JP6789722B2 - Imaging device and its driving method - Google Patents
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Description
本発明は、1つの画素に複数の光電変換部が設けられた撮像装置及びその駆動方法に関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus in which a plurality of photoelectric conversion units are provided in one pixel and a driving method thereof.
昨今のデジタルカメラには、1つの画素に複数の光電変換部(光電変換素子)を設けることにより、様々な機能を持たせたイメージセンサが搭載されている。例えば、複数の光電変換部が1つのマイクロレンズを共有し、撮影レンズの瞳を分割して受光させる構造とすることによって、従来のように撮像信号を得るだけでなく、焦点検出に必要な信号を得ることも可能なイメージセンサが登場している。 In recent digital cameras, an image sensor having various functions is mounted by providing a plurality of photoelectric conversion units (photoelectric conversion elements) in one pixel. For example, by having a structure in which a plurality of photoelectric conversion units share one microlens and divide the pupil of the photographing lens to receive light, not only the imaging signal is obtained as in the conventional case, but also the signal required for focus detection. Image sensors that can also be obtained have appeared.
このように1つの画素に複数の光電変換部を設けたイメージセンサでは、光電変換部の倍化に伴って、その読み出し時間が増加してしまうという不具合が生じる。この不具合に対応すべく、特許文献1には、1つの画素に2つの光電変換部を設けた撮像装置において、読み出し時間の増加を抑制する手法が提案されている。 In the image sensor in which a plurality of photoelectric conversion units are provided in one pixel in this way, there is a problem that the readout time increases as the photoelectric conversion units are doubled. In order to deal with this problem, Patent Document 1 proposes a method of suppressing an increase in the readout time in an image pickup apparatus in which two photoelectric conversion units are provided for one pixel.
具体的に、特許文献1には、リセット信号と第1の光電変換部の信号とをそれぞれ読み出した後に、リセットをせずに第2の光電変換部の信号を加算して読み出し、第2の光電変換部の信号を、加算信号から第1の光電変換部の信号を減算することにより求める技術が記載されている。そして、かかる技術によれば、第1及び第2の光電変換部の信号においてリセット信号を共通に使用できるため、リセット信号の読み出しを1回分短縮することができる。 Specifically, in Patent Document 1, after each of the reset signal and the signal of the first photoelectric conversion unit is read, the signal of the second photoelectric conversion unit is added and read without resetting, and the second is read. A technique for obtaining the signal of the photoelectric conversion unit by subtracting the signal of the first photoelectric conversion unit from the addition signal is described. Then, according to such a technique, since the reset signal can be commonly used in the signals of the first and second photoelectric conversion units, the reading of the reset signal can be shortened by one time.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、複数の光電変換部の信号を加算して読み出す際に、当該加算した以降の処理回路のダイナミックレンジを超えて回路飽和を引き起こし、適正な信号処理を行えないおそれがあるという問題があった。 However, in the technique described in Patent Document 1, when the signals of a plurality of photoelectric conversion units are added and read, the dynamic range of the processing circuit after the addition is exceeded to cause circuit saturation, and proper signal processing can be performed. There was a problem that there was no risk.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の光電変換部の信号を加算して読み出す際に、当該加算した以降の処理回路において適正な信号処理を行える仕組みを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a mechanism capable of performing appropriate signal processing in the processing circuit after the addition when the signals of a plurality of photoelectric conversion units are added and read. The purpose is to do.
本発明の撮像装置は、複数の光電変換部を備え、前記複数の光電変換部のうちの1つの光電変換部である第1の光電変換部で生成された電荷を前記複数の光電変換部のうちの前記第1の光電変換部を除く第2の光電変換部に蓄積することが可能に構成された画素が、アレイ状に複数設けられた画素アレイと、前記画素アレイに設けられた複数の画素における画素ごとに、前記第1の光電変換部に蓄積された電荷に基づく第1の信号と、前記第1の光電変換部を含む前記複数の光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の信号とを読み出して出力する読み出し手段と、前記読み出し手段から前記画素ごとに出力された前記第2の信号の値が所定の閾値に達した場合、当該第2の信号に係る画素である該当画素において、前記読み出し手段から出力された前記第1の信号の値と、前記第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値とを用いて、当該第2の信号の値を補正する補正手段とを有し、前記補正手段は、前記第1の信号の値と前記飽和特性値とを加算して加算値を算出し、前記第2の信号の値を前記加算値に置き換える補正を行う。
また、本発明は、上述した撮像装置の駆動方法を含む。
The image pickup apparatus of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion units, and charges generated by a first photoelectric conversion unit, which is one of the plurality of photoelectric conversion units, are transferred to the plurality of photoelectric conversion units. A pixel array in which a plurality of pixels configured to be able to be stored in a second photoelectric conversion unit other than the first photoelectric conversion unit are provided in an array, and a plurality of pixels provided in the pixel array. For each pixel in the pixel, a first signal based on the charge accumulated in the first photoelectric conversion unit and a second signal based on the charge accumulated in the plurality of photoelectric conversion units including the first photoelectric conversion unit. When the value of the second signal output from the reading means for each pixel reaches a predetermined threshold value, the reading means for reading and outputting the signal of is a pixel related to the second signal. Correction to correct the value of the second signal in the pixel by using the value of the first signal output from the reading means and the saturation characteristic value based on the saturation characteristic of the second photoelectric conversion unit. have a means, the correction means adds the said saturation characteristic value and the value of the first signal to calculate a sum value is corrected to replace the value of said second signal to said additional value ..
The present invention also includes the above-described method for driving the imaging device.
本発明によれば、複数の光電変換部の信号を加算して読み出す際に、当該加算した以降の処理回路において適正な信号処理を行うことが可能となる。 According to the present invention, when the signals of a plurality of photoelectric conversion units are added and read, it is possible to perform appropriate signal processing in the processing circuit after the addition.
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。 Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置100の概略構成の一例を示す図である。
撮像装置100は、図1に示すように、画素アレイ101、列信号処理回路20、画素制御回路30、及び、補正部40を有して構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an image pickup apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the image pickup apparatus 100 includes a pixel array 101, a column signal processing circuit 20, a pixel control circuit 30, and a correction unit 40.
画素アレイ101は、複数の光電変換部(光電変換素子)であるフォトダイオード(以下、「PD」と記載する)12a及び12bを備えた画素10が、アレイ状に複数設けられたものである。ここで、本実施形態においては、画素10は、複数の光電変換部であるPD12a及び12bのうちの1つのPD(第1の光電変換部:例えばPD12a)で生成された電荷を、複数の光電変換部であるPD12a及び12bのうちの当該第1の光電変換部に相当するPDを除くPD(第2の光電変換部:例えばPD12b)に蓄積することが可能に構成されている。また、図1に示すそれぞれの画素10には、PD12a及び12bを覆うように配置された1つのマイクロレンズ11が構成されている。なお、図1に示す画素アレイ101では、6行×4列の画素10を設けた例について示している。また、図1に示す画素アレイ101では、画素10の行数の表記として図1に示す最上行をn行目としている。 The pixel array 101 is formed by providing a plurality of pixels 10 including photodiodes (hereinafter, referred to as “PD”) 12a and 12b, which are a plurality of photoelectric conversion units (photoelectric conversion elements), in an array. Here, in the present embodiment, the pixel 10 transfers the electric charge generated by one PD (first photoelectric conversion unit: for example, PD12a) of the plurality of photoelectric conversion units PD12a and 12b to a plurality of photoelectrics. It is configured so that it can be stored in a PD (second photoelectric conversion unit: for example, PD12b) other than the PD corresponding to the first photoelectric conversion unit among the conversion units PD12a and 12b. Further, each pixel 10 shown in FIG. 1 is configured with one microlens 11 arranged so as to cover PD12a and 12b. In the pixel array 101 shown in FIG. 1, an example in which pixels 10 having 6 rows × 4 columns are provided is shown. Further, in the pixel array 101 shown in FIG. 1, the uppermost row shown in FIG. 1 is the nth row as a notation of the number of rows of the pixel 10.
列信号処理回路20は、画素アレイ101における画素10を列単位で接続する複数の垂直出力線21に対応して複数設けられており、対応する列の画素10から出力された信号の処理を行う。この画素10から列信号処理回路20への信号の出力は、画素制御回路30による各画素10に対する選択パルス信号φSELにより制御される。 A plurality of column signal processing circuits 20 are provided corresponding to a plurality of vertical output lines 21 that connect the pixels 10 in the pixel array 101 in column units, and process signals output from the pixels 10 in the corresponding columns. .. The output of the signal from the pixel 10 to the column signal processing circuit 20 is controlled by the selection pulse signal φSEL for each pixel 10 by the pixel control circuit 30.
画素制御回路30は、画素アレイ101における画素10を行単位で制御するものであり、具体的には、信号φRES,φTXa,φTXb及びφSELを供給することにより、画素10の信号出力を制御する。なお、図1においては、「n行目の信号φRES」を、添字nを付して「信号φRES(n)」と記載している。信号φTXa,φTXb,φSELについても同様である。 The pixel control circuit 30 controls the pixel 10 in the pixel array 101 on a line-by-line basis. Specifically, the pixel control circuit 30 controls the signal output of the pixel 10 by supplying the signals φRES, φTXa, φTXb, and φSEL. In FIG. 1, "signal φRES on the nth line" is described as "signal φRES (n)" with a subscript n. The same applies to the signals φTXa, φTXb, and φSEL.
