Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6399844B2 - Imaging device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6399844B2 - Imaging device - Google Patents

Imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP6399844B2
JP6399844B2 JP2014153932A JP2014153932A JP6399844B2 JP 6399844 B2 JP6399844 B2 JP 6399844B2 JP 2014153932 A JP2014153932 A JP 2014153932A JP 2014153932 A JP2014153932 A JP 2014153932A JP 6399844 B2 JP6399844 B2 JP 6399844B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer switch
transfer
charge
period
unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2014153932A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016032207A (en
Inventor
知永 岩原
知永 岩原
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2014153932A priority Critical patent/JP6399844B2/en
Publication of JP2016032207A publication Critical patent/JP2016032207A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6399844B2 publication Critical patent/JP6399844B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Focusing (AREA)

Description

本発明は、撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus.

近年、電子カメラ等の撮像装置において、光の強度分布のみならず光の入射方向や距離情報をも取得可能な撮像装置が知られている。   2. Description of the Related Art In recent years, imaging apparatuses such as electronic cameras that can acquire not only light intensity distribution but also light incident direction and distance information are known.

特許文献1では、撮像装置において、瞳分割方式の焦点検出が可能な技術が開示されている。特許文献1では、1つの画素は2つのフォトダイオードを有しており(以下、これらを分割画素という)、各フォトダイオードは1つのマイクロレンズによって撮影レンズの異なる瞳を通過した光を受光する。したがって、2つのフォトダイオードからの出力信号波形を比較することで、瞳分割位相差AFや距離検出用画像の取得が可能となる。また、2つのフォトダイオードからの出力信号を加算することで、通常の撮像画像を得ることができる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique capable of pupil focus type focus detection in an imaging apparatus. In Patent Document 1, one pixel has two photodiodes (hereinafter, these are referred to as divided pixels), and each photodiode receives light that has passed through different pupils of the photographing lens by one microlens. Accordingly, by comparing the output signal waveforms from the two photodiodes, it is possible to acquire the pupil division phase difference AF and the distance detection image. Moreover, a normal captured image can be obtained by adding the output signals from the two photodiodes.

また、特許文献2では、撮像装置において、いわゆる光走行時間法、あるいはTOF(Time of Flight)方式の測距が可能な技術が開示されている。特許文献2には、1つの画素は1つのフォトダイオードに対して2つのフローティングディフュージョンと2つの転送スイッチを有している。そして、投射光のパルスタイミングに同期し、2つの転送スイッチを交互に開閉させることで、反射光により発生した電荷を1つのフォトダイオードから2つのフローティングディフュージョンへ配分する。その電荷の配分比から被写体までの距離を推定することができる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique that enables the imaging apparatus to perform distance measurement using a so-called optical travel time method or TOF (Time of Flight) method. In Patent Document 2, one pixel has two floating diffusions and two transfer switches for one photodiode. Then, in synchronization with the pulse timing of the projection light, the two transfer switches are alternately opened and closed to distribute the charge generated by the reflected light from one photodiode to two floating diffusions. The distance to the subject can be estimated from the charge distribution ratio.

特開2001−124984号公報JP 2001-124984 A 国際公開第2007/026777号International Publication No. 2007/026777

しかし、瞳分割方式の焦点検出は、被写体の明暗を用いたコントラスト方式等に比べて、測距の高速化が可能であるが、被写界深度が深い状況や、また画像周辺部など、光学的な諸条件によっては瞳分割位相差が得られにくい。そのため、瞳分割方式の焦点検出は、良好な測距や距離検出用画像の取得を行うことが難しい場合がある。一方で、光走行時間法では、画像周辺部まで画素単位で距離情報の取得が可能である。そのため、両者を適切に組み合わせることで光学的な諸条件に応じた好適な距離測定が可能となる。しかし、光走行時間法においても画像周辺部では光軸に対して外側の光電変換部へ入射光線が集中してしまい、内側に配置された光電変換部への受光効率が落ちる。つまり、光が入射しにくい光電変換部のS/Nが悪化し、距離測定精度や画質に影響を与える。また、そのような必ずしも使用する必要のない画素の処理等も画像処理回路の負担となりうる。   However, the focus detection of the pupil division method can speed up the distance measurement compared to the contrast method that uses the contrast of the subject, but it can be used in situations where the depth of field is deep or in the peripheral area of the image. It is difficult to obtain a pupil division phase difference depending on various conditions. Therefore, it may be difficult for the focus detection of the pupil division method to obtain a good distance measurement or distance detection image. On the other hand, in the light travel time method, distance information can be obtained in pixel units up to the periphery of the image. Therefore, suitable distance measurement according to various optical conditions can be performed by appropriately combining the two. However, even in the light transit time method, incident light rays concentrate on the outer photoelectric conversion unit with respect to the optical axis in the peripheral portion of the image, and the light receiving efficiency to the photoelectric conversion unit arranged on the inner side decreases. In other words, the S / N of the photoelectric conversion unit that is difficult for light to enter deteriorates, which affects the distance measurement accuracy and the image quality. Further, such processing of pixels that are not necessarily used can be a burden on the image processing circuit.

本発明の目的は、撮像素子内の領域によらず距離測定の精度や画質を向上させることができる撮像装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of improving the accuracy and image quality of distance measurement regardless of the area in the imaging element.

本発明の撮像装置は、複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズにそれぞれ対応し、2次元に配置される複数の単位画素を有する撮像素子とを有し、前記複数の単位画素の各々は、同一の前記マイクロレンズを介して受光した光を電荷に変換する第1及び第2の光電変換部と、前記第1の光電変換部の電荷をそれぞれ異なる電荷蓄積部に転送する第1及び第2の転送スイッチと、前記第2の光電変換部の電荷をそれぞれ異なる電荷蓄積部に転送する第3及び第4の転送スイッチとを有し、前記撮像素子の第1の領域の前記単位画素では、前記第1の光電変換部の電荷が前記第1の転送スイッチ又は前記第2の転送スイッチにより転送され、前記第2の光電変換部の電荷が前記第3の転送スイッチ又は前記第4の転送スイッチにより転送されず、前記撮像素子の第2の領域の前記単位画素では、前記第1の光電変換部の電荷が前記第1の転送スイッチ又は前記第2の転送スイッチにより転送されず、前記第2の光電変換部の電荷が前記第3の転送スイッチ又は前記第4の転送スイッチにより転送されることを特徴とする。   The imaging device of the present invention includes a plurality of microlenses and an imaging element that corresponds to each of the plurality of microlenses and includes a plurality of unit pixels that are two-dimensionally arranged, and each of the plurality of unit pixels includes , First and second photoelectric conversion units that convert light received through the same microlens into electric charges, and first and second photoelectric conversion units that transfer electric charges of the first photoelectric conversion units to different charge storage units, respectively. Two transfer switches, and third and fourth transfer switches that transfer the charges of the second photoelectric conversion unit to different charge storage units, respectively, in the unit pixel in the first region of the image sensor The charge of the first photoelectric conversion unit is transferred by the first transfer switch or the second transfer switch, and the charge of the second photoelectric conversion unit is transferred by the third transfer switch or the fourth transfer. By switch In the unit pixel in the second region of the image sensor, the charge of the first photoelectric conversion unit is not transferred by the first transfer switch or the second transfer switch, and the second pixel is not transferred. The charge of the photoelectric conversion unit is transferred by the third transfer switch or the fourth transfer switch.

撮像素子内の領域によらず距離測定の精度や画質を向上させることができる。   The accuracy and image quality of distance measurement can be improved regardless of the area in the image sensor.

撮像装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an imaging device. 単位画素の配置図である。FIG. 6 is a layout diagram of unit pixels. 撮影レンズの射出瞳から出た光束が単位画素に入射する概念図である。It is a conceptual diagram in which the light beam emitted from the exit pupil of the photographing lens enters the unit pixel. 単位画素の構成例を示すレイアウト図である。It is a layout figure which shows the structural example of a unit pixel. 単位画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of a unit pixel. 撮像素子の読み出し回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the read-out circuit of an image pick-up element. 第1の実施形態による水平信号線の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the horizontal signal line by 1st Embodiment. 第1の実施形態による読み出し分割画素の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the read division | segmentation pixel by 1st Embodiment. 第1の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 1st drive method. 第2の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 2nd drive method. 光走行時間法によるパルスタイミングを説明する図である。It is a figure explaining the pulse timing by a light transit time method. 第3の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 3rd drive method. 撮像装置の駆動方法を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating a method for driving the imaging apparatus. 第2の実施形態による水平信号線の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the horizontal signal line by 2nd Embodiment. 第2の実施形態による読み出し分割画素の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the read division | segmentation pixel by 2nd Embodiment. 第3の実施形態による水平信号線の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the horizontal signal line by 3rd Embodiment. 単位画素の他の構成例を示すレイアウト図である。It is a layout figure which shows the other structural example of a unit pixel.

(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100の構成例を示すブロック図である。撮影レンズ101を通過した光は、レンズ絞り204を介して、撮影レンズ101の焦点位置近傍に結像する。マイクロレンズアレイ102は、複数のマイクロレンズ1020を有し、撮影レンズ101の焦点位置近傍に配置され、撮影レンズ101の異なる瞳領域を通過した光を瞳領域毎に分割して出射する。撮像素子103は、複数の画素を有し、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等の固体撮像素子である。1つのマイクロレンズ1020に対して複数の画素が対応するように配置される。これにより、マイクロレンズ1020で瞳領域毎に分割して出射された光は、分割情報を保ったまま受光され、データ処理可能な画像信号に変換される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. The light that has passed through the photographing lens 101 forms an image in the vicinity of the focal position of the photographing lens 101 via the lens diaphragm 204. The microlens array 102 has a plurality of microlenses 1020, is arranged in the vicinity of the focal position of the photographing lens 101, and divides and emits light that has passed through different pupil regions of the photographing lens 101 for each pupil region. The image sensor 103 has a plurality of pixels and is a solid-state image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor. A plurality of pixels are arranged so as to correspond to one microlens 1020. Thereby, the light emitted after being divided for each pupil region by the microlens 1020 is received while maintaining the division information, and is converted into an image signal that can be processed.

アナログ信号処理回路(AFE)104は、撮像素子103から出力される画像信号に対して、相関二重サンプリング処理、信号増幅、基準レベル調整、アナログ/デジタル(A/D)変換処理等を行う。デジタル信号処理回路(DFE)105は、アナログ信号処理回路104から出力される画像信号に対して、基準レベル調整等のデジタル画像処理を行う。   An analog signal processing circuit (AFE) 104 performs correlated double sampling processing, signal amplification, reference level adjustment, analog / digital (A / D) conversion processing, and the like on the image signal output from the image sensor 103. A digital signal processing circuit (DFE) 105 performs digital image processing such as reference level adjustment on the image signal output from the analog signal processing circuit 104.

画像処理回路106は、デジタル信号処理回路105から出力された画像信号に対して、後述するA像及びB像の相関演算、焦点検出、また所定の画像処理や欠陥補正等を施す。メモリ回路107及び記録回路108は、画像処理回路106から出力された画像信号等を記録保持する不揮発性メモリあるいはメモリカード等の記録媒体である。   The image processing circuit 106 performs correlation calculation, focus detection, predetermined image processing, defect correction, and the like described later on the image signal output from the digital signal processing circuit 105. The memory circuit 107 and the recording circuit 108 are recording media such as a nonvolatile memory or a memory card that records and holds an image signal output from the image processing circuit 106.

制御回路109は、撮影レンズ101、撮像素子103、画像処理回路106、操作回路110、表示回路111及び発光装置112等の撮像装置全体を駆動・制御する。操作回路110は、撮像装置100に備え付けられた操作部材からの信号を入力し、制御回路109に対してユーザーの命令を出力する。表示回路111は、撮像後の画像やライブビュー画像、各種設定画面等を表示する。発光装置112は、制御回路109からの信号PLIGHT(図9及び図10)に応じて発光を行う。   The control circuit 109 drives and controls the entire imaging device such as the photographing lens 101, the imaging element 103, the image processing circuit 106, the operation circuit 110, the display circuit 111, and the light emitting device 112. The operation circuit 110 inputs a signal from an operation member provided in the imaging apparatus 100 and outputs a user command to the control circuit 109. The display circuit 111 displays a captured image, a live view image, various setting screens, and the like. The light emitting device 112 emits light according to a signal PLIGHT (FIGS. 9 and 10) from the control circuit 109.

次に、本実施形態の撮像装置100における撮影レンズ101、マイクロレンズアレイ102及び撮像素子103の関係と、画素の定義、及び瞳分割方式による焦点検出の原理を説明する。   Next, the relationship between the photographic lens 101, the microlens array 102, and the image sensor 103, the definition of the pixels, and the principle of focus detection by the pupil division method in the imaging apparatus 100 of this embodiment will be described.

