JP2015231227A - Imaging apparatus and method of controlling the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus that has an imaging element including a pixel part having two photoelectric conversion parts, and precisely obtains a third image signal to be used for focus adjustment processing on the basis of a first image signal from a first photoelectric conversion part and a second image signal from the first and second photoelectric conversion parts.SOLUTION: An imaging apparatus having an imaging element including a pixel part having two photoelectric conversion parts stores an output difference between an output in reading a first image signal out of a first photoelectric conversion part through first readout operation and an output in reading through second readout operation. The imaging apparatus reads the first image signal out of the first photoelectric conversion part in the first readout operation and the second image signal out of the first and second photoelectric conversion parts in the second readout operation, and generates an output signal when the first image signal is read out in the second readout operation on the basis of the first image signal and the output difference. The imaging apparatus generates a signal for focus adjustment processing on the basis of the second image signal and the output signal.

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and a control method thereof.

撮像素子の感度向上や画像処理の高度化、メモリ容量の増加に伴い、高画素、高速読み出しによる高フレームレートの撮影が可能なデジタルビデオカメラやデジタルスチル等の撮像装置が提案されている。そして、ＡＦ(Auto Focus)の高速化や動画の品質改善が実現されていることから、さらに高フレームレートの撮影が求められている。   With the improvement in sensitivity of image pickup devices, the advancement of image processing, and the increase in memory capacity, there have been proposed image pickup apparatuses such as digital video cameras and digital stills capable of shooting at a high frame rate with high pixels and high-speed reading. Further, since the AF (Auto Focus) speed has been improved and the quality of moving images has been improved, shooting at a higher frame rate is required.

撮像素子が備える複数の画素の各々において、マイクロレンズで集光された光を受光するフォトダイオード（以下ＰＤ）を分割することによって、撮像素子面で位相差検出方式の焦点検出を行う焦点調節方法が提案されている。また、固体撮像素子において、瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が提案されている。   A focus adjustment method for performing focus detection by a phase difference detection method on the surface of the image sensor by dividing a photodiode (hereinafter referred to as PD) that receives light collected by the microlens in each of a plurality of pixels included in the image sensor. Has been proposed. In addition, a technique capable of pupil-focusing focus detection in a solid-state image sensor has been proposed.

特許文献１は、２つのＰＤを有する画素を備え、各ＰＤが異なる射出瞳を通過した光を受光するよう構成されている撮像素子を有する撮像装置を開示している。各ＰＤの出力信号を比較することで、位相差検出方式の焦点検出が可能となる。   Patent Document 1 discloses an imaging apparatus that includes a pixel having two PDs, and each PD has an imaging element configured to receive light that has passed through different exit pupils. By comparing the output signals of each PD, focus detection by the phase difference detection method can be performed.

特開２００１−１２４９８４号公報JP 2001-124984 A

撮像装置が、隣接する第１、第２のＰＤのうち、第１のＰＤから第１の画像信号を読み出し、第１のＰＤおよび第２のＰＤに対応する画像信号を第２の画像信号として読み出すことが考えられる。第２の画像信号は、１画素全体に対応する画像信号である。撮像装置が、第２の画像信号から第１の画像信号を減算して第３の画像信号を求めて出力する。第３の画像信号は、第２のＰＤに対応する画像信号である。これにより、第１の画像信号と第３の画像信号との位相差に基づく焦点調節処理を実現できる。この撮像装置において、第１の画像信号の読み出し動作期間を第２の画像信号の読み出し動作時間より短くすることが考えられる。また、撮像装置が、第１の画像信号を読み出す際の駆動電流を、第２の画像信号を読み出す際の駆動電流より小さくすることが考えられる。これにより、単位フレーム当たりの消費電力を低減することができる。   The imaging device reads the first image signal from the first PD among the adjacent first and second PDs, and uses the image signal corresponding to the first PD and the second PD as the second image signal. Reading is possible. The second image signal is an image signal corresponding to the entire pixel. The imaging device subtracts the first image signal from the second image signal to obtain and output a third image signal. The third image signal is an image signal corresponding to the second PD. Thereby, the focus adjustment process based on the phase difference between the first image signal and the third image signal can be realized. In this imaging apparatus, it can be considered that the first image signal read operation period is shorter than the second image signal read operation time. Further, it is conceivable that the drive current when the imaging device reads the first image signal is made smaller than the drive current when the second image signal is read. Thereby, the power consumption per unit frame can be reduced.

しかし、この撮像装置では、第１の画素信号の読み出し動作と第２の画像信号の読み出し動作が異なるので、第２の画像信号から第１の画素信号を減算した場合に、精度良く第３の画像信号を得ることができない。つまり、第２の読み出し動作で読み出した第２の画像信号から第１の読み出し動作で読み出した第１の画像信号を減算して得られる第３の画像信号には、読み出し動作の違いによる、第１の画像信号のシェーディング差が表れてしまう。その結果、ＡＦ精度が劣化する。   However, in this imaging apparatus, since the first pixel signal readout operation and the second image signal readout operation are different, the third pixel signal is accurately obtained when the first pixel signal is subtracted from the second image signal. An image signal cannot be obtained. In other words, the third image signal obtained by subtracting the first image signal read by the first read operation from the second image signal read by the second read operation has a difference in the read operation. The shading difference of 1 image signal appears. As a result, AF accuracy deteriorates.

本発明が目的とする撮像装置は、第１、第２の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子が設けられた撮像装置である。この撮像装置は、第１の光電変換部からの第１の画像信号と、第１および第２の光電変換部から得られる第２の画像信号とに基づいて、精度良く、焦点調節処理に用いる第３の画像信号を得る。   An image pickup apparatus that is an object of the present invention is an image pickup apparatus provided with an image pickup element including a pixel portion having first and second photoelectric conversion portions. This imaging apparatus is used for focus adjustment processing with high accuracy based on the first image signal from the first photoelectric conversion unit and the second image signal obtained from the first and second photoelectric conversion units. A third image signal is obtained.

本発明の一実施形態の撮像装置は、一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する第１、第２の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子と、前記第１の光電変換部が生成した第１の画像信号を第１の読み出し動作で読み出した時の出力と、当該第１の画像信号を第２の読み出し動作で読み出した時の出力との出力差を補正値として予め記憶する記憶手段と、前記第１の光電変換部から前記第１の読み出し動作で前記第１の画像信号を読み出し、第１および第２の光電変換部から第２の読み出し動作で第２の画像信号を読み出す制御手段とを備える。前記制御手段は、前記第１の読み出し動作で読み出した前記第１の画像信号と、前記記憶手段に記憶されている補正値とに基づいて、前記第１の画像信号を前記第２の読み出し動作で読み出した時の出力信号を生成し、前記読み出された第２の画像信号と、前記出力信号とに基づいて、焦点調節処理に用いる第３の画像信号を生成する。   An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention generates first and second image signals by photoelectrically converting light beams that have passed through different regions of an exit pupil of an imaging optical system with respect to one microlens. An image pickup device including a pixel portion having a photoelectric conversion unit, an output when the first image signal generated by the first photoelectric conversion unit is read by the first read operation, and the first image signal Storage means for preliminarily storing the output difference from the output when read in the second read operation as a correction value; reading out the first image signal from the first photoelectric conversion unit by the first read operation; Control means for reading the second image signal from the first and second photoelectric conversion units by the second read operation. The control unit is configured to read the first image signal in the second read operation based on the first image signal read in the first read operation and the correction value stored in the storage unit. An output signal at the time of reading is generated, and a third image signal used for focus adjustment processing is generated based on the read second image signal and the output signal.

本発明の撮像装置によれば、撮像素子の画素部が備える第１の光電変換部からの第１の画像信号と、第１および第２の光電変換部から得られる第２の画像信号とに基づいて、精度良く、焦点調節処理に用いる第３の画像信号を得ることができる。   According to the imaging apparatus of the present invention, the first image signal from the first photoelectric conversion unit included in the pixel unit of the image sensor and the second image signal obtained from the first and second photoelectric conversion units. Based on this, the third image signal used for the focus adjustment process can be obtained with high accuracy.

位相差検出方式の焦点検出を実現する原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which implement | achieves the focus detection of a phase difference detection system. 撮像装置の機能ブロック図の一例である。It is an example of a functional block diagram of an imaging device. 撮像素子の全体構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of whole structure of an image pick-up element. 単位画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a unit pixel. 読み出し回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a read-out circuit. 実施例１に係る撮像素子の駆動方法を実現するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for realizing the driving method of the image sensor according to the first embodiment. 実施例１に係る撮像装置による画像信号の補正処理を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining image signal correction processing by the imaging apparatus according to the first embodiment. 実施例２に係る撮像素子の駆動方法を実現するためのタイミングチャートである。9 is a timing chart for realizing a method for driving an image sensor according to a second embodiment. 実施例２に係る撮像装置による画像信号の補正処理を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining image signal correction processing by the imaging apparatus according to the second embodiment.

