。 Next, when the output ha1 of the horizontal scanning circuit 511 reaches the High level, the horizontal transfer switches 505 and 506 are turned on. As a result, the signals of the first S signal holding capacity 709 and the first N signal holding capacity 710 are output to the output terminal 515 via the horizontal output lines 509 and 510 and the differential amplifier 514. The horizontal scanning circuit 511 outputs a signal (image signal A) of the sub-pixel a for one row by sequentially setting the selection signals ha1, ha2, ..., Hak in each column to High.

信号resはLowレベルのままで、信号selはHighレベルのままで、像信号Aの読出しを終了する。これにより、FD部603上の像信号Aはリセットされず保持されることになる。 The signal res remains at the Low level, the signal sel remains at the High level, and the reading of the image signal A ends. As a result, the image signal A on the FD unit 603 is not reset and is held.

像信号Aの読出しが終了すると、続けて図9cに示す像信号ABの読出し動作へと移る。信号tsbをHighレベルにして転送スイッチ707をONすると共に、信号txa及びtxbをHighレベルにすることで転送ゲート602aと602bとをONにする。このような動作により、副画素bのPD602bに蓄積されていた信号がFD部603に保持されていた副画素aの信号と加算され、加算された信号がFDアンプ604、画素選択スイッチ606を介して垂直出力線502へ出力される。これ以降の部分は、図9aを用いて説明した領域Region_cの動作と同じである。 When the reading of the image signal A is completed, the process proceeds to the reading operation of the image signal AB shown in FIG. 9c. The transfer switch 707 is turned on by setting the signal tsb to the high level, and the transfer gates 602a and 602b are turned on by setting the signals txa and txb to the high level. By such an operation, the signal accumulated in the PD 602b of the sub pixel b is added to the signal of the sub pixel a held in the FD unit 603, and the added signal is passed through the FD amplifier 604 and the pixel selection switch 606. Is output to the vertical output line 502. The subsequent part is the same as the operation of the region Region_c described with reference to FIG. 9a.

以上により、領域Region_iにおける各行の読出し動作が終了する。これにより、像信号Aと像信号ABが順次読み出されることになる。 As a result, the reading operation of each line in the region Region_i is completed. As a result, the image signal A and the image signal AB are sequentially read out.

ところで、上述したように、領域Region_iでは、像信号Aの読み出しと像信号ABの読み出しとが行なわれるので、領域Region_cでの像信号ABの読み出しに比べて時間がかかり、露光量のズレが生じる恐れがある。そこで、本発明では、図9b,図9cの読み出し動作のそれぞれに要する時間の長さ、即ち、読み出し周期(単位読み出し周期)の長さを、図9aの読み出し動作に要する時間の長さ、即ち、読み出し周期(単位読み出し周期)の長さと同じにする。ここで、領域Region_cの1行分の読出し時間の長さを、基準となる1単位の読み出し時間(単位読み出し周期、単位周期)の長さとし、1Hで表すこととする。なお、ここで“H”は、hourを意味しているわけではない。図9aに示す読み出し動作における読み出し周期の長さと、図9bに示す読み出し動作における読み出し周期の長さと、図9cに示す読み出し動作における読み出し周期の長さとは、いずれも1H、即ち、1単位読み出し周期の長さに設定される。領域Region_iの各行を読み出す際には、像信号Aの読み出しと像信号ABの読み出しとが行なわれるため、領域Region_iの各行における読み出し周期は、2単位読み出し周期分の長さ、即ち、2Hとなる。領域Region_cの各行を読み出す際には、像信号ABの読み出しのみが行われるため、領域Region_cの各行における読み出し周期は、1単位読み出し周期分の長さ、即ち、1Hとなる。即ち、領域Region_iの各行の読出し時間は、領域Region_cの各行の読み出し時間の2倍となる。これにより、スリットローリング動作においても露光量ずれのない画像を得ることができる。 By the way, as described above, since the image signal A and the image signal AB are read out in the region Region_i, it takes longer than the reading of the image signal AB in the region Region_c, and the exposure amount is deviated. There is a fear. Therefore, in the present invention, the length of time required for each of the read operations of FIGS. 9b and 9c, that is, the length of the read cycle (unit read cycle) is determined by the length of time required for the read operation of FIG. 9a, that is, , Make it the same as the length of the read cycle (unit read cycle). Here, the length of the read time for one line of the region Region_c is defined as the length of the read time (unit read cycle, unit cycle) of one unit as a reference, and is represented by 1H. Here, "H" does not mean "how". The length of the read cycle in the read operation shown in FIG. 9a, the length of the read cycle in the read operation shown in FIG. 9b, and the length of the read cycle in the read operation shown in FIG. 9c are all 1H, that is, one unit read cycle. Is set to the length of. When reading each line of the region Region_i, the image signal A and the image signal AB are read. Therefore, the read cycle in each line of the region Region_i is the length of 2 units read cycle, that is, 2H. .. When reading each line of the region Region_c, only the image signal AB is read, so that the read cycle of each line of the region Region_c is the length of one unit read cycle, that is, 1H. That is, the read time of each row in the region Region_i is twice the read time of each row in the region Region_c. As a result, it is possible to obtain an image in which the exposure amount does not deviate even in the slit rolling operation.

