JP7314962B2 - Imaging element and imaging device - Google Patents
Imaging element and imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7314962B2 JP7314962B2 JP2021032737A JP2021032737A JP7314962B2 JP 7314962 B2 JP7314962 B2 JP 7314962B2 JP 2021032737 A JP2021032737 A JP 2021032737A JP 2021032737 A JP2021032737 A JP 2021032737A JP 7314962 B2 JP7314962 B2 JP 7314962B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- signal
- conversion unit
- focus detection
- column
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は撮像素子及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device and an imaging device .
マイクロレンズとその背後に配置された一対の光電変換部からなる焦点検出画素を配列した撮像素子を撮影レンズの予定焦点面上に配置し、これにより光学系を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像に応じた一対の像信号を一対の光電変換部においてアナログ信号として生成し、該一対のアナログ信号を独立に撮像素子から読出して一対の像信号間の像ズレ量（位相差）を検出することによって撮影レンズの焦点調節状態（デフォーカス量）を検出するとともに、焦点検出画素の一対の光電変換部で生成されるアナログ信号を焦点検出画素内でアナログ加算するとともに、加算後のアナログ信号を画像信号として撮像素子から読み出して画像情報を生成する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 An image pickup device having focus detection pixels arranged thereon, which consists of a pair of microlenses and a pair of photoelectric converters arranged behind them, is arranged on a predetermined focal plane of the photographing lens, whereby a pair of image signals corresponding to a pair of images formed by a pair of focus detection light beams passing through the optical system are generated as analog signals by the pair of photoelectric converters. An imaging apparatus is known in which analog signals generated by a pair of photoelectric conversion units of focus detection pixels are added in analog form within the focus detection pixels, and the analog signals after the addition are read from an image sensor as image signals to generate image information (see, for example, Patent Document 1).
上述したような撮像装置においては、焦点検出画素内で一対のアナログ信号のアナログ加算処理を行なっているため、焦点検出時には撮像素子から一対のアナログ信号を独立に読み出すとともに、画像情報生成時には撮像素子から一対のアナログ信号を加算して読み出す必要があり、撮像素子からの１フレーム分の信号読み出しにおいて焦点検出と画像情報生成とを同時に行えないという問題点があった。 In the above-described imaging apparatus, since analog addition processing is performed on a pair of analog signals in a focus detection pixel, it is necessary to independently read out a pair of analog signals from the image sensor during focus detection, and to read out a pair of analog signals from the image sensor by adding them when generating image information.
本発明の第１の態様による撮像素子は、光を光電変換して電荷を生成し、第１方向に設けられる第１の光電変換部と第２の光電変換部と、光を光電変換して電荷を生成し、前記第１方向と交差する第２方向に設けられる第３の光電変換部と第４の光電変換部と、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第１の信号線と、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第２の信号線と、前記第３の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第３の信号線と、前記第４の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第４の信号線と、前記第１の信号線が接続され、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、前記第２の信号線が接続され、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算する加算部と、を備える。
本発明の第２の態様による撮像素子は、光を光電変換して電荷を生成し、第１方向に設けられる第１の光電変換部と第２の光電変換部と、光を光電変換して電荷を生成し、前記第１方向と交差する第２方向に設けられる第３の光電変換部と第４の光電変換部と、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第１の信号線と、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第２の信号線と、前記第３の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第３の信号線と、前記第４の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第４の信号線と、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第１のデジタル信号に変換し、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第２のデジタル信号に変換し、前記第３の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第３のデジタル信号に変換し、前記第４の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第４のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算する第1加算部と、前記第３のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とを加算する第２加算部とを有する加算部と、を備える。
本発明の第１の態様による撮像素子は、光を光電変換して電荷を生成し、第１方向に設けられる第１の光電変換部と第２の光電変換部と、光を光電変換して電荷を生成し、前記第１方向と交差する第２方向に設けられる第３の光電変換部と第４の光電変換部と、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第１の信号線と、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第２の信号線と、前記第３の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第３の信号線と、前記第４の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第４の信号線と、前記第１の信号線が接続され、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、前記第２の信号線が接続され、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算する加算部と、を備える。
An imaging device according to a second aspect of the present invention includes a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit provided in a first direction to photoelectrically convert light to generate electric charge, a third photoelectric conversion unit and a fourth photoelectric conversion unit provided in a second direction intersecting the first direction to generate electric charge, a first signal line for outputting a signal based on the electric charge generated by the first photoelectric conversion unit, and a signal based on the electric charge generated by the second photoelectric conversion unit. a second signal line for outputting, a third signal line for outputting a signal based on the charge converted by the third photoelectric conversion unit, a fourth signal line for outputting a signal based on the charge converted by the fourth photoelectric conversion unit, converting an analog signal based on the charge generated by the first photoelectric conversion unit into a first digital signal, converting an analog signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit into a second digital signal, and converting the analog signal based on the charge generated by the third photoelectric conversion unit into a second digital signal. and an A/D conversion unit for converting an analog signal based on the charge generated by the fourth photoelectric conversion unit into a fourth digital signal, a first addition unit for adding the first digital signal and the second digital signal, and a second addition unit for adding the third digital signal and the fourth digital signal.
本発明によれば、たとえば、焦点検出に用いる信号と画像生成に用いる信号とを高速読み出しすることができる。 According to the present invention, for example, signals used for focus detection and signals used for image generation can be read out at high speed.
＜第１実施形態＞
本発明の一実施の形態の撮像素子および撮像装置を説明する。図１は一実施の形態の撮像素子を搭載したレンズ交換式デジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。一実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、種々の交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
<First Embodiment>
An image pickup device and an image pickup device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a lens-interchangeable digital still camera equipped with an imaging device according to one embodiment. A
交換レンズ２０２はレンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は不図示のマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節と絞り２１１の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
The
カメラボディ２０３は撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素兼焦点検出画素として機能する画素が二次元状に配置される。この撮像素子２１２については詳細を後述する。
The
ボディ駆動制御装置２１４はマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成され、撮像素子２１２の駆動制御と撮像素子２１２からの出力信号の読み出しと、該出力信号に基づく焦点検出演算と交換レンズ２０２の焦点調節を繰り返し行うとともに、該出力信号に基づく画像処理演算と記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の送信を行う。
The body
液晶表示素子２１６は電子ビューファインダー（ＥＶＦ：Electronic View Finder）として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２によるスルー画像を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像を記憶する画像ストレージである。
The liquid
交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２の各画素で光電変換され、各画素の出力信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。
A subject image is formed on the light receiving surface of the
ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の各画素からの出力信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の各画素からの出力信号を処理して画像データを生成し、メモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２からのスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。
The body
レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。
The lens
レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。
The lens
図２は、交換レンズ２０２の撮影画面上における焦点検出位置（図１に不図示の操作部材の操作によりユーザーにより設定される）を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央に焦点検出エリア１０１が配置される。長方形で示す焦点検出エリア１０１は、撮影画面１００において水平方向に延在し、焦点検出エリア１０１の長手方向に沿って直線的に配列された画素の出力信号が焦点検出に用いられる。
FIG. 2 is a diagram showing a focus detection position (set by the user by operating an operation member not shown in FIG. 1) on the shooting screen of the
図３、図４は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１２上の焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して示したものである。図３は撮像画素兼焦点検出画素となる画素３１１（以降焦点検出画素３１１と称す）のレイアウトを示す図であって、焦点検出画素３１１が行方向（水平方光）および列方向（垂直方向）において二次元正方格子状に稠密に配列される。図４は図３に示す焦点検出画素３１１の配列における色フィルタの配列を示した図であって、焦点検出画素３１１にはベイヤー配列の規則に従って色フィルタ（Ｒ：赤色フィルタ、Ｇ：緑色フィルタ、Ｂ：青色フィルタ）が配置されており、各色フィルタの分光感度は図５に示す特性になっている。
3 and 4 are front views showing the detailed configuration of the
焦点検出画素３１１は、図６に示すように矩形のマイクロレンズ１０、垂直方向に延在する素子分離領域１５により２分割された一対の光電変換部１３，１４から構成される。一対の光電変換部１３，１４を統合すると、通常の撮像画素の光電変換部と同等のサイズとなる。なお簡潔のため図６において色フィルタは不図示としている。なお焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力を加算した場合、加算した出力が通常の撮像画素の光電変換部の出力と同等になるようにするため、素子分離領域１５の幅は出来る限り狭くし、一対の光電変換部１３，１４を近接させることが望ましい。
As shown in FIG. 6, the
図７は図６に示した焦点検出画素３１１の断面図であって、光電変換部１３，１４の上に近接して遮光マスク３０が形成され、遮光マスク３０の開口部３０ｄを通過した光を光電変換部１３，１４は受光する。遮光マスク３０の上には平坦化層３１が形成され、その上に色フィルタ３８が形成される。色フィルタ３８の上には平坦化層３２が形成され、その上にマイクロレンズ１０が形成される。マイクロレンズ１０により開口部３０ｄに制限された光電変換部１３，１４の形状が前方に投影されて、一対の測距瞳を形成する。光電変換部１３，１４は半導体回路基板２９上に形成される。また光電変換部１３，１４を分離するために素子分離領域１５が形成される。以上のような構成により光電変換部１３，１４は交換レンズの射出瞳の一対の測距瞳を通過する一対の焦点検出光束をそれぞれ受光する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the
図８は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお焦点検出エリア１０１の焦点検出画素配列の一部分を拡大して示す。図８において、射出瞳９０は、交換レンズ２０２（図１参照）の予定結像面に配置されたマイクロレンズ１０から前方に距離ｄの位置に設定されている。この距離ｄは、マイクロレンズ１０の曲率、屈折率、マイクロレンズ１０と光電変換部１３，１４との間の距離などに応じて決まる距離であって、この明細書では測距瞳距離と呼ぶ。図１１には他に、交換レンズの光軸９１、マイクロレンズ１０、光電変換部１３、１４、焦点検出画素３１１、焦点検出光束７３、７４が示されている。
FIG. 8 shows the configuration of a split-pupil phase difference detection type focus detection optical system using microlenses. A part of the focus detection pixel array of the
測距瞳９３は、開口部３０ｄにより制限された光電変換部１３がマイクロレンズ１０により投影されたものである。同様に、測距瞳９４は、開口部３０ｄにより制限された光電変換部１４がマイクロレンズ１０により投影されたものである。測距瞳９３，９４は、射出瞳９０のうちの互いに異なる部分領域であり、水平方向に並ぶとともに、光軸９１を通る垂直線に対して線対称な形状となっている。
The
図８では、撮影光軸９１近傍の焦点検出エリア１０１における隣接する５つの焦点検出画素３１１を模式的に例示しているが、画面周辺に配置された焦点検出画素３１１においても、各光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳９３、９４から各マイクロレンズに到来する光束を受光するように構成されている。マイクロレンズ１０により、一対の光電変換部１３および１４と上述した互いに異なる部分領域、すなわち一対の測距瞳９３および９４とが互いに共役関係になる。
FIG. 8 schematically illustrates five adjacent
以上のような構成により、光電変換部１３は測距瞳９３を通過し、焦点検出画素３１１のマイクロレンズ１０に向かう光束７３によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部１４は測距瞳９４を通過し、焦点検出画素３１１のマイクロレンズ１０に向う光束７４によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
With the above configuration, the
上述した焦点検出エリア１０１において水平方向に配列した複数の焦点検出画素３１１の光電変換部１３，１４の出力を測距瞳９３および測距瞳９４に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９３と測距瞳９４をそれぞれ通過する焦点検出用光束７３，７４が焦点検出画素３１１の配列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に一対の測距瞳９３，９４の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換演算を行うことによって、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。 具体的には像ズレ量（光軸９１に垂直な面内の量）に対し所定の変換係数（測距瞳距離ｄを測距瞳９３，９４の重心間隔で除した値）を乗ずることによりデフォーカス量（光軸９１の方向における結像面と予定結像面との偏差）が算出されることになる。
By grouping the outputs of the
また全画面において各焦点検出画素３１１の光電変換部１３，１４の出力を加算した出力信号を得ることにより、通常の撮像画素をベイヤー配列した場合と同等の画像信号を得ることが出来る。
Further, by obtaining an output signal obtained by adding the outputs of the
図９は、本発明に関連する部分の撮像素子２１２とボディ駆動制御装置２１４との関係を詳細に示すブロック図であって、ボディ駆動制御装置２１４内には撮像素子制御部２２０、バッファメモリ２２１、ＣＰＵａ（マイクロコンピュータ）２２２、ＣＰＵｂ（マイクロコンピュータ）２２３が収納される。撮像素子２１２は撮像素子制御部２２０の制御に従って焦点検出画素３１１の電荷蓄積制御（電荷蓄積時間および電荷蓄積タイミング）および信号の出力制御を行なう。撮像素子２１２は後述するように焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力信号をＡＤ変換するとともにチャネル１からデジタルデータ（焦点検出用のデータ）として出力すると同時に焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータをデジタル加算したデジタルデータ（通常の撮像画素の出力信号と同等な信号）をチャネル２からデジタルデータとして出力する。チャネル１およびチャネル２から出力されたデジタルデータは１フレーム分のデジタルデータとしてバッファメモリ２２１に一時的に格納される。ＣＰＵａ２２２はバッファメモリ２２１に格納された焦点検出エリアの焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータ（焦点検出用のデータ）に対して後述する処理を行なって焦点検出を行なう。ＣＰＵｂ２２３はバッファメモリ２２１に格納された１フレーム分のデジタルデータ（画像データ）に対して周知の画像処理を行なって画像表示や画像記録を行なう。
FIG. 9 is a block diagram showing in detail the relationship between the
以上のように撮像素子２１２からは焦点検出用のデジタルデータと画像用のデジタルデータが別チャネルを介して時間的にオーバーラップして出力される。また焦点検出用のデジタルデータと画像用のデジタルデータは個別のＣＰＵ２２２，２２３において処理されるので、焦点検出処理と画像処理を時間的に分離する必要がなく、同時に独立して行なうことができる。
As described above, the digital data for focus detection and the digital data for image are outputted from the
次に２つのチャネルから同時に焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータと、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタルデータをデジタル加算したデジタルデータ（通常の撮像画素の出力信号と同等な信号）を出力可能な撮像素子２１２の構成について図１０を用いて説明する。
Next, the configuration of the
図１０は、撮像素子２１２（ＣＭＯＳイメージセンサ）の構成を示すブロック図である。撮像素子２１２は、一対の光電変換部１３，１４を含む焦点検出画素３１１が行列状（マトリックス状）に多数２次元配置されてなる画素アレイ部４０に加えて、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、第２ラインメモリ４４、第２列走査回路５１、第２水平出力回路４５、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第１列走査回路５２、第１水平出力回路４９およびタイミング制御回路５０を有する構成となっている。