（実施例１）
図１は、本実施形態の撮像装置が適用する、位相差検出方式の焦点検出を実現する原理を説明する図である。
図１中には、撮影レンズの射出瞳から出た光束が撮像素子が有する複数の単位画素１００のうちの１つに入射する状態を模式的に示される。 (Example 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a principle for realizing focus detection by a phase difference detection method applied by the imaging apparatus of the present embodiment.
FIG. 1 schematically shows a state in which a light beam emitted from an exit pupil of a photographing lens is incident on one of a plurality of unit pixels 100 included in an imaging element.

単位画素１００は、第１の光電変換部であるフォトダイオード１０１Ａと、第２の光電変換部であるフォトダイオード１０１Ｂとを有する。また、単位画素１００に対応して、カラーフィルタ３０２とマイクロレンズ３０３とが設けられている。   The unit pixel 100 includes a photodiode 101A that is a first photoelectric conversion unit and a photodiode 101B that is a second photoelectric conversion unit. In addition, a color filter 302 and a microlens 303 are provided corresponding to the unit pixel 100.

マイクロレンズ３０３を有する画素に対して、撮影レンズの射出瞳３０４から出た光束の中心を光軸３０５とする。射出瞳３０４を通過した光は、光軸３０５を中心として単位画素１００に入射する。瞳領域３０６、３０７は、不図示の撮影レンズの射出瞳の一部領域である。図１に示すように、瞳領域３０６を通過する光束は、マイクロレンズ３０３を通してフォトダイオード１０１Ａで受光される。瞳領域３０７を通過する光束は、マイクロレンズ３０３を通してフォトダイオード１０１Ｂで受光される。このように、フォトダイオード１０１Ａと１０１Ｂが、それぞれ撮影レンズの射出瞳３０４の分割された異なる領域の光を受光する。すなわち、撮像装置が有する撮像素子は、一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する第１、第２の光電変換部を有する画素部を備える。撮像装置は、フォトダイオード１０１Ａが出力する画像信号と、１０１Ｂが出力する画像信号との位相差に基づいて、デフォーカス量を求め、焦点調整処理を実行することができる。   For the pixel having the micro lens 303, the center of the light beam emitted from the exit pupil 304 of the photographing lens is defined as an optical axis 305. The light that has passed through the exit pupil 304 enters the unit pixel 100 with the optical axis 305 as the center. The pupil areas 306 and 307 are partial areas of the exit pupil of the photographing lens (not shown). As shown in FIG. 1, the light beam passing through the pupil region 306 is received by the photodiode 101 </ b> A through the microlens 303. The light beam passing through the pupil region 307 is received by the photodiode 101B through the microlens 303. In this way, the photodiodes 101A and 101B each receive light in different areas of the exit pupil 304 of the photographing lens. That is, the image pickup device included in the image pickup device includes first and second photoelectric elements that generate image signals by photoelectrically converting light beams that have passed through different regions of the exit pupil of the image pickup optical system with respect to one microlens. A pixel portion having a conversion portion is provided. The imaging apparatus can determine the defocus amount based on the phase difference between the image signal output from the photodiode 101A and the image signal output from 101B, and execute the focus adjustment process.

フォトダイオード１０１Ａから得られる画像信号をＡ像信号、フォトダイオード１０１Ｂから得られる画像信号をＢ像信号とする。撮像装置は、Ａ像信号とＢ像信号とを加算したＡ＋Ｂ像信号を、単位画素１００の撮像信号として用いることができる。   An image signal obtained from the photodiode 101A is an A image signal, and an image signal obtained from the photodiode 101B is a B image signal. The imaging apparatus can use an A + B image signal obtained by adding the A image signal and the B image signal as an imaging signal of the unit pixel 100.

図２は、撮像装置の機能ブロック図の一例である。
撮像装置の撮像光学系は、被写体の光学像を撮像素子１１０１に結像させる撮影レンズ１１１１を含む。レンズ駆動回路１１１０は、ズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などを実行する。撮像素子１１０１には、画素部である複数の単位画素１００が、垂直および水平方向に配置されている。撮像素子１１０１に結像された被写体の像は、電気的な画像信号として撮像素子１１０１から出力される。 FIG. 2 is an example of a functional block diagram of the imaging apparatus.
The imaging optical system of the imaging apparatus includes a photographing lens 1111 that forms an optical image of a subject on the imaging element 1101. The lens driving circuit 1110 performs zoom control, focus control, aperture control, and the like. In the image sensor 1101, a plurality of unit pixels 100 which are pixel portions are arranged in the vertical and horizontal directions. The subject image formed on the image sensor 1101 is output from the image sensor 1101 as an electrical image signal.

信号処理回路１１０３は、撮像素子１１０１から出力される画像信号に各種の補正を行ったり、圧縮したりする。信号処理回路１１０３が、撮像素子１１０１から得られるＡ像信号とＡ＋Ｂ像信号との差分をとり、差分信号としてＢ像信号を生成してもよい。   The signal processing circuit 1103 performs various corrections or compresses the image signal output from the image sensor 1101. The signal processing circuit 1103 may take a difference between the A image signal and the A + B image signal obtained from the image sensor 1101 and generate a B image signal as the difference signal.

タイミング発生回路１１０２は、撮像素子１１０１を駆動するタイミング信号を出力する。全体制御・演算回路１１０４は、各種演算を行うとともに、撮像素子１１０１の動作を含む撮像装置全体の動作を制御する。全体制御・演算回路１１０４は、Ａ像信号およびＢ像信号を用いた位相差検出方式の焦点検出動作も行う。   The timing generation circuit 1102 outputs a timing signal for driving the image sensor 1101. The overall control / arithmetic circuit 1104 performs various calculations and controls the operation of the entire imaging apparatus including the operation of the imaging element 1101. The overall control / arithmetic circuit 1104 also performs a phase difference detection type focus detection operation using the A image signal and the B image signal.

メモリ１１０５には、ダーク画像のオフセットを補正するための値など、撮像装置毎に異なる調整値が記憶されている。信号処理回路１１０３が出力する画像データは、不揮発性メモリ１１０６に一時的に記憶される。表示回路１１０７は、各種情報や撮影した画像を表示する。記録回路１１０８は、画像データの記録または読み出しを行う。記録回路１１０８は、例えば半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体を読み書きする回路である。操作回路１１０９は、スイッチ、ボタン、タッチパネルなどの入力デバイス群を含み、撮像装置に対するユーザ指示を受け付ける。   The memory 1105 stores adjustment values that differ for each imaging device, such as a value for correcting the offset of the dark image. Image data output from the signal processing circuit 1103 is temporarily stored in the nonvolatile memory 1106. A display circuit 1107 displays various information and captured images. A recording circuit 1108 records or reads image data. The recording circuit 1108 is a circuit that reads and writes a detachable recording medium such as a semiconductor memory. The operation circuit 1109 includes a group of input devices such as a switch, a button, and a touch panel, and receives a user instruction for the imaging apparatus.

図３は、撮像素子１１０１の全体構成例を示す図である。
撮像素子１１０１は、画素領域１、垂直走査回路２、読み出し回路３、水平走査回路４、出力アンプ５を有する。画素領域（画素部）１には、複数の単位画素１００が行列状に配置されている。この例では、説明を簡単にするために、４×４の１６画素の配列を示してあるが、実際には数１００万以上の単位画素が行列状に配置される。各単位画素１００は、第１のフォトダイオード１０１Ａと第２のフォトダイオード１０１Ｂとを備える。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of the image sensor 1101.
The image sensor 1101 includes a pixel region 1, a vertical scanning circuit 2, a readout circuit 3, a horizontal scanning circuit 4, and an output amplifier 5. A plurality of unit pixels 100 are arranged in a matrix in the pixel region (pixel portion) 1. In this example, an array of 4 × 4 16 pixels is shown for simplicity of explanation, but in actuality, several million or more unit pixels are arranged in a matrix. Each unit pixel 100 includes a first photodiode 101A and a second photodiode 101B.

垂直走査回路２は、画素領域１の画素を１行単位で選択し、選択行の画素に対して駆動信号を送出する。読み出し回路３は、列毎に列読み出し回路を備え、単位画素１００からの出力信号を増幅し、その出力信号をサンプルホールドする。   The vertical scanning circuit 2 selects the pixels in the pixel area 1 in units of one row, and sends a drive signal to the pixels in the selected row. The readout circuit 3 includes a column readout circuit for each column, amplifies the output signal from the unit pixel 100, and samples and holds the output signal.