以下、図10を用いて、領域Region_iでの読み出し周期の長さと領域Region_cでの読み出し周期の長さとを同じにした場合のスリットローリング動作について説明する。 Hereinafter, the slit rolling operation when the length of the read cycle in the region Region_i and the length of the read cycle in the region Region_c are the same will be described with reference to FIG.

スリットローリング動作においては、先行してリセット走査が開始され、それに続いて読出し走査が行われることにより、各行で一定の蓄積時間で画像が取得される。図10では、4H分の蓄積時間Tabで動作する例を示す。なお、1Hは、上述したように、領域Region_cの1行分の読出し時間(単位読み出し周期、単位周期)である。 In the slit rolling operation, the reset scan is started in advance, and then the read scan is performed, so that an image is acquired in each row with a constant accumulation time. FIG. 10 shows an example of operating with a storage time Tab of 4H. As described above, 1H is the read time (unit read cycle, unit cycle) for one line of the region Region_c.

図10に示すように、リセット走査の行番号が読出し走査の行番号に対して、4行分先を進むことにより、この動作が実現される。各行の動作において、ドットを付した枠がPDに溜まった電荷のリセットを示しており、白枠がPDに蓄積された電荷の転送(読出し)を示している。ここで、第m行及び第m+1行は、領域Region_i内に位置している。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行は、領域Region_c内に位置している。第m行及び第m+1行における像信号Aの読み出し周期1001の長さは、それぞれ1Hとなっている。また、第m行及び第m+1行における像信号ABの読み出し周期1002の長さは、それぞれ1Hとなっている。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行における像信号ABの読み出し周期1003の長さは、それぞれ1Hとなっている。領域Region_iで像信号A、像信号ABの読出しにそれぞれ1H分の時間をかけることにより、領域Region_i,領域Region_cいずれの領域でも一定の蓄積時間Tabが保たれていることがわかる。このためには、txa,txbのパルスが出力されるタイミング(特に転送ゲートがOFFにされる立下がりタイミング)が各Hの中で同一であることがポイントとなる。 As shown in FIG. 10, this operation is realized when the line number of the reset scan advances four lines ahead of the line number of the read scan. In the operation of each line, the frame with dots indicates the reset of the charge accumulated in the PD, and the white frame indicates the transfer (reading) of the charge accumulated in the PD. Here, the m-th row and the m + 1-th row are located in the region Region_i. The m-5th to m-1st rows and the m + 2nd to m + 5th rows are located in the region Region_c. The length of the read-out cycle 1001 of the image signal A in the m-th row and the m + 1-th row is 1H, respectively. Further, the length of the read-out cycle 1002 of the image signal AB in the mth line and the m + 1th line is 1H, respectively. The length of the read-out cycle 1003 of the image signal AB in the m-5th line to the m-1th line and the m + 2nd line to the m + 5th line is 1H, respectively. By taking 1H minutes for reading the image signal A and the image signal AB in the region Region_i, it can be seen that a constant accumulation time Tab is maintained in both the region Region_i and the region Region_c. For this purpose, it is important that the timing at which the txa and txb pulses are output (particularly the falling timing at which the transfer gate is turned off) is the same in each H.

第m行及び第m+1行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、像信号Aの読み出しは、読み出し周期1001内において行われ、像信号ABの読み出しは、読み出し周期1002内において行われる。従って、読み出し周期1001内において、PD601aに蓄積されている電荷がFD部603に転送され、読み出し周期1002内において、PD601bに蓄積されている電荷がFD部603に転送される。
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。
When reading the unit pixels 200 located in the mth row and the m + 1th row, the reading of the image signal A is performed within the reading cycle 1001, and the reading of the image signal AB is performed within the reading cycle 1002. .. Therefore, within the read cycle 1001, the charge stored in the PD 601a is transferred to the FD unit 603, and within the read cycle 1002, the charge stored in the PD 601b is transferred to the FD unit 603.
Further, when reading is performed on the unit pixels 200 located in the m-5th line to the m-1th line and the m + 2nd line to the m + 5th line, the image signal AB is read out within each reading cycle 1003. Will be done. Therefore, within the read cycle 1003, the electric charge stored in the PD601a and the electric charge stored in the PD601b are transferred to the FD unit 603.

