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JP7807429B2 - Imaging device and readout control method - Google Patents
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JP7807429B2 - Imaging device and readout control method - Google Patents

Imaging device and readout control method

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JP7807429B2 JP2023504113A JP2023504113A JP7807429B2 JP 7807429 B2 JP7807429 B2 JP 7807429B2 JP 2023504113 A JP2023504113 A JP 2023504113A JP 2023504113 A JP2023504113 A JP 2023504113A JP 7807429 B2 JP7807429 B2 JP 7807429B2
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Description

本発明は、撮像装置、および撮像素子から画素信号を読み出す読出制御方法に関する。 The present invention relates to an imaging device and a readout control method for reading out pixel signals from an imaging element.

撮像素子の像面で得られる位相差信号を用いてオートフォーカス制御を行う撮像装置が知られている。そのような位相差信号を出力することのできる撮像素子は、各々の画素が1つのマイクロレンズに対して瞳分割された2つの光電変換部を備える。2つの光電変換部から出力されるそれぞれの画素信号を別個の位相差信号として利用すれば、オートフォーカス(AF)のボケ量演算に用いることができる。2つの光電変換部から出力される画素信号を加算して画像信号とすれば、有効画素の画像信号を寄せ集めて被写体像としてのフレーム画像を生成することができる(例えば、特許文献1参照)。最近の撮像装置は、このような撮像素子を採用して、動画撮影中も高精度なAFを実行し、動く被写体であっても合焦状態を維持できるようになってきた。また、撮像素子の総画素数も漸増しており、これに伴って合焦精度も向上している。 Image capture devices are known that perform autofocus control using a phase difference signal obtained on the image plane of an image sensor. Image sensors capable of outputting such phase difference signals have two photoelectric conversion units, each with a pupil-divided pixel for one microlens. If the pixel signals output from the two photoelectric conversion units are used as separate phase difference signals, they can be used to calculate the amount of blur in autofocus (AF). If the pixel signals output from the two photoelectric conversion units are added to generate an image signal, the image signals of effective pixels can be aggregated to generate a frame image representing the subject (see, for example, Patent Document 1). Recent image capture devices employ such image sensors to perform high-precision AF even during video capture, enabling them to maintain focus even on moving subjects. Furthermore, the total number of pixels in image sensors has gradually increased, leading to corresponding improvements in focusing accuracy.

特開2017-134154号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-134154

撮像時には通常よりも高速なフレームレートで撮像し、再生時には通常のフレームレートで再生することにより、実際よりはスローでありながら滑らかに動く被写体映像を楽しむことができるハイフレームモード(スローモーションモード)が人気を集めている。ハイフレームモードにおいては、通常より高速なフレームレートで画素信号を読み出すので、多大な電力を消費すると共に、場合によっては画素信号の読出し処理が追い付かなくなることがあった。画素信号の読出し処理追い付かなくなると、AF処理が破綻し、被写体の合焦状態を維持できなくなってしまう。 High frame mode (slow motion mode) is gaining popularity. By capturing images at a faster-than-normal frame rate and playing them back at the normal frame rate, you can enjoy footage of subjects moving smoothly, even though it appears slower than in real life. In high frame mode, pixel signals are read out at a faster-than-normal frame rate, which consumes a lot of power and, in some cases, can cause the pixel signal readout process to be unable to keep up. When the pixel signal readout process is unable to keep up, the AF process breaks down and the subject cannot be kept in focus.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、通常のフレームレートでの撮像時には高精度な被写体追従を実現し、通常のフレームレートよりも高速なフレームレートでの撮像時には消費電力を抑えつつAF処理を継続させることができる撮像装置等を提供するものである。 The present invention was made to solve these problems by providing an imaging device that achieves highly accurate subject tracking when capturing images at a normal frame rate, and that can continue AF processing while reducing power consumption when capturing images at a frame rate faster than the normal frame rate.

本発明の第1の態様における撮像装置は、結像光学系の第1部分領域を通過する光束を受光する第1光電変換部と第1部分領域とは異なる第2部分領域を通過する光束を受光する第2光電変換部とを含む画素が二次元的に複数配列された撮像素子と、第1モードが選択されている場合には、第1光電変換部と第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて画素信号を生成させる第1読出制御を行い、第1モードで設定されているフレームレートよりも高速なフレームレートが設定されている第2モードが選択されている場合には、画素のうち離散的に設定された第1画素では第1光電変換部と第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて第1画素信号を生成させると共に、画素のうち第1画素ではない第2画素では第1光電変換部と第2光電変換部の電荷を加算した後にAD変換させて第2画素信号を生成させる第2読出制御を行う読出制御部とを備える。 An imaging device according to a first aspect of the present invention comprises an imaging element having a plurality of pixels arranged two-dimensionally, each pixel including a first photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a first partial region of an imaging optical system and a second photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a second partial region different from the first partial region; and a readout control unit that, when a first mode is selected, performs first readout control by separately AD converting the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to generate pixel signals; and, when a second mode, in which a frame rate faster than the frame rate set in the first mode, performs second readout control by separately AD converting the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to generate first pixel signals in discretely set first pixels, and adding up the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit and then AD converting them in second pixels that are not the first pixels, to generate second pixel signals.

また、本発明の第2の態様における読出制御方法は、結像光学系の第1部分領域を通過する光束を受光する第1光電変換部と第1部分領域とは異なる第2部分領域を通過する光束を受光する第2光電変換部とを含む画素が二次元的に複数配列された撮像素子から画素信号を読み出すステップと、第1モードと、第1モードで設定されているフレームレートよりも高速なフレームレートが設定されている第2モードから選択を受け付ける受付ステップと、第1モードが選択された場合には、第1光電変換部と第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて画素信号を生成させる第1読出制御を行い、第2モードが選択された場合には、画素のうち離散的に設定された第1画素では第1光電変換部と第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて第1画素信号を生成させると共に、画素のうち第1画素ではない第2画素では第1光電変換部と第2光電変換部の電荷を加算した後にAD変換させて第2画素信号を生成させる第2読出制御を行う読出制御ステップとをコンピュータに実行させる。 In addition, a readout control method according to a second aspect of the present invention includes a step of reading out pixel signals from an image sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, each pixel including a first photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a first partial region of an imaging optical system and a second photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a second partial region different from the first partial region; a receiving step of accepting a selection from a first mode and a second mode in which a frame rate faster than the frame rate set in the first mode is set; and, when the first mode is selected, a step of accepting a selection from the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit. The computer executes a readout control step in which first readout control is performed to separately AD convert the charges of the second photoelectric conversion units to generate pixel signals, and when the second mode is selected, second readout control is performed to separately AD convert the charges of the first and second photoelectric conversion units to generate first pixel signals for discretely set first pixels among the pixels, and to add up the charges of the first and second photoelectric conversion units and then AD convert them to generate second pixel signals for second pixels that are not the first pixels among the pixels.

