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JP4708595B2 - Imaging apparatus and camera - Google Patents

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JP4708595B2
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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    • H01L27/146Imager structures
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置、カメラ、及び撮像装置の制御方法に関し、更に詳しくは、撮影レンズの瞳の異なる位置を透過する光束を受光して瞳分割方式の焦点検出を可能とする撮像装置と、当該撮像装置を搭載したカメラ、及び当該撮像装置の制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
撮影レンズの焦点状態を検出する方式の一つとして、センサの各画素にマイクロレンズが形成された2次元のセンサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特開昭55−111928号公報及び特開昭58−24105号公報に開示されている。
【0003】
また、本出願人はデジタルスチルカメラに用いられるCMOSイメージセンサ(撮像装置)を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置を特願平11−306815号公報で提案している。
【0004】
図16は特願平11−306815号公報で提案している、イメージセンサを用いた瞳分割方式の焦点検出方法の原理説明図、図17はイメージセンサの画素レイアウトの一部を示す概略平面図である。イメージセンサ10は撮影レンズ5の予定結像面に配置されている。また、イメージセンサ10の各画素は2つの光電変換領域13α及び13βから構成されており、各光電変換領域の撮影レンズ側に形成されたマイクロレンズ11によって、光電変換領域13α及び13βは撮影レンズ5の瞳と略結像関係になるように設定されている。
【0005】
ここで、光電変換領域13αは撮影レンズ5の瞳の図中上方を透過する光束を受光し、光電変換領域13βは撮影レンズ5の瞳の図中下方を透過する光束を受光する。焦点検出時は、図17に示すように光電変換領域α及び光電変換領域βからの出力を独立して読み出し、さらに複数の画素からの出力より撮影レンズの異なる瞳位置を透過した光束による像が生成される。
【0006】
撮影レンズの異なる瞳位置を透過した光束より生成される像を用いて焦点検出を行う方法は、特開平5−127074号公報に開示されているように公知の技術である。
【0007】
一方、通常撮影時は、光電変換領域13αと光電変換領域13βの出力を画素内で加算して出力するように構成している。
【0008】
ところでCMOSイメージセンサの露光制御として、特開平5−75931号公報にはランダムアクセス型撮像素子の露光制御方法が開示されている。同公報においては、照明光量の少ない領域では露光時間を長く設定するような露光制御方法が開示されている。
【0009】
また上記従来の焦点検出装置に用いられるCMOSイメージセンサは、電子ビューファインダ等で常時撮影画像を表示する場合、ローリングシャッタ方式にて蓄積時間制御が行われる。ローリングシャッタ方式の場合、イメージセンサの1ラインは同一蓄積時間で制御されることになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図16に示すようにイメージセンサ10の各光電変換領域13α、13βは撮影レンズ5の瞳の異なる位置を透過する光束を受光しているため、撮影画面の周辺領域ではいわゆるCOS4乗則の影響で光電変換領域13α、13β間で出力のアンバランスが発生する。
【0011】
図18に、均一輝度の被写体を見た場合のイメージセンサ10の1ライン上での光電変換領域αと光電変換領域βの出力の例を示す。中心領域(光軸周辺)では光電変換領域αと光電変換領域βの出力差は小さいが、周辺になるに従ってより大きな出力差が発生する。図18の領域δにおいて光電変換領域α及び光電変換領域βで検出される線像を示したものが図19である。撮影レンズの焦点状態を検出するためには、像Iαと像Iβの相関をとらなければならないが、出力差があるために2像の一致度が低下し、焦点検出精度が低下するという欠点があった。
【0012】
そこで特開平3-214133号公報では、撮影レンズの周辺光量低下等の光量分布情報を求めて、光電変換部にて検出された被写体像信号に対して光量分布情報に応じた処理を行って、撮影レンズのデフォーカス量を検出する焦点検出装置が開示されている。
【0013】
しかしながら、イメージセンサの光電変換領域αと光電変換領域βからの出力差が大きい場合、光電変換領域αと光電変換領域βの出力像信号のレベルを合わせるために出力の低い光電変換領域の出力像信号を増幅すると、ノイズ成分も増幅してしまい、精度の高い焦点検出結果が得られないという欠点があった。
【0014】
さらに撮影レンズが交換可能なデジタルカメラシステムの場合、カメラに装着される撮影レンズによって出力の特性が図18に示すものと異なるため、その結果、撮影レンズによって焦点検出精度が変化するという欠点があった。
【0015】
さらに図18に示すように、同一ライン上でも画像出力を取り出す領域が異なると光電変換領域αと光電変換領域βの出力差も異なるため、焦点検出を行う領域によって焦点検出精度が変化するという欠点があった。
【0016】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、同一画素の各光電変換領域に入射する光量が異なる場合も、各光電変換領域の出力がほぼ同等となるように制御して、焦点検出の精度を向上させることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、着脱可能な撮影レンズを介して入射する光学像を光電変換する本発明の撮像装置は、各画素内に一つのマイクロレンズを通過した光を受光する2つの光電変換手段を有し、接続された撮影レンズの光軸を含む2次元エリアに複数配された画素と、前記撮影レンズの焦点を調節する際の信号を抽出する際、前記撮影レンズの光軸を含む2次元エリア内の前記複数の画素内の2つの光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段の電荷蓄積時間を、光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段の電荷蓄積時間よりも短くするように、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段は第1の転送パルスにより、また前記撮影レンズの光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段は第2の転送パルスによりそれぞれ独立に制御する制御手段とを有する。
【0020】
また、好適な別の一様態によれば、各画素内に一つのマイクロレンズを通過した光を受光する2つの光電変換手段を有し、接続された撮影レンズの光軸を含む2次元エリアに複数配された画素と、前記撮影レンズの光軸を含む2次元エリア内の前記複数の画素内の2つの光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段は第1の転送パルスにより、また前記撮影レンズの光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段は第2の転送パルスによりそれぞれ独立に制御する制御手段と、前記撮影レンズの光軸を含む2次元エリア内の前記複数の画素の光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段から得られる信号に第1のゲインをかける第1の増幅手段と、前記複数の画素の光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段から出力される信号に、第1のゲインよりも大きい第2のゲインをかける第2の増幅手段とを有し、前記制御手段は、更に、接続された撮影レンズに応じて、前記第1及び第2のゲインを制御する。
【0021】
また、上記目的を達成するために、本発明のカメラは、上記いずれかの撮像装置を搭載する。
【0022】
本発明の好適な一様態によれば、前記撮像装置の各画素の2つの光電変換領域から出力される信号に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出手段を更に有し、前記制御手段は前記焦点検出手段で用いる撮像装置上の焦点検出領域の位置に応じて、前記第1及び第2のゲインを制御する。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0027】
<第1の実施形態>
図1は本発明の撮像装置(以下、「イメージセンサ」と呼ぶ。)を具備した本第1の実施形態におけるカメラの概略構成図を示す。
【0028】
図1において、図16に示す構成と同様の構成については同じ参照番号を付す。10はイメージセンサ(撮像装置)で、デジタルスチルカメラの本体(以下、「カメラ本体」と呼ぶ。)1の撮影レンズ5の予定結像面に配置されている。カメラ本体1には、カメラ全体を制御するCPU20、イメージセンサ10を駆動制御するイメージセンサ制御回路21、イメージセンサ10により撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路24、画像処理された画像信号を表示する液晶表示素子9と、それを駆動する液晶表示素子駆動回路25、液晶表示素子9に表示された被写体像を観察するための接眼レンズ3、イメージセンサ10にて撮像された画像を記録するメモリ回路22、画像処理回路24にて画像処理された画像をカメラ外部に出力するためのインターフェース回路23とが含まれている。メモリ回路22には、撮影レンズの固有情報(開放F値、射出窓情報等)も記憶されている。
【0029】
撮影レンズ5はカメラ本体1に対して着脱可能であり、便宜上2枚のレンズ5a、5bで図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成され、カメラ本体1のCPU20から送られてくる焦点調節情報を電気接点26を介してレンズCPU50にて受信し、その焦点調節情報に基づいて撮影レンズ駆動機構51によって合焦状態に調節される。また53は絞り装置で、絞り駆動機構52によって所定の絞り値に絞り込まれるようになっている。また、CPU20は焦点検出も行う。
【0030】
図2は、本発明の第1の実施形態においてイメージセンサ10に用いられるCMOSイメージセンサの1画素の断面図である。同図において、117はp型ウェル、118はMOSのゲート絶縁膜であるSiO2膜である。126α及び126βは表面pであり、n層125α及び125βとでそれぞれ光電変換部101α及び101βを構成する。120α及び120βは光電変換部101α及び101βに蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン部(以下、「FD部」と呼ぶ。)121へ転送するための転送ゲートである。また、129はカラーフィルタ、130はマイクロレンズで、マイクロレンズ130は撮影レンズ5の瞳とイメージセンサ10の光電変換部101とが略共役になるような形状及び位置に形成されている。
【0031】
また光電変換部101α及び101βは、FD部121を挟んで2つの領域、α領域とβ領域(以下、それぞれ「光電変換領域α、光電変換領域β」と呼ぶ。)とにそれぞれ形成されており、さらに各光電変換領域α及び光電変換領域βで発生した光電荷をそれぞれFD部121へ転送する転送ゲート120α、120βが形成されている。
【0032】
通常撮影時は、光電変換領域αと光電変換領域βで発生した光電荷が各転送ゲート120α、120βを介してFD部121に転送され、加算されるように制御される。一方、撮影レンズ5の焦点状態を検出する際は、光電変換領域α及び光電変換領域βからのFD部121への光電荷の転送は独立して行われ、光電荷が加算されないように転送ゲート120α及び120βが制御される。
【0033】
図3は、本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサ10の1ラインを概略的に示した平面図で、図中網掛けされた中央の画素は、撮影レンズ5の光軸上にある画素を示している。イメージセンサ10の各画素中の2つの光電変換領域α、βは、撮影レンズ5の光軸上にある画素に近い側の光電変換領域と、遠い側の光電変換領域とがそれぞれ独立に制御可能であるように構成されている。
【0034】
すなわち、各画素中の2つの光電変換領域のうち、図中の中心画素の左側にある画素における中心画素に近い光電変換領域βと、中心画素の右側にある画素における中心画素に近い光電変換領域αとが同じタイミングで制御されるようになっている。同様に、各画素中の2つの光電変換領域のうち、図3の中心画素の左側において中心画素から遠い光電変換領域αと、中心画素の右側にある画素における中心画素から遠い光電変換領域βとが同じタイミングで制御されるようになっている。
【0035】
図4は本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサ10の概略回路構成図である。なお、図4では、図面の簡略化のために2列×2行の2次元エリアセンサを示しているが、実際は数百万画素の画素から構成されている。
【0036】
図4において、101は光電変換部、103は転送スイッチMOSトランジスタ、104はリセット用MOSトランジスタ、105はソースフォロワアンプMOSトランジスタ、106は水平選択スイッチMOSトランジスタ、107はソースフォロワの負荷MOSトランジスタ、108は暗出力転送MOSトランジスタ、109は明出力転送MOSトランジスタ、110は暗出力蓄積容量CTN、111は明出力蓄積容量CTS、112は水平転送MOSトランジスタ、113は水平出力線リセットMOSトランジスタ、114は差動増幅器である。115は水平走査回路、116は垂直走査回路で、図1に示すイメージセンサ制御回路21を構成している。
【0037】
図4において、1ライン目の左の画素(第0画素)は図3に示す左端の画素に相当し、1ライン目の右の画素(第i画素)は図3における右端の画素に相当している。また、撮影レンズ5の光軸は第0画素と第i画素との間に存在する。
【0038】
そして、各画素における、撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換部、例えば第0画素の光電変換部101β0と第i画素の光電変換部101αi に対応する転送スイッチ103β0と転送スイッチ103αiは、同じ制御パルスΦTXα0により制御されるように構成されている。また、各画素における、撮影レンズ5の光軸から遠い側の光電変換部、例えば第0画素の光電変換部101α0と第i画素の光電変換部101βiに対応する転送スイッチ103α0と転送スイッチ103βiは、同じ制御パルスΦTXβ0により制御されるように構成されている。
【0039】
次に図5のタイミングチャートを用いてイメージセンサ10の動作を説明する。本発明のCMOSイメージセンサ10を有するカメラ1は、イメージセンサ10により撮影された画像を常時液晶表示素子9にて観察可能なように構成されているため、ローリングシャッタ方式の蓄積制御が行われる。
【0040】
図5はイメージセンサ10で焦点検出を行う際の第0ラインのタイミングチャートを示している。撮影レンズ5の焦点状態の検出を行う場合、各画素の光電変換領域α及び光電変換領域βのそれぞれの出力から得られる2つの画像の相関演算を行い、2つの画像の像ずれ量から撮影レンズ5の焦点状態を検出するが、設定された焦点検出領域で2つの画像の出力がほぼ同等になるように光電変換領域α及び光電変換領域βの蓄積時間が設定されている。実際には、1画素中の2つの光電変換領域のうち、撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域よりも、撮影レンズ5の光軸から遠い側の光電変換領域の蓄積時間が長くなるように制御パルスΦTXα0及びΦTXβ0が制御される。制御パルスΦTXα0及びΦTXβ0は垂直走査回路116にて生成される。
【0041】
