JP2003244712A - 撮像装置及びシステム - Google Patents
撮像装置及びシステムInfo
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- JP2003244712A JP2003244712A JP2002041748A JP2002041748A JP2003244712A JP 2003244712 A JP2003244712 A JP 2003244712A JP 2002041748 A JP2002041748 A JP 2002041748A JP 2002041748 A JP2002041748 A JP 2002041748A JP 2003244712 A JP2003244712 A JP 2003244712A
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- Studio Devices (AREA)
- Focusing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像と焦点調節との双方を都合よく行えるよ
うにする。 【解決手段】 被写体からの光信号を電気信号に変換す
る光電変換領域を備えた画素のいくつかに、色分解フィ
ルタを形成した撮像装置であって、前記色分解フィルタ
を形成した画素からの電気信号に基づいて画像を形成
し、前記色分解フィルタを形成していない画素からの電
気信号に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする。
うにする。 【解決手段】 被写体からの光信号を電気信号に変換す
る光電変換領域を備えた画素のいくつかに、色分解フィ
ルタを形成した撮像装置であって、前記色分解フィルタ
を形成した画素からの電気信号に基づいて画像を形成
し、前記色分解フィルタを形成していない画素からの電
気信号に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置及びシス
テムに関し、特に、デジタルカメラ、デジタルビデオカ
メラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置及びシステム
に関する。
テムに関し、特に、デジタルカメラ、デジタルビデオカ
メラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置及びシステム
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、デジタルカメラ等に用いる撮像装
置は、カラーの画像を得るために、２次元に配列された
画素と、被写体からの光を画素に集める撮像レンズとの
間にカラーフィルタが配列されている。
置は、カラーの画像を得るために、２次元に配列された
画素と、被写体からの光を画素に集める撮像レンズとの
間にカラーフィルタが配列されている。
【０００３】図１１は、従来のカラーフィルタ配列の概
略図である。ここでは、いわゆるベイヤ配列を示してい
る。Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ赤色透過フィルタ、緑色透
過フィルタ、青色透過フィルタである。
略図である。ここでは、いわゆるベイヤ配列を示してい
る。Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ赤色透過フィルタ、緑色透
過フィルタ、青色透過フィルタである。
【０００４】ここで、図１１に示すようなカラーフィル
タが配列された撮像装置からの信号を用いて、撮像だけ
でなく、焦点検出も行っている。
タが配列された撮像装置からの信号を用いて、撮像だけ
でなく、焦点検出も行っている。
【０００５】次に、撮像と焦点検出との双方とを行うた
めのイメージセンサについて説明する。
めのイメージセンサについて説明する。
【０００６】図１２は、イメージセンサを用いて瞳分割
方式の焦点検出を行う方法の原理説明図、図１３はイメ
ージセンサの1画素の断面図である。
方式の焦点検出を行う方法の原理説明図、図１３はイメ
ージセンサの1画素の断面図である。
【０００７】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
１画素は２つの光電変換部１０１α、１０１βとから構
成されており、各光電変換部の撮影レンズ側に形成され
たマイクロレンズ１３０によって光電変換部１０１α、
１０１β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。
結像面に配置されている。また、イメージセンサ１０の
１画素は２つの光電変換部１０１α、１０１βとから構
成されており、各光電変換部の撮影レンズ側に形成され
たマイクロレンズ１３０によって光電変換部１０１α、
１０１β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。
【０００８】ここで、光電変換部１０１αは撮影レンズ
５の瞳の図中上方を透過する光束Ｌαを受光し、光電変
換部１０１βは撮影レンズ５の瞳の図中下方を透過する
光束Ｌβを受光する。焦点検出時は、光電変換部１０１
α及び光電変換部１０１βの光電荷を転送ゲート１２０
α及び１２０βを介して異なるタイミングでフローティ
ングディフュージョン部１２１に個別に出力し、イメー
ジセンサ１０の外部に読み出す。さらに複数の画素の各
光電変換部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。
５の瞳の図中上方を透過する光束Ｌαを受光し、光電変
換部１０１βは撮影レンズ５の瞳の図中下方を透過する
光束Ｌβを受光する。焦点検出時は、光電変換部１０１
α及び光電変換部１０１βの光電荷を転送ゲート１２０
α及び１２０βを介して異なるタイミングでフローティ
ングディフュージョン部１２１に個別に出力し、イメー
ジセンサ１０の外部に読み出す。さらに複数の画素の各
光電変換部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。
【０００９】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号公報等により公知の技術である。
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号公報等により公知の技術である。
【００１０】一方通常撮影時は、光電変換部１０１αと
光電変換部１０１βの光電荷は転送ゲート１２０α及び
１２０βを同時にＯＮすることにより、同じタイミング
でフローティングディフュージョン部１２１へ出力をさ
れ、画素内で加算して出力するように構成されている。
光電変換部１０１βの光電荷は転送ゲート１２０α及び
１２０βを同時にＯＮすることにより、同じタイミング
でフローティングディフュージョン部１２１へ出力をさ
れ、画素内で加算して出力するように構成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、カラーの画像を得るために、カラーフィルタが配列
されているため、各画素から出力される信号のレベル
は、カラーフィルタが配列されていない場合に比して低
