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JP7797785B2 - Image pickup element and image pickup device - Google Patents
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JP7797785B2 - Image pickup element and image pickup device - Google Patents

Image pickup element and image pickup device

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JP7797785B2 JP2021083072A JP2021083072A JP7797785B2 JP 7797785 B2 JP7797785 B2 JP 7797785B2 JP 2021083072 A JP2021083072 A JP 2021083072A JP 2021083072 A JP2021083072 A JP 2021083072A JP 7797785 B2 JP7797785 B2 JP 7797785B2
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Description

本発明は、撮像素子、及び、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging element and an imaging device.

位相差検出方式の焦点検出に用いる信号を取得可能な撮像素子が知られている(例えば特許文献1)。従来から、焦点検出の精度向上が求められている。 Image sensors capable of acquiring signals used for focus detection using the phase difference detection method are known (see, for example, Patent Document 1). There has long been a demand for improved focus detection accuracy.

特開2017-34606号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-34606

第1の態様によると、撮像素子は、光が入射されるマイクロレンズと、前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって第1受光面積を有する第1光電変換部と、前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1受光面積よりも大きい第2受光面積を有する第2光電変換部と、前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1受光面積よりも大きい第3受光面積を有する第3光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷が転送される第1蓄積部と、前記第2光電変換部で変換された電荷と、前記第3光電変換部で変換された電荷とが転送される第2蓄積部と、前記第1光電変換部で変換された電荷を前記第1蓄積部に転送するための第1転送部と、前記第2光電変換部で変換された電荷を前記第2蓄積部に転送するための第2転送部と、前記第3光電変換部で変換された電荷を前記第2蓄積部に転送するための第3転送部と、前記第1蓄積部と前記第2蓄積部とを電気的に接続するための接続部とを備え、前記第2光電変換部は、前記第1光電変換部よりも前記マイクロレンズの光軸から離れた位置に配置され、前記第3光電変換部は、前記第1光電変換部よりも前記マイクロレンズの光軸から離れた位置に配置される
第2の態様によると、撮像装置は、第1の態様による撮像素子を備える。
According to a first aspect, an imaging element includes a microlens onto which light is incident, a first photoelectric conversion unit that converts the light that has passed through the microlens into electric charges, the first photoelectric conversion unit having a first light-receiving area, a second photoelectric conversion unit that converts the light that has passed through the microlens into electric charges, the second photoelectric conversion unit having a second light-receiving area larger than the first light-receiving area, a third photoelectric conversion unit that converts the light that has passed through the microlens into electric charges, the third photoelectric conversion unit having a third light-receiving area larger than the first light-receiving area, a first accumulation unit to which the electric charges converted by the first photoelectric conversion unit are transferred, and a second accumulation unit that transfers the electric charges converted by the second photoelectric conversion unit and the electric charges converted by the third photoelectric conversion unit. the second photoelectric conversion unit is disposed at a position farther from the optical axis of the microlens than the first photoelectric conversion unit, and the third photoelectric conversion unit is disposed at a position farther from the optical axis of the microlens than the first photoelectric conversion unit .
According to a second aspect, an imaging device includes the imaging element according to the first aspect.

実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of the configuration of an imaging device according to an embodiment; 実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging element according to an embodiment. 実施の形態に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel of an imaging element according to an embodiment; 実施の形態に係る撮像素子の画素の構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a pixel of an imaging element according to an embodiment; 実施の形態に係る撮像素子による第1の読み出し処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining an example of a first readout process by the imaging element according to the embodiment. 実施の形態に係る撮像素子による第2の読み出し処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining an example of a second readout process by the imaging element according to the embodiment. 実施の形態に係る撮像素子による第2の読み出し処理の別の例を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining another example of the second readout process by the imaging element according to the embodiment. 変形例1に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel of an image sensor according to Modification 1. 変形例1に係る撮像素子による第2の読み出し処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining an example of a second readout process by the image sensor according to the first modification. 変形例2に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel of an image sensor according to Modification 2. 変形例3に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel of an imaging element according to Modification 3. 変形例4に係る撮像素子の画素の構成例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the configuration of a pixel of an imaging element according to Modification 4.

(実施の形態)
図1は、実施の形態に係る撮像装置の一例であるカメラ1の構成例を示す図である。カメラ1は、カメラボディ2と、カメラボディ2に取り付け可能なアクセサリであるレンズ部3とを有する。レンズ部3は、交換レンズである。なお、カメラ1は、カメラボディ2とレンズ部3とが一体的に構成されたカメラであってもよい。
(Embodiment)
1 is a diagram showing an example of the configuration of a camera 1, which is an example of an imaging device according to an embodiment. The camera 1 has a camera body 2 and a lens unit 3, which is an accessory that can be attached to the camera body 2. The lens unit 3 is an interchangeable lens. Note that the camera 1 may also be a camera in which the camera body 2 and the lens unit 3 are integrally configured.

レンズ部(交換レンズ)3は、不図示のマウント部により、カメラボディ2に着脱可能に装着される。カメラボディ2に交換レンズ3が装着されると、ボディ側接続部202に設けられた複数の端子とレンズ側接続部302に設けられた複数の端子とが、それぞれ電気的に接続される。これにより、カメラボディ2から交換レンズ3への電力供給、カメラボディ2及び交換レンズ3間の通信が可能となる。 The lens unit (interchangeable lens) 3 is detachably attached to the camera body 2 by a mount unit (not shown). When the interchangeable lens 3 is attached to the camera body 2, multiple terminals on the body-side connection unit 202 and multiple terminals on the lens-side connection unit 302 are electrically connected. This enables power to be supplied from the camera body 2 to the interchangeable lens 3 and communication between the camera body 2 and the interchangeable lens 3.

被写体からの光は、図1のZ軸プラス方向に向かって入射する。また、図1の座標軸に示すように、Z軸に直交する紙面手前方向をX軸プラス方向、Z軸及びX軸に直交する紙面下方向をY軸プラス方向とする。他の図において、図1の座標軸を基準として、それぞれの図の向きが分かるように座標軸を表示する場合もある。 Light from the subject is incident in the positive direction of the Z axis in Figure 1. As shown by the coordinate axes in Figure 1, the direction towards the front of the paper, perpendicular to the Z axis, is the positive X axis, and the direction downward on the paper, perpendicular to the Z and X axes, is the positive Y axis. In other figures, the coordinate axes may be displayed based on the coordinate axes in Figure 1 to indicate the orientation of each figure.

交換レンズ3は、光学系31と、レンズ制御部32と、レンズメモリ33とを備える。光学系31は、フォーカスレンズ(焦点調節レンズ)を含む複数のレンズと絞り(開口絞り)とを有する撮影光学系(結像光学系)31であり、カメラボディ2の撮像素子21に被写体像を結像する。 The interchangeable lens 3 includes an optical system 31, a lens control unit 32, and a lens memory 33. The optical system 31 is a photographic optical system (imaging optical system) 31 that has multiple lenses, including a focus lens (focus adjustment lens), and an aperture (aperture stop), and forms an image of a subject on the image sensor 21 of the camera body 2.

レンズ制御部32は、プロセッサ及びメモリを有し、交換レンズ3の各部の制御を行う。レンズ制御部32は、CPU、FPGA、ASIC等のデバイス、及びROM、RAM等のメモリを有する。レンズ制御部32は、メモリに格納されたプログラムを読み込んで実行する。レンズ制御部32は、プログラムに基づいて情報処理を行う処理部(情報処理部)ともいえる。 The lens control unit 32 has a processor and memory, and controls each part of the interchangeable lens 3. The lens control unit 32 has devices such as a CPU, FPGA, and ASIC, and memories such as ROM and RAM. The lens control unit 32 reads and executes programs stored in the memory. The lens control unit 32 can also be considered a processing unit (information processing unit) that processes information based on the programs.

レンズ制御部32は、カメラボディ2のボディ制御部25からフォーカスレンズの移動方向及び移動量に関する信号が入力されると、その信号に基づいてフォーカスレンズを光軸OA1の方向に進退移動させて撮影光学系31の焦点位置を調節する。また、レンズ制御部32は、ボディ制御部25から出力される信号に基づき、絞りの開口径を制御する。 When a signal regarding the direction and amount of movement of the focus lens is input from the body control unit 25 of the camera body 2, the lens control unit 32 moves the focus lens forward or backward along the optical axis OA1 based on that signal to adjust the focal position of the photographic optical system 31. The lens control unit 32 also controls the aperture diameter of the diaphragm based on the signal output from the body control unit 25.

レンズメモリ33は、不揮発性の記憶媒体等により構成される。レンズメモリ33には、交換レンズ3に関連する情報が記憶(記録)される。レンズメモリ33には、フォーカスレンズの無限遠位置と至近位置に関するデータ、交換レンズ3の最短焦点距離と最長焦点距離に関するデータ、絞りの絞り値(F値)に関するデータ等が記憶される。レンズ制御部32は、レンズメモリ33へのデータの書き込み、及びレンズメモリ33からのデータの読み出しを行う。 The lens memory 33 is composed of a non-volatile storage medium, etc. Information related to the interchangeable lens 3 is stored (recorded) in the lens memory 33. The lens memory 33 stores data related to the infinity position and close position of the focus lens, data related to the shortest focal length and longest focal length of the interchangeable lens 3, data related to the aperture value (F-number), etc. The lens control unit 32 writes data to the lens memory 33 and reads data from the lens memory 33.

次に、カメラボディ2の構成例について説明する。カメラボディ2は、撮像素子21と、メモリ22と、表示部23と、操作部24と、ボディ制御部25とを備える。撮像素子21は、CMOSイメージセンサ、CCDイメージセンサ等の撮像素子である。撮像素子21は、撮影光学系31を通過した光束を受光し、撮影光学系31により形成される被写体像を撮像する。撮像素子21には、光電変換部を有する複数の画素が二次元状(行方向及び列方向)に設けられる。光電変換部は、フォトダイオード(PD)によって構成され、入射した光を電荷に変換する。撮像素子21は、受光した光を光電変換して信号を生成し、生成した信号をボディ制御部25に出力する。 Next, an example configuration of the camera body 2 will be described. The camera body 2 comprises an image sensor 21, a memory 22, a display unit 23, an operation unit 24, and a body control unit 25. The image sensor 21 is an image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor. The image sensor 21 receives a light beam that has passed through the photographic optical system 31 and captures a subject image formed by the photographic optical system 31. The image sensor 21 has multiple pixels, each with a photoelectric conversion unit, arranged two-dimensionally (in the row and column directions). The photoelectric conversion unit is composed of a photodiode (PD) and converts incident light into an electric charge. The image sensor 21 photoelectrically converts the received light to generate a signal and outputs the generated signal to the body control unit 25.

メモリ22は、不揮発性の記憶媒体等により構成される。メモリ22には、画像データ、カメラ1の各部の制御に用いるプログラム及びデータ等が記憶される。ボディ制御部25は、メモリ22へのデータの書き込み、及びメモリ22からのデータの読み出しを行う。 The memory 22 is composed of a non-volatile storage medium, etc. The memory 22 stores image data, programs and data used to control each part of the camera 1, etc. The body control unit 25 writes data to the memory 22 and reads data from the memory 22.

表示部23は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等である。表示部23は、被写体のスルー画像(ライブビュー画像)、メモリ22に記憶された画像データに基づく画像、AF枠などの焦点検出領域(AFエリア)を示す画像、シャッター速度、絞り値等の撮影に関する情報、及びメニュー画面等を表示する。表示部23は、タッチパネルを含んでもよく、入出力部としても機能し得る。表示部(入出力部)23は、ユーザによる操作に基づく信号を生成し、ボディ制御部25に出力してもよい。 The display unit 23 is a liquid crystal display, an organic EL display, or the like. The display unit 23 displays a through image (live view image) of the subject, an image based on image data stored in the memory 22, an image showing a focus detection area (AF area) such as an AF frame, information related to shooting such as shutter speed and aperture value, and a menu screen, etc. The display unit 23 may include a touch panel and may also function as an input/output unit. The display unit (input/output unit) 23 may generate a signal based on operations by the user and output it to the body control unit 25.

