摄像元件、焦点调节装置及摄像装置的制作方法

本发明涉及摄像元件、焦点调节装置及摄像装置。

背景技术：

已知能够从具有第1及第2光电转换部的像素单独读取由第1及第2光电转换部得到的第1及第2信号、或对第1及第2信号进行加法运算并读取的摄像元件(参照专利文献1)。在现有技术中，在单独读取的情况下，第1及第2光电转换部的电荷被单独传输至第1及第二fd。另外，在进行加法运算并读取的情况下，第1及第2光电转换部的电荷被传输至电连接的第1及第二fd。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-90160号公报

技术实现要素：

根据本发明的第1方案，摄像元件设有多个像素，所述像素包括：第1光电转换部，其对透射了微透镜的光进行光电转换而生成电荷；第2光电转换部，其对透射了所述微透镜的光进行光电转换而生成电荷；第1蓄积部，其蓄积由所述第1光电转换部生成的电荷；第2蓄积部，其蓄积由所述第2光电转换部生成的电荷；第3蓄积部，其蓄积由所述第1光电转换部生成的电荷和由所述第2光电转换部生成的电荷；第1传输部，其将由所述第1光电转换部生成的电荷传输至所述第1蓄积部；第2传输部，其将由所述第2光电转换部生成的电荷传输至所述第2蓄积部；以及第3传输部，其将由所述第1光电转换部生成的电荷及由所述第2光电转换部生成的电荷传输至所述第3蓄积部。

根据本发明的第2方案，焦点调节装置包括：基于第1方案的摄像元件；以及控制部，其根据基于对由具有聚焦透镜的光学系统形成的像进行摄像的所述摄像元件的所述第1蓄积部中蓄积的电荷的信号及基于在所述第2蓄积部中蓄积的电荷的信号，以使由所述光学系统形成的像对焦于所述摄像元件的方式控制所述聚焦透镜的位置。

根据本发明的第3方案，摄像装置包括：基于第1方案的摄像元件；控制部，其根据基于对由具有聚焦透镜的光学系统形成的像进行摄像的所述摄像元件的所述第1蓄积部中蓄积的电荷的信号及基于在所述第2蓄积部中蓄积的电荷的信号，以使由所述光学系统形成的像对焦于所述摄像元件的方式控制所述聚焦透镜的位置；以及生成部，其基于所述第3蓄积部中蓄积的电荷的信号而生成图像数据。

根据本发明的第4方案，摄像装置包括：基于第1方案的摄像元件；以及生成部，其基于通过连接部连接的所述第1蓄积部和所述第2蓄积部中蓄积的电荷及所述第3蓄积部中蓄积的电荷的至少一方而生成图像数据。

附图说明

图1是例示第1实施方式的相机的框图。

图2是例示摄像元件的概略构成的图。

图3是说明摄像元件的像素配置的电路图。

图4是说明在图3的m列排列的像素的电路图。

图5是说明图4的像素的布局的图。

图6是说明向摄像元件供给的各种控制信号的图。

图7是例示a序列及b序列的信号的图。

图8是说明第1实施方式的变形例1中在m列排列的像素的电路图。

图9是说明向摄像元件供给的各种控制信号的图。

图10是说明第1实施方式的变形例2中在m列排列的像素的电路图。

图11是说明图10的像素的布局的图。

图12是说明向摄像元件供给的各种控制信号的图。

图13是说明第2实施方式中在m列排列的像素的电路图。

图14是说明图13的像素的布局的图。

图15是第2实施方式的变形例2中着眼于在m列排列的像素中的第n+1行像素、第n+2行像素20g和第n+3行像素20r的图。

图16是说明第2实施方式的变形例2的向摄像元件供给的各种控制信号的图。

图17中，图17的(a)是说明第3实施方式的摄像元件的像素的电路的图。图17的(b)是将图17的(a)中的光电转换部的区域u放大了的图。

图18是说明第3实施方式的向摄像元件供给的各种控制信号的图。

图19是说明在进行焦点调节用的读取时向第3实施方式的摄像元件供给的各种控制信号的图。

具体实施方式

以下参照附图说明实施发明的方式。

(第1实施方式)

图1是例示第1实施方式的搭载有使用固体摄像元件3(以下称为摄像元件3)的焦点检测装置的数字相机1(以下称为相机1)的框图。

在第1实施方式中，以单反型或无反型等镜头更换式相机1为例进行说明，但也可以不是镜头更换式相机。例如，也可以构成为镜头一体型相机或在智能手机等移动终端搭载的相机这样的摄像装置。另外，不限定于对静态图像进行摄像，也可以构成为对动态图像进行摄像的摄像机、便携式摄像机等摄像装置。

＜相机的构成＞

在相机1上作为摄像光学系统而安装有拍摄镜头2。拍摄镜头2具有聚焦透镜及光圈。拍摄镜头2所具有的聚焦透镜或光圈由从微处理器9接受到指示的透镜控制部2a来控制。拍摄镜头2使光学像(被摄体像)成像在摄像元件3的摄像面上。拍摄镜头2也称为成像光学系统。

摄像元件3具有多个像素。如后所述，多个像素分别具有对射入的光进行光电转换而生成电荷的两个光电转换部。多个像素分别对透射拍摄镜头2的光进行光电转换。多个像素基于通过光电转换生成的电荷分别输出信号。摄像元件3由从微处理器9接收到指示的摄像控制部4来控制。从摄像元件3具有的多个像素输出的信号在经由信号处理部5及a/d转换部6处理后，暂时存储在存储器7中。总线8与透镜控制部2a、摄像控制部4、存储器7、微处理器9、焦点运算部(焦点检测处理部)10、记录部11、图像压缩部12及图像处理部13等连接。

此外，摄像元件3也可以构成为包含信号处理部5、a/d转换部6和存储器7的一部分或全部。摄像元件3也可以是将信号处理部5及a/d转换部6及存储器7中的至少一个与多个像素层叠的构成。

从释放按钮等操作部9a向微处理器9输入操作信号。微处理器9基于来自操作部9a的操作信号向各模块发送指示以对相机1进行控制。

焦点运算部10基于来自摄像元件3所具有的像素的信号，通过光瞳分割型相位差检测方式计算基于拍摄镜头2的焦点调节状态。焦点运算部10根据基于由后述的像素20所具有的第1及第2光电二极管pd-1及pd-2生成的电荷的信号，计算用于使由拍摄镜头2形成的像在摄像元件3的摄像面上对焦的聚焦透镜的对焦位置。具体来说，检测由透射拍摄镜头2的光瞳的不同区域的多个光束产生的像的像偏差量，基于检测到的像偏差量计算散焦量。散焦量是形成由拍摄镜头20拍摄的像的成像面与摄像元件3的摄像面间的偏移量。使用相位差检测方式的散焦量运算是公知的，因此省略详细说明。焦点运算部10基于计算出的散焦量，计算到对焦位置为止的聚焦透镜的移动量。

微处理器9指示聚焦透镜向透镜控制部2a的移动，并且发送计算出的聚焦透镜的移动量。由此自动进行焦点调节。焦点运算部10、微处理器9及透镜控制部2a作为焦点调节部进行动作。

图像处理部13针对在存储器7中存储的来自摄像元件3的信号进行规定的图像处理而生成图像数据。图像处理部13作为图像生成部进行动作。图像压缩部12将图像处理后的图像数据以规定格式进行数据压缩。记录部11将压缩后的图像数据以规定的文件格式记录在记录介质11a中，或读取在记录介质11a中记录的图像数据。记录介质11a由相对于记录部11拆装自如的存储卡等构成。

另外，图像处理部13生成用于使显示部14显示图像的图像数据。显示部14显示基于由图像处理部13生成的图像数据的图像。显示部14显示的图像包含基于在记录介质11a中记录的图像数据的再生图像(静态图像、动态图像)、通过摄像元件3以规定间隔(例如60fps)获取的监视用图像(也称为实时取景图像)。

＜摄像元件的概要＞

图2是例示摄像元件3的概略构成的图。摄像元件3包括以矩阵状配置的多个像素20和用于输出来自各像素20的信号的周边电路。通常，构成图像的最小单位被称为“像素”，但在本实施方式中，将构成图像的最小单位的生成信号的结构称为“像素”。