くなる。具体的には約１／３になる。
は、カラーの画像を得るために、カラーフィルタが配列
されているため、各画素から出力される信号のレベル
は、カラーフィルタが配列されていない場合に比して低
くなる。具体的には約１／３になる。
【００１２】そこで、本発明は、カラーフィルタの配列
を工夫して、撮像と焦点検出との双方を都合よく行える
ようにすることを第１の課題とする。
を工夫して、撮像と焦点検出との双方を都合よく行える
ようにすることを第１の課題とする。
【００１３】また、上記で説明したイメージセンサは、
それを構成するすべての画素が図１３に示すように１画
素内が２つ光電変換部に分割された構造を有しており、
２つの光電変換部に対して１つのフローティングディフ
ュージョン部で光電荷出力の転送を行わなければならな
いため、２つの光電変換部の光電荷を個別に出力する際
は通常の２倍の読み出し時間が必要となる。
それを構成するすべての画素が図１３に示すように１画
素内が２つ光電変換部に分割された構造を有しており、
２つの光電変換部に対して１つのフローティングディフ
ュージョン部で光電荷出力の転送を行わなければならな
いため、２つの光電変換部の光電荷を個別に出力する際
は通常の２倍の読み出し時間が必要となる。
【００１４】また、前記イメージセンサを用いて撮影レ
ンズの焦点状態を検出する場合、２つの光電変換部の出
力を個別に読み出す必要があるが、２つの光電変換部の
光電荷を異なるタイミングで読み出すと特に動いている
被写体においてはその時間差によって２つの光電変換部
により生成される画像が異なってきて２つの像の一致度
が低下して焦点検出精度を低下させていた。
ンズの焦点状態を検出する場合、２つの光電変換部の出
力を個別に読み出す必要があるが、２つの光電変換部の
光電荷を異なるタイミングで読み出すと特に動いている
被写体においてはその時間差によって２つの光電変換部
により生成される画像が異なってきて２つの像の一致度
が低下して焦点検出精度を低下させていた。
【００１５】さらには、２つの光電変換部に分割されて
いない画素のフローティングディフュージョン部を２つ
の光電変換部に分割された画素の光電変換部から離れた
位置に配置したり、また非分割画素と分割画素にわたっ
て引き回した構造にすると、光電荷の転送効率の低下を
もたらしたり、フローティングディフュージョン部の容
量が大きくしてＳ／Ｎの低下を招いていた。本発明は、
回路構成を工夫することにより、撮像と焦点検出との双
方を都合よく行えるようにすることを第２の課題とす
る。
いない画素のフローティングディフュージョン部を２つ
の光電変換部に分割された画素の光電変換部から離れた
位置に配置したり、また非分割画素と分割画素にわたっ
て引き回した構造にすると、光電荷の転送効率の低下を
もたらしたり、フローティングディフュージョン部の容
量が大きくしてＳ／Ｎの低下を招いていた。本発明は、
回路構成を工夫することにより、撮像と焦点検出との双
方を都合よく行えるようにすることを第２の課題とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被写体からの光信号を電気信号に変換す
る光電変換領域を備えた画素のいくつかに、色分解フィ
ルタを形成した撮像装置であって、前記色分解フィルタ
を形成した画素からの電気信号に基づいて画像を形成
し、前記色分解フィルタを形成していない画素からの電
気信号に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする。
に、本発明は、被写体からの光信号を電気信号に変換す
る光電変換領域を備えた画素のいくつかに、色分解フィ
ルタを形成した撮像装置であって、前記色分解フィルタ
を形成した画素からの電気信号に基づいて画像を形成
し、前記色分解フィルタを形成していない画素からの電
気信号に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする。
【００１７】また、本発明の撮像装置は、第１の光電変
換部からの信号と前記第２の光電変換部からの信号とを
増幅する第１の増幅手段と、前記第１の光電変換部から
の信号を前記第１の増幅手段に転送する第１の転送スイ
ッチと、前記第２の光電変換部からの信号を前記第１の
増幅手段に転送する第２の転送スイッチと、前記第２の
光電変換部からの信号を増幅する第２の増幅手段と、前
記第２の光電変換部からの信号を前記第２の増幅手段へ
転送する第３の転送スイッチと、前記第１の光電変換部
からの信号と前記第２の光電変換部からの信号とを前記
第１の増幅手段の入力部で加算して出力する第１のモー
ドと、前記第１の光電変換部からの信号を前記第１の増
幅手段から出力し、前記第２の光電変換部からの信号を
前記第２の増幅手段より出力する第２のモードとを制御
する制御手段とを有することを特徴とする。
換部からの信号と前記第２の光電変換部からの信号とを
増幅する第１の増幅手段と、前記第１の光電変換部から
の信号を前記第１の増幅手段に転送する第１の転送スイ
ッチと、前記第２の光電変換部からの信号を前記第１の
増幅手段に転送する第２の転送スイッチと、前記第２の
光電変換部からの信号を増幅する第２の増幅手段と、前
記第２の光電変換部からの信号を前記第２の増幅手段へ
転送する第３の転送スイッチと、前記第１の光電変換部
からの信号と前記第２の光電変換部からの信号とを前記
第１の増幅手段の入力部で加算して出力する第１のモー
ドと、前記第１の光電変換部からの信号を前記第１の増
幅手段から出力し、前記第２の光電変換部からの信号を
前記第２の増幅手段より出力する第２のモードとを制御
する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】また、本発明の撮像システムは、上記撮像
装置と、前記撮像装置からの電気信号を読み出して画像
を形成する画像形成装置とを備えることを特徴とする。
装置と、前記撮像装置からの電気信号を読み出して画像
を形成する画像形成装置とを備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。
図面を用いて説明する。
【００２０】（構成の説明）図１は、本発明の実施形態
のデジタルスチルカメラ１の模式的な構成図である。図
１に示すデジタルスチルカメラ１は、被写体からの光を
集める凸レンズ５ａ，凹レンズ５ｂ及び絞り手段５３を
有する撮影レンズ５と、絞り手段５３を所定の絞り値に
絞り込む絞り駆動手段５２と、撮影レンズ５を動かす撮
影レンズ駆動手段５１と、レンズ駆動手段５１，絞り駆
動手段５２の動作を制御するレンズＣＰＵ５０と、撮影
レンズ５の予定結像面に配置されているイメージセンサ
１０と、イメージセンサ１０の駆動を制御するイメージ
センサ制御回路２１と、イメージセンサ１０からの画像
信号を処理する画像処理回路２４と、画像処理回路２４
で処理された画像を表示する液晶表示素子９と、液晶表
示素子９を駆動する液晶表示素子駆動回路２５と、液晶
表示素子９に表示された被写体像を視るための接眼レン
ズ３、イメージセンサ１０からの画像信号を記録するメ
モリ回路２２と、画像処理回路２４で処理された画像を
デジタルスチルカメラ１の外部に出力するためのインタ
ーフェイス回路２３と、イメージセンサ制御回路２１，
メモリ回路２２，インターフェイス回路２３，画像処理