操作部24は、レリーズボタン、電源ボタン(スイッチ)、操作ボタン、各種モードを切り替えるためのスイッチ等の部材を含み、カメラ1に対する操作を受け付ける。操作部24は、ユーザによる操作を検出し、操作に基づく信号をボディ制御部25へ出力する。なお、操作部24は、表示部23のタッチパネルを含み得る。 The operation unit 24 includes components such as a release button, a power button (switch), operation buttons, and switches for switching between various modes, and accepts operations on the camera 1. The operation unit 24 detects operations by the user and outputs signals based on the operations to the body control unit 25. The operation unit 24 may also include a touch panel on the display unit 23.

ボディ制御部25は、プロセッサ及びメモリを有し、カメラ1の各部の制御を行う。ボディ制御部25は、CPU、GPU、FPGA、ASIC等のデバイス、及びROM、RAM等のメモリを有する。ボディ制御部25は、メモリに格納されたプログラムを読み込んで実行する。ボディ制御部25は、プログラムに基づいて情報処理を行う処理部(情報処理部)ともいえる。ボディ制御部25は、撮像制御部25aと、画像処理部25bと、焦点検出部25cとを有する。 The body control unit 25 has a processor and memory, and controls each part of the camera 1. The body control unit 25 has devices such as a CPU, GPU, FPGA, and ASIC, and memory such as ROM and RAM. The body control unit 25 reads and executes programs stored in the memory. The body control unit 25 can also be considered a processing unit (information processing unit) that processes information based on the programs. The body control unit 25 has an imaging control unit 25a, an image processing unit 25b, and a focus detection unit 25c.

撮像制御部25aは、撮像素子21を制御する信号を撮像素子21に供給し、撮像素子21の動作を制御する。ボディ制御部25は、静止画撮影を行う場合、動画撮影を行う場合、表示部23にスルー画像を表示する場合等に、撮像素子21に被写体像を撮像させて、画素の信号を出力させる。撮像素子21の画素は、画像生成に用いる信号(撮像信号)と、焦点検出に用いる信号(焦点検出信号)とを出力し得る。 The imaging control unit 25a supplies signals that control the imaging element 21 to the imaging element 21, and controls the operation of the imaging element 21. The body control unit 25 causes the imaging element 21 to capture a subject image and output pixel signals when taking still images, taking video, displaying a through image on the display unit 23, etc. The pixels of the imaging element 21 can output signals used for image generation (imaging signals) and signals used for focus detection (focus detection signals).

画像処理部25bは、撮像素子21から出力される各画素の撮像信号に各種の画像処理を行って、各画素の信号を含む画像データ(静止画像データ、動画像データ)を生成する。画像処理部25bは、色補間処理、階調変換処理などの画像処理を行う。画像処理部25bは、画像データを生成する画像データ生成部である。なお、画像処理部25bは、画素の焦点検出信号も用いて、画像データを生成してもよい。 The image processing unit 25b performs various image processing on the image pickup signals of each pixel output from the image sensor 21 to generate image data (still image data, moving image data) including the signals of each pixel. The image processing unit 25b performs image processing such as color interpolation and gradation conversion. The image processing unit 25b is an image data generation unit that generates image data. Note that the image processing unit 25b may also generate image data using focus detection signals of the pixels.

焦点検出部25cは、撮影光学系31の自動焦点調節(AF)に必要な焦点検出処理を行う。焦点検出部25cは、撮像素子21から出力される各画素の焦点検出信号を用いて、位相差検出方式によりデフォーカス量を算出する。焦点検出部25cは、撮影光学系31の射出瞳の一部の領域を通過した光束による像を撮像して生成した焦点検出信号と、射出瞳の他の領域を通過した光束による像を撮像して生成した焦点検出信号とを相関演算して、像ズレ量を算出する。焦点検出部25cは、この像ズレ量を所定の換算式に基づきデフォーカス量に換算する。 The focus detection unit 25c performs focus detection processing required for automatic focusing (AF) of the photographing optical system 31. The focus detection unit 25c calculates the amount of defocus using a phase difference detection method, using the focus detection signals of each pixel output from the image sensor 21. The focus detection unit 25c calculates the amount of image shift by performing a correlation operation between a focus detection signal generated by capturing an image formed by a light beam that has passed through a portion of the exit pupil of the photographing optical system 31 and a focus detection signal generated by capturing an image formed by a light beam that has passed through another portion of the exit pupil. The focus detection unit 25c converts this amount of image shift into a defocus amount using a predetermined conversion formula.

焦点検出部25cは、算出したデフォーカス量に基づいて、合焦位置までのフォーカスレンズの移動量を算出する。移動量に応じてフォーカスレンズが移動され、焦点調節が行われる。このように、焦点検出部25cは、撮影光学系31による被写体の像が撮像素子21に合焦(結像)するようフォーカスレンズの位置を制御する。 The focus detection unit 25c calculates the amount of movement of the focus lens to the in-focus position based on the calculated defocus amount. The focus lens is moved according to the amount of movement, and focus adjustment is performed. In this way, the focus detection unit 25c controls the position of the focus lens so that the image of the subject captured by the photographing optical system 31 is focused (formed) on the image sensor 21.

図2は、実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。撮像素子21は、画素が二次元状(行方向(±X方向)及び列方向(±Y方向))に設けられた画素部(画素領域)100と、供給部60と、読み出し制御部70と、複数の処理部80とを有する。図2においては、左上隅の画素を第1行第1列の画素10(1,1)とし、右下隅の画素を第10行第6列の画素10(10,6)として、10行6列の計60個の画素を図示している。なお、撮像素子21に配置される画素の数及び配置は、図示した例に限られない。 Figure 2 is a diagram showing an example configuration of an image sensor according to an embodiment. The image sensor 21 has a pixel section (pixel region) 100 in which pixels are arranged two-dimensionally (in row directions (±X directions) and column directions (±Y directions)), a supply unit 60, a readout control unit 70, and multiple processing units 80. In Figure 2, the pixel in the upper left corner is pixel 10 (1,1) in the first row and first column, and the pixel in the lower right corner is pixel 10 (10,6) in the tenth row and sixth column, showing a total of 60 pixels in 10 rows and 6 columns. Note that the number and arrangement of pixels arranged in the image sensor 21 are not limited to the example shown.

撮像素子21では、水平方向(行方向)に配置された複数の画素10毎に、垂直信号線55が設けられる。垂直方向(列方向)に並んだ複数の画素の列である画素列に対して、垂直信号線55が設けられるともいえる。複数の垂直信号線55の各々に対して、電流源56と処理部80が設けられる。 In the image sensor 21, a vertical signal line 55 is provided for each of the multiple pixels 10 arranged in the horizontal direction (row direction). It can also be said that a vertical signal line 55 is provided for each pixel column, which is a row of multiple pixels arranged in the vertical direction (column direction). A current source 56 and a processing unit 80 are provided for each of the multiple vertical signal lines 55.

供給部60は、カメラ1の撮像制御部25aによって制御され、各画素に所定の電圧(電位)を供給する。供給部60は、後述する供給部65及び供給部66等を介して、画素10に電源電圧VDDを供給する。 The supply unit 60 is controlled by the imaging control unit 25a of the camera 1 and supplies a predetermined voltage (potential) to each pixel. The supply unit 60 supplies the power supply voltage VDD to the pixels 10 via the supply units 65 and 66, which will be described later.

読み出し制御部70は、タイミングジェネレータ、論理回路(AND回路、OR回路等)、ラッチ回路、バッファ等の複数の回路により構成される。読み出し制御部70は、撮像制御部25aによって制御され、後述する信号TX、信号RST、信号SEL、信号FD_SWなどの信号を各画素に供給して、各画素の動作を制御する。読み出し制御部70は、画素の各トランジスタのゲートに信号を供給して、トランジスタをオン状態(接続状態、導通状態、短絡状態)又はオフ状態(切断状態、非導通状態、開放状態、遮断状態)とする。各画素の信号は、その画素に接続された垂直信号線55に出力される。 The readout control unit 70 is composed of multiple circuits, including a timing generator, logic circuits (AND circuits, OR circuits, etc.), latch circuits, and buffers. The readout control unit 70 is controlled by the imaging control unit 25a and supplies signals such as signal TX, signal RST, signal SEL, and signal FD_SW (described below) to each pixel to control the operation of each pixel. The readout control unit 70 supplies signals to the gates of each transistor in the pixel to turn the transistor on (connected, conductive, short-circuited) or off (disconnected, non-conductive, open, blocked). The signal from each pixel is output to the vertical signal line 55 connected to that pixel.

電流源56は、垂直信号線55を介して各画素10に接続される。電流源56は、画素10から信号を読み出すための電流を生成し、生成した電流を垂直信号線55と各画素10に供給する。 The current source 56 is connected to each pixel 10 via the vertical signal line 55. The current source 56 generates a current for reading out a signal from the pixel 10 and supplies the generated current to the vertical signal line 55 and each pixel 10.

処理部80は、アナログ/デジタル変換部(AD変換部)を含んで構成される。処理部80は、各画素10から垂直信号線55を介して入力されるアナログ信号である画素の信号を、デジタル信号に変換する。なお、処理部80は、垂直信号線55を介して入力される画素の信号を所定のゲイン(増幅率)で増幅するアンプ部を有していてもよい。この場合、処理部80は、アンプ部により増幅された画素の信号をデジタル信号に変換するようにしてもよい。 The processing unit 80 is configured to include an analog/digital conversion unit (AD conversion unit). The processing unit 80 converts analog pixel signals input from each pixel 10 via the vertical signal lines 55 into digital signals. The processing unit 80 may also have an amplifier unit that amplifies the pixel signals input via the vertical signal lines 55 by a predetermined gain (amplification factor). In this case, the processing unit 80 may convert the pixel signals amplified by the amplifier unit into digital signals.

処理部80は、デジタル信号に変換された画素の信号を、不図示の信号処理部に出力する。信号処理部は、入力された画素の信号に対して、相関二重サンプリング、信号量を補正する処理等の信号処理を行った後に、処理後の信号をボディ制御部25に出力する。なお、画素の信号に対する相関二重サンプリング等の信号処理を、処理部80において行うようにしてもよい。この場合、処理部80は、デジタル信号に変換された画素の信号に対して、相関二重サンプリング等の信号処理を行った後に、処理後の信号をボディ制御部25に出力するようにしてもよい。 The processing unit 80 outputs the pixel signals converted into digital signals to a signal processing unit (not shown). The signal processing unit performs signal processing such as correlated double sampling and signal amount correction on the input pixel signals, and then outputs the processed signals to the body control unit 25. Note that signal processing such as correlated double sampling on pixel signals may also be performed by the processing unit 80. In this case, the processing unit 80 may perform signal processing such as correlated double sampling on the pixel signals converted into digital signals, and then output the processed signals to the body control unit 25.

図3は、実施の形態に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。撮像素子21の画素10は、マイクロレンズ51と、カラーフィルタ52と、遮光部53と、第1の光電変換部(PD)11と、第2の光電変換部(PD)41とを有する。マイクロレンズ51は、図3(a)において上方から撮影光学系31を介して入射された光を集光する。遮光部53は、画素間の境界に設けられ、周囲の領域に光が漏れることを抑制し、画素の信号にノイズが混入することを抑制する。 Figure 3 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel of an image sensor according to an embodiment. Pixel 10 of image sensor 21 has a microlens 51, a color filter 52, a light-shielding portion 53, a first photoelectric conversion portion (PD) 11, and a second photoelectric conversion portion (PD) 41. Microlens 51 focuses light incident from above via the imaging optical system 31 in Figure 3(a). Light-shielding portion 53 is provided at the boundary between pixels and prevents light from leaking into surrounding areas, thereby preventing noise from being mixed into the pixel signal.

画素10には、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる分光感度を有する3つのカラーフィルタ(色フィルタ)52のいずれかが配置される。Rのカラーフィルタ52は第1の波長域の光(赤(R)の光)を透過し、Gのカラーフィルタ52は第2の波長域の光(緑(G)の光)を透過し、Bのカラーフィルタ52は第3の波長域の光(青(B)の光)を透過する。撮像素子21は、Rのカラーフィルタ52を有する画素(R画素)、Gのカラーフィルタ52を有する画素(G画素)、及び、Bのカラーフィルタ52を有する画素(B画素)を有する。 Any of three color filters 52 with different spectral sensitivities, for example, R (red), G (green), or B (blue), is disposed in each pixel 10. The R color filter 52 transmits light in a first wavelength range (red (R) light), the G color filter 52 transmits light in a second wavelength range (green (G) light), and the B color filter 52 transmits light in a third wavelength range (blue (B) light). The image sensor 21 has pixels with R color filters 52 (R pixels), pixels with G color filters 52 (G pixels), and pixels with B color filters 52 (B pixels).

