JP2019103030A - Imaging device, control method thereof, and control program - Google Patents
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Abstract
【課題】撮像素子の読み出し制御を行う際、読み出しノイズの差を低減して、かつ解像感の低下を抑制する。【解決手段】撮像装置は、複数の単位画素200が2次元マトリックス状に配列され、単位画素の各々が複数の光電変換部202aおよび202bを備える撮像素子106を有し、撮像素子に結像した光学像に応じた画像を得る。CPU109は複数の光電変換部から一括して画素信号を読み出す第1の読み出しモードと、複数の光電変換部の各々から画素信号を読み出す第2の読み出しモードとを選択的に行い、第1の読み出しモードおよび第2の読み出しモードにおいて単位画素から画素信号を読み出す回数を異ならせる。【選択図】図9Kind Code: A1 An object of the present invention is to reduce the difference in readout noise and suppress deterioration in resolution when performing readout control of an image sensor. Kind Code: A1 An image pickup apparatus has an image pickup element 106 in which a plurality of unit pixels 200 are arranged in a two-dimensional matrix, each unit pixel includes a plurality of photoelectric conversion units 202a and 202b, and an image is formed on the image pickup element 106. To obtain an image corresponding to an optical image. The CPU 109 selectively performs a first readout mode in which pixel signals are collectively read out from a plurality of photoelectric conversion units and a second readout mode in which pixel signals are read out from each of the plurality of photoelectric conversion units. The number of times the pixel signal is read out from the unit pixel is made different between the mode and the second readout mode. [Selection drawing] Fig. 9
Description
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、撮像素子の読み出し制御に起因するノイズの低減に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, a control method thereof, and a control program, and more particularly to reduction of noise due to readout control of an imaging device.
一般に、デジタルカメラなどの撮像装置では、静止画を撮影する際の連写速度又は動画におけるフレームレートの向上が望まれるとともに、オートフォーカス(AF)性能の向上が求められている。このため、画像の取得ととともにAF情報の取得可能な撮像装置がある。 Generally, in an imaging apparatus such as a digital camera, improvement in auto-focus (AF) performance is required as well as improvement in continuous shooting speed at the time of shooting a still image or a frame rate in a moving image is desired. For this reason, there are imaging devices capable of acquiring AF information as well as acquiring an image.
ところで、撮像装置に備えられた撮像素子において、1つのマイクロレンズ(ML)に対応させて単位画素に備えられたフォトダイオード(PD)を2つに瞳分割するようにしたものがある(特許文献1)。ここでは、瞳分割された画素の各々を並列に読み出し制御してAD変換を行って出力し、さらに、当該AD変換された2つの信号を加算した信号を出力する。このような構成によって、単位画素を瞳分割した際の信号と単位画素全体の信号とを同時に取得することができる。 By the way, there is an imaging device provided in an imaging device, in which a photodiode (PD) provided in a unit pixel is divided into two in correspondence with one microlens (ML) (Patent Document 1) 1). Here, each of the pupil-divided pixels is read out in parallel, subjected to AD conversion, and output. Further, a signal obtained by adding the two AD converted signals is output. With such a configuration, it is possible to simultaneously obtain a signal when the unit pixel is pupil-divided and a signal of the entire unit pixel.
上述のように、特許文献1においては、瞳分割されたPDから得られた信号について別々にAD変換を行い、AD変換後の2つの信号を加算して画像(撮像信号)を生成する。このため、つまり、AD変換後の2つの信号を加算しているので、不可避的に読み出しに起因するノイズが増加してしまう。
As described above, in
よって、瞳分割された単位画素と、瞳分割されていない単位画素とが混在する撮像素子の場合には、単位画素において読み出しノイズに差が生じてしまい、画素配列に応じたパターンノイズとして視認されてしまうことがある。 Therefore, in the case of an image pickup element in which unit pixels subjected to pupil division and unit pixels not subjected to pupil division coexist, a difference occurs in readout noise in the unit pixels, and is recognized as pattern noise according to the pixel arrangement. There are times when
一方、瞳分割された画素の各々を読み出し制御してデジタル的に加算して得られた信号(撮像信号)について、当該信号のレベルが所定のレベル以下の場合にノイズ低減処理を行うようにしたものがある(特許文献2)。 On the other hand, noise reduction processing is performed on a signal (imaging signal) obtained by performing readout control on each of the pupil-divided pixels and digitally adding them (imaging signal) when the level of the signal is lower than a predetermined level. There is a thing (patent document 2).
特許文献2に記載の手法を用いれば、瞳分割された単位画素と、瞳分割されていない単位画素とが混在する撮像素子において、読み出しノイズの差を低減することができる。
If the method described in
ところで、画像信号にフィルタ処理を施すと、ノイズを低減することができるものの、解像感が低下することが知られている。前述のように、特許文献2に記載の手法を用いれば、読み出しノイズの差を低減することができる。しかしながら、特許文献2に記載の手法を用いると、解像感に差が生じてしまうことになる。
By the way, it is known that when the image signal is subjected to filter processing, although the noise can be reduced, the sense of resolution is lowered. As described above, if the method described in
このため、特に、高周波成分が多い被写体においては、瞳分割された画素を読み出し制御して得られた撮像信号においては、フィルタ処理によって解像感が低下して、画質が劣化してしまうという課題がある。 For this reason, in the case of an object having a large amount of high-frequency components, in the image pickup signal obtained by reading and controlling the pupil-divided pixels, the image processing is deteriorated due to the reduction in resolution due to the filtering process. There is.
よって、本発明の目的は、読み出しノイズの差を低減して、かつ解像感の低下を抑制することのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an imaging device capable of reducing a difference in readout noise and suppressing a reduction in resolution, a control method thereof, and a control program.
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、複数の単位画素が2次元マトリックス状に配列された撮像素子を備え、前記撮像素子に結像した光学像に応じた画像を得る撮像装置であって、前記単位画素の各々は複数の光電変換部を備えており、前記単位画素から画素信号を読み出す際に前記複数の光電変換部から一括して前記画素信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記複数の光電変換部の各々から画素信号を読み出す第2の読み出しモードとを選択的に行う読み出し手段と、前記画像を得る際、前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードを用いる場合には、前記読み出し手段を制御して前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードにおいて前記単位画素から前記画素信号を読み出す回数を異ならせる制御手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging device according to the present invention includes an imaging device in which a plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and obtains an image according to an optical image formed on the imaging device. And each of the unit pixels includes a plurality of photoelectric conversion units, and a first readout mode in which the pixel signals are collectively read out from the plurality of photoelectric conversion units when reading out pixel signals from the unit pixels. Reading means for selectively performing a second reading mode for reading a pixel signal from each of the plurality of photoelectric conversion units; and obtaining the first reading mode and the second reading mode when obtaining the image When used, the number of times the pixel signal is read from the unit pixel in the first read mode and the second read mode is controlled by controlling the read unit. And control means for not, and having a.
本発明によれば、読み出しノイズの差を低減して、かつ解像感の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the difference in readout noise and to suppress the reduction in resolution.
以下に、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an example of an imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像装置の構成についてその一例を示すブロック図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of an imaging device according to a first embodiment of the present invention.
図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ(以下単にカメラと呼ぶ)であり、第1のレンズ100を有している。第1のレンズ100の後段には絞り101が配置され、絞り101は絞りアクチュエータ118によって駆動されてその開口径が調節される。つまり、絞り101によって光量調節が行われる。
The illustrated imaging apparatus is, for example, a digital camera (hereinafter simply referred to as a camera), and has a
絞り101の後段には順次第2のレンズ102および第3のレンズ103が配置されている。そして、第2レンズ102および第3レンズ103はフォーカスアクチュエータ116によって駆動されて光軸に沿って移動し焦点調節が行われる。
The
第3のレンズ103の後段には、フォーカルプレンシャッター(以下単にシャッターと呼ぶ)104が配置されている。当該シャッター104は、静止画撮影の際に露光秒時を調節する。シャッター104の後段には光学的ローパスフィルタ(LPF)105が配置されている。LPF105は画像における偽色又はモアレを低減するために用いられる。LPF104を通過した光学像(被写体像)は撮像素子106に結像する。撮像素子106は、光電変換によって光学像に応じた電気信号を生成し、当該電気信号をA/D変換によってデジタル信号に変換する。なお、撮像素子106は、後述するCPU109によって制御される。
A focal plane shutter (hereinafter simply referred to as a shutter) 104 is disposed downstream of the
撮像素子106の出力であるデジタル信号(画像データ)は画像処理部(Digital Signal Processor:DSP)107に送られる。DSP107は撮像素子106の出力である画像データに対して、補正処理および圧縮処理などの所定の処理を行う。なお、DSP107は、後述するA像データおよびB像データを加算するとともに、画像データを用いて相関演算を行う。
A digital signal (image data) which is an output of the
DSP107は、撮像素子106の出力である画像データを一旦RAM108に記録する。さらに、DSP107は、画像処理後の画像データをRAM108に記憶する。なお、RAM108は、CPU109のワークメモリとしても用いられる。
The DSP 107 temporarily stores the image data, which is the output of the
図示の例では、RAM108を用いているが、アクセス速度が十分に速く、かつ動作上問題のないレベルのメモリであれば、RAM以外のメモリを用いるようにしてもよい。さらに、図示の例では、RAM108は、DSP107およびCPU109に接続されているが、その一部又は全部をDSP107又はCPU109に内蔵するようにしてもよい。
Although the
CPU109は、カメラの動作を統括的に制御する。例えば、CPU109は、DSP107の出力である相関演算結果に応じて、フォーカス駆動回路115を駆動制御して焦点調節を行う。
The
表示部110は、CPU109の制御下で、撮影によって得られた静止画像又は動画像およびメニューなどを表示する。操作部111は、撮影命令および撮影条件などの設定をCPU109に行うためのものである。記録媒体112には、静止画データおよび動画データなどの画像データが記録される。記録媒体112はカメラに対して着脱可能である。ROM113には、CPU109によって実行されるプログラムなどが格納される。
Under the control of the
シャッター駆動回路114は、CPU109の制御下でシャッター104を駆動制御する。フォーカス駆動回路115は、CPU109の制御下で、フォーカスアクチュエータ116を駆動して、第2レンズ102および第3レンズ103を光軸に沿って移動させて焦点調節を行う。絞り駆動回路117は、CPU109の制御下で絞りアクチュエータ118を駆動して絞り101の開口を調節する。
The
図2は、図1に示す撮像素子の構成の一例を説明するための図である。そして、図2(a)は画素配列を示す図であり、図2(b)は撮像素子の回路構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the configuration of the imaging device shown in FIG. FIG. 2A is a diagram showing a pixel array, and FIG. 2B is a diagram showing a circuit configuration of an imaging device.