補正部40は、複数の列信号処理回路20から出力された信号について、必要に応じて補正処理を行い、撮像装置100の外部に出力を行う。 The correction unit 40 corrects the signals output from the plurality of column signal processing circuits 20 as necessary, and outputs the signals to the outside of the image pickup apparatus 100.
図2は、本発明の実施形態を示し、図1に示す1つの画素10及び1つの列信号処理回路20の内部構成の一例を示す図である。この図2において、図1に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。 FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention and showing an example of an internal configuration of one pixel 10 and one column signal processing circuit 20 shown in FIG. In FIG. 2, the same reference numerals are given to configurations similar to those shown in FIG.
画素10は、マイクロレンズ11、PD12a及び12b、転送スイッチ13a及び13b、フローティングディフュージョン(以下、「FD」と記載する)14、増幅MOSアンプ15、選択スイッチ16、及び、リセットスイッチ17を有して構成されている。また、画素10に入力される信号φTXa,φTXb、φSEL及びφRESは、図1に示す画素制御回路30から供給されるものである。 The pixel 10 has a microlens 11, PD12a and 12b, transfer switches 13a and 13b, a floating diffusion (hereinafter referred to as “FD”) 14, an amplification MOS amplifier 15, a selection switch 16, and a reset switch 17. It is configured. Further, the signals φTXa, φTXb, φSEL and φRES input to the pixel 10 are supplied from the pixel control circuit 30 shown in FIG.
PD12a及び12bは、撮像装置100の外部等から、撮像装置100の撮影レンズ(不図示)、及び、マイクロレンズ11を順次通過して入射した光に応じた電荷を発生させ蓄積する光電変換部である。このPD12a及び12bは、それぞれ、マイクロレンズ11を介して上述した撮影レンズ(不図示)の異なる瞳領域に対応して設けられている。また、PD12a及び12bは、一方のPDにその飽和量以上の電荷が発生した場合に、他方のPD12に優先的に漏れ出すように、その境界に係るポテンシャル障壁が他の境界に対して低く設定されている。これにより、本実施形態における画素10は、上述したように、一方のPDで生成された電荷を他方のPDに蓄積することが可能に構成されている。 PD12a and 12b are photoelectric conversion units that generate and store electric charges according to the incident light that sequentially passes through the photographing lens (not shown) of the imaging device 100 and the microlens 11 from the outside of the imaging device 100 or the like. is there. The PDs 12a and 12b are provided via the microlens 11 corresponding to different pupil regions of the above-mentioned photographing lens (not shown), respectively. Further, in PD12a and 12b, the potential barrier related to the boundary is set lower than that of the other boundary so that when one PD is charged more than the saturation amount, the potential barrier related to the boundary is preferentially leaked to the other PD12. Has been done. Thereby, as described above, the pixel 10 in the present embodiment is configured to be able to accumulate the electric charge generated by one PD in the other PD.
転送スイッチ13a及び13bは、それぞれ、そのゲート端子に入力される転送パルス信号φTXa及びφTXbによって駆動され、それぞれ、PD12a及び12bに蓄積されている電荷を共通のFD14に転送する。 The transfer switches 13a and 13b are driven by the transfer pulse signals φTXa and φTXb input to their gate terminals, respectively, and transfer the charges stored in the PD12a and 12b to the common FD14, respectively.
FD14は、電荷を一時的に蓄積するとともに蓄積した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。 The FD 14 functions as a charge-voltage conversion unit that temporarily stores charges and converts the accumulated charges into voltage signals.
増幅MOSアンプ15は、ソースフォロアとして機能し、そのゲートにはFD14で電荷電圧変換された信号が入力される。また、増幅MOSアンプ15は、そのドレインが電源線VDDに接続され、また、そのソースが選択スイッチ16に接続されている。 The amplification MOS amplifier 15 functions as a source follower, and a signal whose charge and voltage are converted by the FD 14 is input to the gate. Further, the drain of the amplification MOS amplifier 15 is connected to the power supply line VDD, and the source of the amplification MOS amplifier 15 is connected to the selection switch 16.
選択スイッチ16は、そのゲートに入力される選択パルス信号φSELによって駆動され、そのドレインが増幅MOSアンプ15に接続され、また、そのソースが垂直出力線21に接続されている。具体的に、選択スイッチ16は、選択パルス信号φSELがアクティブレベル(ハイレベル)となった場合に導通状態になり、対応する増幅MOSアンプ15のソースが垂直出力線21に電気的に接続される。 The selection switch 16 is driven by the selection pulse signal φSEL input to its gate, its drain is connected to the amplification MOS amplifier 15, and its source is connected to the vertical output line 21. Specifically, the selection switch 16 becomes conductive when the selection pulse signal φSEL reaches the active level (high level), and the source of the corresponding amplification MOS amplifier 15 is electrically connected to the vertical output line 21. ..
リセットスイッチ17は、そのドレインが電源線VDDに接続され、そのソースがFD14に接続されている。このリセットスイッチ17は、そのゲートに入力されるリセットパルス信号φRESによって駆動され、FD14に蓄積されている電荷を除去する。 The drain of the reset switch 17 is connected to the power line VDD, and the source of the reset switch 17 is connected to the FD 14. The reset switch 17 is driven by the reset pulse signal φRES input to the gate and removes the electric charge accumulated in the FD 14.
また、列信号処理回路20は、図2に示すように、垂直出力線21、定電流源22、CDS回路23、及び、ADC回路(AD変換回路)24を有して構成されている。 Further, as shown in FIG. 2, the column signal processing circuit 20 includes a vertical output line 21, a constant current source 22, a CDS circuit 23, and an ADC circuit (AD conversion circuit) 24.
垂直出力線21は、画素アレイ101における画素10を列単位で接続する配線である。 The vertical output line 21 is a wiring for connecting the pixels 10 in the pixel array 101 in column units.
定電流源22は、垂直出力線21に接続され、垂直出力線21を通して選択スイッチ16で選択された増幅MOSアンプ15に定電流を供給することにより、増幅MOSアンプをソースフォロアとして機能させる。そして、この際、増幅MOSアンプ15は、垂直出力線21を通して、FD14の電圧信号を列信号処理回路20に出力する。ここで、増幅MOSアンプ15は、リセットパルス信号φRESによってFD14がリセットされた状態の場合には、リセット信号を出力する。また、増幅MOSアンプ15は、転送パルス信号φTXaによってFD14にPD12aの電荷が入力された状態の場合には、PD12aの光電変換信号を含む転送信号Aを出力する。その後、増幅MOSアンプ15は、転送パルス信号φTXbによってFD14にPD12bの電荷が重ねて入力された状態の場合には、PD12aの光電変換信号及びPD12bの光電変換信号が加算された信号を含む転送信号A+Bを出力する。 The constant current source 22 is connected to the vertical output line 21 and supplies a constant current to the amplification MOS amplifier 15 selected by the selection switch 16 through the vertical output line 21 to cause the amplification MOS amplifier to function as a source follower. At this time, the amplification MOS amplifier 15 outputs the voltage signal of the FD 14 to the column signal processing circuit 20 through the vertical output line 21. Here, the amplification MOS amplifier 15 outputs a reset signal when the FD 14 is reset by the reset pulse signal φRES. Further, the amplification MOS amplifier 15 outputs a transfer signal A including a photoelectric conversion signal of the PD 12a when the charge of the PD 12a is input to the FD 14 by the transfer pulse signal φTXa. After that, when the charge of PD12b is superimposed on the FD14 by the transfer pulse signal φTXb, the amplification MOS amplifier 15 includes a transfer signal including a signal to which the photoelectric conversion signal of PD12a and the photoelectric conversion signal of PD12b are added. Output A + B.
CDS回路23は、画素10から出力されたリセット信号を基準電圧Vclmpにクランプし、転送信号Aとリセット信号との差分である撮像信号A、及び、転送信号A+Bとリセット信号との差分である撮像信号A+Bを、ADC回路24に対して出力する。 The CDS circuit 23 clamps the reset signal output from the pixel 10 to the reference voltage Vclmp, and the image pickup signal A which is the difference between the transfer signal A and the reset signal and the image pickup which is the difference between the transfer signal A + B and the reset signal. The signal A + B is output to the ADC circuit 24.
ADC回路24は、CDS回路23から入力されたアナログの各種の信号をデジタルの各種の信号に変換し、これを補正部40に出力する。ここで、ADC回路24は、所定の出力可能な出力最大値Dmaxが定められており、その最大値に対応した入力値Amaxを超える入力があった場合、その出力が出力最大値Dmaxにクリップされる。 The ADC circuit 24 converts various analog signals input from the CDS circuit 23 into various digital signals, and outputs these to the correction unit 40. Here, the ADC circuit 24 defines a predetermined output maximum value Dmax, and when there is an input exceeding the input value Amax corresponding to the maximum value, the output is clipped to the output maximum value Dmax. Isuzu.
なお、必要に応じて、CDS回路23にアナログアンプを設けて、入力された信号を増幅してADC回路24に対して出力してもよい。また、本実施形態では、図1及び図2に示すように、ADC回路24を画素アレイ101における画素10の列ごとに設けているが、実際には各列から入力される信号を順次AD変換可能な回路が1つ以上あればよい。 If necessary, an analog amplifier may be provided in the CDS circuit 23 to amplify the input signal and output it to the ADC circuit 24. Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the ADC circuit 24 is provided for each row of pixels 10 in the pixel array 101, but in reality, the signals input from each row are sequentially AD-converted. Only one or more possible circuits are required.
