JP2020031432A - Imaging apparatus and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to an imaging device and a control method thereof.
近年、CMOSセンサなど撮像素子を用いた撮像装置においては多機能化が進み、静止画/動画といった撮像画像の生成だけでなく、例えば焦点調節のような撮像装置の制御も撮像素子で得た被写体情報に基づいて行われるようになっている。 2. Description of the Related Art In recent years, an imaging device using an imaging device such as a CMOS sensor has become multifunctional, and not only generation of a captured image such as a still image / moving image but also control of the imaging device such as focus adjustment has been performed by an imaging device. This is done based on information.
例えば、特許文献1には、撮像素子から得た信号を用いて瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。特許文献1では、撮像素子の画素毎に1つのマイクロレンズと2つのフォトダイオードを備えることにより、それぞれのフォトダイオードは撮影レンズの異なる瞳を通過した光を受光する。この2つのフォトダイオードからの出力信号を比較することで焦点検出が可能となると共に、2つのフォトダイオードからの出力信号を加算することで撮像画像を生成することも可能となる。
For example,
しかしながら、特許文献1のように各画素が複数のフォトダイオードを有する場合には、全画素の信号を読み出すのに長い時間を要してしまう。
However, when each pixel has a plurality of photodiodes as in
本発明の目的は、読出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of obtaining good image quality while suppressing an increase in read time, and a control method thereof.
本発明の一観点によれば、行列方向に配列された複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズの各々に対応して行列方向に複数の単位画素が配列された画素領域とを有する撮像素子であって、各々の前記単位画素は、第1の光電変換部と第2の光電変換部とを含む撮像素子と、前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して読み出しを行うモードである第2のモードとを少なくともとり得る制御手段と、を備え、前記制御手段によって、前記第1のモードで前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2のモードで前記撮像素子から読み出される信号数と略等しい、ことを特徴とする撮像装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, an imaging device having a plurality of microlenses arranged in a matrix direction and a pixel region in which a plurality of unit pixels are arranged in a matrix direction corresponding to each of the plurality of microlenses Wherein each of the unit pixels is generated by an image sensor including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit, and by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit, respectively. A first mode in which reading is performed on a signal corresponding to the generated electric charge, and a second mode in which reading is performed on a signal corresponding to the electric charge generated in the first photoelectric conversion unit. Control means that can at least take, the number of signals read from the image sensor in the first mode by the control means is substantially equal to the number of signals read from the image sensor in the second mode, This Imaging apparatus is provided, wherein.
本発明によれば、焦点検出用の信号の取得のための読出し時間の増大を抑制しつつ、良好な画質を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus and a control method thereof capable of obtaining good image quality while suppressing an increase in a read time for acquiring a signal for focus detection.
特許文献1のように各画素が複数のフォトダイオードを有する場合には、全画素の信号を読み出すのに長い時間を要してしまう。
When each pixel has a plurality of photodiodes as in
そこで、焦点検出処理に使用する画素行では、各画素のフォトダイオード毎に独立に信号を読出し、焦点検出処理を行わない画素エリアでは、画素内でフォトダイオードの信号を加算して画像生成用の信号のみを読み出すようにする。そうすれば、読出し時間の増大を抑制することもできる。 Therefore, in a pixel row used for focus detection processing, a signal is read out independently for each photodiode of each pixel, and in a pixel area where focus detection processing is not performed, a signal of a photodiode is added in a pixel to generate an image for image generation. Read only the signal. Then, an increase in the read time can be suppressed.
しかしながら、その場合、焦点検出に使用する画素行とそうではない画素行とでは、読出しに掛かる時間が異なる。そのために、ライブビューや動画撮影時の動作として一般的なスリットローリング動作においては、画素行によって蓄積時間が異なり露光量が異なってしまう現象(以下、「露光量ずれ」と呼ぶ)が発生してしまう。 However, in this case, the time required for reading differs between a pixel row used for focus detection and a pixel row that is not. For this reason, in a general slit rolling operation as an operation at the time of live view or moving image shooting, a phenomenon (hereinafter, referred to as “exposure amount shift”) occurs in which the accumulation time differs depending on the pixel row and the exposure amount differs. I will.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
第1実施形態による撮像装置について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態による撮像装置100の全体構成を示す図である。
[First Embodiment]
The imaging device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an
図1に示すように、結像光学系の先端に配置された第1のレンズ群101は、光軸方向に進退可能に保持される。絞り102は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行う。第2のレンズ群103は、第1のレンズ群101の進退動作と連動して変倍作用(ズーム機能)を為す。第3のレンズ群104は、光軸方向の進退移動により焦点調節を行う。
As shown in FIG. 1, the
光学的ローパスフィルタ105は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。撮像素子(撮像ユニット)106は、レンズ群101,103,104によって結像された被写体像を光電変換(撮像)して撮像信号(画素信号)を生成する。ここでは、撮像素子106にはベイヤー配列のCMOSイメージセンサが使用されるものとする。
The optical low-
撮像素子106から出力されるアナログ画像信号はAFE(Analog Front End)107によりデジタル信号(画像データ)に変換されてDFE(Digital Front End)108に入力され、所定の演算処理が施される。DSP(Digital Signal Processer)109は、DFE108から出力される画像データに対する補正処理や現像処理などを行なう。また、DSP109は、画像データから焦点ずれ量を算出するAF(オートフォーカス)演算も行う。
An analog image signal output from the
記録媒体110には画像データが記録される。表示部111は撮影した画像や各種メニュー画面などを表示するためのものであり、液晶ディスプレイ(LCD)などが使用される。
Image data is recorded on the
RAM112は画像データなどを一時的に記憶するものであり、DSP109と接続されている。タイミングジェネレータ(TG)113は、撮像素子106に駆動信号を供給する。
The