まず撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域の光電荷の読み出しが実行される。制御パルスΦS0をハイとして水平選択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ、第0ラインの画素部を選択する。次に制御パルスΦR0をローとしFD部121のリセットを止め、FD部121をフローティング状態にし、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105のゲート・ソース間をスルーとしたのち、所定時間後制御パルスΦTNαをハイとし、FD部121の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量110に出力させる。ここで、第0ラインの第0画素部の暗電圧は蓄積容量110β0に出力され、第i画素部の暗電圧は蓄積容量110αiに出力される。
【0042】
次に、第0ラインの撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域の出力を行うため、制御パルスΦTXα0をハイとして転送スイッチMOSトランジスタ103を導通し、光発生キャリアをFD部121に転送する。フォトダイオードの光電変換部101からの電荷がFD部121に転送されることにより、FD部121の電位が光に応じて変化することになる。この時、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105がフローティング状態であるので、FD部121の電位を制御パルスΦTSαをハイとして蓄積容量111に出力する。ここで、第0ラインの第0画素部の光出力は蓄積容量111β0に出力され、第i画素部の光出力は蓄積容量111αiに出力される。この時点で第0ラインの各画素の撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量110と111に蓄積される。
【0043】
つぎに、撮影レンズ5の光軸から近い側の光電変換領域の蓄積時間を撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域の蓄積時間に対して相対的にΔtだけ短く蓄積制御するために、最初に制御パルスΦTXα0をハイとしたΔt時間後、再度制御パルスΦTXα0をハイとして転送スイッチMOSトランジスタ103を導通し、Δt時間に発生し蓄積された光電荷をFD部121に転送する。このとき、制御パルスΦR0をハイとしておけば、FD部121の電荷は消滅する。さらに、制御パルスΦTXα0をローとして転送スイッチMOSトランジスタ103を閉じれば、撮影レンズの光軸から近い側の光電変換領域にて光電荷の再蓄積が開始され、再度光電荷の読み出しが行われるまで光電荷は蓄積される。
【0044】
引き続き撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域の光電荷の読み出しが実行される。制御パルスΦS0をハイとして水平選択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ、第0ラインの画素部を選択する。次に制御パルスΦR0をローとしFD部121のリセットを止め、FD部121をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105のゲート・ソース間をスルーとしたのち、所定時間後制御パルスΦTNβをハイとし、FD部121の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量110に出力させる。ここで、第0ラインの第0画素部の暗電圧は蓄積容量110α0に出力され、第i画素部の暗電圧は蓄積容量110βiに出力される。
【0045】
次に、第0ラインの各画素の撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域の出力を行うため、制御パルスΦTXβ0をハイとして転送スイッチMOSトランジスタ103を導通し、光電荷をFD部121に転送する。フォトダイオードの光電変換部101からの電荷がFD部121に転送されることにより、FD部121の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105がフローティング状態であるので、FD部121の電位を制御パルスΦTSβをハイとして蓄積容量111に出力する。ここで、第0ラインの第0画素部の光出力は蓄積容量111α0に出力され、第i画素部の光出力は蓄積容量111βiに出力される。この時点で第0ラインの各画素の撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量110と111に蓄積される。制御パルスΦTXβ0をローとして転送スイッチMOSトランジスタ103を閉じれば、撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域に光電荷の蓄積が開始され、再度光電荷の読み出しが行われるまで光電荷は蓄積される。
【0046】
なお、光電変換部101にて発生した光電荷は、まず各画素において撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域から蓄積容量111に読み出し、その後で撮影レンズ5の光軸に遠い側の光電変換領域から蓄積容量111に読み出しを行うように制御するが、イメージセンサ10から外部への出力はそのあとの信号の並べ替え処理を行わないで済むように、各画素の光電変換領域の分割方向が同じ方向の光電変換領域から順次出力されるように水平走査回路115が制御する。
【0047】
イメージセンサ10から外部への出力は、制御パルスΦHCを一時ハイとして水平出力線リセットMOSトランジスタ113を導通して水平出力線をリセットし、水平転送期間において水平走査回路115の水平転送MOSトランジスタ112への走査タイミング信号により水平出力線に出力される。水平走査回路115は、各画素の光電変換領域のうちまず光電変換領域αの光出力を出力するように走査タイミング信号を発生させる。その結果、蓄積容量111α0から順次蓄積容量111αiまでの蓄積容量がイメージセンサの外部に出力される。引き続き、水平走査回路115は、各画素の光電変換領域のうち光電変換領域βの光出力を出力するように走査タイミング信号を発生させる。その結果、蓄積容量111β0から順次蓄積容量111βiまでの蓄積容量がイメージセンサ10の外部に出力される。このとき、差動増幅器114によって蓄積容量110と111の差動出力Voutをとるため、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したS/Nの良い信号が得られる。
【0048】
イメージセンサ10からの出力は、焦点検出処理を行うCPU20にて焦点検出用画像信号として整形される。
【0049】
図6は、均一輝度の被写体を撮影したときの、第0ラインの各画素の光電変換領域α及びβの出力を示したものである。撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域とでΔt0の蓄積時間差を設けたため、図中の焦点検出領域δ1及びδ2での各光電変換領域からの出力はほぼ同等になっている。
【0050】
図7は例えば被写体が1本線の場合に、図6の焦点検出領域δ1及びδ2で検出される焦点検出用の画像の例を示したものである。焦点検出用画像信号IαとIβの出力はほぼ同等で、その結果2つの像信号の相関の度合いが高くなり、精度の高い焦点検出を行うことが可能となっている。
【0051】
イメージセンサ10から出力された焦点検出用信号に基づいて、CPU20により撮影レンズ5の焦点状態が精度良く検出されると、CPU20はカメラ本体1と撮影レンズ5の間に設けられた電気接点26を介して撮影レンズ5のデフォーカス情報をレンズCPU50に送信する。レンズCPU50はカメラ本体1のCPU20から受けたデフォーカス情報を撮影レンズ駆動量に変換してレンズ駆動機構51の送信し、撮影レンズ5の焦点状態を調節する。
【0052】
ところで上記第0ラインと異なるラインで、図6の焦点検出領域δ1及びδ2とは異なる領域で焦点検出を行おうとする場合、イメージセンサ10の各画素の撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と、遠い側の光電変換領域とで受光光量差が異なってくるため、異なった蓄積時間制御が必要となる。
【0053】
たとえば、図8に示すように撮影レンズ5の光軸に対して焦点検出領域δ1及びδ2よりも外側の焦点検出領域δ3及びδ4で焦点検出を行おうとする場合、撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域との受光光量差はより大きくなるため、撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域に対して遠い側の光電変換領域の蓄積時間をより長くするように制御される。
【0054】
図9は、図8の焦点検出領域δ3及びδ4での撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域との出力信号とをほぼ同等にするための、第jラインのタイミングチャートを示したものである。このときのイメージセンサの回路構成は図4と同様である。
【0055】
図9において、図5の第0ラインのタイミングチャートと異なるのは各制御パルスの時間である。第jラインの焦点検出領域は撮影レンズ5の光軸に対してより外側に設定されているため、撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域との蓄積時間の比が、
(t0−Δt0)/t0 > ( tj−Δtj)/tj
【0056】
を満足するように、垂直走査回路116は各制御パルスを制御する。
また図16から明らかなように、カメラ本体1に装着される撮影レンズ5の開放F値及び射出窓によって、撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域の受光光量差が変化する。図10はカメラ本体1に装着される撮影レンズによってイメージセンサ10の各光電変換領域の蓄積時間比を設定するためのフローチャートである。以下、図10のフローチャートを参照して説明する。
【0057】
カメラ本体1のCPU20は、撮影レンズ5との電気接点26を介してレンズCPU50と通信を試みる(ステップS201)。カメラ1に撮影レンズ5が装着されていてレンズCPU50と通信可能であれば(ステップS201でYES)、カメラCPU20は装着された撮影レンズ5の種類(ID)を確認する(ステップS202)。装着された撮影レンズの種類が確認されると、CPU20はメモリ回路22に記憶された撮影レンズの開放F値及び射出窓情報等の固有情報を確認する(ステップS203)。さらに、カメラCPU20は装着されている撮影レンズ5の開放F値、射出窓の位置、射出窓の径及びイメージセンサ10上の焦点検出領域の位置等の情報を用いて、焦点検出に用いるイメージセンサ10の各光電変換領域が受光する受光光束の撮影レンズ5の瞳上での重心位置を算出する(ステップS204)。さらにカメラCPU20は、光電変換領域α及びβが受光する受光光束の撮影レンズ5の瞳上での重心位置と光電変換領域α及びβとをそれぞれ結ぶ直線と、イメージセンサ10の垂線とのなす角度θα及びθβを算出する(ステップS204)(図16参照)。ここで、光電変換領域αと光電変換領域βの受光光量比は、ほぼ
COS4(θα): COS4(θβ)
【0058】
となる。
たとえば、撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域が光電変換領域αで撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域が光電変換領域βの場合に、図9に示したタイミングチャートでイメージセンサ10が蓄積制御される場合、CPU20は
【0059】
( tj−Δtj)/tj = COS4(θβ)/ COS4(θα)
以上のように設定された蓄積時間比でイメージセンサ10の蓄積時間が制御されると、所定の焦点検出領域での2つの焦点検出用画像信号の出力レベルはほぼ同等となり、2つの焦点検出用画像信号を用いた焦点検出は精度の高い結果が得られることになる。
【0060】
ここで、撮影レンズの開放F値及び射出窓情報等の固有情報がカメラ本体1に設けられたメモリ回路22に記憶されている例を示したが、レンズCPU50に付随したメモリ回路に記憶するシステムにしても構わない。
【0061】
なお図11は、イメージセンサ10で通常の撮像を行う際の第0ラインのタイミングチャートである。通常撮像時は、光電変換領域α及びβにて発生した光電荷が同時にFD部121に転送され、加算されてイメージセンサ10の外に出力されるように構成されている。
【0062】
図11において、垂直走査回路116からのタイミング出力によって、制御パルスΦS0をハイとして水平選択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ、第0ラインの画素部を選択する。次に制御パルスΦR0をローとしFD部121のリセットを止め、FD部121をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105のゲート・ソース間をスルーとしたのち、所定時間後制御パルスΦTNβをハイとし、FD部121の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量110α又は110βのいずれか導通した方に出力させる。
【0063】
次に、第0ラインの各画素の2つの光電変換領域α及びβの出力を行うため、制御パルスΦTXα0及びΦTXβ0をハイとして転送スイッチMOSトランジスタ103α及び103βを導通する。この時光電変換部101α及び101βにて発生した光電荷はFD部121に転送される。フォトダイオードの光電変換部101α及び101βからの電荷がFD部121に転送されることにより、FD部121の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105がフローティング状態であるので、FD部121の電位を制御パルスΦTSβをハイとして蓄積容量110α又は111βのいずれか導通した方に出力する。この時点で第0ラインの各画素の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量110α又は110βと111α又は111βにそれぞれ蓄積されることになる。さらに制御パルスΦHCを一時ハイとして水平出力線リセットMOSトランジスタ113を導通して水平出力線をリセットし、水平転送期間において水平走査回路115の水平転送MOSトランジスタ112への走査タイミング信号により水平出力線に画素の暗出力と光出力とが出力される。このとき、蓄積容量110αと111α、または110βと111βに蓄積された電荷に対して差動増幅器114によって差動出力Voutをとるため、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したS/Nの良い信号が得られる。
【0064】
引き続き水平走査回路115による各画素の水平転送MOSトランジスタへの走査タイミング信号によって、各画素のモニタ出力が検出される。さらに垂直走査回路116は同様に、次のラインの出力を行うことにより、イメージセンサ10の全画素を出力する。
【0065】
また本第1の実施形態においては、通常撮像時は各画素の2つの光電変換領域の蓄積時間が同じになるように制御する例を示したが、図12のタイミングチャートに示すようにカメラに装着されるレンズによっては撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と撮影レンズの光軸に遠い側の光電変換領域との蓄積時間が異なるように制御して各画素内で加算して出力することにより、光軸から離れた位置における光量低下による出力のアンバランスを極力小さくすることも有効である。
【0066】
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態においては、図19に示す画像信号Iα及びIβの信号差を、光電変換領域α及び光電変換領域βでの蓄積時間を異ならせることにより調整したが、本第2の実施形態では得られる画像信号Iα及びIβに異なるゲインを掛けることによって調整する。
【0067】
なお、本第2の実施形態おけるカメラの概略構成は第1の実施形態において図1を参照して説明したものと同様であるので、説明を省略する。図13は本発明の第2の実施形態におけるイメージセンサ10の回路構成図である。なお、図13では、図面の簡略化のために2列×2行の2次元エリアセンサを示しているが、実際は数百万画素の画素から構成されている。また、図13において、図4の構成と同様の構成には同じ参照番号を付し、説明を省略する。
【0068】
図13に示す構成では、水平方向の出力系が2系統あるところが図4と異なり、114L及び114Hは差動増幅器である。また、図4に示す構成とは異なり、各画素の光電変換領域αはΦTXαiにより制御され、光電変換領域βはΦTXβiにより制御される。すなわち、図17に示す配線となっている。115’は水平走査回路115’及び垂直走査回路116は、図1に示すイメージセンサ制御回路21を構成している。