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the imaging device 212 (CMOS image sensor). The
このシステム構成において、タイミング制御回路５０は、外部から入力されるマスタークロックおよび撮像素子制御部２２０から入力される制御信号に基づいて、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第２ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１などの動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成し、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第２ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１などに対して与える。
In this system configuration, the
また、画素アレイ部４０の各焦点検出画素３１１を駆動制御する周辺の駆動系や信号処理系、即ち行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第２ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１、第１水平出力回路４９、第２水平出力回路４５およびタイミング制御回路５０などは、画素アレイ部４０と同一のチップ（半導体基板）上に集積される。これらが集積されるチップは、画素アレイ部４０のチップに積層される。
In addition, the peripheral drive system and signal processing system for driving and controlling each
焦点検出画素３１１としては、ここでは図示を省略するが、一対の光電変換素部１３，１４（例えば、フォトダイオード）に加えて、例えば、当該光電変換部１３，１４で光電変換して得られる電荷をＦＤ（フローティングディフュージョン）部に転送する転送トランジスタと、当該ＦＤ部の電位を制御するリセットトランジスタと、ＦＤ部の電位に応じた信号を出力する増幅トランジスタとを有する３トランジスタ構成のものや、さらに画素選択を行うための選択トランジスタを別に有する４トランジスタ構成のものなどを用いることができる。
Although not shown here, the
画素アレイ部４０には、焦点検出画素３１１が２Ｎ行２Ｍ列分だけ２次元配置される。換言すると、画素アレイ部４０は、２Ｍ個の焦点検出画素３１１が水平方向に配列された焦点検出画素群を各行に有し、その焦点検出画素群が、水平方向に交差する垂直方向に２Ｎ行配置される。図１０において左上の焦点検出画素３１１が１行目、１列目の画素であり、この画素にはベイヤー配列の緑色のフィルタが配置され、１行目の画素群として配列される焦点検出画素には緑色のフィルタと青色のフィルタが配置される。この２Ｎ行２Ｍ列の画素配置に対して行毎に１系統の行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））が配線され、列毎に２本の列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）が配線されている。行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））の各一端は、行走査回路４１の各行に対応した各出力端に接続され、各行制御線２１には制御信号Ｒ（１）～Ｒ（２Ｎ）が出力される。行走査回路４１は、シフトレジスタなどによって構成され、行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））を介して画素アレイ部４０の行アドレスや行走査の制御を行う。
In the
同一行の各焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（１），・・・，Ｒ（Ｌ），・・・，Ｒ（２Ｎ）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また各焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の一方の光電変換部１３は列毎に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（ｍ）ｂに接続され、光電変換部１３の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ｂに出力される。また各焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の他方の光電変換部１４は列毎に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（ｍ）ａに接続され、光電変換部１４の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ａに出力される。例えば行走査回路４１から与えられる制御信号Ｒ（Ｌ）により画素アレイ部４０のＬ行目の焦点検出画素群を構成する焦点検出画素３１１が選択された場合には、Ｌ行目の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力されることになる。
A pair of
カラムＡＤ変換装置４２は、画素アレイ部４０の画素列に対応して設けられた列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ毎に設けられたＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂを有し、画素アレイ部４０の各焦点検出画素３１１から列毎に出力される一対のアナログ信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＡ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号に変換して出力する。「Ｈビット」はビット数を表し、例えば１０ビット、１２ビット、１４ビット等である。
The column
第２ラインメモリ４４は、カラムＡＤ変換装置４２を構成する各ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）毎に設けられたメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）を有し、ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）毎に出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ２に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第２ラインメモリ４４の各メモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部１３，１４の出力信号がデジタル信号として記憶されることになる。
The
カラムデジタル加算装置４６は、カラムＡＤ変換装置４２を構成する一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ））毎に設けられたデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））を有し、一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ））から出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＤ１に応じて加算し、Ｈビットの加算デジタル信号として出力する。
The column
第１ラインメモリ４８は、カラムデジタル加算装置４６を構成する各デジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））毎に設けられたメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））を有し、デジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））毎に出力される加算デジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第１ラインメモリ４８の各メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部１３，１４の出力信号を加算した加算信号（撮像画素の出力信号に相当する）がデジタル信号として記憶されることになる。
The
第２列走査回路５１は、シフトレジスタなどによって構成され、タイミング制御回路５０の制御のもとに第２ラインメモリ４４におけるメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）の列アドレスや列走査の制御を行う。第２ラインメモリ４４は第２列走査回路５１から与えられる走査信号ＴＳ２に応じて動作し、メモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）の各々で記憶されたＨビットのデジタル信号は順に第２水平出力回路４５に読み出され、当該第２水平出力回路４５を経由して焦点検出用の一対の光電変換部１３，１４の出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
The second
第１列走査回路５２は、シフトレジスタなどによって構成され、タイミング制御回路５０の制御のもとに第１ラインメモリ４８におけるメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））の列アドレスや列走査の制御を行う。第１ラインメモリ４８は第１列走査回路５２から与えられる走査信号ＴＳ１に応じて動作し、メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））の各々で記憶されたＨビットの加算デジタル信号は順に第１水平出力回路４９に読み出され、当該第１水平出力回路４９を経由して撮像画素の出力信号と同等な出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
The first
次に、図１０に示した撮像素子の構成において、１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号の読出し動作を並行して行う場合について、図１１、図１２のタイミングチャートを用いて説明する。図１１，図１２において、ＶＳは１フレーム期間を示す垂直同期信号、ＨＳは１水平走査期間を示す水平同期信号である。 Next, in the configuration of the imaging device shown in FIG. 10, the case where the individual readout operation of the output signals of the pair of photoelectric conversion units of the focus detection pixel and the readout operation of the addition signal obtained by adding the output signals of the pair of photoelectric conversion units are performed in parallel during one frame period will be described with reference to the timing charts of FIGS. 11 and 12. 11 and 12, VS is a vertical synchronizing signal indicating one frame period, and HS is a horizontal synchronizing signal indicating one horizontal scanning period.
図１１に示す動作では、水平同期信号ＨＳに同期して行走査回路４１から画素アレイ部４０に制御信号Ｒ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）～Ｒ（２ｎ＋１）、Ｒ（２ｎ＋２）、Ｒ（２ｎ＋３）～Ｒ（Ｎ）が順次発せられ、制御信号Ｒ（１）、Ｒ（２）、Ｒ（３）～Ｒ（２ｎ＋１）、Ｒ（２ｎ＋２）、Ｒ（２ｎ＋３）～Ｒ（Ｎ）に応じた行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に順次出力される。
In the operation shown in FIG. 11, control signals R(1), R(2), R(3) to R(2n+1), R(2n+2), R(2n+3) to R(N) are sequentially issued from the
図１２は、図１１における（２ｎ＋１）行、（２ｎ＋２）行、（２ｎ＋３）行の動作部分を拡大した図である。制御信号Ｒ（２ｎ＋１）により画素アレイ部４０の（２ｎ＋１）行が選択されると、（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力される。列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号は制御信号ＴＡ１に応じて、列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）に接続されたカラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）によりデジタル信号に変換される。
FIG. 12 is an enlarged view of the operation portions of the (2n+1), (2n+2), and (2n+3) lines in FIG. When the (2n+1) row of the
デジタル変換された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＭ２に応じて、カラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）に接続された第２ラインメモリ４４のメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）に記憶される。
The digital signals of the pair of
それと同時にデジタル変換された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＤ１に応じて、カラムＡＤ変換装置４２を構成する一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ））毎に設けられたカラムデジタル加算装置４６のデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））により加算される。
At the same time, the digital signals of the pair of
一対の光電変換部１３，１４の出力信号が加算された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の加算デジタル信号は、制御信号ＴＭ１に応じて、カラムデジタル加算装置４６のデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ））に接続された第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶される。
The added digital signal of one line of the
第２ラインメモリ４４のメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）に記憶された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、走査信号ＴＳ２に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第２水平出力回路４５から外部に順次シリアル出力される。第２水平出力回路４５から出力されたデジタル信号に基づき、ボディ駆動制御装置２１４の焦点検出用のＣＰＵａ２２２が、後述する図１３に示すように、交換レンズ２０２（光学系）の焦点状態を検出し、その焦点状態を調節する。
The digital signals of the pair of
同じく第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶された一対の光電変換部１３，１４の出力信号が加算された（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の加算デジタル信号は、走査信号ＴＳ１に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第１水平出力回路４９から外部に順次シリアル出力される。第１水平出力回路４９から出力された加算デジタル信号に基づき、ボディ駆動制御装置２１４の画像処理用のＣＰＵｂ２２３が、後述する図１４に示すように、画像データを生成する。
Similarly, the added digital signal of one line of the
次の水平同期信号ＨＳに同期して制御信号Ｒ（２ｎ＋２）が発せられ、画素アレイ部４０の（２ｎ＋２）行が選択されると、（２ｎ＋２）行の１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号に対して同様な動作で処理が繰り返される。さらに次の水平同期信号ＨＳに同期した制御信号Ｒ（２ｎ＋３）の下で同様な処理が繰り返される。
When the control signal R(2n+2) is issued in synchronization with the next horizontal synchronizing signal HS, and the (2n+2) row of the
図１３、図１４は、一実施の形態のデジタルスチルカメラ（撮像装置）２０１の動作を示すフローチャートである。これらのフローチャートに従った処理が並行して行われる。図１３はボディ駆動制御装置２１４の焦点検出用のＣＰＵａ２２２の動作フローチャートであり、ステップＳ１００でデジタルスチルカメラ２０１の電源がオンされると、ステップＳ１１０以降の焦点検出動作を開始する。ステップＳ１１０においてフレーム同期して選択された焦点検出エリア内に配列された焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを読み出す。この一対の光電変換部のデータは、上述した第２水平出力回路４５から出力されたデジタル信号である。続くステップＳ１２０では焦点検出画素のデータに基づいて、後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を行い、像ズレ量を演算する。なお、焦点検出エリアの位置は、撮影者が操作部材（不図示）を用いて予め選択しているものとする。
13 and 14 are flowcharts showing the operation of the digital still camera (imaging device) 201 according to one embodiment. Processing according to these flowcharts is performed in parallel. FIG. 13 is an operation flowchart of the
ステップＳ１３０では、像ズレ量をデフォーカス量に変換する。 In step S130, the amount of image shift is converted into the amount of defocus.
ステップＳ１４０で交換レンズ２０２（光学系）の焦点状態が合焦近傍か否か、すなわち算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを検出する。合焦近傍でないと判定された場合はステップＳ１５０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を合焦位置に駆動させることによって交換レンズ２０２（光学系）の焦点状態を調節する。
In step S140, it is detected whether or not the focus state of the interchangeable lens 202 (optical system) is in the vicinity of focus, that is, whether or not the calculated absolute value of the defocus amount is within a predetermined value. If it is determined that it is not in the vicinity of focus, the process proceeds to step S150, the defocus amount is transmitted to the lens
なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置２０６へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップＳ１６０へ進む。
If the focus cannot be detected, the process branches to this step, transmits a scan drive command to the lens
ステップＳ１４０で合焦近傍であると判定された場合はステップＳ１６０へ進み、シャッターボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップＳ１１０へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップＳ１７０へ進み、シャッターレリーズに応じた撮影動作が終了するのを待機し、撮影動作が終了したらステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。 If it is determined in step S140 that the subject is in the vicinity of focus, the process advances to step S160 to determine whether or not the shutter release has been performed by operating the shutter button (not shown). If it is determined that the shutter has not been released, the process returns to step S110 and the above operations are repeated. On the other hand, if it is determined that the shutter has been released, the process advances to step S170 to wait for the completion of the photographing operation corresponding to the shutter release.
図１３のステップＳ１２０、ステップＳ１３０における像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）の詳細について以下説明する。なお焦点検出画素３１１の一対のデータはベイヤー配列における同色の色毎に分別される。
Details of the image deviation detection calculation processing (correlation calculation processing, phase difference detection processing) in steps S120 and S130 of FIG. 13 will be described below. A pair of data of the
焦点検出画素３１１が検出する一対の像は、測距瞳９３，９４がレンズの絞り開口によりけられて光量バランスが崩れている可能性があるので、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。焦点検出画素３１１の配列から読み出された一対のデータ列をＡ１ｎ（Ａ１１，・・・，Ａ１ｊ：ｊ）はデータ数）、Ａ２ｎ（Ａ２１，・・・，Ａ２ｊ）として色の相違による区別をなくして一般化して示すと、一対のデータ列をＡ１ｎ、Ａ２ｎに対し特開２００７－３３３７２０号公報に開示された下記の相関演算式（１）を行い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａ１ｎ・Ａ２ｎ＋１＋ｋ－Ａ２ｎ＋ｋ・Ａ１ｎ＋１｜ ・・・（１）
Since the pair of images detected by the
C(k)=Σ|A1 n・A2 n+1+k −A2 n+k・A1 n+1 | (1)
（１）式において、Σ演算はｎについて累積される。ｎのとる範囲は、像ずらし量ｋに応じてＡ１ｎ、Ａ１ｎ＋１、Ａ２ｎ＋ｋ、Ａ２ｎ＋１＋ｋのデータが存在する範囲に限定される。ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。（１）式の演算結果は、図１５（ａ）に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量（図１５（ａ）ではｋ＝ｋｊ＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が極小・BR>I小さいほど相関度が高い）になる。 In equation (1), the Σ operation is accumulated over n. The range of n is limited to the range in which the data of A1 n , A1 n+1 , A2 n+k , and A2 n+1+k exist according to the image shift amount k. The shift amount k is an integer and is a relative shift amount in units of data intervals of the data string. As shown in FIG. 15(a), the calculation result of the equation (1) is a shift amount with a high correlation between a pair of data (k=kj=2 in FIG. 15(a)).
次に、（２）式から（５）式の３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値Ｃ（Ｘ）を与えるシフト量Ｘを求める。
Ｘ＝ｋｊ＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２）
Ｃ（Ｘ）＝Ｃ（ｋｊ）－｜Ｄ｜ ・・・（３）
Ｄ＝｛Ｃ（ｋｊ－１）－Ｃ（ｋｊ＋１）｝／２ ・・・（４）
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ（ｋｊ＋１）－Ｃ（ｋｊ），Ｃ（ｋｊ－１）－Ｃ（ｋｊ）｝
・・・（５）
Next, the shift amount X that gives the minimum value C(X) for the continuous correlation amount is obtained using the three-point interpolation technique of formulas (2) to (5).