本発明により、通常のフレームレートでの撮像時には高精度な被写体追従を実現し、通常のフレームレートよりも高速なフレームレートでの撮像時には消費電力を抑えつつAF処理を継続させることができる撮像装置等を提供することができる。 This invention makes it possible to provide an imaging device that can achieve highly accurate subject tracking when capturing images at a normal frame rate, and that can continue AF processing while reducing power consumption when capturing images at a frame rate faster than the normal frame rate.

本実施形態に係る撮像装置の外観を示す図である。1 is a diagram showing the appearance of an imaging device according to an embodiment of the present invention. 撮像装置の主なハードウェア構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a main hardware configuration of an imaging apparatus. 撮像素子の画素配列を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel arrangement of an imaging element. 画素の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a pixel. 読出制御部による画素信号の読出制御を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating pixel signal readout control by a readout control unit. 第1画素と第2画素の設定を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the setting of a first pixel and a second pixel. 位相波形を生成するためのウィンドウ幅を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a window width for generating a phase waveform. システム制御部の処理手順を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of a system control unit.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。なお、各図において、同一又は同様の構成を有する構造物が複数存在する場合には、煩雑となることを回避するため、一部に符号を付し、他に同一符号を付すことを省く場合がある。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the claimed invention is not limited to the following embodiments. Furthermore, not all of the configurations described in the embodiments are necessarily essential as means for solving the problems. In addition, when there are multiple structures with the same or similar configurations in each figure, to avoid complexity, some may be given reference numerals and others may not be given the same reference numerals.

図1は、本実施形態に係る撮像装置100の外観を示す図である。特に、図1(A)は、撮像装置100の第1面側を主に示す図であり、図1(B)は、第1面側とは反対の第2面側を主に示す図である。本実施形態に係る撮像装置100は、いわゆるスマートフォンであり、換言すれば、撮像装置としても機能するスマートフォンである。以下においては、スマートフォンの機能のうち本発明に関する撮像機能について説明するものとし、撮像によって生成された画像データの利用などの、スマートフォンとしての他の機能の説明については省略する。なお、本実施形態においてはスマートフォンを例として撮像装置100を説明するが、もちろん単体カメラとしての撮像装置であってもよく、また、タブレット端末等に組み込まれて撮像機能を備えた装置であっても構わない。 FIG. 1 is a diagram showing the appearance of an imaging device 100 according to this embodiment. In particular, FIG. 1(A) is a diagram mainly showing the first surface side of imaging device 100, and FIG. 1(B) is a diagram mainly showing the second surface side opposite the first surface side. Imaging device 100 according to this embodiment is a so-called smartphone; in other words, a smartphone that also functions as an imaging device. In the following, we will explain the imaging function related to the present invention among the functions of a smartphone, and will omit explanation of other smartphone functions, such as the use of image data generated by imaging. Note that in this embodiment, imaging device 100 will be explained using a smartphone as an example, but it may of course also be an imaging device as a standalone camera, or a device with imaging functions incorporated into a tablet terminal or the like.

撮像装置100は、第1面側において同一方向へ向けて配置された第1カメラユニット110と第2カメラユニット120を備える。第1カメラユニット110は、広角画像を生成するためのカメラユニットである。第2カメラユニット120は、望遠画像を生成するためのカメラユニットである。ユーザは、広角画像を得たい場合には第1カメラユニットを指定して撮像を行い、望遠画像を得たい場合には第2カメラユニットを指定して撮像を行う。第1カメラユニット110と第2カメラユニット120は、図においては撮像装置100の長辺に対して平行となるように配置されているが、2つのカメラユニットの配置はこれに限らず、例えば当該長辺に斜交する直線に沿って配置されていても構わない。また、第1カメラユニット110と第2カメラユニット120の配置は、互いに図の位置とは逆であってもよい。 The imaging device 100 includes a first camera unit 110 and a second camera unit 120 arranged facing the same direction on the first surface side. The first camera unit 110 is a camera unit for generating wide-angle images. The second camera unit 120 is a camera unit for generating telephoto images. A user designates the first camera unit to capture images when a wide-angle image is desired, and designates the second camera unit to capture images when a telephoto image is desired. In the figure, the first camera unit 110 and the second camera unit 120 are arranged parallel to the long side of the imaging device 100, but the arrangement of the two camera units is not limited to this; for example, they may be arranged along a straight line obliquely intersecting the long side. Furthermore, the arrangement of the first camera unit 110 and the second camera unit 120 may be reversed from the positions shown in the figure.

撮像装置100は、第2面側においてディスプレイ130を備える。ディスプレイ130は、例えば有機EL(Electro Luminescence)パネルを採用した表示デバイスであり、撮像前に被写体のリアルタイム画像を表示(ライブビュー表示)したり、動画撮像中のリアルタイム画像を表示(レックビュー表示)したり、撮像後の画像を表示したりする。なお、第1カメラユニット110および第2カメラユニット120とは独立した自撮り用のカメラユニットが第2面側に設けられていても構わない。 The imaging device 100 is equipped with a display 130 on the second surface side. The display 130 is a display device that uses, for example, an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a real-time image of the subject before capture (live view display), a real-time image during video capture (rec view display), and an image after capture. Note that a camera unit for selfies that is independent of the first camera unit 110 and the second camera unit 120 may also be provided on the second surface side.

ディスプレイ130に重畳してタッチパネル162が設けられている。ユーザは、ディスプレイ130に表示されたシャッタボタンをタップすることにより撮像装置100へ静止画の撮像指示を与えたり、動画撮像ボタンをタップすることにより撮像装置100へ動画の録画開始指示および録画停止指示を与えたりすることができる。また、ユーザは、ライブビューやレックビューによって表示された被写体像の任意の箇所をタップすることにより、当該箇所を含む一定領域を合焦領域に指定することもできる。その他にも、ユーザは、タップ等の接触動作により、第1カメラユニット110と第2カメラユニット120の切換えを行ったり、表示されたメニュー項目の選択を行ったりすることができる。 A touch panel 162 is provided superimposed on the display 130. By tapping the shutter button displayed on the display 130, the user can instruct the imaging device 100 to capture a still image, and by tapping the video capture button, the user can instruct the imaging device 100 to start or stop recording a video. The user can also tap any point on the subject image displayed by live view or rec view to specify a certain area including that point as the focus area. In addition, the user can switch between the first camera unit 110 and the second camera unit 120 or select displayed menu items by performing a contact operation such as tapping.