次に、画素10から、リセット信号、転送信号A、及び、転送信号A+Bを出力させる際の画素制御回路30の動作について、図3を用いて説明する。
図3は、本発明の実施形態を示し、図1に示す画素制御回路30からn行目の画素10に供給される各種の信号のタイミングチャートの一例を示す図である。
Next, the operation of the pixel control circuit 30 when the reset signal, the transfer signal A, and the transfer signal A + B are output from the pixel 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention and showing an example of a timing chart of various signals supplied from the pixel control circuit 30 shown in FIG. 1 to the pixel 10 on the nth row.
図3の時刻t1では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給される選択パルス信号φSEL(n)が"H"となり、n行目の画素10は、各々が対応する垂直出力線21に対して信号出力を行う。同時に、時刻t1では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給されるリセットパルス信号φRES(n)が"H"となり、n行目の画素10は、FD14の不要電荷を排し、FD14の電位をリセットする。 At time t1 in FIG. 3, the selection pulse signal φSEL (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “H”, and the pixel 10 on the nth row has a corresponding vertical output line. A signal is output to 21. At the same time, at time t1, the reset pulse signal φRES (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “H”, and the pixel 10 on the nth row discharges unnecessary charges of the FD14. Reset the potential of FD14.
時刻t2では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給されるリセットパルス信号φRES(n)が"L"となり、n行目の画素10は、増幅MOSアンプ15によってFD14のリセット信号を垂直出力線21に出力する。そして、垂直出力線21に出力されたリセット信号は、列信号処理回路20に入力され、CDS回路23によって基準電圧Vclmpにクランプされる。 At time t2, the reset pulse signal φRES (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “L”, and the pixel 10 on the nth row receives the reset signal of the FD 14 by the amplification MOS amplifier 15. Output to the vertical output line 21. Then, the reset signal output to the vertical output line 21 is input to the column signal processing circuit 20, and is clamped to the reference voltage Vclmp by the CDS circuit 23.
時刻t3では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給される転送パルス信号φTXa(n)が"H"となる。この場合、n行目の画素10は、PD12aに蓄積された信号電荷をFD14に転送し、FD14は、PD12aの信号電荷に応じた信号電位を増幅MOSアンプ15のゲートに入力する。 At time t3, the transfer pulse signal φTXa (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “H”. In this case, the pixel 10 on the nth row transfers the signal charge accumulated in the PD 12a to the FD 14, and the FD 14 inputs the signal potential corresponding to the signal charge of the PD 12a to the gate of the amplification MOS amplifier 15.
時刻t4では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給される転送パルス信号φTXa(n)が"L"となる。この場合、n行目の画素10の増幅MOSアンプ15は、PD12aの電荷を転送した後のFD14の信号電位を転送信号Aとして、垂直出力線21に出力する。そして、垂直出力線21に出力された転送信号Aは、列信号処理回路20に入力され、クランプ処理やAD変換処理を経て、補正部40に出力される。 At time t4, the transfer pulse signal φTXa (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “L”. In this case, the amplification MOS amplifier 15 of the pixel 10 in the nth row outputs the signal potential of the FD 14 after transferring the charge of the PD 12a to the vertical output line 21 as the transfer signal A. Then, the transfer signal A output to the vertical output line 21 is input to the column signal processing circuit 20, passes through a clamping process and an AD conversion process, and is output to the correction unit 40.
時刻t5では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給される転送パルス信号φTXb(n)が"H"となる。この場合、n行目の画素10は、PD12bに蓄積された信号電荷をFD14に転送し、FD14は、PD12bの信号電荷が加算された信号電位を増幅MOSアンプ15のゲートに入力する。 At time t5, the transfer pulse signal φTXb (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “H”. In this case, the pixel 10 on the nth row transfers the signal charge accumulated in the PD 12b to the FD 14, and the FD 14 inputs the signal potential to which the signal charge of the PD 12b is added to the gate of the amplification MOS amplifier 15.
時刻t6では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給される転送パルス信号φTXb(n)が"L"となる。この場合、n行目の画素10の増幅MOSアンプ15は、PD12bの電荷を転送した後のFD14の信号電位を転送信号A+Bとして、垂直出力線21に出力する。そして、垂直出力線21に出力された転送信号A+Bは、列信号処理回路20に入力され、クランプ処理やAD変換処理を経て、補正部40に出力される。 At time t6, the transfer pulse signal φTXb (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth row becomes “L”. In this case, the amplification MOS amplifier 15 of the pixel 10 in the nth row outputs the signal potential of the FD 14 after transferring the charge of the PD 12b to the vertical output line 21 as the transfer signal A + B. Then, the transfer signal A + B output to the vertical output line 21 is input to the column signal processing circuit 20, passes through a clamping process and an AD conversion process, and is output to the correction unit 40.
時刻t7では、画素制御回路30からn行目の画素10に供給される選択パルス信号φSEL(n)が"L"となり、n行目の画素10は、各々が対応する垂直出力線21から電気的に切断される。 At time t7, the selection pulse signal φSEL (n) supplied from the pixel control circuit 30 to the pixel 10 on the nth line becomes “L”, and the pixel 10 on the nth line is electrically connected to the corresponding vertical output line 21. Is cut off.
以上のような制御により、画素制御回路30は、それぞれの画素10に対して、リセット信号、転送信号A、及び、転送信号A+Bを連続して出力させる信号出力動作を行う。なお、本実施形態では転送パルス信号φTXa(n)と転送パルス信号φTXb(n)を異なるタイミングで供給する動作を示したが、転送パルス信号φTXa(n)は時刻t6まで"H"としてもよいし、同一のタイミングで"H"としてもよい。ここで、同一タイミングで"H"とした場合には、PD12a及びPD12bを1つのPDとして扱うことが可能となる。また、時刻t4と時刻t5の間でリセットパルス信号φRES(n)を再度"H"としてリセット信号を読み出す動作を行うようにしてもよい。 With the above control, the pixel control circuit 30 performs a signal output operation for continuously outputting the reset signal, the transfer signal A, and the transfer signal A + B to each pixel 10. In the present embodiment, the operation of supplying the transfer pulse signal φTXa (n) and the transfer pulse signal φTXb (n) at different timings is shown, but the transfer pulse signal φTXa (n) may be set to “H” until time t6. However, it may be set to "H" at the same timing. Here, when "H" is set at the same timing, PD12a and PD12b can be treated as one PD. Further, the reset signal may be read out by setting the reset pulse signal φRES (n) to “H” again between the time t4 and the time t5.
次に、PD12aとPD12bとの境界に設けられるポテンシャル障壁の機能について、図4を用いて説明する。
図4は、本発明の実施形態を示し、図2に示すPD12a及び12b、転送スイッチ13a及び13b、並びに、FD14の各ポテンシャル障壁の一例を模式的に示す図である。
Next, the function of the potential barrier provided at the boundary between PD12a and PD12b will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, and is a diagram schematically showing an example of each potential barrier of PD12a and 12b, transfer switches 13a and 13b, and FD14 shown in FIG.
図4において、ポテンシャル障壁Vabは、PD12aとPD12bとの間に設けられており、転送パルス信号φTXa及びφTXbが"L"の際の転送スイッチ13a及び13bのポテンシャル障壁Vtxよりも低くなっている。また、図4では図示してはいないが、PD12a及び12bを取り囲む外側のポテンシャル障壁に対しても、ポテンシャル障壁Vabの方が低くなるように設けられ、総じてポテンシャル障壁Vabが最も低くなるよう設けられているものとする。このため、以下の説明では、PD12a及び12bを取り囲む外側のポテンシャル障壁をポテンシャル障壁Vtxと同等と扱って説明を行う。また図4に示すFD14は、説明のために、1組のPD12a及び12b、並びに、転送スイッチ13a及び13bに対応する1つのFD14を、左右に2つ重複して記載している。 In FIG. 4, the potential barrier Vab is provided between PD12a and PD12b, and is lower than the potential barrier Vtx of the transfer switches 13a and 13b when the transfer pulse signals φTXa and φTXb are “L”. Further, although not shown in FIG. 4, the potential barrier Vab is also provided so as to be lower than the outer potential barrier surrounding the PD 12a and 12b, and is generally provided so that the potential barrier Vab is the lowest. It is assumed that it is. Therefore, in the following description, the outer potential barrier surrounding PD12a and 12b will be treated as equivalent to the potential barrier Vtx. Further, in the FD 14 shown in FIG. 4, for the sake of explanation, a set of PD12a and 12b and one FD14 corresponding to the transfer switches 13a and 13b are described twice on the left and right.
図4(a1)に示すように、例えばPD12aに入射する光量がPD12bよりも多く、ポテンシャル障壁Vabを超える電荷がPD12aに発生した場合、ポテンシャル障壁Vabを超えたPD12aの電荷は、PD12bに流れ込む。なお、以下の説明では、ポテンシャル障壁Vabを超える電荷がPDに発生した状態を「サブピクセル飽和」と称することにする。 As shown in FIG. 4A, for example, when the amount of light incident on the PD12a is larger than that of the PD12b and a charge exceeding the potential barrier Vab is generated in the PD12a, the electric charge of the PD12a exceeding the potential barrier Vab flows into the PD12b. In the following description, a state in which a charge exceeding the potential barrier Fab is generated in the PD will be referred to as "subpixel saturation".