CPU(コントローラ、制御部)114は、AFE107,DFE108,DSP109,TG113,及び、絞り駆動回路115の制御を行う。また、CPU114は、DSP109のAF演算結果に基づいてフォーカス駆動回路116を制御する。CPU114によって行われるこれらの制御は、CPU114がROM119または不図示のメモリに記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで実現される。
A CPU (controller, control unit) 114 controls the AFE 107, the DFE 108, the DSP 109, the
絞り駆動回路115は、絞りアクチュエータ117を駆動制御することにより絞り102を駆動する。フォーカス駆動回路116は、フォーカスアクチュエータ118を駆動制御することにより第3のレンズ群104を光軸方向に進退移動させ、これにより焦点調節を行う。ROM119は、各種補正データ等を記憶するものである。メカニカルシャッター120は、静止画撮影時において撮像素子106への露光量を制御する。メカニカルシャッター120は、ライブビュー動作時や動画撮影時においては開状態を保持し、撮像素子106を露光し続ける状態となる。シャッター駆動回路121は、メカニカルシャッター120を制御する。
The
図2は、撮像素子106の画素配置を示す模式的に示す図である。図2に示すように、単位画素200が行列状(2次元、行列方向)、即ち、マトリクス状に配列されており、各単位画素200に対してR(Red)/G(Green)/B(Blue)のカラーフィルタがベイヤー状に配置されている。また、各単位画素200内にはそれぞれ副画素a,副画素bが配置されており、フォトダイオード(以下PDと表す)201a、201bがそれぞれの副画素a,bに配置されている。副画素a,bから出力される各々の撮像信号は焦点検出に利用され、副画素a,副画素bから出力される撮像信号を加算した信号であるa/b合成信号は画像生成用に利用される。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a pixel arrangement of the
図3は、第1〜第3のレンズ群101,103,104及び絞り102により構成される撮影レンズの射出瞳から出る光束と単位画素200との関係を示した模式的に示す図である。図3において、図2と同様の部分については、同じ符号を付して示している。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a relationship between a
図3に示すように、カラーフィルタ301とマイクロレンズ302とが、各々の単位画素200上に形成されている。撮影レンズの射出瞳303を通過した光は、光軸304を中心として単位画素200に入射する。撮影レンズの射出瞳303の一部の領域である瞳領域305を通過する光束は、マイクロレンズ302を通って、副画素aで受光される。一方、射出瞳303の他の一部の領域である瞳領域306を通過する光束は、マイクロレンズ302を通って、副画素bで受光される。したがって、副画素aと副画素bは、それぞれ、撮影レンズの射出瞳303の別々の瞳領域305,306の光を受光している。このため、副画素aと副画素bの出力信号を比較することで位相差方式の焦点検出が可能となる。
As shown in FIG. 3, a
図4は、副画素aから得られる像信号波形401と副画素bから得られる像信号波形402との相関関係を、異なる焦点状態について示す図である。図4(a)に示すように、合焦状態から外れている場合には、副画素a,bのそれぞれから得られる像信号波形401と402とは一致せず、大きくずれた状態となる。合焦状態に近づくと、図4(b)に示すように、それぞれの像信号波形401と402とのずれは小さくなり、合焦状態では像信号波形401と402とが重なり合うことになる。このように副画素a,bから得られる像信号波形401と402のズレ量から焦点のずれ量(デフォーカス量)を検出し、焦点調節を行うことができる。
FIG. 4 is a diagram showing the correlation between the
図5は、撮像素子106の全体構成を示す図である。画素領域PAには、単位画素200がp11〜pknのように行列状(n行×k列)、即ち、マトリクス状に配置されている。ここで、単位画素200の構成を、図6を用いて説明する。図6は、撮像素子の単位画素の回路構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the overall configuration of the
図6において、前述した副画素a,bのPD(光電変換部)601a,601bに入射した光信号が、PD601a,601bによって光電変換され、露光量に応じた電荷がPD601a,601bに蓄積される。転送ゲート602a,602bのゲートに印加する信号txa,txbをそれぞれHighレベルにすることで、PD601a,601bに蓄積されている電荷がFD(フローティングディフュージョン)部603に転送される(電荷転送)。FD部603は、フローティングディフュージョンアンプ604(以下FDアンプと表す)のゲートに接続されており、PD601a,601bから転送されてきた電荷量がFDアンプ604によって電圧量に変換される。
In FIG. 6, the optical signals incident on the PDs (photoelectric conversion units) 601a and 601b of the sub-pixels a and b are photoelectrically converted by the PDs 601a and 601b, and the charges corresponding to the exposure amounts are accumulated in the PDs 601a and 601b. . By setting the signals txa and txb applied to the gates of the
FD部603をリセットするためのFDリセットスイッチ605のゲートに印加する信号resをHighレベルとすることにより、FD部603がリセットされる。また、PD601a,601bの電荷をリセットする場合には、信号resと信号txa,txbとを同時にHighレベルとする。これにより、転送ゲート602a,602b及びFDリセットスイッチ605の両方がON状態となり、FD部603経由でPD601a,601bがリセットされる。画素選択スイッチ606のゲートに印加する信号selをHighレベルとすることにより、FDアンプ604によって電圧に変換された画素信号が単位画素200の出力voutに出力される。
By setting the signal res applied to the gate of the FD reset switch 605 for resetting the
図5に示すように、垂直走査回路501は、前述の単位画素200の各スイッチを制御するres,txa,txb,selといった駆動信号を各単位画素200に供給する。これらの駆動信号res,txa,txb,selは、行毎において共通となっている。各単位画素200の出力voutは、列毎に垂直出力線502を介して列共通読出し回路503に接続されている。
As shown in FIG. 5, the
ここで、列共通読出し回路503の構成を、図7を用いて説明する。
Here, the configuration of the column
垂直出力線502は、単位画素200の列毎に設けられ、1列分の単位画素200の出力voutが接続されている。垂直出力線502には電流源504が接続されており、電流源504と、垂直出力線502に接続された単位画素200のFDアンプ604とによってソースフォロワ回路が構成される。
The
図7において、クランプ容量701はC1の容量を有しており、フィードバック容量702はC2の容量を有しており、演算増幅器703は、基準電源Vrefに接続された非反転入力端子を有している。スイッチ704はフィードバック容量702の両端をショートさせるためのものであり、スイッチ704は信号cfsによって制御される。
In FIG. 7, a
転送スイッチ705〜708は、それぞれ単位画素200から読み出される信号を各信号保持容量709〜712に転送するためのものである。後述する読出し動作によって、第1のS信号保持容量709には、副画素aから出力される画素信号Saが記憶される。また、第2のS信号保持容量711には、副画素aから出力される信号と副画素bから出力される信号とを合成(加算)した信号であるa/b合成信号Sabが記憶される。また、第1のN信号保持容量710及び第2のN信号保持容量712には、単位画素200のノイズ信号Nがそれぞれ記憶される。各信号保持容量709〜712は、それぞれ列共通読出し回路503の出力vsa,vna,vsb,vnbに接続されている。
The transfer switches 705 to 708 transfer signals read from the
図5に示すように、列共通読出し回路503の出力vsa,vnaには、それぞれ水平転送スイッチ505,506が接続されている。水平転送スイッチ505,506は、水平走査回路511の出力信号ha*(*は列番号)によって制御される。信号ha*がHighレベルになることにより、第1のS信号保持容量709、第1のN信号保持容量710の信号がそれぞれ水平出力線509,510へ転送される。
As shown in FIG. 5, horizontal transfer switches 505 and 506 are connected to outputs vsa and vna of the column
また、列共通読出し回路503の出力vsb,vnbには、それぞれ水平転送スイッチ507,508が接続されている。水平転送スイッチ507,508は、水平走査回路511の出力信号hb*(*は列番号)によって制御される。信号hb*がHighレベルになることにより、第2のS信号保持容量711、第2のN信号保持容量712の信号がそれぞれ水平出力線509,510へ転送される。水平出力線509,510は差動増幅器514の入力に接続されており、差動増幅器514ではS信号とN信号の差分をとると同時に所定のゲインをかけ、最終的な出力信号を出力端子515へ出力する。
The horizontal transfer switches 507 and 508 are connected to the outputs vsb and vnb of the column
水平出力線リセットスイッチ512,513のゲートに印加する信号chresをHighにすると、水平出力線リセットスイッチ512,513がONとなり、各水平出力線509,510がリセット電圧Vchresにリセットされる。
When the signal chres applied to the gates of the horizontal output line reset switches 512 and 513 is set to High, the horizontal output line reset switches 512 and 513 are turned ON, and the
以下、像信号Aの読み出し動作と、像信号Aと像信号Bの合成信号である像信号ABの読出し動作とについて説明する。 Hereinafter, the reading operation of the image signal A and the reading operation of the image signal AB which is a composite signal of the image signal A and the image signal B will be described.