図2は、撮像装置100の主なハードウェア構成を示す図である。撮像装置100は、上述の第1カメラユニット110、第2カメラユニット120、ディスプレイ130に加え、これらを制御するシステム制御部150、システム制御部150と連携する周辺要素によって構成される。 Figure 2 is a diagram showing the main hardware configuration of the imaging device 100. In addition to the first camera unit 110, second camera unit 120, and display 130 described above, the imaging device 100 is composed of a system control unit 150 that controls these units, and peripheral elements that work in conjunction with the system control unit 150.

第1カメラユニット110は、上述のように広角画像を生成するためのカメラユニットであり、主に、第1光学系111、第1駆動機構112、第1撮像素子113、第1アナログフロントエンド(AFE)114を備える。第1光学系111は、入射する被写体光束を第1撮像素子113の撮像面に結像させるための光学系である。図では1枚のレンズで表しているが、一般的には複数枚のレンズで構成され、少なくともその一部は光軸方向に沿って進退可能なフォーカスレンズである。第1駆動機構112は、第1光学系111のフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させるための駆動機構であり、システム制御部150の指示に従って作動するアクチュエータを含む。 The first camera unit 110 is a camera unit for generating wide-angle images as described above, and mainly comprises a first optical system 111, a first drive mechanism 112, a first image sensor 113, and a first analog front end (AFE) 114. The first optical system 111 is an optical system for forming an image of incident subject light beams on the imaging surface of the first image sensor 113. Although shown as a single lens in the figure, it is generally composed of multiple lenses, at least some of which are focus lenses that can be advanced and retreated along the optical axis direction. The first drive mechanism 112 is a drive mechanism for moving the focus lens of the first optical system 111 along the optical axis direction, and includes an actuator that operates according to instructions from the system control unit 150.

第1撮像素子113は、例えばCMOSイメージセンサである。第1撮像素子113については後に詳述する。第1撮像素子113は、システム制御部150および第1AFE114の制御に従って、出力信号を第1AFE114へ引き渡す。第1AFE114は、後述するAD変換制御を実行する他にも、出力信号の読出しタイミングを調整したり、指定されたゲインに応じてレベル調整したりする。第1AFE114によって調整された画素信号は、ワークメモリ151へ引き渡される。 The first image sensor 113 is, for example, a CMOS image sensor. The first image sensor 113 will be described in more detail later. The first image sensor 113 passes its output signal to the first AFE 114 under the control of the system control unit 150 and the first AFE 114. In addition to performing the AD conversion control described below, the first AFE 114 also adjusts the readout timing of the output signal and adjusts the level according to a specified gain. The pixel signal adjusted by the first AFE 114 is passed to the work memory 151.

第2カメラユニット120は、上述のように望遠画像を生成するためのカメラユニットであり、主に、第2光学系121、第2駆動機構122、第2撮像素子123、第2アナログフロントエンド(AFE)124を備える。第2光学系121は、入射する被写体光束を第2撮像素子123の撮像面に結像させるための光学系である。図では1枚のレンズで表しているが、第2光学系121も第1光学系111と同様に一般的には複数枚のレンズで構成され、少なくともその一部は光軸方向に沿って進退可能なフォーカスレンズである。第2駆動機構122は、第2光学系121のフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させるための駆動機構であり、システム制御部150の指示に従って作動するアクチュエータを含む。 The second camera unit 120 is a camera unit for generating telephoto images as described above, and mainly comprises a second optical system 121, a second drive mechanism 122, a second image sensor 123, and a second analog front end (AFE) 124. The second optical system 121 is an optical system for forming an image of incident subject light beams on the imaging surface of the second image sensor 123. Although shown as a single lens in the figure, the second optical system 121, like the first optical system 111, is generally composed of multiple lenses, at least some of which are focus lenses that can be advanced and retreated along the optical axis direction. The second drive mechanism 122 is a drive mechanism for moving the focus lens of the second optical system 121 along the optical axis direction, and includes an actuator that operates according to instructions from the system control unit 150.

第2撮像素子123は、例えばCMOSイメージセンサである。第2撮像素子123については第1撮像素子113と共に後に詳述する。第2撮像素子123は、システム制御部150および第2AFE124の制御に従って、出力信号を第2AFE114へ引き渡す。第2AFE124は、後述するAD変換制御を実行する他にも、出力信号の読出しタイミングを調整したり、指定されたゲインに応じてレベル調整したりする。第2AFE124によって調整された画素信号は、ワークメモリ151へ引き渡される。なお、本実施形態においては、第1光学系111も第2光学系121も焦点距離が固定である単焦点光学系を想定しているが、少なくともいずれかが焦点距離を変えられる可変焦点光学系(ズームレンズ)であっても構わない。 The second image sensor 123 is, for example, a CMOS image sensor. The second image sensor 123 will be described in detail later, along with the first image sensor 113. The second image sensor 123 passes its output signal to the second AFE 114 under the control of the system control unit 150 and the second AFE 124. In addition to performing the AD conversion control described below, the second AFE 124 adjusts the read timing of the output signal and adjusts the level according to a specified gain. The pixel signal adjusted by the second AFE 124 is passed to the work memory 151. Note that in this embodiment, both the first optical system 111 and the second optical system 121 are assumed to be single-focus optical systems with fixed focal lengths, but at least one of them may be a variable-focus optical system (zoom lens) with a variable focal length.

システム制御部150は、撮像装置100を構成する各要素を直接的または間接的に制御するプロセッサ(CPU:Central Processing Unit)である。システム制御部150は、実行する制御方法に応じて様々な機能制御部としての役割を担い、例えば、第1カメラユニット110および第2カメラユニット120のオートフォーカス制御を実行するときには被写体像に対する位相差検出を行う検出部として機能し、撮像した画像をディスプレイ130に表示するときには表示制御部として機能する。特に本実施形態においては、第1撮像素子113、第2撮像素子123から出力信号を読み出して画素信号を生成させる読出制御部として機能する。読出制御部の具体的な制御については後述する。 The system control unit 150 is a processor (CPU: Central Processing Unit) that directly or indirectly controls each element that makes up the imaging device 100. The system control unit 150 plays the role of various functional control units depending on the control method being executed. For example, when executing autofocus control of the first camera unit 110 and the second camera unit 120, it functions as a detection unit that performs phase difference detection for the subject image, and when displaying the captured image on the display 130, it functions as a display control unit. In particular, in this embodiment, it functions as a readout control unit that reads out output signals from the first imaging element 113 and the second imaging element 123 and generates pixel signals. Specific control by the readout control unit will be described later.

