JP2018066928A - Solid state image pickup element, control method thereof, and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a control method thereof, and an imaging apparatus.
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、被写体のピント(レンズのフォーカス位置)を自動的に合わせるオートフォーカス(AF:Auto Focus)機能が搭載されている。 An imaging apparatus such as a digital camera or a video camera is equipped with an auto focus (AF) function that automatically adjusts the focus (lens focus position) of a subject.
迅速なオートフォーカスを実現するためには、高いフレームレートで、焦点検出用の信号を読み出す必要がある。しかし、焦点検出用の信号を高いフレームレートで読み出した場合には、固体撮撮像素子の後段に位置する信号処理部へのデータ転送量の増加を招く。そこで、AF評価値を検出するAF評価値検出部を固体撮像素子の内部に設け、当該AF評価値検出部によって検出されたAF評価値を外部に出力する固体撮像素子が提案されている(特許文献1参照)。 In order to realize quick autofocus, it is necessary to read out a focus detection signal at a high frame rate. However, when the focus detection signal is read out at a high frame rate, the amount of data transferred to the signal processing unit located at the subsequent stage of the solid-state imaging device is increased. In view of this, there has been proposed a solid-state imaging device in which an AF evaluation value detection unit for detecting an AF evaluation value is provided inside the solid-state imaging device, and the AF evaluation value detected by the AF evaluation value detection unit is output to the outside (patent). Reference 1).
ところで、AF方式として、位相差検出方式によるAF、即ち、位相差AFと、コントラスト検出方式によるAF、即ち、コントラストAFとを組み合わせたハイブリッドAFが知られている。ハイブリッドAFにおいては、位相差AFによってフォーカスレンズを合焦近傍位置まで移動させ、更に、コントラストAFによってフォーカスレンズを合焦位置に移動させる方法が一般的である。これにより、合焦までの時間の短縮と合焦精度の向上とが図られる。しかしながら、特許文献1では、ハイブリッドAF技術について考慮されていないため、撮影条件などによっては、必ずしも迅速且つ高精度なオートフォーカスを実現し得なかった。
By the way, as the AF method, there is known a hybrid AF in which AF by a phase difference detection method, that is, phase difference AF, and AF by a contrast detection method, that is, contrast AF are combined. In the hybrid AF, a method of moving the focus lens to the in-focus position by phase difference AF and further moving the focus lens to the in-focus position by contrast AF is common. This shortens the time until focusing and improves focusing accuracy. However, in
本発明の目的は、ハイブリッドAFを用いて、迅速且つ高精度なオートフォーカスを実現し得る固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device, a control method therefor, and an imaging apparatus capable of realizing quick and highly accurate autofocus using hybrid AF.
本発明の一観点によれば、複数の画素を含む画素アレイと、位相差検出方式による焦点検出のための位相差評価値を、前記画素からの信号に基づいて算出する第1の算出部と、コントラスト検出方式による焦点検出のためのコントラスト評価値を、前記画素からの信号に基づいて算出する第2の算出部とを有し、前記位相差評価値の算出が前記第1の算出部によって完了した場合には、前記画素アレイによって取得される画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、前記位相差評価値を出力し、前記コントラスト評価値の算出が前記第2の算出部によって完了した場合には、前記画素アレイによって取得される前記画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、前記コントラスト評価値を出力することを特徴とする固体撮像素子が提供される。 According to an aspect of the present invention, a pixel array including a plurality of pixels, and a first calculation unit that calculates a phase difference evaluation value for focus detection by a phase difference detection method based on a signal from the pixels; A second calculation unit that calculates a contrast evaluation value for focus detection by a contrast detection method based on a signal from the pixel, and the calculation of the phase difference evaluation value is performed by the first calculation unit. When completed, the phase difference evaluation value is output regardless of whether the output of the image signal acquired by the pixel array is completed, and the calculation of the contrast evaluation value is completed by the second calculation unit. In some cases, a solid-state imaging device is provided that outputs the contrast evaluation value regardless of completion of output of the image signal acquired by the pixel array.
本発明によれば、位相差評価値が算出された場合には、画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子から位相差評価値が出力される。また、本発明によれば、コントラスト評価値が算出された場合には、画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子からコントラスト評価値が出力される。本発明によれば、画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、位相差評価値やコントラスト評価値が制御部に出力されるため、オートフォーカスを迅速且つ高精度に行い得る撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, when the phase difference evaluation value is calculated, the phase difference evaluation value is output from the solid-state imaging device regardless of whether the output of the image signal is completed. According to the present invention, when the contrast evaluation value is calculated, the contrast evaluation value is output from the solid-state imaging device regardless of whether the output of the image signal is completed. According to the present invention, since the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value are output to the control unit regardless of whether the output of the image signal is completed, an imaging apparatus capable of performing autofocus quickly and with high accuracy is provided. be able to.
本発明の実施の形態を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
[第1実施形態]
第1実施形態による固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置について図1乃至図7を用いて説明する。図1は、本実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。ここでは、本実施形態による撮像装置100が、動画像や静止画像を取得し得る電子カメラ、即ち、デジタルカメラである場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[First Embodiment]
A solid-state imaging device, a control method thereof, and an imaging apparatus according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. Here, the case where the
図1に示すように、撮像装置100は、光学鏡筒101と、固体撮像素子102と、駆動部103と、信号処理部104と、圧縮伸長部105と、制御部106と、発光部107と、操作部108と、画像表示部109と、画像記録部110とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
光学鏡筒(レンズユニット)101は、被写体からの光を固体撮像素子102に集光するためのレンズ群を備えている。かかるレンズ群には、フォーカスレンズやズームレンズが含まれる。かかるレンズ群と、後述するマイクロレンズML(図3、図4参照)とが相俟って、撮像光学系を構成する。光学鏡筒101は、AF機構、ズーム駆動機構、メカニカルシャッタ機構、絞り機構等を含む光学機構部1011を備えている。光学機構部1011は、制御部106からの制御信号に基づいて、駆動部(駆動回路)103によって駆動される。
The optical barrel (lens unit) 101 includes a lens group for condensing light from a subject onto the solid-
固体撮像素子102は、後述する画素201と、A/Dコンバータ(図示せず)とを含んでいる。固体撮像素子102は、例えば、XY読み出し方式のCMOS型イメージセンサである。固体撮像素子102は、制御部106からの制御信号に基づいて、駆動部103によって駆動される。固体撮像素子102は、露光・蓄積、信号読み出し、リセット等の撮像動作を行い、撮像動作によって取得される信号、即ち、撮像信号(以下、「画像信号」、「画像データ」ともいう)を出力する。固体撮像素子102は、AF評価値算出部1021を備えている。AF評価値算出部1021は、固体撮像素子102によって取得される信号に基づいて、AF評価値、即ち、位相差評価値及びコントラスト評価値を算出し、算出したAF評価値を制御部106に出力する。
The solid-
信号処理部104は、制御部106の制御下で、固体撮像素子102によって取得される画像信号に対して、ホワイトバランス調整処理、色補正処理、AE(Auto Exposure)処理等の所定の信号処理を施す。