回路２４，５１の動作を制御すると共に焦点検出のため
の演算を行うＣＰＵ２０と、ＣＰＵ２０からレンズＣＰ
Ｕ５０へ送られる焦点調節情報を中継する電気接点部２
６とを備えている。
のデジタルスチルカメラ１の模式的な構成図である。図
１に示すデジタルスチルカメラ１は、被写体からの光を
集める凸レンズ５ａ，凹レンズ５ｂ及び絞り手段５３を
有する撮影レンズ５と、絞り手段５３を所定の絞り値に
絞り込む絞り駆動手段５２と、撮影レンズ５を動かす撮
影レンズ駆動手段５１と、レンズ駆動手段５１，絞り駆
動手段５２の動作を制御するレンズＣＰＵ５０と、撮影
レンズ５の予定結像面に配置されているイメージセンサ
１０と、イメージセンサ１０の駆動を制御するイメージ
センサ制御回路２１と、イメージセンサ１０からの画像
信号を処理する画像処理回路２４と、画像処理回路２４
で処理された画像を表示する液晶表示素子９と、液晶表
示素子９を駆動する液晶表示素子駆動回路２５と、液晶
表示素子９に表示された被写体像を視るための接眼レン
ズ３、イメージセンサ１０からの画像信号を記録するメ
モリ回路２２と、画像処理回路２４で処理された画像を
デジタルスチルカメラ１の外部に出力するためのインタ
ーフェイス回路２３と、イメージセンサ制御回路２１，
メモリ回路２２，インターフェイス回路２３，画像処理
回路２４，５１の動作を制御すると共に焦点検出のため
の演算を行うＣＰＵ２０と、ＣＰＵ２０からレンズＣＰ
Ｕ５０へ送られる焦点調節情報を中継する電気接点部２
６とを備えている。
【００２１】なお、図１には、２枚のレンズ５ａ，５ｂ
を便宜上図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成
されている。また、メモリ回路２２には撮影レンズ５の
固有情報（開放Ｆ値、射出窓情報等）も記憶しており、
撮影レンズ５はデジタルスチルカメラ本体１に対して着
脱可能としている。
を便宜上図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成
されている。また、メモリ回路２２には撮影レンズ５の
固有情報（開放Ｆ値、射出窓情報等）も記憶しており、
撮影レンズ５はデジタルスチルカメラ本体１に対して着
脱可能としている。
【００２２】図２は、図１のイメージセンサ１０の概略
を示す平面図である。図２には、８行８列の画素を配列
した様子を示しているが、実際には、用途に応じた数の
画素が配列されている。「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」は各画素の
カラーフィルタの色相、赤、緑、青を示している。カラ
ーフィルタの光の透過率は、約３０％である。また、同
一の色相の画素は千鳥状に配列しており、撮影画像の解
像感を向上させている。
を示す平面図である。図２には、８行８列の画素を配列
した様子を示しているが、実際には、用途に応じた数の
画素が配列されている。「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」は各画素の
カラーフィルタの色相、赤、緑、青を示している。カラ
ーフィルタの光の透過率は、約３０％である。また、同
一の色相の画素は千鳥状に配列しており、撮影画像の解
像感を向上させている。
【００２３】また、（０，０）、（４，０）などに位置
する画素の光電変換部は２分割させている。このような
画素の光電変換部の面積は、非分割画素の光電変換部の
面積の例えば半分以下としている。このため、画素の全
てが光電変換部を分割してない撮像装置に比して、Ｓ／
Ｎ比が相対的に低下するが、光電変換部を分割させた画
素には無色透明のカラーフィルタ「Ｗ」を形成すること
により入射光の利用効率を上昇させＳ／Ｎ比の低下を最
小限にしている。
する画素の光電変換部は２分割させている。このような
画素の光電変換部の面積は、非分割画素の光電変換部の
面積の例えば半分以下としている。このため、画素の全
てが光電変換部を分割してない撮像装置に比して、Ｓ／
Ｎ比が相対的に低下するが、光電変換部を分割させた画
素には無色透明のカラーフィルタ「Ｗ」を形成すること
により入射光の利用効率を上昇させＳ／Ｎ比の低下を最
小限にしている。
【００２４】また、画素（０，０），（４，０）は、光
電変換部の分割方向と平行な方向（図２では行方向）に
それぞれ画素を配列している。
電変換部の分割方向と平行な方向（図２では行方向）に
それぞれ画素を配列している。
【００２５】また、画素は、ベイヤ配列に近い配列を示
している。ベイヤ配列との違いは、「Ｇ」が少ない点で
ある。このため、通常画像の撮影時は「Ｒ」「Ｇ」
「Ｂ」の画素出力で色差信号を生成し、カラーフィルタ
が形成されていない画素の画素出力で輝度信号を生成し
ている。
している。ベイヤ配列との違いは、「Ｇ」が少ない点で
ある。このため、通常画像の撮影時は「Ｒ」「Ｇ」
「Ｂ」の画素出力で色差信号を生成し、カラーフィルタ
が形成されていない画素の画素出力で輝度信号を生成し
ている。
【００２６】なお、画素の形状を例えば六角形にしても
よく、またベイヤ配列と異なる他の配列に近い配列とし
てもよい。
よく、またベイヤ配列と異なる他の配列に近い配列とし
てもよい。
【００２７】また、図８に示すように２種類の画素の光
電変換部の分割方向が直交するような構成にして、例え
ば柵のように方向性のある被写体に依存しない良好な焦
点検出できるようにしてもよい。
電変換部の分割方向が直交するような構成にして、例え
ば柵のように方向性のある被写体に依存しない良好な焦
点検出できるようにしてもよい。
【００２８】図３（ａ），図３（ｂ）は、それぞれ図２
の画素（０，０），（０，４）の拡大図である。画素
（０，０），（０，４）は、図示しているように画素
（０，０）の光電変換部の面積を、画素（０，４）の光
電変換部の面積よりも大きくしている。
の画素（０，０），（０，４）の拡大図である。画素
（０，０），（０，４）は、図示しているように画素
（０，０）の光電変換部の面積を、画素（０，４）の光
電変換部の面積よりも大きくしている。
【００２９】具体的には、画素（０，０）の光電変換部
の幅Ｗα０，Ｗβ０を、画素（４，０）の光電変換部の
幅Ｗα４，Ｗβ４より狭くし、画素（０，０）の光電変
換部相互の間隔Ｗ０を、画素（４，０）の光電変換部相
互の間隔Ｗ４よりも広くしている。
の幅Ｗα０，Ｗβ０を、画素（４，０）の光電変換部の
幅Ｗα４，Ｗβ４より狭くし、画素（０，０）の光電変
換部相互の間隔Ｗ０を、画素（４，０）の光電変換部相
互の間隔Ｗ４よりも広くしている。
【００３０】なお、画素（０，０），（０，４）の光電
変換部の面積を変えているのは、測光の精度を高めるた
めである。したがって、測光の精度を必要としない撮像
装置では、これらの面積を同じにしてよい。
変換部の面積を変えているのは、測光の精度を高めるた
めである。したがって、測光の精度を必要としない撮像
装置では、これらの面積を同じにしてよい。
【００３１】本実施形態では、例えば画素（１，０），
（１，１）の光電変換部の面積を等しくしているが、Ｒ
ＧＢの出力レベルの差に応じて変えてもよい。なお、光
電変換部の面積とは、画素の開口率で決まる実質的に光
電変換が行われる光電変換領域の面積のことを意味す
る。
（１，１）の光電変換部の面積を等しくしているが、Ｒ