撮像装置100は、システム制御部150と連携する周辺要素として、主に、ワークメモリ151、画像処理部152、操作部160、記録部170、通信インタフェース180を備える。ワークメモリ151は、揮発性の高速メモリであり、例えばSRAM(Static Random Access Memory)によって構成される。ワークメモリ151は、第1AFE114および第2AFE124からそれぞれ順次変換された画素信号を受け取り、1フレーム分のフレームデータに纏めて記憶する。また、特定の画素信号を位相差信号として抽出し、AFのボケ量演算に用いる位相波形データを生成して記憶する。ワークメモリ151は、フレームデータを画像処理部153へ引き渡し、位相波形データをシステム制御部150へ引き渡す。また、ワークメモリ151は、画像処理部153が画像処理する処理段階やシステム制御部150が合焦処理する処理段階においても一時的な記憶領域として適宜利用される。 The imaging device 100 mainly includes a work memory 151, an image processing unit 152, an operation unit 160, a recording unit 170, and a communication interface 180 as peripheral elements that work in conjunction with the system control unit 150. The work memory 151 is a volatile, high-speed memory, such as a static random access memory (SRAM). The work memory 151 receives sequentially converted pixel signals from the first AFE 114 and the second AFE 124, and stores them as frame data for one frame. It also extracts specific pixel signals as phase difference signals, and generates and stores phase waveform data used to calculate the amount of blurring in AF. The work memory 151 passes the frame data to the image processing unit 153 and passes the phase waveform data to the system control unit 150. The work memory 151 is also used as a temporary storage area as appropriate during the image processing stage performed by the image processing unit 153 and the focusing stage performed by the system control unit 150.

画像処理部153は、例えば専ら画像処理を実行するASIC(Application Specific Integrated Circuit)によって構成され、受け取ったフレームデータに対して補間処理等の各種の画像処理を施し、予め定められたフォーマットに即した画像データを生成する。生成された画像データが記録用であれば記録部170に記録され、表示用であればディスプレイ130に表示される。 The image processing unit 153 is configured, for example, by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) that exclusively performs image processing, and performs various image processing such as interpolation on the received frame data to generate image data in a predetermined format. If the generated image data is for recording, it is recorded in the recording unit 170, and if it is for display, it is displayed on the display 130.

操作部160は、タッチパネル162を含む入力デバイスであり、ユーザが撮像装置100へ指示を与える場合に操作する部材である。撮像装置100が音声入力を受け付ける場合には、マイクも操作部160に含み得る。記録部170は、不揮発性のメモリであり、例えばSSD(Solid State Drive)によって構成される。記録部170は、撮像によって生成された画像データを記録する他にも、撮像装置100の動作時に必要な定数、変数、設定値、制御プログラム等を保持する。通信インタフェース180は、5G回線や無線LANの通信ユニットを含み得る。通信インタフェース180は、生成された画像データを外部機器へ転送する場合などに用いられる。 The operation unit 160 is an input device that includes a touch panel 162, and is a member that the user operates to give instructions to the imaging device 100. If the imaging device 100 accepts audio input, the operation unit 160 may also include a microphone. The recording unit 170 is non-volatile memory, and is configured, for example, by an SSD (Solid State Drive). In addition to recording image data generated by imaging, the recording unit 170 also holds constants, variables, setting values, control programs, etc. required for operation of the imaging device 100. The communication interface 180 may include a communication unit for a 5G line or wireless LAN. The communication interface 180 is used, for example, when transferring generated image data to an external device.

次に撮像素子の構造と画素信号の読出制御について説明する。本実施形態においては、第1撮像素子113と第2撮像素子123は同様の構造を有する撮像素子を採用し、第1AFE114と第2AFE124はこれらの撮像素子に対して同様の読出制御を実行する。そこで、ここでは第1カメラユニット110が動画像の撮像を行う場合を想定し、第1撮像素子113(以下、単に「撮像素子113」と称する)の構造と、第1AFE114(以下、単に「AFE114」と称する)を介したシステム制御部150(読出制御部)による読出制御について説明する。 Next, we will explain the structure of the image sensor and readout control of pixel signals. In this embodiment, the first image sensor 113 and the second image sensor 123 employ image sensors with similar structures, and the first AFE 114 and the second AFE 124 perform similar readout control on these image sensors. Therefore, assuming that the first camera unit 110 captures moving images, we will explain the structure of the first image sensor 113 (hereinafter simply referred to as "image sensor 113") and the readout control by the system control unit 150 (readout control unit) via the first AFE 114 (hereinafter simply referred to as "AFE 114").

図3は、撮像素子113の画素配列を説明する図である。撮像素子113は、それぞれの画素200が、第1光電変換部201と第2光電変換部202を含み、そのような画素200が二次元的に複数配列されて画素平面を構成している。第1光電変換部201と第2光電変換部202は、それぞれが正方形の画素領域を略二等分した略長方形を成す。画素200中心に対して、第1光電変換部201は第1の方向(図においては左側)に偏位しており、第2光電変換部202は第1の方向とは逆の第2の方向(図においては右側)に偏位している。
ある可能な実施例において、画素200のそれぞれは、2つ以上の光電変換部を含んでも良い。例えば、4つであり、前記4つの光電変換部は、2×2のような配列でも良いと理解されたい。
3 is a diagram illustrating the pixel array of the image sensor 113. In the image sensor 113, each pixel 200 includes a first photoelectric conversion unit 201 and a second photoelectric conversion unit 202, and a plurality of such pixels 200 are two-dimensionally arranged to form a pixel plane. The first photoelectric conversion unit 201 and the second photoelectric conversion unit 202 each form a substantially rectangular shape obtained by approximately dividing a square pixel area into two equal parts. With respect to the center of the pixel 200, the first photoelectric conversion unit 201 is offset in a first direction (to the left in the figure), and the second photoelectric conversion unit 202 is offset in a second direction opposite to the first direction (to the right in the figure).
In one possible embodiment, each of the pixels 200 may include two or more photoelectric conversion units, for example, four, and it should be understood that the four photoelectric conversion units may be arranged in a 2x2 array, for example.

図4は、画素200の構成を説明する図であり、第1光学系111(以下、単に「光学系111」と称する)の断面と、画素200の断面と、AFE114の回路の一部を、模式的に表す図である。 Figure 4 is a diagram explaining the configuration of the pixel 200, and is a schematic diagram showing a cross section of the first optical system 111 (hereinafter simply referred to as the "optical system 111"), a cross section of the pixel 200, and part of the circuitry of the AFE 114.