図2は、撮像素子103及びマイクロレンズ1020を図1の光軸Z方向から観察した図である。本実施形態では、1つのマイクロレンズ1020に対応して1つの単位画素200が設けられる。撮像素子103は、行列状に配置された複数の単位画素200を有する。複数の単位画素200は、複数のマイクロレンズ1020にそれぞれ対応し、2次元行列状に配置される。また、複数の単位画素200の各々は、X軸方向に並ぶ2個の分割画素201A及び201Bを有する。分割画素201Aは、分割画素201Bの左に配置される。   FIG. 2 is a diagram of the image sensor 103 and the microlens 1020 observed from the direction of the optical axis Z in FIG. In the present embodiment, one unit pixel 200 is provided corresponding to one microlens 1020. The image sensor 103 has a plurality of unit pixels 200 arranged in a matrix. The plurality of unit pixels 200 correspond to the plurality of microlenses 1020, respectively, and are arranged in a two-dimensional matrix. Each of the plurality of unit pixels 200 includes two divided pixels 201A and 201B arranged in the X-axis direction. The divided pixel 201A is disposed on the left of the divided pixel 201B.

図3(a)及び(b)は、撮影レンズ101から出射された光が1つのマイクロレンズ1020を通過して撮像素子103の単位画素200で受光される様子を光軸Zに対して垂直方向(Y軸方向)から観察した図である。瞳領域202及び203は、撮影レンズ101を複数の領域に分解したときの射出瞳を表す。図3(a)に示すように、レンズ絞り204の絞り値が小さい場合、瞳領域202を通過する光束は、マイクロレンズ1020を通り、分割画素201Aにより受光される。瞳領域203を通過する光束は、マイクロレンズ1020を通り、分割画素201Bにより受光される。したがって、分割画素201A及び201Bは、それぞれ、撮影レンズ101の異なる射出瞳領域であり、かつ光軸に対して対角側の射出瞳領域の光を受光している。   3A and 3B show a state in which light emitted from the photographing lens 101 passes through one microlens 1020 and is received by the unit pixel 200 of the image sensor 103 in a direction perpendicular to the optical axis Z. It is the figure observed from (Y-axis direction). Pupil areas 202 and 203 represent exit pupils when the photographing lens 101 is decomposed into a plurality of areas. As shown in FIG. 3A, when the aperture value of the lens diaphragm 204 is small, the light beam passing through the pupil region 202 passes through the microlens 1020 and is received by the divided pixel 201A. The light beam passing through the pupil region 203 passes through the microlens 1020 and is received by the divided pixel 201B. Accordingly, each of the divided pixels 201A and 201B receives light of an exit pupil region that is a different exit pupil region of the photographing lens 101 and is diagonal to the optical axis.

ここで、複数の単位画素200内の分割画素201Aの出力信号群で構成された被写体像をA像とする。同様に、複数の単位画素200内の分割画素201Bの出力信号群で構成された被写体像をB像とする。画像処理回路106は、A像及びB像に対して相関演算を実施し、像のずれ量(瞳分割位相差)を検出する。そして、画像処理回路106は、像のずれ量に対して撮影レンズ101の焦点位置と光学系から決まる変換係数を乗じることで、画像内の任意の被写体位置に対応した焦点位置を算出することができる。制御回路109は、算出された焦点位置情報を基に撮影レンズ101のフォーカスを制御することで、瞳分割位相差検出によるオートフォーカスが可能となる。また、画像処理回路106は、A像信号とB像信号とを加算してA+B像信号とすることで、このA+B像信号を通常の撮像画像に用いることができる。   Here, a subject image formed by the output signal group of the divided pixels 201A in the plurality of unit pixels 200 is referred to as an A image. Similarly, a subject image formed by the output signal group of the divided pixels 201B in the plurality of unit pixels 200 is defined as a B image. The image processing circuit 106 performs a correlation operation on the A image and the B image, and detects an image shift amount (pupil division phase difference). The image processing circuit 106 can calculate a focal position corresponding to an arbitrary subject position in the image by multiplying the image shift amount by a conversion coefficient determined by the focal position of the photographing lens 101 and the optical system. it can. The control circuit 109 controls the focus of the photographing lens 101 based on the calculated focal position information, thereby enabling autofocus by detecting pupil division phase difference. Further, the image processing circuit 106 can use the A + B image signal for a normal captured image by adding the A image signal and the B image signal to obtain an A + B image signal.

ところで、例えば図3(b)に示すように、レンズ絞り204の絞り値が大きい場合、分割画素201A及び201Bは光軸に対して対角側の光束を受光するため、瞳領域203から分割画素201Bへ向かう光はレンズ絞り204により遮られる。その結果、分割画素201Bでは、光成分に対してダーク成分の寄与が支配的になり、上記の瞳分割位相差による測距だけでなく、光走行時間法を用いた測距においても精度が低下する。これを解決することが本実施形態の目的であり、詳細は後述する。   By the way, as shown in FIG. 3B, for example, when the aperture value of the lens diaphragm 204 is large, the divided pixels 201A and 201B receive light beams on the diagonal side with respect to the optical axis. Light traveling toward 201B is blocked by the lens diaphragm 204. As a result, in the divided pixel 201B, the contribution of the dark component is dominant with respect to the light component, and the accuracy is reduced not only in the distance measurement using the pupil division phase difference but also in the distance measurement using the light travel time method. To do. The purpose of this embodiment is to solve this, and details will be described later.

図5は、複数の単位画素200の各々の構成例を示す回路図である。単位画素200は、第1のフォトダイオード(第1の光電変換部)301A及び第2のフォトダイオード(第2の光電変換部)301Bを有する。第1のフォトダイオード301Aは分割画素201Aに対応し、第2のフォトダイオード301Bは分割画素201Bに対応する。すなわち、第1のフォトダイオード301Aは、第2のフォトダイオード301Bの左に配置される。第1のフォトダイオード301Aには2つの転送スイッチ302A及び302Cが接続され、第2のフォトダイオード302Bには2つの転送スイッチ302B及び302Dが接続される。転送スイッチ302A〜302Dには、それぞれ、フローティングディフュージョン303A〜303Dが接続される。フローティングディフュージョン303A〜303Dには、それぞれ、リセットスイッチ304A〜304D及びソースフォロアアンプ305A〜305Dが接続される。ソースフォロアアンプ305A〜305Dには、それぞれ、セレクトスイッチ306A〜306Dが接続される。ここで、リセットスイッチ304Aと304B及びソースフォロアアンプ305Aと305Bのドレインは、基準電位(VDD)308のノードに接続されている。同様に、リセットスイッチ304Cと304D及びソースフォロアアンプ305Cと305Dのドレインは、基準電位(VDD)308のノードに接続されている。   FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of each of the plurality of unit pixels 200. The unit pixel 200 includes a first photodiode (first photoelectric conversion unit) 301A and a second photodiode (second photoelectric conversion unit) 301B. The first photodiode 301A corresponds to the divided pixel 201A, and the second photodiode 301B corresponds to the divided pixel 201B. That is, the first photodiode 301A is arranged on the left side of the second photodiode 301B. Two transfer switches 302A and 302C are connected to the first photodiode 301A, and two transfer switches 302B and 302D are connected to the second photodiode 302B. Floating diffusions 303A to 303D are connected to the transfer switches 302A to 302D, respectively. Reset switches 304A to 304D and source follower amplifiers 305A to 305D are connected to the floating diffusions 303A to 303D, respectively. Select switches 306A to 306D are connected to the source follower amplifiers 305A to 305D, respectively. Here, the drains of the reset switches 304A and 304B and the source follower amplifiers 305A and 305B are connected to the node of the reference potential (VDD) 308. Similarly, the drains of the reset switches 304C and 304D and the source follower amplifiers 305C and 305D are connected to the node of the reference potential (VDD) 308.

第1のフォトダイオード301A及び第2のフォトダイオード301Bは、同一のマイクロレンズ1020を介して受光した光を電荷に変換する。第1の転送スイッチ302Aは、フォトダイオード301Aで発生した電荷をフローティングディフュージョン303Aに転送する。第3の転送スイッチ302Bは、フォトダイオード301Bで発生した電荷をフローティングディフュージョン303Bに転送する。第2の転送スイッチ302Cは、フォトダイオード301Aで発生した電荷をフローティングディフュージョン303Cに転送する。第4の転送スイッチ302Dは、フォトダイオード301Bで発生した電荷をフローティングディフュージョン303Dに転送する。転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA1又はPTXA2によって制御される。転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB1又はPTXB2によって制御される。転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1又はPTXC2によって制御される。転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD1又はPTXD2によって制御される。   The first photodiode 301A and the second photodiode 301B convert light received through the same microlens 1020 into electric charge. The first transfer switch 302A transfers charges generated in the photodiode 301A to the floating diffusion 303A. The third transfer switch 302B transfers the charge generated in the photodiode 301B to the floating diffusion 303B. The second transfer switch 302C transfers the charge generated in the photodiode 301A to the floating diffusion 303C. The fourth transfer switch 302D transfers the charge generated in the photodiode 301B to the floating diffusion 303D. The transfer switch 302A is controlled by a transfer pulse signal PTXA1 or PTXA2. The transfer switch 302B is controlled by a transfer pulse signal PTXB1 or PTXB2. The transfer switch 302C is controlled by a transfer pulse signal PTXC1 or PTXC2. The transfer switch 302D is controlled by a transfer pulse signal PTXD1 or PTXD2.

第1の転送スイッチ302Aは、第1のフォトダイオード301Aの電荷を第1のフローティングディフュージョン(第1の電荷蓄積部)303Aに転送する。第2の転送スイッチ302Cは、第1のフォトダイオード301Aの電荷を第2のフローティングディフュージョン(第2の電荷蓄積部)303Cに転送する。第3の転送スイッチ302Bは、第2のフォトダイオード301Bの電荷を第3のフローティングディフュージョン(第3の電荷蓄積部)303Bに転送する。第4の転送スイッチ302Dは、第2のフォトダイオード301Bの電荷を第4のフローティングディフュージョン(第4の電荷蓄積部)303Dに転送する。転送スイッチ302A及び302Cは、フォトダイオード301Aの電荷をそれぞれ異なるフローティングディフュージョン303A及び303Cに転送する。転送スイッチ302B及び302Dは、フォトダイオード301Bの電荷をそれぞれ異なるフローティングディフュージョン303B及び303Dに転送する。   The first transfer switch 302A transfers the charge of the first photodiode 301A to the first floating diffusion (first charge storage unit) 303A. The second transfer switch 302C transfers the charge of the first photodiode 301A to the second floating diffusion (second charge storage unit) 303C. The third transfer switch 302B transfers the charge of the second photodiode 301B to the third floating diffusion (third charge storage unit) 303B. The fourth transfer switch 302D transfers the charge of the second photodiode 301B to the fourth floating diffusion (fourth charge storage unit) 303D. The transfer switches 302A and 302C transfer the charges of the photodiode 301A to different floating diffusions 303A and 303C, respectively. The transfer switches 302B and 302D transfer the charge of the photodiode 301B to different floating diffusions 303B and 303D, respectively.

フローティングディフュージョン303A〜303Dは、電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。リセットスイッチ304A〜304Dは、それぞれ、フローティングディフュージョン303A〜303Dの電位を基準電位308にリセットする。リセットスイッチ304A〜304Dは、リセットパルス信号PRESによって制御される。   The floating diffusions 303 </ b> A to 303 </ b> D are charge-voltage conversion units that temporarily hold charges and convert the held charges into voltage signals. The reset switches 304A to 304D reset the potentials of the floating diffusions 303A to 303D to the reference potential 308, respectively. The reset switches 304A to 304D are controlled by a reset pulse signal PRES.

ソースフォロアアンプ305A〜305Dは、それぞれ、MOSトランジスタと基準電位308からなるソースフォロア回路であり、フローティングディフュージョン303A〜303Dに保持された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。セレクトスイッチ306A〜306Dは、それぞれ、ソースフォロアアンプ305A〜305Dで増幅された画素信号を垂直出力線307A〜307Dに出力する。垂直出力線307A〜307Dは、図6に示すように、同じ列の単位画素200で共有される。セレクトスイッチ306A〜306Dは、セレクトパルス信号PSELによって制御される。   The source follower amplifiers 305A to 305D are source follower circuits each composed of a MOS transistor and a reference potential 308, and amplify voltage signals based on the charges held in the floating diffusions 303A to 303D and output them as pixel signals. The select switches 306A to 306D output the pixel signals amplified by the source follower amplifiers 305A to 305D to the vertical output lines 307A to 307D, respectively. As shown in FIG. 6, the vertical output lines 307 </ b> A to 307 </ b> D are shared by the unit pixels 200 in the same column. The select switches 306A to 306D are controlled by a select pulse signal PSEL.