The
圧縮伸長部105は、制御部106の制御下で動作する。圧縮伸長部105は、信号処理部104から送られてくる画像信号に対して圧縮符号化処理を行うことにより、符号化画像データを生成する。圧縮符号化処理においては、例えば、JPEG(Joint Photographic Coding Experts Group)方式等の所定の静止画像データフォーマットが用いられる。また、圧縮伸長部105は、制御部106から送られてくる符号化画像データに対して伸長復号化処理を行うことにより、復号化画像データを得る。なお、圧縮伸長部105は、動画像データに対して圧縮符号化処理や伸長復号化処理を行うこともできる。動画像データに対する圧縮符号化処理や伸長復号化処理においては、例えば、MPEG(Moving Picture Experts Group)方式等が用いられる。
The compression / decompression unit 105 operates under the control of the
制御部106は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及び、RAM(Random Access Memory)等を備える。CPUがROM等に記憶されたプログラムを実行することによって、撮像装置100全体が制御部106によって統括的に制御される。
The
信号処理部104によって行われるAE処理において被写体の露光値が低いと判断された場合には、制御部106は、発光部107を制御することによって被写体に対して光を発し、被写体に対する照明を行う。発光部107としては、例えば、キセノン管を用いたストロボ装置やLED発光装置等が用いられる。
When it is determined in the AE process performed by the
操作部108は、例えば、シャッタレリーズボタン等の各種操作キー、レバー、ダイヤル、タッチパネル等であり、ユーザによる操作入力に応じた操作信号を制御部106に与える。
The
画像表示部109は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示デバイス(図示せず)と、当該表示デバイスに対するインタフェース(図示せず)とを備えている。画像表示部109は、制御部106から送られる画像データに応じた画像を、表示デバイスの表示画面に表示する。
The
画像記録部110としては、例えば、可搬型の半導体メモリ、光ディスク、HDD(Hard Disk Drive)、磁気テープ等の記録媒体が用いられる。画像記録部110には、圧縮伸長部105によって圧縮符号化処理が施された符号化画像データが画像ファイルとして記録される。画像記録部110は、制御部106によって指定された画像ファイルを記録媒体から読み出し、当該画像ファイルを制御部106に出力する。制御部106は、画像記録部110から読み出された符号化画像データの伸長符号化処理を圧縮伸長部105によって行わせることにより、復号化画像データを得る。
As the
次に、本実施形態による撮像装置100の基本的な動作について説明する。例えば、静止画像を撮影する際には、静止画像の撮像前において、固体撮像素子102が以下のように動作する。即ち、固体撮像素子102は、後述する画素201から出力される画像信号に対してCDS処理とAGC処理とを順次実施し、これらの処理が施された画像信号をA/Dコンバータを用いてデジタル画像信号に変換する。CDSは、Correlated Double Sampling(相関二重サンプリング)の略である。AGCは、Automatic Gain Control(自動利得制御)の略である。こうして得られたデジタル画像信号は、AF評価値算出部1021や信号処理部104に送られる。
Next, the basic operation of the
AF評価値算出部1021は、固体撮像素子102によって取得される画像信号から位相差情報やコントラスト情報等のAF評価値を算出し、算出したAF評価値を制御部106に出力する。制御部106は、AF評価値に基づいて、フィードバック制御量、即ち、フォーカスレンズの駆動量を決定し、決定したフィードバック制御量を駆動部103に出力する。駆動部103は、制御部106から与えられるフィードバック制御量に基づいて、光学機構部1011に備えられたAF機構を用いてフォーカスレンズを駆動する。
The AF evaluation
信号処理部104は、固体撮像素子102から出力されるデジタル画像信号に対して、例えば画質補正処理を施すことにより、カメラスルー画像信号、即ち、ライブビュー画像信号を生成する。信号処理部104は、生成したライブビュー画像信号を、制御部106を介して画像表示部109に送信する。画像表示部109には、ライブビュー画像信号に応じたライブビュー画像が表示される。ユーザは、画像表示部109に表示されたライブビュー画像を目視しつつ、画角合わせ(フレーミング)等を行うことができる。
The
ライブビュー画像が画像表示部109に表示されている状態で、操作部108に備えられたシャッタレリーズボタンがユーザによって押下されると、制御部106は、以下のような処理を行う。即ち、制御部106は、駆動部103を介して固体撮像素子102を制御することにより、1フレーム分の撮像信号、即ち、1フレーム分のデジタル画像信号を、固体撮像素子102から信号処理部104に送信させる。信号処理部104は、固体撮像素子102から送信された1フレーム分のデジタル画像信号に対して例えば画質補正処理を施し、画質補正処理後のデジタル画像信号、即ち、画像データを圧縮伸長部105に送信する。圧縮伸長部105は、画像データに対して圧縮符号化の処理を施すことにより、符号化画像データを得る。圧縮伸長部105によって得られた符号化画像データは、制御部106を介して画像記録部110に送信される。こうして、固体撮像素子102を用いて取得された静止画像の画像ファイルが、画像記録部110に記録される。
When the shutter release button provided in the
画像記録部110に記録された静止画像の画像ファイルを再生する際には、制御部106は、以下のような処理を行う。即ち、制御部106は、操作部108を介してユーザによって選択された画像ファイルを、画像記録部110から読み出す。そして、制御部106は、画像記録部110から読み出した画像ファイルを圧縮伸長部105に送信する。圧縮伸長部105は、当該画像ファイルに対して伸長復号化の処理を施すことにより、復号化画像データを得る。制御部106は、圧縮伸長部105によって得られた復号化画像データを、画像表示部109に送信する。画像表示部109は、復号化画像データに応じた静止画像を表示する。
When playing back an image file of a still image recorded in the
制御部106は、動画像データを記録する際には、以下のような処理を行う。即ち、制御部106は、駆動部103を介して固体撮像素子102を制御することによって、固体撮像素子102から順次出力されるデジタル画像信号を信号処理部104に順次入力させる。信号処理部104は、順次入力されるデジタル画像信号に対して所定の画像処理を順次行うことにより、画像データ、即ち、動画像データを生成する。圧縮伸長部105は、動画像データに対して圧縮符号化の処理を施すことにより、符号化動画像データを得る。圧縮伸長部105によって得られる符号化動画像データは、制御部106を介して画像記録部110に順次転送され、動画像ファイルとして画像記録部110に記録される。
The
画像記録部110に記録された動画像ファイルを再生する際には、制御部106は、以下のような処理を行う。即ち、制御部106は、操作部108を介してユーザによって選択された動画像ファイルを、画像記録部110から読み出す。制御部106は、画像記録部110から読み出した動画像ファイルを圧縮伸長部105に送信する。圧縮伸長部105は、動画像ファイルに対して伸長復号化の処理を施すことにより、復号化動画像データを得る。制御部106は、圧縮伸長部105によって得られた復号化動画像データを画像表示部109に送信する。画像表示部109は、復号化動画像データに応じた動画像を表示する。
When playing back a moving image file recorded in the
図2(a)は、本実施形態による撮像装置に備えられた固体撮像素子の構造を示す斜視図である。図2(a)に示すように、本実施形態による固体撮像素子102は、第1の半導体チップ20と第2の半導体チップ21とを有しており、第2の半導体チップ21上に第1の半導体チップ20が積層された積層型イメージセンサである。第1の半導体チップ20は、複数の画素(画素部)201が2次元マトリクス状、即ち、行列状に配列された画素アレイ206を有しており、第1の半導体チップ20は、第2の半導体チップ21に対して光入射側に配置されている。即ち、第1の半導体チップ20は、第2の半導体チップ21に対して、光学像の受光側に位置している。第2の半導体チップ21には、後述する列走査回路213a、213bと、行走査回路212とを含む画素駆動回路(読み出し回路、読み出し部)が形成されている。また、第2の半導体チップ21には、AF評価値算出部1021も形成されている。
FIG. 2A is a perspective view showing the structure of the solid-state imaging device provided in the imaging apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2A, the solid-
本実施形態では、画素201が形成される第1の半導体チップ20と周辺回路が形成される第2の半導体チップ21とが別個になっているため、画素201の製造プロセスと周辺回路の製造プロセスとが分離されている。このため、本実施形態においては、配線の細線化や高密度化等が周辺回路等において実現され、固体撮像素子102の高速化、小型化、高機能化等が実現される。
In the present embodiment, since the
図2(b)及び図2(c)は、本実施形態による固体撮像素子を示す回路図である。図2(c)は、画素201の構成を示す回路図である。図2(b)に示すように、第1の半導体チップ20には、2次元マトリクス状に配列された複数の画素201が形成されている。画素201は、水平方向において、転送信号線203、リセット信号線204、行選択信号線205にそれぞれ接続されており、垂直方向において、列信号線202a又は列信号線202bにそれぞれ接続されている。なお、列信号線202a、202bの接続先の画素201は、読み出し行によって異なっている。即ち、後述する焦点検出用の画素201SHA、201SHB(図4(a)参照)が含まれている行、即ち、AF行に位置する画素201は、列信号線202bに接続されている。一方、焦点検出用の画素201SHA,201SHBが含まれていない行、即ち、通常行に位置する画素201は、列信号線202aに接続されている。
2B and 2C are circuit diagrams showing the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 2C is a circuit diagram illustrating a configuration of the
図2(c)に示すように、画素201は、光電変換素子であるフォトダイオードPDと、転送トランジスタM1と、リセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM4と、フローティングディフュージョンFDとを有している。トランジスタM1〜M4としては、例えば、nチャネル型のMOSFET(MOS Field−Effect Transistor)が用いられている。
As shown in FIG. 2C, the
転送トランジスタM1のゲートには、転送信号線203が接続されている。リセットトランジスタM2のゲートには、リセット信号線204が接続されている。選択トランジスタM4のゲートには、行選択信号線205が接続されている。これらの信号線203〜205は水平方向に延在しており、同一行に位置する画素201が同時に駆動される。これによって、ライン順次動作型のローリングシャッタ又は全行同時動作型のグローバルシャッタの動作を実現することができる。更に、選択トランジスタM4のソースには、列信号線202a又は列信号線202bが接続されている。
A
フォトダイオードPDは、光電変換によって電荷を生成する。フォトダイオードPDのアノード側は接地されており、フォトダイオードPDのカソード側は転送トランジスタM1のソースに接続されている。転送トランジスタM1がON状態になると、フォトダイオードPDの電荷がフローティングディフュージョンFDに転送される。フローティングディフュージョンFDには寄生容量が存在するため、フローティングディフュージョンFDにはフォトダイオードPDから転送された電荷が蓄積される。 The photodiode PD generates charges by photoelectric conversion. The anode side of the photodiode PD is grounded, and the cathode side of the photodiode PD is connected to the source of the transfer transistor M1. When the transfer transistor M1 is turned on, the charge of the photodiode PD is transferred to the floating diffusion FD. Since there is a parasitic capacitance in the floating diffusion FD, charges transferred from the photodiode PD are accumulated in the floating diffusion FD.