第1光電変換部201は、結像光学系である光学系111の第1部分領域PA1を通過する光束を受光する。第2光電変換部202は、光学系111の第1部分領域PA1とは異なる第2部分領域PA2を通過する光束を受光する。第1部分領域PA1と第2部分領域PA2は、互いに重なり合う領域を有していてもよい。いずれの光束も、画素の上部に配置されたマイクロレンズ211とカラーフィルタ212を通過して、それぞれの光電変換部へ到達する。 The first photoelectric conversion unit 201 receives a light beam that passes through a first partial area PA1 of the optical system 111, which is an imaging optical system. The second photoelectric conversion unit 202 receives a light beam that passes through a second partial area PA2, which is different from the first partial area PA1 of the optical system 111. The first partial area PA1 and the second partial area PA2 may have an overlapping area. Both light beams pass through a microlens 211 and a color filter 212 arranged above the pixel and reach the respective photoelectric conversion unit.

第1光電変換部201で蓄積された電荷は、第1スイッチ221が閉塞されたときにAD変換器230によってデジタル信号に変換され、画素信号として出力される。第2光電変換部202で蓄積された電荷は、第2スイッチ222が閉塞されたときにAD変換器230によってデジタル信号に変換され、画素信号として出力される。 The charge accumulated in the first photoelectric conversion unit 201 is converted into a digital signal by the AD converter 230 when the first switch 221 is closed, and is output as a pixel signal. The charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 202 is converted into a digital signal by the AD converter 230 when the second switch 222 is closed, and is output as a pixel signal.

図5は、読出制御部による画素信号の読出制御を説明する図である。読出制御部は、電荷蓄積状態にある画素200に対し、個別読出制御か一括読出制御のいずれかを実行することにより画素信号を生成させることができる。 Figure 5 is a diagram illustrating pixel signal readout control by the readout control unit. The readout control unit can generate pixel signals by performing either individual readout control or batch readout control on pixels 200 in a charge accumulation state.

図5(A)は、個別読出制御を説明する図である。個別読出制御では、まず、図5(A)上図に示すように、読出制御部は、第1スイッチ221を閉塞し、第2スイッチ222を開放したままにすることにより、第1光電変換部201に蓄積された電荷のみをAD変換器230によってAD変換し、画素信号Aを出力させる。このとき、第2光電変換部202に蓄積された電荷に変化はない。続いて、図5(A)下図に示すように、読出制御部は、第2スイッチ222を閉塞し、第1スイッチ221を開放することにより、第2光電変換部202に蓄積された電荷のみをAD変換器230によってAD変換し、画素信号Bを出力させる。このように、2度のAD変換を繰り返すことにより、第1光電変換部201の電荷に対応する画素信号Aと、第2光電変換部202の電荷に対応する画素信号Bを順次出力させることができる。画素信号Aも画素信号Bも共に同一画素から生成された信号であるので、ここではこれらを纏めて第1画素信号と称する。なお、画素信号Aと画素信号Bを生成する順序は逆であってもよい。 Figure 5(A) is a diagram illustrating individual readout control. In individual readout control, first, as shown in the upper diagram of Figure 5(A), the readout control unit closes the first switch 221 and leaves the second switch 222 open, thereby causing the AD converter 230 to AD convert only the charge accumulated in the first photoelectric conversion unit 201 and output pixel signal A. At this time, there is no change in the charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 202. Next, as shown in the lower diagram of Figure 5(A), the readout control unit closes the second switch 222 and opens the first switch 221, thereby causing the AD converter 230 to AD convert only the charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 202 and output pixel signal B. In this way, by repeating AD conversion twice, pixel signal A corresponding to the charge of the first photoelectric conversion unit 201 and pixel signal B corresponding to the charge of the second photoelectric conversion unit 202 can be output sequentially. Because pixel signal A and pixel signal B are both signals generated from the same pixel, they are collectively referred to here as the first pixel signal. Note that the order in which pixel signal A and pixel signal B are generated may be reversed.

図5(B)は、一括読出制御を説明する図である。一括読出制御では、読出制御部は、第1スイッチ221と第2スイッチ222を共に閉塞し、第1光電変換部201に蓄積された電荷と第2光電変換部202に蓄積された電荷を加算してAD変換器230によってAD変換し、第2画素信号を出力させる。このように、1度のAD変換により、第1光電変換部201の電荷と第2光電変換部202の電荷を足し合わせた電荷に対応する第2画素信号を出力させることができる。 Figure 5 (B) is a diagram illustrating batch readout control. In batch readout control, the readout control unit closes both the first switch 221 and the second switch 222, adds the charge accumulated in the first photoelectric conversion unit 201 and the charge accumulated in the second photoelectric conversion unit 202, performs AD conversion using the AD converter 230, and outputs a second pixel signal. In this way, a single AD conversion can output a second pixel signal corresponding to the charge obtained by adding the charge in the first photoelectric conversion unit 201 and the charge in the second photoelectric conversion unit 202.

通常のフレームレート(例えば30fpsや60fps)による通常撮像モードが選択されている場合には、読出制御部は、全ての画素に対して個別読出制御を適用する第1読出制御を実行する。この場合、第1画素信号である画素信号Aの画素値と画素信号Bの画素値を加算すれば、フレームデータにおける当該画素の画素値となる。また、ユーザに指定されたり自動アルゴリズムに選択されたりする特定被写体像に対応する画素群のそれぞれの画素信号Aと画素信号Bを別個に寄せ集めれば、当該特定被写体像に対する位相波形データを生成することができる。すなわち、全ての画素から第1画素信号が生成されていれば、任意の被写体に対して密な位相波形データを生成することができ、撮像期間中において動く被写体に対しても、高精度に合焦状態を維持することができる。 When a normal imaging mode with a normal frame rate (e.g., 30 fps or 60 fps) is selected, the readout control unit executes first readout control, which applies individual readout control to all pixels. In this case, the pixel value of the pixel in the frame data is determined by adding the pixel values of pixel signal A, which is the first pixel signal, and pixel signal B. Furthermore, by separately collecting pixel signals A and B of a pixel group corresponding to a specific subject image designated by the user or selected by an automatic algorithm, phase waveform data for the specific subject image can be generated. In other words, if first pixel signals are generated from all pixels, dense phase waveform data can be generated for any subject, making it possible to maintain a highly accurate focus state even for a moving subject during the imaging period.