図4は、単位画素200の構成例を示すレイアウト図である。図5に示したように、フォトダイオード301Aは、両端に2つの転送スイッチ302A及び302Cが接続され、転送スイッチ302A及び302Cのどちらによっても電荷を転送できる。同様に、フォトダイオード301Bは、両端に2つの転送スイッチ302B及び302Dが接続され、転送スイッチ302B及び302Dのどちらによっても電荷を転送できる。転送スイッチ302A〜302Dは、それぞれ、フローティングディフュージョン303A〜303Dに接続される。   FIG. 4 is a layout diagram illustrating a configuration example of the unit pixel 200. As shown in FIG. 5, two transfer switches 302A and 302C are connected to both ends of the photodiode 301A, and charges can be transferred by either of the transfer switches 302A and 302C. Similarly, two transfer switches 302B and 302D are connected to both ends of the photodiode 301B, and charges can be transferred by either of the transfer switches 302B and 302D. The transfer switches 302A to 302D are connected to the floating diffusions 303A to 303D, respectively.

図6は、撮像素子103の読み出し回路の構成例を示す図である。撮像素子103は、行列状に配置された複数の単位画素200を含む撮像面を有する。なお、図6では、単位画素200を4行3列の計12個として図示するが、実際は数百万、数千万の単位画素200で構成される。また、単位画素200は、ベイヤー配列に従って並べられ、それぞれ、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタが設けられる。ここでは、発光装置112の投射光として赤外光を用いるため、又はより反射光の受光効率を上げるため、赤外フィルタ又は透明フィルタを形成してもよい。垂直シフトレジスタ4011及び4012は、各行毎に接続される信号線402を介して、各行の単位画素200を選択・駆動する。単位画素200のフローティングディフュージョン303A〜303Dで変換された信号は、それぞれ、垂直出力線307A〜307Dを通り、列回路403に入力される。列回路403で処理された信号は、水平シフトレジスタ404により、水平出力線405及び406を通り、出力アンプ407に転送される。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a readout circuit of the image sensor 103. The imaging element 103 has an imaging surface including a plurality of unit pixels 200 arranged in a matrix. In FIG. 6, the unit pixels 200 are illustrated as a total of 12 units of 4 rows and 3 columns, but in actuality, the unit pixels 200 are composed of millions and tens of millions of unit pixels 200. The unit pixels 200 are arranged according to the Bayer array, and are provided with, for example, red (R), green (G), and blue (B) color filters. Here, an infrared filter or a transparent filter may be formed in order to use infrared light as the projection light of the light emitting device 112 or to increase the light receiving efficiency of reflected light. The vertical shift registers 4011 and 4012 select and drive the unit pixels 200 in each row via a signal line 402 connected to each row. Signals converted by the floating diffusions 303A to 303D of the unit pixel 200 are input to the column circuit 403 through the vertical output lines 307A to 307D, respectively. The signal processed by the column circuit 403 is transferred to the output amplifier 407 through the horizontal output lines 405 and 406 by the horizontal shift register 404.

次に、列回路403の回路構成を説明する。クランプ容量(C0)408は、垂直出力線307A〜307D及びオペアンプ410の入力端子間に接続される。フィードバック容量(Cf)409は、オペアンプ410の入力端子及び出力端子間に接続される。基準電源411は、基準電圧Vrefをオペアンプ410に供給する。スイッチ412は、フィードバック容量409の両端をショートさせるためのスイッチである。スイッチ412は、リセット信号PC0Rで制御される。容量(CTS)413及び容量(CTN)414は、信号電圧を保持するための容量である。スイッチ415及び416は、それぞれ、容量413及び414への書き込みを制御するスイッチである。スイッチ415は信号PTSで制御され、スイッチ416は信号PTNで制御される。スイッチ417及び418は、水平シフトレジスタ404からの信号を入力し、それぞれ、水平出力線405及び406を介して、出力アンプ407に信号を出力する。スイッチ417は水平シフトレジスタ404の信号PHSで制御され、スイッチ418は信号PHNで制御される。出力アンプ407は、水平出力線405及び406の信号の差分を出力する。   Next, the circuit configuration of the column circuit 403 will be described. The clamp capacitor (C0) 408 is connected between the vertical output lines 307A to 307D and the input terminal of the operational amplifier 410. The feedback capacitor (Cf) 409 is connected between the input terminal and the output terminal of the operational amplifier 410. The reference power supply 411 supplies the reference voltage Vref to the operational amplifier 410. The switch 412 is a switch for short-circuiting both ends of the feedback capacitor 409. The switch 412 is controlled by a reset signal PC0R. A capacitor (CTS) 413 and a capacitor (CTN) 414 are capacitors for holding a signal voltage. The switches 415 and 416 are switches that control writing to the capacitors 413 and 414, respectively. Switch 415 is controlled by signal PTS, and switch 416 is controlled by signal PTN. The switches 417 and 418 receive the signal from the horizontal shift register 404 and output the signal to the output amplifier 407 via the horizontal output lines 405 and 406, respectively. The switch 417 is controlled by the signal PHS of the horizontal shift register 404, and the switch 418 is controlled by the signal PHN. The output amplifier 407 outputs the difference between the signals on the horizontal output lines 405 and 406.

図7は、本実施形態による転送パルス信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2,PTXC1,PTXC2,PTXD1,PTXD2の配線を示す図の一例である。この例では、撮影レンズ101の光軸と撮像素子103の撮像面との交点を境界として画像の水平方向を左右方向と定義する。つまり、撮影レンズ101の光軸中心から振り分けることを意図するものである。   FIG. 7 is an example of a diagram showing the wiring of the transfer pulse signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, PTXB2, PTXC1, PTXC2, PTXD1, and PTXD2 according to the present embodiment. In this example, the horizontal direction of the image is defined as the left-right direction with the intersection of the optical axis of the photographing lens 101 and the imaging surface of the imaging element 103 as a boundary. That is, it is intended to distribute from the center of the optical axis of the photographic lens 101.

第1の垂直シフトレジスタ4011は、転送パルス信号PTXA1を撮像素子103の左領域(第1の領域)701の単位画素200内の分割画素201Aに供給する。撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Aの転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA1により制御される。   The first vertical shift register 4011 supplies the transfer pulse signal PTXA1 to the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the left region (first region) 701 of the image sensor 103. The transfer switch 302A of the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXA1.

第1の垂直シフトレジスタ4011は、転送パルス信号PTXB1を撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Bに供給する。撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Bの転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB1により制御される。   The first vertical shift register 4011 supplies the transfer pulse signal PTXB1 to the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103. The transfer switch 302B of the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXB1.

第1の垂直シフトレジスタ4011は、転送パルス信号PTXC1を撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Aに供給する。撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Aの転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1により制御される。   The first vertical shift register 4011 supplies the transfer pulse signal PTXC1 to the divided pixels 201A in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103. The transfer switch 302C of the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXC1.

第1の垂直シフトレジスタ4011は、転送パルス信号PTXD1を撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Bに供給する。撮像素子103の左領域701の単位画素200内の分割画素201Bの転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD1により制御される。   The first vertical shift register 4011 supplies the transfer pulse signal PTXD1 to the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103. The transfer switch 302D of the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXD1.

第2の垂直シフトレジスタ4012は、転送パルス信号PTXA2を撮像素子103の右領域(第2の領域)702の単位画素200内の分割画素201Aに供給する。撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Aの転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA2により制御される。   The second vertical shift register 4012 supplies the transfer pulse signal PTXA2 to the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the right region (second region) 702 of the image sensor 103. The transfer switch 302A of the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXA2.

第2の垂直シフトレジスタ4012は、転送パルス信号PTXB2を撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Bに供給する。撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Bの転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB2により制御される。   The second vertical shift register 4012 supplies the transfer pulse signal PTXB2 to the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103. The transfer switch 302B of the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXB2.

第2の垂直シフトレジスタ4012は、転送パルス信号PTXC2を撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Aに供給する。撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Aの転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC2により制御される。   The second vertical shift register 4012 supplies the transfer pulse signal PTXC2 to the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103. The transfer switch 302C of the divided pixel 201A in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXC2.

第2の垂直シフトレジスタ4012は、転送パルス信号PTXD2を撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Bに供給する。撮像素子103の右領域702の単位画素200内の分割画素201Bの転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD2により制御される。   The second vertical shift register 4012 supplies the transfer pulse signal PTXD2 to the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103. The transfer switch 302D of the divided pixel 201B in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 is controlled by the transfer pulse signal PTXD2.

以上のように、撮像素子103の左領域701の単位画素200は、第1の垂直シフトレジスタ4011により駆動される。撮像素子103の右領域702の単位画素200は、第2の垂直シフトレジスタ4012により駆動される。左領域701の単位画素200と右領域702の単位画素200とでは、転送パルス信号の配線が異なる。なお、垂直シフトレジスタ4011,4012と単位画素200との間には、信号PRES及びPSELの水平方向の配線も設けられる。   As described above, the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 is driven by the first vertical shift register 4011. The unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 is driven by the second vertical shift register 4012. The unit pixel 200 in the left region 701 and the unit pixel 200 in the right region 702 have different transfer pulse signal wirings. In addition, horizontal wiring of signals PRES and PSEL is also provided between the vertical shift registers 4011 and 4012 and the unit pixel 200.

図8(a)及び(b)は、図7の領域を撮像画像で示した模式図である。図8(a)は、被写体の全体像を示す。図8(b)のように、左領域701では第1の分割画素201Aのみを読み出し、右領域702では第2の分割画素201Bのみを読み出す。すなわち、左領域701では、第1のフォトダイオード301Aの電荷が転送スイッチ302A又は302Cにより転送され、第2のフォトダイオード301Bの電荷が転送スイッチ302B又は302Dにより転送されない。右領域702では、第1のフォトダイオード301Aの電荷が転送スイッチ302A又は302Cにより転送されず、第2のフォトダイオード301Bの電荷が転送スイッチ302B又は302Dにより転送される。この読み出し方法を光走行時間法による測距時に行うことで、レンズ絞り204の絞り値が大きい場合(図3(b))などに、画面周辺部で相対的に光出力の高い画素を選択的に利用することができる。   FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams showing the region of FIG. 7 as a captured image. FIG. 8A shows an overall image of the subject. As shown in FIG. 8B, only the first divided pixel 201A is read out in the left region 701, and only the second divided pixel 201B is read out in the right region 702. That is, in the left region 701, the charge of the first photodiode 301A is transferred by the transfer switch 302A or 302C, and the charge of the second photodiode 301B is not transferred by the transfer switch 302B or 302D. In the right region 702, the charge of the first photodiode 301A is not transferred by the transfer switch 302A or 302C, and the charge of the second photodiode 301B is transferred by the transfer switch 302B or 302D. By performing this readout method at the time of distance measurement by the light travel time method, when the aperture value of the lens diaphragm 204 is large (FIG. 3B), a pixel having a relatively high light output at the periphery of the screen is selectively Can be used.

図9は、本実施形態による撮像装置100の第1の駆動方法を示すタイミングチャートである。第1の駆動方法は、光走行時間法による測距時における第1の画素信号読み出し方法を示す。第1の駆動方法は、撮影レンズ101の絞り値が小さいときなどに適用され、2つのフォトダイオード301A及び302Bで発生した電荷をそれぞれ異なるフローティングディフュージョン303A、303C及び303B、303Dの組みに順次転送する。   FIG. 9 is a timing chart illustrating a first driving method of the imaging apparatus 100 according to the present embodiment. The first driving method shows a first pixel signal reading method at the time of distance measurement by the light travel time method. The first driving method is applied when the aperture value of the taking lens 101 is small, and the charges generated in the two photodiodes 301A and 302B are sequentially transferred to different sets of floating diffusions 303A, 303C, 303B, and 303D, respectively. .

始めに、期間HBLKでは、信号PRESがハイレベルになり、リセットスイッチ304A〜304Dは、オンし、フローティングディフュージョン303A〜303Dをリセットする。時刻t1では、信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2がハイレベルになり、すべての単位画素200において、転送スイッチ302A及び302Bは、オンし、フォトダイオード301A及び301Bをリセットする。時刻t2では、信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2がローレベルになり、すべての単位画素200において、転送スイッチ302A及び302Bがオフし、フォトダイオード301A及び301Bの電荷蓄積が開始する。   First, in the period HBLK, the signal PRES becomes a high level, the reset switches 304A to 304D are turned on, and the floating diffusions 303A to 303D are reset. At time t1, the signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, and PTXB2 are at a high level, the transfer switches 302A and 302B are turned on in all unit pixels 200, and the photodiodes 301A and 301B are reset. At time t2, the signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, and PTXB2 become low level, the transfer switches 302A and 302B are turned off in all the unit pixels 200, and charge accumulation of the photodiodes 301A and 301B starts.