増幅トランジスタM3のドレインには電源電圧Vddが印加され、増幅トランジスタM3のゲートはフローティングディフュージョンFDに接続されている。増幅トランジスタM3のゲートの電位は、フローティングディフュージョンFDに蓄積された電荷に応じた電位となる。選択トランジスタM4は、信号が読み出される画素201を選択するためのものであり、選択トランジスタM4のドレインは増幅トランジスタM3のソースに接続されている。また、選択トランジスタM4のソースは、列信号線202a又は列信号線202bに接続されている。選択トランジスタM4がON状態になると、増幅トランジスタM3のゲートの電位に応じた出力信号が、列信号線202a又は列信号線202bに出力される。リセットトランジスタM2のドレインには電源電圧Vddが印加され、リセットトランジスタM2のソースはフローティングディフュージョンFDに接続されている。リセットトランジスタM2がON状態になることによって、フローティングディフュージョンFDの電位は電源電圧Vddにリセットされる。
The power supply voltage Vdd is applied to the drain of the amplification transistor M3, and the gate of the amplification transistor M3 is connected to the floating diffusion FD. The potential of the gate of the amplification transistor M3 becomes a potential corresponding to the electric charge accumulated in the floating diffusion FD. The selection transistor M4 is for selecting the
第2の半導体チップ21には、カラムADCブロック211が備えられている。カラムADCブロック211は、列信号線202a又は列信号線202bに接続されている。更に、第2の半導体チップ21には、各行の走査を行う行走査回路212と、各列の走査を行う列走査回路213a、213bとが備えられている。更に、第2の半導体チップ21には、制御部106からの制御信号に基づいて、行走査回路212、列走査回路213a、213b、カラムADCブロック211の動作タイミングをそれぞれ制御するタイミング制御回路214が備えられている。更に、第2の半導体チップ21には、列走査回路213a、213bによって制御されるタイミングに従ってカラムADCブロック211からの信号を転送する水平信号線215a、215bが備えられている。
The
更に、第2の半導体チップ21は、水平信号線215bを介して出力されるデジタル画像信号の出力先を切り替えるためのスイッチ216を備えている。スイッチ216を第1の設定にした際には、水平信号線215bを介して出力されるデジタル画像信号の出力先が、AF評価値算出部1021に備えられた位相差評価値算出部217に設定される。一方、スイッチ216を第2の設定にした際には、水平信号線215bを介して出力されるデジタル画像信号の出力先が、AF評価値算出部1021に備えられたコントラスト評価値算出部218と、信号処理部104とに設定される。
Further, the
焦点検出用(位相差検出用)の画素201SHA、201SHBが含まれていない行、即ち、通常行に位置する画素201は、上述したように列信号線202aに接続されている。このため、通常行に位置する画素201によって取得される信号は、列信号線202aと水平信号線215aとを介して信号処理部104に出力される。通常行に位置する画素201によって取得される信号は、例えばライブビュー用の画像に用いられる。
The row that does not include the focus detection (phase difference detection) pixels 201SHA and 201SHB, that is, the
一方、焦点検出用の画素201SHA、201SHBが含まれている行、即ち、AF行に位置する画素201は、上述したように列信号線202bに接続されている。このため、AF行に位置する画素201によって取得される信号SHA,SHBは、列信号線202bと水平信号線215bとを介して転送される。AF行に位置する焦点検出用の画素201SHA、201SHBによって取得される信号SHA,SHBは、列信号線202bと水平信号線215bとを介して、位相差評価値算出部217に転送される。ところで、AF行には、焦点検出用の画素201SHA、201SHBのみならず、撮像用の画素201Gも位置している(図4(a)参照)。なお、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のような特定の分光感度を有する画素について説明する際には、201R、201G、201Bという符号をそれぞれ用いることとする。また、焦点検出用の画素について説明する際には、201SHA、201SHBという符号をそれぞれ用いることとする。また、画素一般について説明する際には、201という符号を用いることとする。AF行に位置する画素201のうちの撮像用の画素201Gによって取得される信号Gr,Gbは、列信号線202bと水平信号線215bとを介して、コントラスト評価値算出部218に送信される。また、AF行に位置する画素201Gによって取得される信号Gr,Gbは、信号処理部104に送信される。AF行に位置する撮像用の画素201Gによって取得される信号Gr,Gbは、例えば、ライブビュー表示の際には、間引き読み出しされるライブビュー表示用の画像信号の補間処理に用い得る。なお、通常行に位置する画素201から水平信号線215aに転送される信号を、第1の画像信号と称することとする。また、AF行に位置する画素201から水平信号線215bに転送される信号を、第2の画像信号と称することとする。
On the other hand, the row including the focus detection pixels 201SHA and 201SHB, that is, the
図5は、本実施形態による固体撮像素子における読み出しの際の選択行の例を示す図である。図5には、マトリクス状に配された複数の画素201のうちの16行×6列の画素201が抜き出されて示されている。これらの画素201は、ベイヤー配列となっている。本実施形態では、第1の画像信号の取得と、第2の画像信号の取得とを並行して行うことができるように、第1の画像信号を取得する際の選択行と第2の画像信号を取得する際の選択行とがそれぞれ設定されている。第1の画像信号は、列信号線202aに出力されるようになっている。一方、第2の画像信号は、列信号線202bに出力されるようになっている。なお、行番号が1、2の行、及び、行番号が9、10の行は、第2の画像信号を取得する際の選択行であり、第2の画像信号を取得するための画素群(第2の画素群)が配されている。行番号が3〜8の行、及び、行番号が11〜16の行は、第1の画像信号を取得する際の選択行であり、第1の画像信号を取得するための画素群(第1の画素群)が配されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a selected row at the time of reading in the solid-state imaging device according to the present embodiment. In FIG. 5, 16 rows × 6 columns of
第2の画像信号には、焦点検出用の画素201SHA、201SHBによって取得される信号が含まれているため、迅速なオートフォーカスを実現すべく、フレームレートを速くすることが重視される。このため、第2の画像信号は、間引き率が比較的高く設定される。一方、第1の画像信号は、ライブビュー表示等に用いられるため、画質が重視される。このため、第1の画像信号は、間引き率が比較的低く設定される。行番号が1〜8の行に注目すると、第1の画像信号は、垂直方向に配された同色の4画素のうちの1画素を間引くことによって得られ、第2の画像信号は、垂直方向に配された同色の4画素のうちの3画素を間引くことによって得られる。第1の画像信号の取得においては、第1のフレームレートで第1の画素群が読み出される。第2の画像信号の取得においては、第1のフレームレートより速い第2のフレームレートで第2の画素群が読み出される。ここでは、第2のフレームレートを第1のフレームレートの3倍とする場合を例に説明する。
Since the second image signal includes signals acquired by the focus detection pixels 201SHA and 201SHB, it is important to increase the frame rate in order to realize quick autofocus. For this reason, the second image signal is set to have a relatively high thinning rate. On the other hand, since the first image signal is used for live view display or the like, image quality is important. For this reason, the first image signal is set to have a relatively low thinning rate. When attention is paid to the rows having the
このように、本実施形態では、第1の画像信号が読み出される行と、第2の画像信号が読み出される行とが別個に設定されている。このため、本実施形態によれば、異なる電荷蓄積時間、異なるデータサイズ、異なるフレームレートの第1の画像信号及び第2の画像信号を、並行して取得することができる。なお、ここでは、第2の画像信号を取得するための第2の画素群が行番号1、2の行に位置し、第1の画像信号を取得するための第1の画素群が行番号3〜8の行に位置する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。また、読み出しにおける間引き率も、適宜設定することができる。
Thus, in the present embodiment, the row from which the first image signal is read out and the row from which the second image signal is read out are set separately. Therefore, according to the present embodiment, the first image signal and the second image signal having different charge accumulation times, different data sizes, and different frame rates can be acquired in parallel. Here, the second pixel group for acquiring the second image signal is located in the row of