一方で、通常のフレームレートよりも高速なフレームレート(例えば、120fpsや240fps)での撮像時に第1読出制御を実行しようとすると、全画素に対してそれぞれ2度のAD変換が必要なことから、消費電力が大幅に増大する。消費電力の増大は、撮像装置の使用時間を短縮させるばかりでなく、発生する熱により撮像装置の動作を不安定にさせる場合がある。また、2度のAD変換に要する処理時間や、生成された膨大な第1画素信号を処理する処理時間が、フレームレートの周期に収まらなくなる場合もある。すなわち、読出処理やデータ処理が高速なフレームレートに追い付かなくなることがある。このような状態に陥ると、被写体の合焦状態を維持できなくなるばかりか、フレーム画像が生成できなくなる場合もある。 On the other hand, when attempting to perform first readout control during image capture at a frame rate faster than the normal frame rate (for example, 120 fps or 240 fps), two AD conversions are required for each pixel, resulting in a significant increase in power consumption. This increase in power consumption not only shortens the usage time of the image capture device, but can also cause the image capture device to become unstable due to the heat generated. Furthermore, the processing time required for the two AD conversions and the processing time required to process the enormous amount of generated first pixel signals may not fit within the frame rate cycle. In other words, the readout process and data processing may not be able to keep up with the high-speed frame rate. When this happens, not only will it be impossible to maintain focus on the subject, but it may also be impossible to generate frame images.

そこで、本実施形態においては、高速なフレームレートが設定されている撮像モードが選択されている場合には、個別読出制御と一括読出制御を混在させる第2読出制御を実行する。高速なフレームレートが設定されている撮像モードとしては、再生時には通常のフレームレートで再生することにより、実際よりはスローでありながら滑らかに動く被写体映像を楽しむことができるハイフレームモード(スローモーションモード)等が挙げられる。 In this embodiment, when an imaging mode with a high frame rate is selected, a second readout control that combines individual readout control and batch readout control is executed. An example of an imaging mode with a high frame rate is high frame mode (slow motion mode), which plays back images at a normal frame rate, allowing you to enjoy smooth, yet slower-moving, subject footage.

第2読出制御を行う場合、撮像素子111の全有効画素に対して、個別読出制御を適用する第1画素と一括読出制御を適用する第2画素に振り分ける設定を事前に行っておく。図6は、第2読出制御を行う場合の第1画素と第2画素の設定を説明する図である。図において、太枠で囲まれた画素が第1画素200aに設定されており、それ以外の画素は第2画素200bに設定されている。 When performing the second readout control, all effective pixels of the image sensor 111 are set in advance to be divided into first pixels to which individual readout control is applied and second pixels to which collective readout control is applied. Figure 6 is a diagram explaining the setting of first and second pixels when performing the second readout control. In the figure, the pixels surrounded by a thick frame are set as first pixels 200a, and the other pixels are set as second pixels 200b.

第1画素200aは、図の例においては、縦5画素×横5画素に1つの割合で周期的に設定されている。このように第1画素200aが第2画素200bに囲まれて離散的に配置されていることにより、個別読出制御を行う第1画素200aの数を大幅に抑制することができる。第1画素200aの数を大幅に抑制することにより、全体の消費電力を抑制できる。また、生成される画素信号量も抑制できるので演算処理に要する時間を短縮でき、高速なフレームレートであっても、AF処理やフレーム画像の生成を適切に継続することができる。 In the example shown in the figure, the first pixels 200a are periodically arranged at a ratio of one for every five pixels vertically and five pixels horizontally. By arranging the first pixels 200a discretely in this manner, surrounded by the second pixels 200b, it is possible to significantly reduce the number of first pixels 200a that perform individual readout control. By significantly reducing the number of first pixels 200a, it is possible to reduce overall power consumption. Furthermore, since the amount of pixel signals generated can also be reduced, the time required for calculation processing can be shortened, and AF processing and frame image generation can continue appropriately even at high frame rates.

ただし、AF処理を行うための位相波形データは、離散的に配置されている第1画素200aからしか得られないので、合焦精度の低下とのバランスを考慮する必要がある。すなわち、第1画素200aと第2画素200bの割合は、省電力、高速処理化のメリットと、合焦精度の低下のデメリットのバランスを考慮して決定される。例えば、ユーザが複数のフレームレートを選択可能な場合において、高速なフレームレートの場合ほど第1画素200aの第2画素200bに対する割合を小さくするなどの調整を行い得る。
AF処理を行うための離散的に配置されている第1画素200aは複数の方式に配置されても良い。例えば、一定の比率で平均的に配置され、即ち、第1画素200aは、一定の比率で全部の画素に亘って分布される。この方式で全体の合焦性能を均一的に保持することができ、または、画像の中央部に夥多な第1画素200aが設置され、縁部に希少な第1画素200aが設置される。このような中央優先の設置手段は、ポートレートモードまたは特定の部分を際立たせるモードに対して設置され、画像の中央でより良い合焦性能が提供されると理解されたい。
However, because the phase waveform data for AF processing can only be obtained from the discretely arranged first pixels 200a, it is necessary to consider the balance with the reduction in focusing accuracy. In other words, the ratio of the first pixels 200a to the second pixels 200b is determined by considering the balance between the advantages of power saving and high-speed processing and the disadvantage of reduced focusing accuracy. For example, if the user can select multiple frame rates, an adjustment can be made such that the ratio of the first pixels 200a to the second pixels 200b is reduced for a faster frame rate.
The discretely arranged first pixels 200a for performing AF processing may be arranged in a variety of ways. For example, the first pixels 200a may be arranged evenly at a fixed ratio, i.e., the first pixels 200a may be distributed across all pixels at a fixed ratio. This arrangement can maintain uniform overall focusing performance, or a large number of first pixels 200a may be arranged in the center of the image and fewer first pixels 200a may be arranged on the edges. It should be understood that such a center-prioritized arrangement method is used for portrait mode or a mode that emphasizes a specific part, and provides better focusing performance in the center of the image.

また、限られた第1画素200aであっても合焦精度を改善するために、位相波形を生成するためのウィンドウ幅を調整してもよい。図7は、位相波形を生成するためのウィンドウ幅を説明する図である。 Furthermore, to improve focusing accuracy even with a limited number of first pixels 200a, the window width for generating the phase waveform may be adjusted. Figure 7 is a diagram explaining the window width for generating the phase waveform.

図7(A)は、全ての画素200に対して個別読出制御を適用する第1読出制御を行う場合に設定される第1ウィンドウ幅を表す。第1ウィンドウ幅は、W画素分に設定されており、第1読出制御を行う場合には、検出部は、これらの画素200から生成される画素信号Aと画素信号Bを用いて位相波形を生成し、被写体像に対する位相差検出を行って、フォーカスするようになる。 7A shows the first window width set when performing the first readout control that applies individual readout control to all pixels 200. The first window width is set to W 1 pixel, and when performing the first readout control, the detection unit generates a phase waveform using pixel signals A and B generated from these pixels 200, and performs phase difference detection for the subject image to achieve focusing.