水平走査回路４は、読み出し回路３でサンプルホールドされた信号を、列毎に順次出力アンプ５に出力するための信号を送出する。出力アンプ５は、水平走査回路４の動作により、読み出し回路３から出力された信号を信号処理回路１１０３に出力する。垂直走査回路２、読み出し回路３、水平走査回路４は、タイミング発生回路１１０２からのタイミング信号により駆動される。   The horizontal scanning circuit 4 sends out signals for sequentially outputting the signals sampled and held by the readout circuit 3 to the output amplifier 5 for each column. The output amplifier 5 outputs the signal output from the readout circuit 3 to the signal processing circuit 1103 by the operation of the horizontal scanning circuit 4. The vertical scanning circuit 2, the readout circuit 3, and the horizontal scanning circuit 4 are driven by a timing signal from the timing generation circuit 1102.

図４は、単位画素１００の構成例を示す回路図である。
第１のフォトダイオード１０１Ａ、第２のフォトダイオード１０１Ｂには、それぞれ、第１の転送スイッチ１０２Ａ、第２の転送スイッチ１０２Ｂが接続されている。また、第１の転送スイッチ１０２Ａ、第２の転送スイッチ１０２Ｂの出力は、フローティングディフュージョン（以下ＦＤ）領域１０３を通じて増幅部１０４に接続されている。ＦＤ領域１０３にはリセットスイッチ１０５が接続され、増幅部１０４には選択スイッチ１０６が接続される。 FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the unit pixel 100.
A first transfer switch 102A and a second transfer switch 102B are connected to the first photodiode 101A and the second photodiode 101B, respectively. The outputs of the first transfer switch 102 </ b> A and the second transfer switch 102 </ b> B are connected to the amplifying unit 104 through a floating diffusion (hereinafter referred to as FD) region 103. A reset switch 105 is connected to the FD region 103, and a selection switch 106 is connected to the amplification unit 104.

フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂは、同一のマイクロレンズを通過した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部として機能する。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂは、それぞれ、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂで発生した電荷を共通のＦＤ領域１０３に転送する転送部として機能する。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂは、それぞれ、垂直走査回路２からの転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢによって制御される。ＦＤ領域１０３は、フォトダイオード１０１Ａおよび１０１Ｂから転送された電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。増幅部１０４は、ソースフォロワＭＯＳトランジスタであり、ＦＤ領域１０３により変換された電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。   The photodiodes 101A and 101B function as a photoelectric conversion unit that receives light that has passed through the same microlens and generates signal charges in accordance with the amount of light received. The transfer switches 102A and 102B function as transfer units that transfer charges generated in the photodiodes 101A and 101B to the common FD region 103, respectively. The transfer switches 102A and 102B are controlled by transfer pulse signals PTXA and PTXB from the vertical scanning circuit 2, respectively. The FD region 103 functions as a charge-voltage conversion unit that temporarily holds the charges transferred from the photodiodes 101A and 101B and converts the held charges into a voltage signal. The amplifying unit 104 is a source follower MOS transistor, amplifies the voltage signal converted by the FD region 103, and outputs it as a pixel signal.

リセットスイッチ１０５は、垂直走査回路２からのリセットパルス信号ＰＲＥＳによって制御され、ＦＤ領域１０３の電位を基準電位ＶＤＤ１０８にリセットする。選択スイッチ１０６は、垂直走査回路２からの垂直選択パルス信号ＰＳＥＬによって制御され、増幅部１０４で増幅された電圧信号を垂直出力線１０７に画素信号として出力する。   The reset switch 105 is controlled by the reset pulse signal PRES from the vertical scanning circuit 2 and resets the potential of the FD region 103 to the reference potential VDD108. The selection switch 106 is controlled by the vertical selection pulse signal PSEL from the vertical scanning circuit 2 and outputs the voltage signal amplified by the amplification unit 104 to the vertical output line 107 as a pixel signal.

図５は、図３に示す読み出し回路３の構成例を示す回路図である。
読み出し回路３は、列毎に列読み出し回路を備えるが、各列の構成は共通であるので、図５では１列のみ示してある。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the readout circuit 3 shown in FIG.
The readout circuit 3 includes a column readout circuit for each column, but since the configuration of each column is common, only one column is shown in FIG.

垂直出力線１０７上の信号電圧は、オペアンプ２０３により増幅される。オペアンプ２０３には、基準電圧Ｖｒｅｆ２０２が供給される。オペアンプ２０３の入力には、クランプ容量Ｃ０２０４が接続され、入出力間にはフィードバック容量Ｃｆ２０５が接続される。また、フィードバック容量Ｃｆ２０５の両端には、両端をショートさせるためのスイッチ２０６が設けられている。スイッチ２０６は、読み出し回路３のＰＣ０Ｒ信号で制御される。垂直出力線１０７には定電流源２０１が接続されている。   The signal voltage on the vertical output line 107 is amplified by the operational amplifier 203. The operational amplifier 203 is supplied with a reference voltage Vref202. A clamp capacitor C0204 is connected to the input of the operational amplifier 203, and a feedback capacitor Cf205 is connected between the input and output. In addition, switches 206 for short-circuiting both ends are provided at both ends of the feedback capacitor Cf205. The switch 206 is controlled by the PC0R signal of the reading circuit 3. A constant current source 201 is connected to the vertical output line 107.

ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７、ＣＴＳ＿Ａ２０８、ＣＴＮ２０９は、オペアンプ２０３からの信号電圧を保持するための容量である。スイッチ２１０、２１１、２１２は、それぞれＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７、ＣＴＳ＿Ａ２０８、ＣＴＮ２０９への書き込みを制御するスイッチである。スイッチ２１０は、読み出し回路３のＰＴＳ＿Ａ＋Ｂ信号で制御され、スイッチ２１１は、読み出し回路３のＰＴＳ＿Ａ信号で制御される。スイッチ２１２は、読み出し回路のＰＴＮ信号で制御される。   CTS_A + B207, CTS_A208, and CTN209 are capacitors for holding the signal voltage from the operational amplifier 203. The switches 210, 211, and 212 are switches that control writing to CTS_A + B207, CTS_A208, and CTN209, respectively. The switch 210 is controlled by the PTS_A + B signal of the readout circuit 3, and the switch 211 is controlled by the PTS_A signal of the readout circuit 3. The switch 212 is controlled by the PTN signal of the reading circuit.

ＣＴＳ２１９、ＣＴＮ２２０は、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７、ＣＴＳ＿Ａ２０８、ＣＴＮ２０９からの信号電圧を保持するための容量である。スイッチ２１６、２１７、２１８は、ＣＴＳ２１９、ＣＴＮ２２０への書き込みを制御するスイッチである。スイッチ２１６は、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７の信号をＣＴＳ２１９に書き込むためのもので、読み出し回路のＰＴＳ２＿Ａ＋Ｂ信号で制御される。スイッチ２１７は、ＣＴＳ＿Ａ２０８の信号をＣＴＳ２１９に書き込むためのもので、読み出し回路のＰＴＳ２＿Ａ信号で制御される。スイッチ２１８は、ＣＴＮ２０９の信号をＣＴＮ２２０に書き込むためのもので、読み出し回路のＰＴＮ２信号で制御される。   CTS 219 and CTN 220 are capacitors for holding signal voltages from CTS_A + B 207, CTS_A 208, and CTN 209. The switches 216, 217, and 218 are switches that control writing to the CTS 219 and CTN 220. The switch 216 is for writing the signal of CTS_A + B207 into the CTS219, and is controlled by the PTS2_A + B signal of the reading circuit. The switch 217 is for writing the signal of the CTS_A 208 into the CTS 219, and is controlled by the PTS2_A signal of the reading circuit. The switch 218 is for writing the signal of the CTN 209 into the CTN 220, and is controlled by the PTN2 signal of the reading circuit.