読み出し周期1003においては、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モードである第1のモードが適用される。
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。
In the read-out cycle 1003, the first mode, which is a mode in which the signals for the charges generated in the PD601a and PD601b are combined and the combined-processed signals are read out, is applied.
Further, in the read cycle 1001, a second mode, which is a mode in which the signal corresponding to the electric charge generated in the PD601a is read without performing the synthesis process, is applied.
Further, in the read cycle 1002, a mode different from the second mode applied in the read cycle 1001 is applied. In the present embodiment, the first mode in which the signals for the charges generated in the PD601a and PD601b are combined and the combined-processed signals are read out is applied in the read-out cycle 1002. ..

ここで、像信号Aの蓄積時間Taについては、リセットABから転送Aまでの時間Taとなるため像信号ABの蓄積時間Tabよりも1H分短くなる。被写体などによっては、この違いがDFE108やDSP109などで焦点検出演算の精度劣化に影響する可能性も考えられる。そのような場合には、焦点検出演算前にゲインを掛けて補正するようにしてもよい。例えば、DFE108において、像信号Aに対し、Tab/Taを乗じることによって像信号ABと像信号Aのレベルを合わせることができる。 Here, the accumulation time Ta of the image signal A is 1H shorter than the accumulation time Tab of the image signal AB because it is the time Ta from the reset AB to the transfer A. Depending on the subject and the like, it is possible that this difference may affect the accuracy deterioration of the focus detection calculation in DFE108, DSP109 and the like. In such a case, a gain may be applied and corrected before the focus detection calculation. For example, in DFE108, the levels of the image signal AB and the image signal A can be matched by multiplying the image signal A by Tab / Ta.

尚、従来のようにリセット走査の行番号と読出し走査の行番号とが同時に進んでいく回路の場合には、図11に示すように、単位画素の行によってTab,Tab′,Tab″のように蓄積時間が異なることになり、露光量ずれが発生する。やはりDFE108やDSP109で、これらの蓄積時間差をゲイン補正することで各行の信号レベルを合わせることができるが、行によってS/Nが不均一になるなど、望ましくない。また、図12に示すように、図10と同様の動作であっても、領域Region_iで像信号A、像信号ABの読出しあるいはリセットにそれぞれ1H分の時間をかけないと、やはり行によって蓄積時間が異なってしまい露光量ずれが発生してしまう。 In the case of a circuit in which the line number of the reset scan and the line number of the read scan proceed at the same time as in the conventional case, as shown in FIG. 11, as shown in FIG. The accumulation time will be different, and the exposure amount will be different. After all, with DFE108 and DSP109, the signal level of each line can be adjusted by correcting the accumulation time difference, but the S / N is not good depending on the line. It is not desirable that the image signal becomes uniform. Further, as shown in FIG. 12, even in the same operation as in FIG. 10, it takes 1 H minutes to read or reset the image signal A and the image signal AB in the region Region_i. Otherwise, the accumulation time will differ depending on the row, and the exposure amount will deviate.

上述の動作により撮像素子106から信号が読み出され、DSP109では各画素の像信号ABから画像を生成するとともに、領域Region_iの各画素の像信号A及び像信号ABを用いてAF演算を行う。本実施形態においては、AF演算は図8で示す5×5=25箇所の各測距枠801のそれぞれに対して行われる。 A signal is read from the image sensor 106 by the above operation, and the DSP 109 generates an image from the image signal AB of each pixel and performs an AF calculation using the image signal A and the image signal AB of each pixel in the region Region_i. In the present embodiment, the AF calculation is performed for each of the ranging frames 801 at 5 × 5 = 25 locations shown in FIG.

以上、本実施形態の構成によれば、焦点検出用の信号取得による読出し時間の増大を抑制しつつ、露光量ずれの少ない良好な画質の画像を得ることができる。 As described above, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to obtain an image of good image quality with little deviation in the exposure amount while suppressing an increase in the readout time due to signal acquisition for focus detection.

[第2実施形態]
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。
[Second Embodiment]
The image pickup apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those of the imaging apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
In the first embodiment, as shown in FIG. 8, in order to perform the AF calculation of the 5 × 5 ranging frame 801 from the information of one frame, the region Region_i is set to five places (hereinafter, such measurement). The distance mode is referred to as a multi-frame distance measurement mode). On the other hand, in the present embodiment, an example in which the signal reading time of the image pickup device 106 is shortened by limiting the AF calculation performed on the information of one frame will be described. The configuration of the image pickup apparatus in the present embodiment is the same as the configuration shown with reference to FIGS. 1 to 7 and 9 to 10 in the first embodiment. The description is omitted. The difference between the first embodiment and the present embodiment is the setting of the ranging frame 1301 used for reading out the image signal for focus detection (AF calculation) in each frame. Therefore, here, the setting of the ranging frame 1301 will be mainly described.