摄像区域31表示像素20以矩阵状配置的区域。在图2的例子中，作为摄像区域31例示水平4行×垂直4列的16个像素的范围，但实际的像素数远多于图2例示的数量。

图3是例示摄像元件3的像素配置的图。像素20设有微透镜ml和未图示的彩色滤光片。彩色滤光片针对一个像素20设置例如r(红)、g(绿)、b(蓝)具有不同分光特性的3种彩色滤光片中的某一种。r的彩色滤光片主要使红色波长范围的光透射。另外，g的彩色滤光片主要使绿色波长范围的光透射。此外，b的彩色滤光片主要使蓝色波长范围的光透射。g的彩色滤光片使波长比r的彩色滤光片短的波长范围的光透射。b的彩色滤光片使波长比g的彩色滤光片短的波长范围的光透射。由此，各像素20根据所配置的彩色滤光片而具有不同的分光特性。

在摄像元件3中，交替配置有具有r及g的彩色滤光片的像素20(以下分别称为像素20r、像素20g)的像素行和交替配置有具有g及b的彩色滤光片的像素20(以下分别称为像素20g、像素20b)的像素行以二维状重复配置。在第1实施方式中，像素20r、像素20g及像素20b按照拜耳排列配置。

此外，在以下的说明中，在未标注r、g、b而记为像素20的情况下，包含全部的像素20r、像素20g及像素20b。

在各像素20上分别设置两个光电转换部。通常，在每一个像素设置两个光电转换部的情况下，存在两个光电转换部沿水平方向即行方向排列的情况(也称为水平分割)和两个光电转换部沿垂直方向即列方向排列的情况(也称为垂直分割)。在第1实施方式中，在摄像区域31的全域内配置水平分割的像素20。但是，也可以在规定的区域中取代水平分割的像素20而配置垂直分割的像素20。各像素20依据来自周边电路的控制信号使用两个光电转换部进行光电转换，输出基于由光电转换生成的电荷的信号。

在图3中，将各像素20的两个光电转换部中的一方标注阴影线示出。标注阴影线的光电转换部表示基于由该光电转换部生成的电荷生成后述的第1信号。另外，未标注阴影线的光电转换部表示基于由该光电转换部生成的电荷生成后述的第2信号。

各像素20按照来自周边电路的控制信号使用两个光电转换部进行光电转换，输出光电转换信号。

再次使用图2进行说明。周边电路例如包括：垂直扫描电路21、水平扫描电路22、与这些电路连接的控制信号线23、24、接受来自像素20的信号的第1～第3垂直信号线25a、25b、25c、与第1～第3垂直信号线25a、25b、25c连接的恒流源26、相关双采样电路(cds电路)27、接受从cds电路27输出的信号的水平信号线28以及输出放大器29等。在本实施方式中，针对由沿列方向配置的多个像素20构成的一个像素列，设有3条垂直信号线即第1～第3垂直信号线25a、25b、25c。

垂直扫描电路21及水平扫描电路22根据来自摄像控制部4的指示而输出规定的控制信号。各像素20由从垂直扫描电路21输出的控制信号来驱动，将基于由光电转换部生成的电荷的信号向第1～第3垂直信号线25a、25b、25c输出。从像素20输出的信号使用cds电路27实施噪声消除，根据来自水平扫描电路22的控制信号，经由水平信号线28及输出放大器29被向外部输出。

＜一个像素两个pd的构成＞

图4是说明图3中在m列排列的(沿垂直方向排列的)像素20、即例如第n行像素20g和第n+1行像素20r的电路图。各像素20在微透镜ml及彩色滤光片的内侧(背后)作为光电转换部具有两个光电二极管pd-1及pd-2。即，各像素20具有在像素20的左侧配置的第1光电二极管pd-1和在像素20的右侧配置的第2光电二极管pd-2。

因此，从拍摄镜头2的光瞳的第1区域中通过的光束射入各像素20的第1光电二极管pd-1，从拍摄镜头2的光瞳的第2区域中通过的光束射入第2光电二极管pd-2。

在本实施方式中，例如，包含第1光电二极管pd-1及第2光电二极管pd-2、和对基于由第1及第2光电二极管pd-1及pd-2生成的电荷的信号进行读取的读取部而称为“像素”。关于读取部说明包含后述的传输晶体管、fd区域、放大晶体管及选择晶体管的例子，但读取部的范围也可以与本例不同。

在各像素20中，如上所述，分别从拍摄镜头2的光瞳的不同区域即第1及第2区域中通过的光射入第1及第2光电二极管pd-1及pd-2。第1及第2光电二极管pd-1及pd-2分别对射入的光进行光电转换而生成电荷。由第1光电二极管pd-1生成的电荷经由第1传输晶体管tx-1被向第一fd(浮置扩散)区域fd1传输。

第一fd区域fd1对接受到的电荷进行蓄积并转换为电压。与第一fd区域fd1的电位对应的信号由第1放大晶体管amp1放大。第一fd区域fd1及第1放大晶体管amp1作为第1信号生成部进行动作。然后，作为通过进行行选择的第1选择晶体管sel1选择的行的信号而被经由第1垂直信号线25a(输出部)进行读取。第1复位晶体管rst1作为使第一fd区域fd1的电位复位的复位部进行动作。

由第2光电二极管pd-2生成的电荷经由第2传输晶体管tx-2被向第二fd区域fd2传输。第二fd区域fd2对接受到的电荷进行蓄积并转换为电压。与第二fd区域fd2的电位对应的信号通过第2放大晶体管amp2放大。第二fd区域fd2及第2放大晶体管amp2作为第2信号生成部进行动作。然而，作为通过进行行选择的第2选择晶体管sel2选择的行的信号而被经由第2垂直信号线25b(输出部)进行读取。第2复位晶体管rst2作为使第二fd区域fd2的电位复位的复位部进行动作。

本实施方式的摄像元件3也可以将由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷经由第3传输晶体管部tx-3合并而向第三fd区域fd3传输。第3传输晶体管部tx-3具有将第1光电二极管pd-1的电荷向第三fd区域fd3传输的传输晶体管tx-3a，和将第2光电二极管pd-2的电荷向第三fd区域fd3传输的传输晶体管tx-3b。

第三fd区域fd3对来自第1光电二极管pd-1及pd-2的电荷进行蓄积并转换为电压。与第三fd区域fd3的电位对应的信号通过第3放大晶体管amp3放大。第三fd区域fd3及第3放大晶体管amp3作为第3信号生成部进行动作。然后，作为通过进行行选择的第3选择晶体管sel3选择的行的信号而被经由第3垂直信号线25c(输出部)进行读取。第3复位晶体管rst3作为使第三fd区域fd3的电位复位的复位部进行动作。

在第1实施方式中，例如，基于由在水平分割后的像素20的左侧配置的第1光电二极管pd-1生成的电荷的信号(称为第1信号)、基于由在像素20的右侧配置的第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号(称为第2信号)、基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷和由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的信号(称为第3信号)，分别经由不同的第1～第3垂直信号线25a、25b、25c被读取。

＜控制信号＞

在像素20中，第1传输晶体管tx-1在将由第1光电二极管pd-1生成的电荷向第一fd区域fd1传输的情况下，基于第1控制信号而导通。第2传输晶体管tx-2在将由第2光电二极管pd-2生成的电荷向第二fd区域fd2传输的情况下，基于第2控制信号而导通。第3传输晶体管部tx-3在将由第1光电二极管pd-1生成的电荷和由第2光电二极管pd-2生成的电荷合并而向第三fd区域fd3传输的情况下，基于第3控制信号而导通。即，第3传输晶体管部tx-3的各传输晶体管tx-3a、tx-3b基于第3控制信号而同时导通。

行选择用的第1选择晶体管sel1在使第1信号向第1垂直信号线25a(输出部)输出的情况下，基于第1控制信号而导通。行选择用的第2选择晶体管sel2在使第2信号向第2垂直信号线25b(输出部)输出的情况下，基于第2控制信号而导通。行选择用的第3选择晶体管sel3在使第3信号向第3垂直信号线25c(输出部)输出的情况下，基于第3控制信号而导通。

第1复位晶体管rst1在使第一fd区域fd1的电位复位的情况下，基于第1控制信号而导通。第2复位晶体管rst2在使第二fd区域fd2的电位复位的情况下，基于第2控制信号而导通。第3复位晶体管rst3在使第三fd区域fd3的电位复位的情况下，基于第3控制信号而导通。