図2(a)を参照して、撮像素子106は、2次元マトリックス状に配列された複数の単位画素200を有しており、当該画素配列は画素アレイと呼ばれる。単位画素200の各々にはマイクロレンズ(ML)201が配置されており、単位画素200の各々は光電変換を行うための2つのフォトダイオード(PD)202aおよび202bを有している。そして、これら2つのPD202aおよび202bは単一のML201の下に配置されている。
Referring to FIG. 2A, the
上述の画素アレイでは、PD202aおよび202bは瞳分割され、PD202aおよび202bには位相差をもって光学像が入射される。以下の説明では、PD202aおよび202bをそれぞれA像用光電変換部およびB像用光電変換部と呼ぶことがある。 In the pixel array described above, the PDs 202a and 202b are pupil-divided, and an optical image is incident on the PDs 202a and 202b with a phase difference. In the following description, the PDs 202a and 202b may be referred to as an A image photoelectric conversion unit and a B image photoelectric conversion unit, respectively.
図2(b)を参照して、図示の例では、単位画素200が2次元マトリックス状に配列された画素アレイ300が示されており、ここでは、水平方向(行方向)に(m+1)個,そして、垂直方向(列方向)に(n+1)個の単位画素200が配列されている(mおよびnはそれぞれ1以上の整数である)。
Referring to FIG. 2B, in the illustrated example, a
タイミングジェネレータ(TG)301は、CPU109の制御下で、後述するように制御パルスを発生する。なお、図示の例では、撮像素子106にTG301が内蔵されているが、撮像素子106の外部にTG301を備えるようにしてもよい。
The timing generator (TG) 301 generates control pulses as described later, under the control of the
垂直走査回路302はTG301から供給される制御パルスに応じて所定のタイミングで単位画素200に駆動信号を送る。当該駆動信号によって、単位画素200の各々は、光学像に応じた画素信号を出力する。なお、当該画素信号は行毎に垂直出力線303に出力される。
The
定電流源304は画素アンプ用トランジスタ403と協働してソースフォロワ回路を構成する。読み出し回路305は、各列の垂直出力線303から出力される信号を増幅する。AD変換回路(ADC)306は読み出し回路305の出力をデジタル信号に変換する。ADC306の出力である画像信号は、水平走査回路307によって順次選択されて、信号処理回路308に送られる。信号処理回路308は画像信号に対して黒レベル補正、欠陥補正、およびレベル補正などを含む所定の信号処理を施し、信号処理回路308の出力は出力部309からDSP107に出力される。
The constant
図3は、図2に示す撮像素子における単位画素および読み出し回路の一例を説明するための図である。そして、図3(a)は単位画素の構成を示す図であり、図3(b)は読み出し回路の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a unit pixel and a readout circuit in the image sensor shown in FIG. FIG. 3A is a view showing the configuration of a unit pixel, and FIG. 3B is a view showing the configuration of a readout circuit.
図3(a)を参照して、前述のように、単位画素200はPD202aおよび202bを有している。A像用光電変換部転送スイッチ(TxA)400aは、垂直走査回路302から供給されるA像用転送信号φtxaによって制御される。また、B像用光電変換部転送スイッチ(TxB)400bはB像用転送信号φtxbによって制御される。ここでは、A像用転送信号φtxaがハイレベル(Hレベル)の場合に、PD202aに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン(FD)部401に転送される。同様に、B像用転送信号φtxbがHレベルの場合に、PD20baに蓄積された電荷がFD部401に転送される。これらTxAおよびTxBは独立してオンオフ制御されるので、PD202aおよび202bに蓄積された電荷を独立してFD部401に転送することができる。
Referring to FIG. 3A, as described above,
リセットスイッチ402はFD分401を初期化するためのスイッチであり、垂直走査回路302から供給されるリセット信号φpresによって制御される。図示のように、FD部401はアンプ403に接続されており、当該のアンプ403は、FD部401に蓄積された電荷に応じた電圧を出力する。
The
セレクトスイッチ404は、垂直走査回路302から送出されるセレクト信号(選択信号)φpselがHレベルとなると、アンプ403の出力である電圧を画素信号として垂直出力線302に出力する。
The
図3(b)を参照して、読み出し回路305はクランプ容量500を備えており、垂直出力線303に出力された画素信号はクランプ容量500を介して演算増幅器503の反転入力端子に入力される。また、演算増幅器503の非反転入力端子には基準電圧Vrefが入力される。
Referring to FIG. 3B,
スイッチ502およびフィードバック容量501が並列に接続され、これらスイッチ502およびフィードバック容量501は演算増幅器503の反転入力端子および出力端子に接続されている。スイッチ502は、フィードバック容量501を短絡するためのスイッチであって、TG301から供給される制御バルス(制御信号φcfs)によって制御される。
The
図4は、図2に示すADCの構成および駆動の一例を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the configuration and driving of the ADC shown in FIG.
ADC306は、複数の比較器600を有しており、比較器600には読み出し回路305の出力とランプ信号生成回路(Ramp)601からのランプ信号とが入力される。ランプ信号の信号レベルはTG301から端子602を介して入力される制御パルス(制御信号φadres)がローレベル(Lレベル)となると、時間の経過とともに大きくなる。そして、ランプ信号の信号レベルが読み出し回路305の出力信号レベルを上回ると、比較器600の出力はLレベルからHレベルに切り替わる。
The
比較器600の出力はラッチ選択回路604に接続されている。ラッチ選択回路604にはTG301から端子603を介して制御パルス(制御信号φssel)が入力される。制御信号φsselがLレベルの場合、ラッチ選択回路604は比較器600の出力をN信号用ラッチ(Latch)605に入力する。一方、制御信号φsselがHレベルの場合、ラッチ選択回路604は比較器600の出力をS信号用ラッチ609に入力する。
The output of
制御信号φsselがLレベルの時、ラッチ605は比較器600の出力がLレベルからHレベルに切り替わった瞬間における加算器607の出力をラッチする。加算器607は、ラッチ605の出力とカウンタ(Counter)606の出力(カウント値)とを加算する。なお、当該カウント値は読み出し回路305の出力(デジタル値)である。
When the control signal φssel is at L level, the
加算器607の存在によって、カウンタ806がリセットされた場合であっても、ラッチ605によってカウント値が保持されていれば、カウンタ606はカウントを途中から再開することができる。つまり、ラッチ605は、読み出し回路305の出力をデジタル的に保持する機能を有していることになる。
Due to the presence of the
制御信号φsselがHレベルの場合、ラッチ選択回路604は比較器600の出力をラッチ609に入力する。そして、ラッチ609は、ラッチ605と同様の動作を行って、読み出し回路305の出力をデジタル信号に変換する。
When control signal φssel is at H level,
ラッチ605および609の出力は列選択回路608に送られる。列選択回路608は、水平走査回路307から入力される制御信号φhsr_i(iは列番号1〜mを示す)によって、後述するように画像信号(デジタル信号)を信号処理回路308に出力する。
The outputs of
列選択回路608において、第i列は、制御信号φhsr_iがLレベルの場合にはオフ状態であって、信号処理回路308から切断される。一方、制御信号φhsr_iがHレベルの場合には、第i列はオン状態となって、当該列のN信号用ラッチ605およびS信号用ラッチ609の出力が信号処理回路308に出力される。
In
水平走査回路307は、全ての制御信号φhsr_iがLレベルの場合に、TG301から端子610を介して入力される制御信号φhsrの立ち上がりエッジを検出すると、制御信号φhsr_0をHレベルにする。その後、制御信号φhsr_iがHレベルの時にφhsrの立ち上がりエッジを検出すると、水平走査回路307は制御信号φhsr_iをLレベルとする。さらに、水平走査回路307は制御信号φhsr_(i+1)をHレベルとする。そして、制御信号φhsr_mがHレベルの時に制御信号φhsrの立ち上がりエッジを検出すると、水平走査回路307は全ての制御信号φhsr_iをLレベルにする。
The
このようにして、水平走査回路307は、第1列目から第m列目までのラッチの出力を順次信号処理回路308に出力する水平走査を行う。
In this manner, the
図5は、図2に示す信号処理回路の構成についてその一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the signal processing circuit shown in FIG.
