JP2004172273A

JP2004172273A - 撮像素子

Info

Publication number: JP2004172273A
Application number: JP2002335084A
Authority: JP
Inventors: Makoto Oikawa; 真追川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】インターライン型ＣＣＤにおいて縦線検知型ＤＡＦを実現する。焦点検出用画像信号を容易に読み出すことができる。
【解決手段】光電変換部と垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持ち，１つのマイクロレンズを持つ光電変換部は水平２分割され１対の光電変換部を形成し，光電変換部での蓄積電荷は隣接する垂直転送部にそれぞれ水平反対方向に振り分けて転送する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，撮影光学系の焦点検出機能を有しながら電子的画像を取得し得る撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの焦点検出方式にはいくつかの方法があるが，撮像素子からの像信号のコントラストが最大値となる撮影レンズなどの位置を探す，いわゆる山登り方式の焦点検出方式が特開平１０−２１３７３７号公報に開示されている。この山登り方式焦点検出方式とは，撮影レンズ等の撮影光学系を通過して撮像素子の受光面上に結像された光学像（被写体像）のコントラストの最大値を検出することで，そのときの所定の撮影レンズ位置を求めるというものである。
【０００３】
また，センサの各画素にマイクロレンズが形成された２次元の受光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５８−２４１０５号公報に開示されている。図６は同公報で提案している瞳分割方式の焦点検出を行う方法の原理説明図である。受光センサ１０は撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。また，受光センサ１０の１画素は２つの光電変換部１３α，１３β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１１によって光電変換部１３α，１３βは撮影レンズ５の瞳の異なる位置を透過した光束を受光するように構成されている。
【０００４】
ここで，光電変換部１３αは主に撮影レンズ５の瞳の図中上方を透過する光束を受光し，光電変換部１３βは主に撮影レンズ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，各光電変換部からの出力をそれぞれ読み出し，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。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。
【０００５】
また，本出願人は瞳分割方式の焦点検出を行うことが可能な固体撮像装置を特開２０００−１５６８２３号公報に開示している。同公報の固体撮像装置は，光電変換セル群の一部が撮影レンズの瞳の特定領域を透過する光束を受光するように構成されており，これら特定の光電変換セルの出力から得られる第一の像と第二の像（以下，二つの被写体像と称す）３１ａ，３１ｂ（図７）の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出するものである。ここで，位相差とは二つの被写体像の相対的な位置関係のことである。また，通常の画像を撮像する場合は，前記撮影レンズの特定領域を透過する光束を受光する光電変換セルを除いた光電変換セル群で画像を生成している。
【０００６】
特開平０４−２６７２１１号公報にも瞳分割方式の焦点検出を行うことが可能な固体撮像装置が開示されている。これは，光電変換部に対してマイクロレンズが偏心配置している画素列が存在し，隣接画素列で偏心方向が異なる。隣接画素列でレンズの瞳の異なる領域の光束を受光し，これらの画素列から得られる第一の像と第二の像の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出するものである。
【０００７】