图5是说明与图4的电路图对应的像素20g及20r的布局的示意图。此外，关于第1～第3控制信号第1～第3控制信号及第1～第3控制信号的布线则省略图示。

在图5中，以第1及第二fd区域fd1、fd2排列在像素20的左右的方式，第一fd区域fd1配置在第1光电二极管pd-1的一端侧，第二fd区域fd2配置在第2光电二极管pd-2的一端侧。第三fd区域fd3配置在第1及第2光电二极管pd-1、pd-2的另一端侧。另外，在像素20的左右配置的第1光电二极管pd-1及第2光电二极管pd-2的面积大致相同。另外，在本实施方式中，与第一fd区域fd1中的静电电容(以后简称为电容)相关性强的第1传输晶体管tx-1的栅极氧化膜的面积及第一fd区域fd1的面积、和与第二fd区域fd2中的电容相关性强的第2传输晶体管tx-2的栅极氧化膜的面积及第二fd区域fd1的面积大致相同。

另外，在本实施方式中，与第三fd区域fd3中的电容相关性强的第3传输晶体管部tx-3的栅极氧化膜的面积及第三fd区域fd3的面积，分别与上述的第1传输晶体管tx-1的栅极氧化膜的面积及第一fd区域fd1的面积或第2传输晶体管tx-2的栅极氧化膜的面积及第二fd区域fd2的面积大致相同。

按照这种方式，上述3组传输晶体管及fd区域分别经由相同的工艺形成，因此3组fd区域fd1～fd3中的电容大致相等。

如上所述，由于使像素20中的第1及第2光电二极管pd-1及pd-2的面积构成为大致相同，因此所射入的光的单位光量生成的电荷量(光电转换效率)大致相等。例如，在向第1及第2光电二极管pd-1及pd-2射入相同光量的光的情况下，分别通过第1及第2光电二极管pd-1、pd-2生成的电荷量q大致相等。因此，分别从第1及第2光电二极管pd-1、pd-2向第一fd区域fd1、第二fd区域fd2传输的电荷量q大致相等。另外，在向第1及第2光电二极管pd-1及pd-2输入不同光量的光的情况下，基于分别向第1及第2光电二极管pd-1、pd-2射入的光量分别生成不同的电荷量。因此，分别由第1及第2光电二极管pd-1、pd-2生成的不同的电荷量被分别传输至第一fd区域fd1、第二fd区域fd2。

另外，由于电位差v＝q/c成立，因此通过使第一fd区域fd1的电容c与第二fd区域fd2的电容c大致相同，从而每单位电荷量被转换的电压(信号)的转换效率(信号生成效率)大致相等。例如，在通过第1及第2光电二极管pd-1、pd-2分别生成了大致相等的电荷量q的情况下，由第1信号生成部和第2信号生成部生成的信号的大小大致相等。另外，在通过第1及第2光电二极管pd-1、pd-2分别生成了不同电荷量的情况下，由第1信号生成部和第2信号生成部分别生成基于不同电荷量的信号。即，在第1信号生成部和第2信号生成部中，信号生成效率大致相同，能够抑制信号生成效率的偏差。第1及第2光电二极管pd-1及pd-2的光电转换效率大致相等，第1信号生成部与第2信号生成部的信号生成效率大致等，这表示光电转换时的转换增益大致相等。

在本实施方式中，第3信号生成部中的第三fd区域fd3的电容c也与第1信号生成部中的第一fd区域fd1的电容c(第2信号生成部中的第二fd区域fd2的电容c)大致相同，因此，第3信号生成部和第1信号生成部(第2信号生成部)中的信号生成效率也大致相同，能够抑制信号生成效率的偏差。

第1及第2光电二极管pd-1及pd-2的光电转换效率大致相等，第3信号生成部与第1信号生成部间的信号生成效率大致相等，这表示第1信号生成部～第3信号生成部在光电转换时的转换增益大致相等。

因此，例如，在如上所述向第1及第2光电二极管pd-1及pd-2射入相同光量的光的情况下，由第3信号生成部生成的信号的大小为由第1信号生成部生成的信号(由第2信号生成部生成的信号)的大致两倍。

通常，若fd区域的面积增大，则电容增加，信号生成效率降低(换言之，转换增益降低)。但是，在本实施方式中，通过使第3传输晶体管部tx-3的栅极氧化膜的面积和第三fd区域fd3的面积分别与第1传输晶体管tx-1的栅极氧化膜的面积和第一fd区域fd1的面积大致相同，从而第3信号生成部的转换增益与第1信号生成部的转换增益大致相等。另外，第1信号生成部的转换增益与第2信号生成部的转换增益也大致相等。

根据以上方式，能够防止对基于通过极管pd-1及第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号进行加法运算并读取的情况下的转换增益与对基于通过第1光电二极管pd-1或第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号进行单独读取的情况相比下降。

＜时序图的说明＞

图6是说明向摄像元件3供给的各种控制信号的时序图。在为了进行焦点调节而单独读取第1信号和第2信号的期间(图6的焦点调节用的读取期间)内，h电平的第1及第2控制信号及同时被分别向第1选择晶体管sel1及第2选择晶体管sel2供给。由此，使第1信号输出的第1选择晶体管sel1、使第2信号输出的第2选择晶体管sel2同时导通。另外，通过作为第1控制信号供给h电平的复位脉冲，从而第1复位晶体管rst1导通且第一fd区域fd1的电位被复位。同样地，通过作为第2控制信号供给h电平的复位脉冲，从而第2复位晶体管rst2导通且第二fd区域fd2的电位被复位。在以虚线t1表示的时刻，各复位电平的第1信号及第2信号经由第1及第2垂直信号线25a及25b被读取。

接下来，通过作为第1控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第1传输晶体管tx-1导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷被向第一fd区域fd1传输。通过在与第1控制信号供给的同时作为第2控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第2传输晶体管tx-2导通且由第2光电二极管pd-2生成的电荷被向第二fd区域fd2传输。由此，在以虚线t2表示的时刻，各信号电平的第1信号及第2信号经由第1及第2垂直信号线25a及25b被读取。

在为了生成图像数据而对基于通过第1光电二极管pd-1及第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号进行加法运算并读取的期间(图6的图像用的读取期间)，h电平的第3控制信号被向第3选择晶体管sel3供给。由此，使第3信号输出的第3选择晶体管sel3导通。另外，通过作为第3控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第3复位晶体管rst3导通且第三fd区域fd3的电位被复位。在以虚线t3表示的时刻，复位电平的第3信号经由第3垂直信号线25c被读取。

接下来，通过作为第3控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第3传输晶体管部tx-3导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷被向第三fd区域fd3传输。由此，在以虚线t4表示的时刻，信号电平的第3信号经由第3垂直信号线25c被读取。

＜焦点调节＞

本实施方式的相机1例如基于从聚焦区域中包含的像素行读取的像素20g的第1信号和第2信号生成用于焦点检测的一对焦点检测信号。聚焦区域是焦点运算部10检查作为相位差信息的像偏差量的区域，也被称为焦点检测区域、测距点、自动对焦(af)点。

微处理器9在从操作部9a输入例如表示进行了释放按钮半按操作的操作信号时，向摄像控制部4指示焦点调节用的摄像。在焦点调节用的摄像中，针对摄像元件3的成为读取对象的像素行，供给用于从垂直扫描电路21及水平扫描电路22进行焦点调节用的读取的控制信号，进行焦点调节用的读取。焦点调节用的读取是指，向像素行的各像素20g供给第1控制信号等，并从像素20g的第1光电二极管pd-1读取第1信号，同时各向像素20g供给第2控制信号等，并从像素20g的第2光电二极管pd-2读取第2信号。

通过焦点调节用的读取，从而将从被供给了第1及第2控制信号的像素行的各像素20g读取到的第1信号和第2信号存储在存储器7中。在存储器7中存储的多个第1信号a1、a2、…、an(称为a序列信号)和在存储器7中存储的多个第2信号b1、b2、…、bn(称为b序列的5信号)，表示由从拍摄镜头2的光瞳的不同区域中通过的多个光束产生的像的强度分布。

图7是例示由多个第1信号构成的a序列信号和由多个第2信号构成的b序列信号的图。在图7中，将n个a序列信号以实施了阴影填充处理的圆表示。另外，将n个b序列信号以白圆表示。来自像素20g的a序列信号及b序列信号在图3中分别被逐列读取。图7的纵的虚线与像素列对应。