【0069】
図13において、1ライン目の左の画素(第0画素)は図17に示す左端の画素に相当し、1ライン目の右の画素(第i画素)は図3における右端の画素に相当している。また、撮影レンズ5の光軸は第0画素と第i画素との間に存在する。
【0070】
そして、各画素における、撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換部、例えば第0画素の光電変換部101β0と第i画素の光電変換部101αiの光出力は低ゲインの差動増幅器114Lを介して出力されるように構成されている。また、各画素における、撮影レンズ5の光軸から遠い側の光電変換部、例えば第0画素の光電変換部101α0と第i画素の光電変換部101βiは高ゲインの差動増幅器114Hにて出力されるように構成されている。
【0071】
次に図14のタイミングチャートを用いてイメージセンサ10の動作を説明する。本発明のCMOSイメージセンサ10を有するカメラ1は、イメージセンサ10により撮影された画像を常時液晶表示素子9にて観察可能なように構成されているため、ローリングシャッタ方式の蓄積制御が行われる。
【0072】
図14はイメージセンサ10で焦点検出を行う際の第0ラインのタイミングチャートを示している。撮影レンズ5の焦点状態の検出を行う場合、各画素の光電変換領域α及び光電変換領域βのそれぞれの出力から得られる2つの画像の相関演算を行い、2つの画像の像ずれ量から撮影レンズ5の焦点状態を検出するが、設定された焦点検出領域で2つの画像の出力がほぼ同等になるように差動増幅器114L及び114Hのゲインが設定されている。実際には、1画素中の2つの光電変換領域のうち、撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域から得られる信号に与えるゲインよりも、撮影レンズ5の光軸から遠い側の光電変換領域のゲインが高くなるように設定する。
【0073】
まず各画素の2つに分割された光電変換領域のうち、分割方向が同じ方向の、例えば光電変換領域αの光電荷の読み出しが実行される。制御パルスΦS0をハイとして水平選択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ、第0ラインの画素部を選択する。次に制御パルスΦR0をローとしFD部121のリセットを止めFD部121をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105のゲート・ソース間をスルーとしたのち、所定時間後制御パルスΦTNαをハイとし、FD部121の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量110αに出力させる。
【0074】
次に、光電変換領域αの出力を行うため、制御パルスΦTXα0をハイとして転送スイッチMOSトランジスタ103αを導通し、光電変換部101αの光発生キャリアをFD部121に転送する。フォトダイオードの光電変換部101αからの電荷がFD部121に転送されることにより、FD部121の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105がフローティング状態であるので、FD部121の電位を制御パルスΦTSαをハイとして蓄積容量111αに出力する。この時点で光電変換領域αの暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量110αと111αに蓄積される。制御パルスΦTXα0をローとして転送スイッチMOSトランジスタ103αを閉じれば、光電変換領域αに光電荷の蓄積が開始され、再度光電荷の読み出しが行われるまで光電荷は蓄積される。
【0075】
引き続き光電変換領域βの光電荷の読み出しが実行される。制御パルスΦS0をハイとして水平選択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ第0ラインの画素部を選択する。次に制御パルスΦR0をローとし、FD部121のリセットを止め、FD部121をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105のゲート・ソース間をスルーとしたのち、所定時間後制御パルスΦTNβをハイとし、FD部121の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量110βに出力させる。
【0076】
次に、第0ラインの各画素の光電変換領域βの出力を行うため、制御パルスΦTXβ0をハイとして転送スイッチMOSトランジスタ103βを導通し、光電変換部101βの光電荷をFD部121に転送する。フォトダイオードの光電変換部101βからの電荷がFD部121に転送されることにより、FD部121の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプMOSトランジスタ105がフローティング状態であるので、FD部121の電位を制御パルスΦTSβをハイとして蓄積容量111βに出力する。この時点で第0ラインの各画素の撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量110βと111βに蓄積される。制御パルスΦTXβ0をローとして転送スイッチMOSトランジスタ103βを閉じれば、光電変換領域βに光電荷の蓄積が開始され、再度光電荷の読み出しが行われるまで光電荷は蓄積される。
【0077】
イメージセンサから外部への出力は、制御パルスΦHCを一時ハイとして水平出力線リセットMOSトランジスタ113を導通して水平出力線をリセットし、水平転送期間において水平走査回路115の水平転送MOSトランジスタ112への走査タイミング信号により水平出力線に出力される。
【0078】
ここで、撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域からの蓄積容量、例えば第0画素の光電変換部101β0の蓄積容量111β0及び第i画素の光電変換部101αiの蓄積容量111αiは、低ゲインの差動増幅器114Lにて出力されるように構成されている。一方、撮影レンズ5の光軸に遠い側の光電変換領域からの蓄積容量、例えば第0画素の光電変換部101α0の蓄積容量111α0及び第i画素の光電変換部101βiの蓄積容量111βiは、高ゲインの差動増幅器114Hにて出力されるように構成されている。
【0079】
さらに水平走査回路115は、各画素の光電変換領域のうち、まず光電変換領域αの光出力を出力するように走査タイミング信号を発生させる。その結果、蓄積容量111α0から順次蓄積容量111αiまでの蓄積容量がイメージセンサ10の外部に出力される。引き続き、水平走査回路115は、各画素の光電変換領域のうち光電変換領域βの光出力を出力するように走査タイミング信号を発生させる。その結果、蓄積容量111β0から順次蓄積容量111βiまでの蓄積容量がイメージセンサ10の外部に出力される。このとき、蓄積容量110αと111α、または蓄積容量110βと111βを差動増幅器114L又は114Hによって差動出力VoutLまたはVoutHをとるため、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したS/Nの良い信号が得られる。
【0080】
イメージセンサ10からの出力は、焦点検出を行うCPUにて焦点検出用画像信号に整形される。撮影レンズ5の光軸に近い側の光電変換領域に対して遠い側の光電変換領域の出力ゲインが高く設定されているため、各光電変換領域からの出力はほぼ同等となる。その結果、焦点検出に用いる2つの像信号IαとIβの相関の度合いが高くなり精度の高い焦点検出を行うことが可能となっている。
【0081】
イメージセンサ10から出力された焦点検出用信号に基づいて、CPU20により撮影レンズ5の焦点状態が精度良く検出されると、CPU20はカメラ本体1と撮影レンズ5の間に設けられた電気接点26を介して撮影レンズ5のデフォーカス情報をレンズCPU50に送信する。レンズCPU50はカメラ本体1のCPU20から受けたデフォーカス情報を撮影レンズ駆動量に変換してレンズ駆動機構51の送信し、撮影レンズ5の焦点状態を調節する。
【0082】
また図16から明らかなように、カメラ本体1に装着される撮影レンズ5の開放F値及び射出窓によって、撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域の受光光量差が変化する。図15はカメラ本体1に装着される撮影レンズによって差動増幅器114L及び114Hのゲイン比(GL:GH)を設定するためのフローチャートである。以下、図15のフローチャートを参照して説明する。
【0083】
カメラ本体1のCPU20は、撮影レンズ5との電気接点26を介してレンズCPU50と通信を試みる(ステップS201)。カメラ1に撮影レンズ5が装着されていてレンズCPU50と通信可能であれば(ステップS201でYES)、カメラCPU20は装着された撮影レンズ5の種類(ID)を確認する(ステップS202)。装着された撮影レンズの種類が確認されると、CPU20はメモリ回路22に記憶された撮影レンズの開放F値及び射出窓情報等の固有情報を確認する(ステップS203)。さらに、カメラCPU20は装着されている撮影レンズ5の開放F値、射出窓の位置、射出窓の径及びイメージセンサ10上の焦点検出領域の位置等の情報を用いて、焦点検出に用いるイメージセンサ10の各光電変換領域が受光する受光光束の撮影レンズ5の瞳上での重心位置を算出する(ステップS204)。さらにカメラCPU20は、光電変換領域α及びβが受光する受光光束の撮影レンズ5の瞳上での重心位置と光電変換領域α及びβとをそれぞれ結ぶ直線と、イメージセンサ10の垂線とのなす角度θα及びθβを算出する(ステップS204)(図16参照)。ここで、光電変換領域αと光電変換領域βの受光光量比は、ほぼ
COS4(θα): COS4(θβ)
【0084】
となる。
たとえば、撮影レンズの光軸に近い側の光電変換領域が光電変換領域αで撮影レンズの光軸から遠い側の光電変換領域が光電変換領域βの場合に、図14に示すタイミングチャートでイメージセンサ10が蓄積制御される場合、CPU20は
GL/GH = COS4(θβ)/ COS4(θα)
【0085】
を満足するようにゲイン比を設定する(ステップS306)。
以上のように設定されたゲイン比でイメージセンサ10の差動増幅器114L及び114Hのゲインが制御されると、所定の焦点検出領域での2つの焦点検出用画像信号の出力レベルはほぼ同等となり、2つの焦点検出用画像信号を用いた焦点検出は精度の高い結果が得られることになる。
【0086】
ここで、撮影レンズの開放F値及び射出窓情報等の固有情報がカメラ本体1に設けられたメモリ回路22に記憶されている例を示したが、レンズCPU50に付随したメモリ回路に記憶するシステムに記憶しても構わない。
【0087】
なお、本第2の実施形態において通常画像を撮像する場合のタイミングチャート及び駆動制御は、図11を参照して上述したものと同様である。
【0088】
【他の実施形態】
上記第1及び第2の実施形態においては、1画素中の光電変換領域を水平方向に分割して各光電変換領域の蓄積時間を制御する例を示したが、1画素中の光電変換領域を垂直方向に分割してもよく、その場合にも撮影レンズ光軸に近い側の光電変換領域と遠い側の光電変換領域とをそれぞれ独立して制御可能なように構成するのが望ましい。
【0089】
また本第1及び第2の実施形態では、撮像装置(イメージセンサ)を撮影レンズの1次結像面に配置した例を示したが、2次結像光学系の2次結像面に配置した構成でも有効であることは言うまでもない。
【0090】
また、第1及び第2の実施形態においては、イメージセンサ10がCMOSイメージセンサの場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、CCDイメージセンサであってもよい。
【0091】
なお、以上の実施の形態のソフト構成とハード構成は、適宜置き換えることができるものである。
【0092】
なお、本発明は、以上の各実施の形態、または、それら技術要素を必要に応じて組み合わせるようにしてもよい。
【0093】
また、本発明は、特許請求の範囲の構成、または、実施形態の構成の全体若しくは一部が、1つの装置を形成するものであっても、他の装置と結合するようなものであっても、装置を構成する要素となるようなものであってもよい。
【0094】
また、本発明は、ビデオカメラ、ビデオスチルカメラ、撮影レンズ交換可能なカメラ、一眼レフカメラ、レンズシャッタカメラ、監視カメラなど、種々の形態の撮像装置、更には、それら撮像装置に適用される装置、方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体などの媒体、そして、これらを構成する要素に対しても適用できるものである。
【0095】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、ROM、RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、CD−ROM、CD−R、DVD、光ディスク、光磁気ディスク、MOなどが考えられる。
【0096】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0097】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同一画素の各光電変換領域に入射する光量が異なる場合も各光電変換領域の出力がほぼ同等となるように制御するため、焦点検出の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるカメラの構成図である。
【図2】本発明の実施の形態におけるイメージセンサの1画素の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサの1ラインを示す概略平面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサの回路構成図である。
【図5】本発明の第1の実施形態における焦点検出時のイメージセンサの駆動タイミングチャートである。
【図6】本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサの出力を説明する図である。
【図7】本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサの出力画像を説明する図である。
【図8】本発明の第1の実施形態におけるイメージセンサの出力を説明する図である。
【図9】本発明の第1の実施形態における焦点検出時のイメージセンサの駆動タイミングチャートである。
【図10】本発明の第1の実施形態における焦点検出のための蓄積時間比決定処理のフローチャートである。
【図11】本発明の第1の実施形態における通常撮影時のイメージセンサ駆動の一例を示すタイミングチャートである。
【図12】本発明の第1の実施形態における通常撮影時のイメージセンサ駆動の別の例を示すタイミングチャートである。
【図13】本発明の第2の実施形態におけるイメージセンサの回路構成図である。
【図14】本発明の第2の実施形態における焦点検出時のイメージセンサの駆動タイミングチャートである。
【図15】本発明の第2の実施形態における焦点検出のためのゲイン比決定処理のフローチャートである。
【図16】従来の瞳分割方式の焦点検出方法の原理説明図である。
【図17】従来のイメージセンサの1ラインを示す概略平面図である。
【図18】従来のイメージセンサの出力を説明する図である。
【図19】イメージセンサの出力画像を説明する図である。
【符号の説明】
1 カメラ本体
3 接眼レンズ
5 撮影レンズ
9 液晶表示素子
10 イメージセンサ
20 CPU
21 イメージセンサ制御回路
22 メモリ回路
23 インターフェ−ス回路
24 画像処理回路
25 液晶表示素子駆動回路
26 電気接点
50 レンズCPU
51 撮影レンズ駆動機構
52 絞り駆動機構
53 絞り装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging device, a camera, and a control method of the imaging device, and more specifically, an imaging device that receives a light beam that passes through a different position of a pupil of a photographing lens and enables focus detection of a pupil division method, The present invention relates to a camera equipped with the imaging device and a method for controlling the imaging device.