そしてインターライン型ＣＣＤセンサにおいて焦点検出機能を実現する撮像素子が特開２０００−２９２６８５号公報に開示されている。同公報に開示されている撮像素子を図９に示す。ここで一般的なインターライン型ＣＣＤセンサの構成を，図８を用いて説明する。２次元に配列された光電変換部１と，この光電変換部１に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送部３ａと，垂直方向に転送され信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４と，水平方向の転送端に位置し信号電荷を信号電圧に変換して外部に出力する出力アンプ６により構成される。通常，光電変換部１以外の部分はアルミニウム等により遮光されている。光電変換部１に入射した光は光電変換され蓄積される。蓄積された信号電荷は信号読出しパルスにより垂直転送部３ａに読み出される。垂直転送部３ａに読み出された信号電荷は，垂直転送パルスにより，１水平走査毎に１ラインずつ水平転送部４に転送される。水平転送部４に転送された信号電荷は，順次出力アンプ６に転送され，信号電荷が信号電圧に変換されて画像信号として外部に出力される。
【０００８】
特開２０００−２９２６８５号公報に開示されている手段では図９に示すように，撮像用画素の光電変換部１に蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送部３ａと，垂直方向に転送され信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４と，水平方向の転送端に位置し信号電荷を信号電圧に変換して外部に出力する出力アンプ６を備えている。さらに焦点検出用画素の分割された光電変換部１ｃ，１ｄに蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送部３ｂ，垂直方向に転送され信号電荷を水平方向に転送する水平転送部７と，水平方向の転送端に位置し信号電荷を信号電圧に変換して外部に出力する出力アンプ８を備えている。撮像用画素と光電変換部が分割された焦点検出用画素を２次元的に配置することで撮像素子に焦点検出機能を持たせている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，特開２０００−１５６８２３号公報や特開平０４−２６７２１１号公報に開示されている手段では，第一の像と第二の像を出力する光電変換セルは同一のマイクロレンズを通過した光束を受光しているわけではないため，２つの光電変換セルは被写体の異なる場所から発せられた光束を受光する。すると撮影レンズが合焦状態にあっても二像は完全には一致せず，位相差は完全にはなくならない。そのため精度に問題が残る。
【００１０】
また，特開２０００−２９２６８５に開示されている手段では，焦点検出用画素の受光部は垂直転送部に沿って分割する必要があるため，垂直方向の位相差により焦点検出を行う縦視野測距（横線検知）になってしまう。一般的な被写体は縦線で構成されている場合が多く，焦点検出を行うためには縦線検知である方が望ましい。しかしながらこの手段では，インターライン型ＣＣＤセンサの構成上，受光部の分割方向は縦方向になってしまい，横線検知は行えないという問題点があった。
【００１１】
また，撮像用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部３ａ・水平転送部４・出力アンプ６と，焦点検出用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部３ｂ・水平転送部７・出力アンプ８を別々に備える必要があり，センサ構造が複雑になる恐れがある。さらに，焦点検出を行うためには光電変換部分割方向に並ぶ画素列の光電変換部からの信号電荷が必要であるが，焦点検出用画素からの信号電荷が垂直転送部から水平転送部に転送された際，水平転送部には異なる画素列の光電変換部からの信号電荷が並ぶことになる。焦点検出を行うためには全ての撮像用画素の光電変換部からの信号電荷を転送・出力して画像信号とした後，必要な列の画像信号だけを取り出す処理が必要となる。
【００１２】
本発明は，インターライン型ＣＣＤセンサにおいて，精度の良い焦点検出が可能で，縦線検知による焦点検出機能を実現する撮像素子を提供することを目的とする。