X=kj+D/SLOP (2)
C(X)=C(kj)−|D| (3)
D={C(kj−1)−C(kj+1)}/2 (4)
SLOP=MAX{C(kj+1)-C(kj), C(kj-1)-C(kj)}
... (5)
（２）式で算出されたずらし量Xの信頼性があるかどうかは次のようにして判定される。図１５（ｂ）に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ（Ｘ）の値が大きくなる。したがって、Ｃ（Ｘ）が所定のしきい値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量Ｘをキャンセルする。あるいは、Ｃ（Ｘ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（Ｘ）を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量Ｘをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量Ｘをキャンセルする。 Whether or not the shift amount X calculated by the formula (2) is reliable is determined as follows. As shown in FIG. 15B, when the degree of correlation between a pair of data is low, the interpolated minimum value C(X) of the correlation amount becomes large. Therefore, when C(X) is equal to or greater than a predetermined threshold value, it is determined that the calculated shift amount is unreliable, and the calculated shift amount X is cancelled. Alternatively, in order to normalize C(X) by the contrast of data, when a value obtained by dividing C(X) by SLOP, which is a value proportional to the contrast, is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the calculated shift amount is unreliable, and the calculated shift amount X is cancelled. Alternatively, when SLOP, which is a value proportional to the contrast, is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the object has low contrast and the calculated shift amount is unreliable, and the calculated shift amount X is cancelled.
図１５（ｃ）に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋｍｉｎ～ｋｍａｘの間で相関量Ｃ（ｋ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（Ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。 As shown in FIG. 15(c), when the correlation between a pair of data is low and there is no drop in the correlation amount C(k) within the shift range k min to k max , the minimum value C(X) cannot be obtained, and in such a case focus detection is determined to be impossible.
算出されたずらし量Ｘの信頼性があると判定された場合は、（６）式により像ズレ量ｓｈｆｔに換算される。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・Ｘ ・・・（６）
When it is determined that the calculated shift amount X is reliable, it is converted into the image shift amount shft by the formula (6).
shft=PY·X (6)
（６）式において、ＰＹは焦点検出画素３１１の画素ピッチの２倍の値（同色の焦点検出画素の画素ピッチ）となる。 In equation (6), PY is twice the pixel pitch of the focus detection pixels 311 (pixel pitch of focus detection pixels of the same color).
（６）式により算出された像ズレ量ｓｈｆｔに所定の変換係数ｋを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。
ｄｅｆ＝ｋ・ｓｈｆｔ１ ・・・（７）
(6) The image shift amount shft calculated by the formula is multiplied by a predetermined conversion coefficient k to be converted into a defocus amount def.
def=k.shft1 (7)
（７）式において変換係数ｋは一対の測距瞳９３，９４の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換係数であり、光学系の絞りＦ値に応じて変化するものである。
In equation (7), the conversion coefficient k is a conversion coefficient corresponding to the proportional relationship between the center-of-gravity distance of the pair of
このようにしてベイヤー配列の３色に対して３つのデフォーカス量が算出されるので、単純平均または重み付け平均などの平均化処理を行なって、選択された焦点検出エリアにおける最終的なデフォーカス量が算出される。 Since three defocus amounts are calculated for the three colors of the Bayer array in this way, averaging processing such as simple averaging or weighted averaging is performed to calculate the final defocus amount in the selected focus detection area.
図１４はボディ駆動制御装置２１４の画像処理用のＣＰＵｂ２２３の動作フローチャートであり、ステップＳ２００でデジタルスチルカメラ２０１の電源がオンされると、ステップＳ２１０以降の画像処理動作を開始する。ステップＳ２１０においてフレーム同期して焦点検出画素の一対の光電変換部の出力データを加算した加算デジタルデータ（撮像画素のデータに相当する）を読み出し、該データに対して表示用の画像処理を行なってから電子ビューファインダーに表示させる。ステップＳ２１０において読み出される加算デジタルデータは、上述した第１水平出力回路４９から出力された加算デジタル信号である。
FIG. 14 is an operation flowchart of the
ステップＳ２２０では、シャッターボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップＳ２１０へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップＳ２３０へ進み、シャッターレリーズに応じた撮影動作を行なう。まずレンズ駆動制御装置２０６へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を制御Ｆ値（撮影者または自動により設定されたＦ値）にする。絞り制御が終了した時点で、焦点検出画素の一対の光電変換部の出力データを加算した加算デジタルデータ（ベイヤー配列された撮像画素のデータに相当する）を読み出し、該加算デジタルデータに対して周知の画像処理（デモザイク処理、ノイズ処理、階調処理、ホワイトバランス処理など）を施して画像データを生成し、ステップＳ２４０で該画像データをメモリカードに格納する。一連の撮影動作が終了したらステップＳ２１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
In step S220, it is determined whether or not the shutter release has been performed by operating the shutter button (not shown). If it is determined that the shutter has not been released, the process returns to step S210 and repeats the above-described operations. On the other hand, if it is determined that the shutter has been released, the process advances to step S230 to perform a photographing operation corresponding to the shutter release. First, an aperture adjustment command is transmitted to the lens
以上説明した第１実施形態においては、選択された焦点検出エリアにおいてのみ焦点検出を行なう動作であったが、バッファメモリには画面全体の焦点検出用データが格納されるので、焦点検出用ＣＰＵａ２２２の処理能力が高い場合には、画面全体の複数の焦点検出エリアにおいて焦点検出を行い、その結果に応じてレンズの焦点調節を行なうようにしても構わない。
In the first embodiment described above, focus detection is performed only in a selected focus detection area. However, since focus detection data for the entire screen is stored in the buffer memory, if the
以上説明した第１実施形態においては、画像用の焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを加算したデータを１フレーム毎に全データ読み出すとして説明を行なったが、全データ読み出す代わりに間引き読出し（行／列）や画素加算読出し（行／列）をするための回路構成を本発明の構成にさらに追加し、読出した画像データを表示などに使用しても構わない。 In the above-described first embodiment, the data obtained by adding the data of the pair of photoelectric conversion units of the focus detection pixels for image are read out for each frame. However, instead of reading out all the data, a circuit configuration for thinning readout (row/column) or pixel addition readout (row/column) may be added to the configuration of the present invention, and the read image data may be used for display or the like.
以上説明した第１実施形態においては、焦点検出用の全焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを１フレーム毎に読み出すとして説明を行なったが、全焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを読み出すのは負荷も多く、データ格納用に多量のメモリ容量も必要になるので、必要に応じてフレーム間引き（数フレームに１回読み出す）／行間引き（数行に１行読み出す）／行部分読出し（一部の行だけ読み出す）／列間引き（数列に１列読み出す）／列部分読出し（一部の列だけ読み出す）ようにしても構わない。 In the first embodiment described above, the data of the pair of photoelectric conversion units of all the focus detection pixels for focus detection is read out for each frame. However, reading the data of the pair of photoelectric conversion units of all the focus detection pixels imposes a heavy load and requires a large amount of memory capacity for data storage. read out)/column partial readout (read out only some columns).
図１６は行部分読出し（（２ｎ＋２）行目のみ焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを読み出す）を行なう場合の、図１２に対応したタイミングチャートであって、図１１における（２ｎ＋１）行、（２ｎ＋２）行、（２ｎ＋３）行の動作部分を拡大した図である。 FIG. 16 is a timing chart corresponding to FIG. 12 when row partial readout (reading out data of a pair of photoelectric conversion units of focus detection pixels in only the (2n+2)th row) is performed, and is an enlarged view of the operation portions of the (2n+1)th row, the (2n+2)th row, and the (2n+3)th row in FIG.
制御信号Ｒ（２ｎ＋２）により画素アレイ部４０の（２ｎ＋２）行が選択された場合の動作は図１２と同一である。一方（２ｎ＋２）行以外が選択された場合（図１６の制御信号Ｒ（２ｎ＋１）、制御信号Ｒ（２ｎ＋３）に応じた動作）には、制御信号ＴＭ２が発生せず、カラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）によりデジタル信号に変換された１ライン分の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、カラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）に接続された第２ラインメモリ４４のメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）に記憶されない。また走査信号ＴＳ２も発生しないので、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第２水平出力回路４５から外部に順次シリアル出力もされない。
The operation when the (2n+2) row of the
行部分読出しする行や列部分読出しする列は選択された焦点検出エリアの位置に応じて、ボディ駆動制御装置２１４から撮像素子２１２に情報を送付して変更可能にすることができる。
The row from which the row portion is read and the column from which the column portion is read can be changed by sending information from the body
以上説明した第１実施形態においては、１行分の焦点検出画素の一対の光電変換部の数に対応した数のＡＤＣを有するカラムＡＤ変換装置４２を設けるとともに、一対のＡＤＣのデジタル出力信号をデジタル加算するデジタル加算回路２６を１行分の焦点検出画素の数だけ設けたカラムデジタル加算装置４６を設ける構成としたので、１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号（撮像画素の出力信号に相当する）の読出し動作を並行して行うことが可能となる。これにより従来の技術（焦点検出画素毎にアナログ加算装置を設ける）の課題（１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号（撮像画素の出力信号に相当する）の読出し動作を並行して行うことができない）を解決することができる。
In the first embodiment described above, the
また従来の技術の課題を解決する方法として、撮像素子から１フレーム期間中に全焦点検出画素の一対の光電変換部の出力データを個別に読み出して、一旦外部のバッファメモリに格納し、該バッファメモリに格納された一対の光電変換部の出力データに対して加算処理を行なうことも考えられるが、その場合には加算処理時間分だけ処理時間が増大するとともに、外部の処理負荷も増大してしまう。本願の撮像素子の構成および動作によれば、画像データの読出し／画像処理に関しては通常の撮像素子と同様に取り扱うことができる。また部分的に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力データを個別に読み出しすることも可能なので、読出し処理の負荷も軽減でき、データ格納用のバッファメモリの容量も節約することができる。 As a method for solving the problem of the conventional technology, it is conceivable to individually read out the output data of the pair of photoelectric conversion units of the all-focus detection pixels from the image pickup device during one frame period, temporarily store them in an external buffer memory, and perform addition processing on the output data of the pair of photoelectric conversion units stored in the buffer memory. According to the configuration and operation of the imaging device of the present application, image data readout/image processing can be handled in the same manner as a normal imaging device. In addition, since it is possible to partially read out the output data of the pair of photoelectric conversion units of the focus detection pixels individually, the load of the read processing can be reduced, and the capacity of the buffer memory for data storage can be saved.
また従来の技術の課題を解決する方法として、カラムデジタル加算装置４６を設ける代わりに焦点検出画素の一対の光電変換部の出力データを水平走査して順次シリアル出力する際に、第２水平出力回路４５の出力端に並列にデータ保持メモリ（データを１データ出力時間だけ遅延保持する）とデジタル加算回路を設け、個別データ出力に同期して焦点検出画素の一対の光電変換部の出力データを加算して加算データを生成して出力することも考えられるが、加算処理時間（１つの焦点検出画素に対する加算時間×全焦点検出画素数）の分だけデータ転送レートが遅くなり、高速なデータ読出しができなくなる。本願の撮像素子２１２にはカラムデジタル加算装置４６が設けられ、加算処理は列毎に独立して同時に行なわれるので、通常の撮像画素のみからなる撮像素子とほとんど同じデータ転送レートで高速読出しが可能になる。
As a method for solving the problem of the conventional technique, instead of providing the column
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４は水平方向（行方向）に並置されていたが、焦点検出画素の一対の光電変換部の並置される方向を水平方向（行方向）以外とすることで、像ズレ検出を水平方向以外の方向で行なうことが出来る。図１７は図６に示す焦点検出画素３１１を９０度回転した構成の焦点検出画素３１２を示す図であって、焦点検出画素３１２は、矩形のマイクロレンズ１０、水平方向に延在する素子分離領域１８により２分割された一対の光電変換部１６，１７から構成される。一対の光電変換部１６，１７を統合すると、通常の撮像画素の光電変換部と同等のサイズとなる。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the pair of
図１８は図３の画素レイアウト図に対応した図（フィルタ配列は図４に対応している）であって、焦点検出画素３１１と焦点検出画素３１２が配置された撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１２上の焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して示したものである。焦点検出画素３１１と焦点検出画素３１２が１行おきに交互に配列される。
FIG. 18 is a diagram corresponding to the pixel layout diagram in FIG. 3 (the filter arrangement corresponds to FIG. 4), and is a front view showing the detailed configuration of the
図１９は、図１８に示す画素レイアウトを持つ撮像素子２１２の構成を示すブロック図であって、図１０の構成と同一な部分は説明を省略し、特徴的な部分のみについて説明する。画素アレイ部４０における図１０との相違点は、偶数行目において、垂直方向に分離した一対の光電変換部１６，１７を備える焦点検出画素３１２が配置されている点である。
FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the
偶数行に配置された各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）（Ｌは偶数）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また偶数行に配置された各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の一方の光電変換部１６は列毎に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（ｍ）ａに接続され、光電変換部１６の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ａに出力される。また各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の他方の光電変換部１７は列毎に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（ｍ）ｂに接続され、光電変換部１７の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ｂに出力される。例えば行走査回路４１から与えられる制御信号Ｒ（Ｌ）により画素アレイ部４０のＬ行目の焦点検出画素３１２が選択された場合には、Ｌ行目の焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の出力信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力されることになる。
A pair of
以上のような構成の撮像素子２１２を用いた場合には奇数行目に配列された同一色の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデータを水平方向に光電変換部毎にグループ化した一対のデータを用いて水平方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になるとともに、偶数行目に配置された同一色の焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７のデータを光電変換部毎に垂直方向にグループ化した一対のデータを用いて垂直方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になる。
When the
図２０は、図１８の変形例であって、焦点検出画素３１１と焦点検出画素３１２が１列おきに交互に配列される。このような構成の撮像素子２１２を用いた場合には奇数列目に配列された同一色の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデータを水平方向に光電変換部毎にグループ化した一対のデータを用いて水平方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になるとともに、偶数列目に配置された同一色の焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７のデータを光電変換部毎に垂直方向にグループ化した一対のデータを用いて垂直方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になる。
FIG. 20 is a modification of FIG. 18, in which focus
図２１は、図１８の変形例であって、焦点検出画素３１１と焦点検出画素３１２が交互に千鳥配置される。即ち（奇数行かつ奇数列）または（偶数行かつ偶数列）の位置には焦点検出画素３１１が配置され、（奇数行かつ偶数列）または（偶数行かつ奇数列）の位置には焦点検出画素３１２が配置される。ベイヤー配列の色フィルタの観点では、焦点検出画素３１１は緑色フィルタが備えられ、焦点検出画素３１２は赤色フィルタ又青色フィルタが備えられることになる。
FIG. 21 is a modification of FIG. 18, in which focus
このような構成の撮像素子２１２を用いた場合には奇数行目の奇数列目または偶数行目の偶数列目に配列された緑色フィルタを備えた焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデータを水平方向に光電変換部毎にグループ化した一対のデータを用いて水平方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になるとともに、奇数行目の偶数列目に配列された青色フィルタを備えた焦点検出画素３１２または偶数行目の奇数列目に配列された赤色フィルタを備えた焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７のデータを光電変換部毎に垂直方向にグループ化した一対のデータを用いて垂直方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になる。
When the
＜第３実施形態＞
第１実施形態においては、全画素が焦点検出画素により構成されていたが、光電変換部が分割されていない通常の撮像画素と光電変換部が分割されている焦点検出画素とを混在させることにより、撮像素子全体における焦点検出画素の数を減らし撮像素子の構成を簡素化するとともに、撮像素子から外部出力される焦点検出用データ数を減少させることにより焦点検出用データのデータ転送レートを画像処理用データのデータ転送レート並にすることが可能になる。
<Third Embodiment>
In the first embodiment, all pixels are composed of focus detection pixels, but by mixing normal imaging pixels in which the photoelectric conversion section is not divided and focus detection pixels in which the photoelectric conversion section is divided, the number of focus detection pixels in the entire image sensor can be reduced and the configuration of the image sensor can be simplified.