ＧＢの出力レベルの差に応じて変えてもよい。なお、光
電変換部の面積とは、画素の開口率で決まる実質的に光
電変換が行われる光電変換領域の面積のことを意味す
る。
【００３２】図５は、図３の各画素の光電変換部が受光
する焦点検出光束を示す図である。各光電変換部は撮影
レンズ５の瞳のほぼ全領域の光束を受光できるようにな
っているため、開放Ｆ値の大きい小口径の撮影レンズに
おいても焦点検出が可能である。
する焦点検出光束を示す図である。各光電変換部は撮影
レンズ５の瞳のほぼ全領域の光束を受光できるようにな
っているため、開放Ｆ値の大きい小口径の撮影レンズに
おいても焦点検出が可能である。
【００３３】ところで、撮影レンズ５の焦点状態を検出
する際は、光電変換部の分割方向と同一の方向に配設さ
れている画素の２分割された光電変換部の各出力が独立
して読み出される。２つの光電変換部からの出力をそれ
ぞれ独立して読み出す方法については後述する。
する際は、光電変換部の分割方向と同一の方向に配設さ
れている画素の２分割された光電変換部の各出力が独立
して読み出される。２つの光電変換部からの出力をそれ
ぞれ独立して読み出す方法については後述する。
【００３４】図６（ａ），図６（ｂ）は、それぞれ図３
（ａ），図３（ｂ）の画素（０，０），（０，４）から
焦点検出用に読み出した信号のレベルを示す図である。
（ａ），図３（ｂ）の画素（０，０），（０，４）から
焦点検出用に読み出した信号のレベルを示す図である。
【００３５】撮影レンズ５の瞳の異なる領域を透過した
光束による像Ｉα、Ｉβの像ずれ量δ１から撮影レンズ
５のデフォーカス量が算出されるのは公知の技術で、デ
フォーカス量ｄｅｆは例えば ｄｅｆ＝Ｋ１×δ１ という式で算出される。
光束による像Ｉα、Ｉβの像ずれ量δ１から撮影レンズ
５のデフォーカス量が算出されるのは公知の技術で、デ
フォーカス量ｄｅｆは例えば ｄｅｆ＝Ｋ１×δ１ という式で算出される。
【００３６】ここでＫ１は、三角測量における基線長の
逆数に相当するパラメータで、デフォーカス量に対する
像ずれ量δの敏感度を表している。撮影レンズ５の開放
Ｆ値が小さくデフォーカス量が大きい場合、図６（ｂ）
のように被写体像はボケが大きくコントラストの低いも
のになる。
逆数に相当するパラメータで、デフォーカス量に対する
像ずれ量δの敏感度を表している。撮影レンズ５の開放
Ｆ値が小さくデフォーカス量が大きい場合、図６（ｂ）
のように被写体像はボケが大きくコントラストの低いも
のになる。
【００３７】一方、図３（ａ）に示すように、画素
（０，０）は光電変換部の分割方向の幅Ｗα０，Ｗβ０
が狭く、また２つの光電変換部の分割方向の間隔Ｗ０が
広いので、画素（０，４）の位置に配設された画素の光
電変換部の幅と間隔とを比較すると、 Ｗα０（＝Ｗβ０）＜Ｗα４（＝Ｗβ４） Ｗ０＞Ｗ４ を満足するようにしている。
（０，０）は光電変換部の分割方向の幅Ｗα０，Ｗβ０
が狭く、また２つの光電変換部の分割方向の間隔Ｗ０が
広いので、画素（０，４）の位置に配設された画素の光
電変換部の幅と間隔とを比較すると、 Ｗα０（＝Ｗβ０）＜Ｗα４（＝Ｗβ４） Ｗ０＞Ｗ４ を満足するようにしている。
【００３８】このような構成の画素の各光電変換部が受
光する焦点検出光束を示したのが図６（ａ）である。各
光電変換部は撮影レンズ５の瞳の一部の光束のみを受光
できるようになっている。
光する焦点検出光束を示したのが図６（ａ）である。各
光電変換部は撮影レンズ５の瞳の一部の光束のみを受光
できるようになっている。
【００３９】撮影レンズ５のデフォーカス量が大きい場
合にも、図６（ａ）のように被写体像はボケが小さくコ
ントラストの高いものが得られる。そのため、像Ｉα、
Ｉβの相関演算を行い算出される像ずれ量δ２の精度は
高い。このときのデフォーカス量ｄｅｆは ｄｅｆ＝Ｋ２×δ２ として算出される。ここで、三角測量における基線長の
逆数に相当するパラメータＫ２は Ｋ１＞Ｋ２ の関係にあり、同じデフォーカス量でも焦点検出像Ｉ
α、Ｉβの像ずれ量δ２が大きいため、焦点検出像Ｉ
α、Ｉβによって得られる焦点検出結果は精度の高いも
のとなる。
合にも、図６（ａ）のように被写体像はボケが小さくコ
ントラストの高いものが得られる。そのため、像Ｉα、
Ｉβの相関演算を行い算出される像ずれ量δ２の精度は
高い。このときのデフォーカス量ｄｅｆは ｄｅｆ＝Ｋ２×δ２ として算出される。ここで、三角測量における基線長の
逆数に相当するパラメータＫ２は Ｋ１＞Ｋ２ の関係にあり、同じデフォーカス量でも焦点検出像Ｉ
α、Ｉβの像ずれ量δ２が大きいため、焦点検出像Ｉ
α、Ｉβによって得られる焦点検出結果は精度の高いも
のとなる。
【００４０】図１０は、図２の画素（０，０），（１，
０）の断面図である。図１０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。１２６α0〜１２６γ0は表面Ｐ+層であり、ｎ
層１２５α0〜１２５γ0と共に光電変換部１０１α0〜
１０１γ0を構成している。
０）の断面図である。図１０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。１２６α0〜１２６γ0は表面Ｐ+層であり、ｎ
層１２５α0〜１２５γ0と共に光電変換部１０１α0〜
１０１γ0を構成している。
【００４１】また、１２０α0〜１２０γ0は光電変換部
１０１α0〜１０１γ0に蓄積された光電荷をＦＤ部１２
１α0，１２１γ0へ転送するための転送ゲートである。
１０１α0〜１０１γ0に蓄積された光電荷をＦＤ部１２
１α0，１２１γ0へ転送するための転送ゲートである。
【００４２】さらに、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１０１α0
〜１０１γ0とが共役になるような形状及び位置に形成
されている。
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１０１α0
〜１０１γ0とが共役になるような形状及び位置に形成
されている。
【００４３】また画素（０，０）では、ＦＤ部１２１α
0を挟んで、光電変換部１０１α0，１０１β0がそれぞ
れ形成されており、更に各光電変換部１０１α0，１０
１β0で発生した光電荷は、それぞれ転送ゲート１２０
α0、１２０β0’を介して転送される。
0を挟んで、光電変換部１０１α0，１０１β0がそれぞ
れ形成されており、更に各光電変換部１０１α0，１０
１β0で発生した光電荷は、それぞれ転送ゲート１２０
α0、１２０β0’を介して転送される。
【００４４】また画素（１、０）では、 ＦＤ部１２１
γ0は光電変換部１０１γ0，光電変換部１０１β0の間
に形成されており、更に各光電変換部１０１γ0，１０
１β0で発生した光電荷は、それぞれ転送ゲート１２０
γ0、１２０β0を介して転送される。
γ0は光電変換部１０１γ0，光電変換部１０１β0の間
に形成されており、更に各光電変換部１０１γ0，１０
１β0で発生した光電荷は、それぞれ転送ゲート１２０
γ0、１２０β0を介して転送される。
【００４５】ここで、転送ゲート１２０γ0，１２０
β0’は、同じ制御パルスΦＴＸγ0で制御されるように
構成されている。そして、光電変換部１０１β0の光電
荷は制御パルスΦＴＸβ0及びΦＴＸγ0のハイ／ロー状