また構造が簡単であり，出力した後の信号処理の負担を軽減することができる撮像素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば，光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置され，前記光電変換部からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と，前記垂直転送部からの信号を水平方向に転送する水平転送部を有し，前記光電変換部と前記垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持つ撮像素子において，前記光電変換部上に１つのマイクロレンズが形成されており，前記１つのマイクロレンズを持つ光電変換部は水平に２分割されて１対の光電変換部を形成し，前記１対の光電変換部での蓄積電荷は隣接する前記垂直転送部にそれぞれ水平反対方向に振り分けて転送することにより，前記１対の光電変換部は同一のマイクロレンズを通過した光束を受光しており，１対の光電変換部は被写体の同じ場所から発せられる光束を受光しているため，撮影レンズが合焦状態であれば二像は完全には一致し位相差は完全になくなり，インターライン型ＣＣＤセンサにおいて精度の良い焦点検出が可能であることを特徴としている。
【００１４】
また，１つのマイクロレンズを持つ光電変換部は水平に２分割されているため，水平方向の位相差により焦点検出を行う縦線検知による焦点検出機能を実現することを特徴としている。
【００１５】
そして光電変換部と垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持つため，撮像用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプと，焦点検出用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプを別々に備える必要がなく，構造が簡単であることを特徴とする。
【００１６】
さらに，焦点検出を行うためには，カラーフィルターによる信号電荷の大きさの違いを防ぐため光電変換部分割方向に並ぶ同色画素列の光電変換部からの信号電荷が必要である。そこで，前記光電変換部と前記マイクロレンズの間にはベイヤー配列された色フィルターが介入されており，前記１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部に隣接する前記垂直転送部を複数有し，前記１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部での蓄積電荷は，同じ垂直位置の垂直転送部へ転送することにより，信号電荷が垂直転送部から水平転送部に転送された際，水平転送部には同色画素列の光電変換部からの信号電荷が並び，焦点検出を行う際，出力アンプから出力された画像信号から必要な画素列の画像信号を取り出す処理が不要となり，出力アンプから出力されたある１列の画像信号を焦点検出用信号として用いればよく，出力した後の信号処理の負担を軽減できることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明の実施例で，図１は本発明の撮像素子の構成図，図２は図１のＡ−Ａ部垂直転送部におけるチャンネル電位の時間変化，図３は本発明の撮像素子における同色蓄積電荷が並んだ状態で水平転送される様子を示した図，図４は撮影レンズの瞳領域である。
【００１８】
まず図１を用いて本発明の撮像素子の構成を説明する。撮影光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置されており，光電変換部は水平方向に２分割されて１対の光電変換部１ａ，１ｂを形成している。１対の光電変換部１ａ，１ｂの撮影レンズ側には１つのマイクロレンズ２が形成されており，光電変換部１ａ，１ｂとマイクロレンズ２の間にはベイヤー配列された色フィルターが介入されている。光電変換部１ａ，１ｂはマイクロレンズ２によって撮影レンズ瞳４０（図４）の異なる位置４１ａ，４１ｂ（図４）を透過した光束を受光するように構成されている。図１において，Ｇ１１，Ｇ１２は緑カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部，Ｇ２１，Ｇ２２は緑カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部，Ｒ１，Ｒ２は赤カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部，Ｂ１，Ｂ２は青カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部である。
【００１９】