なお、撮像素子21に、第1及び第2及び第3の波長域の光を分光する分光特性を有するフィルタが配置された画素10を設けてもよい。撮像素子21に設けられた複数の画素10のうちの一部の画素10には、カラーフィルタ52を配置しなくてもよい。また、補色系(CMY)のカラーフィルタを設けるようにしてもよい。 The image sensor 21 may be provided with pixels 10 equipped with filters having spectral characteristics that separate light into the first, second, and third wavelength ranges. Some of the pixels 10 provided in the image sensor 21 may not require the color filter 52. Alternatively, complementary color filters (CMY) may be provided.

第1の光電変換部11は、画像生成のために用いる電荷を生成し得る。第1の光電変換部11(PD)は、画素10の中央の領域に形成され、図3に示す例ではマイクロレンズ51の光軸OA2上に位置している。第1の光電変換部11は、撮影光学系31の射出瞳を通過した光束を受光し、光電変換を行って電荷を生成する。画素10は、第1の光電変換部11で生成された電荷に基づく信号、即ち、撮影光学系31の射出瞳を通過した光束を光電変換して蓄積された電荷に基づく信号を、画像生成に用いる信号(撮像信号)として出力し得る。第1の光電変換部11は、画像用の信号生成に用いる電荷を生成するともいえる。 The first photoelectric conversion unit 11 can generate charges used for image generation. The first photoelectric conversion unit 11 (PD) is formed in the central region of the pixel 10 and is located on the optical axis OA2 of the microlens 51 in the example shown in FIG. 3. The first photoelectric conversion unit 11 receives a light beam that has passed through the exit pupil of the imaging optical system 31 and performs photoelectric conversion to generate charges. The pixel 10 can output a signal based on the charges generated by the first photoelectric conversion unit 11, i.e., a signal based on the charges accumulated by photoelectrically converting the light beam that has passed through the exit pupil of the imaging optical system 31, as a signal used for image generation (image capture signal). It can also be said that the first photoelectric conversion unit 11 generates charges used for generating signals for images.

第2の光電変換部41は、焦点検出のために用いる電荷を生成し得る。第2の光電変換部41は、第1の光電変換部11の周囲に複数設けられる。図3(a)、(b)に示すように、複数の第2の光電変換部41は、第1の光電変換部11を挟むように設けられる。複数の第2の光電変換部41は、撮影光学系31の射出瞳の互いに異なる領域を通過した光が入射するように配置される。図3に示す例では、画素10は、4つの第2の光電変換部41(41a~41d)を有する。 The second photoelectric conversion unit 41 can generate electric charges used for focus detection. Multiple second photoelectric conversion units 41 are provided around the first photoelectric conversion unit 11. As shown in Figures 3(a) and (b), the multiple second photoelectric conversion units 41 are provided so as to sandwich the first photoelectric conversion unit 11. The multiple second photoelectric conversion units 41 are arranged so that light that has passed through different regions of the exit pupil of the imaging optical system 31 is incident on them. In the example shown in Figure 3, the pixel 10 has four second photoelectric conversion units 41 (41a to 41d).

図3(b)に示すように、第2の光電変換部41a(PD1L)は左上の位置に、第2の光電変換部41b(PD1R)は右上の位置に、第2の光電変換部41c(PD2L)は左下の位置に、第2の光電変換部41d(PD2R)は右下の位置に、それぞれ配置される。第2の光電変換部41a~41dの各々の面積は、第1の光電変換部11の面積よりも大きくなっている。第2の光電変換部41a~41dは、撮影光学系31の瞳の互いに異なる領域を通過した光を効率良く受光し、瞳分割を適切に行うことができる。 As shown in FIG. 3(b), the second photoelectric conversion unit 41a (PD1L) is located in the upper left position, the second photoelectric conversion unit 41b (PD1R) is located in the upper right position, the second photoelectric conversion unit 41c (PD2L) is located in the lower left position, and the second photoelectric conversion unit 41d (PD2R) is located in the lower right position. The area of each of the second photoelectric conversion units 41a to 41d is larger than the area of the first photoelectric conversion unit 11. The second photoelectric conversion units 41a to 41d efficiently receive light that has passed through different regions of the pupil of the imaging optical system 31, allowing for appropriate pupil division.

第2の光電変換部41は、撮影光学系31の射出瞳の一部の領域を通過した光束を受光し、光電変換を行って電荷を生成する。画素10は、第2の光電変換部41で生成された電荷に基づく信号、即ち、射出瞳の一部の領域を通過した光束を光電変換して蓄積された電荷に基づく信号を、焦点検出に用いる信号(焦点検出信号)として出力し得る。第2の光電変換部41は、焦点検出用の信号生成に用いる電荷を生成するともいえる。ボディ制御部25の焦点検出部25cは、複数の第2の光電変換部41で生成された電荷に基づく複数の焦点検出信号を用いて、デフォーカス量を検出することが可能となる。 The second photoelectric conversion unit 41 receives light beams that have passed through a partial area of the exit pupil of the imaging optical system 31 and performs photoelectric conversion to generate electric charges. The pixel 10 can output a signal based on the electric charges generated by the second photoelectric conversion unit 41, i.e., a signal based on the electric charges accumulated by photoelectrically converting the light beams that have passed through a partial area of the exit pupil, as a signal used for focus detection (focus detection signal). It can also be said that the second photoelectric conversion unit 41 generates electric charges used to generate signals for focus detection. The focus detection unit 25c of the body control unit 25 can detect the amount of defocus using multiple focus detection signals based on the electric charges generated by the multiple second photoelectric conversion units 41.

図4は、実施の形態に係る撮像素子の画素の構成例を示す回路図である。画素10は、第1の光電変換部11と、第1の転送部12と、第1の蓄積部14と、第1の排出部15と、増幅部16と、選択部17と、第2の排出部18とを有する。また、画素10は、第2の光電変換部41(41a~41d)と、第2の転送部42(42a~42d)と、第2の蓄積部44と、接続部45とを有する。 Figure 4 is a circuit diagram showing an example configuration of a pixel of an image sensor according to an embodiment. Pixel 10 has a first photoelectric conversion unit 11, a first transfer unit 12, a first accumulation unit 14, a first discharge unit 15, an amplifier unit 16, a selection unit 17, and a second discharge unit 18. Pixel 10 also has a second photoelectric conversion unit 41 (41a to 41d), a second transfer unit 42 (42a to 42d), a second accumulation unit 44, and a connection unit 45.

供給部65は、撮像素子21のうち、電源電圧VDDを第1の排出部15及び増幅部16に供給(印加)する部分(配線、電極等)である。供給部66は、撮像素子21のうち、電源電圧VDDを第2の排出部18に供給する部分である。供給部65、66は、供給部60(図2参照)から電源電圧VDDが与えられる。供給部65、66を、供給部60の一部としてもよい。 The supply unit 65 is a part (wiring, electrodes, etc.) of the image sensor 21 that supplies (applies) the power supply voltage VDD to the first discharge unit 15 and the amplifier unit 16. The supply unit 66 is a part of the image sensor 21 that supplies the power supply voltage VDD to the second discharge unit 18. The supply units 65 and 66 receive the power supply voltage VDD from the supply unit 60 (see Figure 2). The supply units 65 and 66 may be part of the supply unit 60.

画素10は、上述したように、画像生成のために用いる電荷を生成する第1の光電変換部11と、焦点検出のために用いる電荷を生成する第2の光電変換部41a~41dとを含んで構成される。第1の光電変換部11及び第2の光電変換部41a~41dは、それぞれフォトダイオードPDであり、入射した光を電荷に変換し、光電変換された電荷を蓄積する。 As described above, the pixel 10 includes a first photoelectric conversion unit 11 that generates charges used for image generation, and second photoelectric conversion units 41a-41d that generate charges used for focus detection. The first photoelectric conversion unit 11 and second photoelectric conversion units 41a-41d are each photodiodes PD that convert incident light into charges and store the photoelectrically converted charges.

第1の転送部12は、信号TX_C1により制御されるトランジスタM1から構成され、第1の光電変換部11と第1の蓄積部14とを電気的に接続又は切断する。第1の転送部12は、第1の光電変換部11で光電変換された電荷を第1の蓄積部14に転送する。トランジスタM1は、転送トランジスタである。 The first transfer unit 12 is composed of a transistor M1 controlled by a signal TX_C1, and electrically connects or disconnects the first photoelectric conversion unit 11 and the first accumulation unit 14. The first transfer unit 12 transfers the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11 to the first accumulation unit 14. The transistor M1 is a transfer transistor.

第1の蓄積部14は、フローティングディフュージョン(FD)である。第1の蓄積部14の容量C1は、第1の蓄積部14に転送された電荷を蓄積(保持)する容量である。第1の蓄積部14は、第1の光電変換部11、第2の光電変換部41a~41dで生成された電荷を蓄積し得る。 The first accumulation unit 14 is a floating diffusion (FD). The capacitance C1 of the first accumulation unit 14 is a capacitance that accumulates (holds) the charge transferred to the first accumulation unit 14. The first accumulation unit 14 can accumulate the charge generated by the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion units 41a to 41d.

増幅部16は、ゲート(端子)が第1の蓄積部14に接続されるトランジスタM3から構成される。増幅部16は、第1の光電変換部11、第2の光電変換部41a~41dから転送された電荷による信号を増幅して出力する。トランジスタM3のドレイン(端子)及びソース(端子)は、それぞれ、電源電圧VDDを供給する供給部65、選択部17に接続される。増幅部16のソースは、選択部17を介して垂直信号線55に接続される。トランジスタM3は、増幅トランジスタである。増幅部16と選択部17とは、光電変換部により生成された電荷に基づく信号を生成し出力する出力部を構成する。 The amplifier unit 16 is composed of a transistor M3, whose gate (terminal) is connected to the first accumulation unit 14. The amplifier unit 16 amplifies and outputs signals based on the charges transferred from the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion units 41a to 41d. The drain (terminal) and source (terminal) of the transistor M3 are connected to a supply unit 65, which supplies the power supply voltage VDD, and a selection unit 17, respectively. The source of the amplifier unit 16 is connected to the vertical signal line 55 via the selection unit 17. The transistor M3 is an amplifying transistor. The amplifier unit 16 and selection unit 17 together constitute an output unit that generates and outputs a signal based on the charges generated by the photoelectric conversion unit.

第1の排出部15は、信号RSTにより制御されるトランジスタM2から構成される。第1の排出部15は、接続部15であり、供給部65と第1の蓄積部14とを電気的に接続又は切断する。第1の排出部15は、供給部65と第1の蓄積部14とを接続することによって、第1の蓄積部14により蓄積された電荷を供給部65に排出する。また、第1の排出部15は、接続部45を介して、第2の蓄積部44により蓄積された電荷を供給部65に排出し得る。第1の排出部(リセット部)15は、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44に蓄積された電荷を排出し、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44の電圧をリセットする。トランジスタM2は、リセットトランジスタである。 The first drain unit 15 is composed of a transistor M2 controlled by a signal RST. The first drain unit 15 is a connection unit 15 that electrically connects or disconnects the supply unit 65 and the first storage unit 14. The first drain unit 15 connects the supply unit 65 and the first storage unit 14, thereby discharging the charge accumulated by the first storage unit 14 to the supply unit 65. The first drain unit 15 can also discharge the charge accumulated by the second storage unit 44 to the supply unit 65 via the connection unit 45. The first drain unit (reset unit) 15 discharges the charge accumulated in the first storage unit 14 and the second storage unit 44, and resets the voltages of the first storage unit 14 and the second storage unit 44. Transistor M2 is a reset transistor.