信号処理回路308は、正規化演算器700aおよび700bを有している。ここでは、正規化演算器700aは、ADC306からS信号用ラッチ信号(つまり、S信号)を受けて正規化処理を行う。同様に、正規化演算器700bはN信号用ラッチ信号(つまり、N信号)を受けて正規化処理を行う。減算器701は正規化後のS信号から正規化後のN信号を減算して画像データとして出力する。
The
正規化演算器700aおよび700bの各々は、読み出し回数に応じた設定に基づいて信号出力のレベルを正規化する。例えば、2回の読み出しを行うと、1回の読み出しを行った場合に比べて、ラッチから出力されるデジタル信号のレベルは約2倍となる。このような場合、正規化演算器700の設定を2で除する設定として、出力レベルを正規化する。
Each of
図6は、図1に示すカメラで行われる焦点調節動作の原理を説明するための図である。そして、図6(a)はピントがあっていない状態を示す図であり、図6(b)は図6(a)に示す状態における出力レベルを示す図である。また、図6(c)はピントがあっている状態を示す図であり、図6(d)は図6(c)に示す状態における出力レベルを示す図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the focusing operation performed by the camera shown in FIG. 6 (a) is a diagram showing a state in which the subject is not in focus, and FIG. 6 (b) is a diagram showing an output level in the state shown in FIG. 6 (a). Further, FIG. 6 (c) is a diagram showing a state in which the camera is in focus, and FIG. 6 (d) is a diagram showing an output level in the state shown in FIG. 6 (c).
まず、図6(a)および図6(b)を参照して、前述のように、PD202aおよび202bはML201を共有して、水平方向に瞳分割されている。そして、主被写体800からの光線は、レンズ803の水平方向において異なる瞳面を通る光線801および802に分けることができる。
First, referring to FIGS. 6A and 6B, as described above, the PDs 202a and 202b share the
これらの光線801および802はレンズ803を通過した後、焦点804に集光される。焦点804の位置は撮像面と異なる位置であるので、撮像素子においては互いに異なる位置にある画素のPD202aおよび202bに入射する。よって、PD202aから得られるA像805と、PD202bから得られるB像806の出力レベルは、水平方向において一致しない(図6(b)参照)。
After passing through the
続いて、図6(c)および図6(d)を参照して、主被写体800からの2光線801および802はレンズ803を通過した後、焦点807で集光される。焦点807の位置は撮像面上の位置であるので、光線801および802は、同一の画素におけるPD202aおよび202bに入射する。よって、図6(d)に示すように、A像805およびB像806の出力レベルは水平方向において一致する。
Subsequently, referring to FIGS. 6C and 6D, two
このようにして、A像805およびB像806を別々に取得して、水平方向の像ずれ情報に基づいてピント位置が撮像面に対してどの程度ずれているかを求めることができる。
Thus, the
図6(b)においては、ずれ量(像ずれ量)808は、A像805とB像806とのずれ量であり、DSP107によって当該ずれ量808を算出することを相関演算と呼ぶ。そして、相関演算によって算出されたずれ量808に基づいて、CPU109は焦点調節用レンズ(第2レンズ102と第3レンズ103)の駆動方向および駆動量を求める。CPU109は、求めた駆動方向および駆動量に基づいてフォーカス駆動回路115を制御してフォーカスアクチュエータ116によって焦点調節用レンズを駆動して焦点調節を行う。
In FIG. 6B, the shift amount (image shift amount) 808 is a shift amount between the
なお、図示の例では、DSP107において相関演算を行い、CPU109がレンズ駆動方向および駆動量を求めるようにしたが、このような構成には限定されない。例えば、相関演算をCPU109で行うようにしてもよく、DSP107でレンズ駆動方向および駆動量を求めるようにしてもよいし、それぞれにおいて特別のICなどを設ける構成としてもよい。
In the illustrated example, the
上述のように、焦点調節を行うためには、A像805およびB像806を別々に取得する必要がある。いま、PD202aおよび202bの読み出しによって得られた画素信号画素レベルで合成する読み出し手法を第1の読み出し手法(第1の読み出しモード)とする。また、A像信号およびB像信号を独立に読み出す手法を第2の読み出し手法(第2の読み出しモード)とする。第2の読み出し手法は、第1の読み出し手法に比べて、1行の読み出しに時間が掛かる。
As described above, in order to perform focusing, it is necessary to separately acquire the A-image 805 and the B-
第2の読み出し手法においては、1行当りの読み出し時間が増大してしまうので、全画素について第2の読み出し手法を行うと、読み出しの際のフレームレートが低下してしまう。そこで、本実施形態では、読み出しフレームレートを維持しつつ、焦点検出を行うため、後述するように、一部の画素についてのみ第2の読み出し手法を行う。つまり、1フレームの画像を得る際に、第1の読み出しモードおよび第2の読み出しモードが選択的に行われる。 In the second readout method, the readout time per row increases, and thus the frame rate at the time of readout decreases if the second readout method is performed for all the pixels. Therefore, in the present embodiment, in order to perform focus detection while maintaining the read frame rate, as described later, the second read method is performed for only a part of the pixels. That is, when obtaining an image of one frame, the first read mode and the second read mode are selectively performed.
図7は、図1に示すカメラにおいて行われる画素読み出し動作の一例を説明するための図である。そして、図7(a)は読み出し動作におけるタイミングチャートであり、図7(b)は撮像素子全体における読み出しを示す図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the pixel readout operation performed in the camera shown in FIG. FIG. 7A is a timing chart in the reading operation, and FIG. 7B is a diagram showing the reading in the entire imaging device.
図7(a)において、図示の例では、行単位で読み出し手法(読み出しモード)が選択される。第n行では、第1の読み出し手法900によって一括して画素読み出しが行われる。第1の読み出し手法においては、PD202aおよび202bから転送された電荷をFD部401で合成して、(A+B像)信号として読み出す。
In FIG. 7A, in the illustrated example, the read method (read mode) is selected in row units. In the n-th row, pixel readout is performed collectively by the
第(n+1)行では、第2の読み出し手法901によって画素読み出しが行われる。第2の読み出し手法においては、PD202aおよび202bから別々に電荷が転送される。図示の例では、まず、PD202aから電荷をFD部401に転送して、当該電荷に応じた画素信号を読み出す。続いて、FD部401をリセットした後、PD202bから電荷をFD部401に転送して、当該電荷に応じた画素信号を読み出す。
In the (n + 1) th row, pixel readout is performed by the
このように、第2の読み出し手法によって画像信号を得る画素を、撮像素子の一部の画素に限定することによって、読み出し時間の増加を抑制することができる。そして、第2の読み出し手法を一部の画素についてのみ行えば、画像信号とAF情報を、フレームレートを低下させることなく行うことができる。 As described above, by limiting the pixels from which the image signal is obtained by the second readout method to a part of pixels of the imaging device, an increase in readout time can be suppressed. Then, if the second readout method is performed for only a part of the pixels, the image signal and the AF information can be performed without reducing the frame rate.
図7(b)に示す例では、撮像素子902に対して測距枠903が存在する行において、その一部の行のみに第2の読み出し手法による画素読み出しを行う。測距枠903が存在する他の行については第1の読み出し手法によって画素読み出しを行う。
In the example shown in FIG. 7B, in the row in which the
図8は、図1に示すカメラで行われる第1の読み出し手法の一例を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 8 is a timing chart for explaining an example of a first reading method performed by the camera shown in FIG.