[0002]
[Prior art]
As one of methods for detecting the focus state of a photographing lens, an apparatus that performs pupil division type focus detection using a two-dimensional sensor in which a microlens is formed in each pixel of the sensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-1111928. And JP-A-58-24105.
[0003]
Japanese Patent Application No. 11-306815 proposes a device that performs pupil division type focus detection using a CMOS image sensor (imaging device) used in a digital still camera.
[0004]
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of a pupil division type focus detection method using an image sensor proposed in Japanese Patent Application No. 11-306815, and FIG. 17 is a schematic plan view showing a part of the pixel layout of the image sensor. It is. The image sensor 10 is disposed on the planned imaging plane of the photographic lens 5. Each pixel of the image sensor 10 includes two photoelectric conversion regions 13α and 13β, and the photoelectric conversion regions 13α and 13β are formed on the photographing lens 5 by the microlens 11 formed on the photographing lens side of each photoelectric conversion region. It is set so as to have a substantially image-forming relationship with the pupil.
[0005]
Here, the photoelectric conversion region 13α receives a light beam that passes through the upper part of the pupil of the photographing lens 5 in the figure, and the photoelectric conversion region 13β receives a light beam that passes through the lower part of the pupil of the photographing lens 5 in the figure. At the time of focus detection, as shown in FIG. 17, the outputs from the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β are read out independently, and further, an image by a light beam transmitted through different pupil positions of the photographing lens from the outputs from a plurality of pixels. Generated.
[0006]
A method of performing focus detection using an image generated from a light beam transmitted through a different pupil position of the photographing lens is a known technique as disclosed in JP-A-5-127074.
[0007]
On the other hand, during normal photographing, the outputs of the photoelectric conversion region 13α and the photoelectric conversion region 13β are added and output within the pixel.
[0008]
By the way, as exposure control of a CMOS image sensor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-75931 discloses an exposure control method for a random access image sensor. In this publication, an exposure control method is disclosed in which an exposure time is set longer in an area where the amount of illumination light is small.
[0009]
Further, in the CMOS image sensor used in the conventional focus detection apparatus, when a captured image is always displayed by an electronic viewfinder or the like, accumulation time control is performed by a rolling shutter method. In the case of the rolling shutter system, one line of the image sensor is controlled with the same accumulation time.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 16, the photoelectric conversion regions 13α and 13β of the image sensor 10 receive light beams that pass through different positions of the pupil of the photographing lens 5, so that in the peripheral region of the photographing screen, a so-called COS4 power law is established. As a result, an output imbalance occurs between the photoelectric conversion regions 13α and 13β.
[0011]
FIG. 18 shows an example of outputs of the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β on one line of the image sensor 10 when a subject with uniform luminance is viewed. In the central region (around the optical axis), the output difference between the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β is small, but a larger output difference is generated as it goes to the periphery. FIG. 19 shows line images detected in the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β in the region δ of FIG. In order to detect the focus state of the photographic lens, the correlation between the image Iα and the image Iβ must be taken. However, due to the output difference, the degree of coincidence between the two images is lowered, and the focus detection accuracy is lowered. there were.
[0012]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-214133, light amount distribution information such as a decrease in peripheral light amount of the photographing lens is obtained, and processing corresponding to the light amount distribution information is performed on the subject image signal detected by the photoelectric conversion unit, A focus detection device that detects the defocus amount of a photographic lens is disclosed.
[0013]
However, when the output difference between the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β of the image sensor is large, the output image of the photoelectric conversion region having a low output in order to match the level of the output image signal of the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β. When the signal is amplified, the noise component is also amplified, and there is a drawback that a highly accurate focus detection result cannot be obtained.
[0014]
Furthermore, in the case of a digital camera system in which the photographic lens can be replaced, the output characteristics differ from those shown in FIG. 18 depending on the photographic lens attached to the camera. It was.
[0015]
Furthermore, as shown in FIG. 18, since the output difference between the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β is different if the region from which the image output is extracted differs on the same line, the focus detection accuracy varies depending on the region where focus detection is performed. was there.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and even when the amount of light incident on each photoelectric conversion area of the same pixel is different, control is performed so that the outputs of the respective photoelectric conversion areas are substantially equal, thereby detecting the focus. The purpose is to improve the accuracy.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective The imaging device of the present invention that photoelectrically converts an optical image incident through a detachable photographic lens has two photoelectric conversion means for receiving light that has passed through one microlens in each pixel. In a two-dimensional area that includes the optical axis of the connected photographic lens Multiple Distributed Pixels, Said Shooting lens When extracting a signal for adjusting the focus of the photographic lens, in the two-dimensional area including the optical axis of the photographing lens Of the two photoelectric conversion means in the plurality of pixels, the one near the optical axis of the photographing lens each The charge accumulation time of the photoelectric conversion means is each The side closer to the optical axis of the photographic lens so as to be shorter than the charge accumulation time of the photoelectric conversion means. each The photoelectric conversion means is provided on the side far from the optical axis of the photographing lens by the first transfer pulse. each The photoelectric conversion means has control means for controlling each of them independently by the second transfer pulse.