焦点运算部10通过基于上述a序列信号和b序列信号实施像偏差检测运算处理(相关运算处理、相位差检测处理)，从而计算多个像的像偏差量，并将像偏差量乘以规定的转换系数以计算散焦量。

接下来，微处理器9判定通过焦点运算部10计算出的散焦量是否在容许值以内。微处理器9在散焦量超过容许值的情况下判断为未对焦，向透镜控制部2a发送透镜移动指示。透镜控制部2a使聚焦透镜向使散焦量落入容许值内的位置(焦点位置)移动。另一方面，若散焦量在容许值以内，则微处理器9判断为已对焦，不发送透镜移动指示。

另外，在一边在显示部14显示监视用图像一边进行焦点调节的情况下，摄像控制部4能够使摄像元件3针对例如像素行的每一行交替进行焦点调节用的读取和后述的图像用的读取。在该情况下，微处理器9例如在从设为焦点调节用的读取的对象的像素行进行了焦点调节用的读取后，开始进行基于在存储器7中存储的a序列信号及b序列信号的像偏差检测运算处理。

另一方面，在图像用的读取中，从垂直扫描电路21及水平扫描电路22，向摄像元件3的成为读取对象的像素行供给用于进行图像用的读取的控制信号并进行图像用的读取。图像用的读取是指向像素行的各像素20g供给控制信号等并读取第3信号。如上所述，第3信号是用于生成基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷和由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的图像数据的信号。图像处理部13通过图像用的读取对在存储器7中存储的第3信号进行规定的图像处理，从而生成用于使显示部14显示监视用图像的图像数据。

在像这样相机1一边进行焦点调节一边进行监视用图像的显示的情况下，摄像控制部4重复进行上述的焦点调节用的读取和图像用的读取。

此外，在上述相机1中，基于从聚焦区域中包含的像素行读取到的像素20g的第1信号和第2信号，生成用于焦点调节的图像数据。用于焦点调节的图像数据不限于基于像素20g的第1信号和第2信号来生成，也可以基于像素20r的第1信号和第2信号或基于像素20b的第1信号和第2信号来生成。

＜图像数据的生成＞

本实施方式的相机1基于从摄像区域31(图2)的各像素20读取到的第3信号生成与被摄体像相关的图像数据。微处理器9例如在被从操作部9a输入表示实施了释放按钮全按操作的操作信号时，向摄像控制部4指示记录用的摄像。在记录用的摄像中，从垂直扫描电路21及水平扫描电路22向摄像元件3的各像素行供给控制信号，进行图像用的读取。具体来说，向像素行的各像素20供给第3控制信号等，从像素20读取第3信号。

由此，通过图像用的读取从各像素20读取到的第3信号被存储在存储器7中。图像处理部13针对在存储器7中存储的第3信号实施灰度处理或颜色插补处理等，生成记录用的图像数据。

根据以上说明的第1实施方式，能够获得以下作用效果。

(1)摄像元件3设有多个像素20，该像素20包括：第1光电二极管pd-1，其对透射微透镜ml的光进行光电转换而生成电荷；第2光电二极管pd-2，其对透射微透镜ml的光进行光电转换而生成电荷；第一fd区域fd1，其蓄积由第1光电二极管pd-1生成的电荷；第二fd区域fd2，其蓄积由第2光电二极管pd-2生成的电荷；第三fd区域fd3，其蓄积由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷；第1传输晶体管tx-1，其将由第1光电二极管pd-1生成的电荷传输至第一fd区域fd1；第2传输晶体管tx-2，其将由第2光电二极管pd-2生成的电荷传输至第二fd区域fd2；以及第3传输晶体管部tx-3，其将由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷传输至第三fd区域fd3。

由此，能够恰当地从各像素20单独读取或合并读取基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷的第1信号和基于由第2光电二极管pd-2生成的电荷的第2信号。

(2)上述(1)的第三fd区域fd3蓄积将由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷合计的电荷，因此能够将基于由第1及第2光电二极管pd-1、pd-2生成的电荷之和的第3信号作为一个信号来进行读取。

(3)使上述(1)的第一fd区域fd1的电容与第二fd区域fd2的电容之差小于预先规定的值，且使第一fd区域fd1或第二fd区域fd2的电容与第三fd区域fd3的电容之差小于预先规定的值。由此，上述3组fd区域fd1～fd3中的电容大致相等，能够使上述第1～第3信号生成部中的光电转换时的转换增益大致相等。通过使转换增益大致相等，从而能够抑制基于所生成的信号的焦点调节的精度变差。另外，能够抑制基于所生成的图像数据的图像的画质下降。

(4)在上述摄像元件3中，像素20具有输出基于在第一fd区域fd1中蓄积的电荷的第1信号的第1垂直信号线25a、输出基于在第二fd区域fd2中蓄积的电荷的第2信号的第2垂直信号线25b、以及输出基于在第三fd区域fd3中蓄积的电荷的第3信号的第3垂直信号线25c，因此能够单独读取由上述第1～第3信号生成部生成的第1信号～第3信号。

(5)在上述(4)的摄像元件3中，多个像素20中的至少一个从第1垂直信号线25a输出基于在第一fd区域fd1中蓄积的电荷的第1信号，并从第2垂直信号线25b输出基于在第二fd区域fd2中蓄积的电荷的第2信号，多个像素20中的至少一个从第3垂直信号线25c输出基于在第三fd区域fd3中蓄积的电荷的第3信号。由此，能够针对例如各像素行进行焦点调节用的读取和图像用的读取。

(6)在上述(4)或(5)的摄像元件3中，使从第1垂直信号线25a输出的由第1信号生成部生成的第1信号的生成效率，与从第2垂直信号线25b输出的由第2信号生成部生成的第2信号的生成效率之差小于预先规定的值，且使由第1信号生成部生成的第1信号的生成效率或由第2信号生成部生成的第2信号的生成效率与从第3垂直信号线25c输出的由第3信号生成部生成的第3信号的生成效率之差小于预先规定的值。由此，能够使上述第1～第3信号生成部中的光电转换时的转换增益大致相等。通过使转换增益大致相等，从而能够抑制基于所生成的信号的焦点调节的精度变差。另外，能够抑制基于所生成的图像数据的图像的画质降低。

以下变形也在本发明的范围内，也可以将一个或多个变形例与上述实施方式组合。

(第1实施方式的变形例1)

在第1实施方式的变形例1中，经由第1垂直信号线25a或第2垂直信号线25b读取基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷和由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的第3信号。

图8是说明第1实施方式的变形例1中在图3的m列排列的(沿垂直方向排列的)像素20，即例如第n行像素20g和第n+1行像素20r的电路图。对与第1实施方式的图4相同的构成标注相同的附图标记并省略说明。

在图8中，通过进行行选择的第3选择晶体管sel3选择的行的第3信号经由第2垂直信号线25b(输出部)被读取，这一点与经由第3垂直信号线25c(输出部)读取的第1实施方式(图4)不同。通过经由与第2信号相同的第2垂直信号线25b(输出部)读取第3信号，从而能够减少布线。由此，能够增大第1光电二极管pd-1及第2光电二极管pd-2的面积。从而能够提高摄像元件3的开口率。

此外，在第1实施方式的变形例1中，说明经由与第2信号相同的第2垂直信号线25b(输出部)读取第3信号的例子，但也可以采用经由与第1信号相同的第1垂直信号线25a(输出部)读取第3信号的构成。

或者也可以构成为，在同一像素列中，例如在奇数行中经由与第2信号相同的第2垂直信号线25b(输出部)读取第3信号，在偶数行中经由与第1信号相同的第1垂直信号线25a(输出部)读取第3信号。例如，通过按像素行而使输出部不同，从而能够从偶数行的像素和奇数行的像素同时读取第3信号。此外，能够在第1垂直信号线25a(输出部)和第2垂直信号线25b(输出部)中抑制所连接的第3选择晶体管sel3的数量的偏差。由此，能够防止第1垂直信号线25a(输出部)的寄生电容与第2垂直信号线25b(输出部)的寄生电容不均衡而导致寄生电容较大的垂直信号线中读取速度降低。

若举出具体例，则相邻的两个像素20中的一个像素20将基于在第三fd区域fd3中蓄积的电荷的第3信号向第2垂直信号线25b输出，相邻的两个像素20中的另一像素20将基于在第三fd区域fd3中蓄积的电荷的信号向第1垂直信号线25a输出。