時刻T=t1000において、水平同期信号(HD)がLレベルとなると、リセットが行われる。特に、ADC306においては、ラッチ605および609がリセットされて、その値は0となる。
When the horizontal synchronization signal (HD) becomes L level at time T = t1000, reset is performed. In particular, in
時刻T=t1000からt1001において、リセット信号φpresがHレベルとなって、FD部401がリセットされる。続いて、時刻T=t1001において、A像用転送信号φtxaおよびB像用転送信号φtxbがHレベルとなって、PD202aおよび202bがリセットされる。
From time T = t1000 to t1001, the reset signal φpres becomes H level, and the
時刻T=t1002において、A像用転送信号φtxaおよびB像用転送信号φtxbがLレベルとなって、PD202aおよび202bにおいて電荷蓄積が開始される。時刻T=t1003において、選択信号φpselがHレベルとなって、アンプ403が動作状態となる。そして、T=t1004において、リセット信号φpresがLレベルとなって、FD部401のリセットが解除される。リセットが解除されると、FD部401に蓄積された電荷がノイズ信号(以下N信号と呼ぶ)として読み出されて読み出し回路305に出力される。
At time T = t1002, the transfer signal for image A φtxa and the transfer signal for image B φtxb become L level, and charge accumulation is started in the PDs 202a and 202b. At time T = t1003, the selection signal φpsel becomes H level, and the
読み出し回路305において、時刻T=t1005で制御信号φcfsがLレベルとされ、演算増幅器503では基準電圧Vrefの出力バッファ状態が解除される。そして、読み出し回路305の出力であるN信号が演算増幅器503から出力される。この際、読み出し回路305から比較器600への入力は、図中、参照番号1000で示されるように立ち上がり始める。
In the
時刻T=t1006において、制御信号φadresがLレベルとなって、ランプ信号生成回路601およびカウンタ606のリセットが解除されて、AD変換動作が開始する。ランプ信号生成回路601から比較器600に入力されるランプ信号は、図中参照番号1001で示されており、カウンタ606のカウント値は参照番号1002で示されている。
At time T = t1006, the control signal φadres becomes L level, the reset of the ramp
時刻T=t1007において、ランプ信号は読み出し回路からの入力1000よりも大きくなって、この際、比較器600の出力はLレベルからHレベルに立ち上がる。時刻T=t1007において、制御信号φsselはLレベルであるので、ラッチ選択用回路604はN信号用ラッチ605を選択する。この結果、比較器600の出力はラッチ605に入力される。
At time T = t1007, the ramp signal becomes larger than the
ラッチ605は、時刻T=t1007における加算器607の出力をラッチするが、これまでラッチ605は0を出力していたので、加算器607の出力はカウンタ606の出力と同一の値である。ここでは、その値を図中参照番号1003で示すようにN(Nは0以上の整数)とする。つまり、時刻T=t1007においてラッチ605の出力はNとなる。
The
時刻T=t1008において、ランプ信号1001とカウント値1002とはともに最大値となって、このタイミングで、制御信号φadresがHレベルとされてN信号のAD変換動作が終了する。
At time T = t1008, both the
時刻T=t1009において、転送信号φtxaおよびφtxbがHレベルとなり、PD202aおよび202bに蓄積された電荷がFD部401に転送される。FD部401に蓄えられた電荷に応じた電圧が垂直出力線302および演算増幅器503を介して読み出し回路305に送られる。そして、読み出し回路305は信号成分+ノイズ成分(以下S+N信号と呼ぶ)の信号を比較器600に送る。
At time T = t1009, transfer signals φtxa and φtxb attain the H level, and the charges accumulated in PDs 202a and 202b are transferred to
図示の入力1000は時刻T=t1009から増加を開始する。時刻T=t1010において、制御信号φsselがHレベルとなり、ラッチ選択用回路604はS信号用ラッチ609を選択する。時刻T=t1011において、転送信号φtxaおよびφtxbがLレベルとなって電荷の転送が終了する。その後、時刻T=t1012まで読み出し回路305の出力の安定を待つ。
The illustrated
時刻T=t1012において、制御信号φadresがLレベルとなり、S+N信号のAD変換動作が開始される。このS+N信号は、PD202aおよび202bに蓄積された電荷に応じた画素信号と、読み出し回路305の列毎のばらつきに起因するオフセット信号などを含む。このS+N信号からN信号を減算することによってS信号に含まれる回路ノイズ成分をキャンセルすることができ、画素信号成分であるS信号のみを得ることができる。
At time T = t1012, the control signal φadres becomes L level, and the AD conversion operation of the S + N signal is started. The S + N signal includes a pixel signal corresponding to the charge stored in the
S+N信号のAD変換の動作はN信号のAD変換と同様にして行われ、時刻T=t1013において、カウンタ606の出力Sにラッチ609の出力がラッチされる。このラッチ609の出力がS+N信号のAD変換値となる。時刻T=t1014において、制御信号φadresがHレベルとなって、AD変換動作が終了する。
The operation of AD conversion of the S + N signal is performed in the same manner as AD conversion of the N signal, and the output S of the
時刻T=t1015において、制御信号φhsrの立ち上がりエッジが水平走査回路307に入力される。これによって、水平走査回路307の出力が全てLレベルの状態から、制御信号φhsr_0のみがHレベルとなる状態となる。これによって、第1列目の水平選択回路608のスイッチがラッチ605および609に接続され、ラッチ605および609にラッチされた値が信号処理回路308に入力される。
At time T = t1015, the rising edge of control signal φhsr is input to
信号処理回路308においては、ラッチ605および609の値が正規化演算器700で処理される。ここでは、ラッチ605および609の値は1回のみのカウントであるので正規化演算をする必要はない。このため、正規化演算器700は、1倍とする処理を行うようにプログラムされる。
In
正規化演算器700で処理された信号を用いて、減算器701はS+N信号からN信号を減算して、S信号のみを得る。そして、当該S信号が出力部309から出力される。
Using the signal processed by the normalization operator 700, the
このようにして、第1列からS信号が出力された後、制御信号φhsrを入力すると、制御信号φhsr_1のみがHレベルとなる。このようにして、順次行方向にS信号を読み出し、第1列から第m列までS信号を読み出す。そして、当該水平走査は時刻T=t1016で終了する。 In this way, when the control signal φhsr is input after the S signal is output from the first column, only the control signal φhsr_1 becomes H level. Thus, the S signal is sequentially read in the row direction, and the S signal is read from the first column to the m-th column. Then, the horizontal scanning ends at time T = t1016.
時刻T=t1017において、初期化が行われて画素の状態を初期化する。ここでは、リセット信号φpresがHレベルとなって、FD部401が初期化される。さらに、制御信号φcfsがHレベルとなって、演算増幅器503の出力を基準電圧Vrefの出力バッファ状態とする。また、制御信号φsselをLレベルとして、ラッチ選択用回路604がN信号用ラッチ605を選択するようにする。
At time T = t1017, initialization is performed to initialize the state of the pixel. Here, the reset signal φpres becomes H level, and the
時刻T=t1018において、選択信号φpselがLレベルとなって、行の選択状態が解除される。そして、時刻T=t1019において、HDの立ち下がりが入力されて、ラッチ605および609がリセットされる。
At time T = t1018, select signal φpsel attains L level, and the selected state of the row is released. Then, at time T = t1019, the falling edge of HD is input, and the
このようにして、1つの行の読み出し動作を終了した後、次の行の読み出し動作を開始する。なお、時刻T=t1019は、次の行の読み出しにおけるT=t1000である。 Thus, after the read operation of one row is completed, the read operation of the next row is started. The time T = t1019 is T = t1000 in the reading of the next row.
図9は、図1に示すカメラで行われる第2の読み出し手法の一例を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 9 is a timing chart for explaining an example of a second reading method performed by the camera shown in FIG.
時刻T=t1100において、HDがLレベルとなってリセットが行われる。特に、ADC306においては、ラッチ605および609がリセットされて、その値は0となる。
At time T = t1100, HD becomes L level and reset is performed. In particular, in
時刻T=t1100からt1101において、リセット信号φpresがHレベルとなって、FD部401がリセットされる。続いて、時刻T=t1101において、A像用転送信号φtxaおよびB像用転送信号φtxbがHレベルとなって、PD202aおよび202bがリセットされる。
From time T = t1100 to t1101, the reset signal φpres becomes H level, and the
時刻T=t1102において、A像用転送信号φtxaおよびB像用転送信号φtxbがLレベルとなって、PD202aおよび202bにおいて電荷蓄積が開始される。時刻T=t1103において、選択信号φpselがHレベルとなって、アンプ403が動作状態となる。そして、T=t1104において、リセット信号φpresがLレベルとなって、FD部401のリセットが解除される。リセットが解除されると、FD部401に蓄積された電荷がN信号として読み出されて読み出し回路305に出力される。
At time T = t1102, the A-image transfer signal φtxa and the B-image transfer signal φtxb become L level, and charge accumulation is started in the PDs 202a and 202b. At time T = t1103, the selection signal φpsel becomes H level, and the
読み出し回路305において、時刻T=t1105で制御信号φcfsがLレベルとされ、演算増幅器503では基準電圧Vrefの出力バッファ状態が解除される。そして、読み出し回路305の出力であるN信号が演算増幅器503から出力される。この際、読み出し回路305から比較器600への入力は、図中、参照番号1100で示されるように立ち上がり始める。
In
時刻T=t1106において、制御信号φadresがLレベルとなって、ランプ信号生成回路601およびカウンタ606のリセットが解除されて、AD変換動作が開始する。時刻T=t1107において、比較器の出力はLレベルからHレベルに変化し、ラッチ605の出力はカウント値に変化する。そして、時刻T=t1108において、制御信号φadresがHレベルとなってAD変換動作が終了する。
At time T = t1106, the control signal φadres becomes L level, the reset of the ramp
時刻T=t1109において、制御信号φadresが再びLレベルとなる。これによって、同一のN信号について再度AD変換が行われる。ここで、2回目のAD変換によって変換される信号に重畳される読み出しノイズは、前述のように、1回目のAD変換によって変換された信号の読み出しノイズと異なる。カウンタ606は1回目のAD変換の場合と同様の動作を行うが、ラッチから加算器607への入力は、1回目のAD変換の値となる。
At time T = t1109, control signal φadres attains the L level again. As a result, AD conversion is performed again for the same N signal. Here, the readout noise superimposed on the signal converted by the second AD conversion is different from the readout noise of the signal converted by the first AD conversion as described above. The
比較器600の出力は、時刻T=t1110においてLレベルからHレベルに変化し、ラッチによってこの際の加算器607の出力がラッチされる。この際の加算器607の出力は、N信号の1回目のAD変換値と2回目のAD変換値との和となる。
The output of
時刻T=t1111において、N信号のAD変換動作を終了して、制御信号φadresがHレベルとなる。このようにして、異なる読み出しノイズが重畳された同一のN信号を2回読み出して加算する。 At time T = t1111, the AD conversion operation of the N signal ends, and the control signal φadres becomes H level. In this manner, the same N signal on which different read noises are superimposed is read twice and added.
時刻T=t1112において、転送信号φtxaがHレベルとなり、PD202aに蓄えられた電荷がFD部401に転送される。FD部401に蓄えられた電荷に応じた電圧が垂直出力線302および演算増幅器503を介して読み出し回路305に送られる。そして、読み出し回路305はS+N信号の信号を比較器600に入力する。
At time T = t 1112, the transfer signal φtxa becomes H level, and the charge stored in the
読み出し回路305の入力1100は、時刻T=t1112から増加を開始する。時刻T=t1113において、制御信号φsselがHレベルとなって、ラッチ選択用回路604はS信号用ラッチ609を選択する。時刻T=t1114において、転送信号φtxaがLレベルとなってPD202aからの電荷の転送が終了する。その後、時刻T=t1115まで読み出し回路305の出力の安定を待つ。
The input 1100 of the
時刻T=t1115において、制御信号φadresがLレベルとなって、S+N信号のAD変換動作が開始される。このAD変換の動作はN信号のAD変換と同様にして行われ、時刻T=t1116においてカウンタ606の出力Sにラッチ609の出力がラッチされる。そして、ラッチ609の出力がS+N信号のAD変換値となる。
At time T = t1115, the control signal φadres becomes L level, and the AD conversion operation of the S + N signal is started. The operation of this A / D conversion is performed in the same manner as the A / D conversion of the N signal, and the output S of the
時刻T=t1114において、制御信号φadresがHレベルとなって、AD変換動作が終了する。続いて、時刻T=t1118において、再度制御信号φadresがLレベルとなってAD変換が開始する。そして、T=t1119において、ラッチの出力はカウント値と1回目のAD変換結果との和となる。 At time T = t1114, the control signal φadres becomes H level, and the AD conversion operation ends. Subsequently, at time T = t1118, the control signal φadres becomes L level again to start AD conversion. Then, at T = t1119, the output of the latch is the sum of the count value and the first AD conversion result.