この図4(a1)に示す場合よりも更に多い光が入射すると、図4(b1)に示すように、PD12bもサブピクセル飽和に達すると、PD12aからの電荷の流入は止まる。 When more light is incident than in the case shown in FIG. 4 (a1), as shown in FIG. 4 (b1), when PD12b also reaches subpixel saturation, the inflow of charges from PD12a stops.
この図4(b1)に示す場合よりも更に多い光が入射すると、図4(c1)に示すように、ポテンシャル障壁Vtxに達するまで、それぞれのPD12a及び12bにおいて発生電荷の蓄積が行われる。 When more light is incident than in the case shown in FIG. 4 (b1), the generated charges are accumulated in the PDs 12a and 12b, respectively, until the potential barrier Vtx is reached, as shown in FIG. 4 (c1).
なお、図4(a1)、図4(b1)、図4(c1)のFD14は、リセットスイッチ17によってリセットされた状態であり、この際のFD14は、増幅MOSアンプ15及び選択スイッチ16を介して、リセット信号を出力している状態となる。 The FD14 of FIGS. 4 (a1), 4 (b1), and 4 (c1) is in a state of being reset by the reset switch 17, and the FD 14 at this time is via the amplification MOS amplifier 15 and the selection switch 16. Then, the reset signal is being output.
次いで、図4(a1)、図4(b1)、図4(c1)の状態から、転送パルス信号φTXaがオンすることにより、一部の電荷がFD14に転送されている状態となり、これを示したものが、それぞれ、図4(a2)、図4(b2)、図4(c2)である。 Next, from the states of FIGS. 4 (a1), 4 (b1), and 4 (c1), when the transfer pulse signal φTXa is turned on, a part of the electric charge is transferred to the FD14, which is shown. These are FIGS. 4 (a2), 4 (b2), and 4 (c2), respectively.
ここで、図4(a2)及び図4(b2)では、PD12aに蓄積された電荷がFD14に転送される。これに対し、図4(c2)では、PD12aに蓄積された電荷に加えて、先に読み出すことによりPD12bに蓄積された電荷のうち、ポテンシャル障壁Vabを超えた電荷がFD14に転送される。言い換えれば、PD12bのサブピクセル飽和分の電荷量を残して、それ以外の全ての電荷がFD14に転送されている。なお、図4(a2)、図4(b2)、図4(c2)のとき、FD14は、増幅MOSアンプ15及び選択スイッチ16を介して、転送信号Aを出力している状態となる。 Here, in FIGS. 4 (a2) and 4 (b2), the electric charge accumulated in the PD 12a is transferred to the FD 14. On the other hand, in FIG. 4C2, in addition to the electric charge accumulated in the PD12a, among the electric charges accumulated in the PD12b by being read out earlier, the electric charge exceeding the potential barrier Vab is transferred to the FD14. In other words, all the other charges are transferred to the FD 14, leaving the charge amount for the subpixel saturation of PD12b. In FIGS. 4 (a2), 4 (b2), and 4 (c2), the FD 14 is in a state of outputting the transfer signal A via the amplification MOS amplifier 15 and the selection switch 16.
次いで、図4(a2)、図4(b2)、図4(c2)の状態から、転送パルス信号φTXaがオフし、転送パルス信号φTXbがオンすることにより、残りの電荷がFD14に転送された状態が、それぞれ、図4(a3)、図4(b3)、図4(c3)である。 Then, from the states of FIGS. 4 (a2), 4 (b2), and 4 (c2), the transfer pulse signal φTXa was turned off and the transfer pulse signal φTXb was turned on, so that the remaining charge was transferred to the FD14. The states are FIG. 4 (a3), FIG. 4 (b3), and FIG. 4 (c3), respectively.
ここで、図4(a3)、図4(b3)、図4(c3)は、ともに、全ての電荷がFD14に転送されて加算された状態であり、この際のFD14は、増幅MOSアンプ15及び選択スイッチ16を介して、転送信号A+Bを出力している状態となる。 Here, FIGS. 4 (a3), 4 (b3), and 4 (c3) are all in a state where all the charges are transferred to the FD 14 and added, and the FD 14 at this time is the amplification MOS amplifier 15. And, the transfer signal A + B is output via the selection switch 16.
図5は、本発明の実施形態を示し、図2に示す画素10への光の入射光量と、それに対応する列信号処理回路20(ADC回路24)の出力値との関係の一例を示す特性図である。 FIG. 5 shows an embodiment of the present invention, and shows an example of the relationship between the amount of incident light on the pixel 10 shown in FIG. 2 and the output value of the corresponding column signal processing circuit 20 (ADC circuit 24). It is a figure.
画素10から出力されたリセット信号は、CDS回路23によって基準電圧Vclmpにクランプされる。その後、CDS回路23は、転送信号Aとリセット信号との差分である撮像信号Aと、転送信号A+Bとリセット信号との差分である撮像信号A+Bを、ADC回路24に対して出力する。なお、図5では、説明を簡単にするため、基準電圧VclmpのAD変換結果の出力値を0として扱っている。 The reset signal output from the pixel 10 is clamped to the reference voltage Vclmp by the CDS circuit 23. After that, the CDS circuit 23 outputs the image pickup signal A, which is the difference between the transfer signal A and the reset signal, and the image pickup signal A + B, which is the difference between the transfer signal A + B and the reset signal, to the ADC circuit 24. In FIG. 5, for the sake of simplicity, the output value of the AD conversion result of the reference voltage Vclmp is treated as 0.
そして、ADC回路24は、CDS回路23から入力されたアナログの各種の信号をデジタルの各種の信号に変換する。なお、ADC回路24には、上述したように、出力が可能な出力最大値Dmaxが設けられており、この出力最大値Dmaxに対応する入射光量を超える入力があった場合、出力される値は、出力最大値Dmaxにクリップされる。ここで、出力最大値Dmaxとは、例えば14bitのデジタル変換であれば16383が出力最大値Dmaxである。 Then, the ADC circuit 24 converts various analog signals input from the CDS circuit 23 into various digital signals. As described above, the ADC circuit 24 is provided with an output maximum value Dmax capable of output, and when there is an input exceeding the incident light amount corresponding to this output maximum value Dmax, the output value is , Clipped to the maximum output value Dmax. Here, the maximum output value Dmax is, for example, 16383 is the maximum output value Dmax in the case of 14-bit digital conversion.
撮像信号A+Bの入出力特性は、入射光量に比例した電荷がFD14に転送され、その比例関係を保ったままCDS回路23を経てADC回路24に入力されるため、図5に示すように出力最大値Dmaxにクリップされる光量に到達するまでは線形の性質を示す。 As for the input / output characteristics of the imaging signal A + B, the electric charge proportional to the amount of incident light is transferred to the FD 14, and is input to the ADC circuit 24 via the CDS circuit 23 while maintaining the proportional relationship. Therefore, the maximum output is as shown in FIG. It exhibits linear properties until it reaches the amount of light clipped to the value Dmax.
これに対して、撮像信号Aの入出力特性は、図4を用いて上述したように、FD14に転送される電荷が入射光量に比例しないため、挙動が撮像信号A+Bとは異なる。ここで、図5に示す入射光量が0〜L(a)の時、L(a)〜L(b)の時、L(b)〜の時の場合にそれぞれ分け、この入射光量L(a)及びL(b)を以下のように定義する。 On the other hand, the input / output characteristics of the imaging signal A are different from those of the imaging signal A + B because the charge transferred to the FD 14 is not proportional to the amount of incident light, as described above with reference to FIG. Here, when the incident light amount shown in FIG. 5 is 0 to L (a), when it is L (a) to L (b), and when it is L (b) to, the incident light amount L (a) is divided. ) And L (b) are defined as follows.
具体的に、入射光量L(a)は、図4(a1)に示すように、PD12aに入射する光量がPD12bよりも多く、PD12aが先にサブピクセル飽和に達し、ポテンシャル障壁Vabを超えた電荷がPD12bに流入し始める光量とする。また、入射光量L(b)は、図4(b1)に示すように、続いて、PD12bがサブピクセル飽和に達し、PD12aからの電荷の流入が止まる光量とする。 Specifically, as shown in FIG. 4 (a1), the incident light amount L (a) is such that the amount of light incident on the PD12a is larger than that of the PD12b, the PD12a reaches the subpixel saturation first, and the charge exceeds the potential barrier Vab. Is the amount of light that begins to flow into the PD12b. Further, the incident light amount L (b) is defined as the amount of light at which the PD12b subsequently reaches subpixel saturation and the inflow of electric charges from the PD12a is stopped, as shown in FIG. 4 (b1).
ここで、入力光量が0〜L(a)の時には、図4(a2)のように、PD12aに入射した光量に応じた電荷量がFD14に転送されるため、PD12aの入射光量に比例した出力が得られる。 Here, when the input light amount is 0 to L (a), as shown in FIG. 4A2, the charge amount corresponding to the light amount incident on the PD12a is transferred to the FD14, so that the output is proportional to the incident light amount of the PD12a. Is obtained.