態で、ＦＤ部１２１α0，１２１γ0に選択的に転送され
る。
β0’は、同じ制御パルスΦＴＸγ0で制御されるように
構成されている。そして、光電変換部１０１β0の光電
荷は制御パルスΦＴＸβ0及びΦＴＸγ0のハイ／ロー状
態で、ＦＤ部１２１α0，１２１γ0に選択的に転送され
る。
【００４６】図７は、図３のイメージセンサ１０を含む
回路構成図である。なお、図７には、説明の都合上
（０，０）、（１，０）、（０，１）、（１，１）の４
画素分を示している。
回路構成図である。なお、図７には、説明の都合上
（０，０）、（１，０）、（０，１）、（１，１）の４
画素分を示している。
【００４７】図７において、１０３α0〜１０３γ0は図
１０の転送ゲート１２０α0〜１２０γ0を含む転送スイ
ッチＭＯＳトランジスタ、１０４はＦＤ部１２１α0，
１２１γ0等を所定電位にリセットするリセット用ＭＯ
Ｓトランジスタ、１０５は転送スイッチＭＯＳトランジ
スタ１０３α0〜１０３γ0によって転送された電荷に基
づく増幅信号を得るための増幅手段であるソースフォロ
ワアンプＭＯＳトランジスタ、１０６はソースフォロワ
アンプＭＯＳトランジスタ１０５で得られる増幅信号の
読出対象の画素を選択する水平選択スイッチＭＯＳトラ
ンジスタ、１０７はソースフォロワアンプＭＯＳトラン
ジスタ１０５と共にソースフォロワを構成する負荷ＭＯ
Ｓトランジスタ、１０８α0，１０８β0は画素の暗出力
を転送する暗出力転送ＭＯＳトランジスタ、１０９
α0，１０９β0は画素の明出力を転送する明出力転送Ｍ
ＯＳトランジスタ、１１０α0，１１０β0は暗出力転送
ＭＯＳトランジスタ１０８α0，１０８β0によって転送
された暗出力を蓄積する暗出力蓄積容量、１１１α0，
１１１β0は明出力転送ＭＯＳトランジスタ１０９α0，
１０９β0によって転送された明出力を蓄積する明出力
蓄積容量、１１２α0，１１２β0は暗出力蓄積容量１１
０α0，１１０β0及び明出力蓄積容量１１１α0，１１
１β0に蓄積されている各出力を水平出力線へ転送する
水平転送ＭＯＳトランジスタ、１１３は水平出力線を所
定電位にリセットする水平出力線リセットＭＯＳトラン
ジスタ、１１４は水平出力線相互に転送された信号の差
分を増幅して出力する差動出力アンプで、１１５は水平
転送ＭＯＳトランジスタ１１２α0，１１２β0のオン／
オフを制御する水平走査回路、１１６は転送スイッチＭ
ＯＳトランジスタ１０３α0〜１０３γ0等のオン／オフ
を制御する垂直走査回路である。
１０の転送ゲート１２０α0〜１２０γ0を含む転送スイ
ッチＭＯＳトランジスタ、１０４はＦＤ部１２１α0，
１２１γ0等を所定電位にリセットするリセット用ＭＯ
Ｓトランジスタ、１０５は転送スイッチＭＯＳトランジ
スタ１０３α0〜１０３γ0によって転送された電荷に基
づく増幅信号を得るための増幅手段であるソースフォロ
ワアンプＭＯＳトランジスタ、１０６はソースフォロワ
アンプＭＯＳトランジスタ１０５で得られる増幅信号の
読出対象の画素を選択する水平選択スイッチＭＯＳトラ
ンジスタ、１０７はソースフォロワアンプＭＯＳトラン
ジスタ１０５と共にソースフォロワを構成する負荷ＭＯ
Ｓトランジスタ、１０８α0，１０８β0は画素の暗出力
を転送する暗出力転送ＭＯＳトランジスタ、１０９
α0，１０９β0は画素の明出力を転送する明出力転送Ｍ
ＯＳトランジスタ、１１０α0，１１０β0は暗出力転送
ＭＯＳトランジスタ１０８α0，１０８β0によって転送
された暗出力を蓄積する暗出力蓄積容量、１１１α0，
１１１β0は明出力転送ＭＯＳトランジスタ１０９α0，
１０９β0によって転送された明出力を蓄積する明出力
蓄積容量、１１２α0，１１２β0は暗出力蓄積容量１１
０α0，１１０β0及び明出力蓄積容量１１１α0，１１
１β0に蓄積されている各出力を水平出力線へ転送する
水平転送ＭＯＳトランジスタ、１１３は水平出力線を所
定電位にリセットする水平出力線リセットＭＯＳトラン
ジスタ、１１４は水平出力線相互に転送された信号の差
分を増幅して出力する差動出力アンプで、１１５は水平
転送ＭＯＳトランジスタ１１２α0，１１２β0のオン／
オフを制御する水平走査回路、１１６は転送スイッチＭ
ＯＳトランジスタ１０３α0〜１０３γ0等のオン／オフ
を制御する垂直走査回路である。
【００４８】（動作の説明）図４は、図１のデジタルス
チルカメラ１の動作の概要を示すフローチャートであ
る。
チルカメラ１の動作の概要を示すフローチャートであ
る。
【００４９】撮影者が、図１には図示しないデジタルス
チルカメラ１のメインスイッチをオンすると(Ｓ３０
１)、ＣＰＵ２０は、撮影レンズ５の焦点検出のための
演算を行う。
チルカメラ１のメインスイッチをオンすると(Ｓ３０
１)、ＣＰＵ２０は、撮影レンズ５の焦点検出のための
演算を行う。
【００５０】撮影レンズ５の焦点検出はイメージセンサ
１０の出力を用いて行われる。撮影レンズ５の瞳の異な
る領域を透過した光束による像を用いて撮影レンズの焦
点状態を検出する方法は、例えば特開２００１−１２４
９８４号公報に記載されている手法を用いている(Ｓ３
０２)。
１０の出力を用いて行われる。撮影レンズ５の瞳の異な
る領域を透過した光束による像を用いて撮影レンズの焦
点状態を検出する方法は、例えば特開２００１−１２４
９８４号公報に記載されている手法を用いている(Ｓ３
０２)。
【００５１】イメージセンサ１０の出力に基づいて撮影
レンズ５のデフォーカス量が算出されると、撮影レンズ
５の駆動量が算出される。ＣＰＵ２０は、この算出結果
に基づいてレンズＣＰＵ５０を介して撮影レンズ駆動手
段５１にレンズ駆動信号を送る。撮影レンズ駆動手段５
１は、レンズ駆動信号に従って撮影レンズ５を合焦状態
に設定するために駆動する (Ｓ３０３)。
レンズ５のデフォーカス量が算出されると、撮影レンズ
５の駆動量が算出される。ＣＰＵ２０は、この算出結果
に基づいてレンズＣＰＵ５０を介して撮影レンズ駆動手
段５１にレンズ駆動信号を送る。撮影レンズ駆動手段５
１は、レンズ駆動信号に従って撮影レンズ５を合焦状態
に設定するために駆動する (Ｓ３０３)。
【００５２】撮影レンズ５の焦点調節が終了すると、Ｃ
ＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１を通じてイメー
ジセンサ１０に撮像を行わせる(Ｓ３０４)。
ＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１を通じてイメー
ジセンサ１０に撮像を行わせる(Ｓ３０４)。
【００５３】イメージセンサ１０で撮像された画像信号
は、画像処理回路２４でＡ／Ｄ変換された後に画像処理
が行われる。このとき、イメージセンサ１０からの出力
信号に基づいて色再現のために所定の画像処理が行われ
る。
は、画像処理回路２４でＡ／Ｄ変換された後に画像処理
が行われる。このとき、イメージセンサ１０からの出力
信号に基づいて色再現のために所定の画像処理が行われ
る。
【００５４】画像処理が行われた画像信号は、撮影者が
接眼レンズ３を通して被写体像を観察できるようにする
ために、液晶表示素子駆動回路２５に従って液晶表示素
子９に表示される(Ｓ３０５)。
接眼レンズ３を通して被写体像を観察できるようにする
ために、液晶表示素子駆動回路２５に従って液晶表示素
子９に表示される(Ｓ３０５)。
【００５５】更にＣＰＵ２０は撮像画像を記録するため