選択部17は、信号SELにより制御されるトランジスタM4から構成され、増幅部16と垂直信号線55とを電気的に接続又は切断する。選択部17のトランジスタM4は、オン状態の場合に、増幅部16からの信号を垂直信号線55に出力する。トランジスタM4は、選択トランジスタである。 The selection unit 17 is composed of a transistor M4 controlled by a signal SEL, and electrically connects or disconnects the amplifier unit 16 and the vertical signal line 55. When transistor M4 of the selection unit 17 is in the on state, it outputs a signal from the amplifier unit 16 to the vertical signal line 55. Transistor M4 is a selection transistor.

第2の排出部18は、信号TX_C2により制御されるトランジスタM5から構成される。第2の排出部18は、接続部18であり、供給部66と第1の光電変換部11とを電気的に接続又は切断する。第2の排出部18は、供給部66と第1の光電変換部11とを接続することによって、第1の光電変換部11に蓄積された電荷を供給部66に排出する。第2の排出部(リセット部)18は、第1の光電変換部11に蓄積された電荷を排出し、第1の光電変換部11の電圧をリセットする。トランジスタM5は、リセットトランジスタともいえる。 The second discharge unit 18 is composed of a transistor M5 controlled by a signal TX_C2. The second discharge unit 18 is a connection unit 18 that electrically connects or disconnects the supply unit 66 and the first photoelectric conversion unit 11. The second discharge unit 18 connects the supply unit 66 and the first photoelectric conversion unit 11, thereby discharging the charge accumulated in the first photoelectric conversion unit 11 to the supply unit 66. The second discharge unit (reset unit) 18 discharges the charge accumulated in the first photoelectric conversion unit 11 and resets the voltage of the first photoelectric conversion unit 11. Transistor M5 can also be referred to as a reset transistor.

第2の転送部42aは、信号TX_1Lにより制御されるトランジスタM6aから構成され、第2の光電変換部41aと第2の蓄積部44とを電気的に接続又は切断する。第2の転送部42bは、信号TX_1Rにより制御されるトランジスタM6bから構成され、第2の光電変換部41bと第2の蓄積部44とを電気的に接続又は切断する。第2の転送部42cは、信号TX_2Lにより制御されるトランジスタM6cから構成され、第2の光電変換部41cと第2の蓄積部44とを電気的に接続又は切断する。また、第2の転送部42dは、信号TX_2Rにより制御されるトランジスタM6dから構成され、第2の光電変換部41dと第2の蓄積部44とを電気的に接続又は切断する。 The second transfer unit 42a is composed of a transistor M6a controlled by a signal TX_1L and electrically connects or disconnects the second photoelectric conversion unit 41a and the second accumulation unit 44. The second transfer unit 42b is composed of a transistor M6b controlled by a signal TX_1R and electrically connects or disconnects the second photoelectric conversion unit 41b and the second accumulation unit 44. The second transfer unit 42c is composed of a transistor M6c controlled by a signal TX_2L and electrically connects or disconnects the second photoelectric conversion unit 41c and the second accumulation unit 44. The second transfer unit 42d is composed of a transistor M6d controlled by a signal TX_2R and electrically connects or disconnects the second photoelectric conversion unit 41d and the second accumulation unit 44.

第2の転送部42a~42dは、それぞれ、第2の光電変換部41a~41dで光電変換された電荷を第2の蓄積部44に転送する。トランジスタM6a~M6dは、それぞれ転送トランジスタである。第2の蓄積部44の容量C2a~C2dは、第2の蓄積部44に転送された電荷を蓄積(保持)する容量である。第2の蓄積部44は、第2の光電変換部41a~41dで生成された電荷を蓄積する。 The second transfer units 42a to 42d transfer the charges photoelectrically converted by the second photoelectric conversion units 41a to 41d, respectively, to the second accumulation unit 44. The transistors M6a to M6d are transfer transistors. The capacitances C2a to C2d of the second accumulation unit 44 accumulate (hold) the charges transferred to the second accumulation unit 44. The second accumulation unit 44 accumulates the charges generated by the second photoelectric conversion units 41a to 41d.

接続部45は、信号FD_SWにより制御されるトランジスタM7から構成され、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とを電気的に接続又は切断する。接続部45は、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とを接続することによって、第2の蓄積部44の電荷を第1の蓄積部14に転送することが可能となる。なお、接続部45と、上述した第1の排出部(接続部)15及び第2の排出部(接続部)18は、それぞれ、接続および切断を切り替える切替部(スイッチ部)であるともいえる。 The connection unit 45 is composed of a transistor M7 controlled by a signal FD_SW, and electrically connects or disconnects the first accumulation unit 14 and the second accumulation unit 44. By connecting the first accumulation unit 14 and the second accumulation unit 44, the connection unit 45 makes it possible to transfer the charge in the second accumulation unit 44 to the first accumulation unit 14. Note that the connection unit 45 and the above-mentioned first discharge unit (connection unit) 15 and second discharge unit (connection unit) 18 can each be considered to be switching units (switch units) that switch between connection and disconnection.

読み出し制御部70(図2参照)は、各画素10に入力される信号TX、信号SEL、信号FD_SW等を制御することにより、第1の光電変換部11で生成された電荷に基づく信号の読み出しと、第2の光電変換部41で生成された電荷に基づく信号の読み出しとを行う。接続部45のトランジスタM7がオフ状態にされると、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とは電気的に切断される。この場合、第1の転送部12によって第1の光電変換部11から転送される電荷は、第1の蓄積部14に蓄積される。増幅部16及び選択部17は、第1の蓄積部14に蓄積された電荷に応じた信号(撮像信号)を垂直信号線55に出力可能となる。 The readout control unit 70 (see Figure 2) controls signals TX, SEL, FD_SW, etc. input to each pixel 10 to read out signals based on the charges generated in the first photoelectric conversion unit 11 and signals based on the charges generated in the second photoelectric conversion unit 41. When transistor M7 of the connection unit 45 is turned off, the first accumulation unit 14 and the second accumulation unit 44 are electrically disconnected. In this case, the charges transferred from the first photoelectric conversion unit 11 by the first transfer unit 12 are accumulated in the first accumulation unit 14. The amplification unit 16 and selection unit 17 are able to output a signal (image signal) corresponding to the charges accumulated in the first accumulation unit 14 to the vertical signal line 55.

接続部45のトランジスタM7がオン状態にされると、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とは電気的に接続される。この場合、第2の転送部42によって第2の光電変換部41から転送される電荷は、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に蓄積される。増幅部16及び選択部17は、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44に蓄積された電荷に応じた信号(焦点検出信号)を垂直信号線55に出力可能となる。 When transistor M7 of connection unit 45 is turned on, the first accumulation unit 14 and second accumulation unit 44 are electrically connected. In this case, the charge transferred from the second photoelectric conversion unit 41 by the second transfer unit 42 is accumulated in the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14. The amplification unit 16 and selection unit 17 are able to output a signal (focus detection signal) corresponding to the charge accumulated in the first accumulation unit 14 and second accumulation unit 44 to the vertical signal line 55.

このように、本実施の形態に係る撮像素子21では、1つの画素毎に、画像生成に用いる撮像信号と、焦点検出に用いる焦点検出信号とを得ることが可能となる。また、本実施の形態では、画素10の第1の光電変換部11および複数の第2の光電変換部41に対して共通に、第1の蓄積部14と、第1の排出部15と、増幅部16と、選択部17とが設けられる。第1の光電変換部11と第2の光電変換部41とに対して別々に増幅部16、選択部17等を設ける場合と比較して、画素10毎の回路の面積を低減することができる。撮像素子21のチップ面積の増大、製造コストの増大を抑制することができる。 In this way, the image sensor 21 according to this embodiment makes it possible to obtain, for each pixel, an image signal used for image generation and a focus detection signal used for focus detection. Furthermore, in this embodiment, the first accumulation unit 14, first discharge unit 15, amplifier unit 16, and selection unit 17 are provided in common to the first photoelectric conversion unit 11 and multiple second photoelectric conversion units 41 of the pixel 10. Compared to a case where an amplifier unit 16, selection unit 17, etc. are provided separately for the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 41, the circuit area for each pixel 10 can be reduced. This prevents an increase in the chip area of the image sensor 21 and an increase in manufacturing costs.

また、本実施の形態に係る撮像制御部25aは、読み出し制御部70を制御して、撮像素子21の複数の第2の光電変換部41の各々で生成された電荷に基づく信号を個別に読み出す処理(第1の読み出し処理)と、複数の第2の光電変換部41の各々で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を読み出す処理(第2の読み出し処理)とを行い得る。以下では、図面を参照して、画素からの信号の読み出し方法の例について説明する。 In addition, the imaging control unit 25a according to this embodiment controls the readout control unit 70 to perform a process (first readout process) of individually reading out signals based on the charges generated by each of the multiple second photoelectric conversion units 41 of the imaging element 21, and a process (second readout process) of reading out signals based on the sum of the charges generated by each of the multiple second photoelectric conversion units 41. Below, examples of methods for reading out signals from pixels are described with reference to the drawings.

図5は、実施の形態に係る撮像素子による第1の読み出し処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。図5では、画素に入力される制御信号と画素から出力されてサンプリングされる信号とを、同一の時間軸上に模式的に示している。図5において、ハイレベル(例えば電源電圧VDD)の制御信号(信号RST、信号TX、信号SEL、信号FD_SW等)が入力されるトランジスタはオン状態となり、ローレベル(例えば接地電圧)の制御信号が入力されるトランジスタはオフ状態となる。 Figure 5 is a timing chart illustrating an example of a first readout process performed by an image sensor according to an embodiment. Figure 5 shows, on the same time axis, a control signal input to a pixel and a signal output from the pixel and sampled. In Figure 5, a transistor receiving a high-level (e.g., power supply voltage VDD) control signal (signal RST, signal TX, signal SEL, signal FD_SW, etc.) is turned on, and a transistor receiving a low-level (e.g., ground voltage) control signal is turned off.

図5に示す時刻t1では、信号FD_SWがハイレベルになる。信号FD_SWがハイレベルになることで、接続部45のトランジスタM7がオン状態になり、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とが電気的に接続される。また、時刻t1では、信号TX_C2がハイレベルになる。信号TX_C2がハイレベルになることで、画素10において、第2の排出部18のトランジスタM5がオン状態になり、第1の光電変換部11と供給部66とが電気的に接続される。これにより、第1の光電変換部11の電荷が供給部66に排出され、第1の光電変換部11の電圧がリセットされる。第1の光電変換部11はリセットされた状態となり、第1の光電変換部11の電荷が飽和して他の光電変換部および蓄積部等に電荷が漏れ込むことを抑制することができる。画素の信号にノイズが混入することを抑制することができる。 At time t1 shown in FIG. 5, signal FD_SW goes high. When signal FD_SW goes high, transistor M7 of connection unit 45 turns on, electrically connecting the first accumulation unit 14 and second accumulation unit 44. Also, at time t1, signal TX_C2 goes high. When signal TX_C2 goes high, transistor M5 of second discharge unit 18 in pixel 10 turns on, electrically connecting the first photoelectric conversion unit 11 and supply unit 66. This causes the charge in the first photoelectric conversion unit 11 to be discharged to the supply unit 66, resetting the voltage of the first photoelectric conversion unit 11. This resets the first photoelectric conversion unit 11, preventing the charge in the first photoelectric conversion unit 11 from saturating and leaking into other photoelectric conversion units and accumulation units. This prevents noise from being mixed into the pixel signal.

また、時刻t1では、信号RSTがハイレベルになる。信号RSTがハイレベルになることで、第1の排出部15のトランジスタM2がオン状態になり、第1の蓄積部14と供給部65とが電気的に接続される。また、第2の蓄積部44は、接続部45及び第1の蓄積部14を介して、供給部65に電気的に接続される。このため、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電荷がリセットされ、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。 Also, at time t1, signal RST goes high. When signal RST goes high, transistor M2 of the first discharge unit 15 goes on, electrically connecting the first storage unit 14 and the supply unit 65. Also, the second storage unit 44 is electrically connected to the supply unit 65 via the connection unit 45 and the first storage unit 14. As a result, the charges in the first storage unit 14 and the second storage unit 44 are reset, and the voltages of the first storage unit 14 and the second storage unit 44 become the reset voltage.