撮像画素３１０は、図２２に示すように矩形のマイクロレンズ１０、後述の遮光マスクで受光領域を制限された光電変換部１１を有している。
As shown in FIG. 22, the
図２３は図２２に示した撮像画素３１０の断面図である。撮像画素３１０では撮像用の光電変換部１１の上に近接して遮光マスク３０が形成され、光電変換部１１は、遮光マスク３０の開口部３０ａを通過した光を受光する。遮光マスク３０の上には平坦化層３１が形成され、その上に色フィルタ３８が形成される。色フィルタ３８の上には平坦化層３２が形成され、その上にマイクロレンズ１０が形成される。マイクロレンズ１０により開口部３０ａの形状が前方に投影される。光電変換部１１は半導体回路基板２９上に形成される。
FIG. 23 is a cross-sectional view of the
図２４は、図２２に示す撮像画素３１０が受光する撮影光束の様子を図８と比較して説明するための図であって、図８と重複する部分の説明は省略する。
FIG. 24 is a diagram for explaining the state of the photographing light flux received by the
撮像画素３１０はマイクロレンズ１０とその背後に配置された光電変換部１１等から構成され、光電変換部１１に近接して配置された開口部３０ａ（図２３参照）の形状がマイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９３、９４に略外接する領域９５を形成する。
The
光電変換部１１は、領域９５を通過してマイクロレンズ１０へ向かう撮影光束７１によってマイクロレンズ１１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
The
図２５は図３の画素レイアウト図に対応した図（フィルタ配列は図４に対応している）であって、撮像画素３１０と焦点検出画素３１１が交互に千鳥配置される。即ち（奇数行かつ奇数列）または（偶数行かつ偶数列）の位置には焦点検出画素３１１が配置され、（奇数行かつ偶数列）または（奇数行かつ偶数列）の位置には撮像画素３１０が配置される。ベイヤー配列の色フィルタの観点では、焦点検出画素３１１は緑色フィルタが備えられ、撮像画素３１０は赤色フィルタ又青色フィルタが備えられることになる。焦点検出性能の面では、緑色フィルタの分光感度特性が、図５に示すように、赤色フィルタの分光感度特性と青色フィルタの分光感度特性との中間に位置するため、焦点検出画素３１１に緑色フィルタが設けられるのが好ましい。また、図６および図２２に示すように、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３および１４の表面積の和が、素子分離領域１５が存在するため、撮像画素３１０の光電変換部１１の表面積よりも小さい。したがって、撮像性能の面では、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３および１４が出力する光電変換信号値の和が撮像画素３１０の光電変換部１１の光電変換信号値よりも小さくなるため、焦点検出画素３１１には、赤色フィルタおよび青色フィルタよりも多く配置される緑色フィルタが設けられるのが好ましい。
FIG. 25 is a diagram corresponding to the pixel layout diagram of FIG. 3 (the filter arrangement corresponds to FIG. 4), in which
図２６は、図２５に示す画素レイアウトを持つ撮像素子２１２の構成を示すブロック図であって、図１０の構成と同一な部分は説明を省略し、特徴的な部分のみについて説明する。図１０との主要な相違点は、カラムＡＤ変換装置４２と第２ラインメモリ４４、カラムデジタル加算装置４６の中間に第２カラムスイッチ装置４３を設けることにより、第２ラインメモリ４４を構成するメモリの数およびカラムデジタル加算装置４６を構成するデジタル加算回路の数を減少させている点である。
FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of the
撮像素子２１２は、一対の光電変換部１３，１４を含む焦点検出画素３１１が行列状（マトリックス状）に多数２次元配置されてなる画素アレイ部４０に加えて、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、第２カラムスイッチ装置４３、第２ラインメモリ４４、第２列走査回路５１、第２水平出力回路４５、カラムデジタル加算装置４６、第１カラムスイッチ装置４７、第１ラインメモリ４８、第１列走査回路５２、第１水平出力回路４９およびタイミング制御回路５０を有する構成となっている。
The
このシステム構成において、タイミング制御回路５０は、外部から入力されるマスタークロックおよび撮像素子制御部２２０から入力される制御信号に基づいて、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、第１カラムスイッチ装置４７、第２カラムスイッチ装置４３、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第１ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１などの動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成し、行走査回路４１、カラムＡＤ変換装置４２、第１カラムスイッチ装置４７、第２カラムスイッチ装置４３、カラムデジタル加算装置４６、第１ラインメモリ４８、第１ラインメモリ４４、第１列走査回路５２、第２列走査回路５１などに対して与える。
In this system configuration, the
画素アレイ部４０には、撮像画素３１０と焦点検出画素３１１が２Ｎ行２Ｍ列分だけ２次元配置される。図２６において左上の焦点検出画素３１１が１行目、１列目の画素であり、この画素にはベイヤー配列の緑色のフィルタが配置されることになる。この２Ｎ行２Ｍ列の画素配置に対して行毎に行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））が配線され、列毎に２本の列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）が配線される。行制御線の数は全部で２Ｎ本となり、列信号線の数は全部で４Ｍ本となる。行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））の各一端は、行走査回路４１の各行に対応した各出力端に接続され、各行制御線２１には制御信号Ｒ（１）～Ｒ（２Ｎ）が出力される。
In the
同一行に配置された撮像画素３１０の光電変換部および焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。撮像画素３１０の光電変換部１１は列毎に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（ｍ）ａに接続され、光電変換部１１の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ａに出力される。また焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の一方の光電変換部１３は列毎に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（ｍ）ｂに接続され、光電変換部１３の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ｂに出力される。また焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の他方の光電変換部１４は列毎に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（ｍ）ａに接続され、光電変換部１４の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（ｍ）ａに出力される。例えば行走査回路４１から与えられる制御信号Ｒ（Ｌ）により画素アレイ部４０のＬ行目が選択された場合には、Ｌ行目の撮像画素３１０の光電変換部１１の出力信号が列信号線（２２（１）ａ～２２（２Ｍ）ａ）に出力されＬ行目の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力されることになる。この時Ｌが奇数の場合には、この行の偶数列には撮像画素３１０が配置されているため、偶数列に対応する列信号線２２（２ｍ）ｂ上の信号は無効信号となる。またＬが偶数の場合には、この行の奇数列には撮像画素３１０が配置されているため、奇数列に対応する列信号線２２（２ｍ＋１）ｂ上の信号は無効信号となる。
The pair of
カラムＡＤ変換装置４２は、画素アレイ部４０の画素列に対応して設けられた列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ毎に設けられた４Ｍ個のＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂを有し、画素アレイ部４０の各画素から列毎に出力されるアナログ信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＡ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号（Ｓ（１）ａ、Ｓ（１）ｂ～Ｓ（２Ｍ）ａ、Ｓ（２Ｍ）ｂ）に変換して出力する。
The column
第２カラムスイッチ装置４３は、隣接した２列の画素列毎に設けられたＭ個のスイッチ２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ）を有し、ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）毎に出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＷ２に応じて選択して出力する。
The second
図２７（ａ）、（ｂ）は隣接した２列の画素列（（２ｍ＋１）列と（２ｍ＋２）列）に設けられたスイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作を説明する図であって、スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には２列の画素列（（２ｍ＋１）列と（２ｍ＋２）列）に対応した４個のＡＤＣ（２３（２ｍ＋１）ａ、２３（２ｍ＋１）ｂ、２３（２ｍ＋２）ａ、２３（２ｍ＋２）ｂ）から４つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａ、Ｓ（２ｍ＋２）ｂが入力される。スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には２の倍数列、例えば４列の画素列（（２ｍ＋１）列、（２ｍ＋２）列、（２ｍ＋３）列、（２ｍ＋４）列）に対応した４の倍数個、例えば８個のＡＤＣ（２３（２ｍ＋１）ａ、２３（２ｍ＋１）ｂ、２３（２ｍ＋２）ａ、２３（２ｍ＋２）ｂ、２３（２ｍ＋３）ａ、２３（２ｍ＋３）ｂ、２３（２ｍ＋４）ａ、２３（２ｍ＋４）ｂ）から、４の倍数個、例えば８つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａ、Ｓ（２ｍ＋２）ｂ、Ｓ（２ｍ＋３）ａ、Ｓ（２ｍ＋３）ｂ、Ｓ（２ｍ＋４）ａ、Ｓ（２ｍ＋４）ｂが入力されることとしてもよい。その場合、例えば（２ｍ＋１）列に焦点検出画素３１１が配置され、かつ（２ｍ＋２）列、（２ｍ＋３）列、（２ｍ＋４）列にはいずれも撮像素子３１０が配置される。
27A and 27B are diagrams for explaining the selection operation of the switches 24 (2m+1, 2m+2) provided in two adjacent pixel columns ((2m+1) column and (2m+2) column). The switch 24 (2m+1, 2m+2) has four ADCs (23(2m+1)a, 23( 2m+1)b, 23(2m+2)a, 23(2m+2)b), four digital signals S(2m+1)a, S(2m+1)b, S(2m+2)a, S(2m+2)b are input. The switch 24 (2m+1, 2m+2) has multiples of 4, for example, eight ADCs (23(2m+1)a, 23(2m+1)b, 23(2m+2)a, 23(2m+2)b, 23(2m+) corresponding to multiples of 2, for example, four pixel rows ((2m+1), (2m+2), (2m+3), (2m+4)). 3) a, 23(2m+3)b, 23(2m+4)a, 23(2m+4)b), multiples of 4, for example, 8 digital signals S(2m+1)a, S(2m+1)b, S(2m+2)a, S(2m+2)b, S(2m+3)a, S(2m+3)b, S(2m+4)a, S(2m+4)b are input good too. In that case, for example, the
図２７（ａ）は行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行目が選択された場合のスイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作であり、スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には奇数行目の偶数列目に配置された撮像画素３１０と奇数行目の奇数列目に焦点検出画素３１１に対応する４つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａ、Ｓ（２ｍ＋２）ｂが入力される。このうち信号Ｓ（２ｍ＋２）ｂは無効信号となる。
FIG. 27A shows the selection operation of the switches 24 (2m+1, 2m+2) when the odd-numbered rows of the
スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）は第２カラムスイッチ装置４３に入力される制御信号ＴＷ２（奇数行か偶数行かの識別情報）に応じて、デジタル加算用の一対の信号（Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ａ、Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ｂ）として、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部に対応したデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂを選択して出力する。
The switch 24 (2m+1, 2m+2) selects and outputs the digital signals S(2m+1)a, S(2m+1)b corresponding to the pair of photoelectric conversion units of the
図２７（ｂ）は行走査回路４１により画素アレイ部４０の偶数行目が選択された場合のスイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作であり、スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には偶数行目の奇数列目に配置された撮像画素３１０と偶数行目の偶数列目に焦点検出画素３１１に対応する４つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａ、Ｓ（２ｍ＋２）ｂが入力される。このうち信号Ｓ（２ｍ＋１）ｂは無効信号となる。
FIG. 27B shows the selection operation of the switches 24 (2m+1, 2m+2) when the even-numbered rows of the
スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）は第２カラムスイッチ装置４３に入力される制御信号ＴＷ２（奇数行か偶数行かの識別情報）に応じて、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４に対応する一対の信号（Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ａ、Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ｂ）として、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部に対応したデジタル信号Ｓ（２ｍ＋２）ａ、Ｓ（２ｍ＋２）ｂを選択して出力する。
The switch 24 (2m+1, 2m+2) outputs a digital signal S(2m+2) corresponding to the pair of photoelectric conversion units of the
第２ラインメモリ４４は、第２カラムスイッチ装置４３のＭ個のスイッチ２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ）毎に一対設けられた合計２Ｍ個のメモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）を有し、Ｍ個のスイッチ２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ）毎に出力される焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４に対応する一対のデジタル信号（Ｑ（１、２）ａ、Ｑ（１、２）ｂ～Ｑ（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、Ｑ（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ２に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第２ラインメモリ４４の各メモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）には１行分のＭ個の焦点検出画素について一対の光電変換部１３，１４の出力信号がデジタル信号として記憶されることになる。
The
カラムデジタル加算装置４６は、第２カラムスイッチ装置４３のＭ個のスイッチ２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ）毎に設けられた合計Ｍ個のデジタル加算回路（２６（１、２）～２６（２Ｍ－１、２Ｍ））を有し、Ｍ個のスイッチ２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ）毎に出力される焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４に対応する一対のデジタル信号（Ｑ（１、２）ａ、Ｑ（１、２）ｂ～Ｑ（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、Ｑ（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＤ１に応じて加算し、Ｈビットの加算デジタル信号（Ｐ（１、２）～Ｐ（２Ｍ－１、２Ｍ））として出力する。
The column
第１カラムスイッチ装置４７は、隣接した２列の画素列毎に設けられたＭ個のスイッチ２７（１、２）～２７（２Ｍ－１、２Ｍ）を有し、２Ｍ個のＡＤＣ（２３（１）ａ～２３（２Ｍ）ａ）毎に出力されるデジタル信号（Ｓ（１）ａ、Ｓ（２）ａ～Ｓ（２Ｍ－１）ａ、Ｓ（２Ｍ）ａ）と、Ｍ個のデジタル加算回路（２６（１、２）～２６（２Ｍ－１、２Ｍ））毎に出力される加算デジタル信号（Ｐ（１、２）～Ｐ（２Ｍ－１、２Ｍ））を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＷ１（奇数行か偶数行かの識別情報）に応じて選択して出力する。
The first
図２８（ａ）、（ｂ）は隣接した２列の画素列（（２ｍ＋１）列と（２ｍ＋２）列）に設けられたスイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作を説明する図であって、スイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には２列の画素列（（２ｍ＋１）列と（２ｍ＋２）列）に対応した２個のＡＤＣ（２３（２ｍ＋１）ａ、２３（２ｍ＋２）ａ）から２つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋２）ａが入力されるとともに、デジタル加算回路２６（２ｍ＋１、２ｍ＋２）から１つの加算デジタル信号Ｐ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）が入力される。 28A and 28B are diagrams for explaining the selection operation of the switches 27 (2m+1, 2m+2) provided in two adjacent pixel columns ((2m+1) column and (2m+2) column). The switches 27 (2m+1, 2m+2) are provided with two ADCs (23(2m+1)a, 23( Two digital signals S(2m+1)a and S(2m+2)a are input from 2m+2)a), and one addition digital signal P(2m+1, 2m+2) is input from the digital addition circuit 26 (2m+1, 2m+2).