また、入力光量がL(a)〜L(b)の時には、図4(b2)のように、PD12aのサブピクセル飽和分の電荷量がFD14に転送されるため、入射光量に対し、一定の出力が得られる。 Further, when the input light amount is L (a) to L (b), as shown in FIG. 4 (b2), the charge amount corresponding to the subpixel saturation of PD12a is transferred to the FD14, so that it is constant with respect to the incident light amount. The output is obtained.
また、入力光量がL(b)〜の時には、図4(c2)のように、PD12a及び12bのポテンシャル障壁Vabを超えた分の電荷と、PD12aのサブピクセル飽和分の電荷量の合計量がFD14に転送される。この際、PD12aのサブピクセル飽和分の電荷量は一定であり、ポテンシャル障壁Vabを超えた分の電荷は、PD12a及び12bの双方に入射する光量に依存するので、得られる出力は、PD12a及び12bの入射光量に比例する。 Further, when the input light amount is L (b) to L (b), as shown in FIG. 4 (c2), the total amount of the electric charge exceeding the potential barrier Vab of PD12a and 12b and the electric charge of the subpixel saturation of PD12a is Transferred to FD14. At this time, the amount of charge for the subpixel saturation of PD12a is constant, and the amount of charge for exceeding the potential barrier Vab depends on the amount of light incident on both PD12a and 12b, so that the obtained outputs are PD12a and 12b. Is proportional to the amount of incident light.
ここで、ADC回路24の出力が、丁度、出力最大値Dmaxに達する入射光量を、撮像信号AについてはM(a)、撮像信号A+BについてはM(a+b)とすると、図4(c1)の状態の入射光量L(c)は、M(a+b)<L(c)<M(a)と扱える。 Here, assuming that the amount of incident light that the output of the ADC circuit 24 reaches the maximum output value Dmax is M (a) for the image pickup signal A and M (a + b) for the image pickup signal A + B, FIG. 4 (c1) shows. The incident light amount L (c) in the state can be treated as M (a + b) <L (c) <M (a).
よって、撮像信号Aは、出力最大値Dmaxにクリップされることなく所望の値が出力されるが、一方で撮像信号A+Bは、ADC回路24のダイナミックレンジを超えてしまい、出力が出力最大値Dmaxにクリップされてしまうため、所望の値が取得できない。しかしながら、この時の撮像信号A及びA+Bの差分は、PD12bのサブピクセル飽和分の電荷量に基づくものである。このため、本実施形態では、この特性を利用して、予めPD12bのサブピクセル飽和分の電荷量のみをAD変換した出力値を記憶しておき、これを撮像信号AのAD変換結果の出力値に足すことにより、撮像信号A+BのAD変換結果の出力値を算出する。ここで、予めPD12bのサブピクセル飽和分の電荷量のみをAD変換した出力値は、例えば、図5のS(b)に相当するものである。 Therefore, the imaging signal A outputs a desired value without being clipped to the maximum output value Dmax, but on the other hand, the imaging signal A + B exceeds the dynamic range of the ADC circuit 24, and the output is the maximum output value Dmax. The desired value cannot be obtained because it is clipped to. However, the difference between the imaging signals A and A + B at this time is based on the amount of charge for the subpixel saturation of PD12b. Therefore, in the present embodiment, using this characteristic, an output value obtained by AD-converting only the charge amount for the subpixel saturation of PD12b is stored in advance, and this is stored as the output value of the AD conversion result of the imaging signal A. By adding to, the output value of the AD conversion result of the imaging signal A + B is calculated. Here, the output value obtained by AD-converting only the charge amount for the subpixel saturation of PD12b in advance corresponds to, for example, S (b) in FIG.
以上の点を踏まえて、本実施形態において、撮像信号A+BのAD変換結果の出力値が出力最大値Dmaxに到達し、所望の値が得られない場合等の処理について説明する。 Based on the above points, in the present embodiment, processing will be described when the output value of the AD conversion result of the imaging signal A + B reaches the maximum output value Dmax and a desired value cannot be obtained.
図6は、本発明の実施形態を示し、図1及び図2に示す補正部40の機能構成の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention and showing an example of the functional configuration of the correction unit 40 shown in FIGS. 1 and 2.
この図6に示す補正部40には、ADC回路24から出力された撮像信号A+Bと、ADC回路24から出力された撮像信号Aが入力される。ここで、本実施形態においては、ADC回路24から出力された撮像信号Aは、PD12a(第1の光電変換部)に蓄積された電荷に基づく「第1の信号」に相当する。また、本実施形態においては、ADC回路24から出力された撮像信号A+Bは、1つの画素10に形成された複数の光電変換部であるPD12a及びPD12bに蓄積された電荷に基づく「第2の信号」に相当する。また、本実施形態においては、例えば、図2の画素10におけるFD14以降の後段の処理回路、及び、図2に示す列信号処理回路20は、画素10ごとに、上述した撮像信号A(第1の信号)と、上述した撮像信号A+B(第2の信号)とを読み出して出力する「読み出し手段」に相当する。 The image pickup signal A + B output from the ADC circuit 24 and the image pickup signal A output from the ADC circuit 24 are input to the correction unit 40 shown in FIG. Here, in the present embodiment, the image pickup signal A output from the ADC circuit 24 corresponds to the "first signal" based on the electric charge accumulated in the PD12a (first photoelectric conversion unit). Further, in the present embodiment, the image pickup signal A + B output from the ADC circuit 24 is a “second signal” based on the charges accumulated in the plurality of photoelectric conversion units PD12a and PD12b formed in one pixel 10. Corresponds to. Further, in the present embodiment, for example, the processing circuit in the subsequent stage after FD14 in the pixel 10 of FIG. 2 and the column signal processing circuit 20 shown in FIG. 2 have the above-mentioned imaging signal A (first) for each pixel 10. Signal) and the above-mentioned imaging signal A + B (second signal) are read and output, which corresponds to a “reading means”.
図6に示すように、補正部40は、信号分岐部41、メモリ42、加算部43、及び、補正判定処理部44を有して構成されている。 As shown in FIG. 6, the correction unit 40 includes a signal branching unit 41, a memory 42, an addition unit 43, and a correction determination processing unit 44.
信号分岐部41は、ADC回路24から入力された信号を、撮像信号A(第1の信号601)と、撮像信号A+B(第2の信号602)とに分岐する。 The signal branching unit 41 branches the signal input from the ADC circuit 24 into an imaging signal A (first signal 601) and an imaging signal A + B (second signal 602).
メモリ42は、1つの画素10に形成された複数の光電変換部であるPD12a及びPD12bのうち、第1の光電変換部であるPD12aを除くPD12b(第2の光電変換部)のサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値を予め記憶する記憶手段である。ここで、このメモリ42に記憶されている出力値は、「第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値」に相当する。 The memory 42 is the subpixel saturation of PD12b (second photoelectric conversion unit) excluding PD12a, which is the first photoelectric conversion unit, among the PD12a and PD12b which are a plurality of photoelectric conversion units formed in one pixel 10. It is a storage means that stores in advance the output value obtained by AD-converting the amount of electric charge of. Here, the output value stored in the memory 42 corresponds to the "saturation characteristic value based on the saturation characteristic of the second photoelectric conversion unit".
加算部43は、撮像信号A(第1の信号601)の値と、メモリ42に記憶されているPD12bのサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値(第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値)を加算して、加算値を算出する。この加算値は、本実施形態においては、図5に示す撮像信号A+S(b)に相当するものである。 The addition unit 43 AD-converts the value of the image pickup signal A (first signal 601) and the charge amount of the subpixel saturation of PD12b stored in the memory 42 (saturation of the second photoelectric conversion unit). The saturation characteristic value based on the characteristic) is added to calculate the added value. In this embodiment, this added value corresponds to the imaging signal A + S (b) shown in FIG.
補正判定処理部44は、撮像信号A+B(第2の信号602)の値が所定の閾値である出力最大値Dmaxに達したか否かを判定する。そして、補正判定処理部44は、撮像信号A+B(第2の信号602)の値が出力最大値Dmaxに達したと判定した場合、当該撮像信号A+B(第2の信号602)の値を加算部43で算出された結果得られた加算値に置き換える補正をして信号出力を行う。また、補正判定処理部44は、撮像信号A+B(第2の信号602)の値が出力最大値Dmaxに達していない(即ち、当該撮像信号A+Bの値が出力最大値Dmax未満)と判定した場合には、信号値の補正は行わずに当該撮像信号A+Bをそのまま出力する。 The correction determination processing unit 44 determines whether or not the value of the image pickup signal A + B (second signal 602) has reached the output maximum value Dmax which is a predetermined threshold value. Then, when the correction determination processing unit 44 determines that the value of the image pickup signal A + B (second signal 602) has reached the maximum output value Dmax, the correction determination processing unit 44 adds the value of the image pickup signal A + B (second signal 602). The signal is output after making corrections to replace the added value obtained as a result calculated in 43. Further, when the correction determination processing unit 44 determines that the value of the imaging signal A + B (second signal 602) has not reached the maximum output value Dmax (that is, the value of the imaging signal A + B is less than the maximum output value Dmax). The image pickup signal A + B is output as it is without correcting the signal value.