また、ＣＴＳ２１９、ＣＴＮ２２０の直前には、バッファとしてのボルテージフォロワ回路２１３、２１４、２１５が設けられている。ボルテージフォロワ回路２１３、２１４、２１５は、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７、ＣＴＳ＿Ａ２０８、ＣＴＮ２０９のそれぞれに蓄積された電位と等しい電位を、容量分割によらずＣＴＳ２１９、ＣＴＮ２２０に伝達する。スイッチ２２１、２２２は、水平走査回路４からのＰＨ信号で制御され、ＣＴＳ２１９に書き込まれた信号は共通出力線２２３を介して、ＣＴＮ２２０に書き込まれた信号は共通出力線２２４を介して、それぞれ出力アンプ５に出力される。ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７、ＣＴＳ＿Ａ２０８、ＣＴＮ２０９への信号書き込みとＣＴＳ２１９、ＣＴＮ２２０からの水平走査による信号読み出しは、並行して行われる。以下では、信号書き込みと、信号読み出しとを、読み出し動作と記述する。   Further, immediately before the CTS 219 and the CTN 220, voltage follower circuits 213, 214, and 215 as buffers are provided. The voltage follower circuits 213, 214, and 215 transmit potentials equal to the potentials stored in CTS_A + B207, CTS_A208, and CTN209 to CTS219 and CTN220 regardless of capacitive division. The switches 221 and 222 are controlled by a PH signal from the horizontal scanning circuit 4. A signal written to the CTS 219 is output via the common output line 223, and a signal written to the CTN 220 is output via the common output line 224. It is output to the amplifier 5. Signal writing to CTS_A + B207, CTS_A208, and CTN209 and signal reading by horizontal scanning from CTS219 and CTN220 are performed in parallel. Hereinafter, signal writing and signal reading are described as a reading operation.

図６は、撮像素子１１０１の駆動方法を実現するためのタイミングチャートの例を示す。
図６には、垂直走査回路２がある行を選択した際の駆動タイミングが示される。時刻ｔ１において、水平同期信号ＳＹＮＣが立ち上がるとともに、選択された行の垂直選択パルス信号ＰＳＥＬがＬｏｗ（Ｌ）からＨｉｇｈ（Ｈ）となる。これにより、選択された行の選択スイッチ１０６（図４）がオンし、選択された行の画素信号を垂直出力線１０７に出力することが可能となる。 FIG. 6 shows an example of a timing chart for realizing the driving method of the image sensor 1101.
FIG. 6 shows the drive timing when the vertical scanning circuit 2 selects a certain row. At time t1, the horizontal synchronization signal SYNC rises and the vertical selection pulse signal PSEL of the selected row changes from Low (L) to High (H). As a result, the selection switch 106 (FIG. 4) of the selected row is turned on, and the pixel signal of the selected row can be output to the vertical output line 107.

時刻ｔ２には、リセットパルス信号ＰＲＥＳがＬからＨとなり、リセットスイッチ１０５がオンし、ＦＤ領域１０３の電位が電源ＶＤＤにリセットされる。時刻ｔ３には、リセットパルス信号ＰＲＥＳがＨからＬとなり、リセットスイッチ１０５がオフし、ＦＤ領域１０３のリセットが解除される。このときのＦＤ領域１０３の電位は、垂直出力線１０７に増幅部１０４を介してリセット信号レベルとして読み出され、列読み出し回路３に入力される。以下では、信号がＬからＨとなることをＬ→Ｈと記述し、ＨからＬとなることをＨ→Ｌと記述する。列読み出し回路３では、ＰＣ０Ｒ信号がＨでスイッチ２０６（図５）がオンになっており、オペアンプ２０３が基準電圧Ｖｒｅｆ２０２の出力をバッファする状態でリセット信号レベルがクランプ容量Ｃ０２０４に入力される。その後、時刻ｔ４でＰＣ０Ｒ信号をＨ→Ｌとし、時刻ｔ５でＰＴＮ信号をＨにしてスイッチ２１２をオンして、そのときのオペアンプ２０３の出力をリセット電圧として容量ＣＴＮ２０９へ書き込む。その後、時刻ｔ６でＰＴＮ信号をＬとして、スイッチ２１２をオフしてＣＴＮ２０９へのリセット電圧の書き込みを終了する。   At time t2, the reset pulse signal PRES changes from L to H, the reset switch 105 is turned on, and the potential of the FD region 103 is reset to the power supply VDD. At time t3, the reset pulse signal PRES changes from H to L, the reset switch 105 is turned off, and the reset of the FD region 103 is released. The potential of the FD region 103 at this time is read as a reset signal level to the vertical output line 107 via the amplifier 104 and is input to the column reading circuit 3. In the following, the signal from L to H is described as L → H, and the signal from H to L is described as H → L. In the column readout circuit 3, the PC0R signal is H and the switch 206 (FIG. 5) is on, and the reset signal level is input to the clamp capacitor C0204 while the operational amplifier 203 buffers the output of the reference voltage Vref202. Thereafter, the PC0R signal is changed from H → L at time t4, the PTN signal is changed to H at time t5, the switch 212 is turned on, and the output of the operational amplifier 203 at that time is written into the capacitor CTN209 as a reset voltage. Thereafter, at time t6, the PTN signal is set to L, the switch 212 is turned off, and the writing of the reset voltage to the CTN 209 is completed.

時刻ｔ７でＰＴＳ＿Ａ信号をＨとし、スイッチ２１１をオンにし、容量ＣＴＳ＿Ａ２０８に信号を書き込み可能な状態とする。続いて、時刻ｔ８で転送パルス信号ＰＴＸＡをＨとして、フォトダイオード１０１Ａの電荷をＦＤ領域１０３へ転送し、時刻ｔ９で転送パルス信号ＰＴＸＡをＬとする。この動作により、フォトダイオード１０１Ａに蓄積された電荷がＦＤ領域１０３へ読み出される。そして、ＦＤ領域１０３で電荷が電圧に変換されて、その電圧が増幅部１０４および垂直出力線１０７を介して読み出し回路３へ供給される。   At time t7, the PTS_A signal is set to H, the switch 211 is turned on, and a signal can be written to the capacitor CTS_A 208. Subsequently, the transfer pulse signal PTXA is set to H at time t8, the charge of the photodiode 101A is transferred to the FD region 103, and the transfer pulse signal PTXA is set to L at time t9. By this operation, the charge accumulated in the photodiode 101A is read out to the FD region 103. Then, the electric charge is converted into a voltage in the FD region 103, and the voltage is supplied to the reading circuit 3 through the amplifying unit 104 and the vertical output line 107.

読み出し回路３では、オペアンプ２０３がクランプ容量Ｃ０２０４とフィードバック容量Ｃｆ２０５の比率に応じた利得で垂直出力線１０７から供給された電圧を増幅して出力する。このフォトダイオード１０１Ａから提供された信号電圧は、容量ＣＴＳ＿Ａ２０８に書き込まれる。時刻ｔ１０でＰＴＳ＿Ａ信号をＨ→Ｌと切り替え、スイッチ２１１をオフし、容量ＣＴＳ＿Ａ２０８への書き込みを終了する。   In the readout circuit 3, the operational amplifier 203 amplifies the voltage supplied from the vertical output line 107 with a gain corresponding to the ratio between the clamp capacitor C0204 and the feedback capacitor Cf205 and outputs the amplified voltage. The signal voltage provided from the photodiode 101A is written into the capacitor CTS_A208. At time t10, the PTS_A signal is switched from H to L, the switch 211 is turned off, and writing to the capacitor CTS_A 208 is completed.

時刻ｔ１１でＰＴＳ＿Ａ＋Ｂ信号をＨとし、スイッチ２１０をオンにし、容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７に信号を書き込み可能な状態とする。続いて、時刻ｔ１２で再び転送パルス信号ＰＴＸＡをＨとすると同時に転送パルス信号ＰＴＸＢもＨとする。この動作により、フォトダイオード１０１Ａと１０１Ｂの双方の電荷を同時にＦＤ領域１０３へ読み出すことができる。そして、時刻ｔ１４で転送パルス信号ＰＴＸＡおよびＰＴＸＢをＬとする。読み出された電荷は、電圧に変換されて読み出し回路３へ供給され、オペアンプ２０３で増幅される。オペアンプ２０３により増幅された信号は容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７に書き込まれる。時刻ｔ１５でＰＴＳ＿Ａ＋Ｂ信号をＨ→Ｌに切り替え、スイッチ２０７をオフし、容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７への書き込みを終了する。   At time t11, the PTS_A + B signal is set to H, the switch 210 is turned on, and a signal can be written to the capacitor CTS_A + B207. Subsequently, at time t12, the transfer pulse signal PTXA is set to H again, and at the same time, the transfer pulse signal PTXB is set to H. By this operation, the charges of both the photodiodes 101A and 101B can be read out to the FD region 103 simultaneously. Then, the transfer pulse signals PTXA and PTXB are set to L at time t14. The read charge is converted into a voltage, supplied to the read circuit 3, and amplified by the operational amplifier 203. The signal amplified by the operational amplifier 203 is written to the capacitor CTS_A + B207. At time t15, the PTS_A + B signal is switched from H to L, the switch 207 is turned off, and writing to the capacitor CTS_A + B 207 is completed.