図7(B)は、個別読出制御と一括読出制御を混在させる第2読出制御を行う場合に設定される第2ウィンドウ幅を表す。第2ウィンドウ幅は、W画素よりも多いW画素分に設定されており、第2読出制御を行う場合には、検出部は、この第2ウィンドウ幅に含まれる画素200のうち、個別読出制御の対象となる第1画素200aから生成される画素信号Aと画素信号Bを用いて位相波形を生成し、被写体像に対する位相差検出を行う。 7B shows the second window width set when performing second readout control, which combines individual readout control and batch readout control. The second window width is set to W2 pixels, which is greater than W1 pixel . When performing second readout control, the detection unit generates a phase waveform using pixel signal A and pixel signal B generated from the first pixel 200a that is the target of individual readout control among the pixels 200 included in this second window width, and performs phase difference detection for the subject image.

すなわち、第2読出制御を行う場合に、第1読出制御を行う場合と同じ第1ウィンドウ幅を設定してしまうと生成可能な位相波形が短小になってしまうところ、第1ウィンドウ幅よりも大きい第2ウィンドウ幅を設定して生成する位相波形の長さを長くしすることにより、位相差検出の精度低下を補うものである。ただし、ウィンドウ幅を大きくすると、その分だけ複数の被写体を跨いで捉える可能性も大きくなり遠近競合が起こりやすくなる。したがって、ウィンドウ幅の拡大は、第1画素200aの第2画素200bに対する割合に応じて適切に設定するとよい。 In other words, when performing second readout control, if the same first window width as when performing first readout control is set, the phase waveform that can be generated will be short. However, by setting a second window width larger than the first window width and lengthening the length of the phase waveform that is generated, this reduces the accuracy of phase difference detection. However, if the window width is increased, the possibility of capturing multiple subjects across the image increases, making perspective conflicts more likely to occur. Therefore, it is best to set the window width appropriately according to the ratio of first pixels 200a to second pixels 200b.

次に、一連の動画撮像処理におけるシステム制御部150の処理手順について説明する。図8は、システム制御部150の処理手順を示すフロー図である。 Next, the processing steps of the system control unit 150 in the video capture process will be described. Figure 8 is a flow diagram showing the processing steps of the system control unit 150.

システム制御部150は、ステップS101で、通常のフレームレートが設定された第1モードと、通常のフレームレートよりも高速なフレームレートが設定されている第2モードの選択をユーザから受け付ける。システム制御部150は、選択された撮像モードに切り替え、ステップS102で、ユーザから撮像開始の指示を待ち受ける。撮像開始の指示を受け付けたらステップS103へ進み、現在の撮像モードを確認し、第1モード(通常のフレームレート)であればステップS104へ進み、第2モード(高速なフレームレート)であればステップS108へ進む。 In step S101, the system control unit 150 accepts from the user a selection between a first mode in which a normal frame rate is set and a second mode in which a frame rate faster than the normal frame rate is set. The system control unit 150 switches to the selected imaging mode and waits for an instruction to start imaging from the user in step S102. If an instruction to start imaging is accepted, the system control unit 150 proceeds to step S103, where it checks the current imaging mode. If the current imaging mode is the first mode (normal frame rate), it proceeds to step S104, and if the current mode is the second mode (higher frame rate), it proceeds to step S108.

ステップS103からステップS104へ進むと、システム制御部150は読出制御部として、第1読出制御を実行する。続くステップS105では、システム制御部150は検出部として、特定被写体像に対応する画素群に設定された第1ウィンドウ幅から位相波形を生成し、位相差検出を行って、AF処理を実行する。続くステップS106で、システム制御部150は、設定された通常のフレームレートに従って1フレーム分のフレームデータを生成する。システム制御部150は、ステップS107で、ユーザから撮像停止の指示を受けたかを確認する。撮像停止の指示を受けていなければステップS104へ戻って動画撮像を継続し、撮像停止の指示を受けていれば、それまで蓄積されたフレームデータに対し、設定されたフォーマット処理を施して動画ファイルを生成し、一連の処理を終了する。 Proceeding from step S103 to step S104, the system control unit 150, functioning as a readout control unit, executes first readout control. In the following step S105, the system control unit 150, functioning as a detection unit, generates a phase waveform from the first window width set for the pixel group corresponding to the specific subject image, performs phase difference detection, and executes AF processing. In the following step S106, the system control unit 150 generates one frame of frame data in accordance with the set normal frame rate. In step S107, the system control unit 150 checks whether an instruction to stop image capture has been received from the user. If an instruction to stop image capture has not been received, the system control unit 150 returns to step S104 and continues video capture. If an instruction to stop image capture has been received, the system control unit 150 performs the set formatting process on the frame data accumulated up to that point to generate a video file, and the series of processes ends.

ステップS103からステップS108へ進むと、システム制御部150は読出制御部として、第2読出制御を実行する。続くステップS109では、システム制御部150は検出部として、特定被写体像に対応する画素群に設定された第2ウィンドウ幅から位相波形を生成し、位相差検出を行って、AF処理を実行する。続くステップS110で、システム制御部150は、設定された高速のフレームレートに従って1フレーム分のフレームデータを生成する。システム制御部150は、ステップS111で、ユーザから撮像停止の指示を受けたかを確認する。撮像停止の指示を受けていなければステップS108へ戻って動画撮像を継続し、撮像停止の指示を受けていれば、それまで蓄積されたフレームデータに対し、設定されたフォーマット処理を施して動画ファイルを生成し、一連の処理を終了する。 When the process proceeds from step S103 to step S108, the system control unit 150, functioning as a readout control unit, executes second readout control. In the following step S109, the system control unit 150, functioning as a detection unit, generates a phase waveform from the second window width set for the pixel group corresponding to the specific subject image, performs phase difference detection, and executes AF processing. In the following step S110, the system control unit 150 generates one frame's worth of frame data in accordance with the set high-speed frame rate. In step S111, the system control unit 150 checks whether an instruction to stop image capture has been received from the user. If an instruction to stop image capture has not been received, the process returns to step S108 to continue video capture; if an instruction to stop image capture has been received, the system control unit 150 performs the set formatting process on the frame data accumulated up to that point to generate a video file, and the process ends.