＜时序图的说明＞

图9是说明第1实施方式的变形例1的向摄像元件3供给的各种控制信号的时序图。与第1实施方式(图6)同样地，在进行焦点调节用的读取的期间，h电平的第1及第2控制信号及分别被向第1选择晶体管sel1及第2选择晶体管sel2供给。由此，使第1信号输出的第1选择晶体管sel1及使第2信号输出的第2选择晶体管sel2导通。另外，作为第1控制信号而供给h电平的复位脉冲，从而第1复位晶体管rst1导通且第一fd区域fd1的电位被复位。同样地，作为第2控制信号而供给h电平的复位脉冲，从而第2复位晶体管rst2导通且第二fd区域fd2的电位被复位。在以虚线t1表示的时刻，复位电平的第1信号及第2信号分别经由第1及第2垂直信号线25a及25b被读取。

接下来，通过作为第1控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第1传输晶体管tx-1导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷被向第一fd区域fd1传输。同样地，通过作为第2控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第2传输晶体管tx-2导通且由第2光电二极管pd-2生成的电荷被向第二fd区域fd2传输。由此，在以虚线t2表示的时刻，信号电平的第1信号及第2信号分别经由第1及第2垂直信号线25a、25b被读取。

以上的焦点调节用的读取动作与图6示出的焦点调节用的读取动作相同。

在进行图像用的读取的期间，通过供给h电平的第3控制信号从而使第3信号输出的第3选择晶体管sel3导通。另外，作为第3控制信号而供给h电平的复位脉冲，从而第3复位晶体管rst3导通且第三fd区域fd3的电位被复位。在以虚线t3表示的时刻，复位电平的第3信号经由第2垂直信号线25b被读取。

接下来，作为第3控制信号而供给h电平的传输脉冲，从而第3传输晶体管部tx-3导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷被向第三fd区域fd3传输。由此，在以虚线t4表示的时刻，信号电平的第3信号经由第2垂直信号线25b被读取。

像这样，能够经由与第2信号相同的第2垂直信号线25b(输出部)读取第3信号。

根据以上说明的第1实施方式的变形例1能够获得以下作用效果。即，在摄像元件3中，由于将第3垂直信号线25c设为与第1或第2垂直信号线25a或25b共用，因此能够减少布线。由此，能够提高摄像元件3的开口率。

(第1实施方式的变形例2)

在第1实施方式的变形例2中，如图10所示，设置使第一fd区域fd1与第二fd区域fd2电连接/断开的晶体管sw。这是为了以两种方法进行基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷和由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的信号的读取。第一种读取方法为，预先使晶体管sw截止，与第1实施方式的变形例1(图8)同样地，使第3选择晶体管sel3、第3传输晶体管部tx-3导通，从第2垂直信号线25b读取第3信号。第二种读取方法为，预先使晶体管sw导通，使第2选择晶体管sel2与第1及第2传输晶体管tx-1及tx-2导通，从第2垂直信号线25b读取第1信号和第2信号的和。当然，作为上述第二种读取方法，也可以使晶体管sw导通，使第1选择晶体管sel1与第1及第2传输晶体管tx-1及tx-2导通，从第1垂直信号线25a读取第1信号与第2信号的和。

图10是说明第1实施方式的变形例2中在图3的m列排列的(沿垂直方向排列的)像素20，即例如第n行像素20g和第n+1行像素20r的电路图。对与第1实施方式的变形例1(图8)相同的构成标注相同的附图标记并省略说明。

如上所述，配置有使第一fd区域fd1与第二fd区域fd2电断开的晶体管sw这一点，与第1实施方式的变形例(图8)不同。图11是说明与图10的电路图对应的像素20g及20r的布局的示意图。此外，关于切换晶体管sw通断的控制信号第1～第3控制信号第1～第3控制信号及第1～第3控制信号的布线省略图示。

在图11中，在晶体管sw导通的状态下，第一fd区域fd1与第二fd区域fd2电连接，fd区域的面积扩大为两倍以上。因此，在晶体管sw导通情况下的fd区域(第一fd区域fd1+第二fd区域fd2)中的电容为第一fd区域fd1的电容(或第二fd区域fd2或第三fd区域fd3的电容)的两倍以上。由此，基于晶体管sw导通情况下的fd区域(第一fd区域fd1+第二fd区域fd2)的信号生成部的转换增益，与基于第三fd区域fd3的第3信号生成部的转换增益相比降低(例如1/2以下)。

与此相对，在晶体管sw截止的状态下，第一fd区域fd1与第二fd区域fd2电隔离。在该状态下，能够获得与第1实施方式的变形例1(图8)相同的作用效果。

由此，在第1实施方式的变形例2中，根据拍摄状况切换上述第一种读取方法和第二种读取方法。例如，在对周围暗的环境或暗的被摄体进行拍摄时，使晶体管sw截止，切换为上述第一种读取方法。由此，能够读取基于高转换增益的高电平的第3信号。由此，在对暗的环境或暗的被摄体进行拍摄时也能够获得亮的图像。

另一方面，在对周围过亮的环境或亮的被摄体进行拍摄时，使晶体管sw导通而切换为上述第二种读取方法。由此，能够读取基于比第一种读取方法的转换增益低的转换增益使信号电平被抑制了的第3信号。由此，即使在对过亮的环境或亮的被摄体进行拍摄时，也能够获得适当明亮度的图像。

因此，例如，能够基于摄像元件3的输出或另行设置的被摄体亮度检测用传感器的输出来检测被摄体像的明亮度，并进行上述第一种读取方法和上述第二种读取方法的切换。具体来说，在摄像元件3的输出或被摄体亮度检测用传感器的输出低于阈值的情况下，使用上述第一种读取方法，在摄像元件3的输出或被摄体亮度检测用传感器的输出为阈值以上的情况下，能够使用上述第二种读取方法。

＜时序图的说明＞

图12是说明第1实施方式的变形例2中，在上述第二种读取方法的情况下向摄像元件3供给的控制信号的时序图。在进行焦点调节用的读取的期间与第1实施方式的变形例1(图9)相同，因此省略说明。在进行图像用的读取的期间，通过供给h电平的控制信号从而使晶体管sw导通且第一fd区域fd1与第二fd区域fd2电连接。另外，通过供给h电平的第2控制信号从而使第1信号与第2信号的和输出的第2选择晶体管sel2导通。并且，作为第1及第2控制信号及分别供给h电平的复位脉冲，从而使第1及第2复位晶体管rst1及rst2导通且第一fd区域fd1、第二fd区域fd2的电位分别被复位。在以虚线t3表示的时刻，复位电平的第1信号与第2信号的和经由第2垂直信号线25b被读取。

接下来，作为第1及第2控制信号及分别被供给h电平的传输脉冲，从而第1及第2传输晶体管tx-1及tx-2导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷分别被向第一fd区域fd1、第二fd区域fd2传输。由此，在以虚线t4表示的时刻，信号电平的第1信号与第2信号的和经由第2垂直信号线25b被读取。

像这样，能够经由与单独读取第2信号的情况相同的第2垂直信号线25b(输出部)读取第1信号与第2信号的和。

根据以上说明的第1实施方式的变形例2，能够在第1实施方式中的作用效果的基础上获得以下作用效果。

(1)在摄像元件3中设有能够使第一fd区域fd1与第二fd区域fd2电连接的晶体管sw，因此能够以两种方法进行基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷和由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的信号的读取。

(2)作为摄像装置的相机1包括上述(1)的摄像元件3和图像处理部13，其中，该图像处理部13基于在通过晶体管sw连接的第一fd区域fd1和第二fd区域fd2中蓄积的电荷及第三fd区域fd3中蓄积的电荷的至少一方生成图像数据，因此，例如在以上述两种方法进行的信号的读取中使信号生成部的转换增益不同，从而能够生成不同明亮度的图像。

(第2实施方式)

在第2实施方式中，在列方向上相邻的像素20之间共用信号的读取部。

此外，第2实施方式中的相机1可以与第1实施方式同样地是镜头更换式。另外，也可以构成为智能手机或摄像机等摄像装置。

图13是说明第2实施方式中在图3的m列排列的(沿垂直方向排列的)像素20，即例如第n行像素20g、第n+1行像素20r、第n+2行像素20g和第n+3行像素20r的电路图。对与第1实施方式(图4)相同的构成标注相同的附图标记并省略说明。