この補正判定処理部44による上述した補正を行うことにより、図5に示すように、撮像信号A+Bの最大出力値は、出力最大値Dmaxから、出力最大値Dmax+S(b)に拡大され、それに対応する入射光量もM(a+b)からM(a)に向上する。なお、ADC回路24が出力最大値Dmax=16383の14bitデジタル変換の場合、補正部40は、15bitにbit拡張して出力する。この場合、補正部40は、少なくとも内部的に、15bitのデータ処理を行える機能を有している必要がある。 By performing the above-mentioned correction by the correction determination processing unit 44, as shown in FIG. 5, the maximum output value of the imaging signal A + B is expanded from the maximum output value Dmax to the maximum output value Dmax + S (b), which corresponds to the maximum output value. The amount of incident light is also improved from M (a + b) to M (a). When the ADC circuit 24 is a 14-bit digital conversion with a maximum output value of Dmax = 16383, the correction unit 40 extends the bit to 15 bits and outputs the output. In this case, the correction unit 40 needs to have a function capable of processing 15 bits of data at least internally.
図7は、本発明の実施形態に係る撮像装置100の駆動方法を示し、図6に示す補正判定処理部44において行われる処理手順の一例を示すフローチャートである。この図7に示すフローチャートの処理を開始する際には、ADC回路24を含む、上述した読み出し手段において、図6に示す撮像信号A(第1の信号601)と撮像信号A+B(第2の信号602)の読み出し及び出力の工程が既に行われているものとする。 FIG. 7 is a flowchart showing a driving method of the image pickup apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, and showing an example of a processing procedure performed by the correction determination processing unit 44 shown in FIG. When the processing of the flowchart shown in FIG. 7 is started, the imaging signal A (first signal 601) and the imaging signal A + B (second signal) shown in FIG. 6 are used in the above-described reading means including the ADC circuit 24. It is assumed that the read and output steps of 602) have already been performed.
また、図7は、1つの画素10からの1組の撮像信号A(第1の信号601)及び撮像信号A+B(第2の信号602)に対する処理を示しているが、本実施形態においては、画素アレイ101に形成されている全ての画素10の信号について行われるものとする。 Further, FIG. 7 shows processing for a set of image pickup signals A (first signal 601) and image pickup signals A + B (second signal 602) from one pixel 10, but in the present embodiment, the processing is shown. It shall be performed for the signals of all the pixels 10 formed in the pixel array 101.
まず、ステップS701において、補正判定処理部44は、撮像信号A+BのAD変換結果の出力値である第2の信号602の値が、所定の閾値である出力最大値Dmaxに達したか否かを判定する。 First, in step S701, the correction determination processing unit 44 determines whether or not the value of the second signal 602, which is the output value of the AD conversion result of the imaging signal A + B, has reached the output maximum value Dmax, which is a predetermined threshold value. judge.
ステップS701の判定の結果、撮像信号A+BのAD変換結果の出力値である第2の信号602の値が、所定の閾値である出力最大値Dmaxに達した場合には(S701/YES)、ステップS702に進む。
ステップS702に進むと、補正判定処理部44は、出力最大値Dmaxに達した第2の信号602の値を、加算部43において撮像信号AのAD変換結果の出力値である第1の信号601の値とメモリ42に記憶されているPD12bのサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値(第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値)とを加算した結果得られた加算値に、置き換える補正をして信号出力を行う。このステップS702が終了した場合、当該1つの画素10の信号に対する処理は終了となり、図7のフローチャートの処理が終了する。
As a result of the determination in step S701, when the value of the second signal 602, which is the output value of the AD conversion result of the imaging signal A + B, reaches the output maximum value Dmax, which is a predetermined threshold value (S701 / YES), the step. Proceed to S702.
Proceeding to step S702, the correction determination processing unit 44 adds the value of the second signal 602 that has reached the maximum output value Dmax to the first signal 601 that is the output value of the AD conversion result of the image pickup signal A in the addition unit 43. The addition obtained as a result of adding the value of and the output value (saturation characteristic value based on the saturation characteristic of the second photoelectric conversion unit) obtained by AD-converting the charge amount of the subpixel saturation of PD12b stored in the memory 42. The value is corrected to replace it, and the signal is output. When this step S702 is completed, the processing for the signal of the one pixel 10 is completed, and the processing of the flowchart of FIG. 7 is completed.
一方、ステップS701の判定の結果、撮像信号A+BのAD変換結果の出力値である第2の信号602の値が、所定の閾値である出力最大値Dmaxに達していない場合には(S701/NO)、ステップS703に進む。
ステップS703に進むと、補正判定処理部44は、信号値の補正は行わずに、撮像信号A+BのAD変換結果の出力値である第2の信号602の値をそのまま出力する。このステップS703が終了した場合、当該1つの画素10の信号に対する処理は終了となり、図7のフローチャートの処理が終了する。
On the other hand, as a result of the determination in step S701, when the value of the second signal 602, which is the output value of the AD conversion result of the imaging signal A + B, does not reach the output maximum value Dmax, which is a predetermined threshold value (S701 / NO). ), Proceed to step S703.
Proceeding to step S703, the correction determination processing unit 44 outputs the value of the second signal 602, which is the output value of the AD conversion result of the imaging signal A + B, as it is, without correcting the signal value. When this step S703 is completed, the processing for the signal of the one pixel 10 is completed, and the processing of the flowchart of FIG. 7 is completed.
そして、本実施形態においては、画素アレイ101に形成されている全ての画素10の信号について、図7に示すフローチャートの処理を行う。 Then, in the present embodiment, the flow chart shown in FIG. 7 is processed for the signals of all the pixels 10 formed in the pixel array 101.
なお、図6のメモリ42に予め記憶しておくPD12bのサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値(第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値)S(b)は、別の手段で測定された値とすることができる。ここで、測定する手段とは、例えば、図5に示す入射光量がL(b)〜M(a+b)の間となるような均一輝度面の被写体を撮影し、撮像信号A+Bと撮像信号Aとの差分を算出することにより、上述したS(b)を求めることができる。 The output value (saturation characteristic value based on the saturation characteristic of the second photoelectric conversion unit) S (b) obtained by AD-converting the charge amount of the subpixel saturation of PD12b stored in the memory 42 of FIG. 6 in advance is It can be a value measured by another means. Here, as the means for measuring, for example, a subject having a uniform luminance surface such that the amount of incident light shown in FIG. 5 is between L (b) and M (a + b) is photographed, and the imaging signal A + B and the imaging signal A are used. The above-mentioned S (b) can be obtained by calculating the difference between.
また、例えば、図3に示すタイミングチャートのうち、時刻t1〜時刻t2の期間でも、転送パルス信号φTXa(n)も"H"とし、画素10の全面が十分飽和する被写体を撮影することにより、上述したS(b)を求めることもできる。この際、時刻t1〜時刻t2の期間でも、転送パルス信号φTXa(n)も"H"とすることにより、PD12a及び12bに蓄積されたポテンシャル障壁Vabを超える電荷と、PD12aに蓄積された電荷とは、時刻t1〜時刻t2の間に転送スイッチ13a、リセットスイッチ17を通して排出される。なお、ここでは、図3に示す時刻t1〜時刻t2の期間としたが、他にも、蓄積期間中にリセットパルス信号φRES(n)と転送パルス信号φTXa(n)を"H"として、PD12a及び12bに蓄積されたポテンシャル障壁Vabを超える電荷とPD12aに蓄積された電荷とを常時排出させてもよい。 Further, for example, in the timing chart shown in FIG. 3, the transfer pulse signal φTXa (n) is also set to “H” even during the period from time t1 to time t2, and a subject in which the entire surface of the pixel 10 is sufficiently saturated is photographed. The above-mentioned S (b) can also be obtained. At this time, even in the period of time t1 to time t2, by setting the transfer pulse signal φTXa (n) to "H", the electric charge exceeding the potential barrier Vab accumulated in the PD12a and 12b and the electric charge accumulated in the PD12a Is discharged through the transfer switch 13a and the reset switch 17 between the time t1 and the time t2. In addition, although the period of time t1 to time t2 shown in FIG. 3 is used here, PD12a is also set with the reset pulse signal φRES (n) and the transfer pulse signal φTXa (n) as “H” during the storage period. And the electric charge exceeding the potential barrier Vab accumulated in 12b and the electric charge accumulated in PD12a may be constantly discharged.
これらの動作によって、以降の読み出し動作で、PD12bのサブピクセル飽和分のみの電荷量をAD変換し、上述したS(b)を取得することができる。そして、得られた上述したS(b)をフレームメモリに格納することにより、これをメモリ42として使用することが可能である。 By these operations, the charge amount of only the subpixel saturation of PD12b can be AD-converted and the above-mentioned S (b) can be obtained in the subsequent read operation. Then, by storing the obtained S (b) described above in the frame memory, it is possible to use this as the memory 42.
ここでは、メモリ42に、画素アレイ101に設けられた複数の画素10における各画素ごとに、PD12bのサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値(第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値)S(b)が記憶されている場合を考える。この場合、補正部40は、メモリ42から、図7のステップS701で肯定判定(S701/YES)された撮像信号A+B(第2の信号602)を出力した該当画素の上述したS(b)を取得して、図7のステップS702における補正を行う態様を採る。 Here, the output value obtained by AD-converting the charge amount of the sub-pixel saturation of PD12b for each pixel in the plurality of pixels 10 provided in the pixel array 101 in the memory 42 (in the saturation characteristic of the second photoelectric conversion unit). Consider the case where the saturation characteristic value) S (b) is stored. In this case, the correction unit 40 outputs the above-mentioned S (b) of the corresponding pixel that outputs the image pickup signal A + B (second signal 602) that was positively determined (S701 / YES) in step S701 of FIG. 7 from the memory 42. The mode of acquiring the image and performing the correction in step S702 of FIG. 7 is adopted.