蓄積開始後、時刻t3では、信号PSELがハイレベルになり、セレクトスイッチ306A〜306Dは、オンし、ソースフォロアアンプ305A〜305Dを動作状態にする。時刻t4では、信号PRESがローレベルになり、リセットスイッチ304A〜304Dは、オフし、フローティングディフュージョン303A〜303Dのリセットを解除する。ソースフォロアアンプ305A〜305Dは、フローティングディフュージョン303A〜303Dの電圧を増幅し、垂直出力線307A〜307Dを介して、列回路403にリセット信号レベル(ノイズ成分)として出力する。   After the start of accumulation, at time t3, the signal PSEL becomes high level, the select switches 306A to 306D are turned on, and the source follower amplifiers 305A to 305D are set in an operating state. At time t4, the signal PRES becomes a low level, the reset switches 304A to 304D are turned off, and the reset of the floating diffusions 303A to 303D is released. The source follower amplifiers 305A to 305D amplify the voltages of the floating diffusions 303A to 303D, and output the amplified voltages to the column circuit 403 as reset signal levels (noise components) via the vertical output lines 307A to 307D.

列回路403において、時刻t5では、信号PC0Rがローレベルになり、スイッチ412がオフし、オペアンプ410の基準電圧出力状態を解除する。時刻t6では、信号PTNがハイレベルになり、スイッチ416がオンし、オペアンプ410の出力信号は、容量414にリセット信号レベルとして書き込まれる。時刻t7では、信号PTNがローレベルになり、スイッチ416がオフし、容量414への書き込みが終了する。   In the column circuit 403, at time t5, the signal PC0R becomes low level, the switch 412 is turned off, and the reference voltage output state of the operational amplifier 410 is released. At time t6, the signal PTN goes high, the switch 416 is turned on, and the output signal of the operational amplifier 410 is written to the capacitor 414 as the reset signal level. At time t7, the signal PTN becomes low level, the switch 416 is turned off, and writing to the capacitor 414 is completed.

次に、時刻t8では、信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2がハイレベルになる。すると、すべての単位画素200において、転送スイッチ302A及び302Bは、オンし、フォトダイオード301A、301Bに蓄積された光電荷をそれぞれフローティングディフュージョン303A及び303Bに転送開始する。その後、時刻t9では、信号PLIGHTがハイレベルになり、発光装置112は、パルス光の投射を開始する。時刻t10では、信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2がローレベルになり、すべての単位画素200において、転送スイッチ302A及び302Bがオフし、フローティングディフュージョン303A及び303Bへの転送が終了する。また、時刻t10では、信号PTXC1,PTXC2,PTXD1,PTXD2がハイレベルになる。すると、すべての単位画素200において、転送スイッチ302C及び302Dは、オンし、フォトダイオード301A及び301Bに蓄積された光電荷をそれぞれフローティングディフュージョン303C及び303Dに転送開始する。時刻t11では、信号PLIGHTがローレベルになり、発光装置112は、パルス光の投射を終了する。時刻t12では、信号PTXC1,PTXC2,PTXD1,PTXD2がローレベルになり、すべての単位画素200において、転送スイッチ302C及び302Dは、オフし、フローティングディフュージョン303C及び303Dへの転送が終了する。以上のように、時刻t8〜t10の第1の期間では転送スイッチ302A及び302Bが転送を行い、その後の時刻t10〜t12の第2の期間では転送スイッチ302C及び転送スイッチ302Dが転送を行う。   Next, at time t8, the signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, and PTXB2 become high level. Then, in all the unit pixels 200, the transfer switches 302A and 302B are turned on, and start to transfer the photocharges accumulated in the photodiodes 301A and 301B to the floating diffusions 303A and 303B, respectively. Thereafter, at time t9, the signal PLIGHT becomes high level, and the light emitting device 112 starts projecting pulsed light. At time t10, the signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, and PTXB2 become low level, the transfer switches 302A and 302B are turned off in all the unit pixels 200, and the transfer to the floating diffusions 303A and 303B is completed. At time t10, the signals PTXC1, PTXC2, PTXD1, and PTXD2 become high level. Then, in all the unit pixels 200, the transfer switches 302C and 302D are turned on, and start to transfer the photoelectric charges accumulated in the photodiodes 301A and 301B to the floating diffusions 303C and 303D, respectively. At time t11, the signal PLIGHT becomes a low level, and the light emitting device 112 finishes projecting the pulsed light. At time t12, the signals PTXC1, PTXC2, PTXD1, and PTXD2 are at a low level, the transfer switches 302C and 302D are turned off in all the unit pixels 200, and the transfer to the floating diffusions 303C and 303D is completed. As described above, the transfer switches 302A and 302B perform transfer in the first period from time t8 to t10, and the transfer switch 302C and transfer switch 302D perform transfer in the second period from time t10 to t12.

電荷量に応じたフローティングディフュージョン303A〜303Dの電位変動は、垂直出力線307A〜307Dを介して、列回路403に光信号レベル(光成分+ノイズ成分)として出力される。列回路403において、時刻t13では、信号PTSがハイレベルになり、スイッチ415がオンし、オペアンプ410の出力信号は、容量413に光信号レベルとして書き込まれる。時刻t14では、信号PTSがローレベルになり、スイッチ415がオフし、容量413への書き込みが終了する。なお、オペアンプ410は、クランプ容量408とフィードバック容量409の容量値の比に応じた反転ゲインで増幅して出力する。   The potential fluctuations of the floating diffusions 303A to 303D according to the amount of charge are output as optical signal levels (light component + noise component) to the column circuit 403 via the vertical output lines 307A to 307D. In the column circuit 403, at time t13, the signal PTS becomes high level, the switch 415 is turned on, and the output signal of the operational amplifier 410 is written to the capacitor 413 as an optical signal level. At time t14, the signal PTS becomes low level, the switch 415 is turned off, and writing to the capacitor 413 is completed. The operational amplifier 410 amplifies and outputs with an inversion gain corresponding to the ratio of the capacitance value of the clamp capacitor 408 and the feedback capacitor 409.

その後、時刻t15では、信号PRESがハイレベルになり、リセットスイッチ304A〜304Dは、オンし、フローティングディフュージョン303A〜303Dをリセット状態にする。   Thereafter, at time t15, the signal PRES becomes high level, the reset switches 304A to 304D are turned on, and the floating diffusions 303A to 303D are reset.

次に、期間HSRにおいて、時刻t16〜t17では、信号PHS及びPHNのパルスにより、各列の列回路403内のスイッチ417及び418が順次オンする。すると、容量413及び414に保持された信号は、水平出力線405及び406を介して、出力アンプ407に出力される。出力アンプ407は、水平出力線405及び406の信号の差分の信号(光成分)を出力する。   Next, in a period HSR, from time t16 to t17, the switches 417 and 418 in the column circuit 403 in each column are sequentially turned on by the pulses of the signals PHS and PHN. Then, the signals held in the capacitors 413 and 414 are output to the output amplifier 407 via the horizontal output lines 405 and 406. The output amplifier 407 outputs a difference signal (light component) between the signals of the horizontal output lines 405 and 406.

画像処理回路106は、距離演算部であり、時刻t8〜t10の第1の期間に転送された電荷に基づく信号と時刻t10〜t12の第2の期間に転送された電荷に基づく信号の比から反射光の投射光に対する遅延時間を算出し、被写体までの距離を演算する。また、画像処理回路106は、転送スイッチ302A(302B)と転送スイッチ302C(302D)とを順次駆動して得られた異なる信号を、加算するなどしてもよい。   The image processing circuit 106 is a distance calculation unit, and is based on the ratio of the signal based on the charge transferred in the first period from time t8 to t10 and the signal based on the charge transferred in the second period from time t10 to t12. The delay time of the reflected light with respect to the projection light is calculated, and the distance to the subject is calculated. The image processing circuit 106 may add different signals obtained by sequentially driving the transfer switch 302A (302B) and the transfer switch 302C (302D).

図10は、本実施形態による撮像装置100の第2の駆動方法を示すタイミングチャートである。第2の駆動方法は、光走行時間法による測距時における第2の画素信号読み出し方法を示す。第2の駆動方法は、撮影レンズ101の絞り値が大きいときなどに適用され、図9の第1の画素信号読み出しにおける光軸側の分割画素の信号を読み出さない。   FIG. 10 is a timing chart illustrating the second driving method of the imaging apparatus 100 according to the present embodiment. The second driving method shows a second pixel signal reading method at the time of distance measurement by the light travel time method. The second driving method is applied when the aperture value of the photographic lens 101 is large, and does not read the signals of the divided pixels on the optical axis side in the first pixel signal reading of FIG.

始めに、期間HBLKでは、信号PRESがハイレベルになり、リセットスイッチ304A〜304Dは、オンし、フローティングディフュージョン303A〜303Dをリセットする。時刻t1では、信号PTXA1及びPTXB2がハイレベルになる。すると、撮像素子103の左領域701の単位画素200では、転送スイッチ302Aは、オンし、フォトダイオード301Aをリセットする。撮像素子103の右領域702の単位画素200では、転送スイッチ302Bは、オンし、フォトダイオード301Bをリセットする。時刻t2では、信号PTXA1及びPTXB2がローレベルになる。すると、撮像素子103の左領域701の単位画素200では、フォトダイオード301Aの電荷蓄積が開始され、撮像素子103の右領域702の単位画素200では、フォトダイオード301Bの電荷蓄積が開始される。   First, in the period HBLK, the signal PRES becomes a high level, the reset switches 304A to 304D are turned on, and the floating diffusions 303A to 303D are reset. At time t1, the signals PTXA1 and PTXB2 become high level. Then, in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, the transfer switch 302A is turned on and the photodiode 301A is reset. In the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103, the transfer switch 302B is turned on and the photodiode 301B is reset. At time t2, the signals PTXA1 and PTXB2 become low level. Then, the charge accumulation of the photodiode 301A is started in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, and the charge accumulation of the photodiode 301B is started in the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103.

蓄積開始後、時刻t3では、信号PSELがハイレベルになり、セレクトスイッチ306A〜306Dがオンし、ソースフォロアアンプ305A〜305Dが動作状態となる。時刻t4では、信号PRESがローレベルになり、リセットスイッチ304A〜304Dは、オフし、フローティングディフュージョン303A〜303Dのリセットが解除される。ソースフォロアアンプ305A〜305Dは、フローティングディフュージョン303A〜303Dの電圧を増幅し、垂直出力線307A〜307Dを介して、列回路403にリセット信号レベル(ノイズ成分)として出力する。   After the start of accumulation, at time t3, the signal PSEL becomes high level, the select switches 306A to 306D are turned on, and the source follower amplifiers 305A to 305D are activated. At time t4, the signal PRES goes low, the reset switches 304A to 304D are turned off, and the reset of the floating diffusions 303A to 303D is released. The source follower amplifiers 305A to 305D amplify the voltages of the floating diffusions 303A to 303D, and output the amplified voltages to the column circuit 403 as reset signal levels (noise components) via the vertical output lines 307A to 307D.

列回路403において、時刻t5では、信号PC0Rがローレベルになり、スイッチ412がオフし、オペアンプ410の基準電圧出力状態を解除する。時刻t6では、信号PTNがハイレベルになり、スイッチ416がオンし、オペアンプ410の出力信号は、容量414にリセット信号レベルとして書き込まれる。時刻t7では、信号PTNがローレベルになり、スイッチ416がオフし、容量414への書き込みが終了する。   In the column circuit 403, at time t5, the signal PC0R becomes low level, the switch 412 is turned off, and the reference voltage output state of the operational amplifier 410 is released. At time t6, the signal PTN goes high, the switch 416 is turned on, and the output signal of the operational amplifier 410 is written to the capacitor 414 as the reset signal level. At time t7, the signal PTN becomes low level, the switch 416 is turned off, and writing to the capacitor 414 is completed.

次に、時刻t8では、信号PTXA1及びPTXB2がハイレベルになる。すると、撮像素子103の左領域701の単位画素200では、転送スイッチ302Aは、オンし、フォトダイオード301Aに蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン303Aに転送開始する。撮像素子103の右領域702の単位画素200では、転送スイッチ302Bは、オンし、フォトダイオード301Bに蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン303Bに転送開始する。その後、時刻t9では、信号PLIGHTがハイレベルになり、発光装置112はパルス光の投射を開始する。   Next, at time t8, the signals PTXA1 and PTXB2 become high level. Then, in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, the transfer switch 302A is turned on, and starts to transfer the photocharge accumulated in the photodiode 301A to the floating diffusion 303A. In the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103, the transfer switch 302B is turned on and starts to transfer the photocharge accumulated in the photodiode 301B to the floating diffusion 303B. Thereafter, at time t9, the signal PLIGHT becomes high level, and the light emitting device 112 starts projecting pulsed light.

時刻t10では、信号PTXA1及びPTXB2がローレベルになる。すると、撮像素子103の左領域701の単位画素200では、転送スイッチ302Aは、オフし、フローティングディフュージョン303Aへの転送が終了する。撮像素子103の右領域702の単位画素200では、転送スイッチ302Bは、オフし、フローティングディフュージョン303Bへの転送が終了する。   At time t10, the signals PTXA1 and PTXB2 become low level. Then, in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, the transfer switch 302A is turned off, and the transfer to the floating diffusion 303A is completed. In the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103, the transfer switch 302B is turned off, and the transfer to the floating diffusion 303B is completed.