画素201から列信号線202a又は列信号線202bに出力されたアナログの信号は、カラムADCブロック211においてアナログからデジタルに変換される。列走査回路213aは、カラムADCブロック211から出力されるデジタルの第1の画像信号を、水平信号線215aを介して信号処理部104に送信する。かかる第1の画像信号は、固体撮像素子102に設けられた出力端子222を介して信号処理部104に出力される。また、列走査回路213bは、カラムADCブロック211から出力されるデジタルの第2の画像信号を、水平信号線215bを介してAF評価値算出部1021や信号処理部104に送信する。
An analog signal output from the
制御部106は、固体撮像素子102に設けられた位相差評価値算出部217からの信号、即ち、位相差評価値を用い、位相差検出方式によるオートフォーカス制御、即ち、位相差フォーカス制御(位相差AF)を行う。制御部106は、固体撮像素子102に設けられたコントラスト評価値算出部218からの信号、即ち、コントラスト評価値を用い、コントラスト検出方式によるオートフォーカス制御、即ち、コントラストフォーカス制御(コントラストAF)をも行う。
The
位相差評価値算出部217は、AF行に位置する複数の焦点検出用の画素201SHA、201SHBからの信号SHA、SHBによって生成される一対の像信号に対して相関演算を行い、一対の像信号の相対的な位置ずれを示す位相差を算出する。そして、位相差評価値算出部217は、当該位相差に基づいて、フォーカスがどれくらい外れているかを示す量であるデフォーカス量Dfを算出する。制御部106は、位相差評価値算出部217によって取得されるデフォーカス量Dfに基づいて、合焦に近い状態にするためにフォーカスレンズをどの程度移動させるべきかを示す量、即ち、合焦近傍位置までのフォーカスレンズの駆動量を算出する。制御部106は、算出した駆動量の分だけフォーカスレンズが移動するように、駆動部103を介して光学機構部1011を制御する。
The phase difference evaluation
コントラスト評価値算出部218は、AF行に位置する撮像用の画素201Gからの信号Gr,Gbにおける高周波成分を適宜抽出することによって、コントラスト評価値を算出する。制御部106は、コントラスト評価値算出部218によって取得されるコントラスト評価値に基づいて、駆動部103を介して光学機構部1011を制御することにより、フォーカスレンズを適宜駆動する。
The contrast evaluation
図3は、通常行に位置する画素と撮像光学系とを示す図である。図3(a)は、画素を示す平面図である。図3(a)に示す2行×2列の4つの画素201はいずれも撮像用の画素である。これら4つの画素201のうちの対角に位置する2箇所には、G(緑色)の分光感度を有する画素201Gがそれぞれ配されており、他の2箇所には、R(赤色)とB(青色)の分光感度を有する画素201R、201Bがそれぞれ配されている。このような画素配列は、ベイヤー配列と称される。図3(a)には、ベイヤー配列の1つの画素単位が抜き出されて示されている。図3(b)は、撮像光学系と画素との関係を示す断面図である。図3(b)は、図3(a)のA−A線断面に対応している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel located in a normal row and an imaging optical system. FIG. 3A is a plan view showing a pixel. All of the four
図3(b)に示すように、固体撮像素子102の第1の半導体チップ20の半導体基板301には、フォトダイオードPDが形成されている。フォトダイオードPDは、マトリクス状に形成された複数の画素201の各々に対応するように形成されている。フォトダイオードPDが形成された半導体基板301上には、多層配線構造302が形成されている。多層配線構造302は、配線層CLと絶縁層303とによって構成されている。配線層CLは、固体撮像素子102内において各種信号を伝達するための信号線を構成している。多層配線構造302上には、カラーフィルタ層304が形成されている。カラーフィルタ層304は、R(赤色)のカラーフィルタCFRと、G(緑色)のカラーフィルタCFGと、B(青色)のカラーフィルタCFBとを含む。これらカラーフィルタCFR、CFG、CFBは、各々の画素201に対応するように形成されている。なお、図3(a)において、Rは、RのカラーフィルタCFRが配されている箇所を概念的に示しており、Gは、GのカラーフィルタCFGが配されている箇所を概念的に示しており、Bは、BのカラーフィルタCFBが配されている箇所を概念的に示している。
As shown in FIG. 3B, the photodiode PD is formed on the
カラーフィルタ層304上には、マイクロレンズML、即ち、オン半導体チップマイクロレンズが配されている。マイクロレンズMLは、各々の画素201に対応するように形成されている。マイクロレンズMLとフォトダイオードPDとは、撮像光学系TLの射出瞳EPを通過する光束305を可能な限り有効に取り込むような構成となっている。換言すれば、撮像光学系TLの射出瞳EPとフォトダイオードPDとの間に共役関係が成立するようにマイクロレンズMLが形成されている。しかも、フォトダイオードPDの有効面積が大きく設定されている。なお、図3(b)では、Rの画素201に入射する光束305を例として示しているが、Gの画素201に入射する光束や、Bの画素201に入射する光束ついても同様である。このように、撮像用のRGBの画素201に対応した射出瞳EPは大きな径を有しており、被写体からの光束が効率良く画素201に達する。従って、各々の画素201において、S/N比の高い画像信号が得られる。
On the
図4は、AF行に位置する画素と撮像光学系とを示す図である。図4(a)は、画素の平面図である。画像信号を得る際、Gの分光感度を有する画素201Gからの出力は輝度情報の主成分をなす。人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるため、Gの分光感度を有する画素201Gからの出力が欠損すると、画質劣化が認められやすい。一方、Rの画素201R(図3参照)やBの画素201B(図3参照)は、主として色情報を取得するための画素であり、人間は色情報には比較的鈍感である。このため、色情報を取得するためのRやBの画素201R、201Bに多少の欠損が生じても、人間は画質劣化に気づきにくい。そこで、本実施形態では、2行×2列の4つの画素201のうちの2つのGの画素201Gについては撮像用の画素として残し、Rの画素201RとBの画素201Bの位置に、焦点検出用の画素201SHA、201SHBをそれぞれ配している。図4(a)において、SHAは、Rの画素201Rの位置に配された焦点検出用の画素201SHAを概念的に示しており、SHBは、Bの画素201Bの位置に配された焦点検出用の画素201SHBを概念的に示している。上述したように、AF行には、焦点検出用の画素201SHA、201SHBが分散的に配されている。また、上述したように、AF行には、焦点検出用の画素201SHA、201SHBのみならず撮像用の画素201Gも位置している。複数の焦点検出用の画素201SHAは、第1の焦点検出用画素群を構成している。複数の焦点検出用の画素201SHBは、第2の焦点検出用画素群を構成している。
FIG. 4 is a diagram illustrating the pixels located in the AF row and the imaging optical system. FIG. 4A is a plan view of a pixel. When obtaining an image signal, the output from the
図4(b)は、図4(a)のB−B線断面に対応している。焦点検出用の画素201SHA、201SHBにおいても、撮像用の画素201R、201G、201Bと同様に、半導体基板301にフォトダイオードPDが形成されている。焦点検出用の画素201SHA、201SHBからの信号は画像には用いられないため、焦点検出用の画素201SHA、201SHBには、色分離用のカラーフィルタCFR、CFBの代わりに透明膜(白色膜)CFWが配されている。焦点検出用の画素201SHA、201SHBにおいては、瞳分割を実現するため、配線層CLが、開口部OPHA、OPHBを有する遮光部を構成している。x方向において瞳分割を行うため、開口部OPHA、OPHBはマイクロレンズMLの中心に対してx方向に偏在している。焦点検出用の画素201SHAの開口部OPHAは、マイクロレンズMLの中心に対して−x方向に偏在している。このため、焦点検出用の画素201SHAのフォトダイオードPDは、撮像光学系TLの射出瞳に含まれる複数の瞳領域EPHA、EPHBのうちの+x側の瞳領域、即ち、第1の瞳領域EPHAを通過した光束を受光する。画素201SHAは、撮像光学系TLの射出瞳の第1の瞳領域EPHAを通過する光束に応じた信号を取得する。一方、焦点検出用の画素201SHBの開口部OPHBは、マイクロレンズの中心に対して+x方向に偏在している。このため、焦点検出用の画素201SHBのフォトダイオードPDは、撮像光学系TLの射出瞳に含まれる複数の瞳領域EPHA、EPHBのうちの−x側の瞳領域、即ち、第2の瞳領域EPHBを通過した光束を受光する。画素201SHBは、撮像光学系TLの射出瞳の第2の瞳領域EPHBを通過する光束に応じた信号を取得する。
FIG. 4B corresponds to a cross section taken along line B-B in FIG. Also in the focus detection pixels 201SHA and 201SHB, the photodiode PD is formed on the
x方向に規則的に配列された複数の焦点検出用の画素201SHA、即ち、第1の焦点検出用画素群によって取得された被写体像を、第1の像とする。また、x方向に規則的に配列された複数の焦点検出用の画素201SHB、即ち、第2の焦点検出用画素群によって取得された被写体像を、第2の像とする。そして、第1の像と第2の像との相対な位置ずれ量、即ち、位相差を検出することによって、当該位相差に基づいて被写体に対するフォーカスレンズのデフォーカス量を算出することができる。 A subject image acquired by a plurality of focus detection pixels 201SHA regularly arranged in the x direction, that is, a first focus detection pixel group is defined as a first image. Also, a subject image acquired by a plurality of focus detection pixels 201SHB regularly arranged in the x direction, that is, the second focus detection pixel group is defined as a second image. Then, by detecting the relative positional shift amount between the first image and the second image, that is, the phase difference, the defocus amount of the focus lens with respect to the subject can be calculated based on the phase difference.