図8は、撮像素子106の画素領域PAと焦点検出を行うために画素領域PAに設定される測距枠801との関係を示す図である。測距枠801は、CPU114によってDSP109に対して設定されるとともに、TG113による駆動信号の発生によって制御される。測距枠801の設定は、予めROM119に記憶されている設定データに従って行われるが、図示しない操作部材をユーザーが操作して入力したデータに従って測距枠801が設定されるようにしてもよい。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the pixel area PA of the
前述したようにk列×n行の画素で構成される画素領域PAにおいて、点線で示すのが測距枠801である。斜線部で示す領域Region_iに含まれる単位画素の行からは、即ち、Region_iの領域内の単位画素の行からは、本実施形態では、像信号A及び像信号ABが読み出され、画像生成及び焦点検出演算に使用される。領域Region_i以外の領域である領域Region_cに含まれる単位画素の行からは、像信号ABのみが読み出され、焦点検出演算には使用されず画像生成のみに使用される。
As described above, in the pixel area PA composed of pixels of k columns × n rows, the
なお、図8に示すように、画素領域の垂直方向に複数の領域Region_iを設定した場合、各領域Region_iにおける単位画素200の行の数を互いに異ならせて設定してもよい。
As shown in FIG. 8, when a plurality of regions Region_i are set in the vertical direction of the pixel region, the number of rows of the
次に、撮像素子106の読出し動作について図9a〜図9cを用いて説明する。図9aは、前述の領域Region_cの各行に対して行われる読出し動作のタイミングチャートである。
Next, the reading operation of the
まず、信号cfsをHighレベルにしてスイッチ704をONすることにより、演算増幅器703をバッファ状態にする。次に、信号selをHighレベルにして単位画素の画素選択スイッチ606をONにする。その後、信号resをLowレベルにしてFDリセットスイッチ605をOFFにし、FD部603のリセットを開放する。
First, the signal cfs is set to a high level to turn on the
続いて信号cfsをLowレベルに戻してスイッチ704をOFFにした後、信号tna,tnbをHighレベルにして、転送スイッチ706,708を介して第1のN信号保持容量710及び第2のN信号保持容量712にノイズ信号Nを記憶する。
Subsequently, after the signal cfs is returned to the low level to turn off the
次いで、信号tna,tnbをLowにし、転送スイッチ706,708をOFFにする。その後、信号tsbをHighレベルにして転送スイッチ707をONにすると共に、信号txa及びtxbをHighレベルにすることで転送ゲート602aと602bをONにする。この動作により、副画素aのPD601aに蓄積されていた電荷信号及び副画素bのPD601bに蓄積された電荷信号を合成した信号が、FDアンプ604、画素選択スイッチ606を介して垂直出力線502へ出力される。垂直出力線502の信号は、クランプ容量701の容量C1とフィードバック容量702の容量C2との容量比に応じたゲインで演算増幅器703により増幅され、転送スイッチ707を介して第2のS信号保持容量711へ記憶される(a/b合成信号Sab)。転送ゲート602a及び602bと、転送スイッチ707とを順次OFFにした後、信号resをHighレベルにしてFDリセットスイッチ605をONにし、FD部603をリセットする。
Next, the signals tna and tnb are set to Low, and the transfer switches 706 and 708 are turned off. After that, the signal tsb is set to High level to turn on the transfer switch 707, and the signals txa and txb are set to High level to turn on the
次に、水平走査回路511の出力hb1がHighレベルになることにより、水平転送スイッチ507,508がONされる。これにより、第2のS信号保持容量711、第2のN信号保持容量712の信号が水平出力線509,510と差動増幅器514を介して出力端子515に出力される。水平走査回路511は、各列の選択信号hb1、hb2、・・・、hbkを順次Highにすることにより、1行分のa/b合成信号(像信号AB)を出力する。尚、信号hb1〜hbkによって各列の信号が読み出される間には、信号chresをHighレベルにすることで水平出力線リセットスイッチ512,513をONし、一旦、水平出力線509,510をリセット電圧Vchresのレベルにリセットする。
Next, when the output hb1 of the
以上が、領域Region_cにおける単位画素の各行の読出し動作である。これにより、像信号ABが読み出されることになる。 The above is the reading operation of each row of unit pixels in the region Region_c. As a result, the image signal AB is read.
続いて、領域Region_iの各行の読出し動作について図9b、図9cを用いて説明する。図9bは、像信号Aが読み出されるまでの動作のタイミングチャートである。信号cfsをHighレベルにすることから始まり、信号tna,tnbをLowにして第1のN信号保持容量710及び第2のN信号保持容量712にN信号を記憶するまでの動作は、図9aで説明した動作と同様である。
Next, a read operation of each row in the region Region_i will be described with reference to FIGS. 9B and 9C. FIG. 9B is a timing chart of the operation until the image signal A is read. The operation from starting the signal cfs to the High level to the storing of the N signal in the first N
ノイズ信号Nの記憶が終了すると、信号tsaをHighレベルにして転送スイッチ705をONにすると共に、信号txaをHighレベルにすることで転送ゲート602aをONする。このような動作によって、副画素aのPD601aに蓄積されていた信号が、FDアンプ604及び画素選択スイッチ606を介して垂直出力線502へ出力される。垂直出力線502の信号は、演算増幅器703において、クランプ容量701の容量C1とフィードバック容量702の容量C2との容量比に応じたゲインで増幅され、転送スイッチ705を介して第1のS信号保持容量709に記憶される(画素信号Sa)。
When the storage of the noise signal N is completed, the signal tsa is set to the high level to turn on the
次に、水平走査回路511の出力ha1がHighレベルになることにより、水平転送スイッチ505,506がONされる。これにより、第1のS信号保持容量709、第1のN信号保持容量710の信号が水平出力線509,510と差動増幅器514とを介して出力端子515に出力される。水平走査回路511は、各列の選択信号ha1、ha2、・・・、hakを順次Highにすることにより、1行分の副画素aの信号(像信号A)を出力する。
Next, when the output ha1 of the
信号resはLowレベルのままで、信号selはHighレベルのままで、像信号Aの読出しを終了する。これにより、FD部603上の像信号Aはリセットされず保持されることになる。
The signal res remains at the low level, the signal sel remains at the high level, and the reading of the image signal A ends. As a result, the image signal A on the
像信号Aの読出しが終了すると、続けて図9cに示す像信号ABの読出し動作へと移る。信号tsbをHighレベルにして転送スイッチ707をONすると共に、信号txa及びtxbをHighレベルにすることで転送ゲート602aと602bとをONにする。このような動作により、副画素bのPD602bに蓄積されていた信号がFD部603に保持されていた副画素aの信号と加算され、加算された信号がFDアンプ604、画素選択スイッチ606を介して垂直出力線502へ出力される。これ以降の部分は、図9aを用いて説明した領域Region_cの動作と同じである。
When the reading of the image signal A is completed, the operation proceeds to the reading operation of the image signal AB shown in FIG. 9C. The signal tsb is set to High level to turn on the transfer switch 707, and the signals txa and txb are set to High level to turn on the
以上により、領域Region_iにおける各行の読出し動作が終了する。これにより、像信号Aと像信号ABが順次読み出されることになる。 Thus, the reading operation of each row in the region Region_i ends. As a result, the image signal A and the image signal AB are sequentially read.