の操作スイッチＳＷ２がオンされると(Ｓ３０６)、ＣＰ
Ｕ２０はイメージセンサ制御回路２１に制御信号を送っ
てイメージセンサ１０によって本撮像を行う（Ｓ３０
７）。
の操作スイッチＳＷ２がオンされると(Ｓ３０６)、ＣＰ
Ｕ２０はイメージセンサ制御回路２１に制御信号を送っ
てイメージセンサ１０によって本撮像を行う（Ｓ３０
７）。
【００５６】そして、画像処理回路２４において後述す
る輝度調整を含む画像処理が施されて生成された画像
は、液晶表示素子駆動回路２５に送られ液晶表示素子９
に表示される(Ｓ３０８)。
る輝度調整を含む画像処理が施されて生成された画像
は、液晶表示素子駆動回路２５に送られ液晶表示素子９
に表示される(Ｓ３０８)。
【００５７】同時に、ＣＰＵ２０は撮像された画像信号
は、そのままデジタルスチルカメラ１のメモリ回路２２
に記憶される(Ｓ３０９)。
は、そのままデジタルスチルカメラ１のメモリ回路２２
に記憶される(Ｓ３０９)。
【００５８】撮影動作が終了し、撮影者がメインスイッ
チをオフすると(Ｓ３１０)、デジタルスチルカメラ１の
電源が落ちる。
チをオフすると(Ｓ３１０)、デジタルスチルカメラ１の
電源が落ちる。
【００５９】なお、輝度調整の際には、１ライン分の画
素からの電荷だけを読み出すようにすればよい。電荷を
読み出すラインは、撮像レンズ５の集光特性などを考慮
してイメージセンサ１０の中央部付近とすることが好ま
しい。
素からの電荷だけを読み出すようにすればよい。電荷を
読み出すラインは、撮像レンズ５の集光特性などを考慮
してイメージセンサ１０の中央部付近とすることが好ま
しい。
【００６０】図９は、図７のイメージセンサ１０の回路
の動作を示すタイミングチャートである。図９（ａ）に
は、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。図９（ｂ）には、焦点検出用画像を読み出
す際の第０ラインのタイミングチャートを示している。
の動作を示すタイミングチャートである。図９（ａ）に
は、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。図９（ｂ）には、焦点検出用画像を読み出
す際の第０ラインのタイミングチャートを示している。
【００６１】撮像時の概要について説明すると、画素
（１，０）では光電変換部１０１α0，１０１β0で変換
された電荷が同時にＦＤ部１２１α0に転送され、ＦＤ
部１２１α0で加算されてから読み出される。このと
き、同時に画素（２，０）では光電変換部１０１γ0で
変換された電荷がＦＤ部１２１γ0に転送され読み出さ
れる。
（１，０）では光電変換部１０１α0，１０１β0で変換
された電荷が同時にＦＤ部１２１α0に転送され、ＦＤ
部１２１α0で加算されてから読み出される。このと
き、同時に画素（２，０）では光電変換部１０１γ0で
変換された電荷がＦＤ部１２１γ0に転送され読み出さ
れる。
【００６２】図９（ａ）を用いて具体的な撮像時の動作
について説明する。まず、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をハイレベル
に切り換えて、水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ１
０６をオンして、第０ラインの画素部を選択する。
について説明する。まず、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をハイレベル
に切り換えて、水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ１
０６をオンして、第０ラインの画素部を選択する。
【００６３】次に、制御パルスΦＲ0をローレベルに切
り換えて、ＦＤ部１２１α0，１２１γ0のリセットを止
めＦＤ部１２１α0，１２１γ0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てから、所定時間後に、
制御パルスΦＴＮを一時的にハイレベルに切り換えて、
ＦＤ部１２１α0，１２１γ0の暗電圧をソースフォロワ
動作で暗出力蓄積容量１１０α0，１１０β0に出力す
る。
り換えて、ＦＤ部１２１α0，１２１γ0のリセットを止
めＦＤ部１２１α0，１２１γ0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てから、所定時間後に、
制御パルスΦＴＮを一時的にハイレベルに切り換えて、
ＦＤ部１２１α0，１２１γ0の暗電圧をソースフォロワ
動作で暗出力蓄積容量１１０α0，１１０β0に出力す
る。
【００６４】次に、第０ラインの各画素の光電変換部１
０１α0〜１０１γ0からの電荷の出力を行うため、制御
パルスΦＴＸα0，ΦＴＸγ0を一時的にハイレベルに切
り換えて、転送スイッチＭＯＳトランジスタ１０３
α0，１０３β0’及び１０３γ0を導通する。
０１α0〜１０１γ0からの電荷の出力を行うため、制御
パルスΦＴＸα0，ΦＴＸγ0を一時的にハイレベルに切
り換えて、転送スイッチＭＯＳトランジスタ１０３
α0，１０３β0’及び１０３γ0を導通する。
【００６５】このとき、光電変換部１０１α0，１０１
β0で変換された電荷はＦＤ部１２１α0に転送され、光
電変換部１０１γ0で変換された電荷はＦＤ部１２１γ0
に転送される。
β0で変換された電荷はＦＤ部１２１α0に転送され、光
電変換部１０１γ0で変換された電荷はＦＤ部１２１γ0
に転送される。
【００６６】光電変換部１０１α0，１０１β0からの電
荷がＦＤ部１２１α0に転送されることにより、ＦＤ部
１２１α0の電位が光に応じて変化することになる。こ
のとき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１２１α0，
１２１γ0の電位を、制御パルスΦＴＳを一時的にハイ
レベルに切り換えることによって明出力蓄積容量１１１
α0，１１１β0に出力する。
荷がＦＤ部１２１α0に転送されることにより、ＦＤ部
１２１α0の電位が光に応じて変化することになる。こ
のとき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１２１α0，
１２１γ0の電位を、制御パルスΦＴＳを一時的にハイ
レベルに切り換えることによって明出力蓄積容量１１１
α0，１１１β0に出力する。
【００６７】この時点で、第０ラインの各画素（０，
０）、（１，０）の暗出力及び明出力はそれぞれ暗出力
蓄積容量１１０α0，１１０β0及び明出力蓄積容量１１
１α0，１１１β0に蓄積されており、更に制御パルスΦ
ＨＣを一時的にハイレベルに切り換えて、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
をリセットする。
０）、（１，０）の暗出力及び明出力はそれぞれ暗出力
蓄積容量１１０α0，１１０β0及び明出力蓄積容量１１
１α0，１１１β0に蓄積されており、更に制御パルスΦ
ＨＣを一時的にハイレベルに切り換えて、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
をリセットする。
【００６８】そして、水平転送期間において水平走査回
路１１５からの水平転送ＭＯＳトランジスタ１１２