なお、時刻ｔ１２では、転送パルス信号ＰＴＸＡおよびＰＴＸＢを同時にＨとしたが、転送パルス信号ＰＴＸＢだけをＨとしてフォトダイオード１０１Ｂの電荷をＦＤ領域１０３へ転送してもよい。この場合、フォトダイオード１０１Ａの電荷がすでにＦＤ領域１０３へ転送されているので、フォトダイオード１０１Ａおよび１０１Ｂの電荷を加算した出力を得ることができる。以上の動作により、容量ＣＴＳＮ２０９、ＣＴＳ＿Ａ２０８、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂ２０７への信号書き込みが完了する。   At time t12, the transfer pulse signals PTXA and PTXB are simultaneously set to H, but only the transfer pulse signal PTXB may be set to H to transfer the charge of the photodiode 101B to the FD region 103. In this case, since the charge of the photodiode 101A has already been transferred to the FD region 103, an output obtained by adding the charges of the photodiodes 101A and 101B can be obtained. With the above operation, signal writing to the capacitors CTSN 209, CTS_A 208, and CTS_A + B 207 is completed.

ここで、画素部の信号を容量ＣＴＳ＿Ａ、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに書き込むには、垂直出力線での伝送遅延やオペアンプの静定時間として比較的長い時間が必要となる。この時間が短い場合、信号にシェーディング等の固定パターンノイズが生じてしまう。焦点検出用信号（Ａ像信号）では、この固定パターンノイズの要求レベルは撮影画像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）ほど高くないことに着目する。したがって、Ａ像信号を容量ＣＴＳ＿Ａに書き込む期間Ｔ１（第１の読み出し動作期間）を、Ａ＋Ｂ像信号を容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに書き込む期間Ｔ２（第２の読み出し動作期間）より短く設定している。しかし、この書き込み期間の差異により後段で単純にＡ＋Ｂ像信号とＡ像信号の差分を算出するだけでは正しいＢ像信号を得られない。その結果、ＡＦ精度が劣化してしまうという問題がある。そこで、本実施例の撮像装置は、書き込み期間の違いにより生じる誤差を補正することにより、ＡＦ精度を損なうことなく、読み出し動作にかかる時間の短縮を図ることができる。詳細な補正方法に関しては図７を参照して説明する。   Here, in order to write the signal of the pixel portion to the capacitors CTS_A and CTS_A + B, a relatively long time is required as a transmission delay in the vertical output line and a stabilization time of the operational amplifier. When this time is short, fixed pattern noise such as shading occurs in the signal. It is noted that the required level of the fixed pattern noise is not as high as that of the captured image signal (A + B image signal) in the focus detection signal (A image signal). Therefore, the period T1 (first reading operation period) for writing the A image signal in the capacitor CTS_A is set shorter than the period T2 (second reading operation period) for writing the A + B image signal in the capacitor CTS_A + B. However, the correct B image signal cannot be obtained by simply calculating the difference between the A + B image signal and the A image signal at a later stage due to the difference in the writing period. As a result, there is a problem that the AF accuracy deteriorates. Therefore, the image pickup apparatus according to the present exemplary embodiment can reduce the time required for the read operation without impairing the AF accuracy by correcting the error caused by the difference in the writing period. A detailed correction method will be described with reference to FIG.

図６の説明に戻り、時刻ｔ１７ではＰＣ０Ｒを再びＨとし、スイッチ２０６がオンし、読み出し回路２００では、オペアンプ２０３が基準電圧Ｖｒｅｆ２０２の出力をバッファする状態に戻る。そして、時刻ｔ１８でＰＳＥＬをＬとし、選択行の画素は垂直出力線から切り離される。その後、時刻ｔ１９で水平同期信号ＳＹＮＣが再び立ち上がり、同時に次行のＰＳＥＬがＨとなり、次行の画素の選択が開始される。   Returning to the description of FIG. 6, at time t <b> 17, PC0R is set to H again, the switch 206 is turned on, and in the readout circuit 200, the operational amplifier 203 returns to the state of buffering the output of the reference voltage Vref 202. At time t18, PSEL is set to L, and the pixel in the selected row is disconnected from the vertical output line. Thereafter, at time t19, the horizontal synchronization signal SYNC rises again, and at the same time, the PSEL in the next row becomes H, and the selection of the pixel in the next row is started.

時刻ｔ１２に戻り、Ａ＋Ｂ像信号の容量ＣＴＳＡ＋Ｂへの書き込みと同時にＡ像信号の容量ＣＴＳ２への書き込みおよび水平走査が行われる。時刻ｔ１２では、ＰＴＮ２およびＰＴＳ２＿Ａを同時にＬ→Ｈとすることで、スイッチ２１７および２１８がオンする。容量ＣＴＮに保持された信号は、ボルテージフォロワ回路２１５を介して、容量ＣＴＮ２へ書き込まれ、容量ＣＴＳ＿Ａに保持された信号はボルテージフォロワ回路２１４を介して容量ＣＴＳ２に書き込まれる。そして、時刻ｔ１３でＰＴＮ２およびＰＴＳ２＿Ａ＋Ｂが同時にＨ→Ｌとなり、書き込みが終了する。その後、容量ＣＴＮ２、ＣＴＳ２に保持された信号はｔ１３〜ｔ１５の間に、水平走査回路４の駆動パルスＰＨが読み出し回路毎に順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなり、それに伴い、スイッチ２２１、２２２がオフ→オン→オフとなる。スイッチ２２１、２２２が、オフ→オン→オフとなった列の容量ＣＴＳ２、ＣＴＮ２に保持された信号は、共通出力線２２３、２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ２２１で差電圧として出力される。この差電圧がＡ像信号となる。なお、共通出力線２２３、２２４は各列の信号を読み出す毎に不図示のリセットスイッチにより基準電位にリセットされる。   Returning to time t12, the writing of the A image signal to the capacitor CTS2 and the horizontal scanning are performed simultaneously with the writing of the A + B image signal to the capacitor CTSA + B. At time t12, PTN2 and PTS2_A are simultaneously changed from L to H, so that the switches 217 and 218 are turned on. The signal held in the capacitor CTN is written to the capacitor CTN2 via the voltage follower circuit 215, and the signal held in the capacitor CTS_A is written to the capacitor CTS2 via the voltage follower circuit 214. At time t13, PTN2 and PTS2_A + B are simultaneously changed from H to L, and writing is completed. Thereafter, in the signals held in the capacitors CTN2 and CTS2, the driving pulse PH of the horizontal scanning circuit 4 is sequentially changed from L → H → L for each readout circuit between t13 and t15, and accordingly, the switches 221 and 222 are turned off → ON → OFF. The signals held in the capacitors CTS2 and CTN2 in the column in which the switches 221 and 222 are switched from OFF to ON to OFF are read out to the common output lines 223 and 224, respectively, and output as a differential voltage by the output amplifier 221. This difference voltage becomes the A image signal. The common output lines 223 and 224 are reset to a reference potential by a reset switch (not shown) every time a signal of each column is read.

ここで、Ａ像信号の水平走査は、Ａ＋Ｂ像信号の容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込み中に行われる。この水平走査期間は、共通出力線の多ＣＨ化により容易に短縮可能であるため、容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込みが終わる時刻ｔ１６までに完了できる。   Here, the horizontal scanning of the A image signal is performed during the writing of the A + B image signal to the capacitor CTS_A + B. Since this horizontal scanning period can be easily shortened by increasing the number of common output lines to CH, it can be completed by time t16 when writing to the capacitor CTS_A + B ends.

Ａ＋Ｂ像信号の容量ＣＴＳＡ＋Ｂへの書き込みが終わった後の時刻ｔ１６では、Ａ＋Ｂ像信号の容量ＣＴＳ２への書き込みおよび水平走査が行われる。これらの動作は次行のＦＤ領域のリセットおよび、容量ＣＴＮ、ＣＴＳ＿Ａへの書き込みと並行して行われる。   At time t16 after the writing of the A + B image signal to the capacitor CTSA + B is completed, writing of the A + B image signal to the capacitor CTS2 and horizontal scanning are performed. These operations are performed in parallel with the reset of the FD area of the next row and the writing to the capacitors CTN and CTS_A.

時刻ｔ１７ではＰＴＮ２およびＰＴＳ２＿Ａ＋Ｂを同時にＬ→Ｈとすることで、スイッチ２１８および２１６がオンする。容量ＣＴＮに保持された信号はボルテージフォロワ回路２１５を介して、再び容量ＣＴＮ２へ書き込まれ、容量ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに保持された信号は、ボルテージフォロワ回路２１３を介して、容量ＣＴＳ２に書き込まれる。そして、時刻ｔ１８でＰＴＮ２およびＰＴＳ２＿Ａ＋Ｂが同時にＨ→Ｌとなり、書き込みが終了する。   At time t17, PTN2 and PTS2_A + B are simultaneously changed from L to H, so that the switches 218 and 216 are turned on. The signal held in the capacitor CTN is written to the capacitor CTN2 again via the voltage follower circuit 215, and the signal held in the capacitor CTS_A + B is written to the capacitor CTS2 via the voltage follower circuit 213. At time t18, PTN2 and PTS2_A + B are simultaneously changed from H to L, and writing is completed.