図２８（ａ）は行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行目が選択された場合のスイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作であり、スイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には奇数行目の偶数列目に配置された撮像画素３１０の光電変換部１１に対応する１つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋２）ａと奇数行目の奇数列目に配置された焦点検出画素３１１の光電変換部１４に対応する１つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａと、デジタル加算回路２６（２ｍ＋１、２ｍ＋２）から奇数行目の奇数列目に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４に対応する一対の信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、（２ｍ＋１）ｂを加算した加算デジタル信号Ｐ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）（撮像画素の信号に相当する）が入力される。このうち、ＡＤＣ２３（２ｍ＋１）ａから入力された信号Ｓ（２ｍ＋１）ａは撮像画素の信号に相当していない。
FIG. 28A shows the selection operation of the switches 27 (2m+1, 2m+2) when the odd-numbered rows of the
スイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）は第１カラムスイッチ装置４７に入力される制御信号ＴＷ１（奇数行か偶数行かの識別情報）に応じて、奇数列目に配置される仮想的な撮像画素の信号に相当する信号Ｕ（２ｍ＋１）として、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部に対応したデジタル信号を加算したデジタル加算信号Ｐ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）を選択して出力するとともに、偶数列目に配置される撮像画素の信号Ｕ（２ｍ＋１）として、撮像画素３１０に対応するデジタル信号Ｓ（２ｍ＋２）ａを選択して出力する。
The switch 27 (2m+1, 2m+2) selects and outputs the digital addition signal P(2m+1, 2m+2) obtained by adding the digital signals corresponding to the pair of photoelectric conversion units of the
図２８（ｂ）は行走査回路４１により画素アレイ部４０の偶数行目が選択された場合のスイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作であり、スイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には偶数行目の奇数列目に配置された撮像画素３１０の光電変換部１１に対応する１つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａと偶数行目の偶数列目に配置された焦点検出画素３１１の光電変換部１４に対応する１つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋２）ａと、デジタル加算回路２６（２ｍ＋１、２ｍ＋２）から偶数行目の偶数列目に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４に対応する一対の信号Ｓ（２ｍ＋２）ａ、（２ｍ＋２）ｂを加算した加算デジタル信号Ｐ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）（撮像画素の信号に相当する）が入力される。このうち信号Ｓ（２ｍ＋２）ａは撮像画素の信号に相当していない。
FIG. 28B shows the selection operation of the switches 27 (2m+1, 2m+2) when the even-numbered rows of the
スイッチ２７（２ｍ＋１、２ｍ＋２）は第１カラムスイッチ装置４７に入力される制御信号ＴＷ１（奇数行か偶数行かの識別情報）に応じて、偶数列目に配置される仮想的な撮像画素の信号に相当する信号Ｕ（２ｍ＋２）として、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部に対応したデジタル信号を加算したデジタル加算信号Ｐ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）を選択して出力するとともに、奇数列目に配置される撮像画素の信号Ｕ（２ｍ＋１）として、撮像画素３１０に対応するデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａを選択して出力する。
The switch 27 (2m+1, 2m+2) selects and outputs the digital addition signal P (2m+1, 2m+2) obtained by adding the digital signals corresponding to the pair of photoelectric conversion units of the
第１ラインメモリ４８は、カラムスイッチ装置４７を構成するＭ個のスイッチ（２７（１、２）～２７（２Ｍ－１、２Ｍ））毎に一対設けられた２Ｍ個のメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））を有し、スイッチ（２７（１、２）～２７（２Ｍ－１、２Ｍ））毎に一対出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第１ラインメモリ４８の各メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部１３，１４の出力信号を加算した加算信号（撮像画素の出力信号に相当する）と撮像画素の光電変換部の出力信号が、焦点検出画素を撮像画素の配置順に応じてデジタル信号として記憶されることになる。
The
第２列走査回路５１は、シフトレジスタなどによって構成され、タイミング制御回路５０の制御のもとに第２ラインメモリ４４におけるメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ）ｂ）の列アドレスや列走査の制御を行う。第２ラインメモリ４４は第２列走査回路５１から与えられる走査信号ＴＳ２に応じて動作し、メモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）の各々で記憶されたＨビットのデジタル信号は順に第２水平出力回路４５に読み出され、当該第２水平出力回路４５を経由して焦点検出用の一対の光電変換部１３，１４の出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力（データ数は２Ｍ個）される。
The second
第１列走査回路５２は、シフトレジスタなどによって構成され、タイミング制御回路５０の制御のもとに第１ラインメモリ４８におけるメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））の列アドレスや列走査の制御を行う。第１ラインメモリ４８は第１列走査回路５２から与えられる走査信号ＴＳ１に応じて動作し、メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ））の各々で記憶されたＨビットのデジタル信号および加算デジタル信号は順に第１水平出力回路４９に読み出され、当該第１水平出力回路４９を経由して撮像画素配列の出力信号と同等な出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
The first
次に、図２６に示した撮像素子の構成において、１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号（焦点検出用の信号）の個別読出し動作と撮像画素の出力信号に相当する出力信号（画像処理用の信号）の読出し動作を並行して行う場合について、図２９のタイミングチャートを用いて説明する。 Next, in the configuration of the image pickup device shown in FIG. 26, a case in which an individual readout operation of the output signals (focus detection signals) of the pair of photoelectric conversion units of the focus detection pixels and an output signal (image processing signal) corresponding to the output signal of the imaging pixel are read out in parallel during one frame period will be described with reference to the timing chart of FIG.
図２６に示した撮像素子の構成において、行走査回路４１による行走査選択動作の概要は図１１に示す動作と同一である。
In the configuration of the imaging device shown in FIG. 26, the outline of the row scanning selection operation by the
図２９は、図１１における（２ｎ＋１）行、（２ｎ＋２）行、（２ｎ＋３）行の動作部分を拡大した図である。制御信号Ｒ（２ｎ＋１）により画素アレイ部４０の（２ｎ＋１）行が選択されると、（２ｎ＋１）行の１ライン分の焦点検出画素３１１と撮像画素３１０のアナログ信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力される。列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力された（２ｎ＋１）行の１ライン分の奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号と偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のアナログ信号は制御信号ＴＡ１に応じて、列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）に接続されたカラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）によりデジタル信号に変換される。
FIG. 29 is an enlarged view of the operation portions of lines (2n+1), (2n+2), and (2n+3) in FIG. When the (2n+1) row of the
カラムＡＤ変換装置４２から第２カラムスイッチ装置４３に入力される（２ｎ＋１）行の１ライン分の奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号と偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号は、制御信号ＴＷ２に応じて、第２カラムスイッチ装置４３（２４（１、２）～２４（２Ｍ－
１、２Ｍ））により奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号が選択されて出力される。
The digital signals of the pair of
1, 2M)) selects and outputs the digital signals of the pair of
第２カラムスイッチ装置４３（２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ））から出力される奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＭ２に応じて、第２ラインメモリ４４の２Ｍ個のメモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）に記憶される。
The digital signals of the pair of
それと同時に奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＤ１に応じて、カラムデジタル加算装置４６のＭ個のデジタル加算回路（２６（１、２）～２６（２Ｍ－１、２Ｍ））により加算されて出力される。
At the same time, the digital signals of the pair of
第１カラムスイッチ装置４７に入力される奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部の一方の光電変換部１４に対応するデジタル信号と偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号と奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３、１４に対応するデジタル信号を加算した加算デジタル信号は、制御信号ＴＷ１に応じて、第１カラムスイッチ装置４７（２７（１、２）～２７（２Ｍ－１、２Ｍ））により奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号と偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号とが選択され、奇数列の撮像画素の出力信号として奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号が出力され、偶数列の撮像画素の出力信号として偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号が出力される。
A digital signal corresponding to one of the
第１カラムスイッチ装置４７により選択出力された奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号と偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号とは、制御信号ＴＭ１に応じて、第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶される。
The added digital signal of the pair of
第２ラインメモリ４４の２Ｍ個のメモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）に記憶された（２ｎ＋１）行の奇数列に配置されたＭ個の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、走査信号ＴＳ２に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第２水平出力回路４５から外部に順次シリアル出力される。
The digital signals of the pair of
同じく第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶された（２ｎ＋１）行の撮像画素の出力信号に相当する２Ｍ個のデジタル信号（奇数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号と偶数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号）は、走査信号ＴＳ１に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第１水平出力回路４９から外部に順次シリアル出力される。
Similarly, 2M digital signals corresponding to the output signals of the (2n+1) row imaging pixels stored in the memories ((28(1) to 28(2M)) of the first line memory 48 (additional digital signals of the pair of
次の水平同期信号ＨＳに同期して制御信号Ｒ（２ｎ＋２）が発せられ、画素アレイ部４０の（２ｎ＋２）行が選択されると、（２ｎ＋２）行の１ライン分の焦点検出画素３１１と撮像画素３１０のアナログ信号が列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力される。列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）に出力された（２ｎ＋２）行の１ライン分の偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のアナログ信号と奇数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のアナログ信号は制御信号ＴＡ１に応じて、列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）に接続されたカラムＡＤ変換装置４２のＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ、２３（２Ｍ）ｂ）によりデジタル信号に変換される。
When the control signal R(2n+2) is issued in synchronization with the next horizontal synchronizing signal HS, and the (2n+2) row of the
カラムＡＤ変換装置４２から第２カラムスイッチ装置４３に入力される（２ｎ＋２）行の１ライン分の偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号と奇数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号は、制御信号ＴＷ２に応じて、第２カラムスイッチ装置４３（２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ））により偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号が選択されて出力される。
The digital signals of the pair of
第２カラムスイッチ装置４３（２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ））から出力される偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＭ２に応じて、第２ラインメモリ４４の２Ｍ個のメモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）に記憶される。
The digital signals of the pair of
それと同時に偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、制御信号ＴＤ１に応じて、カラムデジタル加算装置４６のＭ個のデジタル加算回路（２６（１、２）～２６（２Ｍ－１、２Ｍ））により加算されて出力される。
At the same time, the digital signals of the pair of
第１カラムスイッチ装置４７に入力される偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部の一方の光電変換部１４に対応するデジタル信号と奇数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号と偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３、１４に対応するデジタル信号を加算した加算デジタル信号は、制御信号ＴＷ１に応じて、第１カラムスイッチ装置４７（２７（１、２）～２７（２Ｍ－１、２Ｍ））により偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号と奇数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号とが選択され、偶数列の撮像画素の出力信号として偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号が出力され、奇数列の撮像画素の出力信号として奇数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号が出力される。
A digital signal corresponding to one of the
第１カラムスイッチ装置４７により選択出力された偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号と奇数列に配置された撮像信号３１０の光電変換部１１のデジタル信号とは、制御信号ＴＭ１に応じて、第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶される。
The added digital signal of the pair of
第２ラインメモリ４４の２Ｍ個のメモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）に記憶された（２ｎ＋２）行の偶数列に配置されたＭ個の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデジタル信号は、走査信号ＴＳ２に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第２水平出力回路４５から外部に順次シリアル出力される。第２水平出力回路４５から出力されたデジタル信号に基づき、ボディ駆動制御装置２１４の焦点検出用のＣＰＵａ２２２が、図１３に示すように、交換レンズ２０２（光学系）の焦点状態を検出し、その焦点状態を調節する。
The digital signals of the pair of
同じく第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶された（２ｎ＋２）行の撮像画素の出力信号に相当する２Ｍ個のデジタル信号（偶数列に配置された焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号と奇数列に配置された撮像画素３１０の光電変換部１１のデジタル信号）は、走査信号ＴＳ１に応じて、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第１水平出力回路４９から外部に順次シリアル出力される。第１水平出力回路４９から出力された２Ｍ個のデジタル信号（偶数列の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号および奇数列の撮像画素３１０の光電変換部１１のデジタル信号）に基づき、ボディ駆動制御装置２１４の画像処理用のＣＰＵｂ２２３が、図１４に示すように、画像データを生成する。ただし、本実施の形態では、図１４のステップＳ２１０において、第１水平出力回路４９から出力された２Ｍ個のデジタル信号（偶数列の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号および奇数列の撮像画素３１０の光電変換部１１のデジタル信号）のデータが読み出され、その読み出されたデータに対して表示用の画像処理が行なわれてから電子ビューファインダーに表示される。また、図１４のステップＳ２３０においては、第１水平出力回路４９から出力された２Ｍ個のデジタル信号（偶数列の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の加算デジタル信号および奇数列の撮像画素３１０の光電変換部１１のデジタル信号）のデータが読み出され、その読み出されたデータに対して周知の画像処理（デモザイク処理、ノイズ処理、階調処理、ホワイトバランス処理など）が施されて画像データが生成される。
Similarly, 2M digital signals corresponding to the output signals of the imaging pixels of the (2n+2) row stored in the memory ((28(1) to 28(2M)) of the first line memory 48 (additional digital signal of the pair of
次の水平同期信号ＨＳに同期して制御信号Ｒ（２ｎ＋３）が発せられ、画素アレイ部４０の（２ｎ＋３）行が選択されると、（２ｎ＋３）行の１ライン分の焦点検出画素３１１と撮像画素３１０に対して制御信号Ｒ（２ｎ＋１）の場合と同様な動作で処理が繰り返される。
When the control signal R(2n+3) is issued in synchronization with the next horizontal synchronizing signal HS, and the (2n+3) row of the
以上のように第３実施形態においては画素アレイ部４０撮像画素３１０と焦点検出画素３１１を混在させ、ベイヤー配列の緑色フィルタの位置に焦点検出画素３１１を配置し、赤色フィルタおよび青色フィルタの位置に撮像画素３１０を配置するとともに、行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行と偶数行のどちらが走査されたかによって、第１カラムスイッチ装置４７、第２カラムスイッチ装置４３の選択処理を切替えているため、図１０の撮像素子の構成に比較して、スイッチ回路と比較して回路規模が大きいカラムデジタル加算装置４６を構成するデジタル回路の個数を削減（２Ｍ個からＭ個に削減）でき、同じくスイッチ回路と比較して回路規模が大きい第２ラインメモリ４４を構成するメモリの個数を削減（４Ｍ個から２Ｍ個）でき、撮像素子の構成を簡素化することができる。同時に第２水平出力回路４５から水平走査期間中に出力されるデータ数が図１０の撮像素子の構成に比較して半減（４Ｍ個から２Ｍ個に削減）され、第１水平出力回路４９から水平走査期間中に出力されるデータ数と同じになり、データ転送レートを下げることができる。また第２水平出力回路４５から読み出される焦点検出用のデータは緑色フィルタを備える焦点検出画素のデータに統一されており、焦点検出に都合が良い（自然界には緑色のコントラストを有する被写体が多いとともに、一般的に撮影レンズに色収差がある場合には緑色に対する焦点位置を合焦位置とする）。
As described above, in the third embodiment, the
以上説明した第３実施形態においては、１行における第２列走査回路５１の水平走査に応じた焦点検出用のデータの数と第１列走査回路５２の水平走査に応じた画像用のデータの数が一致しているので、第２列走査回路５１と第１列走査回路５２を共通化（例えば第１列走査回路５２の走査信号ＴＳ１を第２ラインメモリ４４の走査信号ＴＳ２として使用する）することにより、撮像素子の構成をより簡素化することも可能である。
In the third embodiment described above, the number of data for focus detection according to the horizontal scanning of the second
以上説明した第３実施形態においては、焦点検出用に全ての焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを１フレーム毎に読み出すとして説明を行なったが、全て焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを読み出すのは負荷も多く、データ格納用に多量のメモリ容量も必要になるので、必要に応じてフレーム間引き（数フレームに１回読み出す）／行間引き（数行に１行読み出す）／行部分読出し（一部の行だけ読み出す）／列間引き（数列に１列読み出す）／列部分読出し（一部の列だけ読み出す）ようにしても構わない。 In the third embodiment described above, the data of the pair of photoelectric conversion units of all the focus detection pixels are read out for each frame for focus detection. However, reading the data of the pair of photoelectric conversion units of all the focus detection pixels imposes a heavy load and requires a large amount of memory capacity for data storage. column reading)/column partial reading (only some columns are read).