また、時刻t10では、信号PTXC1及びPTXD2がハイレベルになる。すると、撮像素子103の左領域701の単位画素200では、転送スイッチ302Cは、オンし、フォトダイオード301Aに蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン303Cに転送開始する。撮像素子103の右領域702の単位画素200では、転送スイッチ302Dは、オンし、フォトダイオード301Bに蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン303Dに転送開始する。そして、時刻t11では、信号PLIGHTがローレベルになり、発光装置112はパルス光の投射を終了する。   At time t10, the signals PTXC1 and PTXD2 are at a high level. Then, in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, the transfer switch 302C is turned on, and the photoelectric charge accumulated in the photodiode 301A starts to be transferred to the floating diffusion 303C. In the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103, the transfer switch 302D is turned on, and starts to transfer the photocharge accumulated in the photodiode 301B to the floating diffusion 303D. At time t11, the signal PLIGHT becomes a low level, and the light emitting device 112 finishes projecting the pulsed light.

時刻t12では、信号PTXC1及びPTXD2がローレベルになる。すると、撮像素子103の左領域701の単位画素200では、転送スイッチ302Cはオフし、フローティングディフュージョン303Cへの転送が終了する。撮像素子103の左領域701の単位画素200では、転送スイッチ302Dはオフし、フローティングディフュージョン303Dへの転送が終了する。   At time t12, the signals PTXC1 and PTXD2 become low level. Then, in the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, the transfer switch 302C is turned off, and the transfer to the floating diffusion 303C is completed. In the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103, the transfer switch 302D is turned off, and the transfer to the floating diffusion 303D is completed.

以上のように、時刻t8〜t10の第1の期間では、撮像素子103の左領域701の単位画素200の転送スイッチ302A及び撮像素子103の右領域702の単位画素200の転送スイッチ302Bが転送を行う。その後の時刻t10〜t12の第2の期間では、撮像素子103の左領域701の単位画素200の転送スイッチ302C及び撮像素子103の右領域702の単位画素200の転送スイッチ302Dが転送を行う。   As described above, in the first period from time t8 to time t10, the transfer switch 302A of the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 and the transfer switch 302B of the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 perform transfer. Do. Thereafter, in the second period from time t10 to t12, the transfer switch 302C of the unit pixel 200 in the left region 701 of the image sensor 103 and the transfer switch 302D of the unit pixel 200 in the right region 702 of the image sensor 103 perform transfer.

フローティングディフュージョン303A〜303Dの電位変動は、垂直出力線307A〜307Cを介して、列回路403に光信号レベル(光成分+ノイズ成分)として出力される。列回路403において、時刻t13では、信号PTSがハイレベルになり、スイッチ415がオンし、オペアンプ410の出力信号は、容量413に光信号レベルとして書き込まれる。時刻t14では、信号PTSがローレベルになり、スイッチ415がオフし、容量413への書き込みが終了する。なお、オペアンプ410は、クランプ容量408とフィードバック容量409の容量値の比に応じた反転ゲインで増幅して出力する。   The potential fluctuations of the floating diffusions 303A to 303D are output as optical signal levels (light component + noise component) to the column circuit 403 via the vertical output lines 307A to 307C. In the column circuit 403, at time t13, the signal PTS becomes high level, the switch 415 is turned on, and the output signal of the operational amplifier 410 is written to the capacitor 413 as an optical signal level. At time t14, the signal PTS becomes low level, the switch 415 is turned off, and writing to the capacitor 413 is completed. The operational amplifier 410 amplifies and outputs with an inversion gain corresponding to the ratio of the capacitance value of the clamp capacitor 408 and the feedback capacitor 409.

その後、時刻t15では、信号PRESがハイレベルになり、リセットスイッチ304A〜304Dは、オンし、フローティングディフュージョン303A〜303Dをリセット状態にする。   Thereafter, at time t15, the signal PRES becomes high level, the reset switches 304A to 304D are turned on, and the floating diffusions 303A to 303D are reset.

次に、期間HSRにおいて、時刻t16〜t17では、信号PHS及びPHNのパルスにより、各列の列回路403内のスイッチ417及び418が順次オンする。すると、容量413及び414に保持された信号は、水平出力線405及び406を介して、出力アンプ407に出力される。出力アンプ407は、水平出力線405及び406の信号の差分の信号(光成分)を出力する。   Next, in a period HSR, from time t16 to t17, the switches 417 and 418 in the column circuit 403 in each column are sequentially turned on by the pulses of the signals PHS and PHN. Then, the signals held in the capacitors 413 and 414 are output to the output amplifier 407 via the horizontal output lines 405 and 406. The output amplifier 407 outputs a difference signal (light component) between the signals of the horizontal output lines 405 and 406.

画像処理回路106は、距離演算部であり、時刻t8〜t10の第1の期間に転送された電荷に基づく信号と時刻t10〜t12の第2の期間に転送された電荷に基づく信号の比から反射光の投射光に対する遅延時間を算出し、被写体までの距離を演算する。   The image processing circuit 106 is a distance calculation unit, and is based on the ratio of the signal based on the charge transferred in the first period from time t8 to t10 and the signal based on the charge transferred in the second period from time t10 to t12. The delay time of the reflected light with respect to the projection light is calculated, and the distance to the subject is calculated.

第2の駆動方法は、第1の駆動方法と異なり、単位画素200内の光の入りにくい光軸側の分割画素を読み出さないことで、反射光成分を選択的に利用することができる。また、第2の駆動方法は、その他の効果として、利用する分割画素の数が減少することにより、画像処理回路106の負荷の軽減を図ることができる。   Unlike the first driving method, the second driving method can selectively use the reflected light component by not reading the divided pixels on the optical axis side in which light is difficult to enter in the unit pixel 200. In addition, the second driving method can reduce the load on the image processing circuit 106 by reducing the number of divided pixels to be used, as another effect.

図11は、図9又は図10のタイミングチャートの一部を示すものであり、光走行時間法の測距を説明する図である。時刻t1では、信号PTXA(PTXB)がハイレベルになり、転送スイッチ302A(302B)がオンする。時刻t3では、信号PTXA(PTXB)がローレベルになり、転送スイッチ302A(302B)がオフすると同時に、信号PTXC(PTXD)がハイレベルになり、転送スイッチ302C(302D)がオンする。時刻t5では、信号PTXC(PTXD)がローレベルになり、転送スイッチ302C(302D)がオフする。ここで、転送スイッチ302A(302B)及び転送スイッチ302C(302D)のオン時間は等しい。時刻t2〜t4では、信号PLIGHTがハイレベルになり、発光装置112は、被写体にパルス光を投射する。フォトダイオード301A及び301Bは、被写体からの反射光を電荷に変換する。   FIG. 11 shows a part of the timing chart of FIG. 9 or FIG. 10, and is a diagram for explaining distance measurement by the optical travel time method. At time t1, the signal PTXA (PTXB) becomes a high level, and the transfer switch 302A (302B) is turned on. At time t3, the signal PTXA (PTXB) becomes low level, the transfer switch 302A (302B) is turned off, and at the same time, the signal PTXC (PTXD) becomes high level, and the transfer switch 302C (302D) is turned on. At time t5, the signal PTXC (PTXD) becomes a low level, and the transfer switch 302C (302D) is turned off. Here, the ON times of the transfer switch 302A (302B) and the transfer switch 302C (302D) are equal. At times t2 to t4, the signal PLIGHT becomes high level, and the light emitting device 112 projects pulsed light onto the subject. The photodiodes 301A and 301B convert the reflected light from the subject into electric charges.

撮像装置100から被写体までの距離がゼロならば、被写体からの反射光は、信号PLIGHTと同タイミングで受光される。この場合、信号PTXA(PTXB)によりフローティングディフュージョン303A(303B)に転送された信号と信号PTXC(PTXD)によりフローティングディフュージョン303C(303D)に転送された信号は等しい。しかし、撮像装置100から被写体までの距離がゼロでない場合、図12のように、反射光は、信号PLIGHTのタイミングに対して(t2’−t2)分だけ遅れて受光される。その結果、信号PTXA(PTXB)によりフローティングディフュージョン303A(303B)に転送された信号は、(t3−t2’)の期間に受光した反射光に対応する。信号PTXC(PTXD)によりフローティングディフュージョン303C(303D)に転送された信号は、(t4’−t3)の期間に受光した反射光に対応する。フローティングディフュージョン303A(303B)の信号とフローティングディフュージョン303C(303D)の信号は、偏りが生じる。画像処理回路106は、時刻t1〜t3の第1の期間に転送された電荷に基づく信号と時刻t3〜t5の第2の期間に転送された電荷に基づく信号の比を基に、反射光の投射光に対する遅延時間を推定し、その遅延時間と光速との積から被写体までの距離を演算する。   If the distance from the imaging device 100 to the subject is zero, the reflected light from the subject is received at the same timing as the signal PLIGHT. In this case, the signal transferred to the floating diffusion 303A (303B) by the signal PTXA (PTXB) is equal to the signal transferred to the floating diffusion 303C (303D) by the signal PTXC (PTXD). However, when the distance from the imaging apparatus 100 to the subject is not zero, the reflected light is received with a delay of (t2'-t2) from the timing of the signal PLIGHT as shown in FIG. As a result, the signal transferred to the floating diffusion 303A (303B) by the signal PTXA (PTXB) corresponds to the reflected light received during the period (t3-t2 '). The signal transferred to the floating diffusion 303C (303D) by the signal PTXC (PTXD) corresponds to the reflected light received during the period (t4'-t3). The signal of the floating diffusion 303A (303B) and the signal of the floating diffusion 303C (303D) are biased. Based on the ratio of the signal based on the charge transferred in the first period from time t1 to t3 and the signal based on the charge transferred in the second period from time t3 to t5, the image processing circuit 106 The delay time with respect to the projection light is estimated, and the distance to the subject is calculated from the product of the delay time and the speed of light.

図12は、本実施形態による撮像装置100の第3の駆動方法を示すタイミングチャートである。第3の駆動方法は、通常撮影及び瞳分割位相差検出における第3の画素信号読み出し方法を示す。第3の駆動方法は、フォトダイオード301A及び301Bで発生した電荷をそれぞれフローティングディフュージョン303A及び303Bに転送する。   FIG. 12 is a timing chart showing the third driving method of the imaging apparatus 100 according to the present embodiment. The third driving method shows a third pixel signal reading method in normal imaging and pupil division phase difference detection. In the third driving method, charges generated in the photodiodes 301A and 301B are transferred to the floating diffusions 303A and 303B, respectively.

始めに、期間HBLKでは、信号PRESがハイレベルの状態であり、リセットスイッチ304A及び304Bは、オンし、それぞれ、フローティングディフュージョン303A及び303Bをリセットする。時刻t1では、信号PTXA及びPTXBがハイレベルになり、転送スイッチ302A及び302Bは、オンし、それぞれ、フォトダイオード301A及び301Bをリセットする。   First, in the period HBLK, the signal PRES is in a high level state, and the reset switches 304A and 304B are turned on to reset the floating diffusions 303A and 303B, respectively. At time t1, the signals PTXA and PTXB become high level, the transfer switches 302A and 302B are turned on, and the photodiodes 301A and 301B are reset, respectively.

時刻t3では、信号PSELがハイレベルになり、セレクトスイッチ306A及び306Bがオンし、ソースフォロアアンプ305A及び305Bが動作状態になる。時刻t4では、信号PRESがローレベルになり、リセットスイッチ304A及び304Bはオフし、フローティングディフュージョン303A及び303Bのリセットが解除される。ソースフォロアアンプ305A及び305Bは、それぞれ、フローティングディフュージョン303A及び303Bの電圧を増幅し、垂直出力線307A及び307Bを介して、列回路403にリセット信号レベル(ノイズ成分)として出力する。   At time t3, the signal PSEL goes high, the select switches 306A and 306B are turned on, and the source follower amplifiers 305A and 305B are in the operating state. At time t4, the signal PRES goes low, the reset switches 304A and 304B are turned off, and the reset of the floating diffusions 303A and 303B is released. The source follower amplifiers 305A and 305B amplify the voltages of the floating diffusions 303A and 303B, respectively, and output them to the column circuit 403 as reset signal levels (noise components) via the vertical output lines 307A and 307B.

列回路403において、時刻t5では、信号PC0Rがローレベルになり、スイッチ412がオフし、オペアンプ410の基準電圧出力状態を解除する。時刻t6では、信号PTNがハイレベルになり、スイッチ416がオンし、オペアンプ410の出力信号は、容量414にリセット信号レベルとして書き込まれる。時刻t7では、信号PTNがローレベルになり、スイッチ416がオフし、容量414への書き込みが終了する。   In the column circuit 403, at time t5, the signal PC0R becomes low level, the switch 412 is turned off, and the reference voltage output state of the operational amplifier 410 is released. At time t6, the signal PTN goes high, the switch 416 is turned on, and the output signal of the operational amplifier 410 is written to the capacitor 414 as the reset signal level. At time t7, the signal PTN becomes low level, the switch 416 is turned off, and writing to the capacitor 414 is completed.