なお、本実施形態においては、この態様に限定されるものではなく、メモリ42のメモリ容量の削減等の観点から、メモリ42に記憶する上述したS(b)を以下の変形例1及び変形例2としてもよい。 In this embodiment, the present embodiment is not limited to this embodiment, and the above-mentioned S (b) stored in the memory 42 is stored in the memory 42 in the following modification 1 and modification from the viewpoint of reducing the memory capacity of the memory 42. It may be 2.
メモリ42に記憶するS(b)の変形例1は、当該S(b)の値が、例えば、画素10のレイアウト等のパターンに起因している場合を想定したものである。この場合、メモリ42には、当該パターンに応じた所定の画素グループごとに、当該所定の画素グループを代表する1つのS(b)を記憶する。この際、所定の画素グループを代表する1つのS(b)としては、例えば、当該所定の画素グループを構成する画素10のS(b)の平均値を使用することができる。この場合、補正部40は、メモリ42から、図7のステップS701で肯定判定(S701/YES)された撮像信号A+B(第2の信号602)を出力した該当画素が属する所定の画素グループの上述したS(b)を取得して、図7のステップS702における補正を行う態様を採る。 Modification 1 of S (b) stored in the memory 42 is based on the assumption that the value of S (b) is caused by, for example, a pattern such as the layout of pixels 10. In this case, the memory 42 stores one S (b) representing the predetermined pixel group for each predetermined pixel group corresponding to the pattern. At this time, as one S (b) representing the predetermined pixel group, for example, the average value of the S (b) of the pixels 10 constituting the predetermined pixel group can be used. In this case, the correction unit 40 describes the predetermined pixel group to which the corresponding pixel that outputs the image pickup signal A + B (second signal 602) that was positively determined (S701 / YES) in step S701 of FIG. 7 from the memory 42 belongs. S (b) is acquired and the correction in step S702 of FIG. 7 is performed.
メモリ42に記憶するS(b)の変形例2は、画素アレイ101に設けられた全ての画素10におけるPD12bのサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値S(b)のバラつきが少なく、補正対象となる高輝度部で発生する光ショットノイズと比べて無視できる場合に有効なものである。この場合、メモリ42には、画素アレイ101に設けられた全画素10を代表する1つのS(b)を記憶する。この際、全画素10を代表する1つのS(b)としては、例えば、全画素10のS(b)の平均値を使用することができる。この場合、補正部40は、メモリ42から、上述したS(b)を取得して、図7のステップS702における補正を行う態様を採る。 In the second modification of S (b) stored in the memory 42, there is little variation in the output value S (b) obtained by AD-converting the charge amount of the subpixel saturation of PD12b in all the pixels 10 provided in the pixel array 101. This is effective when it can be ignored as compared with the optical shot noise generated in the high-luminance portion to be corrected. In this case, the memory 42 stores one S (b) representing all the pixels 10 provided in the pixel array 101. At this time, as one S (b) representing all the pixels 10, for example, the average value of the S (b) of all the pixels 10 can be used. In this case, the correction unit 40 takes the mode of acquiring the above-mentioned S (b) from the memory 42 and performing the correction in step S702 of FIG.
上述した例では、補正判定処理部44による補正判定処理の際に用いる所定の閾値として、出力最大値Dmaxを適用した例について説明を行ったが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。ここで、本実施形態においては、PD12a及び12bが共にサブピクセル飽和に達していれば、撮像信号A+Bを補正で求めることが可能である。したがって、本実施形態においては、所定の閾値は、出力最大値Dmaxに限らず、図5に示すAD変換出力値がS(a+b)〜Dmaxの間であれば、任意に設定可能である。 In the above-described example, an example in which the maximum output value Dmax is applied as a predetermined threshold value used in the correction determination processing by the correction determination processing unit 44 has been described, but the present embodiment is not limited to this. Absent. Here, in the present embodiment, if both PD12a and 12b have reached subpixel saturation, the imaging signal A + B can be obtained by correction. Therefore, in the present embodiment, the predetermined threshold value is not limited to the maximum output value Dmax, and can be arbitrarily set as long as the AD conversion output value shown in FIG. 5 is between S (a + b) and Dmax.
また、上述した例では、FD14に複数の光電変換部であるPD12a及び12bの信号を続けて転送して加算した際に、ADC回路24が回路飽和となる場合を想定した例について説明したが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、CDS回路23が回路飽和となる等についても同様の効果が期待でき、この場合も、本実施形態に適用可能である。また。CDS回路23やADC回路24のダイナミックレンジには余裕があるが、代わりにFD14が飽和することも考えられる。ここで、FD14の飽和とは、光電変換部であるPD12a及びPD12bの信号を転送した際に、完全電荷転送が不可能となる状況を指し、とりわけ転送信号A+BはFD14で加算して読み出すため、完全電荷転送ができず、正しく読み出せない可能性が高まる。この際、完全電荷転送が不可能となる場合のFD14の電圧をVfd、電圧VfdのAD変換値をSfdとおくと、補正部40の補正判定基準である所定の閾値をAD変換値Sfdとする。これにより、補正部40は、撮像信号A+BがAD変換値Sfdを超えていた場合に、上述した例と同様に撮像信号Aから求めることが可能である。この例は、高感度撮影時のSN向上のためにFD14の容量が小さく設計された撮像装置100に対して有効であり、低感度撮影時に本実施形態の補正処理を行うことにより、高感度撮影時のSN向上と低感度撮影時のダイナミックレンジ確保の双方に貢献できる。 Further, in the above-described example, an example assuming a case where the ADC circuit 24 becomes circuit saturated when the signals of a plurality of photoelectric conversion units PD12a and 12b are continuously transferred and added to the FD 14 has been described. The present embodiment is not limited to this. For example, the same effect can be expected when the CDS circuit 23 becomes circuit saturated, and in this case as well, it can be applied to the present embodiment. Also. The dynamic range of the CDS circuit 23 and the ADC circuit 24 has a margin, but it is conceivable that the FD 14 will be saturated instead. Here, the saturation of FD14 refers to a situation in which complete charge transfer becomes impossible when the signals of PD12a and PD12b, which are photoelectric conversion units, are transferred. In particular, the transfer signals A + B are added and read by FD14. Complete charge transfer is not possible, increasing the possibility that it cannot be read correctly. At this time, if the voltage of the FD 14 is Vfd and the AD conversion value of the voltage Vfd is Sfd when complete charge transfer is impossible, the predetermined threshold value that is the correction determination criterion of the correction unit 40 is the AD conversion value Sfd. .. As a result, the correction unit 40 can obtain the image pickup signal A + B from the image pickup signal A in the same manner as in the above-described example when the image pickup signal A + B exceeds the AD conversion value Sfd. This example is effective for an imaging device 100 designed to have a small capacity of the FD 14 for improving SN during high-sensitivity shooting, and by performing the correction processing of the present embodiment during low-sensitivity shooting, high-sensitivity shooting is performed. It can contribute to both improving the SN of the time and securing the dynamic range during low-sensitivity shooting.
本実施形態においては、1つの画素10に設けられた複数のPD12a及び12bのいずれかのPD12に飽和量以上の電荷が発生した場合に、他のPD12に優先的に漏れ出すようにPD間のポテンシャル障壁を、他のポテンシャル障壁に対して低く設けている。このような構造とすることにより、画素10の全でのPD12の信号が飽和した際に、いずれか1つのPD12(第1の光電変換部)の信号を読み出し、且つ、当該第1の光電変換部に相当するPDを除く他のPD(第2の光電変換部)の飽和特性に基づく飽和特性値を予め記憶しておくことにより、当該全でのPD12の信号の加算値を算出することができる。 In the present embodiment, when a charge equal to or greater than the saturation amount is generated in any of the PDs 12a and 12b provided in one pixel 10, the PDs are preferentially leaked to the other PD12s. The potential barrier is set lower than other potential barriers. With such a structure, when the PD12 signal in all of the pixels 10 is saturated, the signal of any one PD12 (first photoelectric conversion unit) is read out and the first photoelectric conversion is performed. By storing in advance the saturation characteristic values based on the saturation characteristics of other PDs (second photoelectric conversion units) other than the PD corresponding to the unit, it is possible to calculate the total value of the PD12 signals. it can.