画素201から列信号線202a、202bに出力される信号は、カラムADCブロック211によってアナログからデジタルに変換される。カラムADCブロック211によってデジタルに変換された信号は、列走査回路213a、213bによってカラムADCブロック211から水平信号線215a、215bにそれぞれ出力される。水平信号線215aに出力される信号、即ち、通常行に位置する画素201からの信号は、固体撮像素子102の外部に位置する信号処理部104に出力される。一方、水平信号線215bに出力される信号は、スイッチ216を介して出力される。スイッチ216を第1の設定にした際には、焦点検出用の画素201SHA、201SHBからの信号SHA、SHBが、位相差評価値算出部217に出力される。スイッチ216を第2の設定にした場合には、AF行に位置する撮像用の画素201からの信号が、コントラスト評価値算出部218及び信号処理部104に出力される。
A signal output from the
位相差評価値算出部217は、水平信号線215bとスイッチ216とを介して位相差評価値算出部217に送信される信号SHA、SHBに基づいて、相関演算によって位相差評価値を算出する。即ち、位相差評価値算出部217は、位相差検出方式による焦点検出のための位相差評価値を、画素201SHA,201SHBからの信号SHA,SHBに基づいて算出する。位相差評価値算出部217は、画素アレイ206によって取得される画像信号の信号処理部104への出力の完了の如何にかかわらず、位相差評価値の算出が完了し次第、当該位相差評価値を制御部106に出力する。当該位相差評価値は、固体撮像素子102に設けられた出力端子219を介して制御部106に出力される。
The phase difference evaluation
コントラスト評価値算出部218は、水平信号線215bとスイッチ216とを介してコントラスト評価値算出部218に送信される信号、より具体的には、例えば、信号Gr、Gbに基づいて、コントラスト演算によってコントラスト評価値を算出する。即ち、コントラスト評価値算出部218は、コントラスト検出方式による焦点検出のためのコントラスト評価値を、撮像用の画素201Gからの信号Gr、Gbに基づいて算出する。コントラスト評価値算出部218は、画素アレイ206によって取得される画像信号の信号処理部104への出力の完了の如何にかかわらず、コントラスト評価値の算出が完了し次第、当該コントラスト評価値を制御部106に出力する。当該コントラスト評価値は、固体撮像素子102に設けられた出力端子220を介して制御部106に出力される。
The contrast evaluation
上述したように、スイッチ216を第2の設定にした際には、AF行に位置する撮像用の画素201Gからの信号Gr,Gbが、水平信号線215bとスイッチ216とを介して、信号処理部104に出力される。かかる信号Gr、Gbは、固体撮像素子102に設けられた出力端子221を介して信号処理部104に出力される。水平信号線215bとスイッチ216とを介して信号処理部104に送信される信号Gr,Gbは、例えば、間引き読み出しされるライブビュー画像の補間処理に用い得る。
ここでは、列信号線202aと水平信号線215aとを介して第1の画像信号を出力する経路を第1のチャネルCH1と称し、列信号線202bと水平信号線215bとを介して第2の画像信号を出力する経路を第2のチャネルCH2と称することとする。
As described above, when the
Here, a path for outputting the first image signal via the
図6は、本実施形態による撮像装置の動作を示すタイムチャートである。図6は、オートフォーカス動作を行いつつライブビュー表示を行うモード、即ち、AF評価モードでの動作を示している。
AF評価モードは、制御部106からのAF制御信号がON状態になることによって開始される。AF制御信号がON状態となるタイミングをT0とする。タイミングT0においては、垂直同期信号VDが立ち下がる、即ち、HighレベルからLowレベルに変化する。垂直同期信号VDと同期して、第1の画像信号、即ち、通常行に位置する画素201からの信号の取得と、第2の画像信号、即ち、AF行に位置する画素201からの信号の取得とが開始される。上述したように、第1の画像信号は第1のチャネルCH1を介して出力され、第2の画像信号は第2のチャネルCH2を介して出力される。
FIG. 6 is a time chart illustrating the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 6 shows an operation in a mode in which live view display is performed while performing an autofocus operation, that is, an AF evaluation mode.
The AF evaluation mode is started when the AF control signal from the
T0〜TF1の期間においては、AF行に位置する焦点検出用の画素201SHA、201SHBからの信号SHA,SHBの読み出し行われる。AF行に位置する焦点検出用の画素201SHA,201SHBからの信号の読み出しは、通常行に位置する画素201からの信号の読み出し、即ち、ライブビュー用の信号の読み出しと並行して行われる。画素201SHA、201SHBから読み出された位相差評価用の信号SHA、SHBは、水平信号線215bとスイッチ216とを介して位相差評価値算出部217に送信される。そして、TF1〜TF2の期間においては、位相差評価値算出部217によって位相差評価値が算出される。TF2〜TF3の期間においては、位相差評価値算出部217によって算出された位相差評価値が制御部106に出力される。また、T0〜TF1の期間においては、AF行に位置する撮像用の画素201Gからの信号Gr、Gbの読み出しが行われる。AF行に位置する撮像用の画素201Gからの信号Gr,Gbの読み出しは、通常行に位置する画素201からの信号の読み出し、即ち、ライブビュー用の信号の読み出しと並行して行われる。画素201Gから読み出されたコントラスト評価用の信号Gr,Gbは、水平信号線215bとスイッチ216とを介してコントラスト評価値算出部218に送信される。そして、TF1〜TF2Cの期間においては、コントラスト評価値算出部218によってコントラスト評価値が算出される。TF2C〜TF3Cの期間においては、コントラスト評価値算出部218によって算出されたコントラスト評価値が制御部106に出力される。
During the period from T0 to TF1, signals SHA and SHB are read from the focus detection pixels 201SHA and 201SHB located in the AF row. Reading of signals from the focus detection pixels 201SHA and 201SHB located in the AF row is performed in parallel with reading of signals from the
図6に示すように、垂直同期信号VDは、所定の時間間隔ΔT毎に立ち下がる、即ち、Lowレベルに変化する。なお、Lowレベルに変化した垂直同期信号は、所定時間経過後にHighレベルに戻る。かかる所定の時間間隔ΔTは、1フレーム分のライブビュー用の画像の取得に要する期間、即ち、1フレーム分のライブビュー用信号取得期間に相当している。本実施形態では、1フレーム分のライブビュー用信号取得期間において、AF評価が3回行われる。AF評価用の信号の取得、即ち、第2の画像信号の取得は、ライブビュー用の信号の取得、即ち、第1の画像信号の取得と独立且つ並行して行われる。制御部106は、所望の合焦状態が得られるか否かを判定し、所望の合焦状態が得られる場合には、AF制御信号をOFF状態、即ち、Lowレベルに戻す。図6においては、タイミングT1が、AF制御信号がOFF状態になるタイミングを示している。AF制御信号がOFF状態になると、AF評価が中止され、ライブビュー用の画像の取得が継続して行われる。
As shown in FIG. 6, the vertical synchronization signal VD falls every predetermined time interval ΔT, that is, changes to the Low level. Note that the vertical synchronization signal that has changed to the Low level returns to the High level after a predetermined time has elapsed. The predetermined time interval ΔT corresponds to a period required for acquiring a live view image for one frame, that is, a live view signal acquisition period for one frame. In the present embodiment, AF evaluation is performed three times in a live view signal acquisition period for one frame. Acquisition of an AF evaluation signal, that is, acquisition of the second image signal is performed independently and in parallel with acquisition of a live view signal, that is, acquisition of the first image signal. The
図7は、本実施形態による撮像装置の動作を示すフローチャートである。
ユーザによる操作部108の操作によって撮像装置100の電源がON状態になると、制御部106は、撮像装置100を待機状態にする。制御部106は、AF評価モードで撮像装置100を動作させることを要するか否かを、ユーザによる操作部108の操作等に基づいて判定する(ステップS701)。AF評価モードで撮像装置100を動作させることを要しない場合には(ステップS701においてNO)、ライブビュー用信号の取得を開始する(ステップS702)。そして、ライブビュー用信号の取得によって得られるライブビュー画像を画像表示部109に表示する(ステップS717)。一方、AF評価モードで撮像装置100を動作させることを要する場合には(ステップS701においてYES)、制御部106は、AF制御信号をON状態にし(ステップS703)、焦点検出用の信号の取得回数nを0に設定する(ステップS704)。
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment.
When the power of the
この後、制御部106は、ライブビュー用の信号の取得を固体撮像素子102に開始させるとともに(ステップS718)、焦点検出用の信号の取得を固体撮像素子102に開始させる(ステップS705)。制御部106は、焦点検出用の信号の取得を固体撮像素子102に開始させた後、焦点検出用の信号の取得回数nをインクリメントする(ステップS706)。この後、位相差評価値の算出が位相差評価値算出部217によって行われるとともに(ステップS707)、コントラスト評価値の算出がコントラスト評価値算出部218によって行われる(ステップS708)。位相差評価値の算出(ステップS707)においては、ステップS705において取得された位相差評価用の信号SHA、SHBに基づいて、位相差評価値算出部217が位相差評価値の算出を行い、これにより、デフォーカス量Dfが得られる。位相差評価値算出部217は、デフォーカス量Dfの算出を完了し次第、位相差評価値、具体的には、デフォーカス量Dfを制御部106に出力する。コントラスト評価値の算出(ステップS708)においては、ステップS705において取得されたコントラスト評価用の信号Gr、Gbに基づいて、コントラスト評価値算出部218がコントラスト評価値AF_Kの算出を行う。コントラスト評価値算出部218は、コントラスト評価値AF_Kの算出を完了し次第、コントラスト評価値AF_Kを制御部106に出力する。
Thereafter, the
ステップS709においては、制御部106は、ステップS707において算出されたデフォーカス量Dfが、所望のデフォーカス量の範囲内であるか否かを、以下の式(1)に基づいて判定する。
Df_min<Df<Df_max ・・・・(1)
ここで、Df_min、Df_maxは、所望のデフォーカス量Dfの最小値と最大値であり、例えば、制御部106に備えられたROMに予め格納されている。なお、これらの値Df_min、Df_maxは、設計時に決定されてもよいし、調整時に決定されてもよい。
In step S709, the
Df_min <Df <Df_max (1)
Here, Df_min and Df_max are a minimum value and a maximum value of the desired defocus amount Df, and are stored in advance in a ROM provided in the
デフォーカス量Dfが式(1)を満たさない場合には(ステップS709においてNO)、ステップS710に移行する。ステップS710では、当該デフォーカス量Dfに基づいて、制御部106が、フィードバック制御量、即ち、フォーカスレンズの駆動量を決定する。そして、制御部106は、駆動部103を介して光学機構部1011を制御することによって、光学鏡筒101内のフォーカスレンズを駆動させる(位相差AF制御)。この後、ステップS713に移行する。ステップS713では、制御部106は、焦点検出用の信号の取得回数nが3であるか否かを判定する。焦点検出用の信号の取得回数nが3でない場合には(ステップS713においてNO)、ステップS705に戻る。一方、焦点検出用の信号の取得回数nが3である場合には(ステップS713においてYES)、ライブビュー表示を行った(ステップS714)後、ステップS704に戻る。
If the defocus amount Df does not satisfy Expression (1) (NO in step S709), the process proceeds to step S710. In step S710, based on the defocus amount Df, the
デフォーカス量Dfが式(1)を満たす場合には(ステップS709においてYES)、ステップS708において取得されたコントラスト評価値AF_Kが、所望のコントラスト量の範囲内であるか否かを、以下の式(2)に基づいて判定する。
K_min<AF_K<K_max ・・・・(2)
ここで、K_min、K_maxは、所望のコントラスト評価値AF_Kの最小値と最大値であり、例えば制御部106内に備えられたROMに格納されている。なお、これらの値K_min、K_maxは、設計時に決定されてもよいし、調整時に決定されてもよい。
When the defocus amount Df satisfies the equation (1) (YES in step S709), whether or not the contrast evaluation value AF_K acquired in step S708 is within the range of the desired contrast amount is expressed by the following equation: Determine based on (2).