図３０は行部分読出し（（２ｎ＋２）行目のみ焦点検出画素の一対の光電変換部のデータを読み出す）を行なう場合の、図２９に対応したタイミングチャートである。制御信号Ｒ（２ｎ＋２）により画素アレイ部４０の（２ｎ＋２）行が選択された場合の動作は図２９と同一である。一方（２ｎ＋２）行以外が選択された場合（図３０の制御信号Ｒ（２ｎ＋１）、制御信号Ｒ（２ｎ＋３）に応じた動作）には、制御信号ＴＭ２が発生せず、第２ラインメモリ４４のメモリ（２５（１、２）ａ、２５（１、２）ｂ～２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ａ、２５（２Ｍ－１、２Ｍ）ｂ）には焦点検出画素の一対の光電変換部のデータは記憶されない。また走査信号ＴＳ２も発生しないので、次の水平同期信号ＨＳが発生するまでの期間に第２水平出力回路４５から外部に順次シリアル出力もされない。
FIG. 30 is a timing chart corresponding to FIG. 29 when row partial readout (reading out data of a pair of photoelectric conversion units of focus detection pixels only in the (2n+2)th row) is performed. The operation when the (2n+2) row of the
行部分読出しする行や列部分読出しする列は選択された焦点検出エリアの位置に応じて、ボディ駆動制御装置２１４から撮像素子２１２に情報を送付して変更可能にすることができる。
The row from which the row portion is read and the column from which the column portion is read can be changed by sending information from the body
以上説明した第３実施形態において、第１カラムスイッチ装置４７を構成する各スイッチは図２８で示すように、行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行が選択されているか偶数行が選択されているかに応じて、撮像画素の出力信号に相当する２つの信号を選択するとともに、選択されている行における画素並びに整合するように選択された２つの信号を振り分けて第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶しているが、選択された２つの信号を選択されている行における画素並び順に整合するように振り分けることなく固定的に第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に記憶するようにするとともに、第１列走査回路５２が第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））に供給する走査信号ＴＳ１を行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行が選択されているか偶数行が選択されているかに応じて、選択されている行における画素並び順に整合するように走査信号ＴＳ１を変更して第１ラインメモリ４８のメモリ（（２８（１）～２８（２Ｍ））を走査するようにしてもよい。
In the third embodiment described above, as shown in FIG. 28, each switch constituting the first
＜第４実施形態＞
第４実施形態は第３実施形態の変形例であって、図３１に示す第４実施形態の撮像素子２１２の構成において、図２６の構成と同一な部分は説明を省略し、特徴的な部分のみについて説明する。画素アレイ部４０における図２６との相違点は、画素アレイ部４０において、図２６では列毎に２本の列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ、２２（２Ｍ）ｂ）が配線され、列信号線の数は全部で４Ｍ本であったのに対し、図３１においては 偶数列においては列信号線の数が１本に削減され、奇数列の列信号線を共用することにより、列信号線の数は全部で３Ｍ本に削減されている点である。第４実施形態においては列信号線の本数を減らすことにより、画素アレイ部４０における配線レイアウトの過密状態を緩和するとともに、光電変換部の面積の増加が可能となり、より高画質な画像取得と高精度な焦点検出が可能になる。
<Fourth Embodiment>
The fourth embodiment is a modified example of the third embodiment. In the configuration of the
また第４実施形態においては列信号線の本数の減少に伴い、カラムＡＤ変換装置４２を構成するＡＤＣの個数も削減（４Ｍ個から３Ｍ個）でき、撮像素子の構成を簡素化することができる。
In addition, in the fourth embodiment, as the number of column signal lines is reduced, the number of ADCs constituting the
図３１において、行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））の各一端は、行走査回路４１の各行に対応した各出力端に接続され、各行制御線２１には制御信号Ｒ（１）～Ｒ（２Ｎ）が出力される。
31, one end of each row control line 21 (21(1) to 21(2N)) is connected to each output terminal corresponding to each row of the
同一行に配置された撮像画素３１０の光電変換部および焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。画素アレイ部４０において奇数列には２本の列信号線２２（２ｍ＋１）ａ、２２（２ｍ＋１）ｂが配置され、偶数列には１本の列信号線２２（２ｍ＋２）ａが配置される。奇数列に設けられた撮像画素３１０の光電変換部１１と奇数列に設けられた焦点検出画素３１１の光電変換部１４は奇数列に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（２ｍ＋１）ａに接続され、奇数列に設けられた焦点検出画素３１１の光電変換部１３は奇数列に設けられたもう一方の列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに接続される。また偶数列に設けられた撮像画素３１０の光電変換部１１と偶数列に設けられた焦点検出画素３１１の光電変換部１４は偶数列に設けられた列信号線２２（２ｍ＋２）ａに接続され、偶数列に設けられた焦点検出画素３１１の光電変換部１３は奇数列に設けられた列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに接続される。
The pair of
例えば行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行目が選択された場合には、奇数行目の撮像画素３１０の光電変換部１１の出力信号が列信号線２２（２ｍ＋２）ａに出力され、奇数行目の焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４の出力信号が列信号線２２（２ｍ＋１）ａ、２２（２ｍ＋１）ｂに出力されることになる。また行走査回路４１により画素アレイ部４０の偶数行目が選択された場合には、偶数行目の撮像画素３１０の光電変換部１１の出力信号が列信号線２２（２ｍ＋１）ａに出力され、偶数行目の焦点検出画素３１１の光電変換部１４の出力信号が列信号線２２（２ｍ＋２）ａに出力され、偶数行目の焦点検出画素３１１の光電変換部１３の出力信号が列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに出力されることになる。
For example, when an odd-numbered row of the
カラムＡＤ変換装置４２は、画素アレイ部４０の画素列に対応して設けられた３Ｍ本の列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ）ａ毎に設けられた３Ｍ個のＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａを有し、画素アレイ部４０の各画素から列毎に出力されるアナログ信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＡ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号（Ｓ（１）ａ、Ｓ（１）ｂ～Ｓ（２Ｍ）ａ）に変換して出力する。
The column
第２カラムスイッチ装置４３は、隣接した２列の画素列毎に設けられたＭ個のスイッチ２４（１、２）～２４（２Ｍ－１、２Ｍ）を有し、ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ）ａ）毎に出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＷ２に応じて選択して出力する。
The second
図３２は（ａ）、（ｂ）は隣接した２列の画素列（（２ｍ＋１）列と（２ｍ＋２）列）に設けられたスイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作を説明する図であって、スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には奇数列（２ｍ＋１）列に対応した２個のＡＤＣ（２３（２ｍ＋１）ａ、２３（２ｍ＋１）ｂ）と偶数列（２ｍ＋２）列に対応した１個のＡＤＣ（２３（２ｍ＋２）ａ）から３つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａが入力される。 32A and 32B are diagrams for explaining the selection operation of the switches 24 (2m+1, 2m+2) provided in two adjacent pixel columns (columns (2m+1) and (2m+2)). The switches 24 (2m+1, 2m+2) are provided with two ADCs (23(2m+1)a, 23(2m+1)b) corresponding to the odd-numbered column (2m+1) and the even-numbered column. Three digital signals S(2m+1)a, S(2m+1)b, S(2m+2)a are input from one ADC (23(2m+2)a) corresponding to the (2m+2) columns.
図３２（ａ）は行走査回路４１により画素アレイ部４０の奇数行目が選択された場合のスイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作であり、スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には奇数行目の偶数列目に配置された撮像画素３１０と奇数行目の奇数列目に焦点検出画素３１１に対応する３つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａが入力される。
32A shows the selection operation of the switches 24 (2m+1, 2m+2) when the odd-numbered rows of the
スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）は第２カラムスイッチ装置４３に入力される制御信号ＴＷ２（奇数行を示す）に応じて、デジタル加算用の一対の信号（Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ａ、Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ｂ）として、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部に対応したデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂを選択して出力する。
The switch 24 (2m+1, 2m+2) selects and outputs the digital signals S(2m+1)a and S(2m+1)b corresponding to the pair of photoelectric conversion units of the
図３２（ｂ）は行走査回路４１により画素アレイ部４０の偶数行目が選択された場合のスイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）の選択動作であり、スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）には偶数行目の奇数列目に配置された撮像画素３１０と偶数行目の偶数列目に焦点検出画素３１１に対応する３つのデジタル信号Ｓ（２ｍ＋１）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂ、Ｓ（２ｍ＋２）ａが入力される。
FIG. 32B shows the selection operation of the switches 24 (2m+1, 2m+2) when the even-numbered rows of the
スイッチ２４（２ｍ＋１、２ｍ＋２）は第２カラムスイッチ装置４３に入力される制御信号ＴＷ２（偶数行を示す）に応じて、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４に対応する一対の信号（Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ａ、Ｑ（２ｍ＋１、２ｍ＋２）ｂ）として、焦点検出画素３１１の一対の光電変換部に対応したデジタル信号Ｓ（２ｍ＋２）ａ、Ｓ（２ｍ＋１）ｂを選択して出力する。
The switch 24 (2m+1, 2m+2) responds to a control signal TW2 (indicating an even row) input to the second
＜第５実施形態＞
第５実施形態は第３実施形態における画素アレイ部の焦点検出画素の構成の変形例である。図３３は図２５の画素レイアウト図に対応した図（フィルタ配列は図４に対応している）であって、図２５の偶数行目に配置された焦点検出画３１１が、垂直方向に並置された一対の光電変換部１６，１７を有する焦点検出画素３１２に置換される。
<Fifth Embodiment>
The fifth embodiment is a modification of the configuration of the focus detection pixels of the pixel array section in the third embodiment. FIG. 33 is a diagram corresponding to the pixel layout diagram of FIG. 25 (the filter arrangement corresponds to FIG. 4), in which the
即ち奇数行においては、奇数列に焦点検出画素３１１、偶数列には撮像画素３１０が配置され、偶数行においては、奇数列に撮像画素３１０，偶数列に焦点検出画素３１２が配置される。ベイヤー配列の色フィルタの観点では、焦点検出画素３１１と焦点検出画素３１２には緑色フィルタが備えられ、撮像画素３１０は赤色フィルタ又青色フィルタが備えられることになる。
That is, in odd rows, focus
図３４は、図３３に示す画素レイアウトを持つ撮像素子２１２の構成を示すブロック図であって、図２６の構成と同一な部分は説明を省略し、特徴的な部分のみについて説明する。画素アレイ部４０における図２６との相違点は、偶数行目の偶数列において、垂直方向に分離した一対の光電変換部１６，１７を備える焦点検出画素３１２が配置されている点である。
FIG. 34 is a block diagram showing the configuration of the
偶数行の偶数列に配置された各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）（Ｌは偶数）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また偶数行の偶数列に各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の一方の光電変換部１６は列毎に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（２ｍ＋２）ａに接続され、光電変換部１６の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋２）ａに出力される。また各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の他方の光電変換部１７は列毎に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（２ｍ＋２）ｂに接続され、光電変換部１７の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋２）ｂに出力される。
A pair of
以上のような構成の撮像素子２１２を用いた場合には奇数行目の偶数列に配列された緑色フィルタを備えた焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデータを水平方向に光電変換部毎にグループ化した一対のデータを用いて水平方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になるとともに、偶数行目の偶数列に配置された緑色フィルタを備えた焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７のデータを光電変換部毎に垂直方向にグループ化した一対のデータを用いて垂直方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になる。
When the
＜第６実施形態＞
第６実施形態は第４実施形態における画素アレイ部の焦点検出画素の構成の変形例である。第６実施形態における画素レイアウトは図３３と同一であって、図２５の偶数行目に配置された焦点検出画３１１が垂直方向に並置された一対の光電変換部１６，１７を有する焦点検出画素３１２に置換される。
<Sixth embodiment>
The sixth embodiment is a modification of the configuration of the focus detection pixels of the pixel array section in the fourth embodiment. The pixel layout in the sixth embodiment is the same as in FIG. 33, and the
即ち奇数行においては、奇数列に焦点検出画素３１１、偶数列には撮像画素３１０が配置され、偶数行においては、奇数列に撮像画素３１０，偶数列に焦点検出画素３１２が配置される。ベイヤー配列の色フィルタの観点では、焦点検出画素３１１と焦点検出画素３１２には緑色フィルタが備えられ、撮像画素３１０は赤色フィルタ又青色フィルタが備えられることになる。
That is, in odd rows, focus
図３５は、図３３に示す画素レイアウトを持つ撮像素子２１２の構成を示すブロック図であって、図３１の構成と同一な部分は説明を省略し、特徴的な部分のみについて説明する。画素アレイ部４０における図３１との相違点は、偶数行目の偶数列において、垂直方向に分離した一対の光電変換部１６，１７を備える焦点検出画素３１２が配置されている点である。
FIG. 35 is a block diagram showing the configuration of the
偶数行の偶数列に配置された各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）（Ｌは偶数）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の一方の光電変換部１６は偶数列に設けられた１本の列信号線の一方の列信号線２２（２ｍ＋２）ａに接続され、光電変換部１６の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋２）ａに出力される。また各焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７の他方の光電変換部１７は奇数列に設けられた２本の列信号線のうちの１本の列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに接続され、光電変換部１７の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに出力される。
A pair of
以上のような構成の撮像素子２１２を用いた場合には奇数行目の偶数列に配列された緑色フィルタを備えた焦点検出画素３１１の一対の光電変換部１３，１４のデータを水平方向に光電変換部毎にグループ化した一対のデータを用いて水平方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になるとともに、偶数行目の偶数列に配置された緑色フィルタを備えた焦点検出画素３１２の一対の光電変換部１６，１７のデータを光電変換部毎に垂直方向にグループ化した一対のデータを用いて垂直方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になる。
When the
＜第７実施形態＞
第１実施形態～第６実施形態においては、画素アレイ部４０に画素（焦点検出画素、撮像画素）が正方格子状に配列されていたが、正方格子状の画素配列以外の画素配列にも本発明を適用することが可能である。
<Seventh embodiment>
In the first to sixth embodiments, pixels (focus detection pixels, imaging pixels) are arranged in a square grid pattern in the
図３６はいわゆるハニカム配列と呼ばれている画素配列であって、正方格子配列を４５度回転させた画素配列となっている。また図３６の画素レイアウトに対応するフィルタ配列を図３７に示す。図３７に示すフィルタ配列はベイヤー配列を４５度傾けたフィルタ配列となっている。図３６、図３７に示すハニカム配列には、水平方向に一対の光電変換部３３，３４が並置された焦点検出画素４１１が配列される。
FIG. 36 shows a pixel arrangement called a honeycomb arrangement, which is obtained by rotating a square lattice arrangement by 45 degrees. FIG. 37 shows a filter array corresponding to the pixel layout of FIG. The filter array shown in FIG. 37 is a filter array obtained by tilting the Bayer array by 45 degrees. In the honeycomb arrangement shown in FIGS. 36 and 37, focus
このようなハニカム配列における行列を次のように定義する。即ち緑色フィルタが配置された水平方向の画素配列を奇数行、赤色フィルタまたは青色フィルタが配置された水平方向の画素配列を偶数行とするとともに、緑色フィルタが配置された垂直方向の画素配列を奇数列、赤色フィルタまたは青色フィルタが配置された垂直方向の画素配列を偶数列とする。 A matrix in such a honeycomb arrangement is defined as follows. That is, the horizontal pixel array in which the green filters are arranged is arranged in odd rows, the horizontal pixel array in which the red filters or blue filters are arranged is arranged in even rows, the vertical pixel arrangement in which the green filters are arranged is arranged in odd columns, and the vertical pixel arrangement in which the red filters or blue filters are arranged is arranged in even columns.