水平方向に分割された１対の光電変換部１ａ，１ｂに蓄積された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送部３が，１対の光電変換部１ａ，１ｂと水平方向に隣接して並んでいる。つまり分割された１対の光電変換部１ａ，１ｂと垂直転送部３が水平方向交互に配列された構造になっている。水平方向に分割された１対の光電変換部１ａ，１ｂに蓄積された信号電荷は隣接する垂直転送部３にそれぞれ水平反対方向に振り分けて転送される。垂直転送部３に転送された信号電荷は垂直方向に転送され，垂直方向の転送端で水平転送部４に順次転送される。水平転送部４に転送された信号電荷は水平方向に転送され，水平方向の転送端にある出力アンプ６で順次信号電圧に変換され外部に出力される。
【００２０】
このように光電変換部と垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持つため，撮像用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプと，焦点検出用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプを別々に備える必要がなく，構造が簡単である。
【００２１】
図２は図１のＡ−Ａ断面における垂直転送部のチャンネル電位の時間変化を示している。時刻ｔ＝ｔ１において，光電変換部１ａ，１ｂから垂直転送部３への電荷転送を制御するゲートに高レベル電圧が印加され，各光電変換部からの信号電荷Ｑｇ１２，Ｑｒ１，Ｑｂ２，Ｑｇ２１が垂直転送へ部移される。ここでＱｇ１２は緑カラーフィルターのついた画素の光電変換部Ｇ１２からの信号電荷，Ｑｒ１は赤カラーフィルターのついた画素の光電変換部Ｒ１からの信号電荷，Ｑｂ２は青カラーフィルターのついた画素の光電変換部Ｂ２からの信号電荷，Ｑｇ２１は緑カラーフィルターのついた画素の光電変換部Ｇ２１からの信号電荷である。時刻ｔ＝ｔ２，時刻ｔ＝ｔ３，時刻ｔ＝ｔ４の状態から分かるように，各信号電荷は転送部ポテンシャルを順次下げていくことで各電荷を独立した状態で垂直方向に転送される。そして垂直転送部の転送端で水平転送部に順次移された後，外部に出力される。
【００２２】
次に図３を用いて本発明の撮像素子では同色蓄積電荷が並んだ状態で水平転送される様子を説明する。水平方向に分割された１対の光電変換部１ａ，１ｂに蓄積された信号電荷は隣接する垂直転送部３に転送される際に，例えば光電変換部１ａ，１ｂのうち１ａ１，１ｂ１（Ｇ１１，Ｇ１２）に注目した場合，１ａ１に蓄積された信号電荷は左側に隣接する垂直転送部６つのうち連続する２つに転送され，１ｂ１に蓄積された信号電荷は右側に隣接する垂直転送部６つのうち連続する２つに転送される。このとき，同一のマイクロレンズを通った光束を受光する光電変換部からの信号電荷は同じ垂直位置（以下高さと称す）の垂直転送部に転送される。つまり１ａ１に蓄積された信号電荷を左側に隣接する６つの垂直転送部のうち上２つの転送部に転送した場合，１ｂ１に蓄積された信号電荷は右側に隣接する６つの垂直転送部のうち上２つの転送部に転送する。垂直転送部のポテンシャルを順次下げて各電荷を独立した状態で垂直方向に転送するためには，光電変換部から垂直転送部に信号電荷を転送する際，信号電荷同士は垂直転送部を２つ挟んで配置される必要がある。すると光電変換部１ａ１，１ｂ１の右隣の画素における光電変換部１ａ２，１ｂ２からの信号電荷は，それぞれ隣接する６つの垂直転送部のうち必然的に下２つの転送部に転送されることになる。光電変換部１ａ２，１ｂ２のさらに右隣の画素における光電変換部１ａ３，１ｂ３は，それぞれ隣接する６つの垂直転送部のうち必然的に上２つの転送部に転送されることになり，同色画素の光電変換部である１ａ１，１ｂ１と同じ高さの垂直転送部に転送されることになる。
【００２３】
次に光電変換部１ａ１，１ｂ１の下隣の画素における光電変換部１ａ４，１ｂ４は，隣接する垂直転送部６つのうち連続する２つに転送するのであるが，隣接する６つの垂直転送部のうち上２つの転送部に転送しても下２つの転送部に転送しても構わない。図３においては，１ａ４に蓄積された信号電荷を左側に隣接する６つの垂直転送部のうち上２つの転送部に転送し，１ｂ４に蓄積された信号電荷は右側に隣接する６つの垂直転送部のうち上２つの転送部に転送する。垂直転送部のポテンシャルを順次下げて各電荷を独立した状態で垂直方向に転送するためには，光電変換部から垂直転送部に信号電荷を転送する際，信号電荷同士は垂直転送部を２つ挟んで配置される必要がある。すると光電変換部１ａ４，１ｂ４の右隣の画素における光電変換部１ａ５，１ｂ５からの信号電荷は，それぞれ隣接する６つの垂直転送部のうち必然的に下２つの転送部に転送されることになる。光電変換部１ａ５，１ｂ５のさらに右隣の画素における光電変換部１ａ６，１ｂ６は，それぞれ隣接する６つの垂直転送部のうち必然的に上２つの転送部に転送されることになり，同色画素の光電変換部である１ａ４，１ｂ４と同じ高さに転送されることになる。
【００２４】