その後、容量ＣＴＮ２、ＣＴＳ２に保持された信号はｔ１８〜ｔ２０の間に、水平走査回路４の駆動パルスＰＨが読み出し回路毎に順次Ｌ→Ｈ→Ｌとなり、それに伴い、スイッチ２２１、２２２がオフ→オン→オフとなる。スイッチ２２１、２２２がオフ→オン→オフとなった列の容量ＣＴＳ２、ＣＴＮ２に保持された信号は共通出力線２２３、２２４へそれぞれ読み出され、出力アンプ２２１で差電圧として出力される。この差電圧がＡ＋Ｂ像信号となる。   Thereafter, in the signals held in the capacitors CTN2 and CTS2, the driving pulse PH of the horizontal scanning circuit 4 sequentially changes from L to H to L for each readout circuit between t18 and t20, and accordingly, the switches 221 and 222 are turned off. From on to off. The signals held in the capacitors CTS2 and CTN2 in the column in which the switches 221 and 222 are turned off → on → off are read out to the common output lines 223 and 224, respectively, and output as a differential voltage by the output amplifier 221. This difference voltage becomes an A + B image signal.

ここで、Ａ＋Ｂ像信号の水平走査は、次行のＦＤ領域のリセットおよび、容量ＣＴＮ、ＣＴＳ＿Ａへの書き込みと並行して行われる。この水平走査期間は、共通出力線の多ＣＨ化により容易に短縮可能であるため、次行の容量ＣＴＳ＿Ａへの書き込みが終わる時刻ｔ１０までに完了できる。したがって、容量ＣＴＳ＿Ａへの書き込み期間Ｔ１を短縮することにより、読み出し動作にかかる時間の短縮が可能となる。   Here, the horizontal scanning of the A + B image signal is performed in parallel with the reset of the FD area of the next row and the writing to the capacitors CTN and CTS_A. Since this horizontal scanning period can be easily shortened by increasing the number of common output lines to CH, it can be completed by time t10 when writing to the capacitor CTS_A of the next row is completed. Therefore, by shortening the writing period T1 to the capacitor CTS_A, the time required for the reading operation can be shortened.

図７は、実施例１の撮像装置による画像信号の補正処理を説明する図である。
遮光された状態で図６のとおり駆動した場合に得られたＡ像およびＡ＋Ｂ像から適切なＡ像信号とＢ像信号を得るための補正方法を説明する。以下の説明では、特に記述のない限り、処理主体は全体制御・演算回路１１０４である。 FIG. 7 is a diagram illustrating image signal correction processing performed by the imaging apparatus according to the first embodiment.
A correction method for obtaining appropriate A and B image signals from the A and A + B images obtained when the light is shielded and driven as shown in FIG. 6 will be described. In the following description, the processing main body is the overall control / arithmetic circuit 1104 unless otherwise specified.

ＣＴＳ＿Ａへの書き込み期間Ｔ１で読み出されたＡ像とＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込み期間Ｔ２で読み出されたＡ＋Ｂ像が、信号処理回路１１０３に入力される。すなわち、全体制御・演算回路１１０４が、第１の光電変換部から第１の読み出し動作でＡ像（第１の画像信号）を読み出し、第１および第２の光電変換部から第２の読み出し動作で第２の画像信号（Ａ＋Ｂ像）を読み出す制御手段として機能する。Ａ＋Ｂ像は、撮影画像に対応する画像信号である。図７には、遮光状態であるにもかかわらず、ＣＴＳ＿Ａへの書き込み期間が短いためにＡ像にシェーディングが発生していることを誇張して表現している。このシェーディングは、固定パターンのため、常時書き込み期間Ｔ１で読み出されるならば、予めシェーディングを取得しておき、図中に示すＡｓｈｄとしてメモリ１１０５に保持しておくことで除去可能である。全体制御・演算回路１１０４は、Ａｓｈｄとともに、書き込み期間Ｔ２で読み出された場合のＢ像に対応するシェーディングをＢｓｈｄとしてメモリ１１０５に保持しておく。   An A image read in the writing period T1 to CTS_A and an A + B image read in the writing period T2 to CTS_A + B are input to the signal processing circuit 1103. That is, the overall control / arithmetic circuit 1104 reads the A image (first image signal) from the first photoelectric conversion unit by the first read operation, and performs the second read operation from the first and second photoelectric conversion units. Functions as a control means for reading out the second image signal (A + B image). The A + B image is an image signal corresponding to a captured image. FIG. 7 exaggerates that shading occurs in the A image because the writing period to CTS_A is short despite the light-shielding state. Since this shading is a fixed pattern, if it is always read out in the writing period T1, it can be removed by acquiring the shading in advance and holding it in the memory 1105 as Ashd shown in the figure. The overall control / arithmetic circuit 1104 holds, together with Ashd, the shading corresponding to the B image read in the writing period T2 in the memory 1105 as Bshd.

一方、Ａ＋Ｂ像は、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込みが十分あるため、大きなシェーディングは出ていない。このＡ＋Ｂ像から書き込み期間Ｔ１で読み出されたＡ像を引いた場合、Ａ像の冗長なシェーディング成分まで引いてしまうことになるため、これがＢ像信号の誤差を大きくしてしまう。   On the other hand, since the A + B image is sufficiently written to CTS_A + B, there is no large shading. When the A image read out in the writing period T1 is subtracted from the A + B image, the redundant shading component of the A image is subtracted, which increases the error of the B image signal.

そこで、全体制御・演算回路１１０４は、ＣＴＳ＿ＡおよびＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込み期間が共にＴ２であるように駆動した場合のＡ像シェーディング（Ａｓｈｄ２）を予め取得する。そして、書き込み期間Ｔ１のＡ像シェーディングとの差（Ａｓｈｄ−Ａｓｈｄ２）を補正値としてメモリ１１０５に保持しておく。この補正値をＡ像書き込み期間差吸収補正値と呼ぶ。すなわち、全体制御・演算回路１１０４は、第１の光電変換部が生成した第１の画像信号を第１の読み出し動作で読み出した時の出力と、当該第１の画像信号を第２の読み出し動作で読み出した時の出力との出力差を補正値として記憶手段に予め記憶する。   Therefore, the overall control / arithmetic circuit 1104 obtains in advance A image shading (Ashd2) in the case where driving is performed such that the writing periods to CTS_A and CTS_A + B are both T2. Then, the difference (Ashd−Ashd2) from the A image shading in the writing period T1 is stored in the memory 1105 as a correction value. This correction value is referred to as an A image writing period difference absorption correction value. That is, the overall control / arithmetic circuit 1104 outputs an output when the first image signal generated by the first photoelectric conversion unit is read by the first read operation, and the second read operation for the first image signal. The output difference from the output at the time of reading is stored in advance in the storage means as a correction value.

全体制御・演算回路１１０４は、Ａ像信号（書き込み期間Ｔ１）からＡ像書き込み期間差吸収補正値を引くことにより、書き込み期間Ｔ２で読み出し動作を実行した場合のＡ像信号成分を生成する。以下では、このＡ像信号成分をＡ像信号成分（書き込み期間Ｔ２）と記述する。すなわち、全体制御・演算回路１１０４は、第１の読み出し動作で読み出した第１の画像信号と、記憶手段に記憶されている補正値とに基づいて、第１の画像信号を第２の読み出し動作で読み出した時の出力信号を生成する。そして、全体制御・演算回路１１０４は、Ａ＋Ｂ像信号（書き込み期間Ｔ２）からＡ像信号成分（書き込み期間Ｔ２）を引くことにより、Ｂ像信号（書き込み期間Ｔ２）を第３の画像信号として生成する。第３の画像信号は、第２の光電変換部が生成した画像信号（Ｂ像信号）について書き込み期間Ｔ２で読み出し動作を実行したときの出力信号に対応する。   The overall control / arithmetic circuit 1104 generates an A image signal component when the read operation is executed in the writing period T2 by subtracting the A image writing period difference absorption correction value from the A image signal (writing period T1). Hereinafter, this A image signal component is described as an A image signal component (writing period T2). In other words, the overall control / arithmetic circuit 1104 performs the second read operation on the first image signal based on the first image signal read in the first read operation and the correction value stored in the storage means. Generates an output signal when read by. Then, the overall control / arithmetic circuit 1104 generates the B image signal (writing period T2) as the third image signal by subtracting the A image signal component (writing period T2) from the A + B image signal (writing period T2). . The third image signal corresponds to an output signal when a read operation is performed in the writing period T2 on the image signal (B image signal) generated by the second photoelectric conversion unit.