α0，１１２β0への走査タイミング信号により、水平出
力線に画素（０，０）、（１，０）の暗出力と光出力と
が出力される。
路１１５からの水平転送ＭＯＳトランジスタ１１２
α0，１１２β0への走査タイミング信号により、水平出
力線に画素（０，０）、（１，０）の暗出力と光出力と
が出力される。
【００６９】このとき、暗出力蓄積容量１１０α0，１
１０β0及び明出力蓄積容量１１１α 0，１１１β0から
の信号を差動増幅器１１４によって差動増幅して出力Ｖ
ｏｕｔするため、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のよい信号が得られる。
１０β0及び明出力蓄積容量１１１α 0，１１１β0から
の信号を差動増幅器１１４によって差動増幅して出力Ｖ
ｏｕｔするため、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のよい信号が得られる。
【００７０】その後、制御パルスΦＲ0をハイレベルに
切り換え、制御パルスΦＳ0をローレベルに切り換え
て、第０ラインの画素の選択を終了する。
切り換え、制御パルスΦＳ0をローレベルに切り換え
て、第０ラインの画素の選択を終了する。
【００７１】さらに、垂直走査回路１１６は同様に、順
々に、次のラインの画素からの電荷の読み出しを行うこ
とにより、イメージセンサ１０の全画素からの信号を出
力する。この出力は、画像処理回路２４によって信号処
理が行われ、液晶表示素子９に表示され、またメモリ回
路２２に画像が記憶される。
々に、次のラインの画素からの電荷の読み出しを行うこ
とにより、イメージセンサ１０の全画素からの信号を出
力する。この出力は、画像処理回路２４によって信号処
理が行われ、液晶表示素子９に表示され、またメモリ回
路２２に画像が記憶される。
【００７２】焦点状態の検出時の概要について説明する
と、光電変換部１０１α0，１０１β0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。
と、光電変換部１０１α0，１０１β0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。
【００７３】このとき、光電変換部１０１γ0の出力は
読み出さないようにする。そして、光電変換部１０１β
0の出力は画素（１，０）から出力されるようにする。
読み出さないようにする。そして、光電変換部１０１β
0の出力は画素（１，０）から出力されるようにする。
【００７４】図９（ｂ）を用いて具体的な焦点状態の検
出時の動作について説明する。まず、垂直走査回路１１
６からのタイミング出力によって、制御パルスΦＳ0を
ハイレベルに切り換えて、水平選択スイッチＭＯＳトラ
ンジスタ１０６をオンして、第０ラインの画素部を選択
する。
出時の動作について説明する。まず、垂直走査回路１１
６からのタイミング出力によって、制御パルスΦＳ0を
ハイレベルに切り換えて、水平選択スイッチＭＯＳトラ
ンジスタ１０６をオンして、第０ラインの画素部を選択
する。
【００７５】次に、制御パルスΦＲ0をローレベルに切
り換えて、ＦＤ部１２１α0，１２１γ0のリセットを止
めＦＤ部１２１α0，１２１γ0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てから、所定時間後に、
制御パルスΦＴＮを一時的にハイレベルに切り換えて、
ＦＤ部１２１α0，１２１γ0の暗電圧をソースフォロワ
動作で暗出力蓄積容量１１０に出力する。
り換えて、ＦＤ部１２１α0，１２１γ0のリセットを止
めＦＤ部１２１α0，１２１γ0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てから、所定時間後に、
制御パルスΦＴＮを一時的にハイレベルに切り換えて、
ＦＤ部１２１α0，１２１γ0の暗電圧をソースフォロワ
動作で暗出力蓄積容量１１０に出力する。
【００７６】次に、制御パルスΦＴＸα0，ΦＴＸβ0を
ハイレベルに切り換えて、転送スイッチＭＯＳトランジ
スタ１０３α0，１０３β0を導通し、光電変換部１０１
α0，１０１β0で変換された電荷をＦＤ部１２１α0，
１２１γ0に同時に転送する。
ハイレベルに切り換えて、転送スイッチＭＯＳトランジ
スタ１０３α0，１０３β0を導通し、光電変換部１０１
α0，１０１β0で変換された電荷をＦＤ部１２１α0，
１２１γ0に同時に転送する。
【００７７】このとき、制御パルスΦＴＸγ0はローで
あるため、光電変換部１０１γ0の光電荷はＦＤ部１２
１γ0には転送されない。
あるため、光電変換部１０１γ0の光電荷はＦＤ部１２
１γ0には転送されない。
【００７８】光電変換部１０１α0，１０１β0で変換さ
れた電荷がＦＤ部１２１α0，１２１β0で変換されたに
転送されることにより、ＦＤ部１２１α0，１２１β0の
電位が光に応じて変化することになる。このときソース
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１２１α0，１２１β0の電
位を、制御パルスΦＴＳを一時的にハイレベルに切り換
えることによって明出力蓄積容量１１１α0，１１１β0
に出力する。
れた電荷がＦＤ部１２１α0，１２１β0で変換されたに
転送されることにより、ＦＤ部１２１α0，１２１β0の
電位が光に応じて変化することになる。このときソース
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１２１α0，１２１β0の電
位を、制御パルスΦＴＳを一時的にハイレベルに切り換
えることによって明出力蓄積容量１１１α0，１１１β0
に出力する。
【００７９】この時点で、第０ラインの各画素（０，
０）、（１，０）の暗出力及び明出力はそれぞれ暗出力
蓄積容量１１０α0，１１０β0及び明出力蓄積容量１１
１α0，１１１β0に蓄積されており、更に制御パルスΦ
ＨＣを一時的にハイレベルに切り換えて、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
をリセットする。
０）、（１，０）の暗出力及び明出力はそれぞれ暗出力
蓄積容量１１０α0，１１０β0及び明出力蓄積容量１１
１α0，１１１β0に蓄積されており、更に制御パルスΦ
ＨＣを一時的にハイレベルに切り換えて、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
をリセットする。
【００８０】そして、水平転送期間において水平走査回
路１１５からの水平転送ＭＯＳトランジスタ１１２
α0，１１２β0への走査タイミング信号により、水平出
力線に画素（０，０）、（１，０）の暗出力と光出力と
が出力される。
路１１５からの水平転送ＭＯＳトランジスタ１１２
α0，１１２β0への走査タイミング信号により、水平出
力線に画素（０，０）、（１，０）の暗出力と光出力と
が出力される。
【００８１】このとき、暗出力蓄積容量１１０α0，１
１０β0及び明出力蓄積容量１１１α 0，１１１β0から
の信号を差動増幅器１１４によって差動増幅して出力Ｖ
ｏｕｔするため、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のよい信号が得られる。
１０β0及び明出力蓄積容量１１１α 0，１１１β0から
の信号を差動増幅器１１４によって差動増幅して出力Ｖ