[0020]
According to another preferred embodiment, each pixel has two photoelectric conversion means for receiving light that has passed through one microlens. In a two-dimensional area that includes the optical axis of the connected photographic lens Multiple Distributed Pixels, In a two-dimensional area including the optical axis of the photographing lens Of the two photoelectric conversion means in the plurality of pixels, the one near the optical axis of the photographing lens each The photoelectric conversion means is provided on the side far from the optical axis of the photographing lens by the first transfer pulse. each The photoelectric conversion means is a control means for controlling each independently by the second transfer pulse, and In a two-dimensional area including the optical axis of the photographing lens Of the photoelectric conversion means of the plurality of pixels, the side closer to the optical axis of the photographing lens each A first amplifying unit that applies a first gain to a signal obtained from the photoelectric conversion unit; and a photoelectric conversion unit of the plurality of pixels that is farther from the optical axis of the photographing lens. each Second amplifying means for applying a second gain larger than the first gain to the signal output from the photoelectric conversion means, and the control means is further adapted to the photographic lens, The first and second gains are controlled.
[0021]
In order to achieve the above object, a camera according to the present invention includes any one of the above imaging devices.
[0022]
According to a preferred aspect of the present invention, the image sensor further includes a focus detection unit that detects a focus state of the photographing lens based on signals output from two photoelectric conversion regions of each pixel of the imaging device, and the control According to the position of the focus detection area on the imaging device used by the focus detection means, Said The first and second gains are controlled.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0027]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a camera according to the first embodiment provided with an imaging apparatus (hereinafter referred to as “image sensor”) of the present invention.
[0028]
In FIG. 1, the same reference numerals are assigned to the same components as those shown in FIG. Reference numeral 10 denotes an image sensor (imaging device), which is disposed on a planned imaging plane of a photographing lens 5 of a digital still camera main body (hereinafter referred to as “camera main body”) 1. The camera body 1 includes a CPU 20 that controls the entire camera, an image sensor control circuit 21 that drives and controls the image sensor 10, an image processing circuit 24 that performs image processing on an image signal captured by the image sensor 10, and an image signal that has undergone image processing. A liquid crystal display element 9 to be displayed, a liquid crystal display element driving circuit 25 for driving the liquid crystal display element 9, an eyepiece 3 for observing a subject image displayed on the liquid crystal display element 9, and an image captured by the image sensor 10 are recorded. A memory circuit 22 and an interface circuit 23 for outputting an image processed by the image processing circuit 24 to the outside of the camera are included. The memory circuit 22 also stores information specific to the photographic lens (open F value, exit window information, etc.).
[0029]
The photographic lens 5 is detachable from the camera body 1 and is shown with two lenses 5a and 5b for convenience. However, the photographic lens 5 is actually composed of a large number of lenses, and is a focus sent from the CPU 20 of the camera body 1. The adjustment information is received by the lens CPU 50 via the electrical contact 26 and adjusted to the in-focus state by the photographing lens driving mechanism 51 based on the focus adjustment information. Reference numeral 53 denotes an aperture device, which is adjusted to a predetermined aperture value by an aperture drive mechanism 52. The CPU 20 also performs focus detection.
[0030]
FIG. 2 is a cross-sectional view of one pixel of a CMOS image sensor used for the image sensor 10 in the first embodiment of the present invention. In the figure, 117 is a p-type well, 118 is a MOS gate insulating film, SiO. 2 It is a membrane. 126α and 126β are the surface p + The n layers 125α and 125β constitute the photoelectric conversion units 101α and 101β, respectively. Reference numerals 120α and 120β denote transfer gates for transferring the photoelectric charges accumulated in the photoelectric conversion units 101α and 101β to a floating diffusion unit (hereinafter referred to as “FD unit”) 121. 129 is a color filter, 130 is a microlens, and the microlens 130 is formed in a shape and position so that the pupil of the photographing lens 5 and the photoelectric conversion unit 101 of the image sensor 10 are substantially conjugate.
[0031]
The photoelectric conversion units 101α and 101β are formed in two regions, an α region and a β region (hereinafter referred to as “photoelectric conversion region α and photoelectric conversion region β”, respectively) with the FD unit 121 interposed therebetween. Furthermore, transfer gates 120α and 120β are formed for transferring the photoelectric charges generated in the photoelectric conversion regions α and the photoelectric conversion regions β to the FD unit 121, respectively.
[0032]
During normal photographing, the photoelectric charges generated in the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β are transferred to the FD unit 121 via the transfer gates 120α and 120β and controlled to be added. On the other hand, when the focus state of the photographic lens 5 is detected, transfer of photoelectric charges from the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β to the FD unit 121 is performed independently, and a transfer gate is used so that the photoelectric charges are not added. 120α and 120β are controlled.
[0033]
FIG. 3 is a plan view schematically showing one line of the image sensor 10 according to the first embodiment of the present invention, and the shaded center pixel is a pixel on the optical axis of the photographing lens 5. Is shown. The two photoelectric conversion regions α and β in each pixel of the image sensor 10 can be controlled independently of the photoelectric conversion region on the side closer to the pixel on the optical axis of the photographing lens 5 and the photoelectric conversion region on the far side. It is comprised so that.
[0034]
That is, among the two photoelectric conversion regions in each pixel, the photoelectric conversion region β close to the central pixel in the pixel on the left side of the central pixel in the drawing and the photoelectric conversion region close to the central pixel in the pixel on the right side of the central pixel α is controlled at the same timing. Similarly, of the two photoelectric conversion regions in each pixel, the photoelectric conversion region α far from the center pixel on the left side of the center pixel in FIG. 3, and the photoelectric conversion region β far from the center pixel in the pixel on the right side of the center pixel Are controlled at the same timing.
[0035]
FIG. 4 is a schematic circuit diagram of the image sensor 10 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, a two-column × two-row two-dimensional area sensor is shown for simplification of the drawing, but actually it is composed of pixels of several million pixels.
[0036]
In FIG. 4, 101 is a photoelectric conversion unit, 103 is a transfer switch MOS transistor, 104 is a reset MOS transistor, 105 is a source follower amplifier MOS transistor, 106 is a horizontal selection switch MOS transistor, 107 is a source follower load MOS transistor, 108 Is a dark output transfer MOS transistor, 109 is a light output transfer MOS transistor, 110 is a dark output storage capacitor CTN, 111 is a light output storage capacitor CTS, 112 is a horizontal transfer MOS transistor, 113 is a horizontal output line reset MOS transistor, and 114 is a difference. It is a dynamic amplifier. A horizontal scanning circuit 115 and a vertical scanning circuit 116 constitute the image sensor control circuit 21 shown in FIG.
[0037]
In FIG. 4, the left pixel (0th pixel) in the first line corresponds to the leftmost pixel shown in FIG. 3, and the right pixel (ith pixel) in the first line corresponds to the rightmost pixel in FIG. ing. Further, the optical axis of the taking lens 5 exists between the 0th pixel and the i-th pixel.
[0038]
In each pixel, the transfer switch 103β0 and the transfer switch 103αi corresponding to the photoelectric conversion unit on the side close to the optical axis of the photographing lens 5, for example, the photoelectric conversion unit 101β0 of the 0th pixel and the photoelectric conversion unit 101αi of the i-th pixel, It is configured to be controlled by the same control pulse ΦTXα0. Further, in each pixel, the transfer switch 103α0 and the transfer switch 103βi corresponding to the photoelectric conversion unit far from the optical axis of the photographic lens 5, for example, the photoelectric conversion unit 101α0 of the 0th pixel and the photoelectric conversion unit 101βi of the i-th pixel, It is configured to be controlled by the same control pulse ΦTXβ0.
[0039]
Next, the operation of the image sensor 10 will be described using the timing chart of FIG. Since the camera 1 having the CMOS image sensor 10 of the present invention is configured so that an image taken by the image sensor 10 can be observed with the liquid crystal display element 9 at all times, accumulation control of a rolling shutter system is performed.
[0040]
FIG. 5 shows a timing chart of the 0th line when focus detection is performed by the image sensor 10. When the focus state of the photographic lens 5 is detected, the correlation calculation of two images obtained from the respective outputs of the photoelectric conversion area α and the photoelectric conversion area β of each pixel is performed, and the photographic lens is calculated from the image shift amount of the two images. 5 are detected, and the accumulation times of the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β are set so that the outputs of the two images are substantially equal in the set focus detection region. Actually, out of the two photoelectric conversion regions in one pixel, the accumulation time of the photoelectric conversion region farther from the optical axis of the photographing lens 5 is longer than the photoelectric conversion region closer to the optical axis of the photographing lens 5. Thus, the control pulses ΦTXα0 and ΦTXβ0 are controlled. Control pulses ΦTXα0 and ΦTXβ0 are generated by the vertical scanning circuit 116.
[0041]
First, the reading of the photoelectric charge in the photoelectric conversion region on the side close to the optical axis of the photographing lens 5 is executed. The horizontal selection switch MOS transistor 106 is turned on by setting the control pulse ΦS0 to high, and the pixel portion of the 0th line is selected. Next, the control pulse ΦR0 is set to low to stop the resetting of the FD unit 121, the FD unit 121 is brought into a floating state, and the gate-source between the source follower amplifier MOS transistor 105 is set to through. The dark voltage of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 110 by the source follower operation. Here, the dark voltage of the 0th pixel portion of the 0th line is output to the storage capacitor 110β0, and the dark voltage of the i th pixel portion is output to the storage capacitor 110αi.
[0042]
Next, in order to output the photoelectric conversion region on the side close to the optical axis of the photographing lens of the 0th line, the control switch ΦTXα0 is set to high, the transfer switch MOS transistor 103 is turned on, and the photogenerated carrier is transferred to the FD unit 121. . The electric charge from the photoelectric conversion unit 101 of the photodiode is transferred to the FD unit 121, so that the potential of the FD unit 121 changes according to light. At this time, since the source follower amplifier MOS transistor 105 is in a floating state, the potential of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 111 with the control pulse ΦTSα being high. Here, the light output of the 0th pixel portion of the 0th line is output to the storage capacitor 111β0, and the light output of the i-th pixel portion is output to the storage capacitor 111αi. At this time, the dark output and the light output of the photoelectric conversion region on the side near the optical axis of the photographing lens of each pixel of the 0th line are stored in the storage capacitors 110 and 111, respectively.
[0043]
Next, in order to perform accumulation control so that the accumulation time of the photoelectric conversion area on the side closer to the optical axis of the photographing lens 5 is shorter by Δt relative to the accumulation time of the photoelectric conversion area on the side far from the optical axis of the photographing lens. First, after Δt time when the control pulse ΦTXα0 is set to high, the control pulse ΦTXα0 is set to high again to turn on the transfer switch MOS transistor 103, and the photocharge generated and stored at time Δt is transferred to the FD unit 121. At this time, if the control pulse ΦR0 is set high, the charge in the FD portion 121 disappears. Further, if the transfer switch MOS transistor 103 is closed by setting the control pulse ΦTXα0 to low, photocharge re-accumulation is started in the photoelectric conversion region on the side closer to the optical axis of the photographing lens, and the light charge is read until the photocharge is read again. Charge is accumulated.