如上所述，第2实施方式在列方向上相邻的像素20之间共用读取部中的fd区域、放大晶体管、复位晶体管及选择晶体管，这一点与第1实施方式(图4)不同。

具体来说，列方向上相邻的第n行像素20g和第n+1行像素20r共用像素20r中包含的第1及第二fd区域fd1及fd2、第1及第2放大晶体管amp1及amp2、第1及第2复位晶体管rst1及rst2、第1及第2选择晶体管sel1及sel2。

此外，也可以将列方向上相邻的第n行像素20g与第n+1行像素20r共用的第1及第二fd区域、第1及第2放大晶体管、第1及第2复位晶体管、第1及第2选择晶体管的全部或其一部分，设置在第n行像素20g与第n+1行像素20r之间。此外，也可以将上述的一部分设置在像素20g上。

另外，列方向上相邻的第n+1行像素20r与第n+2行像素20g共用像素20g中包含的第三fd区域fd3、第3放大晶体管amp3、第3复位晶体管rst3和第3选择晶体管sel3。

此外，也可以将列方向上相邻的第n+1行像素20r与第n+2行像素20g共用的第三fd区域、第3放大晶体管、第3复位晶体管和第3选择晶体管的全部或其一部分设置在第n+1行像素20r与第n+2行像素20g之间。此外，也可以将上述的一部分设置在像素20r上。

同样地，上述第n行像素20g共用在与上述第n+1行像素20r相反一侧相邻的未图示的第n-1行像素20r中包含的第三fd区域fd3(未图示)、第3放大晶体管amp3(未图示)、第3复位晶体管rst3(未图示)和第3选择晶体管sel3(未图示)。

像这样，对于列方向上相邻的两个像素20，在与列方向上相邻的两个像素20中的一个像素20之间共用第一区域fd1及第二区域fd2、第1及第2放大晶体管amp1及amp2、第1及第2复位晶体管rst1及rst2、第1及第2选择晶体管sel1及sel2。此外，对于列方向上相邻的两个像素20，在与上述列方向上相邻的两个像素20中的另一像素20之间共用第三fd区域fd3、第3放大晶体管amp3、第3复位晶体管rst3、第3选择晶体管sel3。

图14是说明与图13的电路图对应的像素20g及20r的布局的示意图。此外，关于第1～第3控制信号第1～第3控制信号及第1～第3控制信号的布线省略图示。

根据图14的例子，在列方向上相邻的像素20之间共用第1～第3放大晶体管amp1～amp3、第1～第3复位晶体管rst1～rst3及第1～第3选择晶体管sel1～sel3，因此与不共用的第1实施方式(图5)相比，每两个像素能够削减9个晶体管的空间。即，在图5的例子中，在每一个像素具有12个晶体管(每两个像素为24个)时，在图14的例子中，可以是像素20g具有6个、像素20r具有9个(两个像素为15个)，因此能够提高安装效率。

另外，在任一像素20中，与第一fd区域fd1中的电容相关性强的第1传输晶体管tx-1的栅极氧化膜的面积及第一fd区域fd1的面积，均和与第二fd区域fd2中的电容相关性强的第2传输晶体管tx-2的栅极氧化膜的面积及第二fd区域fd1的面积大致相同。

此外，在任一像素20中，与第三fd区域fd3中的电容相关性强的第3传输晶体管tx-3的栅极氧化膜的面积及第三fd区域fd3的面积，均和上述的第1传输晶体管tx-1的栅极氧化膜的面积及第一fd区域fd1或第2传输晶体管tx-2的栅极氧化膜的面积及第二fd区域fd2的面积大致相同。

按照这种方式，上述3组传输晶体管及fd区域经由彼此相同的工艺形成，因此3组fd区域fd1～fd3中的电容大致相等。

像素20中的第1及第2光电二极管pd-1及pd-2的面积构成为大致相同，因此射入的光的单位光量所生成的电荷量(光电转换效率)大致相等。例如，在向第1及第2光电二极管pd-1及pd-2射入相同光量的光的情况下，分别通过第1及第2光电二极管pd-1、pd-2生成的电荷量q大致相等。因此，从第1及第2光电二极管pd-1、pd-2分别向第一fd区域fd1、第二fd区域fd2传输的电荷量q大致相等。如上所述，通过使第一fd区域fd1、第二fd区域fd2的电容c大致相同，从而由第1信号生成部和第2信号生成部生成的信号的大小大致相等。因此，第1信号生成部与第2信号生成部的光电转换时的转换增益大致相等。

另外，第3信号生成部中的第三fd区域fd3的电容c也与第1信号生成部中的第一fd区域fd1的电容c(第2信号生成部中的第二fd区域fd2的电容c)大致相同，因此在第3信号生成部和第1信号生成部(第2信号生成部)中，光电转换时的转换增益也大致相等。因此，在如上所述向第1及第2光电二极管pd-1及pd-2射入相同光量的光的情况下，由第3信号生成部生成的信号的大小为由第1信号生成部生成的信号(第2信号生成部由生成的信号)的大致两倍。

如以上说明，能够防止将基于通过第1光电二极管pd-1及第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号合并读取的情况下的转换增益，与单独读取基于通过第1光电二极管pd-1或第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号的情况相比降低。

在第2实施方式中，向摄像元件3供给的各种控制信号可以是与图9例示的时序图相同的定时。

根据以上说明的第2实施方式，能够在第1实施方式中说明的作用效果的基础上获得以下作用效果。

在摄像元件3的像素20r(n+1行：图14)中，第一fd区域fd1和第二fd区域fd2在与例如列方向上相邻的两个像素20中的一个像素20g(n行)之间共用，第三fd区域fd3在与列方向上相邻的两个像素20中的另一像素20g(n+2行)之间共用。由此，与不共用第1实施方式(图5)相比，每两个像素能够削减9个晶体管的空间。即，在图5的例子中，在每一个像素具有12个晶体管(每两个像素为24个)时，在图14的例子中，可以是像素20g具有6个、像素20r具有9个(两个像素为15个)，因此能够提高安装效率。

以下变形也在本发明的范围内，也可以将一个或多个变形例与上述实施方式组合。

(第2实施方式的变形例1)

在第2实施方式的变形例1中，在列方向上相邻的二像素之间，共用第1～第三fd区域fd1～fd3、第1～第3放大晶体管amp1～amp3、第1～第3复位晶体管rst1～rst3、第1～第3选择晶体管sel1～sel3。

虽然省略说明电路图及布局的示意图，但与第2实施方式的情况同样地，与不共用的第1实施方式(图5)相比，每两个像素能够削减9个晶体管的空间。即，在第1实施方式中每两个像素具有24个晶体管时，在第2实施方式的变形例1中，与第2实施方式同样地，可以是列方向上相邻的每两个像素具有15个，因此能够提高安装效率。

(第2实施方式的变形例2)

在第2实施方式的变形例2中，说明在与图9不同的定时向图13中例示的电路图的摄像元件3供给控制信号的读取动作。图15是在第2实施方式的变形例2中着眼于在图3的m列排列的(沿垂直方向排列的)像素20中的第n+1行像素20r、第n+2行像素20g和第n+3行像素20r的图。在图15中，示出在第n+2行像素20g与第n+3行像素20r之间共用的读取部的电路，和在第n+1行像素20r与第n+2行像素20g之间共用的读取部的电路，省略其他读取部的电路的图示。

另外，为了使后述的控制信号的定时的说明便于理解，将在第n+3行像素20r与第n+2行像素20g之间共用的两个fd区域的附图标记分别设为fd1及fd2。并且，将第n+3行像素20r中包含的第1及第2光电二极管的附图标记设为pd-5及pd-6。另外，将分别向fd区域fd1、fd区域fd2传输由第1光电二极管pd-5生成的电荷及由第2光电二极管pd-6生成的电荷的第1及第2传输晶体管的附图标记设为tx-7及tx-8。

接下来，将在第n+2行像素20g和第n+1行像素20r之间共用的fd区域的附图标记设为fd3。将第n+2行像素20g中包含的第1及第2光电二极管的附图标记设为pd-1及pd-2。另外，将分别向fd区域fd1、fd区域fd2传输由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷的第1及第2传输晶体管的附图标记设为tx-1及tx-2。另外，将分别向fd区域fd3传输由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷的第3传输晶体管部的附图标记设为tx-3。