次に、時刻t8では、信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2がハイレベルになる。すると、すべての単位画素200では、転送スイッチ302A及び302Bは、オンし、それぞれ、フォトダイオード301A及び301Bに蓄積された光電荷をそれぞれフローティングディフュージョン303A及び303Bに転送する。すると、電荷量に応じたフローティングディフュージョン303A及び303Bの電位変動は、それぞれ、垂直出力線307A及び307Bを介して、列回路403に光信号レベル(光成分+ノイズ成分)として出力される。時刻t10では、信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2がローレベルになり、すべての単位画素200では、転送スイッチ302A及び302Bは、オフし、上記の転送が終了する。以上のように、すべての単位画素200では、転送スイッチ302A及び302Bは、同じタイミングで転送を行う。   Next, at time t8, the signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, and PTXB2 become high level. Then, in all the unit pixels 200, the transfer switches 302A and 302B are turned on to transfer the photocharges accumulated in the photodiodes 301A and 301B to the floating diffusions 303A and 303B, respectively. Then, the potential fluctuations of the floating diffusions 303A and 303B according to the charge amount are output as optical signal levels (light component + noise component) to the column circuit 403 via the vertical output lines 307A and 307B, respectively. At time t10, the signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, and PTXB2 are at a low level, and in all the unit pixels 200, the transfer switches 302A and 302B are turned off, and the above transfer ends. As described above, in all the unit pixels 200, the transfer switches 302A and 302B perform transfer at the same timing.

列回路403において、時刻t13では、信号PTSがハイレベルになり、スイッチ415がオンし、オペアンプ410の出力信号は、容量413に光信号レベルとして書き込まれる。時刻t14では、信号PTSがローレベルになり、スイッチ415がオフし、容量413への書き込みが終了する。なお、容量413及び容量414に信号を書き込む際、オペアンプ410は、クランプ容量408とフィードバック容量409の容量値の比に応じた反転ゲインで増幅して出力する。   In the column circuit 403, at time t13, the signal PTS becomes high level, the switch 415 is turned on, and the output signal of the operational amplifier 410 is written to the capacitor 413 as an optical signal level. At time t14, the signal PTS becomes low level, the switch 415 is turned off, and writing to the capacitor 413 is completed. Note that when signals are written to the capacitors 413 and 414, the operational amplifier 410 amplifies and outputs with an inversion gain corresponding to the ratio of the capacitance values of the clamp capacitor 408 and the feedback capacitor 409.

その後、時刻t15では、信号PRESがハイレベルになり、リセットスイッチ304A及び304Bは、オンし、フローティングディフュージョン303A及び303Bをリセット状態にする。   Thereafter, at time t15, the signal PRES becomes high level, the reset switches 304A and 304B are turned on, and the floating diffusions 303A and 303B are reset.

次に、期間HSRにおいて、時刻t16〜t17では、信号PHS及びPHNのパルスにより、各列の列回路403内のスイッチ417及び418が順次オンする。すると、容量413及び414に保持された信号は、水平出力線405及び406を介して、出力アンプ407に出力される。出力アンプ407は、水平出力線405及び406の信号の差分の信号(光成分)を出力する。   Next, in a period HSR, from time t16 to t17, the switches 417 and 418 in the column circuit 403 in each column are sequentially turned on by the pulses of the signals PHS and PHN. Then, the signals held in the capacitors 413 and 414 are output to the output amplifier 407 via the horizontal output lines 405 and 406. The output amplifier 407 outputs a difference signal (light component) between the signals of the horizontal output lines 405 and 406.

この後、通常撮影として駆動される場合、画像処理回路106は、加算部であり、フォトダイオード301A及び301Bから転送された電荷に基づく信号を加算して撮像画像としてもよい。一方、瞳分割位相差検出時は、画像処理回路106は、時刻t8〜t10で転送された電荷に基づく信号を入力し、前述したA像とB像に対する相関演算を施し、被写体までの距離情報を演算する。また、この場合、画像処理回路106は、距離情報取得後に、A像とB像の信号を加算するなどしてもよい。   Thereafter, when driven for normal photographing, the image processing circuit 106 is an adder, and may add a signal based on the charges transferred from the photodiodes 301A and 301B to obtain a captured image. On the other hand, at the time of detecting the pupil division phase difference, the image processing circuit 106 inputs a signal based on the charges transferred at time t8 to t10, performs the correlation calculation on the A image and the B image, and information on the distance to the subject. Is calculated. In this case, the image processing circuit 106 may add the signals of the A image and the B image after acquiring the distance information.

図13は、本実施形態による撮像装置100の駆動方法を示すフローチャートである。ステップS1301では、静止画撮影、動画撮影等のモード設定、また感度、絞り値などの撮影条件設定が、ユーザーから操作回路110によって、あるいは撮像装置101から自動的に、制御回路109によってなされる。   FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for driving the imaging apparatus 100 according to the present embodiment. In step S1301, mode settings such as still image shooting and moving image shooting, and shooting condition settings such as sensitivity and aperture value are set by the control circuit 109 from the user through the operation circuit 110 or automatically from the imaging apparatus 101.

ステップS1302では、撮像装置100は、焦点検出又は通常の撮像画像の取得のいずれを行うのかの判定を行う。焦点検出を行う場合はステップS1305に進む。通常の撮像画像を取得する場合はステップS1303に進む。   In step S1302, the imaging apparatus 100 determines whether to perform focus detection or obtain a normal captured image. If focus detection is to be performed, the process proceeds to step S1305. If a normal captured image is acquired, the process advances to step S1303.

ステップS1303では、撮像装置100は、図12の第3の駆動方法(通常撮影)により画像信号を読み出す。次に、ステップS1304では、画像処理回路106は、ステップS1303で読み出された画像信号に対し、それぞれの読み出しに応じた所定の画像処理を施し、画像信号をメモリ回路107及び記録回路108に出力する。また、画像処理回路106は、画像信号を、制御回路109を介して表示回路111に出力する。   In step S1303, the imaging apparatus 100 reads an image signal by the third driving method (normal shooting) in FIG. Next, in step S1304, the image processing circuit 106 performs predetermined image processing corresponding to each reading on the image signal read in step S1303, and outputs the image signal to the memory circuit 107 and the recording circuit 108. To do. Further, the image processing circuit 106 outputs an image signal to the display circuit 111 via the control circuit 109.

ステップS1305では、撮像装置100は、焦点検出方法を選択するため、撮影レンズ101の絞り値がしきい値より大きいか否かを判定する。しきい値より大きい場合にはステップS1306に進み、しきい値以下である場合にはステップS1307に進む。   In step S1305, the imaging apparatus 100 determines whether or not the aperture value of the photographing lens 101 is greater than a threshold value in order to select a focus detection method. If it is greater than the threshold value, the process proceeds to step S1306, and if it is less than the threshold value, the process proceeds to step S1307.

ステップS1306では、撮像装置100は、図10の第2の駆動方法により信号を読み出し、距離検出用画像を取得する。その後、ステップS1308に進む。   In step S1306, the imaging apparatus 100 reads out a signal by the second driving method in FIG. 10 and acquires a distance detection image. Thereafter, the process proceeds to step S1308.

ステップS1307では、撮像装置100は、図9の第1の駆動方法又は図12の第3の駆動方法(瞳分割位相差検出)により信号を読み出し、距離検出用画像を取得する。第1の駆動方法又は第3の駆動方法の選択は、予めユーザーが操作回路110によって指定してもよいし、制御回路109が自動で判定してもよい。その後、ステップS1308に進む。   In step S1307, the imaging apparatus 100 reads out a signal by the first driving method in FIG. 9 or the third driving method in FIG. 12 (pupil division phase difference detection), and acquires a distance detection image. The selection of the first driving method or the third driving method may be designated in advance by the user using the operation circuit 110, or may be automatically determined by the control circuit 109. Thereafter, the process proceeds to step S1308.

ステップS1308では、撮像装置100は、読み出された距離検出用画像に対し、光走行時間法又は瞳分割位相差検出法による処理を行い、被写体までの距離情報を演算する。なお、撮像装置100は、距離検出用画像又は距離情報をメモリ回路107、記録回路108及び表示回路111に出力してもよい。   In step S1308, the imaging apparatus 100 performs processing on the read distance detection image by the light travel time method or the pupil division phase difference detection method, and calculates distance information to the subject. Note that the imaging apparatus 100 may output a distance detection image or distance information to the memory circuit 107, the recording circuit 108, and the display circuit 111.

次に、ステップS1309では、撮像装置100は、撮影終了の有無を判定し、継続ならばステップS1310に進み、終了ならば一連の動作を終了する。   Next, in step S1309, the imaging apparatus 100 determines the presence / absence of photographing, and if continuing, proceeds to step S1310, and if finished, ends a series of operations.

ステップS1310では、画像処理回路106は、ステップS1308で得られた被写体までの距離情報を基にレンズ駆動量を算出する。   In step S1310, the image processing circuit 106 calculates a lens driving amount based on the distance information to the subject obtained in step S1308.

次に、ステップS1311では、制御回路109は、上記のレンズ駆動量を基に撮影レンズ101を駆動することにより、フォーカス駆動を行う。その後、ステップS1301に戻り、上記の動作を繰り返す。   Next, in step S1311, the control circuit 109 performs focus driving by driving the photographing lens 101 based on the above lens driving amount. Then, it returns to step S1301 and repeats said operation | movement.

なお、ステップS1310においては、撮影レンズ101の絞り値が所定の値より大きい場合はパンフォーカスとみなし、焦点検出やレンズ駆動をスルーするようにしてもよい。また、ステップS1305では、撮影レンズ101の絞り値を基準に駆動方法を選択したが、実際の撮像装置100の使用に関しては、撮影レンズ101の絞り値に依存せず、第1〜第3の駆動方法を任意に選択して動作させてもよい。   In step S1310, when the aperture value of the photographing lens 101 is larger than a predetermined value, it may be regarded as pan focus, and focus detection and lens driving may be passed through. In step S1305, the driving method is selected based on the aperture value of the photographic lens 101. However, the actual use of the imaging apparatus 100 does not depend on the aperture value of the photographic lens 101, and the first to third driving. Any method may be selected and operated.

以上のようにして、分割画素構造においても、撮像素子103内の領域によらず測距の精度を向上させ、また画像処理の負荷を軽減させることができる。   As described above, even in the divided pixel structure, the accuracy of distance measurement can be improved regardless of the area in the image sensor 103, and the load of image processing can be reduced.

なお、上記の説明では距離情報を算出する画素をカラーフィルタの区別なく行ったが、投射光の色、例えば赤外光などに合わせて赤外フィルタの画素のみを用いてもよいし、より光を取り込むために透明フィルタやGフィルタの画素を用いてもよい。   In the above description, the pixels for calculating the distance information are used without distinguishing between the color filters. However, only the pixels of the infrared filter may be used according to the color of the projection light, for example, infrared light, or more light. In order to capture the pixel, a transparent filter or a G filter pixel may be used.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態は、第1の実施形態1と異なり、撮像素子103の周辺領域では一方の分割画素の信号読み出しを行い、撮像素子103の中央領域ではすべての分割画素の信号読み出しを行う。これは、誤差などにより撮像素子103の左領域701及び右領域702の境界と撮影レンズ101の光軸が一致しない場合や、撮像素子103の中央領域では入射光の左右差が周辺領域ほど大きくならないために行われる。
(Second Embodiment)
Unlike the first embodiment, the second embodiment of the present invention reads out signals of one divided pixel in the peripheral region of the image sensor 103 and reads out signals of all the divided pixels in the central region of the image sensor 103. I do. This is because when the boundary between the left region 701 and the right region 702 of the image sensor 103 does not coincide with the optical axis of the photographing lens 101 due to an error or the like, or in the central region of the image sensor 103, the left-right difference of incident light is not as great as the peripheral region. Done for.

図14は、図7に対応し、第2の実施形態による転送パルス信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2,PTXC1,PTXC2,PTXD1,PTXD2の配線を示す図の一例である。第1の垂直シフトレジスタ4011は、転送パルス信号PTXA1,PTXB1,PTXC1,PTXD1を撮像素子103に出力する。第2の垂直シフトレジスタ4012は、転送パルス信号PTXA2,PTXB2,PTXC2,PTXD2を撮像素子103に出力する。   FIG. 14 corresponds to FIG. 7 and is an example of a diagram illustrating wiring of transfer pulse signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, PTXB2, PTXC1, PTXC2, PTXD1, and PTXD2 according to the second embodiment. The first vertical shift register 4011 outputs transfer pulse signals PTXA1, PTXB1, PTXC1, and PTXD1 to the image sensor 103. The second vertical shift register 4012 outputs transfer pulse signals PTXA 2, PTXB 2, PTXC 2, and PTXD 2 to the image sensor 103.