さらに、時刻t1において、信号SELがハイレベルになる。信号SELがハイレベルになることで、選択部17のトランジスタM4がオン状態になる。これにより、画素10のリセット電圧に基づく信号、即ち画素10の第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電荷をリセットした後の信号が、増幅部16及び選択部17により垂直信号線55に出力される。リセット電圧に基づく信号は、リセット信号(ダーク信号)Rst1Lとして、垂直信号線55を介して処理部80に入力されサンプリングされる。リセット信号Rst1Lは、処理部80によりデジタル信号に変換される。 Furthermore, at time t1, signal SEL goes high. When signal SEL goes high, transistor M4 of selection unit 17 goes on. As a result, a signal based on the reset voltage of pixel 10, i.e., the signal after the charges in first storage unit 14 and second storage unit 44 of pixel 10 have been reset, is output to vertical signal line 55 by amplifier unit 16 and selection unit 17. The signal based on the reset voltage is input to processing unit 80 via vertical signal line 55 as reset signal (dark signal) Rst1L and sampled. Reset signal Rst1L is converted into a digital signal by processing unit 80.

時刻t2では、信号TX_1Lがハイレベルになる。信号TX_1Lがハイレベルになることで、画素10において、第2の転送部42aのトランジスタM6aがオン状態になり、第2の光電変換部41aと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。また、第2の蓄積部44は、接続部45を介して、第1の蓄積部14と電気的に接続されている。そのため、第2の光電変換部41aで光電変換された電荷が、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。 At time t2, signal TX_1L goes high. When signal TX_1L goes high, transistor M6a of second transfer unit 42a in pixel 10 turns on, electrically connecting second photoelectric conversion unit 41a and second accumulation unit 44. Furthermore, second accumulation unit 44 is electrically connected to first accumulation unit 14 via connection unit 45. Therefore, the charge photoelectrically converted by second photoelectric conversion unit 41a is transferred to second accumulation unit 44 and first accumulation unit 14.

また、時刻t2では、信号SELがハイレベルであるため、画素10の第2の光電変換部41aで生成された電荷に基づく信号が、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。第2の光電変換部41aで生成された電荷に基づく信号は、画素信号Sig1Lとして、垂直信号線55を介して処理部80に出力されてサンプリングされる。画素信号Sig1Lは、処理部80によりデジタル信号に変換される。 Also, at time t2, because signal SEL is at a high level, a signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit 41a of pixel 10 is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The signal based on the charge generated by the second photoelectric conversion unit 41a is output as pixel signal Sig1L via the vertical signal line 55 to the processing unit 80 and sampled. The pixel signal Sig1L is converted into a digital signal by the processing unit 80.

時刻t3では、信号RSTがハイレベルになることで、第1の排出部15のトランジスタM2がオン状態になり、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電荷がリセットされ、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。信号SELがハイレベルであるため、リセット電圧に基づく信号が、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。リセット電圧に基づく信号は、リセット信号Rst1Rとして、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t3, signal RST goes high, turning on transistor M2 of the first discharge unit 15, resetting the charges in the first storage unit 14 and second storage unit 44, and setting the voltages of the first storage unit 14 and second storage unit 44 to the reset voltage. Because signal SEL is high, a signal based on the reset voltage is output to vertical signal line 55 by amplifier unit 16 and selector unit 17. The signal based on the reset voltage is input to processing unit 80 via vertical signal line 55 as reset signal Rst1R and converted into a digital signal.

時刻t4では、信号TX_1Rがハイレベルになることで、第2の転送部42bのトランジスタM6bがオン状態になり、第2の光電変換部41bと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。これにより、第2の光電変換部41bで光電変換された電荷が、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。また、信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41bで生成された電荷に基づく信号が、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。第2の光電変換部41bで生成された電荷に基づく信号は、画素信号Sig1Rとして、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t4, signal TX_1R goes high, turning on transistor M6b of second transfer unit 42b and electrically connecting second photoelectric conversion unit 41b and second accumulation unit 44. As a result, the charges photoelectrically converted by second photoelectric conversion unit 41b are transferred to second accumulation unit 44 and first accumulation unit 14. Also, because signal SEL is high, a signal based on the charges generated by second photoelectric conversion unit 41b is output to vertical signal line 55 by amplifier unit 16 and selector unit 17. The signal based on the charges generated by second photoelectric conversion unit 41b is input to processing unit 80 as pixel signal Sig1R via vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t5において、信号RSTがハイレベルになることで、第1の排出部15のトランジスタM2がオン状態になり、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。リセット電圧に基づく信号Rst2Lが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。リセット信号Rst2Lは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t5, signal RST goes high, turning on transistor M2 of the first discharge unit 15 and causing the voltages of the first storage unit 14 and second storage unit 44 to become the reset voltage. A signal Rst2L based on the reset voltage is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The reset signal Rst2L is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t6では、信号TX_2Lがハイレベルになることで、第2の転送部42cのトランジスタM6cがオン状態になり、第2の光電変換部41cで光電変換された電荷が第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。第2の光電変換部41cで生成された電荷に基づく信号Sig2Lが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号Sig2Lは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t6, signal TX_2L goes high, turning on transistor M6c of the second transfer unit 42c, and the charges photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 41c are transferred to the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14. A signal Sig2L based on the charges generated by the second photoelectric conversion unit 41c is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The pixel signal Sig2L is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t7において、信号RSTがハイレベルになることで、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。リセット電圧に基づく信号Rst2Rが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。リセット信号Rst2Rは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t7, signal RST goes high, causing the voltages of the first storage unit 14 and second storage unit 44 to become reset voltages. A signal Rst2R based on the reset voltage is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The reset signal Rst2R is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t8では、信号TX_2Rがハイレベルになることで、第2の転送部42dのトランジスタM6dがオン状態になり、第2の光電変換部41dで光電変換された電荷が第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。第2の光電変換部41dで生成された電荷に基づく信号Sig2Rが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号Sig2Rは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t8, signal TX_2R goes high, turning on transistor M6d of second transfer unit 42d, and the charges photoelectrically converted by second photoelectric conversion unit 41d are transferred to second accumulation unit 44 and first accumulation unit 14. A signal Sig2R based on the charges generated by second photoelectric conversion unit 41d is output to vertical signal line 55 by amplifier unit 16 and selector unit 17. Pixel signal Sig2R is input to processing unit 80 via vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t9において、信号FD_SWがローレベルになり、接続部45のトランジスタM7がオフ状態になる。また、時刻t9では、信号TX_C2がローレベルになり、第2の排出部18のトランジスタM5がオフ状態になる。さらに、信号SELがローレベルになり、選択部17のトランジスタM4がオフ状態になる。 At time t9, signal FD_SW goes low, turning off transistor M7 of connection unit 45. Also at time t9, signal TX_C2 goes low, turning off transistor M5 of second discharge unit 18. Furthermore, signal SEL goes low, turning off transistor M4 of selection unit 17.

時刻t10において、信号RSTがハイレベルになり、第1の蓄積部14の電圧がリセット電圧になる。また、時刻t10では、信号SELがハイレベルになる。信号SELがハイレベルになることで、リセット電圧に基づく信号が、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。リセット電圧に基づく信号は、リセット信号RstCとして、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t10, signal RST goes high, and the voltage of the first accumulation unit 14 becomes the reset voltage. Also at time t10, signal SEL goes high. When signal SEL goes high, a signal based on the reset voltage is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and the selector unit 17. The signal based on the reset voltage is input to the processing unit 80 as reset signal RstC via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t11では、信号TX_C1がハイレベルになることで、第1の転送部12のトランジスタM1がオン状態になり、第1の光電変換部11で光電変換された電荷が第1の蓄積部14に転送される。信号SELがハイレベルであるため、第1の光電変換部11で生成された電荷に基づく信号が、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。第1の光電変換部11で生成された電荷に基づく信号は、画素信号SigCとして、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t11, signal TX_C1 goes high, turning on transistor M1 of the first transfer unit 12 and transferring the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11 to the first accumulation unit 14. Because signal SEL is high, a signal based on the charges generated by the first photoelectric conversion unit 11 is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The signal based on the charges generated by the first photoelectric conversion unit 11 is input to the processing unit 80 as pixel signal SigC via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

処理部80は、デジタル信号に変換されたリセット信号と画素信号とを用いて相関二重サンプリング(CDS;Correlated Double Sampling)を行う。処理部80は、例えば、信号Rst1Lと信号Sig1Lとの差分処理、信号Rst1Rと信号Sig1Rとの差分処理、信号Rst2Lと信号Sig2Lとの差分処理、信号Rst2Rと信号Sig2Rとの差分処理、及び、信号RstCと信号SigCとの差分処理を行うCDS処理を行う。処理部80は、CDS処理等の信号処理を行った後に、処理後の信号を撮像信号、焦点検出信号としてボディ制御部25に出力する。 The processing unit 80 performs correlated double sampling (CDS) using the reset signal and pixel signals converted into digital signals. The processing unit 80 performs CDS processing, such as differential processing between signals Rst1L and Sig1L, differential processing between signals Rst1R and Sig1R, differential processing between signals Rst2L and Sig2L, differential processing between signals Rst2R and Sig2R, and differential processing between signals RstC and SigC. After performing signal processing such as CDS processing, the processing unit 80 outputs the processed signals to the body control unit 25 as an imaging signal and a focus detection signal.

このように、撮像素子21の読み出し制御部70は、接続部45を制御することにより、画像生成に用いる撮像信号(信号SigC)の読み出しと、焦点検出に用いる焦点検出信号(信号Sig1L、Sig1R、Sig2L、Sig2R)の読み出しとを行うことができる。画素10毎に、撮像信号と焦点検出信号とを得ることが可能となる。 In this way, the readout control unit 70 of the image sensor 21 controls the connection unit 45 to read out the image signal (signal SigC) used for image generation and the focus detection signals (signals Sig1L, Sig1R, Sig2L, Sig2R) used for focus detection. It is possible to obtain an image signal and a focus detection signal for each pixel 10.

図6は、実施の形態に係る撮像素子による第2の読み出し処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。図6に示す時刻t21において、信号FD_SWがハイレベルになることで、接続部45のトランジスタM7がオン状態になり、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とが電気的に接続される。また、信号TX_C2がハイレベルになることで、第2の排出部18のトランジスタM5がオン状態になり、第1の光電変換部11と供給部66とが電気的に接続される。 Figure 6 is a timing chart illustrating an example of a second readout process performed by an image sensor according to an embodiment. At time t21 shown in Figure 6, signal FD_SW goes high, turning on transistor M7 of connection unit 45 and electrically connecting the first accumulation unit 14 and second accumulation unit 44. Furthermore, signal TX_C2 goes high, turning on transistor M5 of second discharge unit 18 and electrically connecting the first photoelectric conversion unit 11 and supply unit 66.

また、時刻t21では、信号RSTがハイレベルになることで、第1の排出部15のトランジスタM2がオン状態になり、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電荷がリセットされ、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。また、信号SELがハイレベルになることで、リセット電圧に基づく信号Rstが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。リセット信号Rstは、垂直信号線55を介して処理部80に入力されてサンプリングされる。リセット信号Rstは、処理部80により、デジタル信号に変換される。 Also, at time t21, signal RST goes high, turning on transistor M2 of the first discharge unit 15, resetting the charges in the first storage unit 14 and the second storage unit 44, and setting the voltages of the first storage unit 14 and the second storage unit 44 to the reset voltage. Also, signal SEL goes high, causing a signal Rst based on the reset voltage to be output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and the selector unit 17. The reset signal Rst is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and sampled. The reset signal Rst is converted into a digital signal by the processing unit 80.

時刻t22では、信号TX_1Lがハイレベルになることで、第2の転送部42aのトランジスタM6aがオン状態になり、第2の光電変換部41aと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。これにより、第2の光電変換部41aで光電変換された電荷が、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。また、信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41aで生成された電荷に基づく信号Sig1Lが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号Sig1Lは、垂直信号線55を介して処理部80に入力されてサンプリングされ、デジタル信号に変換される。 At time t22, signal TX_1L goes high, turning on transistor M6a of the second transfer unit 42a and electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41a and the second accumulation unit 44. As a result, the charges photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 41a are transferred to the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14. Also, because signal SEL is high, signal Sig1L based on the charges generated by the second photoelectric conversion unit 41a is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The pixel signal Sig1L is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55, sampled, and converted into a digital signal.