[0044]
Subsequently, the reading of the photoelectric charge in the photoelectric conversion region on the side far from the optical axis of the photographing lens is executed. The horizontal selection switch MOS transistor 106 is turned on by setting the control pulse ΦS0 to high, and the pixel portion of the 0th line is selected. Next, the control pulse ΦR0 is set low, the reset of the FD unit 121 is stopped, the FD unit 121 is set in a floating state, the gate-source between the source follower amplifier MOS transistor 105 is set to through, and the control pulse ΦTNβ is set high after a predetermined time. The dark voltage of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 110 by the source follower operation. Here, the dark voltage of the 0th pixel portion of the 0th line is output to the storage capacitor 110α0, and the dark voltage of the i th pixel portion is output to the storage capacitor 110βi.
[0045]
Next, in order to output the photoelectric conversion region on the side far from the optical axis of the photographic lens of each pixel in the 0th line, the transfer switch MOS transistor 103 is turned on by setting the control pulse ΦTXβ0 to high, and the photocharge is transferred to the FD unit 121. Forward. The electric charge from the photoelectric conversion unit 101 of the photodiode is transferred to the FD unit 121, so that the potential of the FD unit 121 changes according to light. At this time, since the source follower amplifier MOS transistor 105 is in a floating state, the potential of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 111 with the control pulse ΦTSβ being high. Here, the light output of the 0th pixel portion of the 0th line is output to the storage capacitor 111α0, and the light output of the i th pixel portion is output to the storage capacitor 111βi. At this time, the dark output and the light output of the photoelectric conversion region on the side far from the optical axis of the photographing lens of each pixel in the 0th line are stored in the storage capacitors 110 and 111, respectively. If the transfer switch MOS transistor 103 is closed by setting the control pulse ΦTXβ0 to low, photocharge accumulation is started in the photoelectric conversion region far from the optical axis of the photographic lens, and the photocharge is accumulated until the photocharge is read again. The
[0046]
The photoelectric charges generated in the photoelectric conversion unit 101 are first read out from the photoelectric conversion region on the side close to the optical axis of the photographing lens 5 to the storage capacitor 111 in each pixel, and then on the side far from the optical axis of the photographing lens 5. Although control is performed so that the storage capacitor 111 reads from the photoelectric conversion region, the output from the image sensor 10 is divided into the photoelectric conversion regions of each pixel so that subsequent signal rearrangement processing is not required. The horizontal scanning circuit 115 controls so that the photoelectric conversion regions in the same direction are sequentially output.
[0047]
As for the output from the image sensor 10, the horizontal output line reset MOS transistor 113 is turned on by setting the control pulse ΦHC temporarily high to reset the horizontal output line, and to the horizontal transfer MOS transistor 112 of the horizontal scanning circuit 115 in the horizontal transfer period. Are output to the horizontal output line by the scanning timing signal. The horizontal scanning circuit 115 first generates a scanning timing signal so as to output the light output of the photoelectric conversion region α among the photoelectric conversion regions of each pixel. As a result, the storage capacitors from the storage capacitor 111α0 to the storage capacitor 111αi are output to the outside of the image sensor. Subsequently, the horizontal scanning circuit 115 generates a scanning timing signal so as to output the light output of the photoelectric conversion region β in the photoelectric conversion region of each pixel. As a result, the storage capacitors from the storage capacitor 111β0 to the storage capacitor 111βi are output to the outside of the image sensor 10. At this time, since the differential amplifier 114 takes the differential output Vout of the storage capacitors 110 and 111, a signal with good S / N from which random noise and fixed pattern noise of the pixel are removed can be obtained.
[0048]
The output from the image sensor 10 is shaped as a focus detection image signal by the CPU 20 that performs focus detection processing.
[0049]
FIG. 6 shows the outputs of the photoelectric conversion regions α and β of each pixel on the 0th line when a subject with uniform brightness is photographed. Since an accumulation time difference of Δt0 is provided between the photoelectric conversion region on the side closer to the optical axis of the photographic lens and the photoelectric conversion region on the far side, the outputs from the photoelectric conversion regions in the focus detection regions δ1 and δ2 in FIG. It has become.
[0050]
FIG. 7 shows an example of an image for focus detection detected in the focus detection areas δ1 and δ2 of FIG. 6 when the subject is a single line, for example. The outputs of the focus detection image signals Iα and Iβ are substantially the same. As a result, the degree of correlation between the two image signals is high, and high-precision focus detection can be performed.
[0051]
When the CPU 20 accurately detects the focus state of the photographic lens 5 based on the focus detection signal output from the image sensor 10, the CPU 20 sets an electrical contact 26 provided between the camera body 1 and the photographic lens 5. The defocus information of the photographing lens 5 is transmitted to the lens CPU 50 through the lens CPU 50. The lens CPU 50 converts the defocus information received from the CPU 20 of the camera body 1 into a photographing lens driving amount and transmits the lens driving mechanism 51 to adjust the focus state of the photographing lens 5.
[0052]
When the focus detection is to be performed in a region different from the 0th line and different from the focus detection regions δ1 and δ2 in FIG. 6, photoelectric conversion on the side close to the optical axis of the photographing lens of each pixel of the image sensor 10 is performed. Since the difference in received light amount differs between the area and the far side photoelectric conversion area, different accumulation time control is required.
[0053]
For example, as shown in FIG. 8, when focus detection is to be performed in the focus detection regions δ3 and δ4 outside the focus detection regions δ1 and δ2 with respect to the optical axis of the photographic lens 5, the side closer to the optical axis of the photographic lens. Since the difference in the amount of received light between the photoelectric conversion region and the far side photoelectric conversion region becomes larger, the accumulation time of the far side photoelectric conversion region with respect to the photoelectric conversion region closer to the optical axis of the photographing lens 5 is made longer. To be controlled.
[0054]
FIG. 9 is a diagram for explaining that the output signals of the photoelectric conversion region near the optical axis of the photographing lens 5 in the focus detection regions δ3 and δ4 in FIG. The timing chart of a line is shown. The circuit configuration of the image sensor at this time is the same as that in FIG.
[0055]
In FIG. 9, what is different from the timing chart of the 0th line in FIG. 5 is the time of each control pulse. Since the focus detection area of the j-th line is set on the outer side with respect to the optical axis of the photographing lens 5, the accumulation time of the photoelectric conversion area on the side closer to the optical axis of the photographing lens and the photoelectric conversion area on the far side The ratio is
(T0−Δt0) / t0> (tj−Δtj) / tj
[0056]
, The vertical scanning circuit 116 controls each control pulse.
Further, as is apparent from FIG. 16, the received light amount of the photoelectric conversion area closer to the optical axis of the photographic lens and the farther photoelectric conversion area depending on the open F value and the exit window of the photographic lens 5 attached to the camera body 1. The difference changes. FIG. 10 is a flowchart for setting the accumulation time ratio of each photoelectric conversion area of the image sensor 10 by the photographing lens attached to the camera body 1. Hereinafter, a description will be given with reference to the flowchart of FIG.
[0057]
The CPU 20 of the camera body 1 tries to communicate with the lens CPU 50 via the electrical contact 26 with the photographing lens 5 (step S201). If the photographing lens 5 is attached to the camera 1 and communication with the lens CPU 50 is possible (YES in step S201), the camera CPU 20 checks the type (ID) of the attached photographing lens 5 (step S202). When the type of the photographic lens mounted is confirmed, the CPU 20 confirms unique information such as the open F value and exit window information of the photographic lens stored in the memory circuit 22 (step S203). Further, the camera CPU 20 uses the information such as the open F value of the photographic lens 5 mounted, the position of the exit window, the diameter of the exit window, the position of the focus detection area on the image sensor 10 and the like to use the image sensor for focus detection. The gravity center position on the pupil of the photographing lens 5 of the received light beam received by each of the ten photoelectric conversion regions is calculated (step S204). Furthermore, the camera CPU 20 determines the angle formed between the straight line connecting the position of the center of gravity of the received light flux received by the photoelectric conversion regions α and β on the pupil of the photographing lens 5 and the photoelectric conversion regions α and β and the perpendicular of the image sensor 10. θα and θβ are calculated (step S204) (see FIG. 16). Here, the ratio of the amount of received light between the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β is approximately
COS4 (θα): COS4 (θβ)
[0058]
It becomes.
For example, when the photoelectric conversion area near the optical axis of the photographic lens is the photoelectric conversion area α and the photoelectric conversion area far from the optical axis of the photographic lens is the photoelectric conversion area β, the timing chart shown in FIG. When the sensor 10 is subjected to accumulation control, the CPU 20
[0059]
(Tj−Δtj) / tj = COS4 (θβ) / COS4 (θα)
When the accumulation time of the image sensor 10 is controlled at the accumulation time ratio set as described above, the output levels of the two focus detection image signals in the predetermined focus detection area become substantially equal, and the two focus detection images are used. The focus detection using the image signal can obtain a highly accurate result.
[0060]
Here, an example in which unique information such as the open F value of the photographing lens and exit window information is stored in the memory circuit 22 provided in the camera body 1 is shown. However, the system stores the information in the memory circuit associated with the lens CPU 50. It doesn't matter.
[0061]
FIG. 11 is a timing chart of the 0th line when the image sensor 10 performs normal imaging. During normal imaging, the photoelectric charges generated in the photoelectric conversion regions α and β are simultaneously transferred to the FD unit 121, added, and output to the outside of the image sensor 10.
[0062]
In FIG. 11, the horizontal selection switch MOS transistor 106 is turned on by setting the control pulse ΦS0 to high by the timing output from the vertical scanning circuit 116, and the pixel portion of the 0th line is selected. Next, the control pulse ΦR0 is set to low to stop the resetting of the FD unit 121, the FD unit 121 is set to the floating state, the source-follower amplifier MOS transistor 105 is set to the through state, and the control pulse ΦTNβ is set to high after a predetermined time. , The dark voltage of the FD unit 121 is output to the conductive one of the storage capacitors 110α and 110β by the source follower operation.
[0063]
Next, in order to output the two photoelectric conversion regions α and β of each pixel of the 0th line, the control pulses ΦTXα0 and ΦTXβ0 are set to high to turn on the transfer switch MOS transistors 103α and 103β. At this time, the photoelectric charges generated in the photoelectric conversion units 101α and 101β are transferred to the FD unit 121. As charges from the photoelectric conversion units 101α and 101β of the photodiode are transferred to the FD unit 121, the potential of the FD unit 121 changes according to light. At this time, since the source follower amplifier MOS transistor 105 is in a floating state, the potential of the FD section 121 is output to the conductive one of the storage capacitors 110α and 111β with the control pulse ΦTSβ being high. At this time, the dark output and the light output of each pixel on the 0th line are stored in the storage capacitors 110α or 110β and 111α or 111β, respectively. Further, the horizontal output line reset MOS transistor 113 is turned on by setting the control pulse ΦHC temporarily high to reset the horizontal output line, and the horizontal output line is set to the horizontal output line by the scanning timing signal to the horizontal transfer MOS transistor 112 of the horizontal scanning circuit 115 in the horizontal transfer period. A dark output and a light output of the pixel are output. At this time, since the differential output Vout is obtained by the differential amplifier 114 with respect to the charges stored in the storage capacitors 110α and 111α or 110β and 111β, the S / N with good random noise and fixed pattern noise is removed. A signal is obtained.
[0064]
Subsequently, the monitor output of each pixel is detected by the scanning timing signal to the horizontal transfer MOS transistor of each pixel by the horizontal scanning circuit 115. Further, the vertical scanning circuit 116 similarly outputs all pixels of the image sensor 10 by outputting the next line.