時刻T=t1120において、制御信号φadresがHレベルとなって、2回目のAD変換動作が終了する。このようにして、異なる読み出しノイズが重畳された同一のS+N信号を2回読み出して加算が行われる。 At time T = t1120, the control signal φadres becomes H level, and the second AD conversion operation ends. In this way, the same S + N signal on which different read noises are superimposed is read twice and addition is performed.
時刻T=t1121において、制御信号φhsrの立ち上がりエッジが水平走査回路307に入力される。当該立ち上がりエッジを水平走査回路307が検出すると、水平走査回路307からの出力が全てLレベルの状態から、制御信号φhsr_0のみがHレベルとなる状態となる。これによって、第1列目の水平選択回路608のスイッチがラッチ605および609に接続される。そして、ラッチ605および609にラッチされた値が信号処理回路308に送られる。
At time T = t1121, the rising edge of the control signal φhsr is input to the
信号処理回路308においては、ラッチ605および609の値が正規化演算器700で処理される。ここでは、読み出し動作においてラッチ605および609の値を2回ずつカウントしたので、1回の読み出しを行った場合に比べて出力が2倍となる。このため、正規化演算器700は、デジタル値を半分にする処理を行うようにプログラムされる。正規化演算器700で処理された信号を用いて、減算器701はS+N信号からN信号を減算してS信号を得る。そして、当該S信号は出力部309から出力される。
In
このようにして、第1列からS信号を出力した後、制御信号φhsrが再度入力される。これによって、制御信号φhsr_1のみがHレベルとなる。このようにして、順次行方向にS信号が読み出されて、第1列から第m列までのS信号が読み出される。そして、当該水平走査は時刻T=t1122で終了する。 Thus, after the S signal is output from the first column, the control signal φhsr is input again. As a result, only the control signal φhsr_1 is at H level. In this manner, the S signal is sequentially read in the row direction, and the S signals in the first to m-th columns are read. Then, the horizontal scanning ends at time T = t1122.
時刻T=t1123において、初期化が行われて画素の状態が初期化される。ここでは、リセット信号φpresがHレベルとなって、FD部401が初期化される。さらに、制御信号φcfsがHレベルとなって、演算増幅器503の出力が基準電圧Vrefの出力バッファ状態とされる。また、制御信号φsselがLレベルとされて、ラッチ選択用回路604はN信号用ラッチ605を選択する。
At time T = t1123, initialization is performed to initialize the state of the pixel. Here, the reset signal φpres becomes H level, and the
時刻T=t1124において、選択信号φpselがLレベルとなって、行の選択状態が解除される。そして、時刻T=t1125において、HDの立ち下がりが入力されて、ラッチ605および609がリセットされる。このようにして、1つの行のA像の読み出し動作が終了して、続いてB像の読み出し動作が開始される。
At time T = t 1124, select signal φpsel attains the L level, and the selected state of the row is cancelled. Then, at time T = t1125, the falling edge of HD is input, and the
B像の読み出し動作の際には、A像と同時に蓄積した信号を読み出すためにフォトダイオードのリセットを行わない。 During the reading operation of the B image, the photodiode is not reset to read out the signal accumulated simultaneously with the A image.
時刻T=t1126において、選択信号φpselがHレベルとなって、アンプ403が動作状態となる。時刻T=t1127において、リセット信号φpresがLレベルとなって、FD部401のリセットが解除される。リセットが解除されると、FD部401に蓄積された電荷に応じた電圧が垂直出力線302にノイズ成分として読み出されて、読み出し回路305に出力される。
At time T = t1126, the selection signal φpsel becomes H level, and the
時刻T=t1128において、制御信号φcfsがLレベルとなり、読み出し回路305において、演算増幅器503における基準電圧Vrefの出力バッファ状態が解除される。そして、N信号が演算増幅器503から出力される。
At time T = t1128, control signal φcfs attains the L level, and read
時刻T=t1129において、制御信号φadresがLレベルとなって、ランプ信号生成回路601およびカウンタ606のリセットが解除されて、AD変換動作が開始する。時刻T=t1130において、比較器の出力はLレベルからHレベルに変化して、ラッチ605の出力はこの際のカウント値N1103に変化する。そして、時刻T=t1131において、制御信号φadresがHレベルとなって、N信号の1回目のAD変換動作が終了する。
At time T = t1129, the control signal φadres becomes L level, the reset of the ramp
続いて、時刻T=t1132において、制御信号φadresがLレベルとなり、N信号の2回目のAD変換動作が開始する。時刻T=t1133において、比較器の出力はLレベルからHレベルに変化し、ラッチ605の出力はこの際の1回目のAD変換によって確定したラッチ605の値とカウント値N1103とを加算器607で加算した値に変化する。そして、時刻T=t1134において、制御信号φadresがHレベルとなって、N信号のAD変換動作が終了する。
Subsequently, at time T = t1132, the control signal φadres becomes L level, and the second AD conversion operation of the N signal starts. At time T = t1133, the output of the comparator changes from the L level to the H level, and the output of the
このようにして、異なる読み出しノイズが重畳された同一のN信号を2回読み出して、加算が行われる。 In this way, the same N signal on which different read noises are superimposed is read twice to perform addition.
時刻T=t1135において、転送信号φtxbがHレベルとなり、PD202bに蓄えられた電荷がFD部401に転送される。FD部401に蓄えられた電荷に応じた電圧が、垂直出力線302および演算増幅器503を介して読み出し回路305に送られる。これによって、読み出し回路305はS+N信号を比較器600に入力する。
At time T = t1135, the transfer signal φtxb becomes H level, and the charge stored in the
読み出し回路305からの入力1100は時刻T=t1135から増加を開始する。時刻T=t1136においては、制御信号φsselがHレベルとなり、ラッチ選択用回路604はS信号用ラッチ609を選択する。時刻T=t1137において、転送信号φtxbがLレベルとなって、PD202bからの電荷の転送が終了する。その後、時刻T=t1138まで読み出し回路305の出力の安定を待つ。そして、時刻T=t1138において、制御信号φadresがLレベルとなり、S+N信号のAD変換動作が開始する。
The input 1100 from the
当該AD変換の動作はN信号のAD変換と同様にして行われ、時刻T=t1139において、カウンタ606の出力SとしてS+N信号のAD変換値が確定して、ラッチ609にラッチされる。時刻T=t1140において、制御信号φadresがHレベルとなり、1回目のAD変換動作が終了する。
The AD conversion operation is performed in the same manner as the AD conversion of the N signal, and at time T = t1139, the AD conversion value of the S + N signal is determined as the output S of the
続いて、時刻T=t1141において、再度制御信号φadresがLレベルとなってAD変換が開始する。そして、時刻T=t1142において、ラッチの出力はカウント値と1回目のAD変換結果との和になる。時刻T=t1143において、制御信号φadresがLレベルとなって、2回目のAD変換動作が終了する。 Subsequently, at time T = t1141, the control signal φadres becomes L level again to start AD conversion. Then, at time T = t1142, the output of the latch is the sum of the count value and the first AD conversion result. At time T = t1143, the control signal φadres becomes L level, and the second AD conversion operation ends.
時刻T=t1144からT=t1145までは、前述の水平転送動作が行われる。ここでも、N信号とS+N信号とは、2回のAD変換によって得られた値の和になっているので、正規化演算器700において半分の値に正規化される。その後、減算器701によってS+N信号からN信号が減算されて、B像に係るS信号が得られる。
The aforementioned horizontal transfer operation is performed from time T = t1144 to T = t1145. Also in this case, since the N signal and the S + N signal are the sum of the values obtained by the two AD conversions, they are normalized to a half value in the normalization operator 700. Thereafter, the
時刻T=t1146において、初期化が行われて画素の状態が初期化される。ここでは、リセット信号φpresがHレベルとなり、FD部401が初期化される。さらに、制御信号φcfsがHレベルとなって、演算増幅器503の出力が基準電圧Vrefの出力バッファ状態とされる。また、制御信号φsselがLレベルとされて、ラッチ選択用回路604はN信号用ラッチ605を選択する。
At time T = t1146, initialization is performed to initialize the state of the pixel. Here, the reset signal φpres becomes H level, and the
時刻T=t1147において、選択信号φpselがLレベルとなり、行の選択状態が解除される。そして、時刻T=t1148においてHDの立ち下がりが入力されて、ラッチ605および609がリセットされる。
At time T = t1147, select signal φpsel attains the L level, and the selected state of the row is cancelled. Then, at time T = t1148, the falling edge of HD is input, and the
このようにして、1つの行の読み出し動作が終了して、次の行の読み出し動作が開始される。なお、時刻T=t1148は次の行の読み出しにおけるT=t1100とである。 In this way, the read operation of one row is completed and the read operation of the next row is started. The time T = t1148 is T = t1100 at the time of reading of the next row.