全体制御・演算回路１１０４は、Ａ像信号（書き込み期間Ｔ１）からＡｓｈｄを引いて得られる画像信号と、Ｂ像信号（書き込み期間Ｔ２）からＢｓｈｄを引いて得られる画像信号との位相差に基づいて、焦点調節処理を実行する。本実施例の撮像装置によれば、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号の容量への書き込み期間の差異を吸収する補正値の算出を通じて、位相差検出に用いる画像信号を精度良く得ることができる。その結果、ＡＦ精度を劣化させることなく消費電力を低減することができる。   The overall control / arithmetic circuit 1104 is based on the phase difference between the image signal obtained by subtracting Ashd from the A image signal (writing period T1) and the image signal obtained by subtracting Bshd from the B image signal (writing period T2). The focus adjustment process is executed. According to the imaging apparatus of the present embodiment, an image signal used for phase difference detection can be obtained with high accuracy through calculation of a correction value that absorbs a difference in writing period between the A image signal and the A + B image signal. As a result, power consumption can be reduced without degrading AF accuracy.

（実施例２）
実施例１では、焦点検出用信号の固定パターンノイズ要求レベルが撮影画像用信号ほど高くないことに着目し、Ａ像信号をＣＴＳ＿Ａに書き込む期間Ｔ１がＡ＋Ｂ像信号をＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに書き込む期間Ｔ２より短く設定していた。 (Example 2)
In the first embodiment, paying attention to the fact that the fixed pattern noise required level of the focus detection signal is not as high as that of the captured image signal, the period T1 for writing the A image signal to CTS_A is set shorter than the period T2 for writing the A + B image signal to CTS_A + B. Was.

これに対し、実施例２では、Ａ像信号をＣＴＳ＿Ａに書き込む期間Ｔ１時のオペアンプ２０３の駆動電流を、Ａ＋Ｂ像信号をＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに書き込む期間Ｔ２時の駆動電流に比べて小さく設定する。これにより、期間Ｔ１に消費される電力は期間Ｔ２に比べて小さくなるので、必ずしもＴ１＜Ｔ２である必要はない。   On the other hand, in the second embodiment, the driving current of the operational amplifier 203 during the period T1 during which the A image signal is written in CTS_A is set smaller than the driving current during the period T2 during which the A + B image signal is written in CTS_A + B. Accordingly, the power consumed in the period T1 is smaller than that in the period T2, and thus T1 <T2 is not necessarily required.

画素部の信号を容量ＣＴＳ＿Ａ、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに書き込む際にオペアンプ２０３の駆動電流値が足りない場合、高輝度撮影時に生じる帯状のスミアやシェーディング等の固定パターンノイズが生じてしまうことがある。焦点検出用信号（Ａ像信号）では、スミアや固定パターンノイズの要求レベルは撮影画像用信号（Ａ＋Ｂ像信号）ほど高くないことに着目し、オペアンプ２０３の駆動電流をＡ像信号の書き込み期間だけ落としている。この場合も、実施例１と同様に、書き込み期間における駆動電流の差異により、後段で単純にＡ＋Ｂ像信号とＡ像信号の差分をとるだけでは正しいＢ像信号を得られない。そこで、実施例２ではＣＴＳ＿Ａ、ＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込みにかかる駆動電流の違いにより生じる誤差を補正する。これにより、ＡＦ精度を損なうことなく、消費電力の低減を図る。   If the driving current value of the operational amplifier 203 is insufficient when writing the signal of the pixel portion to the capacitors CTS_A and CTS_A + B, fixed pattern noise such as band-like smear and shading that occurs during high-intensity photographing may occur. With focus detection signals (A image signals), paying attention to the fact that the required level of smear and fixed pattern noise is not as high as the captured image signals (A + B image signals), the driving current of the operational amplifier 203 is set for the A image signal writing period. I'm dropping it. Also in this case, the correct B image signal cannot be obtained simply by taking the difference between the A + B image signal and the A image signal in the subsequent stage due to the difference in drive current during the writing period, as in the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, an error caused by a difference in drive current for writing to CTS_A and CTS_A + B is corrected. Thereby, power consumption is reduced without impairing AF accuracy.

図８は、実施例２における撮像素子の駆動方法を実現するためのタイミングチャートを示す図である。
図８に示す動作は、Ａ像信号をＣＴＳ＿Ａに書き込む期間Ｔ１時のオペアンプ２０３駆動電流ＩａがＡ＋Ｂ像信号をＣＴＳ＿Ａ＋Ｂに書き込む期間Ｔ２時のオペアンプ２０３駆動電流Ｉａｂに比べ小さいことを除いて、図６を参照して説明した動作と同様である。 FIG. 8 is a diagram illustrating a timing chart for realizing the driving method of the image sensor in the second embodiment.
The operation shown in FIG. 8 is the same as that shown in FIG. The operation is the same as that described with reference to FIG.

図９は、実施例２における撮像装置による画像信号の補正処理を説明する図である。
遮光された状態で図８のとおり駆動した場合に得られたＡ像およびＡ＋Ｂ像から適切なＡ像信号とＢ像信号を得るための補正方法を説明する。オペアンプ２０３の駆動電流がＩａ（第１の駆動電流）でＣＴＳ＿Ａへ書き込みされたＡ像と、Ｉａｂ（第２の駆動電流）でＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへ書き込みされたＡ＋Ｂ像は信号処理回路１１０３に入力される。図９には、オペアンプ２０３の駆動電流が小さいため、遮光時でもＡ像にシェーディング波形が生じている。しかし、常時、駆動電流Ｉａで書き込みされるならば、予めシェーディングを取得しておき、Ａｓｈｄとしてメモリ１１０５に保持しておくことで除去可能である。全体制御・演算回路１１０４は、駆動電流Ｉａで書き込んだ場合のＡ像に対応するシェーディング（Ａｓｈｄ）とともに、駆動電流Ｉａｂで書き込んだ場合のＢ像に対応するシェーディング（Ｂｓｈｄ）をメモリ１１０５に保持しておく。 FIG. 9 is a diagram for explaining image signal correction processing by the imaging apparatus according to the second embodiment.
A correction method for obtaining appropriate A and B image signals from the A and A + B images obtained when the light is shielded and driven as shown in FIG. 8 will be described. An A image written to CTS_A with the driving current of the operational amplifier 203 being Ia (first driving current) and an A + B image written to CTS_A + B with Iab (second driving current) are input to the signal processing circuit 1103. In FIG. 9, since the driving current of the operational amplifier 203 is small, a shading waveform is generated in the A image even when light is blocked. However, if data is always written with the drive current Ia, it can be removed by acquiring shading in advance and holding it in the memory 1105 as Ashd. The overall control / arithmetic circuit 1104 holds, in the memory 1105, shading (Bshd) corresponding to the B image when writing with the driving current Iab, together with shading (Ashd) corresponding to the A image when writing with the driving current Ia. Keep it.

一方、Ａ＋Ｂ像は、オペアンプ２０３の駆動電流が十分なため、大きなシェーディングは出ていない。このＡ＋Ｂ像から駆動電流ＩａでＣＴＳ＿Ａへ書き込みされたＡ像を引いた場合、Ａ像の冗長なシェーディング成分まで引いてしまうことになるため、これがＢ像信号の誤差を大きくしてしまう。そこで、ＣＴＳ＿ＡおよびＣＴＳ＿Ａ＋Ｂへの書き込みにかかる駆動電流が共にＩａｂであるように駆動した場合のＡ像シェーディング（Ａｓｈｄ２）を予め取得し、駆動電流ＩａのＡ像シェーディングとの差を補正値としてメモリ１１０５に保持しておく。この補正値を、Ａ像駆動電流差吸収補正値と呼ぶ。   On the other hand, the A + B image does not show large shading because the drive current of the operational amplifier 203 is sufficient. When the A image written to the CTS_A with the drive current Ia is subtracted from the A + B image, the redundant shading component of the A image is also subtracted, which increases the error of the B image signal. Therefore, A image shading (Ashd2) in the case where driving is performed so that the drive currents for writing to CTS_A and CTS_A + B are both Iab is acquired in advance, and the difference between the drive current Ia and the A image shading is used as a correction value as a memory 1105 To keep. This correction value is referred to as an A image drive current difference absorption correction value.