[0065]
In the first embodiment, an example is shown in which control is performed so that the accumulation times of the two photoelectric conversion regions of each pixel are the same during normal imaging. However, as shown in the timing chart of FIG. Depending on the attached lens, the photoelectric conversion area closer to the optical axis of the photographic lens and the photoelectric conversion area farther from the optical axis of the photographic lens are controlled so that the accumulation times are different, and added and output within each pixel. By doing so, it is also effective to minimize the output imbalance due to a decrease in the light amount at a position away from the optical axis.
[0066]
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the signal difference between the image signals Iα and Iβ shown in FIG. 19 is adjusted by changing the accumulation times in the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β. In the embodiment, adjustment is performed by applying different gains to the obtained image signals Iα and Iβ.
[0067]
Note that the schematic configuration of the camera in the second embodiment is the same as that described with reference to FIG. 1 in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. FIG. 13 is a circuit configuration diagram of the image sensor 10 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 13, a two-column × two-row two-dimensional area sensor is shown for simplification of the drawing, but it is actually composed of several million pixels. In FIG. 13, the same reference numerals are assigned to the same components as those in FIG. 4, and description thereof is omitted.
[0068]
In the configuration shown in FIG. 13, there are two horizontal output systems, unlike FIG. 4, and 114L and 114H are differential amplifiers. Further, unlike the configuration shown in FIG. 4, the photoelectric conversion region α of each pixel is controlled by ΦTXαi, and the photoelectric conversion region β is controlled by ΦTXβi. That is, the wiring shown in FIG. Reference numeral 115 'denotes a horizontal scanning circuit 115' and a vertical scanning circuit 116 constitute the image sensor control circuit 21 shown in FIG.
[0069]
In FIG. 13, the left pixel (0th pixel) in the first line corresponds to the leftmost pixel shown in FIG. 17, and the right pixel (ith pixel) in the first line corresponds to the rightmost pixel in FIG. ing. Further, the optical axis of the taking lens 5 exists between the 0th pixel and the i-th pixel.
[0070]
In each pixel, the light output of the photoelectric conversion unit on the side close to the optical axis of the photographing lens 5, for example, the photoelectric conversion unit 101β0 of the 0th pixel and the photoelectric conversion unit 101αi of the i-th pixel is supplied to the low-gain differential amplifier 114L. It is comprised so that it may output. In each pixel, the photoelectric conversion unit far from the optical axis of the photographic lens 5, for example, the photoelectric conversion unit 101α0 of the 0th pixel and the photoelectric conversion unit 101βi of the i-th pixel are output by the high-gain differential amplifier 114H. It is comprised so that.
[0071]
Next, the operation of the image sensor 10 will be described using the timing chart of FIG. Since the camera 1 having the CMOS image sensor 10 of the present invention is configured so that an image taken by the image sensor 10 can be observed with the liquid crystal display element 9 at all times, accumulation control of a rolling shutter system is performed.
[0072]
FIG. 14 is a timing chart of the 0th line when focus detection is performed by the image sensor 10. When the focus state of the photographic lens 5 is detected, the correlation calculation of two images obtained from the respective outputs of the photoelectric conversion area α and the photoelectric conversion area β of each pixel is performed, and the photographic lens is calculated from the image shift amount of the two images. Although the five focus states are detected, the gains of the differential amplifiers 114L and 114H are set so that the outputs of the two images are substantially equal in the set focus detection region. Actually, out of the two photoelectric conversion regions in one pixel, the photoelectric sensor on the side farther from the optical axis of the photographing lens 5 than the gain given to the signal obtained from the photoelectric conversion region on the side closer to the optical axis of the photographing lens 5. Set so that the gain of the conversion area is high.
[0073]
First, among the photoelectric conversion regions divided into two of each pixel, the photoelectric charge is read out from, for example, the photoelectric conversion region α in the same dividing direction. The horizontal selection switch MOS transistor 106 is turned on by setting the control pulse ΦS0 to high, and the pixel portion of the 0th line is selected. Next, the control pulse ΦR0 is set to low, the reset of the FD unit 121 is stopped, the FD unit 121 is set in a floating state, and the gate and source of the source follower amplifier MOS transistor 105 are set to through. After a predetermined time, the control pulse ΦTNα is set to high. The dark voltage of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 110α by the source follower operation.
[0074]
Next, in order to output the photoelectric conversion region α, the control switch ΦTXα0 is set to high, the transfer switch MOS transistor 103α is turned on, and the photogenerated carriers of the photoelectric conversion unit 101α are transferred to the FD unit 121. By transferring the charge from the photoelectric conversion unit 101α of the photodiode to the FD unit 121, the potential of the FD unit 121 changes according to light. At this time, since the source follower amplifier MOS transistor 105 is in a floating state, the potential of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 111α with the control pulse ΦTSα as high. At this time, the dark output and the light output of the photoelectric conversion region α are stored in the storage capacitors 110α and 111α, respectively. If the transfer switch MOS transistor 103α is closed by setting the control pulse ΦTXα0 to low, the accumulation of the photocharge is started in the photoelectric conversion region α, and the photocharge is accumulated until the photocharge is read again.
[0075]
Subsequently, the reading of the photoelectric charge in the photoelectric conversion region β is executed. The control pulse ΦS0 is set to high to turn on the horizontal selection switch MOS transistor 106 to select the pixel portion of the 0th line. Next, the control pulse ΦR0 is set to low, the reset of the FD unit 121 is stopped, the FD unit 121 is set in a floating state, and the source-follower amplifier MOS transistor 105 is turned through between the gate and the source. The dark voltage of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 110β by the source follower operation.
[0076]
Next, in order to output the photoelectric conversion region β of each pixel of the 0th line, the control pulse ΦTXβ0 is set to high to turn on the transfer switch MOS transistor 103β, and the photoelectric charge of the photoelectric conversion unit 101β is transferred to the FD unit 121. The electric charge from the photoelectric conversion unit 101β of the photodiode is transferred to the FD unit 121, so that the potential of the FD unit 121 changes according to light. At this time, since the source follower amplifier MOS transistor 105 is in a floating state, the potential of the FD unit 121 is output to the storage capacitor 111β with the control pulse ΦTSβ as high. At this time, the dark output and the light output of the photoelectric conversion region on the side far from the optical axis of the photographing lens of each pixel of the 0th line are stored in the storage capacitors 110β and 111β, respectively. If the transfer switch MOS transistor 103β is closed by setting the control pulse ΦTXβ0 to low, the accumulation of the photocharge is started in the photoelectric conversion region β, and the photocharge is accumulated until the photocharge is read again.
[0077]
The output from the image sensor is set to the control pulse ΦHC temporarily high to turn on the horizontal output line reset MOS transistor 113 to reset the horizontal output line, and to the horizontal transfer MOS transistor 112 of the horizontal scanning circuit 115 in the horizontal transfer period. It is output to the horizontal output line by the scanning timing signal.
[0078]
Here, the storage capacity from the photoelectric conversion region on the side close to the optical axis of the photographic lens 5, for example, the storage capacity 111β0 of the photoelectric conversion unit 101β0 of the 0th pixel and the storage capacity 111αi of the photoelectric conversion unit 101αi of the i-th pixel are low. A gain differential amplifier 114L is configured to output. On the other hand, the storage capacity from the photoelectric conversion region far from the optical axis of the photographic lens 5, for example, the storage capacity 111α0 of the photoelectric conversion unit 101α0 of the 0th pixel and the storage capacity 111βi of the photoelectric conversion unit 101βi of the i-th pixel are high gain. The differential amplifier 114H outputs the signal.
[0079]
Further, the horizontal scanning circuit 115 first generates a scanning timing signal so as to output the light output of the photoelectric conversion region α among the photoelectric conversion regions of each pixel. As a result, the storage capacitors from the storage capacitor 111α0 to the storage capacitor 111αi are output to the outside of the image sensor 10. Subsequently, the horizontal scanning circuit 115 generates a scanning timing signal so as to output the light output of the photoelectric conversion region β in the photoelectric conversion region of each pixel. As a result, the storage capacitors from the storage capacitor 111β0 to the storage capacitor 111βi are output to the outside of the image sensor 10. At this time, since the storage capacitors 110α and 111α or the storage capacitors 110β and 111β have a differential output VoutL or VoutH by the differential amplifier 114L or 114H, a signal with good S / N from which random noise and fixed pattern noise of the pixel are removed. Is obtained.
[0080]
The output from the image sensor 10 is shaped into a focus detection image signal by a CPU that performs focus detection. Since the output gain of the far side photoelectric conversion region is set higher than the far side photoelectric conversion region of the photographic lens 5, the output from each photoelectric conversion region is almost equal. As a result, the degree of correlation between the two image signals Iα and Iβ used for focus detection is increased, and it is possible to perform focus detection with high accuracy.
[0081]
When the CPU 20 accurately detects the focus state of the photographic lens 5 based on the focus detection signal output from the image sensor 10, the CPU 20 sets an electrical contact 26 provided between the camera body 1 and the photographic lens 5. The defocus information of the photographing lens 5 is transmitted to the lens CPU 50 through the lens CPU 50. The lens CPU 50 converts the defocus information received from the CPU 20 of the camera body 1 into a photographing lens driving amount and transmits the lens driving mechanism 51 to adjust the focus state of the photographing lens 5.
[0082]
Further, as is apparent from FIG. 16, the received light amount of the photoelectric conversion area closer to the optical axis of the photographic lens and the farther photoelectric conversion area depending on the open F value and the exit window of the photographic lens 5 attached to the camera body 1. The difference changes. FIG. 15 is a flowchart for setting the gain ratio (GL: GH) of the differential amplifiers 114L and 114H by the photographing lens attached to the camera body 1. Hereinafter, a description will be given with reference to the flowchart of FIG.
[0083]
The CPU 20 of the camera body 1 tries to communicate with the lens CPU 50 via the electrical contact 26 with the photographing lens 5 (step S201). If the photographing lens 5 is attached to the camera 1 and communication with the lens CPU 50 is possible (YES in step S201), the camera CPU 20 checks the type (ID) of the attached photographing lens 5 (step S202). When the type of the photographic lens mounted is confirmed, the CPU 20 confirms unique information such as the open F value and exit window information of the photographic lens stored in the memory circuit 22 (step S203). Further, the camera CPU 20 uses the information such as the open F value of the photographic lens 5 mounted, the position of the exit window, the diameter of the exit window, the position of the focus detection area on the image sensor 10 and the like to use the image sensor for focus detection. The gravity center position on the pupil of the photographing lens 5 of the received light beam received by each of the ten photoelectric conversion regions is calculated (step S204). Furthermore, the camera CPU 20 determines the angle formed between the straight line connecting the position of the center of gravity of the received light flux received by the photoelectric conversion regions α and β on the pupil of the photographing lens 5 and the photoelectric conversion regions α and β and the perpendicular of the image sensor 10. θα and θβ are calculated (step S204) (see FIG. 16). Here, the ratio of the amount of received light between the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region β is approximately
COS4 (θα): COS4 (θβ)
[0084]
It becomes.
For example, when the photoelectric conversion region near the optical axis of the photographing lens is the photoelectric conversion region α and the photoelectric conversion region far from the optical axis of the photographing lens is the photoelectric conversion region β, the image sensor is represented by the timing chart shown in FIG. When 10 is controlled to accumulate, the CPU 20
GL / GH = COS4 (θβ) / COS4 (θα)
[0085]
Is set so as to satisfy (step S306).