なお、図8および図9に示す例では、読み出し回路305からの出力が時間的に一定であるとして説明したが、実際には電源などの様々な信号のゆらぎに起因して、その出力は変化する。また、ランプ信号の品質も、同様に電源のゆらぎなどに影響される。このため、カウント値が常に正しくカウントされている場合に、同一の信号に対して同じようにして読み出し動作を行っても、AD変換の結果は毎回異なる。このばらつきが読み出しノイズの原因となる。
In the examples shown in FIGS. 8 and 9, although the output from the
ここで、第1および第2の読み出し手法の各々によって得られた画像信号のノイズ量について説明する。一回の読み出し動作によって信号に重畳するノイズ量をσとする。このノイズはガウス性のノイズであることが知られている。 Here, the noise amount of the image signal obtained by each of the first and second readout methods will be described. The amount of noise superimposed on the signal by one read operation is denoted by σ. This noise is known to be Gaussian noise.
図8で説明した第1の読み出し手法では、N信号およびS+N信号の2信号を読み出して、これらを減算器701によって減算処理してS信号を得た。無相関のガウス性ノイズ同士を加減すると、ノイズ量は(2)1/2倍になるので、最終的なS信号に存在する読み出しノイズ量はσ×(2)1/2となる。
In the first readout method described with reference to FIG. 8, two signals of the N signal and the S + N signal are read out and subjected to subtraction processing by the
一方、図9で説明した第2の読み出し手法では、N信号を2回読み出すとともに、S+N信号を2回読み出して、これらを正規化した後、減算器701によって減算処理する。2回読み出した後の信号の加算によって読み出しノイズ量はσ×(2)1/2となる。ところが、信号強度は2倍になっているので、正規化演算器700によって平均化される際に2で除されて、読み出しノイズ量はσ/(2)1/2となる。そして、当該ノイズを有するS+N信号とN信号とを減算器701で減算処理すれば、最終的にS信号に存在するノイズ量はσとなる。
On the other hand, in the second readout method described with reference to FIG. 9, the N signal is read twice, the S + N signal is read twice, these are normalized, and then subtraction processing is performed by the
第2の読み出し手法によって得られる信号は、A像805とB像806の信号であるので、画像信号として利用する際には、これらをDSP107で加算する必要がある。A像用信号およびB像用信号の読み出しノイズ量は、前述のように、それぞれσであるので、これらを加算することによって得られる画像信号の読み出しノイズ量はσ×(2)1/2となる。このノイズ量は、第1の読み出し手法によって得られた画像信号の読み出しノイズ量と同一である。
Since the signals obtained by the second readout method are the signals of the
上述のようにして得られたA像805とB像806を用いて、DSP107は相関演算を行って、A像805とB像806とのズレ量808を求める。そして、当該ズレ量808はCPU109に送られる。CPU109はズレ量に基づいて焦点調節用のレンズ102および103の駆動量および駆動方向を求める。CPU109は当該駆動量および駆動方向に応じてフォーカス駆動回路115を制御して、フォーカスアクチュエータ116によって焦点調節用のレンズ102および103駆動して焦点調節を行う。
Using the
また、DSP107は、第1の読み出し手法によって得られたA+B信号と、第2の読み出し手法によって得られたA像805およびB像806とを加算して1フレームの画像を生成する。そして、CPU109は当該1フレームの画像を圧縮および加工処理して記録媒体112に書き込む。
Further, the
このように、本発明の第1の実施形態では、第1の読み出し手法および第2の読み出し手法において、信号の読み出し回数を異ならせる。これによって、画質の劣化を抑制しつつ、焦点検出用の信号と1フレームの画像信号を高速に得ることかできる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, the number of signal readouts is made different in the first readout method and the second readout method. By this, it is possible to obtain a signal for focus detection and an image signal of one frame at high speed while suppressing the deterioration of the image quality.
さらに、第2の読み出し手法で読み出される信号におけるノイズが低下するので、DSP107における相関演算の精度が向上して、AF性能が向上する。
Furthermore, since the noise in the signal read by the second read method is reduced, the accuracy of the correlation calculation in the
[変形例]
上述の第1の実施形態では、第2の読み出し手法においては、A像信号とB像信号の双方を別々に読み出すようにしたが、これに限定はされない。例えば、A像信号を単独で読みだした後、FD部401にB像信号を転送して、先に転送したA像信号と合成してA+B像信号として読み出すようにしてもよい。この場合、DSP107では、A+B像からA像を減算してB像を求めて相関演算を行うことになる。
[Modification]
In the first embodiment described above, in the second readout method, both the A image signal and the B image signal are separately read out, but the present invention is not limited to this. For example, after the A image signal is read alone, the B image signal may be transferred to the
上記の読み出し手法では、画像信号は一度しか読み出されないので、読み出しノイズ量は、第1の読み出し方手法によって得られる信号の読み出しノイズ量と同様である。一方、FD部401からN信号を読み出した後、A像信号を読み出して、その後FD部401をリセットせずにA+B像信号を読み出さなければならない。よって、N信号を読み出してから画像信号を読み出すまでに時間が掛かってしまう。このため、1/fノイズが増加し、さらにはN信号の状態が変化して画素ノイズが増加することが知られている。当該ノイズの増加を低減するために、本発明を適用することもできる。
In the above readout method, since the image signal is read out only once, the readout noise amount is the same as the readout noise amount of the signal obtained by the first readout method. On the other hand, after reading out the N signal from the
つまり、A像信号を単独で読みだした後、FD部401にB像信号を転送して、先に転送したA像信号と合成してA+B像信号として読み出す手法に本発明を適用することによって、画像の劣化を低減することができる。
That is, by reading the A image signal alone, the B image signal is transferred to the
さらには、上述の読み出し手法においては、A像信号は画像信号として出力されないので、A像信号のノイズ量は画質に影響しない。このため、A像信号の取得に際して、各信号に対する読み出し動作を一度行って、A+B像信号の取得の際に複数回のAD変換を行うようにしてもよい。 Furthermore, in the above-described reading method, the A image signal is not output as an image signal, so the noise amount of the A image signal does not affect the image quality. For this reason, when acquiring the A image signal, the readout operation for each signal may be performed once, and AD conversion may be performed a plurality of times when acquiring the A + B image signal.
このような構成の場合には、A像信号の取得に際して複数回の読み出し動作を行った場合に比べて高速に画像信号を得ることができる。 In the case of such a configuration, an image signal can be obtained at high speed as compared to the case where a plurality of reading operations are performed at the time of obtaining the A image signal.
また、第1の実施形態では、N信号の読み出し動作が終了した後、信号+ノイズ成分を垂直線303に転送してS+N信号の読み出し動作を行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、演算増幅器503の直後にアナログメモリ(サンプルホールド回路:図示せず)を配置して、S+N信号の垂直転送と2回目のN信号のAD変換を時間的に並列的に行うようにしてもよい。
Further, in the first embodiment, after the read operation of the N signal is completed, the signal + noise component is transferred to the
このような構成の場合には、信号の垂直線303への読み出しとAD変換動作とを時間的に並列に行うので、より高速に信号を読み出すことができる。
In the case of such a configuration, the signal can be read out at higher speed because the readout of the signal to the
さらに、読み出した信号に重畳されるノイズの主要因がAD変換で発生するノイズである場合、同一の信号を垂直線303に転送する動作を複数回行わないで、AD変換のみを複数回行うようにしてもよい。この場合には、N信号をサンプルホールドした直後にS+N信号の垂直転送を開始することができる。
Furthermore, when the main factor of the noise superimposed on the read signal is noise generated by AD conversion, only the AD conversion is performed multiple times without performing the operation of transferring the same signal to the
このような構成の場合には、同一の信号を垂直線303に転送する時間を省略することができるので、より高速に信号を読み出すことが可能となる。
In such a configuration, the time for transferring the same signal to the
また、ADC306に、一列の垂直出力線303に対応するAD変換回路を複数設けて、時間的に並列に複数回のAD変換を行うようにしてもよい。
Further, a plurality of AD conversion circuits corresponding to one column of
このような構成の場合には、同一の信号の2回の読み出し動作が並列的に行われるので、より高速に信号を読み出すことが可能となる。 In such a configuration, two read operations of the same signal are performed in parallel, so that the signal can be read at higher speed.
その他、同一の信号を複数回読み出すことによって、読み出しノイズを低減することができるあらゆる構成を本発明に適用することができる。 In addition, any configuration that can reduce read noise can be applied to the present invention by reading the same signal multiple times.
[第2の実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態によるカメラの一例について説明する。なお、第2の実施形態によるカメラの構成は図1に示すカメラと同様である。
Second Embodiment
Subsequently, an example of a camera according to a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the camera according to the second embodiment is similar to that of the camera shown in FIG.
図10は、本発明の第2の実施形態に係るカメラで用いられる撮像素子の構成の一例を説明するための図である。そして、図10(a)は画素配列を示す図であり、図10(b)は単位画素の構成を示す図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the configuration of an imaging device used in the camera according to the second embodiment of the present invention. 10 (a) is a diagram showing a pixel array, and FIG. 10 (b) is a diagram showing a configuration of a unit pixel.
図10(a)を参照して、撮像素子106は、2次元マトリックス状に配列された複数の単位画素200を有している。単位画素200の各々にはML201が配置されており、単位画素200の各々は光電変換を行うための4つのPD1200a、1200b、1200c、および1200dを有している。そして、これら4つのPD1200a、1200b、1200c、および1200dは単一のML201の下に配置されている。
Referring to FIG. 10A, the
これらのPD1200a、1200b、1200c、および1200dを独立して読み出し制御することによって、水平方向の位相差に加えて、垂直方向の位相差を得ることができる。 By independently performing read control on these PDs 1200a, 1200b, 1200c, and 1200d, it is possible to obtain a phase difference in the vertical direction in addition to the phase difference in the horizontal direction.