ところで、上述したように、領域Region_iでは、像信号Aの読み出しと像信号ABの読み出しとが行なわれるので、領域Region_cでの像信号ABの読み出しに比べて時間がかかり、露光量のズレが生じる恐れがある。そこで、本発明では、図9b,図9cの読み出し動作のそれぞれに要する時間の長さ、即ち、読み出し周期(単位読み出し周期)の長さを、図9aの読み出し動作に要する時間の長さ、即ち、読み出し周期(単位読み出し周期)の長さと同じにする。ここで、領域Region_cの1行分の読出し時間の長さを、基準となる1単位の読み出し時間(単位読み出し周期、単位周期)の長さとし、1Hで表すこととする。なお、ここで“H”は、hourを意味しているわけではない。図9aに示す読み出し動作における読み出し周期の長さと、図9bに示す読み出し動作における読み出し周期の長さと、図9cに示す読み出し動作における読み出し周期の長さとは、いずれも1H、即ち、1単位読み出し周期の長さに設定される。領域Region_iの各行を読み出す際には、像信号Aの読み出しと像信号ABの読み出しとが行なわれるため、領域Region_iの各行における読み出し周期は、2単位読み出し周期分の長さ、即ち、2Hとなる。領域Region_cの各行を読み出す際には、像信号ABの読み出しのみが行われるため、領域Region_cの各行における読み出し周期は、1単位読み出し周期分の長さ、即ち、1Hとなる。即ち、領域Region_iの各行の読出し時間は、領域Region_cの各行の読み出し時間の2倍となる。これにより、スリットローリング動作においても露光量ずれのない画像を得ることができる。 By the way, as described above, in the region Region_i, the reading of the image signal A and the reading of the image signal AB are performed, so that it takes longer time than reading of the image signal AB in the region Region_c, and the exposure amount is shifted. There is fear. Therefore, in the present invention, the length of time required for each of the read operations in FIGS. 9B and 9C, that is, the length of the read cycle (unit read cycle) is determined by the length of the time required for the read operation in FIG. , The length of the read cycle (unit read cycle). Here, the length of the read time for one row of the region Region_c is defined as 1H, which is the length of one reference read time (unit read cycle, unit cycle). Here, “H” does not mean “hour”. The length of the read cycle in the read operation shown in FIG. 9A, the length of the read cycle in the read operation shown in FIG. 9B, and the length of the read cycle in the read operation shown in FIG. 9C are all 1H, that is, one unit read cycle. Is set to the length of When each row of the region Region_i is read, the image signal A and the image signal AB are read. Therefore, the read cycle in each row of the region Region_i is the length of two unit read cycles, that is, 2H. . When reading each row of the region Region_c, only the reading of the image signal AB is performed. Therefore, the read cycle in each row of the region Region_c is the length of one unit read cycle, that is, 1H. That is, the read time of each row in the region Region_i is twice as long as the read time of each row in the region Region_c. This makes it possible to obtain an image with no exposure amount deviation even in the slit rolling operation.
以下、図10を用いて、領域Region_iでの読み出し周期の長さと領域Region_cでの読み出し周期の長さとを同じにした場合のスリットローリング動作について説明する。 Hereinafter, the slit rolling operation in the case where the length of the read cycle in the region Region_i and the length of the read cycle in the region Region_c are the same will be described with reference to FIG.
スリットローリング動作においては、先行してリセット走査が開始され、それに続いて読出し走査が行われることにより、各行で一定の蓄積時間で画像が取得される。図10では、4H分の蓄積時間Tabで動作する例を示す。なお、1Hは、上述したように、領域Region_cの1行分の読出し時間(単位読み出し周期、単位周期)である。 In the slit rolling operation, the reset scan is started in advance, and the read scan is performed subsequently, so that an image is acquired in each row for a fixed accumulation time. FIG. 10 shows an example in which the operation is performed with the accumulation time Tab of 4H. Note that 1H is the read time (unit read cycle, unit cycle) for one row of the region Region_c as described above.
図10に示すように、リセット走査の行番号が読出し走査の行番号に対して、4行分先を進むことにより、この動作が実現される。各行の動作において、ドットを付した枠がPDに溜まった電荷のリセットを示しており、白枠がPDに蓄積された電荷の転送(読出し)を示している。ここで、第m行及び第m+1行は、領域Region_i内に位置している。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行は、領域Region_c内に位置している。第m行及び第m+1行における像信号Aの読み出し周期1001の長さは、それぞれ1Hとなっている。また、第m行及び第m+1行における像信号ABの読み出し周期1002の長さは、それぞれ1Hとなっている。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行における像信号ABの読み出し周期1003の長さは、それぞれ1Hとなっている。領域Region_iで像信号A、像信号ABの読出しにそれぞれ1H分の時間をかけることにより、領域Region_i,領域Region_cいずれの領域でも一定の蓄積時間Tabが保たれていることがわかる。このためには、txa,txbのパルスが出力されるタイミング(特に転送ゲートがOFFにされる立下がりタイミング)が各Hの中で同一であることがポイントとなる。
As shown in FIG. 10, this operation is realized when the row number of the reset scan advances four rows ahead of the row number of the read scan. In the operation of each row, a frame with a dot indicates reset of the electric charge accumulated in the PD, and a white frame indicates transfer (reading) of the electric charge accumulated in the PD. Here, the m-th row and the (m + 1) -th row are located in the region Region_i. The (m-5) th to (m-1) th rows and the (m + 2) th to (m + 5) th rows are located in the region Region_c. The length of the
第m行及び第m+1行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、像信号Aの読み出しは、読み出し周期1001内において行われ、像信号ABの読み出しは、読み出し周期1002内において行われる。従って、読み出し周期1001内において、PD601aに蓄積されている電荷がFD部603に転送され、読み出し周期1002内において、PD601bに蓄積されている電荷がFD部603に転送される。
また、第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、各々の読み出し周期1003内において像信号ABの読み出しが行われる。従って、読み出し周期1003内において、PD601aに蓄積されている電荷とPD601bに蓄積されている電荷とがFD部603に転送される。
When reading is performed on the
When reading is performed on the
読み出し周期1003においては、PD601aとPD601bとでそれぞれ発生した電荷に対する信号に対して合成処理を行い、合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードが適用される。
また、読み出し周期1001においては、PD601aで発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードが適用される。
また、読み出し周期1002においては、読み出し周期1001において適用される第2のモードとは異なるモードが適用される。本実施形態では、PD601aとPD601bとでそれぞれ発生した電荷に対する信号に対して合成処理を行い、合成処理が行われた信号に対して読み出しを行う第1のモードが、読み出し周期1002において適用される。
In the
In the
In the
ここで、像信号Aの蓄積時間Taについては、リセットABから転送Aまでの時間Taとなるため像信号ABの蓄積時間Tabよりも1H分短くなる。被写体などによっては、この違いがDFE108やDSP109などで焦点検出演算の精度劣化に影響する可能性も考えられる。そのような場合には、焦点検出演算前にゲインを掛けて補正するようにしてもよい。例えば、DFE108において、像信号Aに対し、Tab/Taを乗じることによって像信号ABと像信号Aのレベルを合わせることができる。
Here, since the accumulation time Ta of the image signal A is the time Ta from the reset AB to the transfer A, it is shorter by 1H than the accumulation time Tab of the image signal AB. Depending on the subject or the like, it is conceivable that this difference may affect the accuracy of focus detection calculation in the
尚、従来のようにリセット走査の行番号と読出し走査の行番号とが同時に進んでいく回路の場合には、図11に示すように、単位画素の行によってTab,Tab′,Tab″のように蓄積時間が異なることになり、露光量ずれが発生する。やはりDFE108やDSP109で、これらの蓄積時間差をゲイン補正することで各行の信号レベルを合わせることができるが、行によってS/Nが不均一になるなど、望ましくない。また、図12に示すように、図10と同様の動作であっても、領域Region_iで像信号A、像信号ABの読出しあるいはリセットにそれぞれ1H分の時間をかけないと、やはり行によって蓄積時間が異なってしまい露光量ずれが発生してしまう。
In the case of a circuit in which the row number of the reset scan and the row number of the read scan advance simultaneously as in the prior art, as shown in FIG. 11, depending on the row of the unit pixel, such as Tab, Tab ', Tab ". The
上述の動作により撮像素子106から信号が読み出され、DSP109では各画素の像信号ABから画像を生成するとともに、領域Region_iの各画素の像信号A及び像信号ABを用いてAF演算を行う。本実施形態においては、AF演算は図8で示す5×5=25箇所の各測距枠801のそれぞれに対して行われる。
A signal is read from the
以上、本実施形態の構成によれば、焦点検出用の信号取得による読出し時間の増大を抑制しつつ、露光量ずれの少ない良好な画質の画像を得ることができる。 As described above, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to obtain an image of good image quality with a small amount of exposure shift while suppressing an increase in the reading time due to the acquisition of the signal for focus detection.
[第2実施形態]
第2実施形態による撮像装置について、図13を用いて説明する。図1乃至図12に示す第1実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
第1実施形態では、図8に示すように、1フレームの情報から5×5の測距枠801のAF演算を行うため、領域Region_iを5箇所に設定している(以下、このような測距モードを、多数枠測距モードと称する)。これに対し、本実施形態では、1フレームの情報に対して行うAF演算を限定することで、撮像素子106の信号読出し時間を短縮する例について説明する。なお、本実施形態における撮像装置の構成は、第1実施形態において図1から図7および図9から図10を用いて示した構成と同様であるので、第1実施形態と同様の構成についての説明は省略する。第1実施形態と本実施形態とが異なっているのは、各フレームにおける、焦点検出用の像信号の読み出し(AF演算)に使用する測距枠1301の設定である。従って、ここでは、測距枠1301の設定について主に説明することとする。
[Second embodiment]
An imaging device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those of the imaging apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
In the first embodiment, as shown in FIG. 8, to perform the AF calculation of the 5 × 5
図13は、各フレームについて、像信号Aを取得し、AF演算を行うために設定される測距枠1301を示している。フレームfでは、図8に示す5×5の測距枠801のうちの最上段の5つの測距枠801に対応する測距枠1301に対してのみAF演算を行う。そのために、5段のうちの最上段に相当する領域を領域Region_iとし、それ以外の領域を領域Region_cとして、画素信号を読み出す。
FIG. 13 shows a
次に、フレームf+1においては、上から2番目の段の5つの測距枠1301に対してのみAF演算を行う。そのため、上から2番目の段に相当する領域を領域Region_iとし、それ以外の領域を領域Region_cとして、画素信号を読み出す。続くフレームf+2においても同様で、上から3番目の段の5つの測距枠1301をAF演算の対象とし、上から3番目の段に相当する領域を領域Region_iとし、それ以外の領域を領域Region_cとして、画素信号を読み出す。このようにフレーム毎に領域Region_iの位置を変更しつつ画素領域PAから画素信号を読み出すことで、5フレームで5×5=25箇所についてAF演算を行なう。なお、被写体に応じてAF演算を行うべき領域が限定され、例えば中段の5枠だけでよい場合には、図13のフレームf+2の動作を毎フレームにおいて繰り返してもよい。このように、1フレームでAF演算の対象とする測距枠1301の数を少数に限定した設定モードを、ここでは限定枠測距モードと称し、図8のように1つのフレームにおいて多数の測距枠をAF演算の対象とする設定モードを多数枠測距モードと称する。
Next, in the frame f + 1, AF calculation is performed only on the five ranging
領域Region_iの位置の指定や変更については、CPU114からTG113に対して指示が行われ、TG113から発生する撮像素子106の駆動信号を変更することにより実現される。
The designation and change of the position of the region Region_i are realized by instructing the
本実施形態のような限定枠測距モードでは、領域Region_i内に位置する単位画素200の行数が少ないため、第1実施形態に示したような多数枠測距モードの場合よりも、撮像素子106の信号読出し時間を短くすることができる。このため、本実施形態によれば、平均消費電力の抑制、あるいはフレームレートの高速化が可能となる。
In the limited frame ranging mode as in the present embodiment, since the number of rows of the
なお、撮像装置(カメラ)の撮影モードや設定、フォーカスの状態等に応じて、多数枠測距モードと限定枠測距モードを切り替えるようにしてもよい。例えば、高フレームレート撮影モードでは限定枠測距モード、低フレームレート撮影モードでは多数枠測距モードといった手法が考えられる。 Note that the multi-frame ranging mode and the limited frame ranging mode may be switched according to the shooting mode and setting of the imaging device (camera), the state of focus, and the like. For example, a technique such as a limited frame ranging mode in the high frame rate shooting mode and a multiple frame ranging mode in the low frame rate shooting mode can be considered.
また、撮像装置の焦点調節モード(AFモード)の設定による使い分けも考えられる。例えば、複数の測距枠の情報を加味してフォーカス位置を決定するようなモードでは、多数枠測距モード、任意の1つの測距枠内の被写体に対してのみフォーカスを合わせるモードでは、限定枠測距モードを使用するといった手法も考えられる。 It is also conceivable to selectively use the image pickup apparatus by setting a focus adjustment mode (AF mode). For example, in a mode in which the focus position is determined in consideration of information of a plurality of ranging frames, a limited mode is used in a multi-frame ranging mode, and in a mode in which focusing is performed only on a subject in any one ranging frame. A method of using the frame ranging mode is also conceivable.
あるいは、最初に多数枠測距モードで多くの枠に対してAF演算を行い、その結果に基づいて1点あるいは少数の測距枠を選択し、それ以降は限定枠測距モードで動作するといった手法も考えられる。 Alternatively, first, AF calculation is performed on many frames in the multiple frame ranging mode, and one or a small number of ranging frames are selected based on the result, and thereafter, the operation is performed in the limited frame ranging mode. Techniques are also conceivable.
本実施形態では、多数枠測距モードと限定枠測距モードの各設定モードで領域Region_iの1領域あたりのライン数は同じであるように記載しているが、勿論それぞれのモードでライン数を変更しても構わない。例えば、多数枠測距モードでは、ライン数の少ない領域Region_iを複数エリアに設定し、限定枠測距モードでは、ライン数の多い領域Region_iを1つのエリアだけ設定するようにしてもよい。領域Region_iの位置や領域Region_iの1領域あたりのライン数を変更する場合には、変更前の設定での読出し走査に続く、次のリセット走査から設定を変更することで、次フレームですぐに設定変更後の画像及び測距情報を得ることができる。 In the present embodiment, the number of lines per one region of the region Region_i is described to be the same in each of the setting modes of the multiple frame ranging mode and the limited frame ranging mode. You can change it. For example, in the multiple frame ranging mode, an area Region_i having a small number of lines may be set in a plurality of areas, and in the limited frame ranging mode, an area Region_i having a large number of lines may be set only in one area. When changing the position of the region Region_i or the number of lines per region of the region Region_i, the setting is immediately changed in the next frame by changing the setting from the next reset scan following the read scan in the setting before the change. The changed image and the ranging information can be obtained.
[第3実施形態]
第3実施形態による撮像装置について、図14乃至図15を用いて説明する。図1乃至図13に示す第1又は第2実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
第1および第2実施形態では、領域Region_iでの画素信号の読み出し走査において、像信号Aや像信号ABの読出しにそれぞれ1Hの時間をかけ、像信号Aの読み出しと像信号ABの読み出しとを行う場合には、計2Hの時間がかかる動作とした。しかしながら、スリットローリング動作でない場合には、必ずしも2Hの時間をかけるという制約の必要はない。例えば、メカニカルシャッター120により露光制御される静止画撮影モードにおいては、スリットローリング動作は行わないため、領域Region_iにおいて、2H分の時間よりも短い時間で像信号Aの読み出し及び像信号ABの読出しを行うことができる。以下、静止画像を撮影するモードである静止画撮影モードと動画像を撮影するモードである動画撮影モードで読み出し動作を変更する例について説明する。動画撮影モードにおける動作は、上述した第1および第2実施形態の動作と同様であるので、ここでの説明は省略する。
[Third embodiment]
The imaging device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the imaging device according to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 to 13 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
In the first and second embodiments, in the scanning for reading out the pixel signals in the region Region_i, the reading of the image signal A and the reading of the image signal AB are performed by taking 1 H each for reading the image signal A and the image signal AB. In the case of performing the operation, the operation requires a total of 2H. However, in the case where the slit rolling operation is not performed, it is not always necessary to limit the time to 2H. For example, in the still image shooting mode in which the exposure is controlled by the
図14は、静止画撮影モードにおける撮像装置の撮影モードのフローチャートである。CPU114により静止画撮影指示がなされると、まずステップS1401で撮像素子106の全画素がリセットされる。この動作は、垂直走査回路501から全画素に対して信号res,txa,txbを駆動することにより行われる。
FIG. 14 is a flowchart of a shooting mode of the imaging apparatus in the still image shooting mode. When a still image shooting instruction is issued by the CPU 114, first, all pixels of the
垂直走査回路501が信号txa,txbをLowにして転送ゲートをOFFにすると、全画素の電荷蓄積が開始される(ステップS1402)。電荷蓄積開始後、ステップS1403において、シャッター駆動回路121を経由してメカニカルシャッター120を開状態にし、撮像素子106への露光を開始する。CPU114は、続くステップS1404で所定の露光時間が経過するまで待った後、ステップS1405でメカニカルシャッター120を閉状態にして露光を終了する。
When the
露光終了後、TG113を用いて撮像素子106からの信号読出しを開始する(ステップS1406)。ステップS1407で最終ラインの読出しまで完了すると、静止画取得動作は終了となる。
After the exposure is completed, signal reading from the
以上のように、静止画撮影においては撮像素子106の光信号電荷はメカニカルシャッターの露光制御によりコントロールされるため、撮像素子106の蓄積時間が画素毎(ライン毎)に異なっても画像にほとんど影響せず、スリットローリング動作は必要ない。
As described above, in still image shooting, the optical signal charge of the
図15に、静止画撮影時の読出し動作を示す。スリットローリング動作ではないので、リセット走査は必要ない(S1401でリセットは行われている)。領域Region_iに対する読出し動作において、像信号Aの読み出し,像信号ABの読出しにかける時間も各1Hずつに合わせる必要はなく、それぞれに必要な最小時間で読出しを行い走査する。 FIG. 15 shows a reading operation at the time of shooting a still image. Since it is not a slit rolling operation, reset scanning is not necessary (the reset has been performed in S1401). In the reading operation for the region Region_i, the time required to read the image signal A and the time required to read the image signal AB does not need to be adjusted to 1H, and the reading and scanning are performed with the minimum time required for each.
上述の構成により、動画撮影モード時のスリットローリング動作時には、焦点検出動作を行いつつ露光量ずれのない画像を取得でき、且つ静止画撮影モード時においても焦点検出動作を行いつつ最小限の読出し時間で画像取得を行うことが可能となる。なお、本実施形態の手法を、第2実施形態に適用するようにしてもよい。 With the above configuration, during the slit rolling operation in the moving image shooting mode, it is possible to obtain an image without a shift in the exposure amount while performing the focus detection operation, and to perform the focus detection operation even in the still image shooting mode while minimizing the readout time. It is possible to obtain an image by using. Note that the method of the present embodiment may be applied to the second embodiment.
[第4実施形態]
第4実施形態による撮像装置について、図16乃至図17bを用いて説明する。図1乃至図15に示す第1乃至第3実施形態による撮像装置と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
第1実施形態から第3実施形態では、領域Region_iにおいては像信号Aと像信号ABを読み出すものとして説明した。しかし、像信号Aと像信号Bを読み出すという構成も考えられる。本実施形態では、この場合の構成を提示する。なお、本実施形態における撮像装置の構成は、図1から図8に示した構成については第1実施形態と同様であるので、その説明については省略する。本実施形態と第1実施形態とが異なっているのは、領域Region_iにおいて像信号Aと像信号Bを読み出す構成であるので、ここではその構成のみについて説明する。
[Fourth embodiment]
The imaging device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the imaging apparatus according to the first to third embodiments shown in FIGS. 1 to 15 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
In the first to third embodiments, it has been described that the image signal A and the image signal AB are read in the region Region_i. However, a configuration in which the image signal A and the image signal B are read out is also conceivable. In the present embodiment, a configuration in this case is presented. Note that the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment is the same as the configuration illustrated in FIGS. 1 to 8 as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. The difference between the present embodiment and the first embodiment is a configuration in which the image signal A and the image signal B are read in the region Region_i. Therefore, only the configuration will be described here.
図16に、本実施形態によるスリットローリング動作のタイミングチャートを示す。領域Region_iにあたるm行目とm+1行目以外の動作は、図10で説明したものと同様である。領域Region_iに対する読出し走査時には、まずPD601a(像信号A)の読出しが行われ、続いて、次にPD601b(像信号B)の読出しが行われる。リセット走査についても同様である。
FIG. 16 shows a timing chart of the slit rolling operation according to the present embodiment. Operations other than the m-th line and the (m + 1) -th line corresponding to the region Region_i are the same as those described with reference to FIG. At the time of read scanning for the region Region_i, first, the
第m行及び第m+1行は、領域Region_i内に位置している。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行は、領域Region_c内に位置している。第m行及び第m+1行における像信号Aの読み出し周期1601の長さは、それぞれ1Hとなっている。また、第m行及び第m+1行における像信号Bの読み出し周期1602の長さは、それぞれ1Hとなっている。第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行における像信号ABの読み出し周期1603の長さは、それぞれ1Hとなっている。
The m-th row and the (m + 1) -th row are located in the region Region_i. The (m-5) th to (m-1) th rows and the (m + 2) th to (m + 5) th rows are located in the region Region_c. The length of the
第m行及び第m+1行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、像信号Aの読み出しは、読み出し周期1601内において行われ、像信号Bの読み出しは、読み出し周期1602内において行われる。従って、読み出し周期1601内において、PD601aに蓄積されている電荷がFD部603に転送され、読み出し周期1602内において、PD601bに蓄積されている電荷がFD部603に転送される。
また、第m−5行から第m−1行、及び、第m+2行から第m+5行に位置する単位画素200に対して読み出しを行う場合、各々の読み出し周期1603内において像信号ABの読み出しが行われる。従って、読み出し周期1603内において、PD601aに蓄積されている電荷とPD601bに蓄積されている電荷とがFD部603に転送される。
When reading is performed on the
When reading is performed on the
読み出し周期1603においては、PD601aとPD601bとでそれぞれ発生した電荷に対する信号に対して合成処理を行い、合成処理が行われた信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードが適用される。
また、読み出し周期1601においては、PD601aで発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第2のモードが適用される。
また、読み出し周期1602においては、読み出し周期1601において適用される第2のモードとは異なるモードが適用される。本実施形態では、PD601bで発生した電荷に対応する信号に対して合成処理を行うことなく読み出しを行うモードである第3のモードが、読み出し周期1602において適用される。
In the
In the
In the
像信号Aの読出し時の1Hのタイミングチャートを図17aに示す。図17aが図9bと異なるのは、ノイズ信号Nの読出し時に信号tnbをHighにせず、第2のN信号保持容量712にノイズ信号Nを記憶しないことのみである。
FIG. 17A is a timing chart of 1H when the image signal A is read. FIG. 17A is different from FIG. 9B only in that the signal tnb is not set to High when the noise signal N is read and the noise signal N is not stored in the second N
次に、像信号Bの読出し時の1Hのタイミングチャートを図17bに示す。図17bが図9cと異なるのは、以下の点である。即ち、まず信号resを一旦HighレベルにしてFD部603をリセットし、信号cfsをHighレベルにして演算増幅器703をバッファ状態にし、次に信号tnbをHighレベルにして第2のN信号保持容量712にノイズ信号Nを記憶する点である。
Next, a timing chart of 1H at the time of reading the image signal B is shown in FIG. 17B. FIG. 17B differs from FIG. 9C in the following points. That is, first, the signal res is once set to the high level to reset the
画像生成のためには領域Region_iの像信号ABが必要となるが、これについてはDSP109で像信号Aと像信号Bを加算することにより像信号ABを生成すればよい。また、本実施形態の手法を、第2実施形態および第3実施形態に適用するようにしてもよい。
To generate an image, the image signal AB of the region Region_i is required. For this, the image signal AB may be generated by adding the image signal A and the image signal B by the
本実施形態では、図10に示す第1実施形態の場合と異なり、像信号Aの蓄積時間と像信号Bの蓄積時間とは同じになり、レベルを合わせるためのゲイン補正を行う必要はないというメリットがある。 In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment shown in FIG. 10, the accumulation time of the image signal A and the accumulation time of the image signal B are the same, and it is not necessary to perform gain correction for matching levels. There are benefits.
以上述べた本発明の実施形態によれば、焦点検出用の信号の取得のための読出し時間の増大を抑制しつつ、露光量ずれの少ない良好な画質を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法を提供することができる。 According to the above-described embodiment of the present invention, an imaging apparatus capable of obtaining a good image quality with a small exposure amount shift while controlling an increase in a reading time for acquiring a signal for focus detection, and a control thereof. A method can be provided.
上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 Each of the embodiments described above is merely an example of a specific embodiment for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other Examples)
The present invention supplies a program for realizing one or more functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or the apparatus read and execute the program. This processing can be realized. Further, it can be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.
[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、1つの単位画素200内に副画素a,bが2つ設けられている場合を例に説明したが、1つの単位画素200内に設ける副画素の数は2つに限定されるものではなく、適宜設定し得る。
[Modified embodiment]
Not limited to the above embodiment, various modifications are possible.
For example, in the above embodiment, the case where two sub-pixels a and b are provided in one
Claims (15)
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して読み出しを行うモードである第2のモードとを少なくともとり得る制御手段と、を備え、
前記制御手段によって、前記第1のモードで前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2のモードで前記撮像素子から読み出される信号数と略等しい、
ことを特徴とする撮像装置。 An image sensor having a plurality of micro lenses arranged in a matrix direction and a pixel region in which a plurality of unit pixels are arranged in a matrix direction corresponding to each of the plurality of micro lenses, wherein each of the unit pixels An image sensor including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit;
A first mode in which signals corresponding to electric charges respectively generated in the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit are read out, and a first mode in which reading is performed in the first photoelectric conversion unit. Control means capable of at least taking a second mode which is a mode for reading a signal corresponding to the electric charge,
The number of signals read from the image sensor in the first mode by the control means is substantially equal to the number of signals read from the image sensor in the second mode.
An imaging device characterized by the above-mentioned.
前記制御手段は、前記画素領域のうちの第1の領域に位置する第1の行に対しては、前記第1のモードでの前記読み出しを行い、前記画素領域のうちの前記第1の領域とは異なる第2の領域に位置する第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しを行う
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The control unit performs the readout in the first mode for a first row located in a first area of the pixel area, and performs a read operation in the first area of the pixel area. An image pickup apparatus, wherein the reading in the second mode is performed on a second row located in a second area different from the second area.