K_min <AF_K <K_max (2)
Here, K_min and K_max are the minimum value and the maximum value of the desired contrast evaluation value AF_K, and are stored in, for example, a ROM provided in the
コントラスト評価値AF_Kが式(2)を満たさない場合には(ステップS711においてNO)、ステップS712に移行する。ステップS712では、当該コントラスト評価値AF_Kに基づいて、制御部106が、フィードバック制御量、即ち、フォーカスレンズの駆動量を決定する。そして、制御部106は、駆動部103を介して光学機構部1011を制御することによって、光学鏡筒101内のフォーカスレンズを駆動させる(コントラストAF制御)。この後、ステップS713に移行する。コントラスト評価値AF_Kが式(2)を満たす場合には(ステップS711においてYES)、制御部106はAF制御信号をOFF状態にする(ステップS715)。この後、制御部106は、焦点検出用の信号の取得を終了させ(ステップS716)、ステップS718において取得したライブビュー用の信号を画像表示部109に表示し(ステップS717)、待機状態に移行する。
If the contrast evaluation value AF_K does not satisfy Expression (2) (NO in step S711), the process proceeds to step S712. In step S712, based on the contrast evaluation value AF_K, the
このように、本実施形態によれば、位相差評価値算出部217によって位相差評価値が算出された場合には、ライブビュー用の信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子102から位相差評価値が出力される。また、本実施形態によれば、コントラスト評価値算出部218によってコントラスト評価値が算出された場合には、ライブビュー用の信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子102からコントラスト評価値が出力される。本実施形態によれば、ライブビュー用の信号の出力の完了の如何にかかわらず、位相差評価値やコントラスト評価値が制御部106に出力されるため、オートフォーカスを迅速且つ高精度に行い得る撮像装置を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the phase difference evaluation value is calculated by the phase difference evaluation
[第2実施形態]
第2実施形態による固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置について図8及び図9を用いて説明する。図1乃至図7に示す第1実施形態による固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
[Second Embodiment]
A solid-state imaging device, a control method thereof, and an imaging apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the solid-state imaging device, the control method thereof, and the imaging device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態による撮像装置100は、静止画像の連続的な取得、即ち、静止画像の連写を行うものである。
図8は、本実施形態による撮像装置の動作を示すタイムチャートである。静止画像を連続的に取得するモードである静止画像連写モードは、制御部106からの静止画像連写制御信号がON状態になることによって開始される。制御部106は、光学機構部1011に備えられたメカニカルシャッタ機構や絞り機構等を、駆動部103を介して制御しつつ、駆動部103を介して固体撮像素子102を制御する。具体的には、画素201に対してリセット動作を行い、メカニカルシャッタ(シャッタ)を開くことによって画素201への露光を開始する。画素201への露光が開始されると、フォトダイオードPDによって光電変換が開始される。予め設定された露出条件を満たすような所定の露光時間が経過した後、制御部106は、駆動部103を介してシャッタを閉じる。シャッタが閉じられることによって、画素201への露光が完了する。画素201への露光が完了すると、第1の画像信号、即ち、静止画像用の信号の取得と、第2の画像信号、即ち、焦点検出用の信号の取得とが開始される。第1の画像信号の取得と第2の画像信号の取得とが開始されるタイミングは、TF0である。第1の画像信号は第1のチャネルCH1を介して出力され、第2の画像信号は第2のチャネルCH2を介して出力される。第1の画像信号を取得する際の選択行と、第2の画像信号を取得する際の選択行は、例えば、図5を用いて上述した第1実施形態の場合と同様とすることができる。
The
FIG. 8 is a time chart illustrating the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment. A still image continuous shooting mode, which is a mode for continuously acquiring still images, is started when a still image continuous shooting control signal from the
TF0〜TF1の期間においては、水平信号線215bとスイッチ216とを介して、位相差検出用の信号SHA、SHBが位相差評価値算出部217に送信される。そして、TF1〜TF2の期間においては、位相差評価値算出部217によって位相差評価値が算出される。TF2〜TF3の期間においては、位相差評価値算出部217によって算出された位相差評価値が制御部106に出力される。また、TF0〜TF1の期間においては、水平信号線215bとスイッチ216とを介して、コントラスト評価用の信号がコントラスト評価値算出部218に送信される。そして、TF1〜TF2Cの期間においては、コントラスト評価値算出部218によってコントラスト評価値が算出される。TF2C〜TF3Cの期間においては、コントラスト評価値算出部218によって算出されたコントラスト評価値が制御部106に出力される。制御部106は、これら位相差評価値やコントラスト評価値に基づいて、光学鏡筒101に備えられたフォーカスレンズを、駆動部103を介して駆動する。フォーカスレンズの駆動が完了し、静止画像連写モードが終了していない場合には、次の静止画像の取得に移行する。
In the period from TF0 to TF1, phase difference detection signals SHA and SHB are transmitted to the phase difference evaluation
図9は、本実施形態による撮像装置の動作を示すフローチャートである。まず、ユーザによる操作部108への操作入力に応じて、制御部106は、撮像装置100を待機状態から静止画像連写モードに移行させる。ステップS901においては、制御部106は、駆動部103を介して、光学機構部1011に備えられたメカニカルシャッタを開く。これにより、画素201への露光が開始され、フォトダイオードPDによって光電変換が開始され、電荷の蓄積が開始される(ステップS902)。所定の露光時間が経過した後、制御部106は、駆動部103を介して、光学機構部1011に備えられたメカニカルシャッタを閉じる(ステップS903)。
FIG. 9 is a flowchart illustrating the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment. First, in response to an operation input to the
次に、制御部106は、静止画像用の信号の取得を固体撮像素子102に開始させるとともに(ステップS905)、焦点検出用の信号の取得を固体撮像素子102に開始させる(ステップS904)。この後、位相差評価値の算出が位相差評価値算出部217によって行われるとともに(ステップS906)、コントラスト評価値の算出がコントラスト評価値算出部218によって行われる(ステップS907)。位相差評価値の算出(ステップS906)においては、ステップS904において取得された焦点検出用の信号SHA、SHBに基づいて、位相差評価値算出部217が位相差評価値の算出を行い、これにより、デフォーカス量Dfが得られる。位相差評価値算出部217は、位相差評価値の算出を完了し次第、位相差評価値、具体的には、デフォーカス量Dfを制御部106に出力する。コントラスト評価値の算出(ステップS907)においては、ステップS904において取得された撮像用の信号Gr、Gbに基づいて、コントラスト評価値算出部218がコントラスト評価値AF_Kの算出を行う。コントラスト評価値算出部218は、コントラスト評価値AF_Kの算出を完了し次第、コントラスト評価値AF_Kを制御部106に出力する。
Next, the
ステップS908においては、制御部106は、ステップS906において算出されたデフォーカス量Dfが、所望のデフォーカス量の範囲内であるか否かを、第1実施形態において上述した式(1)に基づいて判定する。デフォーカス量Dfが式(1)を満たさない場合には(ステップS908においてNO)、ステップS909に移行する。ステップS909では、当該デフォーカス量Dfに基づいて、制御部106が、フィードバック制御量、即ち、フォーカスレンズの駆動量を決定する。制御部106は、駆動部103を介して光学機構部1011を制御することによって、光学鏡筒101内のフォーカスレンズを駆動させる(位相差AF制御)。この後、ステップS912に移行する。デフォーカス量Dfが式(1)を満たす場合には(ステップS908においてYES)、ステップS910に移行する。ステップS910では、ステップS907において取得されたコントラスト評価値AF_Kが、所望のコントラスト量の範囲内であるか否かを、第1実施形態において上述した式(2)に基づいて判定する。コントラスト評価値AF_Kが式(2)を満たさない場合には(ステップS910においてNO)、ステップS911に移行する。ステップS911では、当該コントラスト評価値AF_Kに基づいて、制御部106が、フィードバック制御量、即ち、フォーカスレンズの駆動量を決定する。制御部106は、駆動部103を介して光学機構部1011を制御することによって、光学鏡筒101内のフォーカスレンズを駆動させる(コントラストAF制御)。この後、ステップS912に移行する。コントラスト評価値AF_Kが式(2)を満たす場合には(ステップS910においてYES)、ステップS912に移行する。
In step S908, the
ステップS912では、ユーザによる操作部108の操作入力に応じて、制御部106が、静止画像連写モードを終了させるか否かを判定する。静止画像連写モードを終了させない場合には(ステップS912においてNO)、ステップS901に戻り、次の静止画像の取得を開始する。一方、静止画像連写モードを終了させる場合には(ステップS912においてYES)、次の静止画像の取得を行わず、待機状態に移行する。
In step S912, the
このように、本実施形態によれば、位相差評価値算出部217によって位相差評価値が算出された場合には、静止画像用の信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子102から位相差評価値が出力される。また、本実施形態によれば、コントラスト評価値算出部218によってコントラスト評価値が算出された場合には、静止画像用の信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子102からコントラスト評価値が出力される。本実施形態によれば、静止画像用の信号の出力の完了の如何にかかわらず、位相差評価値やコントラスト評価値が制御部106に出力されるため、オートフォーカスを迅速且つ高精度に行い得る撮像装置を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the phase difference evaluation value is calculated by the phase difference evaluation
[第3実施形態]
第3実施形態による固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置について図10及び図11を用いて説明する。図1乃至図9に示す第1又は第2実施形態による固体撮像素子及びその制御方法並びに撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
本実施形態による固体撮像素子は、画像信号とAF評価値とを共通の出力端子を介して出力するものである。
[Third Embodiment]
A solid-state imaging device, a control method thereof, and an imaging apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the solid-state imaging device, the control method thereof, and the imaging device according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
The solid-state imaging device according to the present embodiment outputs an image signal and an AF evaluation value via a common output terminal.