接下来，将第n+1行像素20r和第n行像素20g之间共用的两个fd区域的附图标记分别设为fd4及fd5。将第n+1行像素20r中包含的第1及第2光电二极管的附图标记设为pd-3及pd-4。另外，将向fd区域fd3传输由第1及第2光电二极管pd-3及pd-4生成的电荷的第3传输晶体管部的附图标记设为tx4。

另外，将分别向fd区域fd4、fd区域fd5传输由第1光电二极管pd-3生成的电荷及由第2光电二极管pd-4生成的电荷的第1及第2传输晶体管的附图标记设为tx-5及tx-6。

＜时序图的说明＞

图16是说明第2实施方式的变形例2的向摄像元件3供给的各种控制信号的时序图。说明在进行焦点调节用的读取的期间，从第n+3行像素20r中包含的第1及第2光电二极管pd-5及pd-6的读取动作。

通过供给h电平的第1及第2控制信号及从而使第1信号输出的第1选择晶体管sel1及使第2信号输出的第2选择晶体管sel2导通。另外，通过作为第1控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第1复位晶体管rst1导通且fd区域fd1的电位被复位。同样地，通过作为第2控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第2复位晶体管rst2导通且fd区域fd2的电位被复位。在以虚线t1表示的时刻，复位电平的第1信号及第2信号分别经由第1及第2垂直信号线25a及25b被读取。

接下来，通过作为控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第1传输晶体管tx-7导通且由第1光电二极管pd-5生成的电荷被向fd区域fd1传输。同样地，通过作为控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第2传输晶体管tx-8导通且由第2光电二极管pd-6生成的电荷被向fd区域fd2传输。由此，在以虚线t2表示的时刻，信号电平的第1信号及第2信号分别经由第1及第2垂直信号线25a、25b被读取。

接下来，说明从第n+2行像素20g中包含的第1及第2光电二极管pd-1及pd-2的读取动作。

通过供给h电平的第1及第2控制信号及从而使第1信号输出的第1选择晶体管sel1及使第2信号输出的第2选择晶体管sel2导通。另外，通过作为第1控制信号而供给的h电平复位脉冲，使第1复位晶体管rst1导通且fd区域fd1的电位被复位。同样地，通过作为第2控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第2复位晶体管rst2导通且fd区域fd2的电位被复位。在以虚线t3表示的时刻，复位电平的第1信号及第2信号分别经由第1及第2垂直信号线25a及25b被读取。

接下来，通过作为控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第1传输晶体管tx-1导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷被向fd区域fd1传输。同样地，通过作为控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第2传输晶体管tx-2导通且由第2光电二极管pd-2生成的电荷被向fd区域fd2传输。由此，在以虚线t4表示的时刻，信号电平的第1信号及第2信号分别经由第1及第2垂直信号线25a、25b被读取。

说明在进行图像用的读取的期间从第n+2行像素20g中包含的第1及第2光电二极管pd-1及pd-2的读取动作。

通过供给h电平的控制信号从而使第3信号输出的第3选择晶体管sel3导通。另外，通过作为第3控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第3复位晶体管rst3导通且fd区域fd3的电位被复位。在以虚线t5表示的时刻，复位电平的第3信号经由第2垂直信号线25b被读取。

接下来，通过作为控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第3传输晶体管部tx-3导通且由第1光电二极管pd-1生成的电荷及由第2光电二极管pd-2生成的电荷被向fd区域fd3传输。由此，在以虚线t6表示的时刻，信号电平的第3信号经由第2垂直信号线25b被读取。

像这样，能够经由与第2信号相同的第2垂直信号线25b(输出部)，读取由第1及第2光电二极管pd-1及pd-2产生的第3信号。

接下来，说明从第n+1行像素20r中包含的第1及第2光电二极管pd-3及pd-4的读取动作。

通过供给h电平的控制信号从而使第3信号输出的第3选择晶体管sel3导通。另外，通过作为第3控制信号而供给h电平的复位脉冲，从而第3复位晶体管rst3导通且fd区域fd3的电位被复位。在以虚线t7表示的时刻，复位电平的第3信号经由第2垂直信号线25b被读取。

接下来，通过作为控制信号而供给h电平的传输脉冲，从而第3传输晶体管部tx-4导通且由第1光电二极管pd-3生成的电荷及由第2光电二极管pd-4生成的电荷被向fd区域fd3传输。由此，在以虚线t8表示的时刻，信号电平的第3信号经由第2垂直信号线25b被读取。

像这样，能够经由与第2信号相同的第2垂直信号线25b(输出部)，读取由第1及第2光电二极管pd-3及pd-4产生的第3信号。

根据第2实施方式的变形例2，在进行焦点调节用的读取的情况下，能够进行逐行读取。另外，在进行图像用的读取的情况下，也能够进行逐行读取。由此，能够一边针对每行任意切换焦点调节用的读取和图像用的读取一边进行信号读取。

(第3实施方式)

在第3实施方式中，说明一个像素4个pd的构成。一个像素4个pd的构成，是指在各像素20中，在微透镜ml及彩色滤光片的内侧(背后)作为光电转换部而具有4个光电二极管pd-1、pd-2、pd-3、pd-4的构成。即，各像素20例如具有在像素位置右上配置的第1光电二极管pd-1、在像素位置左上配置的第2光电二极管pd-2、在像素位置右下配置的第3光电二极管pd-3和在像素位置左下配置的第4光电二极管pd-4。

由此，在各像素20的第1光电二极管pd-1中射入从拍摄镜头2的光瞳的第1区域中通过的光束，在第2光电二极管pd-2中射入从拍摄镜头2的光瞳的第2区域中通过的光束，在第3光电二极管pd-3中射入从拍摄镜头2的光瞳的第3区域中通过的光束，在第4光电二极管pd-4中射入从拍摄镜头2的光瞳的第4区域中通过的光束。

通常，在如第1及第2实施方式所示将拍摄镜头2的光瞳的区域沿水平方向(行方向)分割时，优选针对被摄体的纵向图案进行焦点检测。与此相对，若将拍摄镜头2的光瞳的区域沿垂直方向(列方向)分割，则优选针对被摄体的横向图案进行焦点检测。在第3实施方式中，通过采用一个像素4个pd的构成，从而无论被摄体的图案的方向如何，均能够进行焦点检测。以下详细说明具有一个像素4个pd的构成的像素20的摄像元件3。

图17的(a)是说明第3实施方式的摄像元件3的像素20的电路的图。图17的(b)是将图17的(a)中的光电转换部的区域u放大了的图。在区域u中具有在像素位置右上配置的第1光电二极管pd-1、在像素位置左上配置的第2光电二极管pd-2、在像素位置右下配置的第3光电二极管pd-3和在像素位置左下配置的第4光电二极管pd-4。

＜控制信号＞

在区域u中，第1传输晶体管tx-1在将由第1光电二极管pd-1生成的电荷向fd区域fd1传输的情况下，基于第1控制信号而导通。第2传输晶体管tx-2在将由第2光电二极管pd-2生成的电荷向fd区域fd2传输的情况下，基于第2控制信号而导通。第5传输晶体管部tx-5在将由第1光电二极管pd-1生成的电荷与由第2光电二极管pd-2生成的电荷合并而向fd区域fd5传输的情况下，基于第5控制信号而导通。即，第5传输晶体管部tx-5的各传输晶体管tx-5a、tx-5b(未图示)基于第5控制信号而同时被导通。

另外，在区域u中，第3传输晶体管tx-3在将由第3光电二极管pd-3生成的电荷向fd区域fd3传输的情况下，基于第3控制信号而导通。第4传输晶体管tx-4在将由第4光电二极管pd-4生成的电荷向fd区域fd4传输的情况下，基于第4控制信号而导通。第6传输晶体管部tx-6在将由第3光电二极管pd-3生成的电荷和由第4光电二极管pd-4生成的电荷合并且向fd区域fd6传输的情况下，基于第6控制信号而导通。即，第6传输晶体管部tx-6的各传输晶体管tx-6a、tx-6b(未图示)基于第6控制信号而同时被导通。

另外，在区域u中，第7传输晶体管部tx-7在将由第1光电二极管pd-1生成的电荷与由第3光电二极管pd-3生成的电荷合并且向fd区域fd7传输的情况下，基于第7控制信号而导通。即，第7传输晶体管部tx-7的各传输晶体管tx-7a、tx-7b(未图示)基于第7控制信号而同时被导通。