このように、単位画素が2個を超えるPDを備える場合には、位相差を得るために必ずしも全ての画素を独立に読み出す必要はない。例えば、焦点調節用情報として水平方向の位相差を得れば十分である場合には、単位画素において垂直方向に隣接するPDの電荷を合成して読み出せばよい。具体的には、PD1200aおよび1200cの電荷を合成して読み出し、PD1200bおよびPD1200dの電荷を合成して読み出す。
Thus, when the unit pixel includes more than two PDs, it is not necessary to read out all the pixels independently in order to obtain the phase difference. For example, if it is sufficient to obtain a phase difference in the horizontal direction as focus adjustment information, it is sufficient to combine and read the charges of the PDs adjacent in the vertical direction in the unit pixel. Specifically, the charges of the PDs 1200a and 1200c are combined and read out, and the charges of the PDs 1200b and
図10(b)を参照して、前述のように、単位画素200はPD1200a、1200b、1200c、および1200dを有している。A像用光電変換部転送スイッチ(TxA)1300aは、垂直走査回路302から供給されるA像用転送信号φtxaによって制御される。また、B像用光電変換部転送スイッチ(TxB)1300bはB像用転送信号φtxbによって制御される。C像用光電変換部転送スイッチ(TxC)1300cは、C像用転送信号φtxcによって制御される。さらに、D像用光電変換部転送スイッチ(TxB)1300dはD像用転送信号φtxdによって制御される。
Referring to FIG. 10B, as described above,
ここでは、A像用転送信号φtxaがHレベルの場合に、PD1200aに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン(FD)部401に転送される。同様に、B像用転送信号φtxbがHレベルの場合に、PD1200bに蓄積された電荷がFD部401に転送される。また、C像用転送信号φtxcがHレベルの場合に、PD1200cに蓄積された電荷がFD部401に転送される。そして、D像用転送信号φtxdがHレベルの場合に、PD1200dに蓄積された電荷がFD部401に転送される。
Here, when the transfer signal φtxa for the image A is at the H level, the charge accumulated in the
これら転送スイッチTxA、TxB、TxC、およびTxDは独立してオンオフ制御されるので、PD1200a、1200b、1200c、および1200dに蓄積された電荷を独立してFD部401に転送することができる。また、これら転送スイッチTxA、TxB、TxC、およびTxDのうちの少なくとも2つを同時にHレベルとすれば、対応するPDに蓄積された電荷をFD部401で合成して読み出すことができる。
Since the transfer switches TxA, TxB, TxC, and TxD are independently controlled on and off, the charges accumulated in the PDs 1200a, 1200b, 1200c, and 1200d can be independently transferred to the
図11は、本発明の第2の実施形態に係るカメラにおいて行われる画素読み出し動作の一例を説明するための図である。そして、図11(a)は読み出し動作におけるタイミングチャートであり、図11(b)は撮像素子全体における読み出しを示す図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the pixel readout operation performed in the camera according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11A is a timing chart in the reading operation, and FIG. 11B is a diagram showing the reading in the entire imaging device.
図11(a)において、第n行では、第1の読み出し手法1400によって画素読み出しが行われる。第1の読み出し手法1400においては、PD1200a、1200b、1200c、および1200dから転送された電荷をFD部401で合成して、(A+B+C+D像)信号として読み出す。
In FIG. 11A, in the n-th row, pixel readout is performed by the
第(n+1)行では、第2の読み出し手法1401(第3の読み出しモード)によって画素読み出しが行われる。第2の読み出し手法1401においては、PD1200aおよび1200c(グループ)から電荷がFD部301に転送される(つまり、グループ毎に電荷が読み出される)。そして、FD部401で合成されて、A+B像信号として読み出される。第2の読み出し手法1402を行うと、水平方向における位相差を得ることができる。
In the (n + 1) th row, pixel readout is performed by the second readout method 1401 (third readout mode). In the
第(n+2)行では、再び第1の読み出し手法1401が行われる。第(n+3)行では、第2の読み出し手法1403(第4の読み出しモード)によって画素読み出しが行われる。ここでは、PD1200aからA像が読み出され、PD1200bからB像が読み出され、PD1200cからC像が読み出されて、PD1200dからD像が読み出される。そして、これらの読み出しは独立的にPD毎(光電変換部毎)に行われる。このような読み出し手法を行うと、水平方向および垂直方向における位相差を得ることができる。
In the (n + 2) th row, the
図7(b)に示す例では、撮像素子902に対して測距枠903が存在する行において、その一部の行に対して第1の読み出し手法1400による画素読み出しを行い、さらに、第2の読み出し手法による画素読み出しを行う。
In the example shown in FIG. 7B, in the row in which the
第2の読み出し手法を行う際には、垂直方向に隣接するPDの信号を合成する第2の読み出し手法1401を行う行と、第2の読み出し手法1402を行う行とが存在する。また、測距枠903が存在する他の行については第1の読み出し手法によって画素読み出しを行う。
When performing the second readout method, there are a row in which the
これら複数の読み出し手法を用いて画素読み出しを行って、画像信号を生成する場合には、画像信号の生成に必要な信号の数が異なる。例えば、第1の読み出し方法1400によって得られた信号は画像信号であるので1信号とカウントする。第2の読み出し手法1401の場合には、画像信号の生成に必要な信号の数は2信号となる。また、第2の読み出し手法1402の場合には、画像信号の生成に必要な信号の数は4信号となる。
When pixel readout is performed using the plurality of readout methods to generate an image signal, the number of signals required to generate the image signal is different. For example, since the signal obtained by the
単位画素が瞳分割された複数のPDを備える際に、PDを独立して読み出し制御して、その信号を加算することによって画像信号を生成するとする。この場合、第1の実施形態で説明したように、画像信号の生成に必要な信号の数に応じて画像信号のノイズ量が異なる。このような場合には、第1の読み出し手法又は第2の読み出し手法に応じて読み出し回数を決定することなく、合成処理に用いた信号の数に応じて読み出し回数を決定する。 When a unit pixel includes a plurality of PDs divided into pupils, the PDs are independently read out and controlled to generate an image signal by adding the signals. In this case, as described in the first embodiment, the noise amount of the image signal differs according to the number of signals required to generate the image signal. In such a case, the number of readouts is determined according to the number of signals used for the combining process without determining the number of readouts according to the first readout method or the second readout method.
例えば、第1の読み出し方法1401の場合には、図8で説明したように、1回の読み出しで画像信号を得る。一方、第2の読み出し手法1401の場合には、図9で説明したように、2回の読み出しで画像信号を得る。そして、第2の読み出し手法1402の場合には、4回の読み出しで画像信号を得る。
For example, in the case of the
なお、ここでは、単位画素におけるPDの分割数が4の場合について説明したが、これには限定されず、単位画素おけるPDの分割数は複数であればよい。また、読み出し手法の種類も限定されない。 Although the case where the division number of PD in the unit pixel is four has been described here, the present invention is not limited to this, and the number of divisions of PD in the unit pixel may be plural. Further, the type of reading method is not limited.
このように、本発明の第2の実施形態では、画像信号を生成するために用いた信号の数に応じてサンプリング回数を決定するようにしたので、様々なパターンで瞳分割された撮像素子においても本発明を適用することができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, since the number of times of sampling is determined according to the number of signals used to generate an image signal, in an imaging element divided into pupils in various patterns, The present invention can also be applied.
[第3の実施形態]
続いて、本発明の第3の実施形態によるカメラの一例について説明する。なお、第3の実施形態によるカメラの構成は、図1に示すカメラと同様である。
Third Embodiment
Subsequently, an example of a camera according to a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the camera according to the third embodiment is the same as that of the camera shown in FIG.
同一の信号を複数回読み出して、読み出しノイズの低減を行う場合、ノイズの少ない画像を得るため第1の読み出し手法を用いた場合においても同一の信号を複数回読み出すことがある。 When the same signal is read a plurality of times to reduce the read noise, the same signal may be read a plurality of times even when the first read method is used to obtain an image with less noise.
例えば、図2(a)に示すように、単位画素が2つのPDを有する場合、第1の読み出し手法を用いて2回の読み出しを行い、第2の読み出し手法によって4回の読み出しを行う。これによって、第1の実施形態で得られた効果と同一の効果を得つつ、さらに低ノイズの画像を得ることができる。 For example, as shown in FIG. 2A, when the unit pixel has two PDs, two readings are performed using the first reading method, and four readings are performed using the second reading method. As a result, it is possible to obtain an image with lower noise while obtaining the same effect as the effect obtained in the first embodiment.
ところが、この場合には、1フレームにおいて信号を読み出す回数が2倍になるので、フレームレートが低下する。このフレームレートの低下を防止するためには、例えば、第2の読み出し手法を用いる行数を低減して、全体として読み出し回数を低減するようにすればよい。そこで、ユーザーによって選択された撮影モードに応じてサンプリング回数を設定するようにする。 However, in this case, since the number of times the signal is read in one frame is doubled, the frame rate is lowered. In order to prevent the reduction of the frame rate, for example, the number of rows using the second readout method may be reduced to reduce the number of readouts as a whole. Therefore, the number of times of sampling is set in accordance with the imaging mode selected by the user.
図12は、本発明の第3の実施形態に係るカメラで用いられる撮影モード選択画面の一例を示す図である。 FIG. 12 is a view showing an example of a shooting mode selection screen used in the camera according to the third embodiment of the present invention.
図示の撮影モード選択画面1500は表示部110に表示される。ユーザーは操作部111を用いて、「画質優先モード」および「AF優先モード」のいずれかを選択することができる。
The illustrated shooting
図13は、本発明の第3の実施形態に係るカメラで行われる撮影を説明するためのフローチャートである。 FIG. 13 is a flowchart for explaining shooting performed by the camera according to the third embodiment of the present invention.