図３８は、図３６に示すハニカム配列の画素レイアウト（２Ｎ行２Ｍ列）を持つ撮像素子２１２の構成を示すブロック図であって、図１０に示す撮像素子の構成において画素アレイ部４０に配列された焦点検出画素３１１を１画素おきに間引きして焦点検出画素４１１に置換した構成となっている。即ち奇数行においては奇数列のみに焦点検出画素４１１が配置され、偶数行においては偶数列のみに焦点検出画素４１１が配置されることになる。
FIG. 38 is a block diagram showing the configuration of an
画素アレイ部４０には、焦点検出画素４１１が２Ｎ行２Ｍ列分だけ２次元配置される。図３８において左上の焦点検出画素４１１が１行目、１列目の画素であり、この画素には緑色のフィルタが配置される。この２Ｎ行２Ｍ列の画素配置に対して行毎に行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））が配線され、奇数列に２本の列信号線（２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ―１）ａ、２２（２Ｍ－１）ｂ）が配線されている。行制御線２１（２１（１）～２１（２Ｎ））の各一端は、行走査回路４１の各行に対応した各出力端に接続され、各行制御線２１には制御信号Ｒ（１）～Ｒ（２Ｎ）が出力される。
In the
各焦点検出画素４１１の一対の光電変換部３３，３４は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また奇数行の奇数列（２ｍ＋１列）に配置された焦点検出画素４１１の一対の光電変換部３３，３４の一方の光電変換部３３は奇数列（２ｍ＋１列）に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに接続され、光電変換部３３の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに出力される。また各焦点検出画素４１１の一対の光電変換部３３，３４の他方の光電変換部３４は奇数列（２ｍ＋１列）に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（２ｍ＋１）ａに接続され、光電変換部３４の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ａに出力される。
A pair of
また偶数行の偶数列（２ｍ＋２列）に配置された焦点検出画素４１１の一対の光電変換部３３，３４の一方の光電変換部３３は奇数列（２ｍ＋１列）に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに接続され、光電変換部３３の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに出力される。また各焦点検出画素４１１の一対の光電変換部３３，３４の他方の光電変換部３４は奇数列（２ｍ＋１列）に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（２ｍ＋１）ａに接続され、光電変換部３４の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ａに出力される。
One
カラムＡＤ変換装置４２は、画素アレイ部４０の画素列に対応して設けられた列信号線２２（１）ａ、２２（１）ｂ～２２（２Ｍ－１）ａ、２２（２Ｍ－１）ｂ毎に設けられたＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ－１）ａ、２３（２Ｍ－１）ｂを有し、画素アレイ部４０の各焦点検出画素４１１から列毎に出力される一対のアナログ信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＡ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号に変換して出力する。
The column
第２ラインメモリ４４は、カラムＡＤ変換装置４２を構成する各ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ－１）ａ、２３（２Ｍ－１）ｂ）毎に設けられたメモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ－１）ａ、２５（２Ｍ－１）ｂ）を有し、ＡＤＣ（２３（１）ａ、２３（１）ｂ～２３（２Ｍ－１）ａ、２３（２Ｍ－１）ｂ）毎に出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ２に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第２ラインメモリ４４の各メモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ－１）ａ、２５（２Ｍ－１）ｂ）には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部３３，３４の出力信号がデジタル信号として記憶されることになる。
The
カラムデジタル加算装置４６は、カラムＡＤ変換装置４２を構成する一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ－１）ａ、２３（２Ｍ－１）ｂ））毎に設けられたデジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ－１））を有し、一対のＡＤＣ（（２３（１）ａ、２３（１）ｂ）～（２３（２Ｍ－１）ａ、２３（２Ｍ－１）ｂ））から出力されるデジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＤ１に応じて加算し、Ｈビットの加算デジタル信号として出力する。
The column
第１ラインメモリ４８は、カラムデジタル加算装置４６を構成する各デジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ－１））毎に設けられたメモリ（２８（１）～２８（２Ｍ－１））を有し、デジタル加算回路（２６（１）～２６（２Ｍ－１））毎に出力される加算デジタル信号を、タイミング制御回路５０から与えられる制御信号ＴＭ１に応じて、Ｈビットのデジタル信号として記憶する。ここで第１ラインメモリ４８の各メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ－１））には１行分の焦点検出画素について一対の光電変換部３３，３４の出力信号を加算した加算信号（撮像画素の出力信号に相当する）がデジタル信号として記憶されることになる。
The
第２ラインメモリ４４は第２列走査回路５１から与えられる走査信号ＴＳ２に応じて動作し、メモリ（２５（１）ａ、２５（１）ｂ～２５（２Ｍ－１）ａ、２５（２Ｍ－１）ｂ）の各々で記憶されたＨビットのデジタル信号は順に第２水平出力回路４５に読み出され、当該第２水平出力回路４５を経由して焦点検出用の一対の光電変換部３３，３４の出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
The
第１ラインメモリ４８は第１列走査回路５２から与えられる走査信号ＴＳ１に応じて動作し、メモリ（２８（１）～２８（２Ｍ－１））の各々で記憶されたＨビットの加算デジタル信号は順に第１水平出力回路４９に読み出され、当該第１水平出力回路４９を経由して撮像画素の出力信号と同等な出力信号（デジタル信号）として外部にシリアル出力される。
The
＜第８実施形態＞
第８実施形態は第７実施形態における画素アレイ部の焦点検出画素の構成の変形例である。図３９は図３６の画素レイアウト図に対応した図（フィルタ配列は図３７に対応している）であって、図３６の偶数行目に配置された焦点検出画４１１が、垂直方向に並置された一対の光電変換部３６，３７を有する焦点検出画素４１２に置換される。
<Eighth embodiment>
The eighth embodiment is a modification of the configuration of the focus detection pixels of the pixel array section in the seventh embodiment. FIG. 39 is a diagram corresponding to the pixel layout diagram of FIG. 36 (the filter arrangement corresponds to FIG. 37), in which the
即ち奇数行においては、奇数列に焦点検出画素４１１が配置され、偶数行においては、偶数列に焦点検出画素４１２が配置される。
That is, in odd rows, the
図４０は、図３９に示す画素レイアウトを持つ撮像素子２１２の構成を示すブロック図であって、図３８の構成と同一な部分は説明を省略し、特徴的な部分のみについて説明する。画素アレイ部４０における図３８との相違点は、偶数行目の偶数列において、垂直方向に分離した一対の光電変換部３６，３７を備える焦点検出画素４１２が配置されている点である。
FIG. 40 is a block diagram showing the configuration of the
偶数行の偶数列（２ｍ＋２列）に配置された各焦点検出画素４１２の一対の光電変換部３６，３７は同一の行制御線２１により行走査回路４１と接続されており、制御信号Ｒ（Ｌ）（Ｌは偶数）に応じて同時に電荷蓄積制御、信号読出し制御が行なわれる。また各焦点検出画素４１２の一対の光電変換部３６，３７の一方の光電変換部３６は奇数列（２ｍ＋１列）に設けられた２本の列信号線の一方の列信号線２２（２ｍ＋１）ａに接続され、光電変換部３６の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ａに出力される。また各焦点検出画素４１２の一対の光電変換部３６，３７の他方の光電変換部３７は奇数列（２ｍ＋１列）に設けられた２本の列信号線の他方の列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに接続され、光電変換部３７の出力信号（アナログ信号）は列信号線２２（２ｍ＋１）ｂに出力される。
A pair of
以上のような構成の撮像素子２１２を用いた場合には奇数行目の奇数列に配列された緑色フィルタを備えた焦点検出画素４１１の一対の光電変換部３３，３４のデータを水平方向に光電変換部毎にグループ化した一対のデータを用いて水平方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になるとともに、偶数行目の偶数列に配置された赤色フィルタおよび青色フィルタを備えた焦点検出画素４１２の一対の光電変換部３６，３７のデータを光電変換部毎に垂直方向にグループ化した同色の一対のデータを用いて垂直方向にコントラスト変化のある被写体像に対して位相差検出が可能になる。
When the
＜その他の実施形態＞
本発明において焦点検出画素における光電変換部の数は２個に限定されることはなく、焦点検出画素が２個以上光電変換部を備える構成についても本発明を適用することが可能である。例えば図６に示す焦点検出画素３１１は水平方向に正方形を２等分割した２つの光電変換部１３，１４を備えているが、さらに２つの光電変換部１３，１４を垂直方向に２等分割した４つの光電変換部を備える焦点検出画素を備える構成に対しても本発明を適用することができる。例えば４つの光電変換部のアナログ信号を独立に読み出すために各列に４本の列信号線を設けるとともに、４つの光電変換部の出力するアナログ信号を個別にＡＤ変換するデジタル信号として出力するＡＤＣから構成されるカラムＡＤ変換装置と、カラムＡＤ変換装置から出力される４つの光電変換部のデジタル信号をデジタル加算するデジタル加算回路を備えたカラムデジタル加算装置を設けることにより、図１０に示す構成と同様な効果を得ることができる。
<Other embodiments>
In the present invention, the number of photoelectric conversion units in a focus detection pixel is not limited to two, and the present invention can also be applied to a configuration in which a focus detection pixel has two or more photoelectric conversion units. For example, the
また４つの光電変換部に対応して列信号線を４本設ける代わりに、４つの光電変換部のうちの２つの光電変換部と他の２つの光電変換部を仮想的な隣接する２行の焦点検出画素の光電変換部とみなして撮像素子を構・BR>ャすることにより、列信号線を２本に削減することも可能である。例えば、各焦点検出画素３１１において４つの光電変換部が２つずつ２段配置されているような場合、上段の２つの光電変換部と下段の２つの光電変換部を仮想的な隣接する２行の焦点検出画素の光電変換部とみなして列信号線を２本に削減する。
Further, instead of providing four column signal lines corresponding to the four photoelectric conversion units, two photoelectric conversion units and the other two photoelectric conversion units among the four photoelectric conversion units can be regarded as the photoelectric conversion units of virtual adjacent two rows of focus detection pixels, and the image pickup device can be constructed, thereby reducing the number of column signal lines to two. For example, in the case where each focus
上述した実施形態の撮像素子においては、画像アレイ部全体に対して焦点検出用のデータ出力チャネルと画像用のデータ出力チャネルをそれぞれ１本ずつ備える例を示しているが、読出し速度を高速化するために画像アレイ部を複数領域に分割するとともに、各領域に対して焦点検出用のデータ出力チャネルと画像用のデータ出力チャネルをそれぞれ１本ずつ備える構成とすることも可能である。 In the image pickup device of the above-described embodiment, an example in which one focus detection data output channel and one image data output channel are provided for the entire image array section is shown. However, in order to increase the readout speed, the image array section may be divided into a plurality of regions, and each region may be provided with one focus detection data output channel and one image data output channel.
上述した実施形態の撮像素子２１２においては、カラムＡＤ変換装置４２が一対のアナログ信号を変換することによって得られるデジタル信号に基づき、ボディ駆動制御装置２１４のＣＰＵａ２２２は、交換レンズ２０２（光学系）の焦点状態を検出する。しかし、カラムＡＤ変換装置４２が一対のアナログ信号を変換することによって得られるデジタル信号を３Ｄカメラ用の信号として用いることとしてもよい。
In the
また本発明は図７に示すようなマイクロレンズと光電変換部の間に配線層が存在するタイプの撮像素子のみならず、マイクロレンズと光電変換部の間に配線層が存在せず、光電変換部に対してマイクロレンズの方向と反対側に配線層が配置される裏面照射型の撮像素子にも適用可能である。本発明による撮像素子のように、列信号線２２が必要となるような撮像素子には、従来の撮像素子よりも配線層が多く設けられる。裏面照射型の撮像素子においては光電変換部のレイアウトに制限されることなく配線層を配置できるので、列信号線の数の増加に対するフレキシビリティが向上する。
In addition, the present invention is applicable not only to the image pickup device of the type shown in FIG. 7 in which a wiring layer exists between the microlens and the photoelectric conversion section, but also to a backside illumination type image pickup device in which there is no wiring layer between the microlens and the photoelectric conversion section and the wiring layer is arranged on the opposite side of the photoelectric conversion section from the direction of the microlens. An image sensor that requires
上述した実施形態における撮像素子２１２では撮像画素がベイヤー配列の色フィルタを備えた例を示したが、色フィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列やベイヤー配列以外の配列にも本発明を適用することができる。またモノクロの撮像素子にも適用が可能である。
In the
上述した実施形態における撮像素子２１２は、画素アレイ部４０とそれ以外の部分とを有する。画素アレイ部４０とそれ以外の部分とを別々の基板上に設けて、それら別々の基板を互いに積層させることとしたが、画素アレイ部４０とそれ以外の部分とを同一基板上に設けることとしてもよい。
The
なお、撮像装置としては、上述したようなカメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルスチルカメラに限定されない。例えばレンズ一体型のデジタルスチルカメラあるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用できる。 Note that the imaging device is not limited to the above-described digital still camera in which an interchangeable lens is attached to the camera body. For example, the present invention can be applied to a lens-integrated digital still camera or video camera. Furthermore, it can also be applied to a small camera module built in a mobile phone, etc., a surveillance camera, a visual recognition device for a robot, an in-vehicle camera, and the like.