図10は、本実施形態による固体撮像素子を示す回路図である。図10に示すように、本実施形態では、出力部1001が設けられている。通常行に位置する画素201から水平信号線215aに転送される信号は、出力部1001に入力されるようになっている。また、AF評価値算出部1021に備えられた位相差評価値算出部217から出力される位相差評価値は、出力部1001に入力されるようになっている。また、AF評価値算出部1021に備えられたコントラスト評価値算出部218から出力されるコントラスト評価値は、出力部1001に入力されるようになっている。また、AF行に位置する撮像用の画素201G(図4参照)から水平信号線215bに転送される信号Gr、Gbは、出力部1001に入力されるようになっている。出力部1001は、画像信号とAF評価値とを、共通の出力端子1002を介して制御部106に出力する。かかる画像信号は、第1実施形態において上述したようなライブビュー用の画像信号であってもよいし、第2実施形態において上述したような静止画像用の画像信号であってもよい。
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating the solid-state imaging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, in this embodiment, an
図11(a)は、本実施形態による固体撮像素子の画素アレイのレイアウトを概念的に示す図である。図11(a)は、画素アレイ206の一部を抜き出して示している。画素アレイ206は、焦点検出用の画素201SHA、201SHBが含まれていない行である通常行が複数配されている領域1101を含む。また、画素アレイ206は、焦点検出用の画素201SHA、201SHBがそれぞれ含まれているAF行1102a、1102bを含む。画素201SHA、201SHBは、複数に分割された画素アレイ206の各分割領域(図示せず)に対応していてもよいし、AF枠(AFフレーム)に対応していてもよい。例えば、AF行1102aからの信号の読み出しが行われ、この後、AF行1102bからの信号の読み出しが行われ、この後、領域1101に含まれる複数の通常行からの信号の読み出しが順次行われる。
FIG. 11A is a diagram conceptually showing the layout of the pixel array of the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 11A shows an extracted part of the
図11(b)は、本実施形態による固体撮像素子から出力される信号を概念的に示す図である。図11(b)に示すように、AF行1102aから読み出される信号1105aが、出力部1001を介して制御部106に出力される。この後、AF行1102bから読み出される信号1105bが、出力部1001を介して制御部106に出力される。この後、領域1101に位置する複数の通常行から読み出される信号1104の制御部106への出力が開始される。領域1101に位置する複数の通常行からの信号の読み出しが完了する前に、位相差評価値が位相差評価値算出部217によって算出され次第、当該位相差評価値が出力部1001に入力される。また、領域1101に位置する複数の通常行からの信号の読み出しが完了する前に、コントラスト評価値がコントラスト評価値算出部218によって算出され次第、当該コントラスト評価値が出力部1001に入力される。出力部1001は、領域1101に位置する複数の通常行から読み出される信号の出力が完了する前に段階、即ち、画像信号1104の出力が完了する前の段階において、位相差評価値とコントラスト評価値とが取得され次第、これらを制御部106に出力する。
FIG. 11B is a diagram conceptually showing a signal output from the solid-state imaging device according to the present embodiment. As shown in FIG. 11B, a
AF評価値、即ち、位相差評価値及びコントラスト評価値は、画素アレイ206に均等に配されたAF行に対応するように分割された領域毎に算出されるが、これらの領域の数は例えば10〜30程度である。しかも、AF評価値のデータ長は、例えば8ビット程度である。AF評価値のデータ量は、通常行から読み出される信号、即ち、ライブビュー用の信号や静止画像用の信号と比較して非常に小さいため、ライブビュー用の信号や静止画像用の信号に影響を与えない無効データとして挿入することが可能である。AF評価値のデータを挿入して出力するタイミングは、通常行から読み出される信号が制御部106に出力されることがない期間内、例えば、水平ブランキング期間に対応するタイミングとすることができる。図11(b)は、水平ブランキング期間に位相差評価値1106やコントラスト評価値1107を挿入した状態を概念的に示している。
The AF evaluation value, that is, the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value are calculated for each area divided so as to correspond to the AF rows evenly arranged in the
図11(c)は、本実施形態による撮像装置の動作の例を示すタイムチャートである。図11(c)は、オートフォーカス動作を行いつつライブビュー表示を行うモード、即ち、AF評価モードで動作させる場合を示している。第1実施形態において上述したように、まず、ライブビュー用の信号の取得と焦点検出用の信号の取得とが並行して行われる。位相差評価値算出部217によって取得された位相差評価値が出力部1001に入力されると、出力部1001は、ライブビュー用信号の水平ブランキング期間の部分に当該位相差評価値を無効データとして挿入して出力する。コントラスト評価値算出部218によって取得されたコントラスト評価値が出力部1001に入力されると、出力部1001は、ライブビュー信号の水平ブランキング期間の部分に当該コントラスト評価値を無効データとして挿入して出力する。
FIG. 11C is a time chart illustrating an example of the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 11C shows a case where the live view display is performed while performing the autofocus operation, that is, the operation is performed in the AF evaluation mode. As described above in the first embodiment, first, the acquisition of the live view signal and the acquisition of the focus detection signal are performed in parallel. When the phase difference evaluation value acquired by the phase difference evaluation
図11(d)は、本実施形態による撮像装置の動作の他の例を示すタイムチャートである。図11(d)は、静止画像を連続的に取得するモードである静止画像連写モードで動作させる場合を示している。第2実施形態において上述したように、静止画像用の信号の取得と焦点検出用の信号の取得とが並行して行われる。位相差評価値算出部217によって取得された位相差評価値が出力部1001に入力されると、出力部1001は、静止画像信号の水平ブランキング期間の部分に当該位相差評価値を無効データとして挿入して出力する。また、コントラスト評価値算出部218によって取得されたコントラスト評価値が出力部1001に入力されると、出力部1001は、静止画像信号の水平ブランキング期間の部分に当該コントラスト評価値を無効データとして挿入して出力する。制御部106は、出力部1001から出力される位相差評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動する。また、制御部106は、出力部1001から出力されるコントラスト評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動する。フォーカスレンズの駆動が完了し、静止画像連写モードが終了していない場合には、次の静止画像の取得に移行する。
FIG. 11D is a time chart showing another example of the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 11D shows a case of operating in a still image continuous shooting mode, which is a mode for continuously acquiring still images. As described above in the second embodiment, acquisition of a still image signal and acquisition of a focus detection signal are performed in parallel. When the phase difference evaluation value acquired by the phase difference evaluation
図12(a)は、参考例による撮像装置の固体撮像素子から出力される信号を概念的に示す図である。図12に示すように、参考例による撮像装置においては、位相差評価値1106やコントラスト評価値1107が画像信号(画像データ)1104の後に付されている。即ち、参考例による撮像装置では、画像信号1104の最後尾に位相差評価値1106やコントラスト評価値1107に配されている。
FIG. 12A is a diagram conceptually illustrating a signal output from the solid-state imaging element of the imaging apparatus according to the reference example. As shown in FIG. 12, in the imaging apparatus according to the reference example, a phase
図12(b)は、参考例による撮像装置の動作の例を示すタイムチャートである。図12(b)は、オートフォーカス動作を行いつつライブビュー表示を行うモード、即ち、AF評価モードで動作させる場合を示している。参考例においても、ライブビュー用信号の取得と並行して、位相差評価用の信号の取得及びコントラスト評価用の信号の取得が行われる。参考例による撮像装置においても、ライブビュー用信号の出力が完了する前の段階で、位相差評価値及びコントラスト評価値の算出が完了する。参考例による撮像装置では、ライブビュー用信号の出力が完了した後に、位相差評価値の出力とコントラスト評価値の出力とを行う。このため、参考例においては、ライブビュー用信号の出力が完了する前の段階で位相差評価値やコントラスト評価値が算出されているにもかかわらず、オートフォーカスを迅速に行い得ない。 FIG. 12B is a time chart illustrating an example of the operation of the imaging apparatus according to the reference example. FIG. 12B shows a case of operating in a mode for performing live view display while performing an autofocus operation, that is, an AF evaluation mode. Also in the reference example, acquisition of the signal for phase difference evaluation and acquisition of the signal for contrast evaluation are performed in parallel with the acquisition of the live view signal. Also in the imaging apparatus according to the reference example, the calculation of the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value is completed before the output of the live view signal is completed. In the imaging apparatus according to the reference example, after the output of the live view signal is completed, the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value are output. For this reason, in the reference example, although the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value are calculated before the completion of the output of the live view signal, autofocus cannot be performed quickly.