図12および図13を参照して、撮影が開始されると、CPU109はユーザー操作によって設定されたモードが「画質優先モード」であるか否かを判定する(ステップS1601)。
Referring to FIGS. 12 and 13, when photographing is started,
ユーザーの設定が「画質優先モード」である場合(ステップS1601において、YES)、CPU109は第1の設定(設定1)を設定する(ステップS1602)。この設定1では、第1の読み出し手法における読み出し回数が2回、第2の読み出し手法における読み出し回数が4回に設定される。この際には、第2の読み出し方法によって読み出された行数をj本とする(jは1以上の整数)。
If the user setting is “image quality priority mode” (YES in step S1601), the
ユーザーの設定が「画質優先モード」でない場合(ステップS1601において、NO)、CPU109は第2の設定(設定2)を設定する。この設定2では、第1の読み出し手法における読み出し回数を1回、第2の読み出し手法における読み出し回数が2回に設定される。この際には、第2の読み出し手法によって読み出された行数をk本とする(kは1以上の整数)。なお、このkはjよりも大きい数とする。
If the user setting is not the “image quality priority mode” (NO in step S1601), the
ステップS1602又はS1603の処理の後、CPU109は決定された設定に基づいて撮影を行う(ステップS1604)。ここでは、画素読み出しの際、設定された回数に応じて同一の信号を読み出す。例えば、第1の読み出し手法による読み出しが2回の場合には、図8に示す時刻T=t1006からT=t1008の動作と、時刻T=t1012からT=t1014の動作がそれぞれ2回繰り返される。
After the process of step S1602 or S1603, the
第2の読み出し手法による読み出しが4回の場合には、図9に示す時刻T=t1106からT=t1111の動作と、時刻T=t1115からT=t1120の動作がそれぞれ2回繰り返される。さらに、時刻T=t1129からT=t1134の動作と、時刻T=t1138からT=t1143の動作がそれぞれ2回繰り返される。 When reading by the second read method is four times, the operation from time T = t1106 to T = t1111 and the operation from time T = t1115 to T = t1120 shown in FIG. 9 are repeated twice each. Furthermore, the operation from time T = t1129 to T = t1134 and the operation from time T = t1138 to T = t1143 are repeated twice each.
このようにして、同一の読み出し方法であっても、設定に応じて同一信号を読み出す回数を変更する。 In this manner, the number of times of reading the same signal is changed according to the setting even if the reading method is the same.
続いて、CPU109は、ステップS1604で得られた画像信号(画像データ)に基づいてDSP107によって相関演算を行う。そして、CPU109は相関演算結果に基づいて焦点調節用のレンズ102および103の駆動方向および駆動量を求める(ステップS1605:AF用演算)。
Subsequently, the
次に、CPU109はAF用演算結果に基づいて、前述したようにレンズを駆動する(ステップS1606)。そして、CPU109はステップS1604で得られた画像信号について画像処理(圧縮処理を含む)を行う(ステップS1607)。その後、CPU109は、画像処理済みの画像データを、記録媒体などに保存して(ステップS1608)、撮影を終了する。
Next, the
上述のような画素読み出しを行えば、「画質優先モード」においては「AF優先モード」と比較して、より低ノイズの画像を得ることができる。一方、「AF優先モード」においては、「画質優先モード」と比較して相関演算に用いることができる信号が多いので、AF精度を高めることができる。 By performing pixel readout as described above, an image with lower noise can be obtained in the “image quality priority mode” as compared to the “AF priority mode”. On the other hand, in the "AF priority mode", the AF accuracy can be enhanced because there are many signals that can be used for correlation calculation as compared with the "image quality priority mode".
なお、図示の例では、撮影モード選択画面に「画質優先モード」および「AF優先モード」を表示するようにしたが、この例には限定されない。例えば、サンプリング回数を選択するようにしてもよく、明示的にユーザーに選択させることなく、他の撮影条件設定の変更に基づいてサンプリング回数を変更するようにしてもよい。 In the illustrated example, the “image quality priority mode” and the “AF priority mode” are displayed on the shooting mode selection screen, but the present invention is not limited to this example. For example, the number of times of sampling may be selected, or the number of times of sampling may be changed based on the change of other imaging condition settings without explicitly selecting it by the user.
このように、本発明の第3の実施形態では、撮影モードの設定に応じてサンプリング回数を決定するようにしたので、撮影状況に適した撮影、つまり、画素読み出しを行うことができる。 As described above, in the third embodiment of the present invention, the number of times of sampling is determined according to the setting of the imaging mode, so that imaging suitable for the imaging situation, that is, pixel readout can be performed.
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment, The various form of the range which does not deviate from the summary of this invention is also included in this invention .
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。 For example, the control method may be performed by the imaging apparatus as the control method of the above-described embodiment. In addition, a program having the functions of the above-described embodiments may be used as a control program to cause a computer included in the imaging apparatus to execute the control program. The control program is recorded, for example, on a computer readable recording medium.
[その他の実施形態]
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 Embodiments
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. Can also be realized. It can also be implemented by a circuit (eg, an ASIC) that implements one or more functions.
106 撮像素子
109 CPU
200 単位画素
201 マイクロレンズ
202a,202b 光電変換部(PD)
302 垂直走査回路
305 読み出し回路
306 AD変換器
307 水平走査回路
308 信号処理回路
106
200
302
Claims (11)
前記単位画素の各々は複数の光電変換部を備えており、
前記単位画素から画素信号を読み出す際に前記複数の光電変換部から一括して前記画素信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記複数の光電変換部の各々から画素信号を読み出す第2の読み出しモードとを選択的に行う読み出し手段と、
前記画像を得る際、前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードを用いる場合には、前記読み出し手段を制御して前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードにおいて前記単位画素から前記画素信号を読み出す回数を異ならせる制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 An imaging device including an imaging device in which a plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and obtaining an image according to an optical image formed on the imaging device,
Each of the unit pixels includes a plurality of photoelectric conversion units,
When reading out pixel signals from the unit pixels, a first readout mode in which the pixel signals are read out collectively from the plurality of photoelectric conversion units, and a second readout mode in which the pixel signals are read out from each of the plurality of photoelectric conversion units Reading means for selectively
When the first readout mode and the second readout mode are used when obtaining the image, the readout unit is controlled to control the readout unit from the unit pixel in the first readout mode and the second readout mode. Control means for changing the number of times the pixel signal is read out;
An imaging apparatus characterized by having:
前記制御手段は、前記画像処理手段における合成に用いた像の数に応じて読み出し回数を決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。 An image processing unit configured to obtain an image by combining a plurality of images obtained in the second readout mode;
The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control means determines the number of times of reading in accordance with the number of images used for combining in the image processing means.
前記制御手段は、前記選択手段で選択された撮影モードに応じて前記読み出し回数を決定することを特徴とする請求項4又は5に記載の撮像装置。 It has selection means for selecting one shooting mode from a plurality of shooting modes at the time of shooting,
The image pickup apparatus according to claim 4, wherein the control unit determines the number of times of reading in accordance with the photographing mode selected by the selection unit.
前記制御手段は、前記画質優先モードにおける読み出し回数を前記AF優先モードにおける読み出し回数よりも多くすることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 The plurality of shooting modes include at least an image quality priority mode and an AF priority mode.
7. The image pickup apparatus according to claim 6, wherein the control means sets the number of readouts in the image quality priority mode to be larger than the number of readouts in the AF priority mode.
前記単位画素から画素信号を読み出す際に前記複数の光電変換部から一括して前記画素信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記複数の光電変換部の各々から画素信号を読み出す第2の読み出しモードとを選択的に行う読み出しステップと、
前記画像を得る際、前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードを用いる場合には、前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードにおいて前記読み出しステップによる前記単位画素から前記画素信号を読み出す回数を異ならせる制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。 An imaging device having an imaging device in which a plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and each of the unit pixels includes a plurality of photoelectric conversion units, and obtaining an image according to an optical image formed on the imaging device. Control method, and
When reading out pixel signals from the unit pixels, a first readout mode in which the pixel signals are read out collectively from the plurality of photoelectric conversion units, and a second readout mode in which the pixel signals are read out from each of the plurality of photoelectric conversion units And a read-out step to selectively
When the first readout mode and the second readout mode are used to obtain the image, the pixel signal from the unit pixel in the readout step in the first readout mode and the second readout mode Control step of changing the number of times of reading out
A control method characterized by comprising:
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記単位画素から画素信号を読み出す際に前記複数の光電変換部から一括して前記画素信号を読み出す第1の読み出しモードと、前記複数の光電変換部の各々から画素信号を読み出す第2の読み出しモードとを選択的に行う読み出しステップと、
前記画像を得る際、前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードを用いる場合には、前記第1の読み出しモードおよび前記第2の読み出しモードにおいて前記読み出しステップによる前記単位画素から前記画素信号を読み出す回数を異ならせる制御ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。 An imaging apparatus comprising: an imaging element in which a plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and each of the unit pixels includes a plurality of photoelectric conversion units, and obtaining an image corresponding to an optical image formed on the imaging element. The control program used,
In a computer provided in the imaging device,
When reading out pixel signals from the unit pixels, a first readout mode in which the pixel signals are read out collectively from the plurality of photoelectric conversion units, and a second readout mode in which the pixel signals are read out from each of the plurality of photoelectric conversion units And a read-out step to selectively
When the first readout mode and the second readout mode are used to obtain the image, the pixel signal from the unit pixel in the readout step in the first readout mode and the second readout mode Control step of changing the number of times of reading out
A control program characterized by causing
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| WO2022158186A1 (en) * | 2021-01-20 | 2022-07-28 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Distance measurement sensor and distance measurement module |
| US11637966B2 (en) | 2019-07-12 | 2023-04-25 | Sony Group Corporation | Imaging device and diaphragm mechanism control method |
| US12335651B2 (en) | 2022-07-21 | 2025-06-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device, method of driving photoelectric conversion device, and imaging system |
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