此外，在区域u中，第8传输晶体管部tx-8在将由第2光电二极管pd-2生成的电荷与由第4光电二极管pd-4生成的电荷合并且向fd区域fd8传输的情况下，基于第8控制信号而导通。即，第8传输晶体管部tx-8的各传输晶体管tx-8a、tx-8b(未图示)基于第8控制信号而同时被导通。

在第3实施方式中，针对摄像元件3的1个像素列设有4条垂直信号线即第1～第4垂直信号线25a、25b、25c、25d。基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷的信号、以及基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷与由第3光电二极管pd-3生成的电荷之和的信号，经由第1垂直信号线25a被读取。

另外，基于由第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号、以及基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷与由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的信号，经由第2垂直信号线25b被读取。

此外，基于由第3光电二极管pd-3生成的电荷的信号、以及基于由第3光电二极管pd-3生成的电荷与由第4光电二极管pd-4生成的电荷之和的信号，经由第3垂直信号线25c被读取。

另外，基于由第4光电二极管pd-4生成的电荷的信号、以及基于由第2光电二极管pd-2生成的电荷与由第4光电二极管pd-4生成的电荷之和的信号，经由第4垂直信号线25d被读取。

在通过上述像素20将拍摄镜头2的光瞳的区域沿水平方向(行方向)分割的情况下，例如，读取基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷与由第3光电二极管pd-3生成的电荷之和的信号、以及基于由第2光电二极管pd-2生成的电荷与由第4光电二极管pd-4生成的电荷之和的信号。即，读取在fd区域7和fd区域8中分别进行加法运算得到的信号。

另外，在通过上述像素20将拍摄镜头2的光瞳的区域沿垂直方向(列方向)分割的情况下，例如，读取基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷与由第2光电二极管pd-2生成的电荷之和的信号、以及基于由第3光电二极管pd-3生成的电荷与由第4光电二极管pd-4生成的电荷之和的信号。即，读取在fd区域5和fd区域6中分别进行加法运算得到的信号。

＜时序图的说明＞

图18说明第3实施方式的向摄像元件3供给的各种控制信号的时序图。参照图18，说明分别单独读取基于由图17的(a)、图17的(b)所示的像素20的第1～第4光电二极管pd-1～pd-4生成的电荷的信号的情况的读取动作。在第3实施方式中，如上所述针对摄像元件3的1个像素列设有4条垂直信号线(第1～第4垂直信号线25a、25b、25c、25d)。由此，基于由第1～第4光电二极管pd-1～pd-4生成的电荷的信号，如以下说明，能够在同一定时并行读取。

此外，在图18中，第1～第4垂直信号线25a、25b、25c、25d的信号波形的图示省略。

通过分别从垂直扫描电路21供给h电平的第1～第4控制信号从而使基于由第1光电二极管pd-1生成的电荷的信号输出的第1选择晶体管sel1导通，使基于由第2光电二极管pd-2生成的电荷的信号输出的第2选择晶体管sel2导通，使基于由第3光电二极管pd-3生成的电荷的信号输出的第3选择晶体管sel3导通，使基于由第4光电二极管pd-4生成的电荷的信号输出的第4选择晶体管sel4导通。

另外，通过作为第1控制信号供给h电平的复位脉冲，从而使第1复位晶体管rst1导通且fd区域fd1的电位被复位。同样地，通过作为第2～第4控制信号分别供给h电平的复位脉冲，从而第2～第4复位晶体管rst2～rst4分别导通，fd区域fd2～fd4的电位分别被复位。由此，在以虚线t1表示的时刻，复位电平的信号分别经由第1～第4垂直信号线25a～25d被读取。

接下来，通过作为控制信号分别向第1～第4传输晶体管tx-1～tx-4供给h电平的传输脉冲，从而第1～第4传输晶体管tx-1～tx-4分别导通。由此，分别由第1～第4光电二极管pd-1～pd-4生成的电荷被分别向fd区域fd1～fd4传输。根据以上方式，在以虚线t2表示的时刻，信号电平的信号分别经由第1～第4垂直信号线25a～25d被读取。

接下来，说明进行用于沿垂直方向检测相位差的焦点调节用的读取和用于沿水平方向检测相位差的焦点调节用的读取的情况下的读取动作。图19是说明在焦点调节用的读取时向第3实施方式的摄像元件3供给的各种控制信号的时序图。

此外，在图19中，第1～第4垂直信号线25a、25b、25c、25d的信号波形的图示省略。

＜垂直方向的分割＞

如上所述，在沿垂直方向分割的情况下，读取在fd区域5和fd区域6中分别进行加法运算得到的信号。从垂直扫描电路21分别供给h电平的第5及第6控制信号及从而使基于分别由第1及第2光电二极管pd-1及pd-2生成的电荷的和的信号输出的第5选择晶体管sel5，及使基于分别由第3及第4光电二极管pd-3及pd-4生成的电荷的和的信号输出的第6选择晶体管sel6分别导通。

另外，通过作为第5控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第5复位晶体管rst5导通且fd区域fd5的电位被复位。同样地，通过作为第6控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第6复位晶体管rst6导通且fd区域fd6的电位被复位。由此，在以虚线t1表示的时刻，复位电平的信号分别经由第1及第3垂直信号线25b及25c被读取。

接下来，通过作为第5控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第5传输晶体管部tx-5导通。由此，分别由第1及第2光电二极管pd-1及pd-2生成的电荷被向fd区域fd5传输。在供给第5控制信号的同时，通过作为第6控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第6传输晶体管部tx-6导通。由此，分别由第3及第4光电二极管pd-3及pd-4生成的电荷被向fd区域fd6传输。根据以上方式，在以虚线t2表示的时刻，信号电平的和的信号(基于分别由第1及第2光电二极管pd-1及pd-2生成的电荷的和的信号、基于分别由第3及第4光电二极管pd-3及pd-4生成的电荷的和的信号)，分别经由第2及第3垂直信号线25b及25c被读取。

＜水平方向的分割＞

如上所述，在沿水平方向分割的情况下，读取在fd区域7和fd区域8中分别进行加法运算得到的信号。通过从垂直扫描电路21分别供给h电平的第7及第8控制信号及从而使基于分别由第1及第3光电二极管pd-1及pd-3生成的电荷的和的信号输出的第7选择晶体管sel7及基于分别由第2及第4光电二极管pd-2及pd-4生成的电荷的和的信号输出的第8选择晶体管sel6分别导通。

另外，通过作为第7控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第7复位晶体管rst7导通且fd区域fd7的电位被复位。同样地，通过作为第8控制信号而供给h电平的复位脉冲，使第8复位晶体管rst8导通且fd区域fd8的电位被复位。由此，在以虚线t3表示的时刻，各复位电平的信号经由第1及第4垂直信号线25a及25d被读取。

接下来，通过作为第7控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第7传输晶体管部tx-7导通。由此，分别由第1及第3光电二极管pd-1及pd-3生成的电荷被向fd区域fd7传输。在供给第7控制信号的同时，通过作为第8控制信号而供给h电平的传输脉冲，使第8传输晶体管部tx-8导通。由此，分别由第2及第4光电二极管pd-2及pd-4生成的电荷被向fd区域fd8传输。根据以上方式，在以虚线t4表示的时刻，信号电平的和的信号(基于分别由第1及第3光电二极管pd-1及pd-3生成的电荷的和的信号、基于分别由第2及第4光电二极管pd-2及pd-4生成的电荷的和的信号)经由第1及第4垂直信号线25a及25d被读取。

在上述说明中，说明了多种实施方式及变形例，但本发明不限定于以上内容。在本发明技术思想范围内考虑的其他方案也包含在本发明的范围内。

以下优先权基础申请的公开内容作为引用内容援引至本申请。

日本专利申请2017年第68452号(2017年3月30日申请)附图标记说明

1…相机

2…摄像光学系统

3…摄像元件

9…微处理器

10…焦点运算部

13…图像处理部

20、20g、20r、20b…像素

21…垂直扫描电路

22…水平扫描电路

23、24…控制信号线

25a、25b、25c、25d…垂直信号线

amp1～amp8…放大晶体管

fd1～fd8…fd区域

pd-1～pd-4…光电二极管

sel1～sel8…选择晶体管

tx-1、tx-2、tx-3、tx-4…传输晶体管

tx-3～tx-8…传输晶体管部