図13は、各フレームについて、像信号Aを取得し、AF演算を行うために設定される測距枠1301を示している。フレームfでは、図8に示す5×5の測距枠801のうちの最上段の5つの測距枠801に対応する測距枠1301に対してのみAF演算を行う。そのために、5段のうちの最上段に相当する領域を領域Region_iとし、それ以外の領域を領域Region_cとして、画素信号を読み出す。 FIG. 13 shows a distance measuring frame 1301 set for acquiring an image signal A and performing an AF calculation for each frame. In the frame f, the AF calculation is performed only on the ranging frame 1301 corresponding to the uppermost five ranging frames 801 of the 5 × 5 ranging frames 801 shown in FIG. Therefore, the area corresponding to the uppermost stage of the five stages is designated as the region Region_i, and the other region is designated as the region Region_c, and the pixel signal is read out.

次に、フレームf+1においては、上から2番目の段の5つの測距枠1301に対してのみAF演算を行う。そのため、上から2番目の段に相当する領域を領域Region_iとし、それ以外の領域を領域Region_cとして、画素信号を読み出す。続くフレームf+2においても同様で、上から3番目の段の5つの測距枠1301をAF演算の対象とし、上から3番目の段に相当する領域を領域Region_iとし、それ以外の領域を領域Region_cとして、画素信号を読み出す。このようにフレーム毎に領域Region_iの位置を変更しつつ画素領域PAから画素信号を読み出すことで、5フレームで5×5=25箇所についてAF演算を行なう。なお、被写体に応じてAF演算を行うべき領域が限定され、例えば中段の5枠だけでよい場合には、図13のフレームf+2の動作を毎フレームにおいて繰り返してもよい。このように、1フレームでAF演算の対象とする測距枠1301の数を少数に限定した設定モードを、ここでは限定枠測距モードと称し、図8のように1つのフレームにおいて多数の測距枠をAF演算の対象とする設定モードを多数枠測距モードと称する。 Next, in the frame f + 1, the AF calculation is performed only on the five AF frames 1301 in the second row from the top. Therefore, the area corresponding to the second stage from the top is set as the area Region_i, and the other area is set as the area Region_c, and the pixel signal is read out. The same applies to the subsequent frame f + 2, in which the five ranging frames 1301 in the third row from the top are the targets of AF calculation, the region corresponding to the third row from the top is the region Region_i, and the other regions are the region Region_c. To read out the pixel signal. By reading the pixel signal from the pixel area PA while changing the position of the area Region_i for each frame in this way, AF calculation is performed at 5 × 5 = 25 points in 5 frames. The area in which the AF calculation should be performed is limited according to the subject. For example, when only the five frames in the middle row are sufficient, the operation of frame f + 2 in FIG. 13 may be repeated in each frame. In this way, the setting mode in which the number of AF frames 1301 to be AF calculated in one frame is limited to a small number is referred to as a limited frame distance measurement mode here, and a large number of measurements are performed in one frame as shown in FIG. The setting mode in which the distance frame is the target of AF calculation is referred to as a multi-frame distance measurement mode.

領域Region_iの位置の指定や変更については、CPU114からTG113に対して指示が行われ、TG113から発生する撮像素子106の駆動信号を変更することにより実現される。 The designation or change of the position of the region Region_i is realized by instructing the TG 113 from the CPU 114 and changing the drive signal of the image sensor 106 generated from the TG 113.

本実施形態のような限定枠測距モードでは、領域Region_i内に位置する単位画素200の行数が少ないため、第1実施形態に示したような多数枠測距モードの場合よりも、撮像素子106の信号読出し時間を短くすることができる。このため、本実施形態によれば、平均消費電力の抑制、あるいはフレームレートの高速化が可能となる。 In the limited frame ranging mode as in the present embodiment, the number of rows of the unit pixel 200 located in the region Region_i is small, so that the image sensor is more than in the case of the multiple frame ranging mode as shown in the first embodiment. The signal reading time of 106 can be shortened. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the average power consumption or increase the frame rate.

なお、撮像装置(カメラ)の撮影モードや設定、フォーカスの状態等に応じて、多数枠測距モードと限定枠測距モードを切り替えるようにしてもよい。例えば、高フレームレート撮影モードでは限定枠測距モード、低フレームレート撮影モードでは多数枠測距モードといった手法が考えられる。 The multi-frame ranging mode and the limited-frame ranging mode may be switched according to the shooting mode and setting of the imaging device (camera), the focus state, and the like. For example, a method such as a limited frame ranging mode in the high frame rate shooting mode and a multi-frame ranging mode in the low frame rate shooting mode can be considered.

また、撮像装置の焦点調節モード(AFモード)の設定による使い分けも考えられる。例えば、複数の測距枠の情報を加味してフォーカス位置を決定するようなモードでは、多数枠測距モード、任意の1つの測距枠内の被写体に対してのみフォーカスを合わせるモードでは、限定枠測距モードを使用するといった手法も考えられる。 It is also conceivable to use the image pickup device properly depending on the focus adjustment mode (AF mode) setting. For example, in the mode in which the focus position is determined by adding the information of a plurality of ranging frames, the multi-frame ranging mode and the mode in which the focus is focused only on the subject in any one ranging frame are limited. A method such as using the frame distance measurement mode is also conceivable.