時刻t23では、信号TX_1Rがハイレベルになることで、第2の転送部42bのトランジスタM6bがオン状態になり、第2の光電変換部41bと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。第2の光電変換部41bで光電変換された電荷が、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。この場合、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に蓄積されている第2の光電変換部41aから転送された電荷と、第2の光電変換部41bから転送される電荷とが加算(合算)される。第2の光電変換部41a及び第2の光電変換部41bの各々で生成された電荷が、混合されるともいえる。 At time t23, signal TX_1R goes high, turning on transistor M6b of second transfer unit 42b and electrically connecting second photoelectric conversion unit 41b and second accumulation unit 44. Charges photoelectrically converted by second photoelectric conversion unit 41b are transferred to second accumulation unit 44 and first accumulation unit 14. In this case, the charges transferred from second photoelectric conversion unit 41a and accumulated in second accumulation unit 44 and first accumulation unit 14 are added (summed) with the charges transferred from second photoelectric conversion unit 41b. This also means that the charges generated by second photoelectric conversion unit 41a and second photoelectric conversion unit 41b are mixed.

また、時刻t23では、信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41a及び第2の光電変換部41bの各々で生成された電荷に基づく信号Sig1L+1Rが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号Sig1L+1Rは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 Also, at time t23, because the signal SEL is at a high level, the signal Sig1L+1R, which is based on the charges generated by the second photoelectric conversion unit 41a and the second photoelectric conversion unit 41b, is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and the selector unit 17. The pixel signal Sig1L+1R is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t24において、信号TX_2Lがハイレベルになることで、第2の転送部42cのトランジスタM6cがオン状態になり、第2の光電変換部41cと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。第2の光電変換部41cで光電変換された電荷が、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14に転送される。これにより、第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14において、第2の光電変換部41a~41cの各々で生成された電荷が加算される。信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41a~41cで生成された電荷に基づく信号Sig1L+1R+2Lが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号Sig1L+1R+2Lは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t24, signal TX_2L goes high, turning on transistor M6c of the second transfer unit 42c and electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41c and the second accumulation unit 44. The charges photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 41c are transferred to the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14. As a result, the charges generated by each of the second photoelectric conversion units 41a to 41c are added in the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14. Because signal SEL is high, signal Sig1L+1R+2L, based on the charges generated by the second photoelectric conversion units 41a to 41c, is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The pixel signal Sig1L+1R+2L is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t25では、信号TX_2Rがハイレベルになることで、第2の転送部42dのトランジスタM6dがオン状態になり、第2の光電変換部41dと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14において、第2の光電変換部41a~41dの各々で生成された電荷が加算される。信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41a~41dで生成された電荷に基づく信号Sig1L+1R+2L+2Rが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号Sig1L+1R+2L+2Rは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。時刻t26では、信号FD_SW、信号TX_C2、信号SELが、それぞれローレベルにされる。 At time t25, signal TX_2R goes high, turning on transistor M6d of the second transfer unit 42d and electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41d and the second accumulation unit 44. The charges generated in each of the second photoelectric conversion units 41a to 41d are added in the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14. Because signal SEL is high, signal Sig1L+1R+2L+2R, based on the charges generated in the second photoelectric conversion units 41a to 41d, is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The pixel signal Sig1L+1R+2L+2R is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal. At time t26, signals FD_SW, TX_C2, and SEL are all set low.

時刻t27では、信号RSTがハイレベルになることで、第1の蓄積部14の電圧がリセット電圧になる。また、信号SELがハイレベルになることで、リセット電圧に基づく信号RstCが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。リセット信号RstCは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。時刻t28では、信号TX_C1がハイレベルになることで、第1の転送部12のトランジスタM1がオン状態になり、第1の光電変換部11で光電変換された電荷が第1の蓄積部14に転送される。第1の光電変換部11で生成された電荷に基づく信号SigCが、増幅部16及び選択部17によって垂直信号線55に出力される。画素信号SigCは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t27, signal RST goes high, causing the voltage of the first accumulation unit 14 to become the reset voltage. Furthermore, signal SEL goes high, causing a signal RstC based on the reset voltage to be output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The reset signal RstC is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal. At time t28, signal TX_C1 goes high, turning on transistor M1 of the first transfer unit 12 and transferring the charges photoelectrically converted by the first photoelectric conversion unit 11 to the first accumulation unit 14. A signal SigC based on the charges generated by the first photoelectric conversion unit 11 is output to the vertical signal line 55 by the amplifier unit 16 and selector unit 17. The pixel signal SigC is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

処理部80は、デジタル信号に変換されたリセット信号と画素信号とを用いてCDS処理等の信号処理を行った後に、処理後の信号をボディ制御部25に出力する。なお、画素信号(Sig1L、Sig1L+1R、Sig1L+1R+2L、Sig1L+1R+2L+2R)間の減算処理を行うことによって、信号Sig1R、Sig2L、Sig2Rをそれぞれ求めることができる。 The processing unit 80 performs signal processing such as CDS processing using the reset signal converted to a digital signal and the pixel signal, and then outputs the processed signal to the body control unit 25. Note that the signals Sig1R, Sig2L, and Sig2R can be obtained by performing subtraction processing between the pixel signals (Sig1L, Sig1L+1R, Sig1L+1R+2L, and Sig1L+1R+2L+2R).

図7は、実施の形態に係る撮像素子による第2の読み出し処理の別の例を説明するためのタイミングチャートである。図7に示す時刻t31において、信号FD_SWがハイレベルとなり、第1の蓄積部14と第2の蓄積部44とが電気的に接続される。また、信号TX_C2がハイレベルとなり、第1の光電変換部11と供給部66とが電気的に接続される。 Figure 7 is a timing chart illustrating another example of the second readout process performed by the image sensor according to the embodiment. At time t31 shown in Figure 7, the signal FD_SW goes high, electrically connecting the first storage unit 14 and the second storage unit 44. Furthermore, the signal TX_C2 goes high, electrically connecting the first photoelectric conversion unit 11 and the supply unit 66.

また、時刻t31では、信号RSTがハイレベルとなり、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。信号SELがハイレベルになることで、リセット電圧に基づく信号RstLが、増幅部16及び選択部17により垂直信号線55に出力される。信号RstLは、垂直信号線55を介して処理部80に入力されてサンプリングされ、デジタル信号に変換される。 Also, at time t31, signal RST goes high, and the voltages of the first storage unit 14 and second storage unit 44 become the reset voltage. When signal SEL goes high, signal RstL based on the reset voltage is output to vertical signal line 55 by amplifier unit 16 and selector unit 17. Signal RstL is input to processing unit 80 via vertical signal line 55, sampled, and converted into a digital signal.

時刻t32では、信号TX_1L及び信号TX_2Lがそれぞれハイレベルになることで、第2の光電変換部41aと第2の光電変換部41cと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14において、第2の光電変換部41aから転送される電荷と、第2の光電変換部41cから転送される電荷とが加算される。信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41a及び第2の光電変換部41cで生成された電荷に基づく信号Sig1L+2Lが、垂直信号線55に出力される。信号Sig1L+2Lは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t32, signals TX_1L and TX_2L each go high, electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41a, the second photoelectric conversion unit 41c, and the second accumulation unit 44. In the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14, the charges transferred from the second photoelectric conversion unit 41a and the second photoelectric conversion unit 41c are added together. Because signal SEL is high, signal Sig1L+2L, based on the charges generated in the second photoelectric conversion unit 41a and the second photoelectric conversion unit 41c, is output to the vertical signal line 55. Signal Sig1L+2L is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t33において、信号RSTがハイレベルとなり、第1の蓄積部14及び第2の蓄積部44の電圧がリセット電圧になる。リセット電圧に基づく信号RstRが、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。 At time t33, signal RST goes high, and the voltages of the first storage unit 14 and second storage unit 44 become reset voltages. A signal RstR based on the reset voltage is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal.

時刻t34では、信号TX_1R及び信号TX_2Rがそれぞれハイレベルになることで、第2の光電変換部41bと第2の光電変換部41dと第2の蓄積部44とが電気的に接続される。第2の蓄積部44及び第1の蓄積部14において、第2の光電変換部41bから転送される電荷と、第2の光電変換部41dから転送される電荷とが加算される。信号SELがハイレベルであるため、第2の光電変換部41b及び第2の光電変換部41dで生成された電荷に基づく信号Sig1R+2Rが、垂直信号線55に出力される。信号Sig1R+2Rは、垂直信号線55を介して処理部80に入力され、デジタル信号に変換される。時刻t35では、信号FD_SW、信号TX_C2、信号SELが、それぞれローレベルにされる。 At time t34, signals TX_1R and TX_2R each go high, electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41b, the second photoelectric conversion unit 41d, and the second accumulation unit 44. In the second accumulation unit 44 and the first accumulation unit 14, the charges transferred from the second photoelectric conversion unit 41b and the second photoelectric conversion unit 41d are added together. Because signal SEL is high, signal Sig1R+2R, based on the charges generated in the second photoelectric conversion unit 41b and the second photoelectric conversion unit 41d, is output to the vertical signal line 55. Signal Sig1R+2R is input to the processing unit 80 via the vertical signal line 55 and converted into a digital signal. At time t35, signals FD_SW, TX_C2, and SEL each go low.

図7に示す時刻t36から時刻t38までの期間では、図6に示す時刻t27から時刻t29までの期間の場合と同様に、リセット信号RstC及び画素信号SigCが読み出され、それぞれデジタル信号に変換される。 During the period from time t36 to time t38 shown in Figure 7, the reset signal RstC and pixel signal SigC are read out and converted into digital signals, similar to the period from time t27 to time t29 shown in Figure 6.

なお、上述した例では、第2の光電変換部41a、41cで生成された電荷に基づく信号Sig1L+2Lと、第2の光電変換部41b、41dで生成された電荷に基づく信号Sig1R+2Rを読み出す場合について説明した。しかし、第2の光電変換部41a、41bで生成された電荷に基づく信号Sig1L+1Rと、第2の光電変換部41c、41dで生成された電荷に基づく信号Sig2L+2Rを読み出すようにしてもよい。 In the above example, the signal Sig1L+2L based on the charges generated by the second photoelectric conversion units 41a and 41c and the signal Sig1R+2R based on the charges generated by the second photoelectric conversion units 41b and 41d are read out. However, it is also possible to read out the signal Sig1L+1R based on the charges generated by the second photoelectric conversion units 41a and 41b and the signal Sig2L+2R based on the charges generated by the second photoelectric conversion units 41c and 41d.

図6、図7を用いて説明したように、撮像素子21の読み出し制御部70は、第2の読み出し処理を行って、複数の第2の光電変換部41により生成された電荷を加算して生成される信号を読み出すことができる。第2の読み出し処理の場合は、図5の第1の読み出し処理の場合と比較して、画素の信号の読み出しに要する時間を短縮することができる。焦点検出信号を高速に読み出すことが可能となる。 As explained using Figures 6 and 7, the readout control unit 70 of the image sensor 21 can perform a second readout process to read out a signal generated by adding together the charges generated by multiple second photoelectric conversion units 41. In the case of the second readout process, the time required to read out pixel signals can be shortened compared to the first readout process of Figure 5. This makes it possible to read out focus detection signals at high speed.