図12(c)は、参考例による撮像装置の動作の他の例を示すタイムチャートである。図12(c)は、静止画像を連続的に取得するモードである静止画像連写モードで動作させる場合を示している。参考例においても、静止画像用信号の取得と並行して、位相差評価用の信号の取得及びコントラスト評価用の信号の取得が行われる。参考例による撮像装置においても、静止画像用信号の出力が完了する前の段階で、位相差評価値及びコントラスト評価値の算出が完了する。参考例による撮像装置では、静止画像用信号の出力が完了した後に、位相差評価値の出力とコントラスト評価値の出力とを行う。このため、参考例においては、静止画像用信号の出力が完了する前の段階で位相差評価値やコントラスト評価値が算出されているにもかかわらず、オートフォーカスを迅速に行い得ない。 FIG. 12C is a time chart illustrating another example of the operation of the imaging apparatus according to the reference example. FIG. 12C shows a case where the operation is performed in the still image continuous shooting mode which is a mode for continuously acquiring still images. Also in the reference example, acquisition of a phase difference evaluation signal and acquisition of a contrast evaluation signal are performed in parallel with acquisition of a still image signal. Also in the imaging apparatus according to the reference example, the calculation of the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value is completed before the output of the still image signal is completed. In the imaging apparatus according to the reference example, after the output of the still image signal is completed, the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value are output. For this reason, in the reference example, although the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value are calculated at the stage before the output of the still image signal is completed, autofocus cannot be performed quickly.
これに対し、本実施形態では、位相差評価値が算出された場合には、第1及び第2実施形態による撮像装置と同様に、画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子102から位相差評価値が出力される。また、本実施形態では、コントラスト評価値が算出された場合には、第1及び第2実施形態による撮像装置と同様に、画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、固体撮像素子102からコントラスト評価値が出力される。このため、本実施形態によれば、第1及び第2実施形態による撮像装置と同様に、オートフォーカスを迅速且つ高精度に行い得る撮像装置を提供することができる。しかも、本実施形態によれば、画像信号とAF評価値とを共通の出力端子1002を介して出力するため、低コスト化等に寄与することができる。
On the other hand, in the present embodiment, when the phase difference evaluation value is calculated, the solid-state imaging device regardless of whether the output of the image signal is completed, as in the imaging devices according to the first and second embodiments. A phase difference evaluation value is output from 102. Further, in the present embodiment, when the contrast evaluation value is calculated, the contrast from the solid-
[変形実施形態]
以上、好適な実施形態に基づいて本発明について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲での様々な形態も本発明に含まれる。また、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態では、撮像装置100がデジタルカメラである場合を例に説明したが、撮像装置100はデジタルカメラに限定されるものではない。例えば、撮像装置100は、デジタルビデオカメラであってもよいし、携帯情報端末の機能と携帯電話機の機能とを併せ持つ電子機器であるスマートフォンであってもよい。また、撮像装置100は、例えば、タブレット端末、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)等であってもよい。
[Modified Embodiment]
As mentioned above, although this invention was explained in full detail based on suitable embodiment, this invention is not limited to these embodiment, Various forms in the range which does not deviate from a summary are also contained in this invention. Moreover, you may combine suitably a part of above-mentioned embodiment.
For example, in the above embodiment, the case where the
また、第1実施形態では、ライブビュー表示を行いつつオートフォーカス動作を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものでない。例えば、動画像の撮影を行いつつオートフォーカス動作を行う場合にも本発明を適用し得る。
また、上記実施形態では、AF評価値を固体撮像素子102から制御部106に出力し、制御部106が駆動部103を介して光学機構部1011を制御する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、オートフォーカス動作を司る機能ブロックに固体撮像素子102からAF評価値を直接出力するようにしてもよい。
In the first embodiment, the case where the autofocus operation is performed while performing live view display has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to the case where an autofocus operation is performed while capturing a moving image.
In the above embodiment, the AF evaluation value is output from the solid-
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100・・・撮像装置
101・・・光学鏡筒
102・・・固体撮像素子
1021・・・AF評価値算出部
103・・・駆動部
106・・・制御部
201・・・画素
217・・・位相差評価値算出部
218・・・コントラスト評価値算出部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
位相差検出方式による焦点検出のための位相差評価値を、前記画素からの信号に基づいて算出する第1の算出部と、
コントラスト検出方式による焦点検出のためのコントラスト評価値を、前記画素からの信号に基づいて算出する第2の算出部とを有し、
前記位相差評価値の算出が前記第1の算出部によって完了した場合には、前記画素アレイによって取得される画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、前記位相差評価値を出力し、
前記コントラスト評価値の算出が前記第2の算出部によって完了した場合には、前記画素アレイによって取得される前記画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、前記コントラスト評価値を出力する
ことを特徴とする固体撮像素子。 A pixel array including a plurality of pixels;
A first calculation unit that calculates a phase difference evaluation value for focus detection by a phase difference detection method based on a signal from the pixel;
A second calculation unit that calculates a contrast evaluation value for focus detection by a contrast detection method based on a signal from the pixel;
When the calculation of the phase difference evaluation value is completed by the first calculation unit, the phase difference evaluation value is output regardless of the completion of the output of the image signal acquired by the pixel array,
When the calculation of the contrast evaluation value is completed by the second calculation unit, the contrast evaluation value is output regardless of whether the output of the image signal acquired by the pixel array is completed. A solid-state imaging device.
前記第1の算出部及び前記第2の算出部は、前記第1の半導体チップと異なる第2の半導体チップに形成され、
前記第1の半導体チップと前記第2の半導体チップとが積層されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。 The pixel array is formed on a first semiconductor chip;
The first calculation unit and the second calculation unit are formed on a second semiconductor chip different from the first semiconductor chip,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first semiconductor chip and the second semiconductor chip are stacked.
前記第1の算出部は、前記第1の画素と前記第2の画素からの信号に基づいて前記位相差評価値を算出することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 The plurality of pixels are different from a first pixel that obtains a signal corresponding to a light beam passing through a first pupil region of an exit pupil of the imaging optical system, and a second different from the first pupil region of the exit pupil. A second pixel that obtains a signal corresponding to the luminous flux passing through the pupil region of
The said 1st calculation part calculates the said phase difference evaluation value based on the signal from the said 1st pixel and the said 2nd pixel, The any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. Solid-state image sensor.
位相差検出方式による焦点検出のための位相差評価値を、前記画素からの信号に基づいて算出するステップと、
コントラスト検出方式による焦点検出のためのコントラスト評価値を、前記画素からの信号に基づいて算出するステップと、
前記位相差評価値の算出が完了した場合に、前記画素アレイによって取得される前記画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、前記位相差評価値を出力するステップと、
前記コントラスト評価値の算出が完了した場合に、前記画素アレイによって取得される前記画像信号の出力の完了の如何にかかわらず、前記コントラスト評価値を出力するステップと
を有することを特徴とする固体撮像素子の制御方法。 Outputting an image signal acquired by a pixel array including a plurality of pixels;
Calculating a phase difference evaluation value for focus detection by a phase difference detection method based on a signal from the pixel;
Calculating a contrast evaluation value for focus detection by a contrast detection method based on a signal from the pixel;
Outputting the phase difference evaluation value regardless of whether the output of the image signal acquired by the pixel array is completed when the calculation of the phase difference evaluation value is completed;
Output of the contrast evaluation value regardless of whether the output of the image signal acquired by the pixel array is completed when the calculation of the contrast evaluation value is completed. Device control method.
前記位相差評価値と前記コントラスト評価値とに基づいて、フォーカスレンズを駆動するための制御を行う制御部と
を有することを特徴とする撮像装置。 A pixel array including a plurality of pixels; a first calculation unit that calculates a phase difference evaluation value for focus detection by a phase difference detection method based on a signal from the pixel; and for focus detection by a contrast detection method A second calculation unit that calculates a contrast evaluation value based on a signal from the pixel, and is acquired by the pixel array when the calculation of the phase difference evaluation value is completed by the first calculation unit. Regardless of the completion of the output of the image signal, the phase difference evaluation value is output, and when the calculation of the contrast evaluation value is completed by the second calculation unit, it is acquired by the pixel array. Regardless of the completion of the output of the image signal, a solid-state imaging device that outputs the contrast evaluation value;
An imaging apparatus comprising: a control unit that performs control for driving a focus lens based on the phase difference evaluation value and the contrast evaluation value.
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