あるいは、最初に多数枠測距モードで多くの枠に対してAF演算を行い、その結果に基づいて1点あるいは少数の測距枠を選択し、それ以降は限定枠測距モードで動作するといった手法も考えられる。 Alternatively, first, AF calculation is performed on many frames in the multi-frame distance measurement mode, one point or a small number of distance measurement frames are selected based on the result, and thereafter, the operation is performed in the limited frame distance measurement mode. A method is also conceivable.

本実施形態では、多数枠測距モードと限定枠測距モードの各設定モードで領域Region_iの1領域あたりのライン数は同じであるように記載しているが、勿論それぞれのモードでライン数を変更しても構わない。例えば、多数枠測距モードでは、ライン数の少ない領域Region_iを複数エリアに設定し、限定枠測距モードでは、ライン数の多い領域Region_iを1つのエリアだけ設定するようにしてもよい。領域Region_iの位置や領域Region_iの1領域あたりのライン数を変更する場合には、変更前の設定での読出し走査に続く、次のリセット走査から設定を変更することで、次フレームですぐに設定変更後の画像及び測距情報を得ることができる。 In the present embodiment, it is described that the number of lines per region of the region Region_i is the same in each setting mode of the multi-frame ranging mode and the limited frame ranging mode, but of course, the number of lines is set in each mode. You can change it. For example, in the multi-frame ranging mode, the region Region_i having a small number of lines may be set to a plurality of areas, and in the limited frame ranging mode, the region Region_i having a large number of lines may be set to only one area. When changing the position of the area Region_i or the number of lines per area of the area Region_i, it is set immediately in the next frame by changing the setting from the next reset scan following the read scan with the setting before the change. The changed image and distance measurement information can be obtained.

[第3実施形態]
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。
[Third Embodiment]
The image pickup apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 15. The same components as those of the image pickup apparatus according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 to 13 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
In the first and second embodiments, in the reading scan of the pixel signal in the region Region_i, it takes 1H to read the image signal A and the image signal AB, respectively, and the reading of the image signal A and the reading of the image signal AB are performed. When it was performed, it took a total of 2 hours. However, in the case of not the slit rolling operation, it is not always necessary to take the time of 2H. For example, in the still image shooting mode in which the exposure is controlled by the mechanical shutter 120, the slit rolling operation is not performed. Therefore, in the region Region_i, the image signal A and the image signal AB can be read out in a time shorter than 2H minutes. It can be carried out. Hereinafter, an example of changing the reading operation in the still image shooting mode, which is a mode for shooting a still image, and the moving image shooting mode, which is a mode for shooting a moving image, will be described. Since the operation in the moving image shooting mode is the same as the operation of the first and second embodiments described above, the description thereof is omitted here.

図14は、静止画撮影モードにおける撮像装置の撮影モードのフローチャートである。CPU114により静止画撮影指示がなされると、まずステップS1401で撮像素子106の全画素がリセットされる。この動作は、垂直走査回路501から全画素に対して信号res,txa,txbを駆動することにより行われる。 FIG. 14 is a flowchart of a shooting mode of the imaging device in the still image shooting mode. When the CPU 114 gives an instruction to shoot a still image, first, in step S1401, all the pixels of the image sensor 106 are reset. This operation is performed by driving the signals res, txa, and txb from the vertical scanning circuit 501 for all the pixels.

垂直走査回路501が信号txa,txbをLowにして転送ゲートをOFFにすると、全画素の電荷蓄積が開始される(ステップS1402)。電荷蓄積開始後、ステップS1403において、シャッター駆動回路121を経由してメカニカルシャッター120を開状態にし、撮像素子106への露光を開始する。CPU114は、続くステップS1404で所定の露光時間が経過するまで待った後、ステップS1405でメカニカルシャッター120を閉状態にして露光を終了する。 When the vertical scanning circuit 501 sets the signals txa and txb to Low and turns off the transfer gate, charge accumulation of all pixels is started (step S1402). After the start of charge accumulation, in step S1403, the mechanical shutter 120 is opened via the shutter drive circuit 121, and exposure to the image sensor 106 is started. The CPU 114 waits until a predetermined exposure time elapses in the following step S1404, and then closes the mechanical shutter 120 in step S1405 to end the exposure.

露光終了後、TG113を用いて撮像素子106からの信号読出しを開始する(ステップS1406)。ステップS1407で最終ラインの読出しまで完了すると、静止画取得動作は終了となる。 After the end of the exposure, the TG 113 is used to start reading the signal from the image sensor 106 (step S1406). When the reading of the final line is completed in step S1407, the still image acquisition operation ends.