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)撮像素子21は、マイクロレンズ51を透過した光を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部(第1の光電変換部11)と、マイクロレンズ51を透過した光を光電変換して電荷を生成する第2光電変換部及び第3光電変換部(例えば、第2の光電変換部41a、41b)と、第1光電変換部で生成された電荷を蓄積する第1蓄積部(第1の蓄積部14)と、第1光電変換部で生成された電荷を第1蓄積部に転送する第1転送部(第1の転送部12)と、第2光電変換部と第3光電変換部とで生成された電荷の少なくとも一方を蓄積する第2蓄積部(第2の蓄積部44)と、第2光電変換部で生成された電荷を第2蓄積部に転送する第2転送部(第2の転送部42a)と、第3光電変換部で生成された電荷を第2蓄積部に転送する第3転送部(第2の転送部42b)と、第1蓄積部と第2蓄積部とを接続可能な接続部(接続部45)と、を備える。本実施の形態では、複数の第2の光電変換部41及び第2の転送部42が、接続部45を介して、第1の蓄積部14(FD)に電気的に接続される。第2の光電変換部41で光電変換された電荷をFD14に転送し、焦点検出信号の読み出しを行うことができる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The image sensor 21 includes a first photoelectric conversion unit (first photoelectric conversion unit 11) that photoelectrically converts light transmitted through the microlens 51 to generate electric charges, a second photoelectric conversion unit and a third photoelectric conversion unit (e.g., second photoelectric conversion units 41a and 41b) that photoelectrically convert light transmitted through the microlens 51 to generate electric charges, a first accumulation unit (first accumulation unit 14) that accumulates the electric charges generated by the first photoelectric conversion unit, and a third accumulation unit (first accumulation unit 15) that transfers the electric charges generated by the first photoelectric conversion unit to the first accumulation unit. The image pickup device includes a first transfer unit (first transfer unit 12), a second accumulation unit (second accumulation unit 44) that accumulates at least one of the charges generated by the second photoelectric conversion unit and the third photoelectric conversion unit, a second transfer unit (second transfer unit 42 a) that transfers the charges generated by the second photoelectric conversion unit to the second accumulation unit, a third transfer unit (second transfer unit 42 b) that transfers the charges generated by the third photoelectric conversion unit to the second accumulation unit, and a connection unit (connection unit 45) that can connect the first accumulation unit and the second accumulation unit. In this embodiment, the plurality of second photoelectric conversion units 41 and the second transfer unit 42 are electrically connected to the first accumulation unit 14 (FD) via the connection unit 45. The charges photoelectrically converted by the second photoelectric conversion unit 41 can be transferred to the FD 14, and a focus detection signal can be read out.

(2)本実施の形態では、接続部45を制御することで、各画素10から撮像信号と焦点検出信号とを読み出すことが可能となる。本実施の形態では、第1の光電変換部11と第2の光電変換部41とに対して別々に信号を読み出すための回路を設ける場合と比較して、画素10毎の素子数を少なくすることができる。このため、チップ面積の増大を抑制することができる。 (2) In this embodiment, by controlling the connection unit 45, it is possible to read out an image pickup signal and a focus detection signal from each pixel 10. In this embodiment, the number of elements per pixel 10 can be reduced compared to when circuits are provided for reading out signals separately from the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 41. This makes it possible to prevent an increase in chip area.

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。 The following modifications are also within the scope of the present invention, and one or more of these modifications may be combined with the above-described embodiment.

(変形例1)
図8は、変形例1に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。本変形例に係る画素10は、第3の排出部46(46a~46d)を有する。供給部67は、電源電圧VDDを第3の排出部46に供給する部分であり、供給部60から電源電圧VDDが与えられる。なお、供給部67を、供給部60の一部としてもよい。
(Variation 1)
8 is a diagram showing an example of the configuration of a pixel of an image sensor according to Modification 1. The pixel 10 according to this modification has a third discharge unit 46 (46a to 46d). The supply unit 67 is a unit that supplies the power supply voltage VDD to the third discharge unit 46, and is provided with the power supply voltage VDD from the supply unit 60. Note that the supply unit 67 may be part of the supply unit 60.

第3の排出部46a~46dは、図8に示すように、信号TX_1L_2~信号TX_2R_2により制御されるトランジスタM8a~M8dから構成される。第3の排出部46a~46dは、接続部46a~46dであり、第2の光電変換部41a~41dと供給部67とを電気的に接続又は切断する。第3の排出部(接続部)46は、接続および切断を切り替える切替部(スイッチ部)ともいえる。第3の排出部46は、供給部67と第2の光電変換部41とを接続することによって、第2の光電変換部41に蓄積された電荷を供給部67に排出する。第3の排出部(リセット部)46は、第2の光電変換部41に蓄積された電荷を排出し、第2の光電変換部41の電圧をリセットする。トランジスタM8は、リセットトランジスタともいえる。なお、以下の説明では、上述した実施の形態の動作と異なる動作を主に説明する。 As shown in FIG. 8, the third discharge units 46a-46d are composed of transistors M8a-M8d controlled by signals TX_1L_2-TX_2R_2. The third discharge units 46a-46d are connection units 46a-46d that electrically connect or disconnect the second photoelectric conversion units 41a-41d to the supply unit 67. The third discharge unit (connection unit) 46 can also be considered a switching unit (switch unit) that switches between connection and disconnection. The third discharge unit 46 connects the supply unit 67 to the second photoelectric conversion unit 41, thereby discharging the charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 41 to the supply unit 67. The third discharge unit (reset unit) 46 discharges the charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 41 and resets the voltage of the second photoelectric conversion unit 41. The transistor M8 can also be considered a reset transistor. The following explanation will mainly focus on operations that differ from those in the above-described embodiment.

図9は、変形例1に係る撮像素子による第2の読み出し処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。図9に示す例では、リセット信号RstL及び画素信号Sig1L+2Lの読み出しが行われる時刻t41~時刻t43までの期間において、信号TX_1R_2及び信号TX_2R_2がそれぞれハイレベルとなる。信号TX_1R_2がハイレベルとなることで、第3の排出部46bのトランジスタM8bがオン状態となり、第2の光電変換部41bと供給部67とが電気的に接続される。また、信号TX_2R_2がハイレベルとなることで、第3の排出部46dのトランジスタM8dがオン状態となり、第2の光電変換部41dと供給部67とが電気的に接続される。 Figure 9 is a timing chart illustrating an example of the second readout process by the image sensor according to Variation 1. In the example shown in Figure 9, during the period from time t41 to time t43, when the reset signal RstL and pixel signal Sig1L+2L are read out, signals TX_1R_2 and TX_2R_2 are both high. When signal TX_1R_2 is high, transistor M8b of the third discharge unit 46b is turned on, electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41b and the supply unit 67. When signal TX_2R_2 is high, transistor M8d of the third discharge unit 46d is turned on, electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41d and the supply unit 67.

リセット信号RstR及び画素信号Sig1R+2Rの読み出しが行われる時刻t43~時刻t45までの期間では、信号TX_1L_2及び信号TX_2L_2がそれぞれハイレベルとなる。信号TX_1L_2がハイレベルとなることで、第3の排出部46aのトランジスタM8aがオン状態となり、第2の光電変換部41aと供給部67とが電気的に接続される。信号TX_2L_2がハイレベルとなることで、第3の排出部46cのトランジスタM8cがオン状態となり、第2の光電変換部41cと供給部67とが電気的に接続される。 During the period from time t43 to time t45, when the reset signal RstR and pixel signal Sig1R+2R are read out, signals TX_1L_2 and TX_2L_2 are both high. When signal TX_1L_2 is high, transistor M8a of the third discharge unit 46a is turned on, electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41a and the supply unit 67. When signal TX_2L_2 is high, transistor M8c of the third discharge unit 46c is turned on, electrically connecting the second photoelectric conversion unit 41c and the supply unit 67.

このように、本変形例では、読み出し制御部70は、第3の排出部46をオン状態とすることで、第2の光電変換部41に蓄積された電荷を供給部67に排出することができる。第2の光電変換部41はリセットされた状態となり、第2の光電変換部41の電荷が飽和して他の光電変換部および蓄積部等に電荷が漏れ込むことを抑制することができる。画素の信号にノイズが混入することを抑制することができる。 In this way, in this modified example, the readout control unit 70 can discharge the charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 41 to the supply unit 67 by turning on the third discharge unit 46. The second photoelectric conversion unit 41 is reset, which can prevent the charge in the second photoelectric conversion unit 41 from saturating and leaking into other photoelectric conversion units, storage units, etc. This can prevent noise from being mixed into the pixel signal.

(変形例2)
図10は、変形例2に係る撮像素子の画素の構成例を示す図である。図10(a)に示す例では、第1の光電変換部11及び複数の第2の光電変換部41の各々の周囲を覆うように、遮光部54が設けられる。遮光部(遮光膜)54は、導体膜等により構成される。遮光部54は、例えばアルミニウム、銅、タングステン、又はこれらの膜の多層膜である。遮光部54は、画素10を構成する増幅部16、選択部17等のトランジスタが配置される領域(Tr領域)を覆うように設けられる。遮光部54は、Tr領域に光が入射することを抑制し、画素の信号にノイズが混入することを抑制することができる。なお、図10(b)に示すように、第1の光電変換部11の周囲を覆う遮光部54aと、第2の光電変換部41a~41dの周囲を覆う遮光部54bを設けるようにしてもよい。
(Variation 2)
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a pixel of an image sensor according to Modification 2. In the example illustrated in FIG. 10( a), a light-shielding portion 54 is provided to cover the periphery of each of the first photoelectric conversion portion 11 and the plurality of second photoelectric conversion portions 41. The light-shielding portion (light-shielding film) 54 is formed of a conductor film or the like. The light-shielding portion 54 is, for example, aluminum, copper, tungsten, or a multilayer film of these films. The light-shielding portion 54 is provided to cover the region (Tr region) in which transistors such as the amplifier portion 16 and the selector portion 17 constituting the pixel 10 are arranged. The light-shielding portion 54 prevents light from entering the Tr region, thereby preventing noise from being mixed into the pixel signal. Alternatively, as illustrated in FIG. 10( b), a light-shielding portion 54a may be provided to cover the periphery of the first photoelectric conversion portion 11, and a light-shielding portion 54b may be provided to cover the periphery of the second photoelectric conversion portions 41a to 41d.

(変形例3)
図11に示すように、第1の光電変換部11及び複数の第2の光電変換部41の周囲に、絶縁部58を設けるようにしてもよい。絶縁部58は、絶縁材料を用いて構成される絶縁層であり、DTI(Deep Trench Isolation)により構成される。図11(a)、(b)に示すように、第1の光電変換部11及び複数の第2の光電変換部41の各々を囲むように絶縁部58a、58bを設けてもよい。絶縁部58は、光電変換部間を分離し、或る光電変換部で発生した電荷が他の光電変換部に漏れ出ることを抑制することができる。なお、図11(c)に示すように、第1の光電変換部11の周囲を囲むように絶縁部58cを設け、第2の光電変換部41a~41dの周囲を囲むように絶縁部58dを設けてもよい。
(Variation 3)
As shown in FIG. 11 , an insulating section 58 may be provided around the first photoelectric conversion section 11 and the plurality of second photoelectric conversion sections 41. The insulating section 58 is an insulating layer made of an insulating material and is configured by deep trench isolation (DTI). As shown in FIGS. 11( a) and 11(b), insulating sections 58a and 58b may be provided to surround the first photoelectric conversion section 11 and the plurality of second photoelectric conversion sections 41, respectively. The insulating section 58 separates the photoelectric conversion sections and can prevent charge generated in one photoelectric conversion section from leaking to another photoelectric conversion section. Alternatively, as shown in FIG. 11(c), an insulating section 58c may be provided to surround the first photoelectric conversion section 11, and an insulating section 58d may be provided to surround the second photoelectric conversion sections 41a to 41d.

(変形例4)
上述した実施の形態および変形例において、画素10の構成例について説明したが、あくまでも一例であって、上述した例に限られない。例えば、第2の光電変換部41の数及び配置は、上述した例に限られない。画素10の構成を、2つ又は3つの第2の光電変換部41を有する構成にしてもよいし、5つ以上の第2の光電変換部41を有する構成にしてもよい。例えば、画素10の構成を、1つの第1の光電変換部11と、4つの第2の光電変換部41a~41d(PD1L、PD1R、PD2L、PD2R)のうち2つの第2の光電変換部41を有する構成としてもよい。また、例えば、図12(a)に示すように、1画素あたり8つの第2の光電変換部41を配置してもよい。
(Variation 4)
In the above-described embodiment and modified examples, exemplary configurations of the pixel 10 have been described, but these are merely examples and are not limited to the above-described examples. For example, the number and arrangement of the second photoelectric conversion units 41 are not limited to the above-described examples. The pixel 10 may be configured to have two or three second photoelectric conversion units 41, or may be configured to have five or more second photoelectric conversion units 41. For example, the pixel 10 may be configured to have one first photoelectric conversion unit 11 and two of the four second photoelectric conversion units 41a to 41d (PD1L, PD1R, PD2L, PD2R). Furthermore, for example, as shown in FIG. 12( a), eight second photoelectric conversion units 41 may be arranged per pixel.