まず、撮像素子103の左の周辺領域(第1の領域)1401の単位画素200について説明する。分割画素201Aでは、転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA1により制御され、転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1により制御される。分割画素201Bでは、転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB1により制御され、転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD1により制御される。   First, the unit pixel 200 of the left peripheral region (first region) 1401 of the image sensor 103 will be described. In the divided pixel 201A, the transfer switch 302A is controlled by the transfer pulse signal PTXA1, and the transfer switch 302C is controlled by the transfer pulse signal PTXC1. In the divided pixel 201B, the transfer switch 302B is controlled by the transfer pulse signal PTXB1, and the transfer switch 302D is controlled by the transfer pulse signal PTXD1.

次に、撮像素子103の中央領域(第3の領域)1402の単位画素200について説明する。分割画素201Aでは、転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA1により制御され、転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1により制御される。分割画素201Bでは、転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB2により制御され、転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD2により制御される。   Next, the unit pixel 200 in the central region (third region) 1402 of the image sensor 103 will be described. In the divided pixel 201A, the transfer switch 302A is controlled by the transfer pulse signal PTXA1, and the transfer switch 302C is controlled by the transfer pulse signal PTXC1. In the divided pixel 201B, the transfer switch 302B is controlled by the transfer pulse signal PTXB2, and the transfer switch 302D is controlled by the transfer pulse signal PTXD2.

次に、撮像素子103の右の周辺領域(第2の領域)1403の単位画素200について説明する。分割画素201Aでは、転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA2により制御され、転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC2により制御される。分割画素201Bでは、転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB2により制御され、転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD2により制御される。周辺領域1401及び1403は、中央領域1402の周辺の領域である。   Next, the unit pixel 200 of the right peripheral region (second region) 1403 of the image sensor 103 will be described. In the divided pixel 201A, the transfer switch 302A is controlled by the transfer pulse signal PTXA2, and the transfer switch 302C is controlled by the transfer pulse signal PTXC2. In the divided pixel 201B, the transfer switch 302B is controlled by the transfer pulse signal PTXB2, and the transfer switch 302D is controlled by the transfer pulse signal PTXD2. Peripheral areas 1401 and 1403 are areas around the central area 1402.

図15(a)及び(b)は、図8(a)及び(b)に対応し、図14の領域を撮像画像で示した模式図である。図15(a)は、被写体の全体像を示す。図15(b)のように、左の周辺領域1401、中央領域1402及び右の周辺領域1403では、信号を読み出す分割画素が異なる。   FIGS. 15A and 15B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 8A and 8B and showing the region of FIG. 14 as captured images. FIG. 15A shows an overall image of the subject. As shown in FIG. 15B, the left peripheral area 1401, the central area 1402, and the right peripheral area 1403 differ in the divided pixels from which signals are read.

左の周辺領域1401では、第1の分割画素201Aの信号のみを読み出す。すなわち、左の周辺領域1401では、第1のフォトダイオード301Aの電荷が転送スイッチ302A又は302Cにより転送され、第2のフォトダイオード301Bの電荷が転送スイッチ302B又は302Dにより転送されない。   In the left peripheral area 1401, only the signal of the first divided pixel 201A is read out. That is, in the left peripheral region 1401, the charge of the first photodiode 301A is transferred by the transfer switch 302A or 302C, and the charge of the second photodiode 301B is not transferred by the transfer switch 302B or 302D.

中央領域1402では、第1の分割画素201A及び第2の分割画素201Bの両方の信号を読み出す。すなわち、中央領域1402では、第1のフォトダイオード301Aの電荷が転送スイッチ302A又は302Cにより転送され、第2のフォトダイオード301Bの電荷が転送スイッチ302B又は302Dにより転送される。   In the central region 1402, signals of both the first divided pixel 201A and the second divided pixel 201B are read out. That is, in the central region 1402, the charge of the first photodiode 301A is transferred by the transfer switch 302A or 302C, and the charge of the second photodiode 301B is transferred by the transfer switch 302B or 302D.

右の周辺領域1403では、第2の分割画素201Bの信号のみを読み出す。すなわち、右の周辺領域1403では、第1のフォトダイオード301Aの電荷が転送スイッチ302A又は302Cにより転送されず、第2のフォトダイオード301Bの電荷が転送スイッチ302B又は302Dにより転送される。   In the right peripheral area 1403, only the signal of the second divided pixel 201B is read out. That is, in the right peripheral region 1403, the charge of the first photodiode 301A is not transferred by the transfer switch 302A or 302C, and the charge of the second photodiode 301B is transferred by the transfer switch 302B or 302D.

読み出し方法は、図9、図10、図12、図13と同様である。本実施形態によれば、分割画素構造においても、撮像素子103内の領域によらず、測距の精度を向上させ、また画像処理の負荷を軽減させることができる。   The reading method is the same as that in FIGS. 9, 10, 12, and 13. According to the present embodiment, even in the divided pixel structure, the accuracy of distance measurement can be improved and the load of image processing can be reduced regardless of the area in the image sensor 103.

なお、本実施形態では、中央領域1402の駆動パルス信号の配線を左右の周辺領域1401,1403の駆動パルス信号の配線と共通としたが、中央領域1402も独立に制御させるために新たに駆動パルス信号の配線を追加してもよい。   In this embodiment, the drive pulse signal wiring in the central region 1402 is shared with the drive pulse signal wiring in the left and right peripheral regions 1401 and 1403. However, in order to control the central region 1402 independently, a new drive pulse is used. Signal wiring may be added.

(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態は、第2の実施形態と異なり、不要な駆動パルス信号の配線を取り除くものであり、レイアウトを効率化することができる。
(Third embodiment)
Unlike the second embodiment, the third embodiment of the present invention eliminates unnecessary drive pulse signal wiring, and can improve the layout efficiency.

図16は、図14に対応し、第3の実施形態による転送パルス信号PTXA1,PTXA2,PTXB1,PTXB2,PTXC1,PTXD2の配線を示す図の一例であり、図14の転送パルス信号PTXC2及びPTXD1の配線が削除されている。第1の垂直シフトレジスタ4011は、転送パルス信号PTXA1,PTXB1,PTXC1を撮像素子103に出力する。第2の垂直シフトレジスタ4012は、転送パルス信号PTXA2,PTXB2,PTXD2を撮像素子103に出力する。   FIG. 16 corresponds to FIG. 14 and is an example of a diagram illustrating wiring of transfer pulse signals PTXA1, PTXA2, PTXB1, PTXB2, PTXC1, and PTXD2 according to the third embodiment. The wiring has been deleted. The first vertical shift register 4011 outputs transfer pulse signals PTXA 1, PTXB 1, PTXC 1 to the image sensor 103. The second vertical shift register 4012 outputs transfer pulse signals PTXA 2, PTXB 2, and PTXD 2 to the image sensor 103.

まず、撮像素子103の左の周辺領域1401の単位画素200について説明する。分割画素201Aでは、転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA1により制御され、転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1により制御される。分割画素201Bでは、転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB1により制御され、転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD2により制御される。   First, the unit pixel 200 in the left peripheral region 1401 of the image sensor 103 will be described. In the divided pixel 201A, the transfer switch 302A is controlled by the transfer pulse signal PTXA1, and the transfer switch 302C is controlled by the transfer pulse signal PTXC1. In the divided pixel 201B, the transfer switch 302B is controlled by the transfer pulse signal PTXB1, and the transfer switch 302D is controlled by the transfer pulse signal PTXD2.

次に、撮像素子103の中央領域1402の単位画素200について説明する。分割画素201Aでは、転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA1により制御され、転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1により制御される。分割画素201Bでは、転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB2により制御され、転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD2により制御される。   Next, the unit pixel 200 in the central region 1402 of the image sensor 103 will be described. In the divided pixel 201A, the transfer switch 302A is controlled by the transfer pulse signal PTXA1, and the transfer switch 302C is controlled by the transfer pulse signal PTXC1. In the divided pixel 201B, the transfer switch 302B is controlled by the transfer pulse signal PTXB2, and the transfer switch 302D is controlled by the transfer pulse signal PTXD2.

次に、撮像素子103の右の周辺領域1403の単位画素200について説明する。分割画素201Aでは、転送スイッチ302Aは、転送パルス信号PTXA2により制御され、転送スイッチ302Cは、転送パルス信号PTXC1により制御される。分割画素201Bでは、転送スイッチ302Bは、転送パルス信号PTXB2により制御され、転送スイッチ302Dは、転送パルス信号PTXD2により制御される。   Next, the unit pixel 200 in the right peripheral region 1403 of the image sensor 103 will be described. In the divided pixel 201A, the transfer switch 302A is controlled by the transfer pulse signal PTXA2, and the transfer switch 302C is controlled by the transfer pulse signal PTXC1. In the divided pixel 201B, the transfer switch 302B is controlled by the transfer pulse signal PTXB2, and the transfer switch 302D is controlled by the transfer pulse signal PTXD2.

本実施形態でも、第1〜第3の駆動方法による信号読み出しを行うことができる。本実施形態によれば、レイアウトの効率化に寄与することができる。   Also in this embodiment, signal readout by the first to third driving methods can be performed. According to this embodiment, it is possible to contribute to layout efficiency.

なお、左の周辺領域1401の分割画素201Bでは、転送スイッチ302Dを転送パルス信号PTXD2の配線に接続せず、転送スイッチ302D及びフローティングディフュージョン303D等を削除してもよい。同様に、右の周辺領域1403の分割画素201Aでは、転送スイッチ302Cを転送パルス信号PTXC1の配線に接続せず、転送スイッチ302C及びフローティングディフュージョン303C等を削除してもよい。この場合は、第1の駆動方法による信号読み出しを行えなくなるが、第2の駆動方法による信号読み出しで代用でき、また第3の駆動方法による信号読み出しも可能である。   In the divided pixel 201B in the left peripheral region 1401, the transfer switch 302D and the floating diffusion 303D may be deleted without connecting the transfer switch 302D to the wiring of the transfer pulse signal PTXD2. Similarly, in the divided pixel 201A in the right peripheral region 1403, the transfer switch 302C and the floating diffusion 303C may be deleted without connecting the transfer switch 302C to the wiring of the transfer pulse signal PTXC1. In this case, signal readout by the first drive method cannot be performed, but signal readout by the second drive method can be substituted, and signal readout by the third drive method is also possible.

以上、第1〜第3の実施形態は、種々の変形及び変更が可能である。例えば、図17に示すように、単位画素200のレイアウトの効率化を目的として、フローティングディフュージョン503A及び503Bを共有するなどの変形を施すことができる。図17のフローティングディフュージョン503Aは、図4のフローティングディフュージョン303A及び303Bに対応する。図17のフローティングディフュージョン503Bは、図4のフローティングディフュージョン303C及び303Dに対応する。転送スイッチ302Aは、フォトダイオード301Aの電荷をフローティングディフュージョン(第1の電荷蓄積部)503Aに転送する。転送スイッチ302Bは、フォトダイオード301Bの電荷をフローティングディフュージョン503Aに転送する。転送スイッチ302Cは、フォトダイオード301Aの電荷をフローティングディフュージョン(第2の電荷蓄積部)503Bに転送する。転送スイッチ302Dは、フォトダイオード301Bの電荷をフローティングディフュージョン503Bに転送する。   As described above, the first to third embodiments can be variously modified and changed. For example, as shown in FIG. 17, for the purpose of improving the layout efficiency of the unit pixel 200, modifications such as sharing the floating diffusions 503 </ b> A and 503 </ b> B can be performed. The floating diffusion 503A in FIG. 17 corresponds to the floating diffusions 303A and 303B in FIG. The floating diffusion 503B in FIG. 17 corresponds to the floating diffusions 303C and 303D in FIG. The transfer switch 302A transfers the charge of the photodiode 301A to the floating diffusion (first charge storage unit) 503A. The transfer switch 302B transfers the charge of the photodiode 301B to the floating diffusion 503A. The transfer switch 302C transfers the charge of the photodiode 301A to the floating diffusion (second charge storage unit) 503B. The transfer switch 302D transfers the charge of the photodiode 301B to the floating diffusion 503B.