以上で説明した本実施形態においては、動画像を撮像する場合を想定したが、静止画像を撮像する場合であっても同様のフォーカス制御を実行し得る。すなわち、シャッタボタンがタップされるたびに一枚の静止画像を得る場合や、低速で連写画像を得る撮像モードが選択された場合には全ての画素200に対して個別読出制御を適用する第1読出制御を適用し、高速で連写画像を得る撮像モードが選択された場合には個別読出制御と一括読出制御を混在させる第2読出制御を適用することができる。
ある可能な実施態様において、異なる撮像フレームレートまたは連写速度に基づいて2つ以上の撮像モードを設置しても良い。各モードは、異なるフォーカス精度にそれぞれに対応する。例えば、フレームレートが高ければ高い/連写速度が早ければ早いほど、フォーカス用の画素が少なくなるため、消費電力と性能とのバランスを柔軟に取ることになる。
In the embodiment described above, it is assumed that a moving image is captured, but similar focus control can be performed even when a still image is captured. That is, when a still image is captured each time the shutter button is tapped or when an imaging mode for capturing continuous images at a low speed is selected, a first readout control that applies individual readout control to all of the pixels 200 can be applied, and when an imaging mode for capturing continuous images at a high speed is selected, a second readout control that combines individual readout control and batch readout control can be applied.
In one possible embodiment, two or more imaging modes may be provided based on different imaging frame rates or continuous shooting speeds, each corresponding to a different focusing accuracy. For example, the higher the frame rate/faster the continuous shooting speed, the fewer pixels are used for focusing, providing a flexible balance between power consumption and performance.

100…撮像装置、110…第1カメラユニット、111…第1光学系(光学系)、112…第1駆動機構(駆動機構)、113…第1撮像素子(撮像素子)、114…第1アナログフロントエンド(AFE)、120…第2カメラユニット、121…第2光学系、122…第2駆動機構、123…第2撮像素子、124…第2アナログフロントエンド、130…ディスプレイ、150…システム制御部、151…ワークメモリ、152…画像処理部、160…操作部、162…タッチパネル、170…記録部、180…通信インタフェース、200…画素、200a…第1画素、200b…第2画素、201…第1光電変換部、202…第2光電変換部、210…マイクロレンズ、212…カラーフィルタ、221…第1スイッチ、222…第2スイッチ、230…AD変換器 100...imaging device, 110...first camera unit, 111...first optical system (optical system), 112...first drive mechanism (drive mechanism), 113...first image sensor (image sensor), 114...first analog front end (AFE), 120...second camera unit, 121...second optical system, 122...second drive mechanism, 123...second image sensor, 124...second analog front end, 130...display, 150...system System control unit, 151...work memory, 152...image processing unit, 160...operation unit, 162...touch panel, 170...recording unit, 180...communication interface, 200...pixel, 200a...first pixel, 200b...second pixel, 201...first photoelectric conversion unit, 202...second photoelectric conversion unit, 210...microlens, 212...color filter, 221...first switch, 222...second switch, 230...AD converter

Claims (4)

撮像装置であって、
結像光学系の第1部分領域を通過する光束を受光する第1光電変換部と前記第1部分領域とは異なる第2部分領域を通過する光束を受光する第2光電変換部とを少なくとも含む画素が二次元的に複数配列された撮像素子と、
第1モードが選択されている場合には、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて画素信号を生成させる第1読出制御を行い、前記第1モードで設定されているフレームレートよりも高速なフレームレートが設定されている第2モードが選択されている場合には、前記画素のうち離散的に設定された第1画素では前記第1光電変換部と前記第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて第1画素信号を生成させると共に、前記画素のうち前記第1画素ではない第2画素では前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の電荷を加算した後にAD変換させて第2画素信号を生成させる第2読出制御を行う読出制御部と
を備え
前記撮像装置は、検出部を備え、
前記検出部は、前記読出制御部が前記第2読出制御を行う場合には、位相波形を生成するためのウィンドウ幅を、前記第1読出制御を行う場合よりも大きくする、撮像装置。
An imaging device,
an image sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, each pixel including at least a first photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a first partial region of an imaging optical system and a second photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a second partial region different from the first partial region;
a readout control unit that, when a first mode is selected, performs first readout control to separately AD convert the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to generate pixel signals, and when a second mode in which a frame rate faster than the frame rate set in the first mode is selected, performs second readout control to separately AD convert the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to generate first pixel signals in first pixels that are discretely set among the pixels, and adds together the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit and then AD converts them to generate second pixel signals in second pixels that are not the first pixels among the pixels ,
the imaging device includes a detection unit,
When the readout control unit performs the second readout control, the detection unit increases a window width for generating a phase waveform compared to when the readout control unit performs the first readout control .
前記検出部は、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部のそれぞれの電荷が別個にAD変換された画素信号を用いて位相差検出オートフォーカスを行う、請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1 , wherein the detection unit performs phase difference detection autofocus using pixel signals obtained by separately AD-converting the electric charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit. 読出制御方法であって、
結像光学系の第1部分領域を通過する光束を受光する第1光電変換部と前記第1部分領域とは異なる第2部分領域を通過する光束を受光する第2光電変換部とを含む画素が二次元的に複数配列された撮像素子から画素信号を読み出すステップと、
第1モードと、前記第1モードで設定されているフレームレートよりも高速なフレームレートが設定されている第2モードから一つのモードを決定するステップと、
前記第1モードである場合には、前記第1光電変換部と前記第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて画素信号を生成させる第1読出制御を行い、前記第2モードである場合には、前記画素のうち離散的に設定された第1画素では前記第1光電変換部と前記第2光電変換部のそれぞれの電荷を別個にAD変換させて第1画素信号を生成させると共に、前記画素のうち前記第1画素ではない第2画素では前記第1光電変換部と前記第2光電変換部の電荷を加算した後にAD変換させて第2画素信号を生成させる第2読出制御を行うステップと、を含み、
前記第2読出制御を行う場合には、位相波形を生成するためのウィンドウ幅を、前記第1読出制御を行う場合よりも大きくする、読出制御方法。
A read control method, comprising:
reading out pixel signals from an image sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, each pixel including a first photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a first partial region of an imaging optical system and a second photoelectric conversion unit that receives a light beam passing through a second partial region different from the first partial region;
determining one mode from a first mode and a second mode in which a frame rate higher than that set in the first mode is set;
a step of performing a first readout control in the first mode to separately AD convert the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to generate a pixel signal, and performing a second readout control in the second mode to separately AD convert the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit to generate a first pixel signal in first pixels that are discretely set among the pixels, and to add up the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit and then AD convert the sum to generate a second pixel signal in second pixels that are not the first pixels among the pixels,
A readout control method , wherein, when the second readout control is performed, a window width for generating a phase waveform is made larger than when the first readout control is performed .
前記第1光電変換部と前記第2光電変換部のそれぞれの電荷が別個にAD変換された画素信号を用いて位相差検出オートフォーカスを行う、
請求項に記載の読出制御方法。
performing phase difference detection autofocus using pixel signals obtained by separately AD-converting the charges of the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit;
The read control method according to claim 3 .
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