図12(b)、(c)に示すように、光電変換部毎にマイクロレンズ51を設けてもよい。なお、図12(c)に示す例では、計6個の画素10を図示している。Z軸方向における第2の光電変換部41とマイクロレンズ51bとの間に、第2の光電変換部41に入射する光の一部を遮光する遮光部56を設けるようにしてもよい。第2の光電変換部41毎に設けられる各遮光部56は、撮影光学系31の射出瞳の互いに異なる領域を通過した光が第2の光電変換部41に入射するように配置されてもよい。 As shown in Figures 12(b) and (c), a microlens 51 may be provided for each photoelectric conversion unit. Note that in the example shown in Figure 12(c), a total of six pixels 10 are illustrated. A light-shielding unit 56 that blocks part of the light incident on the second photoelectric conversion unit 41 may be provided between the second photoelectric conversion unit 41 and the microlens 51b in the Z-axis direction. Each light-shielding unit 56 provided for each second photoelectric conversion unit 41 may be positioned so that light that has passed through different regions of the exit pupil of the imaging optical system 31 enters the second photoelectric conversion unit 41.

第1の光電変換部11及び第2の光電変換部41に対して、それぞれ異なる高さ(Z軸方向の厚さ)のマイクロレンズ51a、51bを設けるようにしてもよい。マイクロレンズ51bの高さは、入射する光が第2の光電変換部41よりも遮光部56に近い位置に集光されるように、マイクロレンズ51aの高さよりも大きくしてもよい。なお、マイクロレンズ51(51a、51b)の形状は、図12(b)、(c)に示す例のように適宜変更可能であり、円形であってもよいし、多角形であってもよい。 Microlenses 51a and 51b of different heights (thickness in the Z-axis direction) may be provided for the first photoelectric conversion unit 11 and the second photoelectric conversion unit 41. The height of microlens 51b may be greater than the height of microlens 51a so that incident light is focused at a position closer to the light-shielding unit 56 than to the second photoelectric conversion unit 41. The shape of the microlenses 51 (51a, 51b) can be changed as appropriate, as shown in the examples in Figures 12(b) and (c), and may be circular or polygonal.

(変形例5)
上述した実施の形態および変形例では、光電変換部としてフォトダイオードを用いる例について説明した。しかし、光電変換部として光電変換膜(有機光電膜)を用いるようにしてもよい。
(Variation 5)
In the above-described embodiment and modified example, a photodiode is used as the photoelectric conversion unit. However, a photoelectric conversion film (organic photoelectric film) may be used as the photoelectric conversion unit.

(変形例6)
上述の実施の形態及び変形例で説明した撮像素子及び撮像装置は、カメラ、スマートフォン、タブレット、PCに内蔵のカメラ、車載カメラ、無人航空機(ドローン、ラジコン機等)に搭載されるカメラ等に適用されてもよい。
(Variation 6)
The imaging elements and imaging devices described in the above-mentioned embodiments and variations may be applied to cameras, smartphones, tablets, cameras built into PCs, in-vehicle cameras, cameras mounted on unmanned aerial vehicles (drones, radio-controlled aircraft, etc.), etc.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these. Other embodiments conceivable within the technical spirit of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1…撮像装置、10…画素、11…第1の光電変換部、12…第1の転送部、14…第1の蓄積部、15…第1の排出部、18…第2の排出部、21…撮像素子、25…ボディ制御部、25a…撮像制御部、25b…画像処理部、25c…焦点検出部、41…第2の光電変換部、42…第2の転送部、44…第2の蓄積部、45…接続部、46…第3の排出部、51…マイクロレンズ、70…読み出し制御部 1...imaging device, 10...pixel, 11...first photoelectric conversion unit, 12...first transfer unit, 14...first storage unit, 15...first discharge unit, 18...second discharge unit, 21...image sensor, 25...body control unit, 25a...imaging control unit, 25b...image processing unit, 25c...focus detection unit, 41...second photoelectric conversion unit, 42...second transfer unit, 44...second storage unit, 45...connection unit, 46...third discharge unit, 51...microlens, 70...readout control unit

Claims (16)

光が入射されるマイクロレンズと、
前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって第1受光面積を有する第1光電変換部と、
前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1受光面積よりも大きい第2受光面積を有する第2光電変換部と、
前記マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって前記第1受光面積よりも大きい第3受光面積を有する第3光電変換部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷が転送される第1蓄積部と、
前記第2光電変換部で変換された電荷と、前記第3光電変換部で変換された電荷とが転送される第2蓄積部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷を前記第1蓄積部に転送するための第1転送部と、
前記第2光電変換部で変換された電荷を前記第2蓄積部に転送するための第2転送部と、
前記第3光電変換部で変換された電荷を前記第2蓄積部に転送するための第3転送部と、
前記第1蓄積部と前記第2蓄積部とを電気的に接続するための接続部と
を備え、
前記第2光電変換部は、前記第1光電変換部よりも前記マイクロレンズの光軸から離れた位置に配置され、
前記第3光電変換部は、前記第1光電変換部よりも前記マイクロレンズの光軸から離れた位置に配置される、
撮像素子。
a microlens onto which light is incident;
a first photoelectric conversion unit that converts light transmitted through the microlens into electric charges and has a first light-receiving area;
a second photoelectric conversion unit that converts light transmitted through the microlens into electric charges and has a second light receiving area larger than the first light receiving area;
a third photoelectric conversion unit that converts light transmitted through the microlens into electric charges and has a third light receiving area that is larger than the first light receiving area;
a first accumulation unit to which the charges converted by the first photoelectric conversion unit are transferred;
a second accumulation unit to which the charges converted by the second photoelectric conversion unit and the charges converted by the third photoelectric conversion unit are transferred;
a first transfer unit for transferring the charges converted by the first photoelectric conversion unit to the first accumulation unit;
a second transfer unit for transferring the charges converted by the second photoelectric conversion unit to the second accumulation unit;
a third transfer unit for transferring the charges converted by the third photoelectric conversion unit to the second accumulation unit;
a connection portion for electrically connecting the first storage portion and the second storage portion,
the second photoelectric conversion unit is disposed at a position farther from the optical axis of the microlens than the first photoelectric conversion unit ,
the third photoelectric conversion unit is disposed at a position farther from the optical axis of the microlens than the first photoelectric conversion unit.
Image sensor.
請求項1に記載の撮像素子において、
前記第1光電変換部は、前記マイクロレンズの光軸が通る位置に配置される、
撮像素子。
2. The imaging device according to claim 1,
the first photoelectric conversion unit is disposed at a position where the optical axis of the microlens passes;
Image sensor.
請求項1または請求項2に記載の撮像素子において、
前記第1蓄積部の電荷を排出する第1排出部を備える撮像素子。
3. The imaging device according to claim 1 ,
An imaging device comprising a first drain section that drains the charges from the first storage section.
請求項に記載の撮像素子において、
前記第1光電変換部の電荷を排出する第2排出部を備える撮像素子。
4. The imaging device according to claim 3 ,
An imaging element including a second discharge unit that discharges electric charges from the first photoelectric conversion unit.
請求項に記載の撮像素子において、
前記第2光電変換部の電荷を排出する第3排出部を備える撮像素子。
5. The imaging device according to claim 4 ,
an imaging element including a third discharge section that discharges the electric charge of the second photoelectric conversion section;
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記接続部により前記第1蓄積部と前記第2蓄積部との間を電気的に接続するタイミングを制御する制御部を備える撮像素子。
6. The imaging device according to claim 1,
an imaging element including a control unit that controls timing for electrically connecting the first storage unit and the second storage unit by the connection unit;
請求項に記載の撮像素子において、
前記第2光電変換部の電荷を排出する第3排出部と、
前記第3光電変換部の電荷を排出する第4排出部と
を備える撮像素子。
6. The imaging device according to claim 5 ,
a third discharge unit that discharges the charges of the second photoelectric conversion unit;
a fourth discharge unit that discharges the electric charge of the third photoelectric conversion unit.
請求項から請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第1光電変換部は、前記マイクロレンズの光軸方向と直交する方向において、前記第2光電変換部と前記第3光電変換部との間に配置される、
撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 7 ,
the first photoelectric conversion unit is disposed between the second photoelectric conversion unit and the third photoelectric conversion unit in a direction perpendicular to an optical axis direction of the microlens;
Image sensor.
請求項から請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記第2光電変換部と前記第3光電変換部とは、前記マイクロレンズの光軸方向と直交する方向において、前記第1光電変換部を挟むように配置される、
撮像素子。
The imaging device according to any one of claims 1 to 7 ,
the second photoelectric conversion unit and the third photoelectric conversion unit are arranged to sandwich the first photoelectric conversion unit in a direction perpendicular to the optical axis direction of the microlens.
Image sensor.
請求項から請求項のいずれか一項に記載の撮像素子において、
前記接続部により前記第1蓄積部と前記第2蓄積部との間を電気的に接続するタイミングを制御する制御部を備える撮像素子。
10. The imaging device according to claim 1 ,
an imaging element including a control unit that controls timing for electrically connecting the first storage unit and the second storage unit by the connection unit;
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の撮像素子を備える撮像装置。 An imaging device comprising the imaging element according to any one of claims 1 to 10 . 請求項11に記載の撮像装置において、
前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく信号とのうち、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく信号を用いて画像データを生成する画像処理部を備える撮像装置。
12. The imaging device according to claim 11 ,
An imaging device comprising an image processing unit that generates image data using a signal based on charges converted by the first photoelectric conversion unit, out of a signal based on charges converted by the first photoelectric conversion unit and a signal based on charges converted by the second photoelectric conversion unit.
請求項12に記載の撮像装置において、
前記画像処理部は、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく信号とのうち、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく信号のみを用いて画像データを生成する、
撮像装置。
13. The imaging device according to claim 12 ,
the image processing unit generates image data using only the signal based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit out of the signal based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit and the signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit.
Imaging device.
請求項11から請求項13のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく信号とのうち、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく信号を用いてデフォーカス量を算出する焦点検出部を備える撮像装置。
14. The imaging device according to claim 11 ,
An imaging device including a focus detection unit that calculates a defocus amount using the signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit, out of the signals based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit and the signals based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit.
請求項14に記載の撮像装置において、
前記焦点検出部は、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく信号とのうち、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく信号のみを用いてデフォーカス量を算出する、
撮像装置。
15. The imaging device according to claim 14 ,
the focus detection unit calculates a defocus amount using only the signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit out of the signal based on the charges converted by the first photoelectric conversion unit and the signal based on the charges converted by the second photoelectric conversion unit;
Imaging device.
請求項11から請求項15のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子に光を射出する光学系を備える撮像装置。
16. The imaging device according to claim 11 ,
An imaging device comprising an optical system that emits light to the imaging element.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007158692A (en) 2005-12-05 2007-06-21 Nikon Corp Solid-state imaging device and electronic camera using the same
JP2007243744A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Nikon Corp Solid-state imaging device and electronic camera using the same
JP2015091025A (en) 2013-11-06 2015-05-11 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic apparatus
JP2017103696A (en) 2015-12-04 2017-06-08 株式会社ニコン Solid-state imaging device and imaging apparatus
JP2017212456A (en) 2017-07-13 2017-11-30 キヤノン株式会社 Solid state image sensor and camera
JP2019041352A (en) 2017-08-29 2019-03-14 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and imaging system
JP2020017941A (en) 2018-07-23 2020-01-30 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Image sensor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016052055A (en) * 2014-09-01 2016-04-11 キヤノン株式会社 Imaging device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007158692A (en) 2005-12-05 2007-06-21 Nikon Corp Solid-state imaging device and electronic camera using the same
JP2007243744A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Nikon Corp Solid-state imaging device and electronic camera using the same
JP2015091025A (en) 2013-11-06 2015-05-11 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic apparatus
JP2017103696A (en) 2015-12-04 2017-06-08 株式会社ニコン Solid-state imaging device and imaging apparatus
JP2017212456A (en) 2017-07-13 2017-11-30 キヤノン株式会社 Solid state image sensor and camera
JP2019041352A (en) 2017-08-29 2019-03-14 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and imaging system
JP2020017941A (en) 2018-07-23 2020-01-30 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Image sensor

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