以上のように、静止画撮影においては撮像素子106の光信号電荷はメカニカルシャッターの露光制御によりコントロールされるため、撮像素子106の蓄積時間が画素毎(ライン毎)に異なっても画像にほとんど影響せず、スリットローリング動作は必要ない。 As described above, in still image shooting, the optical signal charge of the image sensor 106 is controlled by the exposure control of the mechanical shutter, so that even if the accumulation time of the image sensor 106 differs for each pixel (for each line), it has almost an effect on the image. No slit rolling operation is required.

図15に、静止画撮影時の読出し動作を示す。スリットローリング動作ではないので、リセット走査は必要ない(S1401でリセットは行われている)。領域Region_iに対する読出し動作において、像信号Aの読み出し,像信号ABの読出しにかける時間も各1Hずつに合わせる必要はなく、それぞれに必要な最小時間で読出しを行い走査する。 FIG. 15 shows a reading operation during still image shooting. Since it is not a slit rolling operation, reset scanning is not necessary (reset is performed in S1401). In the read operation for the region Region_i, the time required for reading the image signal A and reading the image signal AB does not have to be adjusted to 1H each, and the reading is performed and scanned in the minimum time required for each.

上述の構成により、動画撮影モード時のスリットローリング動作時には、焦点検出動作を行いつつ露光量ずれのない画像を取得でき、且つ静止画撮影モード時においても焦点検出動作を行いつつ最小限の読出し時間で画像取得を行うことが可能となる。なお、本実施形態の手法を、第2実施形態に適用するようにしてもよい。 With the above configuration, it is possible to acquire an image without exposure deviation while performing the focus detection operation during the slit rolling operation in the moving image shooting mode, and the minimum readout time while performing the focus detection operation even in the still image shooting mode. It is possible to acquire an image with. The method of the present embodiment may be applied to the second embodiment.

[第4実施形態]
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。
[Fourth Embodiment]
The image pickup apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 17b. The same components as those of the image pickup apparatus according to the first to third embodiments shown in FIGS. 1 to 15 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
In the first to third embodiments, the image signal A and the image signal AB are read out in the region Region_i. However, a configuration in which the image signal A and the image signal B are read out is also conceivable. In this embodiment, the configuration in this case is presented. The configuration of the imaging device in this embodiment is the same as that of the first embodiment for the configurations shown in FIGS. 1 to 8, and the description thereof will be omitted. The difference between the present embodiment and the first embodiment is the configuration in which the image signal A and the image signal B are read out in the region Region_i. Therefore, only the configuration will be described here.

図16に、本実施形態によるスリットローリング動作のタイミングチャートを示す。領域Region_iにあたるm行目とm+1行目以外の動作は、図10で説明したものと同様である。領域Region_iに対する読出し走査時には、まずPD601a(像信号A)の読出しが行われ、続いて、次にPD601b(像信号B)の読出しが行われる。リセット走査についても同様である。 FIG. 16 shows a timing chart of the slit rolling operation according to the present embodiment. The operations other than the m-th row and the m + 1-th row corresponding to the region Region_i are the same as those described with reference to FIG. During the read scan for the region Region_i, the PD601a (image signal A) is first read, and then the PD601b (image signal B) is read. The same applies to the reset scan.

第m行及び第m+1行は、領域Region_i内に位置している。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行は、領域Region_c内に位置している。第m行及び第m+1行における像信号Aの読み出し周期1601の長さは、それぞれ1Hとなっている。また、第m行及び第m+1行における像信号Bの読み出し周期1602の長さは、それぞれ1Hとなっている。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行における像信号ABの読み出し周期1603の長さは、それぞれ1Hとなっている。 The m-th row and the m + 1-th row are located in the region Region_i. The m-5th to m-1st rows and the m + 2nd to m + 5th rows are located in the region Region_c. The length of the read cycle 1601 of the image signal A in the mth row and the m + 1th row is 1H, respectively. Further, the length of the read cycle 1602 of the image signal B in the mth line and the m + 1th line is 1H, respectively. The length of the read-out cycle 1603 of the image signal AB in the m-5th line to the m-1th line and the m + 2nd line to the m + 5th line is 1H, respectively.

第m行及び第m+1行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、像信号Aの読み出しは、読み出し周期1601内において行われ、像信号Bの読み出しは、読み出し周期1602内において行われる。従って、読み出し周期1601内において、PD601aに蓄積されている電荷がFD部603に転送され、読み出し周期1602内において、PD601bに蓄積されている電荷がFD部603に転送される。
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。
When reading the unit pixels 200 located in the mth row and the m + 1th row, the reading of the image signal A is performed within the reading cycle 1601, and the reading of the image signal B is performed within the reading cycle 1602. .. Therefore, within the read cycle 1601, the charge stored in the PD 601a is transferred to the FD unit 603, and within the read cycle 1602, the charge stored in the PD 601b is transferred to the FD unit 603.
Further, when reading is performed on the unit pixels 200 located in the m-5th line to the m-1th line and the m + 2nd line to the m + 5th line, the image signal AB is read out within each reading cycle 1603. Will be done. Therefore, within the read-out cycle 1603, the electric charge stored in the PD601a and the electric charge stored in the PD601b are transferred to the FD unit 603.