When the gains of the differential amplifiers 114L and 114H of the image sensor 10 are controlled with the gain ratio set as described above, the output levels of the two focus detection image signals in a predetermined focus detection region are substantially equal. Focus detection using the two focus detection image signals provides a highly accurate result.
[0086]
Here, an example in which unique information such as the open F value of the photographing lens and exit window information is stored in the memory circuit 22 provided in the camera body 1 is shown. However, the system stores the information in the memory circuit associated with the lens CPU 50. You may memorize.
[0087]
Note that the timing chart and drive control when a normal image is captured in the second embodiment are the same as those described above with reference to FIG.
[0088]
[Other Embodiments]
In the first and second embodiments, the example in which the photoelectric conversion region in one pixel is divided in the horizontal direction and the accumulation time of each photoelectric conversion region is controlled has been shown, but the photoelectric conversion region in one pixel is In this case, it is desirable that the photoelectric conversion area near the photographing lens optical axis and the photoelectric conversion area far from the photographing lens can be controlled independently.
[0089]
In the first and second embodiments, the example in which the imaging device (image sensor) is arranged on the primary imaging surface of the photographing lens is shown. However, the imaging device (image sensor) is arranged on the secondary imaging surface of the secondary imaging optical system. Needless to say, this configuration is also effective.
[0090]
In the first and second embodiments, the case where the image sensor 10 is a CMOS image sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be a CCD image sensor, for example.
[0091]
It should be noted that the software configuration and the hardware configuration in the above embodiments can be appropriately replaced.
[0092]
In addition, you may make it this invention combine the above-mentioned each embodiment or those technical elements as needed.
[0093]
Further, the present invention is such that the configuration of the claims or the whole or a part of the configuration of the embodiment forms one device, but is combined with another device. Alternatively, it may be an element constituting the apparatus.
[0094]
The present invention is also applicable to various types of imaging devices such as video cameras, video still cameras, cameras with interchangeable photographing lenses, single-lens reflex cameras, lens shutter cameras, surveillance cameras, and devices applied to these imaging devices. The present invention can also be applied to a method, a medium such as a computer-readable storage medium, and elements constituting them.
[0095]
Another object of the present invention is to supply a storage medium (or recording medium) in which a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments is recorded to a system or apparatus, and the computer (or CPU or CPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by the MPU) reading and executing the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention. Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an operating system (OS) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included. Examples of the storage medium for storing the program code include a floppy disk, hard disk, ROM, RAM, magnetic tape, nonvolatile memory card, CD-ROM, CD-R, DVD, optical disk, magneto-optical disk, MO, and the like. Can be considered.
[0096]
Furthermore, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion card inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function is determined based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the expansion card or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the amount of light incident on each photoelectric conversion area of the same pixel is different, the output of each photoelectric conversion area is controlled to be substantially the same, thereby improving the focus detection accuracy. It becomes possible to make it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of one pixel of the image sensor in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view showing one line of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a drive timing chart of the image sensor at the time of focus detection in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an output of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an output image of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an output of the image sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a drive timing chart of the image sensor at the time of focus detection in the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart of an accumulation time ratio determination process for focus detection in the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a timing chart illustrating an example of image sensor driving during normal shooting according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a timing chart showing another example of image sensor driving during normal shooting according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit configuration diagram of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a drive timing chart of the image sensor at the time of focus detection according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart of gain ratio determination processing for focus detection in the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of a conventional pupil division type focus detection method;
FIG. 17 is a schematic plan view showing one line of a conventional image sensor.
FIG. 18 is a diagram illustrating the output of a conventional image sensor.
FIG. 19 is a diagram illustrating an output image of an image sensor.
[Explanation of symbols]
1 Camera body
3 Eyepiece
5 Photography lens
9 Liquid crystal display elements
10 Image sensor
20 CPU
21 Image sensor control circuit
22 Memory circuit
23 Interface circuit
24 Image processing circuit
25 Liquid crystal display element drive circuit
26 Electrical contacts
50 lens CPU
51 Shooting lens drive mechanism
52 Aperture drive mechanism
53 Aperture device

Claims (8)

着脱可能な撮影レンズを介して入射する光学像を光電変換する撮像装置であって、
各画素内に一つのマイクロレンズを通過した光を受光する2つの光電変換手段を有し、接続された撮影レンズの光軸を含む2次元エリアに複数配された画素と、
前記撮影レンズの焦点を調節する際の信号を抽出する際、前記撮影レンズの光軸を含む2次元エリア内の前記複数の画素内の2つの光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段の電荷蓄積時間を、光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段の電荷蓄積時間よりも短くするように、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段は第1の転送パルスにより、また前記撮影レンズの光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段は第2の転送パルスによりそれぞれ独立に制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging device that photoelectrically converts an optical image incident through a detachable photographic lens,
And pixels arranged plurality of two-dimensional area including the optical axes of the two have a photoelectric conversion means, connected imaging lens for receiving the light passing through the one microlens in each pixel,
When extracting the signal in adjusting the focus of the photographing lens, one of the two photoelectric converting means in said plurality of pixels in a two-dimensional area including the optical axis of the taking lens, the optical axis of the photographing lens the charge accumulation time of each photoelectric conversion means near side, so as to be shorter than the charge storage time of each of the photoelectric conversion means on the far side from the optical axis, each of the photoelectric conversion on the side close to the optical axis of the photographing lens It means through the first transfer pulse and said respective photoelectric conversion means from the optical axis on the far side of the taking lens imaging apparatus characterized by a control means for controlling independently the second transfer pulse.
各画素の2つの光電変換領域が受光する受光光束の撮影レンズの瞳上での重心位置と光軸に近い側の光電変換領域及び光軸から遠い側の光電変換領域とをそれぞれ結ぶ直線と、撮像装置の垂線とのなす角度をそれぞれθ1及びθ2、光軸に近い側の光電変換領域の蓄積期間をt1、光軸から遠い側の光電変換領域の蓄積時間をt2とすると、前記制御手段は、
t1/t2 = COS4(θ1)/ COS4(θ2)
を満足するように前記電荷蓄積時間を設定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
A straight line connecting the position of the center of gravity of the received light flux received by the two photoelectric conversion regions of each pixel on the pupil of the photographing lens, the photoelectric conversion region on the side close to the optical axis, and the photoelectric conversion region on the side far from the optical axis; Assuming that the angles formed with the perpendicular of the imaging device are θ1 and θ2, respectively, the accumulation period of the photoelectric conversion region near the optical axis is t1, and the accumulation time of the photoelectric conversion region far from the optical axis is t2, the control means ,
t1 / t2 = COS4 (θ1) / COS4 (θ2)
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the charge accumulation time is set so as to satisfy the following.
着脱可能な撮影レンズを介して入射する光学像を光電変換する撮像装置であって、
各画素内に一つのマイクロレンズを通過した光を受光する2つの光電変換手段を有し、接続された撮影レンズの光軸を含む2次元エリアに複数配された画素と、
前記撮影レンズの光軸を含む2次元エリア内の前記複数の画素内の2つの光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段は第1の転送パルスにより、また前記撮影レンズの光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段は第2の転送パルスによりそれぞれ独立に制御する制御手段と、
前記撮影レンズの光軸を含む2次元エリア内の前記複数の画素の光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸に近い側のそれぞれの光電変換手段から得られる信号に第1のゲインをかける第1の増幅手段と、
前記複数の画素の光電変換手段のうち、前記撮影レンズの光軸から遠い側のそれぞれの光電変換手段から出力される信号に、第1のゲインよりも大きい第2のゲインをかける第2の増幅手段とを有し、
前記制御手段は、更に、接続された撮影レンズに応じて、前記第1及び第2のゲインを制御することを特徴とする撮像装置。
An imaging device that photoelectrically converts an optical image incident through a detachable photographic lens,
And pixels arranged plurality of two-dimensional area including the optical axes of the two have a photoelectric conversion means, connected imaging lens for receiving the light passing through the one microlens in each pixel,
Of the two photoelectric conversion means in the plurality of pixels in the two-dimensional area including the optical axis of the photographing lens, the respective photoelectric conversion means on the side close to the optical axis of the photographing lens are caused by the first transfer pulse. Each of the photoelectric conversion means on the side far from the optical axis of the photographic lens is controlled independently by a second transfer pulse;
A first gain is applied to a signal obtained from each of the photoelectric conversion means on the side close to the optical axis of the photographing lens among the photoelectric conversion means of the plurality of pixels in the two-dimensional area including the optical axis of the photographing lens. First amplification means;
A second amplification that applies a second gain larger than the first gain to a signal output from each photoelectric conversion means far from the optical axis of the photographing lens among the photoelectric conversion means of the plurality of pixels. Means,
The control device further controls the first and second gains according to a connected photographic lens.
各画素の2つの光電変換領域が受光する受光光束の撮影レンズの瞳上での重心位置と光軸に近い側の光電変換領域及び光軸から遠い側の光電変換領域とをそれぞれ結ぶ直線と、撮像装置の垂線とのなす角度をそれぞれθ1及びθ2、前記第1のゲインをG1、前記第2のゲインをG2とすると、前記制御手段は、
G1/G2 = COS4(θ1)/ COS4(θ2)
を満足するように前記第1及び第2のゲインを設定することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
A straight line connecting the position of the center of gravity of the received light flux received by the two photoelectric conversion regions of each pixel on the pupil of the photographing lens, the photoelectric conversion region on the side close to the optical axis, and the photoelectric conversion region on the side far from the optical axis; Assuming that the angles formed with the perpendicular of the imaging device are θ1 and θ2, respectively, the first gain is G1, and the second gain is G2, the control means
G1 / G2 = COS4 (θ1) / COS4 (θ2)
The imaging apparatus according to claim 3, wherein the first and second gains are set so as to satisfy the following.
前記制御手段は、前記接続された撮影レンズのレンズ開放F値及び射出窓情報に基づいて制御することを特徴とする請求項1または3に記載の撮像装置。  The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs control based on a lens opening F value and exit window information of the connected photographing lens. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置を搭載したカメラ。  A camera equipped with the imaging apparatus according to claim 1. 撮影レンズに着脱可能であって、
前記撮影レンズの着脱状態を検知する検知手段と、
接続された撮影レンズの情報を取得する取得手段と
を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の撮像装置を搭載したカメラ。
It is detachable from the taking lens,
Detecting means for detecting the attachment / detachment state of the photographing lens;
The camera equipped with the imaging device according to claim 3 or 4, further comprising: an acquisition unit configured to acquire information of the connected photographing lens.
前記撮像装置の各画素の2つの光電変換領域から出力される信号に基づいて前記撮影レンズの焦点状態を検出する焦点検出手段を更に有し、
前記制御手段は前記焦点検出手段で用いる撮像装置上の焦点検出領域の位置に応じて、前記第1及び第2のゲインを制御することを特徴とする請求項7に記載のカメラ。
A focus detection unit that detects a focus state of the photographing lens based on signals output from two photoelectric conversion regions of each pixel of the imaging device;
The camera according to claim 7, wherein the control unit controls the first and second gains according to a position of a focus detection region on an imaging apparatus used by the focus detection unit.
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