全体制御・演算回路１１０４は、Ａ像信号（駆動電流Ｉａ）からＡ像駆動電流差吸収補正値を引くことにより、駆動電流Ｉａｂで読み出し動作を実行した場合のＡ像信号成分を生成する。以下ではこのＡ像信号成分をＡ像信号成分（駆動電流Ｉａｂ）と記述する。すなわち、全体制御・演算回路１１０４は、第１の読み出し動作で読み出した第１の画像信号と、記憶手段に記憶されている補正値とに基づいて、第１の画像信号を第２の読み出し動作で読み出した時の出力信号を生成する。そして、全体制御・演算回路１１０４は、Ａ＋Ｂ像信号（駆動電流Ｉａｂ）からＡ像信号成分（駆動電流Ｉａｂ）を引くことにより、Ｂ像信号（駆動電流Ｉａｂ）を第３の画像信号として生成する。この第３の画像信号は、第２の光電変換部が生成した画像信号（Ｂ像信号）について駆動電流Ｉａｂで読み出し動作を実行したときの出力信号に対応する。   The overall control / arithmetic circuit 1104 generates the A image signal component when the read operation is performed with the drive current Iab by subtracting the A image drive current difference absorption correction value from the A image signal (drive current Ia). Hereinafter, this A image signal component is described as an A image signal component (drive current Iab). In other words, the overall control / arithmetic circuit 1104 performs the second read operation on the first image signal based on the first image signal read in the first read operation and the correction value stored in the storage means. Generates an output signal when read by. Then, the overall control / arithmetic circuit 1104 generates a B image signal (drive current Iab) as a third image signal by subtracting the A image signal component (drive current Iab) from the A + B image signal (drive current Iab). . This third image signal corresponds to an output signal when a read operation is performed with the drive current Iab on the image signal (B image signal) generated by the second photoelectric conversion unit.

全体制御・演算回路１１０４は、Ａ像信号（駆動電流Ｉａ）からＡｓｈｄを引いて得られる画像信号と、Ｂ像信号（駆動電流Ｉａｂ）からＢｓｈｄを引いて得られる画像信号との位相差に基づいて、焦点調節処理を実行する。本実施例の撮像装置によれば、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号の容量への書き込みにかかるオペアンプの駆動電流の差異を吸収する補正値の算出を通じて、位相差検出に用いる画像信号を精度良く得ることができる。その結果、ＡＦ精度を劣化させることなく消費電力を低減することができる。本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   The overall control / arithmetic circuit 1104 is based on the phase difference between the image signal obtained by subtracting Ashd from the A image signal (drive current Ia) and the image signal obtained by subtracting Bshd from the B image signal (drive current Iab). The focus adjustment process is executed. According to the image pickup apparatus of the present embodiment, an image signal used for phase difference detection can be obtained with high accuracy through calculation of a correction value that absorbs a difference in operational current of the operational amplifier related to writing of the A image signal and the A + B image signal to the capacitor. be able to. As a result, power consumption can be reduced without degrading AF accuracy. Although the preferred embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof.

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 (Other examples)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed. In this case, the program and the storage medium storing the program constitute the present invention.

１１０３ 信号処理回路
１１０４ 全体制御・演算回路 1103 Signal processing circuit 1104 Overall control / arithmetic circuit

Claims (7)

一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する第１、第２の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子と、
前記第１の光電変換部が生成した第１の画像信号を第１の読み出し動作で読み出した時の出力と、当該第１の画像信号を第２の読み出し動作で読み出した時の出力との出力差を補正値として予め記憶する記憶手段と、
前記第１の光電変換部から前記第１の読み出し動作で前記第１の画像信号を読み出し、第１および第２の光電変換部から第２の読み出し動作で第２の画像信号を読み出す制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記第１の読み出し動作で読み出した前記第１の画像信号と、前記記憶手段に記憶されている補正値とに基づいて、前記第１の画像信号を前記第２の読み出し動作で読み出した時の出力信号を生成し、
前記読み出された第２の画像信号と、前記出力信号とに基づいて、焦点調節処理に用いる第３の画像信号を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 An image pickup device including a pixel unit having first and second photoelectric conversion units that photoelectrically convert light beams that have passed through different regions divided by the exit pupil of the image pickup optical system with respect to one microlens. When,
An output when the first image signal generated by the first photoelectric conversion unit is read by the first reading operation and an output when the first image signal is read by the second reading operation Storage means for preliminarily storing the difference as a correction value;
Control means for reading the first image signal from the first photoelectric conversion unit by the first read operation and reading the second image signal from the first and second photoelectric conversion units by the second read operation; With
The control means includes
Based on the first image signal read in the first read operation and the correction value stored in the storage unit, the first image signal is read out in the second read operation. Generate an output signal,
A third image signal used for focus adjustment processing is generated based on the read second image signal and the output signal. 前記制御手段は、
前記第１の読み出し動作で読み出した前記第１の画像信号から前記補正値を引くことで、前記出力信号を生成し、
前記読み出された第２の画像信号から前記生成された出力信号を引くことで、前記第３の画像信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。 The control means includes
Generating the output signal by subtracting the correction value from the first image signal read in the first reading operation;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the third image signal is generated by subtracting the generated output signal from the read second image signal. 前記制御手段は、
前記第１の読み出し動作では、第１の読み出し動作期間で画像信号の読み出し動作を実行し、
前記第２の読み出し動作では、第２の読み出し動作期間で画像信号の読み出し動作を実行し、
前記第１の読み出し動作期間は、前記第２の読み出し動作期間より短い
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。 The control means includes
In the first readout operation, the readout operation of the image signal is executed in the first readout operation period,
In the second readout operation, an image signal readout operation is executed in the second readout operation period,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first readout operation period is shorter than the second readout operation period. 前記制御手段は、
前記第１の読み出し動作では、第１の駆動電流で画像信号の読み出し動作を実行し、
前記第２の読み出し動作では、第２の駆動電流で画像信号の読み出し動作を実行し、
前記第１の駆動電流は、前記第２の駆動電流より小さい
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。 The control means includes
In the first read operation, an image signal read operation is executed with a first drive current,
In the second readout operation, the readout operation of the image signal is executed with the second drive current,
The imaging device according to claim 1, wherein the first drive current is smaller than the second drive current. 前記第３の画像信号は、前記第２の光電変換部が生成した画像信号について前記第２の読み出し動作を実行したときの出力信号に対応し、
前記制御手段は、前記第１の読み出し動作で読み出した第１の画像信号と、前記第３の画像信号とに基づいて、焦点調節処理を実行する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。 The third image signal corresponds to an output signal when the second readout operation is performed on the image signal generated by the second photoelectric conversion unit,
5. The focus control process according to claim 1, wherein the control unit performs a focus adjustment process based on the first image signal read in the first reading operation and the third image signal. The imaging apparatus of Claim 1. 前記第２の画像信号は、撮影画像に対応する画像信号である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second image signal is an image signal corresponding to a captured image. 一つのマイクロレンズに対して撮像光学系の射出瞳の分割された異なる領域を通過した光束を光電変換して画像信号を生成する第１、第２の光電変換部を有する画素部を備える撮像素子と、記憶手段とを備える撮像装置の制御方法であって、
前記記憶手段には、前記第１の光電変換部が生成した第１の画像信号を第１の読み出し動作で読み出した時の出力と、当該第１の画像信号を第２の読み出し動作で読み出した時の出力との出力差が補正値として予め記憶されており、
前記第１の光電変換部から前記第１の読み出し動作で前記第１の画像信号を読み出し、前記第１および第２の光電変換部から前記第２の読み出し動作で第２の画像信号を読み出す読み出し工程と、
前記第１の読み出し動作で読み出した前記第１の画像信号と、前記記憶手段に記憶されている補正値とに基づいて、前記第１の画像信号を前記第２の読み出し動作で読み出した時の出力信号を生成する第１の生成工程と、
前記読み出された第２の画像信号と、前記出力信号とに基づいて、第３の画像信号を生成する第２の生成工程とを有する
ことを特徴とする制御方法。 An image pickup device including a pixel unit having first and second photoelectric conversion units that photoelectrically convert light beams that have passed through different regions divided by the exit pupil of the image pickup optical system with respect to one microlens. And an imaging device control method comprising a storage means,
In the storage means, an output when the first image signal generated by the first photoelectric conversion unit is read by the first reading operation and the first image signal is read by the second reading operation. The output difference from the output at the time is stored in advance as a correction value,
Reading out the first image signal from the first photoelectric conversion unit by the first reading operation, and reading out the second image signal from the first and second photoelectric conversion units by the second reading operation. Process,
Based on the first image signal read in the first read operation and the correction value stored in the storage unit, the first image signal is read out in the second read operation. A first generating step for generating an output signal;
A control method comprising: a second generation step of generating a third image signal based on the read second image signal and the output signal.

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