読み出し周期1603においては、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モードである第1のモードが適用される。
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。
In the read-out cycle 1603, the first mode, which is a mode in which the signals for the charges generated in the PD601a and PD601b are combined and the combined-processed signals are read out, is applied.
Further, in the read cycle 1601, a second mode, which is a mode in which the signal corresponding to the electric charge generated in the PD601a is read without performing the synthesis process, is applied.
Further, in the read cycle 1602, a mode different from the second mode applied in the read cycle 1601 is applied. In the present embodiment, a third mode, which is a mode in which the signal corresponding to the electric charge generated in the PD601b is read out without performing the synthesis processing, is applied in the read-out cycle 1602.

像信号Aの読出し時の1Hのタイミングチャートを図17aに示す。図17aが図9bと異なるのは、ノイズ信号Nの読出し時に信号tnbをHighにせず、第2のN信号保持容量712にノイズ信号Nを記憶しないことのみである。 The timing chart of 1H at the time of reading the image signal A is shown in FIG. 17a. FIG. 17a differs from FIG. 9b only in that the signal tnb is not set to High when the noise signal N is read out, and the noise signal N is not stored in the second N signal holding capacitance 712.

次に、像信号Bの読出し時の1Hのタイミングチャートを図17bに示す。図17bが図9cと異なるのは、以下の点である。即ち、まず信号resを一旦HighレベルにしてFD部603をリセットし、信号cfsをHighレベルにして演算増幅器703をバッファ状態にし、次に信号tnbをHighレベルにして第2のN信号保持容量712にノイズ信号Nを記憶する点である。 Next, the timing chart of 1H at the time of reading the image signal B is shown in FIG. 17b. FIG. 17b differs from FIG. 9c in the following points. That is, first, the signal res is once set to the high level to reset the FD unit 603, the signal cfs is set to the high level to put the operational amplifier 703 in the buffer state, and then the signal tnb is set to the high level to set the second N signal holding capacity 712. It is a point where the noise signal N is stored in.

画像生成のためには領域Region_iの像信号ABが必要となるが、これについてはDSP109で像信号Aと像信号Bを加算することにより像信号ABを生成すればよい。また、本実施形態の手法を、第2実施形態および第3実施形態に適用するようにしてもよい。 An image signal AB in the region Region_i is required for image generation. For this, the image signal AB may be generated by adding the image signal A and the image signal B in the DSP109. Further, the method of the present embodiment may be applied to the second embodiment and the third embodiment.

本実施形態では、図10に示す第1実施形態の場合と異なり、像信号Aの蓄積時間と像信号Bの蓄積時間とは同じになり、レベルを合わせるためのゲイン補正を行う必要はないというメリットがある。 In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment shown in FIG. 10, the accumulation time of the image signal A and the accumulation time of the image signal B are the same, and it is not necessary to perform gain correction for adjusting the levels. There are merits.

以上述べた本発明の実施形態によれば、焦点検出用の信号の取得のための読出し時間の増大を抑制しつつ、露光量ずれの少ない良好な画質を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。 According to the embodiment of the present invention described above, an image pickup apparatus and its control capable of obtaining good image quality with little exposure amount deviation while suppressing an increase in reading time for acquiring a signal for focus detection. A method can be provided.

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、また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。 All of the above embodiments merely show examples of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.

(その他の実施例)
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。
(Other Examples)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

[変形実施形態]
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。
[Modification Embodiment]
Not limited to the above embodiment, various modifications are possible.
For example, in the above embodiment, the case where two sub-pixels a and b are provided in one unit pixel 200 has been described as an example, but the number of sub-pixels provided in one unit pixel 200 is two. It is not limited and may be set as appropriate.

Claims (11)