また、列回路403にアナログデジタル変換回路を組み込んでもよい。また、単一のマイクロレンズ1020を共有する複数のフォトダイオード301A及び301Bの信号を撮像素子103内の領域によらずすべて読み出してもよい。その場合、その後、画像処理回路106によって、光学系の光軸と撮像面との交点に対して外側に位置する信号を選択的に画像作成や距離測定に用いてもよい。   Further, an analog-digital conversion circuit may be incorporated in the column circuit 403. Further, all the signals of the plurality of photodiodes 301A and 301B sharing the single microlens 1020 may be read out regardless of the area in the image sensor 103. In that case, after that, the image processing circuit 106 may selectively use a signal located outside the intersection of the optical axis of the optical system and the imaging surface for image creation or distance measurement.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

100 撮像装置、101 撮影レンズ、102 マイクロレンズアレイ、1020 マイクロレンズ、103 撮像素子、301A,301B フォトダイオード、302A,302B,302C,302D 転送スイッチ、303A,303B,303C,303D フローティングディフュージョン DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Imaging device, 101 Shooting lens, 102 Micro lens array, 1020 Micro lens, 103 Imaging device, 301A, 301B Photo diode, 302A, 302B, 302C, 302D Transfer switch, 303A, 303B, 303C, 303D Floating diffusion

Claims (10)

複数のマイクロレンズと、
前記複数のマイクロレンズにそれぞれ対応し、2次元に配置される複数の単位画素を有する撮像素子とを有し、
前記複数の単位画素の各々は、
同一の前記マイクロレンズを介して受光した光を電荷に変換する第1及び第2の光電変換部と、
前記第1の光電変換部の電荷をそれぞれ異なる電荷蓄積部に転送する第1及び第2の転送スイッチと、
前記第2の光電変換部の電荷をそれぞれ異なる電荷蓄積部に転送する第3及び第4の転送スイッチとを有し、
前記撮像素子の第1の領域の前記単位画素では、前記第1の光電変換部の電荷が前記第1の転送スイッチ又は前記第2の転送スイッチにより転送され、前記第2の光電変換部の電荷が前記第3の転送スイッチ又は前記第4の転送スイッチにより転送されず、
前記撮像素子の第2の領域の前記単位画素では、前記第1の光電変換部の電荷が前記第1の転送スイッチ又は前記第2の転送スイッチにより転送されず、前記第2の光電変換部の電荷が前記第3の転送スイッチ又は前記第4の転送スイッチにより転送されることを特徴とする撮像装置。
A plurality of microlenses,
An image sensor that has a plurality of unit pixels that correspond to each of the plurality of microlenses and is arranged two-dimensionally,
Each of the plurality of unit pixels is
First and second photoelectric conversion units that convert light received through the same microlens into electric charge;
First and second transfer switches for transferring charges of the first photoelectric conversion unit to different charge storage units;
A third transfer switch and a fourth transfer switch for transferring the charge of the second photoelectric conversion unit to different charge storage units;
In the unit pixel in the first region of the image sensor, the charge of the first photoelectric conversion unit is transferred by the first transfer switch or the second transfer switch, and the charge of the second photoelectric conversion unit is transferred. Is not transferred by the third transfer switch or the fourth transfer switch,
In the unit pixel in the second region of the image sensor, the charge of the first photoelectric conversion unit is not transferred by the first transfer switch or the second transfer switch, and the second photoelectric conversion unit Charge is transferred by the third transfer switch or the fourth transfer switch.
前記撮像素子の第3の領域の前記単位画素では、前記第1の光電変換部の電荷が前記第1の転送スイッチ又は前記第2の転送スイッチにより転送され、前記第2の光電変換部の電荷が前記第3の転送スイッチ又は前記第4の転送スイッチにより転送されることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   In the unit pixel in the third region of the image sensor, the charge of the first photoelectric conversion unit is transferred by the first transfer switch or the second transfer switch, and the charge of the second photoelectric conversion unit is transferred. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image is transferred by the third transfer switch or the fourth transfer switch. 前記撮像素子の前記第3の領域は、前記撮像素子の中央領域であり、
前記撮像素子の前記第1の領域と前記撮像素子の前記第2の領域は、前記撮像素子の前記第3の領域の周辺の領域であることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
The third region of the image sensor is a central region of the image sensor;
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the first area of the imaging element and the second area of the imaging element are areas around the third area of the imaging element.
前記第1の転送スイッチは、前記第1の光電変換部の電荷を第1の電荷蓄積部に転送し、
前記第2の転送スイッチは、前記第1の光電変換部の電荷を第2の電荷蓄積部に転送し、
前記第3の転送スイッチは、前記第2の光電変換部の電荷を第3の電荷蓄積部に転送し、
前記第4の転送スイッチは、前記第2の光電変換部の電荷を第4の電荷蓄積部に転送することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。
The first transfer switch transfers the charge of the first photoelectric conversion unit to a first charge storage unit,
The second transfer switch transfers the charge of the first photoelectric conversion unit to a second charge storage unit,
The third transfer switch transfers the charge of the second photoelectric conversion unit to a third charge storage unit;
4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fourth transfer switch transfers the charge of the second photoelectric conversion unit to a fourth charge storage unit. 5.
前記第1の転送スイッチは、前記第1の光電変換部の電荷を第1の電荷蓄積部に転送し、
前記第2の転送スイッチは、前記第1の光電変換部の電荷を第2の電荷蓄積部に転送し、
前記第3の転送スイッチは、前記第2の光電変換部の電荷を前記第1の電荷蓄積部に転送し、
前記第4の転送スイッチは、前記第2の光電変換部の電荷を前記第2の電荷蓄積部に転送することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の撮像装置。
The first transfer switch transfers the charge of the first photoelectric conversion unit to a first charge storage unit,
The second transfer switch transfers the charge of the first photoelectric conversion unit to a second charge storage unit,
The third transfer switch transfers the charge of the second photoelectric conversion unit to the first charge storage unit,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fourth transfer switch transfers the charge of the second photoelectric conversion unit to the second charge storage unit.
さらに、被写体にパルス光を投射する発光装置を有し、
前記第1の光電変換部及び第2の光電変換部は、前記被写体からの反射光を電荷に変換することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置。
Furthermore, it has a light emitting device that projects pulsed light onto the subject,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit convert reflected light from the subject into electric charges.
前記撮像素子の第1の領域の前記単位画素では、第1の期間に前記第1の転送スイッチが転送を行い、その後の第2の期間に前記第2の転送スイッチが転送を行い、
前記撮像素子の第2の領域の前記単位画素では、前記第1の期間に前記第3の転送スイッチが転送を行い、前記第2の期間に前記第4の転送スイッチが転送を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の撮像装置。
In the unit pixel of the first region of the image sensor, the first transfer switch performs transfer in a first period, and the second transfer switch performs transfer in a second period thereafter,
In the unit pixel in the second region of the image sensor, the third transfer switch performs transfer during the first period, and the fourth transfer switch performs transfer during the second period. The imaging device according to any one of claims 1 to 6.
さらに、前記第1の期間に転送された電荷及び前記第2の期間に転送された電荷に応じて被写体までの距離を演算する距離演算部を有することを特徴とする請求項7記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 7, further comprising a distance calculation unit that calculates a distance to a subject according to the charge transferred in the first period and the charge transferred in the second period. . さらに、撮影レンズを有し、
前記撮影レンズの絞り値がしきい値より大きい場合、
前記撮像素子の前記第1の領域の前記単位画素では、第1の期間に前記第1の転送スイッチが転送を行い、その後の第2の期間に前記第2の転送スイッチが転送を行い、
前記撮像素子の前記第2の領域の前記単位画素では、前記第1の期間に前記第3の転送スイッチが転送を行い、前記第2の期間に前記第4の転送スイッチが転送を行い、
前記距離演算部は、前記第1の期間に転送された電荷及び前記第2の期間に転送された電荷に応じて被写体までの距離を演算し、
前記撮影レンズの絞り値がしきい値以下である場合、
前記撮像素子の前記第1の領域及び前記第2の領域の前記単位画素では、第1の期間に前記第1の転送スイッチ及び第3の転送スイッチが転送を行い、その後の第2の期間に前記第2の転送スイッチ及び前記第4の転送スイッチが転送を行い、
前記距離演算部は、前記第1の期間に転送された電荷及び前記第2の期間に転送された電荷に応じて被写体までの距離を演算することを特徴とする請求項8記載の撮像装置。
In addition, it has a photographic lens,
If the aperture value of the taking lens is larger than a threshold value,
In the unit pixel in the first region of the imaging device, the first transfer switch performs transfer in a first period, and the second transfer switch performs transfer in a second period thereafter.
In the unit pixel in the second region of the image sensor, the third transfer switch performs transfer during the first period, and the fourth transfer switch performs transfer during the second period,
The distance calculation unit calculates a distance to a subject according to the charge transferred in the first period and the charge transferred in the second period,
If the aperture value of the taking lens is below a threshold value,
In the unit pixels in the first area and the second area of the image sensor, the first transfer switch and the third transfer switch perform transfer in a first period, and in the second period thereafter. The second transfer switch and the fourth transfer switch perform transfer;
The imaging apparatus according to claim 8, wherein the distance calculation unit calculates a distance to a subject according to the charge transferred in the first period and the charge transferred in the second period.
さらに、撮影レンズを有し、
前記撮影レンズの絞り値がしきい値より大きい場合、
前記撮像素子の前記第1の領域の前記単位画素では、第1の期間に前記第1の転送スイッチが転送を行い、その後の第2の期間に前記第2の転送スイッチが転送を行い、
前記撮像素子の前記第2の領域の前記単位画素では、前記第1の期間に前記第3の転送スイッチが転送を行い、前記第2の期間に前記第4の転送スイッチが転送を行い、
前記距離演算部は、前記第1の期間に転送された電荷及び前記第2の期間に転送された電荷に応じて被写体までの距離を演算し、
前記撮影レンズの絞り値がしきい値以下である場合、
前記撮像素子の前記第1の領域及び前記第2の領域の前記単位画素では、前記第1の転送スイッチ及び前記第3の転送スイッチは、同じタイミングで転送を行い、
前記距離演算部は、前記第1の転送スイッチ及び前記第3の転送スイッチにより転送された電荷に応じて被写体までの距離を演算することを特徴とする請求項8記載の撮像装置。
In addition, it has a photographic lens,
If the aperture value of the taking lens is larger than a threshold value,
In the unit pixel in the first region of the imaging device, the first transfer switch performs transfer in a first period, and the second transfer switch performs transfer in a second period thereafter.
In the unit pixel in the second region of the image sensor, the third transfer switch performs transfer during the first period, and the fourth transfer switch performs transfer during the second period,
The distance calculation unit calculates a distance to a subject according to the charge transferred in the first period and the charge transferred in the second period,
If the aperture value of the taking lens is below a threshold value,
In the unit pixels of the first region and the second region of the image sensor, the first transfer switch and the third transfer switch perform transfer at the same timing,
The imaging apparatus according to claim 8, wherein the distance calculation unit calculates a distance to a subject in accordance with charges transferred by the first transfer switch and the third transfer switch.
JP2014153932A 2014-07-29 2014-07-29 Imaging device Active JP6399844B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014153932A JP6399844B2 (en) 2014-07-29 2014-07-29 Imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014153932A JP6399844B2 (en) 2014-07-29 2014-07-29 Imaging device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016032207A JP2016032207A (en) 2016-03-07
JP6399844B2 true JP6399844B2 (en) 2018-10-03

Family

ID=55442352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014153932A Active JP6399844B2 (en) 2014-07-29 2014-07-29 Imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6399844B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017195342A (en) * 2016-04-22 2017-10-26 株式会社ニコン Image sensor and electronic device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177738A (en) * 2007-01-17 2008-07-31 Casio Comput Co Ltd Imaging device and imaging device
JP5157400B2 (en) * 2007-12-03 2013-03-06 株式会社ニコン Imaging device
JP5895355B2 (en) * 2011-04-25 2016-03-30 株式会社ニコン Imaging device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016032207A (en) 2016-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112040118B (en) camera equipment
US10021321B2 (en) Imaging device and imaging system
CN108028898B (en) Image Sensors and Camera Equipment
US9030589B2 (en) Image sensor and image sensing apparatus
JP4459064B2 (en) Solid-state imaging device, control method thereof, and camera
JP7232291B2 (en) Imaging element and imaging device
JP6042636B2 (en) Solid-state imaging device and solid-state imaging device
US9277113B2 (en) Image pickup apparatus and driving method therefor
WO2014118868A1 (en) Image capture device and solid state image capture device
JP2006197383A (en) Solid-state imaging device, control method thereof, and camera
JP5149687B2 (en) Imaging sensor, imaging system, and imaging sensor control method
US10003734B2 (en) Image capturing apparatus and control method of image sensor
JP6362511B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
JP2015056710A (en) Imaging apparatus, control method therefor, program, and storage medium
US20160353043A1 (en) Image sensor and image apparatus
JP6452354B2 (en) Imaging device
JP6460669B2 (en) Imaging device
JP2016184868A (en) Imaging device and driving method of imaging device
JP2006108889A (en) Solid-state imaging device
JP5058840B2 (en) Imaging device
JP6399844B2 (en) Imaging device
US9894288B2 (en) Image forming method for forming a high-resolution image, and a related image forming apparatus and image forming program
JP6366341B2 (en) Imaging device
JP6366325B2 (en) Imaging system
JP2015108759A (en) IMAGING DEVICE, IMAGING SYSTEM, IMAGING DEVICE CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170719

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180727

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180807

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180904

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6399844

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151