１０ マイクロレンズ、
１１，１３，１４，１６，１７，３３，３４，３６，３７ 光電変換部、
１５，１８ 素子分離領域、２１ 行制御線、２２ 列信号線、
２３ ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換回路）、２４，２７ スイッチ、
２５，２８ メモリ、２６ デジタル加算回路、
２９ 半導体基板、３０ 遮光マスク、３１，３２ 平坦化層、３８ 色フィルタ、
４０ 画素アレイ部、４１ 行走査回路、４２ カラムＡＤ変換装置、
４３ 第２カラムスイッチ装置、４４ 第２ラインメモリ、４５ 第２水平出力回路、
４６ カラムデジタル加算回路、４７ 第１カラムスイッチ装置、
４８ 第１ラインメモリ、４９ 第１水平出力回路、５０ タイミング制御回路、
５１ 第２列走査回路、５２ 第１列走査回路、
７１ 撮影光束、７３，７４ 焦点検出光束、９０ 射出瞳、９１ 光軸、
９３，９４ 測距瞳、９５ 領域、１００撮影画面、１０１ 焦点検出エリア、
２０１ デジタルスチルカメラ、２０２ 交換レンズ、２０３ カメラボディ、
２０４ マウント部、２０６ レンズ駆動制御装置、
２０８ ズーミング用レンズ、２０９ レンズ、２１０ フォーカシング用レンズ、
２１１ 絞り、２１２ 撮像素子、２１３ 電気接点、２１４ ボディ駆動制御装置、
２１５ 液晶表示素子駆動回路、２１６ 液晶表示素子、２１７ 接眼レンズ、
２１９ メモリカード、２２０ 撮像素子制御部、２２１ バッファメモリ、
２２２ ＣＰＵａ、２２３ ＣＰＵｂ、
３１０ 撮像画素、３１１，３１２，４１１，４１２ 焦点検出画素
10 microlenses,
11, 13, 14, 16, 17, 33, 34, 36, 37 photoelectric conversion unit,
15, 18 element isolation regions, 21 row control lines, 22 column signal lines,
23 ADC (analog-digital conversion circuit), 24, 27 switch,
25, 28 memory, 26 digital addition circuit,
29 semiconductor substrate, 30 light-shielding mask, 31, 32 planarization layer, 38 color filter,
40 pixel array section, 41 row scanning circuit, 42 column AD converter,
43 second column switch device, 44 second line memory, 45 second horizontal output circuit,
46 column digital addition circuit, 47 first column switch device,
48 first line memory, 49 first horizontal output circuit, 50 timing control circuit,
51 second column scanning circuit, 52 first column scanning circuit,
71 photographing light flux, 73, 74 focus detection light flux, 90 exit pupil, 91 optical axis,
93, 94 ranging pupil, 95 area, 100 shooting screen, 101 focus detection area,
201 digital still camera, 202 interchangeable lens, 203 camera body,
204 mount unit, 206 lens drive control device,
208 zooming lens, 209 lens, 210 focusing lens,
211 aperture, 212 imaging element, 213 electric contact, 214 body drive control device,
215 liquid crystal display element drive circuit, 216 liquid crystal display element, 217 eyepiece lens,
219 memory card, 220 imaging device control unit, 221 buffer memory,
222 CPUa, 223 CPUb,
310 imaging pixels, 311, 312, 411, 412 focus detection pixels
Claims (17)
光を光電変換して電荷を生成し、前記第１方向と交差する第２方向に設けられる第３の光電変換部と第４の光電変換部と、
前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第１の信号線と、
前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第２の信号線と、
前記第３の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第３の信号線と、
前記第４の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第４の信号線と、
前記第１の信号線が接続され、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第１のデジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換部と、前記第２の信号線が接続され、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第２のデジタル信号に変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算する加算部と、
を備える撮像素子。 a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit that photoelectrically convert light to generate electric charges and are provided in a first direction;
a third photoelectric conversion unit and a fourth photoelectric conversion unit that photoelectrically convert light to generate electric charges and are provided in a second direction that intersects with the first direction;
a first signal line that outputs a signal based on the charge generated by the first photoelectric conversion unit;
a second signal line that outputs a signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit;
a third signal line for outputting a signal based on the charge converted by the third photoelectric conversion unit;
a fourth signal line for outputting a signal based on the charge converted by the fourth photoelectric conversion unit;
a first A/D conversion unit connected to the first signal line and converting an analog signal based on the charge generated by the first photoelectric conversion unit into a first digital signal; a second A/D conversion unit connected to the second signal line and configured to convert an analog signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit into a second digital signal;
an addition unit that adds the first digital signal and the second digital signal;
An image sensor.
前記加算部は、前記第１のＡ／Ｄ変換部で変換されたデジタル信号と前記第２のＡ／Ｄ変換部で変換されたデジタル信号とを加算する撮像素子。 In the imaging device according to claim 1,
The addition section is an imaging device that adds the digital signal converted by the first A/D conversion section and the digital signal converted by the second A/D conversion section.
前記第１の信号線が接続され、前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を記憶する第１の記憶部と、
前記第２の信号線が接続され、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を記憶する第２の記憶部と、
を備える撮像素子。 In the imaging device according to claim 1 or 2,
a first storage unit connected to the first signal line and storing a signal based on the charge generated by the first photoelectric conversion unit;
a second storage unit connected to the second signal line and storing a signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit;
An image sensor.
前記第１の記憶部は、前記第１のデジタル信号を記憶し、
前記第２の記憶部は、前記第２のデジタル信号を記憶する撮像素子。 In the imaging device according to claim 3,
The first storage unit stores the first digital signal,
A said 2nd memory|storage part is an imaging device which memorize|stores a said 2nd digital signal.
前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号および前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号の少なくとも一方を出力する第１の出力線を備える撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 4,
An imaging device comprising a first output line for outputting at least one of a signal based on charges generated by the first photoelectric conversion unit and a signal based on charges generated by the second photoelectric conversion unit.
前記第１の出力線は、前記第１のデジタル信号および前記第２のデジタル信号の少なくとも一方を出力する撮像素子。 In the imaging device according to claim 5,
The imaging device, wherein the first output line outputs at least one of the first digital signal and the second digital signal.
前記加算部で加算された信号を記憶する第３の記憶部を備える撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 6,
An imaging device comprising a third storage section that stores the signals added by the addition section.
前記加算部で加算された信号を出力する第２の出力線を備える撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 7,
An imaging device comprising a second output line for outputting the signal added by the adder.
前記第３の信号線が接続され、前記第３の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第３のデジタル信号に変換する第３のＡ／Ｄ変換部と、前記第４の信号線が接続され、前記第４の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第４のデジタル信号に変換する第４のＡ／Ｄ変換部と、を備え、
前記加算部は、前記第３のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とを加算する撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 8,
a third A/D converter to which the third signal line is connected and which converts an analog signal based on the charge generated by the third photoelectric conversion unit into a third digital signal; and a fourth A/D converter to which the fourth signal line is connected and which converts an analog signal based on the charge generated by the fourth photoelectric conversion unit into a fourth digital signal ;
The adder is an imaging device that adds the third digital signal and the fourth digital signal.
前記加算部は、前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算する第１加算部と、前記第３のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とを加算する第２加算部と、を有する撮像素子。 In the imaging device according to claim 9,
The addition unit includes a first addition unit that adds the first digital signal and the second digital signal, and a second addition unit that adds the third digital signal and the fourth digital signal.
光を光電変換して電荷を生成し、前記第１方向と交差する第２方向に設けられる第３の光電変換部と第４の光電変換部と、
前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第１の信号線と、
前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力する第２の信号線と、
前記第３の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第３の信号線と、
前記第４の光電変換部で変換された電荷に基づく信号を出力する第４の信号線と、
前記第１の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第１のデジタル信号に変換し、前記第２の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第２のデジタル信号に変換し、前記第３の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第３のデジタル信号に変換し、前記第４の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第４のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とを加算する第１加算部と、前記第３のデジタル信号と前記第４のデジタル信号とを加算する第２加算部とを有する加算部と、を備える撮像素子。 a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit that photoelectrically convert light to generate electric charges and are provided in a first direction;
a third photoelectric conversion unit and a fourth photoelectric conversion unit that photoelectrically convert light to generate electric charges and are provided in a second direction that intersects with the first direction;
a first signal line that outputs a signal based on the charge generated by the first photoelectric conversion unit;
a second signal line that outputs a signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit;
a third signal line for outputting a signal based on the charge converted by the third photoelectric conversion unit;
a fourth signal line for outputting a signal based on the charge converted by the fourth photoelectric conversion unit;
an A/D conversion unit that converts an analog signal based on charges generated by the first photoelectric conversion unit into a first digital signal, converts an analog signal based on charges generated by the second photoelectric conversion unit into a second digital signal, converts an analog signal based on charges generated by the third photoelectric conversion unit into a third digital signal, and converts an analog signal based on charges generated by the fourth photoelectric conversion unit into a fourth digital signal;
An addition unit having a first addition unit that adds the first digital signal and the second digital signal, and a second addition unit that adds the third digital signal and the fourth digital signal.
前記Ａ／Ｄ変換部は、前記第３の信号線が接続され、前記第３の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換する第３のＡ／Ｄ変換部と、前記第４の信号線が接続され、前記第４の光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号をデジタル信号に変換する第４のＡ／Ｄ変換部と、を有する撮像素子。 In the imaging device according to claim 11 ,
The A/D conversion unit is connected to the third signal line and converts an analog signal based on the charge generated by the third photoelectric conversion unit into a digital signal. A fourth A/D conversion unit is connected to the fourth signal line and converts the analog signal based on the charge generated by the fourth photoelectric conversion unit into a digital signal.
マイクロレンズを備え、
第１の光電変換部と第２の光電変換部とは、前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 12,
Equipped with a microlens
The first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are imaging elements that convert light transmitted through the microlenses into electric charges.
前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とを有する基板と、前記加算部を有する基板とが積層される撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 13,
An imaging device in which a substrate having the first photoelectric conversion section and the second photoelectric conversion section and a substrate having the addition section are laminated.
前記第１の信号線と前記第３の信号線とは共通であり、
前記第２の信号線と前記第４の信号線とは共通である撮像素子。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 14,
The first signal line and the third signal line are common,
The imaging device, wherein the second signal line and the fourth signal line are common.
前記加算部で加算された信号に基づいて画像データを生成する生成部と、
を備える撮像装置。 An imaging device according to any one of claims 1 to 15;
a generating unit that generates image data based on the signals added by the adding unit;
An imaging device comprising:
前記第１のデジタル信号と前記第２のデジタル信号とに基づいて、光学系の焦点検出を行う検出部を備える撮像装置。 17. The imaging device of claim 16, wherein
An imaging apparatus comprising a detection unit that performs focus detection of an optical system based on the first digital signal and the second digital signal.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021032737A JP7314962B2 (en) | 2020-01-06 | 2021-03-02 | Imaging element and imaging device |
| JP2023115284A JP2023156291A (en) | 2020-01-06 | 2023-07-13 | Imaging element and imaging device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020000533A JP6849107B2 (en) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | Image sensor and image sensor |
| JP2021032737A JP7314962B2 (en) | 2020-01-06 | 2021-03-02 | Imaging element and imaging device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020000533A Division JP6849107B2 (en) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | Image sensor and image sensor |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023115284A Division JP2023156291A (en) | 2020-01-06 | 2023-07-13 | Imaging element and imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021101551A JP2021101551A (en) | 2021-07-08 |
| JP7314962B2 true JP7314962B2 (en) | 2023-07-26 |
Family
ID=70610308
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020000533A Active JP6849107B2 (en) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | Image sensor and image sensor |
| JP2021032737A Active JP7314962B2 (en) | 2020-01-06 | 2021-03-02 | Imaging element and imaging device |
| JP2023115284A Pending JP2023156291A (en) | 2020-01-06 | 2023-07-13 | Imaging element and imaging device |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020000533A Active JP6849107B2 (en) | 2020-01-06 | 2020-01-06 | Image sensor and image sensor |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023115284A Pending JP2023156291A (en) | 2020-01-06 | 2023-07-13 | Imaging element and imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (3) | JP6849107B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008017019A (en) | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Hamamatsu Photonics Kk | Solid state imaging device |
| JP2008294913A (en) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Panasonic Corp | Solid-state imaging apparatus and its driving method |
| JP2010016536A (en) | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Panasonic Corp | Still image and moving image pickup device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004138968A (en) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Canon Inc | Focus detector |
| JP2011221253A (en) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Sony Corp | Imaging apparatus, solid-state image sensor, imaging method and program |
-
2020
- 2020-01-06 JP JP2020000533A patent/JP6849107B2/en active Active
-
2021
- 2021-03-02 JP JP2021032737A patent/JP7314962B2/en active Active
-
2023
- 2023-07-13 JP JP2023115284A patent/JP2023156291A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008017019A (en) | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Hamamatsu Photonics Kk | Solid state imaging device |
| JP2008294913A (en) | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Panasonic Corp | Solid-state imaging apparatus and its driving method |
| JP2010016536A (en) | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Panasonic Corp | Still image and moving image pickup device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023156291A (en) | 2023-10-24 |
| JP6849107B2 (en) | 2021-03-24 |
| JP2021101551A (en) | 2021-07-08 |
| JP2020074548A (en) | 2020-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6149369B2 (en) | Image sensor | |
| US8063978B2 (en) | Image pickup device, focus detection device, image pickup apparatus, method for manufacturing image pickup device, method for manufacturing focus detection device, and method for manufacturing image pickup apparatus | |
| US8164679B2 (en) | Image-capturing device, camera, method for constructing image-capturing device and image-capturing method for executing display of a live view and a focus detection operation simultaneously | |
| JP5092685B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
| US8525917B2 (en) | Image sensing apparatus with plural focus detection pixel groups | |
| JP5256711B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
| JP5895355B2 (en) | Imaging device | |
| JP5817154B2 (en) | Imaging device | |
| WO2013046973A1 (en) | Solid state image capture element, image capture device, and focus control method | |
| JP5699480B2 (en) | Focus detection device and camera | |
| JP5211590B2 (en) | Image sensor and focus detection apparatus | |
| JP5625286B2 (en) | Imaging device | |
| JP2015161906A (en) | Imaging apparatus | |
| JP2009130580A (en) | Imaging element and imaging apparatus | |
| JP7314962B2 (en) | Imaging element and imaging device | |
| JP6642521B2 (en) | Imaging device and imaging device | |
| JP7168015B2 (en) | Imaging element and imaging device | |
| JP6365568B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
| JP2019091093A (en) | Focus adjustment device | |
| JP2015161905A (en) | Imaging apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210304 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20210423 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210715 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210812 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211210 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220222 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220425 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220906 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221014 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230207 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230306 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230613 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230626 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7314962 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |