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JP2010072193A - Signal generator, and imaging device - Google Patents

Signal generator, and imaging device Download PDF

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JP2010072193A
JP2010072193A JP2008237880A JP2008237880A JP2010072193A JP 2010072193 A JP2010072193 A JP 2010072193A JP 2008237880 A JP2008237880 A JP 2008237880A JP 2008237880 A JP2008237880 A JP 2008237880A JP 2010072193 A JP2010072193 A JP 2010072193A
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JP
Japan
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unit
charge
signal
light receiving
receiving unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008237880A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Takei
達也 武井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2008237880A priority Critical patent/JP2010072193A/en
Publication of JP2010072193A publication Critical patent/JP2010072193A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal generator and an imaging device for reducing an electric power consumption and reducing a chip area, while maintaining high range-finding accuracy. <P>SOLUTION: One shift register is shared in a first pixel row and the second pixel row, by arranging the first and second pixel rows comprising a plurality of photoelectric transfer elements for accumulating a signal charge in response to an incident light amount, in parallel, while shifted relatively in the direction of arranging the photoelectric transfer elements, and by arranging a storage part for holding a charge generated in each photoelectric transfer element and the shift register for transferring the charge, between the first and second pixel rows. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、焦点検出用の信号を生成する信号生成装置に関する。また、本発明は、本信号生成装置を有する撮像装置にも関する。   The present invention relates to a signal generation device that generates a focus detection signal. The present invention also relates to an imaging device having the signal generation device.

オートフォーカスカメラに用いられている焦点検出方式の一つとして、位相差検出方式が知られている。位相差検出方式では、撮像光学系の一次結像等価面における同一点の光束は瞳分割光学系で分割される。分割された光束は、複数個の受光素子からなる一対の画素列に入射され、被写体像として各画素列で検出される。これら検出された被写体像の二像間隔値から、撮像画面内に配置された測距点における焦点状態が検出される。焦点検出の精度は、対となる画素列(基準部と参照部)間の距離と画素幅によって決定される。焦点検出の精度を向上させるために画素列間の距離を広げるとチップサイズが大きくなってしまう。一方、画素の製造技術によって画素幅の最小値は制限されてしまっている。   A phase difference detection method is known as one of focus detection methods used in autofocus cameras. In the phase difference detection method, light beams at the same point on the primary imaging equivalent surface of the imaging optical system are split by the pupil splitting optical system. The divided light flux is incident on a pair of pixel columns composed of a plurality of light receiving elements, and is detected in each pixel column as a subject image. From the two image interval values of the detected subject image, the focus state at the distance measuring point arranged in the imaging screen is detected. The accuracy of focus detection is determined by the distance and pixel width between a pair of pixel columns (a reference portion and a reference portion). If the distance between the pixel columns is increased in order to improve the accuracy of focus detection, the chip size is increased. On the other hand, the minimum pixel width is limited by the pixel manufacturing technology.

画素列間の距離や画素幅を変えることなく焦点検出の精度を向上させる方法として、特許文献1に記載の方法が知られている。この特許文献1では、一つのラインセンサに対して、それと同一形状の二つのラインセンサを画素幅の半分の距離だけ画素幅方向にずらして配置している。この位置をずらして配置された画素からの信号を、各ラインセンサに対応して設けたシフトレジスタで順次転送し、その信号を用いて測距演算を行うことで、焦点状態の検出精度を21/2倍に向上させている。
特開2006−285080号公報
As a method for improving the accuracy of focus detection without changing the distance between pixel columns or the pixel width, a method described in Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, two line sensors having the same shape as one line sensor are shifted in the pixel width direction by a distance half the pixel width. The signals from the pixels that are shifted in position are sequentially transferred by a shift register provided for each line sensor, and distance measurement is performed using the signals, thereby improving the focus state detection accuracy to 2 It is improved by a factor of 1/2 .
JP 2006-285080 A

しかしながら、特許文献1では、焦点の検出精度は高められているが、一つの画素列に対応して一つのシフトレジスタが必要になっており、その全てのシフトレジスタを常に動作させているため、消費電力が三倍になり、またシフトレジスタの面積分だけチップが大きくなる。   However, in Patent Document 1, although the focus detection accuracy is improved, one shift register is required corresponding to one pixel column, and all the shift registers are always operated. Power consumption is tripled, and the chip becomes larger by the area of the shift register.

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、高い測距精度を保ったまま、消費電力を低くし、かつチップ面積を小さくすることができる信号生成装置及び撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a signal generation device and an imaging device capable of reducing power consumption and reducing the chip area while maintaining high distance measurement accuracy. For the purpose.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、第一の方向に一次元に並べられ、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子からなる第一の受光部(図1の上側受光部100に対応)と、前記第一の方向に一次元に並べられた複数の前記光電変換素子からなり、前記第一の方向と交差する第二の方向に、前記第一の受光部とは所定の間隔を持って配置されると共に、前記第一の受光部とは前記第一の方向に所定量ずらして配置された第二の受光部(図1の下側受光部110に対応)と、前記第一の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第一の電荷保持部(図1の上側ストレージ部102に対応)と、前記第二の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第二の電荷保持部(図1の下側ストレージ部112に対応)と、前記第一の受光部及び前記第二の受光部の間に配置され、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部に保持された前記信号電荷を出力側に転送する電荷転送部(図1のシフトレジスタ12に対応)と、前記電荷転送部から転送された前記信号電荷を焦点検出用の電圧信号に変換する変換部(図1のFDA(Floating Diffusion Amplifier)13に対応)と、を有することを特徴とする信号生成装置である。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a first light-receiving unit that is arranged in a first dimension in a first direction and includes a plurality of photoelectric conversion elements that accumulate signal charges according to the amount of incident light. (Corresponding to the upper light receiving unit 100 in FIG. 1) and a plurality of the photoelectric conversion elements arranged one-dimensionally in the first direction, and in the second direction intersecting the first direction, A second light receiving portion (lower light receiving portion in FIG. 1) arranged with a predetermined distance from one light receiving portion and shifted by a predetermined amount in the first direction from the first light receiving portion. And a first charge holding unit (corresponding to the upper storage unit 102 in FIG. 1) that is provided corresponding to the first light receiving unit and holds the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element. ), And corresponding to the second light receiving portion, and accumulated by the photoelectric conversion element The first charge is disposed between a second charge holding unit (corresponding to the lower storage unit 112 in FIG. 1) that holds the signal charge, the first light receiving unit, and the second light receiving unit. A charge transfer unit (corresponding to the shift register 12 in FIG. 1) for transferring the signal charge held in the holding unit and the second charge holding unit to the output side; and the signal charge transferred from the charge transfer unit. It is a signal generator characterized by having a conversion part (corresponding to FDA (Floating Diffusion Amplifier) 13 in FIG. 1) for converting into a voltage signal for focus detection.

また、本発明の信号生成装置は、設定可能な動作シーケンスを複数有し、設定された動作シーケンスに応じて前記第一の受光部及び前記第二の受光部の各々から対応する前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部への前記信号電荷の転送と、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部の各々から前記電荷転送部への前記信号電荷の転送と、前記電荷転送部における前記信号電荷の転送と、を各々制御する制御部(図1の制御部3に対応)をさらに有することを特徴とする。   In addition, the signal generation device of the present invention has a plurality of settable operation sequences, and the first light receiving unit corresponding to each of the first light receiving unit and the second light receiving unit according to the set operation sequence. Transfer of the signal charge to the charge holding unit and the second charge holding unit; and transfer of the signal charge from each of the first charge holding unit and the second charge holding unit to the charge transfer unit; And a control unit (corresponding to the control unit 3 in FIG. 1) for controlling the transfer of the signal charges in the charge transfer unit.

また、本発明の信号生成装置は、前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の前記信号電荷のうち一方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させてから他方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンス(図3に対応)を有することを特徴とする。   Further, the signal generation device of the present invention is configured such that, as the settable operation sequence, all of the light receiving portions of one of the signal charges of the first light receiving portion and the second light receiving portion accumulated in the same period. It has an operation sequence (corresponding to FIG. 3) in which the signal charges are transferred to the charge transfer unit and then all the signal charges of the other light receiving unit are transferred to the charge transfer unit.

また、本発明の信号生成装置は、前記設定可能な動作シーケンスとして、前記第一の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第二の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させ、前記第二の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第一の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンス(図4に対応)を有することを特徴とする。   In the signal generating device of the present invention, as the settable operation sequence, the signal charge stored in the second light receiving unit is stored while the signal charge is stored in the first light receiving unit. An operation sequence for transferring the signal charge stored in the first light receiving unit to the charge transfer unit while transferring the signal charge to the charge transfer unit and storing the signal charge in the second light receiving unit ( (Corresponding to FIG. 4).

また、本発明の信号生成装置は、前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の全ての前記信号電荷を同時に前記電荷転送部へ転送させる動作シーケンス(図5に対応)を有することを特徴とする。   In the signal generating device of the present invention, as the settable operation sequence, all the signal charges of the first light receiving unit and the second light receiving unit accumulated in the same period are simultaneously transferred to the charge transfer unit. And an operation sequence (corresponding to FIG. 5).

また、本発明は、撮像素子(図6の撮像素子509に対応)と、被写体からの光を前記撮像素子に入射させる光学系(図6のフォーカスレンズ400に対応)と、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の信号生成装置(図6のAFセンサ510、制御部513に対応)と、前記信号生成装置から出力された電圧信号を処理する信号処理部(図6の焦点演算部511、レンズ駆動信号生成部512に対応)と、前記信号処理部の処理結果に応じて前記光学系を移動させ、焦点位置を調節する駆動部(図6のレンズ駆動部401に対応)と、を有することを特徴とする撮像装置である。   The present invention also includes an image sensor (corresponding to the image sensor 509 in FIG. 6), an optical system (corresponding to the focus lens 400 in FIG. 6) for causing light from a subject to enter the image sensor, and claims 1 to 10. 6. The signal generation device according to any one of items 5 (corresponding to the AF sensor 510 and the control unit 513 in FIG. 6) and a signal processing unit that processes the voltage signal output from the signal generation device (the focus calculation unit in FIG. 6). 511, corresponding to the lens drive signal generation unit 512), a drive unit (corresponding to the lens drive unit 401 in FIG. 6) that moves the optical system according to the processing result of the signal processing unit and adjusts the focal position, It is an imaging device characterized by having.

上記において、括弧で括った部分の記述は、後述する本発明の実施形態と本発明の構成要素とを便宜的に対応付けるためのものであり、この記述によって本発明の内容が限定されるわけではない。   In the above description, the description in parentheses is for the purpose of associating the embodiment of the present invention described later with the components of the present invention for convenience, and the contents of the present invention are not limited by this description. Absent.

本発明によれば、第一の受光部と第二の受光部が第一の方向に所定量ずらして配置されているので、高い測距精度を保つことができる。また、第一の受光部及び第二の受光部の両方に対して共通の電荷転送部が配置されているので、受光部毎に個別の電荷転送部が配置されている場合と比較して、消費電力を低くし、かつチップ面積を小さくすることができる。   According to the present invention, since the first light receiving unit and the second light receiving unit are arranged with a predetermined amount shifted in the first direction, high ranging accuracy can be maintained. In addition, since a common charge transfer unit is arranged for both the first light receiving unit and the second light receiving unit, compared to the case where individual charge transfer units are arranged for each light receiving unit, Power consumption can be reduced and the chip area can be reduced.

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態による信号生成装置の構成を示している。この信号生成装置は、カメラの測距用センサに用いられているCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ及びその制御回路の例を示している。図1に示すように、この信号生成装置は、上側画素列10、下側画素列11、シフトレジスタ12、及びFDA13を有する撮像部1と、シーケンス設定部2と、制御部3とで構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a signal generation device according to an embodiment of the present invention. This signal generator shows an example of a CCD (Charge Coupled Device) image sensor and its control circuit used for a distance measuring sensor of a camera. As shown in FIG. 1, the signal generation device includes an imaging unit 1 having an upper pixel column 10, a lower pixel column 11, a shift register 12, and an FDA 13, a sequence setting unit 2, and a control unit 3. ing.

上側画素列10は、上側受光部100と、上側蓄積ゲート部101と、上側ストレージ部102と、上側転送ゲート部103とを有する。また、下側画素列11は、下側受光部110と、下側蓄積ゲート部111と、下側ストレージ部112と、下側転送ゲート部113とを有する。ここで、説明の簡略化のために、上側受光部100と下側受光部110を合わせて受光部と呼び、上側蓄積ゲート部101と下側蓄積ゲート部111を合わせて蓄積ゲート部と呼び、上側ストレージ部102と下側ストレージ部112を合わせてストレージ部と呼び、上側転送ゲート部103と下側転送ゲート部113を合わせて転送ゲート部と呼ぶこととする。   The upper pixel column 10 includes an upper light receiving unit 100, an upper storage gate unit 101, an upper storage unit 102, and an upper transfer gate unit 103. The lower pixel column 11 includes a lower light receiving unit 110, a lower accumulation gate unit 111, a lower storage unit 112, and a lower transfer gate unit 113. Here, for simplification of description, the upper light receiving unit 100 and the lower light receiving unit 110 are collectively referred to as a light receiving unit, and the upper storage gate unit 101 and the lower storage gate unit 111 are collectively referred to as a storage gate unit, The upper storage unit 102 and the lower storage unit 112 are collectively referred to as a storage unit, and the upper transfer gate unit 103 and the lower transfer gate unit 113 are collectively referred to as a transfer gate unit.

撮像部1は、入射した光信号を電気信号に変換し、出力する。光信号から電気信号への変換は受光部で行われる。受光部は、分割された複数の光電変換素子で構成されている。この分割された光電変換素子のことを画素と呼び、分割された一つ分の画素を一画素とする。また、受光部は、複数の画素の集まり毎に分割され、その画素の集まりを画素列と呼び、その一つ分の画素列を一画素列とする。   The imaging unit 1 converts an incident optical signal into an electrical signal and outputs it. Conversion from the optical signal to the electric signal is performed by the light receiving unit. The light receiving unit is composed of a plurality of divided photoelectric conversion elements. This divided photoelectric conversion element is called a pixel, and one divided pixel is defined as one pixel. The light receiving unit is divided for each group of a plurality of pixels. The group of pixels is referred to as a pixel column, and one pixel column is defined as one pixel column.

上側画素列10及び下側画素列11は同一の構成をしており、各画素列内の受光部では複数の光電変換素子が第一の方向(図1中の水平方向)に一次元に並べられている。また、上側画素列10及び下側画素列11は、第二の方向(図1中の垂直方向)に所定の間隔を持って配置されている。上側画素列10及び下側画素列11内の受光部を構成する各光電変換素子には、入射光量に応じた信号電荷が蓄積される。下側画素列11は、上側画素列10に対して画素幅の半分の距離だけ上記第一の方向にずらし、また、上下を反転させて配置されている。以降、この画素配置を千鳥画素配置と呼ぶこととする。   The upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 have the same configuration, and a plurality of photoelectric conversion elements are arranged one-dimensionally in the first direction (horizontal direction in FIG. 1) in the light receiving section in each pixel column. It has been. The upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 are arranged with a predetermined interval in the second direction (vertical direction in FIG. 1). A signal charge corresponding to the amount of incident light is accumulated in each photoelectric conversion element constituting the light receiving unit in the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11. The lower pixel column 11 is arranged so as to be shifted in the first direction by a distance that is half the pixel width with respect to the upper pixel column 10 and inverted upside down. Hereinafter, this pixel arrangement is referred to as a staggered pixel arrangement.

蓄積ゲート部、ストレージ部、及び転送ゲート部は、受光部と同様に一画素分毎に分割された複数の蓄積ゲート、ストレージ、転送ゲートでそれぞれ構成されており、一画素に対してそれぞれ一つずつの蓄積ゲート、ストレージ、及び転送ゲートが設けられている。一組の画素、蓄積ゲート、ストレージ及び転送ゲートはシフトレジスタ12に沿って並べられており、シフトレジスタ12は上側画素列10と下側画素列11にはさまれる形で配置され、シフトレジスタ12の一区画は上側画素列10と下側画素列11の同一画素番号の画素に接続されている。画素で発生した信号電荷は、蓄積ゲート、ストレージ、転送ゲート、シフトレジスタ12の順に転送される。シフトレジスタ12の出力端はFDA13に接続されており、順次転送されてきた信号電荷は、FDA13により電圧信号Voutとして出力される。   The accumulation gate unit, the storage unit, and the transfer gate unit are each composed of a plurality of accumulation gates, storage units, and transfer gates divided for each pixel in the same manner as the light receiving unit, one for each pixel. Each storage gate, storage, and transfer gate is provided. A set of pixels, storage gates, storage and transfer gates are arranged along the shift register 12, and the shift register 12 is arranged so as to be sandwiched between the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11. Is connected to the pixels having the same pixel number in the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11. The signal charge generated in the pixel is transferred in the order of the accumulation gate, storage, transfer gate, and shift register 12. The output terminal of the shift register 12 is connected to the FDA 13, and the signal charges sequentially transferred are output as a voltage signal Vout by the FDA 13.

シーケンス設定部2は、制御部3が各種制御信号を生成するタイミングを変更する制御信号modeを生成する。生成された制御信号modeは制御部3へ入力される。   The sequence setting unit 2 generates a control signal mode that changes the timing at which the control unit 3 generates various control signals. The generated control signal mode is input to the control unit 3.

制御部3は、シーケンス設定部2からの制御信号modeを受け、制御信号phi、TG1U、TG2U、rsU、TG1L、TG2L、rsLを生成する。制御部3で生成された制御信号phiはシフトレジスタ12に入力され、制御信号TG1Uは上側蓄積ゲート部101に入力され、制御信号TG2Uは上側転送ゲート部103に入力され、制御信号rsUは上側ストレージ部102に入力され、制御信号TG1Lは下側蓄積ゲート部111に入力され、制御信号TG2Lは下側転送ゲート部113に入力され、制御信号rsLは下側ストレージ部112に入力される。 The control unit 3 receives the control signal mode from the sequence setting unit 2 and generates control signals phi, TG1 U , TG2 U , rs U , TG1 L , TG2 L , and rs L. The control signal phi generated by the control unit 3 is input to the shift register 12, the control signal TG1 U is input to the upper storage gate unit 101, the control signal TG2 U is input to the upper transfer gate unit 103, and the control signal rs U Is input to the upper storage unit 102, the control signal TG1 L is input to the lower storage gate unit 111, the control signal TG2 L is input to the lower transfer gate unit 113, and the control signal rs L is input to the lower storage unit 112. Entered.

制御信号phiは、シフトレジスタ12上の電荷を順次転送する制御信号である。制御信号TG1Uは、上側受光部100で蓄積された電荷を上側ストレージ部102に転送する制御信号である。制御信号TG1Lは、下側受光部110で蓄積された電荷を下側ストレージ部112に転送する制御信号である。制御信号TG2Uは、上側ストレージ部102に蓄積されている電荷をシフトレジスタ12に転送する制御信号である。制御信号TG2Lは、下側ストレージ部112に蓄積されている電荷をシフトレジスタ12に転送する制御信号である。制御信号rsUは、上側ストレージ部102の電荷をリセットする制御信号である。制御信号rsLは、下側ストレージ部112の電荷をリセットする制御信号である。 The control signal phi is a control signal for sequentially transferring charges on the shift register 12. The control signal TG 1 U is a control signal for transferring the charge accumulated in the upper light receiving unit 100 to the upper storage unit 102. The control signal TG1 L is a control signal for transferring the charge accumulated in the lower light receiving unit 110 to the lower storage unit 112. Control signal TG2 U is a control signal for transferring the charge stored in the upper storage portion 102 to the shift register 12. The control signal TG2 L is a control signal for transferring the charge accumulated in the lower storage unit 112 to the shift register 12. The control signal rs U is a control signal that resets the charge of the upper storage unit 102. The control signal rs L is a control signal that resets the charge in the lower storage unit 112.

上述した構成では、一つのシフトレジスタで二つの画素列の信号を読み出すことが可能である。この結果、焦点位置検出精度を21/2倍に保ちながら、チップ面積をシフトレジスタの分だけ小さくすることができ、また消費電力も小さくすることができる。 With the above-described configuration, it is possible to read out signals of two pixel columns with one shift register. As a result, the chip area can be reduced by the shift register and the power consumption can be reduced while maintaining the focal position detection accuracy at 21/2 times.

次に、上記のように構成された信号生成装置の動作を説明する。図2は、一つの画素列についての動作モードと制御信号と電圧信号の関係を示している。図2では説明の簡略化のために、制御信号TG1U、TG1Lを制御信号TG1で代表し、制御信号TG2U、TG2Lを制御信号TG2で代表し、制御信号rsU、rsLを制御信号rsで代表している。また、図2では、上段より、動作モード、Vout、phi、rs、TG1、TG2の順に並べてある。 Next, the operation of the signal generator configured as described above will be described. FIG. 2 shows the relationship among the operation mode, control signal, and voltage signal for one pixel column. In FIG. 2, for simplification of description, the control signals TG1 U and TG1 L are represented by the control signal TG1, the control signals TG2 U and TG2 L are represented by the control signal TG2, and the control signals rs U and rs L are controlled. This is represented by signal rs. In FIG. 2, the operation modes, V out , phi, rs, TG1, and TG2 are arranged in this order from the top.

設定モードでは、蓄積条件及び読み出し条件が設定される。蓄積条件及び読み出し条件が設定されると、動作モードは蓄積モードに移行する。蓄積モードでは、照射光量に応じて発生した電荷が受光部に蓄積される。蓄積開始前は、制御信号TG1、TG2、及びrsはLレベルに設定されている。蓄積モードでは、まず、制御信号TG1が一定期間Hレベルになることにより、受光部に溜まっていた電荷が蓄積ゲート部を通してストレージ部に移動し、受光部の電荷が空になる。また、制御信号rsも同時にHレベルになり、ストレージ部の電荷がリセットされる。これにより、蓄積開始時には、受光部及びストレージ部に電荷が溜まっていない状態になる。この状態で、制御信号TG1がLレベルになることで、受光部は蓄積状態になり、電荷の蓄積が開始される。   In the setting mode, accumulation conditions and readout conditions are set. When the accumulation condition and the read condition are set, the operation mode shifts to the accumulation mode. In the accumulation mode, charges generated according to the amount of irradiation light are accumulated in the light receiving unit. Before the start of accumulation, the control signals TG1, TG2, and rs are set to L level. In the accumulation mode, first, when the control signal TG1 becomes H level for a certain period, the charge accumulated in the light receiving portion moves to the storage portion through the accumulation gate portion, and the charge in the light receiving portion becomes empty. In addition, the control signal rs simultaneously becomes H level, and the charge in the storage unit is reset. Thereby, at the start of accumulation, no charge is accumulated in the light receiving unit and the storage unit. In this state, when the control signal TG1 becomes L level, the light receiving unit is in an accumulation state, and charge accumulation is started.

制御信号rsが電荷の蓄積中にLレベルになると、ストレージ部は電荷保持状態になる。受光部が一定量の電荷を蓄積するか、または蓄積時間が一定時間に達すると、制御信号TG1が一定期間Hレベルになり、受光部に蓄積されていた電荷がストレージ部に移動する。これにより、各画素で蓄積された電荷が、それぞれの画素に対応するストレージ部に保持され、蓄積終了状態になる。   When the control signal rs becomes L level during charge accumulation, the storage unit enters a charge holding state. When the light receiving unit accumulates a certain amount of charge or when the accumulation time reaches a certain time, the control signal TG1 becomes H level for a certain period, and the charge accumulated in the light receiving unit moves to the storage unit. Thereby, the electric charge accumulated in each pixel is held in the storage unit corresponding to each pixel, and the accumulation is completed.

蓄積モードが終了すると、電荷転送モードに移行する。電荷転送モードの開始直前に、制御信号TG2が一定期間Hレベルになり、ストレージ部に保持されている電荷がシフトレジスタ12に転送される。シフトレジスタ12に転送された電荷は、電荷転送モードにおいて、制御信号phiに同期して順次FDA13に向かって転送される。シフトレジスタ12で転送された電荷はFDA13によって信号電圧Voutに変換され、出力される。 When the accumulation mode ends, the mode shifts to the charge transfer mode. Just before the start of the charge transfer mode, the control signal TG2 becomes H level for a certain period, and the charge held in the storage unit is transferred to the shift register 12. The charges transferred to the shift register 12 are sequentially transferred toward the FDA 13 in synchronization with the control signal phi in the charge transfer mode. The charge transferred by the shift register 12 is converted into a signal voltage V out by FDA13, is output.

なお、上記に示した画素列が位相差式の測距センサとして動作する場合には、物理的に位置が離れており、また、光学的に同一点からの光を受光する対となる画素列が必要であるが、本実施形態では構成及び制御がまったく同じであるため、省略している。   When the above-described pixel column operates as a phase difference type distance measuring sensor, the pixel column is physically separated from each other, and is a pair of pixel columns that optically receive light from the same point. However, since the configuration and control are exactly the same in this embodiment, they are omitted.

次に、図3から図5を用いて、高精度測距動作シーケンス、連続測距動作シーケンス、高速測距動作シーケンスのそれぞれの動作について説明する。なお、回路の動作と制御信号の関係は、図2を用いて説明したものと同一であるため、詳細な説明は省略する。また、回路の動作シーケンスは、シーケンス設定部2からの制御信号modeによって設定されるが、図3から図5では省略している。   Next, operations of the high-precision ranging operation sequence, the continuous ranging operation sequence, and the high-speed ranging operation sequence will be described with reference to FIGS. Note that the relationship between the circuit operation and the control signal is the same as that described with reference to FIG. The circuit operation sequence is set by the control signal mode from the sequence setting unit 2, but is not shown in FIGS. 3 to 5.

図3は、高精度測距動作シーケンスにおける各制御信号及び出力波形を示している。図3では、上段より、Vout、上側画素列動作モード、下側画素列動作モード、rsU、TG1U、TG2U、rsL、TG1L、TG2Lの順に並べてある。高精度測距動作シーケンスでは、上側画素列10、下側画素列11に対して、同一の蓄積制御が行われ、読み出し開始タイミングの異なる読み出し制御が行われる。 FIG. 3 shows control signals and output waveforms in the high-precision distance measuring operation sequence. In FIG. 3, V out , upper pixel column operation mode, lower pixel column operation mode, rs U , TG 1 U , TG 2 U , rs L , TG 1 L , and TG 2 L are arranged in this order from the top. In the high-precision distance measuring operation sequence, the same accumulation control is performed on the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11, and the readout control with different readout start timings is performed.

回路の動作シーケンスとしては、まず、設定モードで全画素列に対して同一の蓄積条件が設定される。その後、動作モードが蓄積モードに移行し、全画素列が一斉に蓄積を開始する。蓄積モードの終了時には、制御信号TG1U、TG1Lが同時に一時的にHレベルになる。これにより、受光部の電荷はすべてストレージ部に転送され、蓄積モードが終了する。続いて、制御信号TG2Uが一時的にHレベルになり、上側画素列10の電荷がシフトレジスタ12に転送され、制御信号phiに同期して順次、出力電圧Voutとして出力される。 As an operation sequence of the circuit, first, the same accumulation condition is set for all the pixel columns in the setting mode. Thereafter, the operation mode shifts to the accumulation mode, and all pixel columns start accumulation all at once. At the end of the accumulation mode, the control signals TG1 U and TG1 L temporarily become H level simultaneously. As a result, all charges in the light receiving unit are transferred to the storage unit, and the accumulation mode ends. Subsequently, the control signal TG2 U temporarily becomes H level, the charge of the upper pixel row 10 is transferred to the shift register 12, sequentially in synchronism with the control signal phi, is output as the output voltage V out.

上側画素列10の信号が転送され終わると、今度は制御信号TG2Lが一時的にHレベルになり、下側画素列11の電荷がシフトレジスタ12に転送され、制御信号phiに同期して順次、出力電圧Voutとして出力される。従って、撮像部1からは、同一被写体に対し、同一時間の露光により蓄積された電荷を変換した電圧信号Voutが出力される。このようにして得られた電圧信号Voutに対して測距演算を行うことで、上側画素列10のみ、あるいは下側画素列11のみを使用した場合に比べて、焦点位置検出精度は21/2倍になる。上記の高精度測距動作シーケンスは、動きがない、あるいは動きが少ない被写体(静止物体等)を撮像する場合に適している。 When the signal of the upper pixel column 10 has been transferred, the control signal TG2 L temporarily becomes H level, the charge of the lower pixel column 11 is transferred to the shift register 12, and sequentially in synchronization with the control signal phi. Is output as the output voltage V out . Therefore, the imaging unit 1 outputs a voltage signal Vout obtained by converting the charge accumulated by exposure for the same time for the same subject. By performing distance measurement on the voltage signal Vout obtained in this way, the focus position detection accuracy is 2 1 compared to the case where only the upper pixel column 10 or only the lower pixel column 11 is used. / 2 times. The above high-precision distance measuring operation sequence is suitable for imaging a subject (such as a stationary object) that does not move or moves little.

図4は、上側画素列10と下側画素列11で蓄積と読み出しを交互に行う連続測距動作シーケンスにおける各制御信号及び出力波形を示している。図4では、上段より、Vout、上側画素列動作モード、下側画素列動作モード、rsU、TG1U、TG2U、rsL、TG1L、TG2Lの順に並べてある。連続測距動作シーケンスでは、上側画素列10と下側画素列11に分けて、蓄積制御及び読み出し制御が行われる。 FIG. 4 shows control signals and output waveforms in a continuous ranging operation sequence in which accumulation and readout are alternately performed in the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11. In FIG. 4, V out , upper pixel column operation mode, lower pixel column operation mode, rs U , TG1 U , TG2 U , rs L , TG1 L , TG2 L are arranged in this order from the top. In the continuous ranging operation sequence, accumulation control and readout control are performed separately for the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11.

回路の動作シーケンスとしては、まず、上側画素列10が設定モードになり、蓄積条件及び読み出し条件が設定される。このとき、下側画素列11は電荷転送モードになっているが、まだ蓄積が行われていないため、有効な出力は得られない。続いて、上側画素列10が蓄積モードに移行し、蓄積を開始する。上側画素列10の蓄積が終了すると、制御信号TG1UがHレベルになる。これにより、上側受光部100の電荷はすべて上側ストレージ部102に転送される。 As an operation sequence of the circuit, first, the upper pixel column 10 is set to a setting mode, and accumulation conditions and readout conditions are set. At this time, although the lower pixel column 11 is in the charge transfer mode, no effective output can be obtained because accumulation has not yet been performed. Subsequently, the upper pixel row 10 shifts to the accumulation mode and starts accumulation. When the accumulation of the upper pixel column 10 is finished, the control signal TG1 U becomes H level. As a result, all charges in the upper light receiving unit 100 are transferred to the upper storage unit 102.

上側画素列10の蓄積時間が、下側画素列11の全画素分を読み出す時間より長い場合には、制御信号TG1UがLレベルになると同時に制御信号TG2UがHレベルになる。また、上側画素列10の蓄積時間が、下側画素列11の全画素分を読み出す時間より短い場合には、下側画素列11の全画素分を読み出すために必要な時間が経過したのちに制御信号TG2UがHレベルになる。 When the accumulation time of the upper pixel column 10 is longer than the time for reading all the pixels of the lower pixel column 11, the control signal TG1 U becomes L level and the control signal TG2 U becomes H level at the same time. Further, when the accumulation time of the upper pixel column 10 is shorter than the time for reading all the pixels of the lower pixel column 11, the time necessary for reading all the pixels of the lower pixel column 11 has elapsed. The control signal TG2 U becomes H level.

制御信号TG2UがHレベルになると、上側ストレージ部102の電荷がシフトレジスタ12に転送され、上側画素列10は電荷転送モードに移行する。上側画素列10が電荷転送モードになると、下側画素列11は設定モードに移行し、蓄積条件及び読み出し条件が設定される。その後、下側画素列11が蓄積モードに移行し、蓄積を開始する。下側画素列11の蓄積が終了すると、制御信号TG1LがHレベルになる。これにより、下側受光部110の電荷はすべて下側ストレージ部112に転送される。 When the control signal TG2 U becomes H level, the charge of the upper storage portion 102 is transferred to the shift register 12, the upper pixel row 10 is shifted to the charge transfer mode. When the upper pixel column 10 enters the charge transfer mode, the lower pixel column 11 shifts to the setting mode, and accumulation conditions and readout conditions are set. Thereafter, the lower pixel column 11 shifts to the accumulation mode and starts accumulation. When the accumulation of the lower pixel column 11 is completed, the control signal TG1 L becomes H level. As a result, all charges in the lower light receiving unit 110 are transferred to the lower storage unit 112.

下側画素列11の蓄積時間が上側画素列10の全画素分を読み出す時間より長い場合には、制御信号TG1LがLレベルになると同時に制御信号TG2LがHレベルになる。また、下側画素列の蓄積時間が上側画素列の全画素分を読み出す時間より短い場合には、上側画素列10の全画素分を読み出す時間が経過したのちに制御信号TG2LがHレベルになる。 When the accumulation time of the lower pixel column 11 is longer than the time for reading all the pixels of the upper pixel column 10, the control signal TG1 L becomes L level and the control signal TG2 L becomes H level at the same time. In addition, when the accumulation time of the lower pixel column is shorter than the time for reading all the pixels of the upper pixel column, the control signal TG2 L becomes H level after the time for reading all the pixels of the upper pixel column 10 has elapsed. Become.

制御信号TG2LがHレベルになると、下側ストレージ部112の電荷がシフトレジスタ12に転送され、下側画素列11は電荷転送モードに移行する。ここで、先に電荷転送モードに移行していた上側画素列10は、上側画素列10の全画素分の信号読み出しが終了すると、再び設定モードに移行し、蓄積条件及び読み出し条件が設定された後、蓄積モードに移行する。そして、蓄積モードが終了すると、上側画素列10は電荷転送モードに移行し、上側画素列10の全画素分の信号読み出しが終了すると再び設定モードに移行するシーケンスを繰り返す。下側画素列11も同様のシーケンスを繰り返す。 When the control signal TG2 L becomes H level, the charge in the lower storage unit 112 is transferred to the shift register 12, and the lower pixel column 11 shifts to the charge transfer mode. Here, when the signal readout for all the pixels of the upper pixel column 10 is completed, the upper pixel column 10 that has been previously shifted to the charge transfer mode is shifted to the setting mode again, and the accumulation condition and the readout condition are set. After that, the storage mode is entered. When the accumulation mode ends, the upper pixel column 10 shifts to the charge transfer mode, and when the signal readout for all the pixels in the upper pixel column 10 ends, the sequence shifts to the setting mode again. The lower pixel column 11 repeats the same sequence.

このような動作により、上側画素列10と下側画素列11は蓄積モードと電荷転送モードを入れ違いに行い、一定期間ずれた周期で被写体からの測距情報を出力する。上記の連続測距動作シーケンスは、一定速度で移動している被写体に対して動体予測を用いる場合に適している。   By such an operation, the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 perform the accumulation mode and the charge transfer mode in a reversed manner, and output distance measurement information from the subject at a period shifted by a certain period. The above-mentioned continuous ranging operation sequence is suitable when moving object prediction is used for a subject moving at a constant speed.

図5は、上側画素列10と下側画素列11を合わせて一つの画素として使用する高速測距動作シーケンスにおける各制御信号及び出力波形を示している。図5では、Vout、上側画素列動作モード、下側画素列動作モード、rsU、TG1U、TG2U、rsL、TG1L、TG2Lの順に並べてある。高速測距動作シーケンスでは、上側画素列10と下側画素列11に対して、同一の蓄積制御及び読み出し制御が行われる。 FIG. 5 shows control signals and output waveforms in a high-speed ranging operation sequence in which the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 are combined and used as one pixel. In FIG. 5, V out , upper pixel column operation mode, lower pixel column operation mode, rs U , TG 1 U , TG 2 U , rs L , TG 1 L and TG 2 L are arranged in this order. In the high-speed ranging operation sequence, the same accumulation control and readout control are performed on the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11.

回路の動作シーケンスとしては、まず、設定モードで上側画素列10と下側画素列11に対して同一の蓄積条件及び読み出し条件が設定される。その後、動作モードが蓄積モードに移行し、全画素列が一斉に蓄積を開始する。蓄積モードは他の動作シーケンス時に比べて半分の時間で終了し、制御信号TG1U、TG1Lが同時にHレベルになる。これにより、受光部の電荷はすべてストレージ部に転送される。 As an operation sequence of the circuit, first, the same accumulation condition and readout condition are set for the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 in the setting mode. Thereafter, the operation mode shifts to the accumulation mode, and all pixel columns start accumulation all at once. The accumulation mode is completed in half the time compared to other operation sequences, and the control signals TG1 U and TG1 L simultaneously become H level. Thereby, all the charges in the light receiving unit are transferred to the storage unit.

その後、制御信号TG1U、TG1Lが再びLレベルになると同時に、制御信号TG2U、TG2LがHレベルになり、ストレージ部の電荷はシフトレジスタ12に転送される。従って、シフトレジスタ12には、上側画素列10と下側画素列11の同一画素番号の電荷が足しあわされて転送されることになる。シフトレジスタ12に電荷が転送されると、動作モードは電荷転送モードに移行する。電荷転送モードの時間は、すでにシフトレジスタ12で電荷が足しあわされているため、上側画素列10と下側画素列11を順番に読み出した場合に比べて半分の時間になる。 Thereafter, the control signals TG1 U and TG1 L again become L level, and at the same time, the control signals TG2 U and TG2 L become H level, and the charge in the storage unit is transferred to the shift register 12. Accordingly, the charges having the same pixel numbers in the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 are added to the shift register 12 and transferred. When charges are transferred to the shift register 12, the operation mode shifts to the charge transfer mode. The charge transfer mode time is half that of the case where the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 are read in order because charges are already added in the shift register 12.

上記の高速測距動作シーケンスは、動体予測が難しい被写体(フィギュアスケート等)を撮像する場合や、暗い被写体を撮像する場合に適している。   The above high-speed ranging operation sequence is suitable for imaging a subject (such as figure skating) that is difficult to predict a moving object or for capturing a dark subject.

次に、上記の信号生成装置を有するカメラ(撮像装置)を説明する。図6は、カメラのうち、特に焦点状態の検出に係わる構成を示している。図6に示すカメラは、一眼レフレックス方式のカメラであり、フォーカスレンズ400及びレンズ駆動部401からなるレンズユニット4と、メインミラー500、サブミラー501、スクリーン502、ペンタプリズム503、接眼レンズ504、コンデンサレンズ505、固定ミラー506、瞳分割絞り507、瞳分割レンズ508、撮像素子509、AFセンサ510、焦点演算部511、レンズ駆動信号生成部512、及び制御部513からなるカメラボディ5とで構成されている。レンズユニット4は、カメラボディ5の前面に設けられた図示しないカメラマウントを介してカメラボディ5に着脱自在に構成されている。ここで、実際の撮像光学系は複数のレンズから構成されているが、図6では撮像光学系に含まれる焦点調節用のレンズであるフォーカスレンズ400のみを図示している。   Next, a camera (imaging device) having the above signal generation device will be described. FIG. 6 shows a configuration related to detection of the focus state, among the cameras. The camera shown in FIG. 6 is a single-lens reflex camera, and includes a lens unit 4 including a focus lens 400 and a lens driving unit 401, a main mirror 500, a sub mirror 501, a screen 502, a pentaprism 503, an eyepiece 504, and a condenser. The camera body 5 includes a lens 505, a fixed mirror 506, a pupil division diaphragm 507, a pupil division lens 508, an image sensor 509, an AF sensor 510, a focus calculation unit 511, a lens drive signal generation unit 512, and a control unit 513. ing. The lens unit 4 is configured to be detachable from the camera body 5 via a camera mount (not shown) provided on the front surface of the camera body 5. Here, the actual imaging optical system is composed of a plurality of lenses, but FIG. 6 shows only the focus lens 400 that is a focus adjusting lens included in the imaging optical system.

フォーカスレンズ400は、図示しない被写体からの光束を集光してカメラ内部に入射させる。メインミラー500は、中央部がハーフミラーで構成されたミラーであり、フォーカスレンズ400を介して入射してきた光束を反射及び透過させる。ここで、メインミラー500は、図示しないミラー駆動機構により回転可能に構成されている。メインミラー500が図6の位置にある場合には、メインミラー500は、フォーカスレンズ400を介して入射した光束の一部をスクリーン502の側に反射させ、一部をサブミラー501の側に透過させる。一方、メインミラー500が回転により移動し、スクリーン502と平行になっている場合には、フォーカスレンズ400を介して入射した光束が撮像素子509に入射する。   The focus lens 400 collects a light beam from a subject (not shown) and makes it enter the camera. The main mirror 500 is a mirror having a central portion formed of a half mirror, and reflects and transmits a light beam incident through the focus lens 400. Here, the main mirror 500 is configured to be rotatable by a mirror driving mechanism (not shown). When the main mirror 500 is at the position shown in FIG. 6, the main mirror 500 reflects a part of the light beam incident through the focus lens 400 to the screen 502 side and transmits a part to the sub mirror 501 side. . On the other hand, when the main mirror 500 moves due to the rotation and is parallel to the screen 502, the light beam incident through the focus lens 400 enters the image sensor 509.

スクリーン502は、撮像光学系の一次結像等価面に配置され、メインミラー500においてスクリーン502の側に反射された光束を被写体像として結像させる。ペンタプリズム503は、スクリーン502によって得られる被写体像を正立像にしてから接眼レンズ504に入射させる。接眼レンズ504は、ペンタプリズム503からの被写体像を撮影者が視認可能な大きさに拡大する。   The screen 502 is disposed on the primary imaging equivalent surface of the imaging optical system, and forms a light beam reflected by the main mirror 500 toward the screen 502 as a subject image. The pentaprism 503 makes an object image obtained by the screen 502 an erect image and then enters the eyepiece 504. The eyepiece 504 enlarges the subject image from the pentaprism 503 to a size that can be viewed by the photographer.

サブミラー501は、メインミラー500の中央部背面側に設けられ、メインミラー500を透過した光束をコンデンサレンズ505の方向へ反射させる。コンデンサレンズ505は、サブミラー501で反射され、一次結像等価面514上に結像した被写体光を集光する。固定ミラー506は、コンデンサレンズ505によって集光された被写体光を瞳分割絞り507の方向へ反射させる。瞳分割絞り507は、固定ミラー506によって反射された被写体光を瞳分割する。瞳分割レンズ508は、瞳分割絞り507によって瞳分割された光束を集光し、AFセンサ510の所定の領域に入射する。   The sub mirror 501 is provided on the back side of the central portion of the main mirror 500 and reflects the light beam transmitted through the main mirror 500 toward the condenser lens 505. The condenser lens 505 collects the subject light reflected by the sub mirror 501 and imaged on the primary imaging equivalent surface 514. The fixed mirror 506 reflects the subject light collected by the condenser lens 505 in the direction of the pupil division diaphragm 507. The pupil division diaphragm 507 divides the subject light reflected by the fixed mirror 506 into pupils. The pupil division lens 508 collects the light beam divided by the pupil division diaphragm 507 and makes it incident on a predetermined area of the AF sensor 510.

AFセンサ510は、測距点に対応して設けられる少なくとも一対の受光部から構成される。このAFセンサ510が図1の撮像部1に対応する。AFセンサ510は、被写体像を光電変換し、光電変換によって得られる電荷信号を電圧信号に変換して焦点演算部511に出力する。制御部513は、AFセンサ510へ制御信号を出力し、AFセンサ510の動作を制御する。この制御部513が図1の制御部3に対応する。   The AF sensor 510 is composed of at least a pair of light receiving portions provided corresponding to the distance measuring points. The AF sensor 510 corresponds to the imaging unit 1 in FIG. The AF sensor 510 photoelectrically converts the subject image, converts a charge signal obtained by the photoelectric conversion into a voltage signal, and outputs the voltage signal to the focus calculation unit 511. The control unit 513 outputs a control signal to the AF sensor 510 and controls the operation of the AF sensor 510. The control unit 513 corresponds to the control unit 3 in FIG.

焦点演算部511は、AFセンサ510からの対として出力される被写体像を示す電圧信号から、対をなす受光部にそれぞれ入射した被写体像における二像間隔値を、たとえば相関演算により演算する。レンズ駆動信号生成部512は、焦点演算部511において演算された二像間隔値から、焦点が合う位置にフォーカスレンズ400を移動させるためのレンズ駆動信号を生成してレンズ駆動部401に出力する。レンズ駆動部401は、レンズ駆動信号生成部512からのレンズ駆動信号に従って、フォーカスレンズ400を光軸方向(図6中の矢印A方向)に駆動させる。撮像素子509は、被写体からの光束を光電変換し、記録または表示のための画像信号を得る。   The focus calculation unit 511 calculates, from the voltage signal indicating the subject image output as a pair from the AF sensor 510, a two-image interval value in the subject image respectively incident on the pair of light receiving units by, for example, correlation calculation. The lens drive signal generation unit 512 generates a lens drive signal for moving the focus lens 400 to the in-focus position from the two-image interval value calculated by the focus calculation unit 511 and outputs the lens drive signal to the lens drive unit 401. The lens driving unit 401 drives the focus lens 400 in the optical axis direction (the direction of arrow A in FIG. 6) in accordance with the lens driving signal from the lens driving signal generation unit 512. The image sensor 509 photoelectrically converts a light beam from a subject to obtain an image signal for recording or display.

図7は、図6のカメラで用いられる二次結像光学系を模式的に示している。二次結像光学系は、図6に示したコンデンサレンズ505、瞳分割絞り507、及び瞳分割レンズ508によって構成される。なお、図7では、図6に示した固定ミラー506を省略している。一次結像等価面514上に結像された被写体の光束は、コンデンサレンズ505において集光され、瞳分割絞り507により瞳分割される。瞳分割された光束は、瞳分割レンズ508によって集光され、基準画素列510a及び参照画素列510bを有するAFセンサ510の所定の領域に結像される。図7では、一対の受光部に対して一対の瞳分割レンズを設けている。   FIG. 7 schematically shows a secondary imaging optical system used in the camera of FIG. The secondary imaging optical system includes the condenser lens 505, the pupil division diaphragm 507, and the pupil division lens 508 shown in FIG. In FIG. 7, the fixed mirror 506 shown in FIG. 6 is omitted. The luminous flux of the subject imaged on the primary imaging equivalent surface 514 is collected by the condenser lens 505 and is pupil-divided by the pupil division diaphragm 507. The pupil-divided light beam is collected by the pupil-dividing lens 508 and imaged on a predetermined area of the AF sensor 510 having the standard pixel row 510a and the reference pixel row 510b. In FIG. 7, a pair of pupil division lenses is provided for the pair of light receiving units.

上述したように、本実施形態によれば、千鳥画素配置を持つ信号生成装置において、シフトレジスタ12を上側画素列10と下側画素列11の間に配置し、共有することで、チップ面積を小さくし、かつ従来例に比べて消費電力を低くすることができる。また、本実施形態によれば、特徴の異なる三つの動作シーケンスを実現することができ、これら三つの動作シーケンスを目的に応じて選択することができる。   As described above, according to the present embodiment, in the signal generation device having the staggered pixel arrangement, the shift register 12 is arranged between the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 and shared, thereby reducing the chip area. The power consumption can be reduced as compared with the conventional example. In addition, according to the present embodiment, three operation sequences having different characteristics can be realized, and these three operation sequences can be selected according to the purpose.

高精度測距動作シーケンスでは、千鳥画素配置の測距情報を使用することで、上側画素列10のみ、あるいは下側画素列11のみを使用した場合に比べて、焦点検出精度を21/2倍にすることができる。連続測距動作シーケンスでは、上側画素列10と下側画素列11で蓄積モードと電荷転送モードを入れ違いに行うことにより、上側画素列10のみ、あるいは下側画素列11のみを使用した場合に比べて、二倍の頻度で測距情報を得ることができる。高速測距動作シーケンスでは、上側画素列10と下側画素列11の電荷をシフトレジスタ12で足し合わせて転送することで、蓄積時間と読み出し時間の両方を短縮することができる。 In the high-accuracy ranging operation sequence, the focus detection accuracy is 2 1/2 compared to the case where only the upper pixel column 10 or only the lower pixel column 11 is used by using the ranging information of the staggered pixel arrangement. Can be doubled. In the continuous ranging operation sequence, the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 are switched between the accumulation mode and the charge transfer mode, so that only the upper pixel column 10 or only the lower pixel column 11 is used. Thus, ranging information can be obtained twice as often. In the high-speed distance measuring operation sequence, the charges of the upper pixel column 10 and the lower pixel column 11 are transferred together by the shift register 12, so that both the accumulation time and the readout time can be shortened.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above-described embodiments, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention. .

本発明の一実施形態による信号生成装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the signal generation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the signal generation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作(高精度測距動作シーケンス)を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement (high-precision ranging operation sequence) of the signal generation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作(連続測距動作シーケンス)を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement (continuous ranging operation sequence) of the signal generation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による信号生成装置の動作(高速測距動作シーケンス)を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation | movement (high-speed ranging operation sequence) of the signal generation apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるカメラの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the camera by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるカメラに用いられる二次結像光学系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the secondary imaging optical system used for the camera by one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・撮像部、2・・・シーケンス設定部、3・・・制御部、4・・・レンズユニット、5・・・カメラボディ、10・・・上側画素列、11・・・下側画素列、12・・・シフトレジスタ、13・・・FDA、100・・・上側受光部、101・・・上側蓄積ゲート部、102・・・上側ストレージ部、103・・・上側転送ゲート部、110・・・下側受光部、111・・・下側蓄積ゲート部、112・・・下側ストレージ部、113・・・下側転送ゲート部、400・・・フォーカスレンズ、401・・・レンズ駆動部、500・・・メインミラー、501・・・サブミラー、502・・・スクリーン、503・・・ペンタプリズム、504・・・接眼レンズ、505・・・コンデンサレンズ、506・・・固定ミラー、507・・・瞳分割絞り、508・・・瞳分割レンズ、509・・・撮像素子、510・・・AFセンサ、511・・・焦点演算部、512・・・レンズ駆動信号生成部、513・・・制御部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging part, 2 ... Sequence setting part, 3 ... Control part, 4 ... Lens unit, 5 ... Camera body, 10 ... Upper pixel row, 11 ... Lower side Pixel row, 12 ... shift register, 13 ... FDA, 100 ... upper light receiving portion, 101 ... upper storage gate portion, 102 ... upper storage portion, 103 ... upper transfer gate portion, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Lower light-receiving part, 111 ... Lower storage gate part, 112 ... Lower storage part, 113 ... Lower transfer gate part, 400 ... Focus lens, 401 ... Lens Drive unit, 500 ... main mirror, 501 ... sub mirror, 502 ... screen, 503 ... pentaprism, 504 ... eyepiece, 505 ... condenser lens, 506 ... fixed mirror, 507 ... Pupil Throttle split, 508 ... pupil division lens, 509 ... imaging element, 510 ... AF sensor, 511 ... focus calculation unit, 512 ... lens driving signal generation unit, 513 ... control unit

Claims (6)

第一の方向に一次元に並べられ、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数の光電変換素子からなる第一の受光部と、
前記第一の方向に一次元に並べられた複数の前記光電変換素子からなり、前記第一の方向と交差する第二の方向に、前記第一の受光部とは所定の間隔を持って配置されると共に、前記第一の受光部とは前記第一の方向に所定量ずらして配置された第二の受光部と、
前記第一の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第一の電荷保持部と、
前記第二の受光部に対応して設けられ、前記光電変換素子で蓄積された前記信号電荷を保持する第二の電荷保持部と、
前記第一の受光部及び前記第二の受光部の間に配置され、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部に保持された前記信号電荷を出力側に転送する電荷転送部と、
前記電荷転送部から転送された前記信号電荷を焦点検出用の電圧信号に変換する変換部と、
を有することを特徴とする信号生成装置。
A first light-receiving unit that is arranged in a first direction in a first direction and includes a plurality of photoelectric conversion elements that accumulate signal charges according to the amount of incident light;
The plurality of photoelectric conversion elements arranged one-dimensionally in the first direction, and arranged at a predetermined interval from the first light receiving unit in a second direction intersecting the first direction In addition, the first light receiving unit and the second light receiving unit arranged by shifting a predetermined amount in the first direction,
A first charge holding unit provided corresponding to the first light receiving unit and holding the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element;
A second charge holding unit that is provided corresponding to the second light receiving unit and holds the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element;
A charge transfer unit that is arranged between the first light receiving unit and the second light receiving unit and transfers the signal charge held in the first charge holding unit and the second charge holding unit to the output side. When,
A conversion unit that converts the signal charge transferred from the charge transfer unit into a voltage signal for focus detection;
A signal generation device comprising:
設定可能な動作シーケンスを複数有し、設定された動作シーケンスに応じて前記第一の受光部及び前記第二の受光部の各々から対応する前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部への前記信号電荷の転送と、前記第一の電荷保持部及び前記第二の電荷保持部の各々から前記電荷転送部への前記信号電荷の転送と、前記電荷転送部における前記信号電荷の転送と、を各々制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の信号生成装置。   There are a plurality of settable operation sequences, and the first charge holding unit and the second charge holding corresponding to each of the first light receiving unit and the second light receiving unit according to the set operation sequence Transfer of the signal charge to a part, transfer of the signal charge from each of the first charge holding part and the second charge holding part to the charge transfer part, and transfer of the signal charge in the charge transfer part The signal generation apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls each of the transfer. 前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の前記信号電荷のうち一方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させてから他方の受光部の全ての前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンスを有することを特徴とする請求項2に記載の信号生成装置。   As the settable operation sequence, all the signal charges of one light receiving unit among the signal charges of the first light receiving unit and the second light receiving unit accumulated in the same period are transferred to the charge transfer unit. 3. The signal generation device according to claim 2, further comprising an operation sequence for transferring all the signal charges of the other light receiving unit to the charge transfer unit. 前記設定可能な動作シーケンスとして、前記第一の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第二の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させ、前記第二の受光部で前記信号電荷を蓄積している間に、前記第一の受光部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転送部に転送させる動作シーケンスを有することを特徴とする請求項2に記載の信号生成装置。   As the settable operation sequence, the signal charge stored in the second light receiving unit is transferred to the charge transfer unit while the signal charge is stored in the first light receiving unit, and the first 3. The operation sequence of transferring the signal charge stored in the first light receiving unit to the charge transfer unit while the signal charge is stored in a second light receiving unit. The signal generation device described. 前記設定可能な動作シーケンスとして、同一期間に蓄積した前記第一の受光部及び前記第二の受光部の全ての前記信号電荷を同時に前記電荷転送部へ転送させる動作シーケンスを有することを特徴とする請求項2に記載の信号生成装置。   The settable operation sequence includes an operation sequence for simultaneously transferring all the signal charges of the first light receiving unit and the second light receiving unit accumulated in the same period to the charge transfer unit. The signal generation device according to claim 2. 撮像素子と、
被写体からの光を前記撮像素子に入射させる光学系と、
請求項1〜請求項5のいずれかに記載の信号生成装置と、
前記信号生成装置から出力された電圧信号を処理する信号処理部と、
前記信号処理部の処理結果に応じて前記光学系を移動させ、焦点位置を調節する駆動部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
An image sensor;
An optical system for allowing light from a subject to enter the image sensor;
A signal generation device according to any one of claims 1 to 5,
A signal processing unit for processing a voltage signal output from the signal generating device;
A drive unit that moves the optical system according to a processing result of the signal processing unit and adjusts a focal position;
An imaging device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011022457A (en) * 2009-07-17 2011-02-03 Hoya Corp Focus detector
US8400557B2 (en) 2009-07-17 2013-03-19 Pentax Ricoh Imaging Company, Ltd. Apparatus for detecting focus

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