ｏｕｔするため、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のよい信号が得られる。
【００８２】その後、制御パルスΦＲ0をハイレベルに
切り換え、制御パルスΦＳ0をローレベルに切り換え
て、第０ラインの画素の選択を終了する。
切り換え、制御パルスΦＳ0をローレベルに切り換え
て、第０ラインの画素の選択を終了する。
【００８３】イメージセンサ１０からの出力は、ＣＰＵ
２０の演算によって、焦点検出用画像信号として整形さ
れ、相関演算処理を行った後に撮影レンズ５の焦点状態
が算出されることとなる。
２０の演算によって、焦点検出用画像信号として整形さ
れ、相関演算処理を行った後に撮影レンズ５の焦点状態
が算出されることとなる。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
撮像用の画素と焦点検出用の画素とを備えているので、
撮像と焦点検出との双方を都合よく行うことができる。
撮像用の画素と焦点検出用の画素とを備えているので、
撮像と焦点検出との双方を都合よく行うことができる。
【図１】本発明の実施形態１のデジタルスチルカメラ１
の模式的な構成図である。
の模式的な構成図である。
【図２】図１のイメージセンサ１０の概略を示す平面図
である。
である。
【図３】図２の画素（０，０），（０，４）の拡大図で
ある。
ある。
【図４】図１のデジタルスチルカメラ１の動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】焦点検出光束の説明図である。
【図６】焦点検出用信号の説明図である。
【図７】図１のイメージセンサ１０を含む回路構成図で
ある。
ある。
【図８】図７のイメージセンサ１０の概略を示す平面図
である。
である。
【図９】図７のイメージセンサ１０の回路の動作を示す
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図１０】図７のイメージセンサ１０の一部断面図であ
る。
る。
【図１１】従来のカラーフィルタ配列の概略図である。
【図１２】イメージセンサを用いて瞳分割方式の焦点検
出を行う方法の原理説明図である。
出を行う方法の原理説明図である。
【図１３】イメージセンサの１画素の断面図である。
１ デジタルスチルカメラ
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、５０ ＣＰＵ
２１ イメージセンサ制御回路
２２ メモリ回路
２３ インターフェイス回路
２４ 画像処理回路
２５ 液晶表示素子駆動回路
２６ 電気接点
５１ レンズ駆動手段
５２ 絞り駆動手段
５３ 絞り手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｖ ５Ｃ０６５
5/238 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ
5/335 Ｄ
Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ
Ｆターム(参考） 2H011 AA03 BA31 BB04
2H051 AA00 BA45 BA47 CB13 CB22
CE13
2H083 AA02 AA26 AA54
5C022 AA00 AB03 AB28 AC69 CA00
5C024 CX00 CX04 CY17 DX01 EX52
GX21
5C065 BB11 CC01 DD01 EE06 EE10
GG22
Claims (11)
- 【請求項１】 被写体からの光信号を電気信号に変換す
る光電変換領域を備えた画素のいくつかに、色分解フィ
ルタを形成した撮像装置であって、 前記色分解フィルタを形成した画素からの電気信号に基
づいて画像を形成し、前記色分解フィルタを形成してい
ない画素からの電気信号に基づいて焦点検出を行うこと
を特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記色分解フィルタを形成していない画
素の光電変換領域は、複数の光電変換部を有することを
特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項３】 焦点検出の際に前記複数の光電変換部か
らの信号を互いに異なる転送部に出力し、 画像の撮像の際に前記複数の光電変換部からの出力を同
じ転送部に出力することを特徴とする請求項２記載の撮
像装置。 - 【請求項４】 色分解フィルタを形成していない画素の
光電変換領域は、互いに異なる大きさの光電変換領域を
有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項
記載の撮像装置。 - 【請求項５】 前記複数の光電変換部から選択的に電気
信号を出力することによって輝度調整を行うことを特徴
とする請求項２から４のいずれか１項記載の撮像装置。 - 【請求項６】 前記色分解フィルタを形成していない画
素側に前記電気信号の転送先のフローティングディフュ
ージョン領域を形成していることを特徴とする請求項１
から５のいずれか１項記載の撮像装置。 - 【請求項７】 前記各画素の形状は矩形又は六角形であ
ることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載
の撮像装置。 - 【請求項８】 前記色分解フィルタは、赤色透過フィル
タ、青色透過フィルタ、緑色透過フィルタの組合せであ
り、 赤色透過フィルタを形成した画素と青色透過フィルタを
形成した画素とを対角状に配列し、緑色透過フィルタを
形成した画素と前記色分解フィルタを形成していない画
素とを対角状に配列することを特徴とする請求項１から
７のいずれか１項記載の撮像装置。 - 【請求項９】 第１の光電変換部からの信号と前記第２
の光電変換部からの信号とを増幅する第１の増幅手段
と、 前記第１の光電変換部からの信号を前記第１の増幅手段
に転送する第１の転送スイッチと、前記第２の光電変換
部からの信号を前記第１の増幅手段に転送する第２の転
送スイッチと、 前記第２の光電変換部からの信号を増幅する第２の増幅
手段と、 前記第２の光電変換部からの信号を前記第２の増幅手段
へ転送する第３の転送スイッチと、 前記第１の光電変換部からの信号と前記第２の光電変換
部からの信号とを前記第１の増幅手段の入力部で加算し
て出力する第１のモードと、前記第１の光電変換部から
の信号を前記第１の増幅手段から出力し、前記第２の光
電変換部からの信号を前記第２の増幅手段より出力する
第２のモードとを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。 - 【請求項１０】 前記第１のモードは、画像の撮像を行
うモードであり、前記第２のモードは、焦点検出を行う
モードであることを特徴とする請求項９記載の撮像装
置。 - 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項記載
の撮像装置と、前記撮像装置からの電気信号を読み出し
て画像を形成する画像形成装置とを備えることを特徴と
する撮像システム。
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