このため、上述した例では、1つの画素10に2つの光電変換部であるPD12a及び12bを設けた例について説明したが、本実施形態においては、1つの画素10に3つ以上の光電変換部を設けた撮像装置100にも適用可能である。ここでは、1つの画素10に3つの光電変換部であるPD12a、PD12b及びPD12cを設けた場合の例について説明する。この場合、補正部40は、上述した例を同様に、上述した第1の信号として撮像信号Aを入力し、また、上述した第2の信号として撮像信号A+B+Cを入力する。そして、この場合、メモリ42は、1つの画素10に形成された3つの光電変換部であるPD12a、PD12b及びPD12cのうち、第1の光電変換部であるPD12aを除くPD12b及びPD12c(第2の光電変換部)のサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値を予め記憶する形態を採る。そして、補正判定処理部44は、撮像信号A+B+C(第2の信号)の値が所定の閾値に達したか否かを判定する。そして、補正判定処理部44は、撮像信号A+B+C(第2の信号)の値が所定の閾値に達したと判定した場合、当該撮像信号A+B+C(第2の信号)の値を加算部43で算出された結果得られた加算値に置き換える補正をして信号出力を行う形態を採る。この際、加算部43は、撮像信号AのAD変換結果の出力値である第1の信号601の値と、メモリ42に記憶されているPD12b及びPD12cのサブピクセル飽和分の電荷量をAD変換した出力値(第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値)とを加算する形態を採る。
1つの画素10に4つ以上の光電変換部を設ける場合も、上述した1つの画素10に3つの光電変換部を設ける場合と同様の手法により、第2の信号の信号値の補正処理を行うことができる。
Therefore, in the above-mentioned example, an example in which two photoelectric conversion units PD12a and 12b are provided in one pixel 10 has been described, but in the present embodiment, three or more photoelectric conversion units are provided in one pixel 10. It is also applicable to the image pickup apparatus 100 provided with the above. Here, an example in which three photoelectric conversion units PD12a, PD12b and PD12c are provided in one pixel 10 will be described. In this case, the correction unit 40 inputs the image pickup signal A as the first signal described above, and inputs the image pickup signal A + B + C as the second signal described above, similarly to the above example. Then, in this case, the memory 42 has PD12b and PD12c (second) among the three photoelectric conversion units PD12a, PD12b and PD12c formed in one pixel 10, excluding PD12a which is the first photoelectric conversion unit. The output value obtained by AD-converting the charge amount of the subpixel saturation of the photoelectric conversion unit) is stored in advance. Then, the correction determination processing unit 44 determines whether or not the value of the imaging signal A + B + C (second signal) has reached a predetermined threshold value. Then, when the correction determination processing unit 44 determines that the value of the image pickup signal A + B + C (second signal) has reached a predetermined threshold value, the addition unit 43 calculates the value of the image pickup signal A + B + C (second signal). A form is adopted in which a signal is output by making a correction to replace the added value obtained as a result of the calculation. At this time, the addition unit 43 AD-converts the value of the first signal 601 which is the output value of the AD conversion result of the image pickup signal A and the charge amount of the subpixel saturation of PD12b and PD12c stored in the memory 42. The output value (saturation characteristic value based on the saturation characteristic of the second photoelectric conversion unit) is added.
Even when four or more photoelectric conversion units are provided on one pixel 10, the signal value of the second signal is corrected by the same method as when three photoelectric conversion units are provided on one pixel 10 described above. be able to.
本実施形態に係る撮像装置100では、補正部40は、撮像信号A+B(第2の信号)の値が所定の閾値に達した場合、当該第2の信号に係る画素である該当画素において、列信号処理回路20から出力された撮像信号A(第1の信号601)の値とメモリ42に記憶されているPD12b(第2の光電変換部)の飽和特性に基づく飽和特性値とを用いて(これらの値を加算して)、当該撮像信号A+B(第2の信号)の値を補正するようにしている。
かかる構成によれば、複数の光電変換部であるPD12a及びPD12bの信号を加算して読み出す際に、当該加算した以降の処理回路において適正な信号処理を行うことが可能となる。
In the image pickup apparatus 100 according to the present embodiment, when the value of the image pickup signal A + B (second signal) reaches a predetermined threshold value, the correction unit 40 arranges a line in the corresponding pixel which is a pixel related to the second signal. Using the value of the image pickup signal A (first signal 601) output from the signal processing circuit 20 and the saturation characteristic value based on the saturation characteristic of PD12b (second photoelectric conversion unit) stored in the memory 42 ( (Adding these values), the value of the imaging signal A + B (second signal) is corrected.
According to such a configuration, when the signals of PD12a and PD12b, which are a plurality of photoelectric conversion units, are added and read, it is possible to perform appropriate signal processing in the processing circuit after the addition.
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能(例えば、図6に示す補正部40の機能構成)を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment (for example, the functional configuration of the correction unit 40 shown in FIG. 6) to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and supplies the system or the device. It can also be realized by the process of reading and executing a program by one or more processors in the computer of the device. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
This program and a computer-readable storage medium that stores the program are included in the present invention.
なお、上述した本発明の実施形態は、いず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。即ち、本発明はその技術思想、または、その主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 It should be noted that the above-described embodiments of the present invention merely show examples of embodiment in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner by these. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or its main features.
10:画素、11:マイクロレンズ、12a,12b:フォトダイオード、20:列信号処理回路、21:垂直出力線、30:画素制御回路、40:補正部、100:撮像装置100、101:画素アレイ 10: Pixel, 11: Microlens, 12a, 12b: Photodiode, 20: Column signal processing circuit, 21: Vertical output line, 30: Pixel control circuit, 40: Correction unit, 100: Imaging device 100, 101: Pixel array
Claims (7)
前記画素アレイに設けられた複数の画素における画素ごとに、前記第1の光電変換部に蓄積された電荷に基づく第1の信号と、前記第1の光電変換部を含む前記複数の光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の信号とを読み出して出力する読み出し手段と、
前記読み出し手段から前記画素ごとに出力された前記第2の信号の値が所定の閾値に達した場合、当該第2の信号に係る画素である該当画素において、前記読み出し手段から出力された前記第1の信号の値と、前記第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値とを用いて、当該第2の信号の値を補正する補正手段と
を有し、
前記補正手段は、前記第1の信号の値と前記飽和特性値とを加算して加算値を算出し、前記第2の信号の値を前記加算値に置き換える補正を行うことを特徴とする撮像装置。 The first photoelectric conversion unit among the plurality of photoelectric conversion units is provided with a plurality of photoelectric conversion units, and the electric charge generated by the first photoelectric conversion unit, which is one of the plurality of photoelectric conversion units. Pixel arrays in which a plurality of pixels configured to be able to be stored in a second photoelectric conversion unit other than the conversion unit are provided in an array, and
For each pixel in the plurality of pixels provided in the pixel array, the first signal based on the electric charge accumulated in the first photoelectric conversion unit and the plurality of photoelectric conversion units including the first photoelectric conversion unit. A reading means for reading and outputting a second signal based on the electric charge accumulated in the
When the value of the second signal output from the reading means for each pixel reaches a predetermined threshold value, the second signal output from the reading means in the corresponding pixel which is the pixel related to the second signal. using the value of the first signal, and a saturation characteristic value based on the saturation characteristics of the second photoelectric conversion unit, it has a correction means for correcting the value of the second signal,
The correction means is characterized in that the value of the first signal and the saturation characteristic value are added to calculate an added value, and the value of the second signal is replaced with the added value. apparatus.
前記補正手段は、前記記憶手段から前記飽和特性値を取得して前記補正を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 Further having a storage means for storing the saturation characteristic value,
The imaging device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the correction means acquires the saturation characteristic value from the storage means and performs the correction.
前記複数の光電変換部は、それぞれ、前記マイクロレンズを介して撮影レンズの異なる瞳領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。 The pixel further comprises one microlens.
The imaging device according to any one of claims 1 to 5 , wherein each of the plurality of photoelectric conversion units is provided so as to correspond to a different pupil region of a photographing lens via the microlens. ..
前記画素アレイに設けられた複数の画素における画素ごとに、前記第1の光電変換部に蓄積された電荷に基づく第1の信号と、前記第1の光電変換部を含む前記複数の光電変換部に蓄積された電荷に基づく第2の信号とを読み出し手段で読み出して出力する読み出し工程と、
前記読み出し手段から前記画素ごとに出力された前記第2の信号の値が所定の閾値に達した場合、当該第2の信号に係る画素である該当画素において、前記読み出し手段から出力された前記第1の信号の値と、前記第2の光電変換部の飽和特性に基づく飽和特性値とを用いて、当該第2の信号の値を補正する補正工程と
を有し、
前記補正工程は、前記第1の信号の値と前記飽和特性値とを加算して加算値を算出し、前記第2の信号の値を前記加算値に置き換える補正を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法。 The first photoelectric conversion unit among the plurality of photoelectric conversion units is provided with a plurality of photoelectric conversion units, and the electric charge generated by the first photoelectric conversion unit, which is one of the plurality of photoelectric conversion units. Pixels configured to be able to be stored in a second photoelectric conversion unit other than the conversion unit are a driving method of an imaging device including a plurality of pixel arrays provided in an array.
For each pixel in the plurality of pixels provided in the pixel array, the first signal based on the electric charge accumulated in the first photoelectric conversion unit and the plurality of photoelectric conversion units including the first photoelectric conversion unit. A reading process of reading and outputting a second signal based on the electric charge accumulated in the
When the value of the second signal output from the reading means for each pixel reaches a predetermined threshold value, the second signal output from the reading means in the corresponding pixel which is the pixel related to the second signal. using the value of the first signal, and a saturation characteristic value based on the saturation characteristics of the second photoelectric conversion unit, it has a correction step of correcting the value of the second signal,
The correction step is characterized in that the value of the first signal and the saturation characteristic value are added to calculate an added value, and the value of the second signal is replaced with the added value. How to drive the device.
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