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素子であって、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む撮像素子と、
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制御手段と、を備え、
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と前記第1のモードでの前記読み出しとを行い、
前記制御手段は、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のリセットを、前記第1のモードでの前記読み出し及び前記第2のモードでの前記読み出しに同期するタイミングで制御し、
前記制御手段によって、前記第2の行について前記第1のモードで前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2のモードで前記撮像素子から読み出される信号数と等
前記第1の行について前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2の行について前記撮像素子から読み出される信号数よりも少ないことを特徴とする撮像装置。
An image sensor having a plurality of microlenses arranged in a matrix direction and a pixel region in which a plurality of unit pixels are arranged in a matrix direction corresponding to each of the plurality of microlenses. Is an image sensor including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit, and
The first mode, which is a mode in which the signal corresponding to the electric charge generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit, respectively, is read out, and the first photoelectric conversion unit generates the signal. A control means capable of at least taking a second mode, which is a mode for reading a signal corresponding to an electric charge, is provided.
The control means reads the first row located in the first region of the pixel region in the first mode, and the first region of the pixel region. For the second row located in the second region different from the above, the read in the second mode and the read in the first mode are performed.
The control means resets the charges generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit of each row included in the pixel region by reading the charges in the first mode and the first. Controlled at the timing synchronized with the reading in the mode of 2,
By said control means, said number of signals read from the imaging device in the first mode for the second row, the second mode rather his equal and the number of signals read out from the image sensor,
An image pickup apparatus characterized in that the number of signals read from the image sensor for the first row is less than the number of signals read from the image sensor for the second row.
請求項1に記載の撮像装置において、In the imaging device according to claim 1,
前記リセットは、前記読み出しにおける読み出し開始に対応するタイミングで行われるThe reset is performed at a timing corresponding to the start of reading in the reading.
ことを特徴とする撮像装置。An imaging device characterized by this.
請求項2に記載の撮像装置において、In the imaging device according to claim 2,
前記リセットは、前記読み出しにおける、電荷の転送と同等のタイミングで行われるThe reset is performed at the same timing as the charge transfer in the read.
ことを特徴とする撮像装置。An imaging device characterized by this.
請求項1から3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。
In the imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The control means includes a signal read in the first mode from the first unit pixel located in the second region of the plurality of unit pixels, and the second unit pixel to the second unit pixel. An imaging device characterized in that focus detection is performed based on a signal read out in a mode.
請求項1から4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。
In the imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The control means is an imaging device that generates an image of a subject based on a signal read from each of the plurality of unit pixels in the first mode.
請求項からのいずれか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。
In the imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The control means may have a first setting mode that limits the setting of the second region and a second setting mode that does not limit the setting of the second region.
The limitation is at least one of the number of the second region, the position of the second region, and the number of rows of the unit pixels contained in one of the second regions. Imaging device.
請求項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。
In the imaging device according to claim 6,
The second region corresponds to a ranging frame for detecting the in-focus state.
The control means switches between the first setting mode and the second setting mode according to the shooting mode or the focus adjustment mode of the imaging device, and the shooting mode is a high frame rate shooting mode and a low frame rate shooting mode. The image pickup apparatus including the above, wherein the focus adjustment mode includes a focus adjustment mode using a plurality of the distance measurement frames and a focus adjustment mode using one of the distance measurement frames.
請求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。
In the imaging device according to claim 7,
When the distance measuring frame is selected according to the focusing state detected by the distance measuring frame set in the second setting mode in the second setting mode, the control means measures the selected measurement. An imaging device characterized by switching to the first setting mode for setting a distance frame.
請求項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。
In the imaging device according to claim 6,
The control means is an imaging device, characterized in that, when changing the setting of the first region in the first setting mode, the setting is changed from a reset scan of each row of the pixel region.
請求項からのいずれか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。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 9.
The first region is a plurality of first regions set in the vertical direction of the pixel region.
The number of rows of the unit pixel included in the first region of one of the plurality of first regions and the other first region of the plurality of first regions. An imaging device characterized in that the number of rows of the unit pixel is different.
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素子であって、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む撮像素子の制御方法であって、
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読み出しを行うモードである第1のモードでの読み出しを行うステップと、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読み出しを行うモードである第2のモードでの読み出しを行うステップと、を含み、
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が行われ、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と前記第1のモードでの前記読み出しとが行われ、
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のリセットが、前記第1のモードでの前記読み出し及び前記第2のモードでの前記読み出しに同期するタイミングで制御され、
前記第2の行について前記第1のモードで前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2のモードで前記撮像素子から読み出される信号数と等
前記第1の行について前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2の行について前記撮像素子から読み出される信号数よりも少ないことを特徴とする撮像装置の制御方法。
An image sensor having a plurality of microlenses arranged in a matrix direction and a pixel region in which a plurality of unit pixels are arranged in a matrix direction corresponding to each of the plurality of microlenses. Is a control method for an image pickup device including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit.
The step of reading in the first mode, which is a mode of reading the signal corresponding to the electric charge generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit, respectively, and the first It includes a step of reading out in a second mode, which is a mode of reading out a signal corresponding to the electric charge generated by the photoelectric conversion unit.
The read in the first mode is performed on the first row located in the first region of the pixel region, which is different from the first region of the pixel region. For the second row located in the region 2, the read in the second mode and the read in the first mode are performed.
The reset of the electric charge generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit of each row included in the pixel region is the reading in the first mode and the reading in the second mode. It is controlled at the timing synchronized with the read.
The number of signals read from the imaging device in the first mode for the second row, the second mode rather his equal and the number of signals read out from the image sensor,
A control method for an image pickup device , wherein the number of signals read from the image pickup device for the first row is smaller than the number of signals read out from the image pickup device for the second row.
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