前記制御手段は、前記第2の行に対しては、前記第2のモードでの前記読み出しと前記第2のモードとは異なるモードでの読み出しとを行い、
前記第2の領域に位置する前記第2の行に対して行われる前記第2のモードとは異なる前記モードで読み出される信号数は、画像を撮影する際における、前記第1のモード及び前記第2のモードで読み出される信号数と略等しい
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The control means performs the reading in the second mode and the reading in a mode different from the second mode for the second row,
The number of signals read in the mode different from the second mode performed on the second row located in the second area is the number of signals in the first mode and the second mode in capturing an image. An imaging apparatus characterized in that the number of signals read out in the mode 2 is substantially equal to the number of signals read out.
前記第2のモードとは異なる前記モードは、前記第1のモードである
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 3,
The imaging device, wherein the mode different from the second mode is the first mode.
前記制御手段は、前記複数の単位画素のうちの前記第2の領域内に位置する第1の単位画素から前記第1のモードで読み出される信号と、前記第1の単位画素から前記第2のモードで読み出される信号とに基づいて、焦点検出を行う
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 4,
The control means includes: a signal read in the first mode from a first unit pixel located in the second region of the plurality of unit pixels; and a second signal from the first unit pixel. An imaging apparatus for performing focus detection based on a signal read in a mode.
前記制御手段は、前記複数の単位画素の各々から前記第1のモードでそれぞれ読み出される信号に基づいて、被写体の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 4 or 5,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit generates an image of a subject based on signals read out from each of the plurality of unit pixels in the first mode.
前記制御手段は、前記第2の光電変換部で発生した前記電荷に対する前記信号に対して読み出しを行うモードである第3のモードを更にとり得、
前記第2のモードとは異なる前記モードは、前記第3のモードである
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 3,
The control means may further take a third mode which is a mode for reading out the signal for the electric charge generated in the second photoelectric conversion unit,
The imaging apparatus, wherein the mode different from the second mode is the third mode.
前記制御手段は、前記複数の単位画素のうちの前記第2の領域内に位置する第1の単位画素から前記第2のモードで読み出される信号と、前記第1の単位画素から前記第3のモードで読み出される信号とに基づいて、焦点検出を行う
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 7,
The control means includes: a signal read in the second mode from a first unit pixel located in the second region of the plurality of unit pixels; and a third signal from the first unit pixel. An imaging apparatus for performing focus detection based on a signal read in a mode.
前記制御手段は、前記第2の領域内に位置する前記複数の単位画素の各々から前記第2のモードでそれぞれ読み出される信号と、前記第2の領域内に位置する前記複数の単位画素の各々から前記第3のモードでそれぞれ読み出される信号とをそれぞれ合成処理することにより得られる信号と、前記第1の領域内に位置する前記複数の単位画素の各々から前記第1のモードでそれぞれ読み出される信号とに基づいて、被写体の画像を生成する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 7, wherein
The control unit includes a signal that is read in each of the plurality of unit pixels located in the second area in the second mode, and a signal that is read out in each of the plurality of unit pixels located in the second area. And signals obtained by synthesizing signals read out in the third mode from each other, and read out in the first mode from each of the plurality of unit pixels located in the first region. An image pickup apparatus that generates an image of a subject based on a signal.
前記制御手段は、前記第2の領域の設定に限定を加える第1の設定モードと、前記第2の領域の設定に限定を加えない第2の設定モードをとり得、
前記限定は、前記第2の領域の数、前記第2の領域の位置、および、1つの前記第2の領域に含まれる前記単位画素の行の数のうちの少なくともいずれかである
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 2 to 9,
The control means may have a first setting mode that limits the setting of the second area and a second setting mode that does not limit the setting of the second area,
The limitation is at least one of the number of the second areas, the position of the second area, and the number of rows of the unit pixels included in one second area. Imaging device.
前記第2の領域は、合焦状態を検出するための測距枠に対応しており、
前記制御手段は、前記撮像装置の撮影モードまたは焦点調節モードに従って前記第1の設定モードと前記第2の設定モードとを切り替え、前記撮影モードは高フレームレートの撮影モードと低フレームレートの撮影モードとを含み、前記焦点調節モードは、複数の前記測距枠を用いる焦点調節モードと、一つの前記測距枠を用いる焦点調節モードとを含む
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 10,
The second area corresponds to a distance measurement frame for detecting a focus state,
The control unit switches between the first setting mode and the second setting mode according to a shooting mode or a focus adjustment mode of the imaging apparatus, and the shooting mode is a high frame rate shooting mode and a low frame rate shooting mode. Wherein the focus adjustment mode includes a focus adjustment mode using a plurality of the distance measurement frames, and a focus adjustment mode using a single distance measurement frame.
前記制御手段は、前記第2の設定モードにおいて、前記第2の設定モードで設定した前記測距枠で検出された合焦状態に従って測距枠が選択された場合には、前記選択された測距枠を設定する前記第1の設定モードに切り替える
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 11,
In the second setting mode, when the focus detection frame is selected in the second setting mode in accordance with the focus state detected in the focus detection frame set in the second setting mode, the selected measurement mode is selected. An imaging apparatus characterized by switching to the first setting mode for setting a distance frame.
前記制御手段は、前記第1の設定モードにおいて前記第1の領域の設定を変更する場合には、前記画素領域の各行のリセット走査から前記設定を変更する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 10,
The imaging device according to claim 1, wherein, when changing the setting of the first area in the first setting mode, the control means changes the setting from a reset scan of each row of the pixel area.
前記第1の領域は、前記画素領域の垂直方向に設定された複数の第1の領域であり、
前記複数の前記第1の領域のうちの一の前記第1の領域に含まれる前記単位画素の行の数と、前記複数の前記第1の領域のうちの他の前記第1の領域に含まれる前記単位画素の行の数とが異なる
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 2 to 13,
The first region is a plurality of first regions set in a vertical direction of the pixel region,
The number of rows of the unit pixels included in one of the plurality of first regions, and the number of rows of the unit pixels included in another of the plurality of first regions; The number of rows of the unit pixels to be obtained is different.
前記第1の光電変換部と前記第2の光電変換部とでそれぞれ発生した電荷に対応する信号に対して読み出しを行うモードである第1のモードでの読み出しを行うステップと、前記第1の光電変換部で発生した電荷に対応する信号に対して読み出しを行うモードである第2のモードでの読み出しを行うステップと、を含み、
前記第1のモードで前記撮像素子から読み出される信号数は、前記第2のモードで前記撮像素子から読み出される信号数と略等しい、
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 An image sensor having a plurality of micro lenses arranged in a matrix direction and a pixel region in which a plurality of unit pixels are arranged in a matrix direction corresponding to each of the plurality of micro lenses, wherein each of the unit pixels Is a control method of an imaging device including a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit,
Performing reading in a first mode, which is a mode in which reading is performed on signals corresponding to electric charges generated by the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit, respectively; Performing reading in a second mode that is a mode for performing reading on a signal corresponding to the charge generated in the photoelectric conversion unit,
The number of signals read from the image sensor in the first mode is substantially equal to the number of signals read from the image sensor in the second mode.
A method for controlling an imaging device, comprising:
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