以上のように，垂直転送部において同色画素の光電変換部からの信号電荷は２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８のように同じ高さに並ぶ。ここで２１，２５は緑カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部から転送された信号電荷が垂直転送部において水平方向に並んだもの，２２，２６は赤カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部から転送された信号電荷が垂直転送部において水平方向に並んだもの，２３，２７は青カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部から転送された信号電荷が垂直転送部において水平方向に並んだもの，２４，２８は緑カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部から転送された信号電荷が垂直転送部において水平方向に並んだものである。垂直転送部の転送端から水平転送部４に順次転送された信号電荷３０は同色画素列からの信号電荷が並ぶことになり，出力アンプ６からは同色画素の光電変換部から信号電圧が連続して外部に出力される。図３においては，水平転送部４に緑カラーフィルターのついた画素の１対の光電変換部から転送された信号電荷が並ぶ様子を示している。この場合，出力アンプ６からは緑カラーフィルターのついた画素の光電変換部から信号電圧が連続して外部に出力される。
【００２５】
焦点検出を行うためには，カラーフィルターによる信号電荷の大きさの違いを防ぐため光電変換部分割方向に並ぶ同色画素列の光電変換部からの信号電圧が必要である。そこで上記のように，１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部での蓄積電荷は，同じ高さの垂直転送部へ転送することにより，信号電荷が垂直転送部から水平転送部に転送された際，水平転送部には同色画素列の光電変換部からの信号電荷が並び，焦点検出を行う際，出力アンプから出力された画像信号から必要な画素列の画像信号を取り出す処理が不要となり，出力アンプから出力されたある１列の画像信号を焦点検出用信号して用いればよく，出力した後の信号処理の負担を軽減できることができる。
【００２６】
焦点検出を行う際には，出力アンプ６から出力された信号電圧のうち焦点検出を行う領域内の同色画素の光電変換部１ａ，１ｂからの信号電圧を用いて。水平方向に分割された１対の光電変換部１ａ，１ｂからの信号電圧をそれぞれ読み出し，光電変換部の分割方向に並ぶ複数の画素からの出力より撮影レンズ５の瞳領域４０における領域４１ａを透過した焦点検出光束による被写体像（Ａ像とする）を生成し，同様に撮影レンズの瞳領域４０における４１ａとは異なる領域４１ｂを透過した焦点検出光束による被写体像（Ｂ像とする）を生成する。今，図５のような２つの被写体像が得られたとすると，生成した２つの被写体像の位相差は撮影レンズの結像状態（合焦状態，前ピン状態，後ピン状態）により変化する。撮影レンズが合焦状態において２つの被写体像の位相差は無くなり，前ピン状態と後ピン状態では異なる方向の位相差が生じる。さらにこの２つの被写体像の位相差は撮影レンズのデフォーカス量と一定の関係がある。ここでデフォーカス量とは撮影レンズにより被写体像が結像している位置とマイクロレンズ上面との距離である。この２つの被写体像の位相差から撮影レンズのデフォーカス量を求め，撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点検出を行う。
【００２７】
２つの被写体像の位相差は，２つの被写体像の相関を取ることで求める。相関の取り方は“ＭＩＮアルゴリズム”と呼ばれるもので，Ａ像の出力データをＡ［１］〜Ａ［ｎ］とし，Ｂ像の出力データをＢ［１］〜Ｂ［ｎ］とするとすると，相関量Ｕ０は
【外１】

【００２８】
となる。ここでｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ，ｂの小さい方の値のことである。まずこのＵ０を計算する。次に図５に示すように，Ａ像を信号電圧の１ビットシフトしたデータとＢ像のデータの相関量Ｕ１を計算する。このＵ１は
【外２】

【００２９】
となる。このように１ビットずつシフトした相関量を次々に計算する。２像が一致していればこの相関量は最大値をとるので，その最大値をとるシフト量を求め，その前後のデータから相関量の真の最大値を補間して求め，そのシフト量を２つの被写体像の位相差とする。この２つの被写体像の位相差から撮影レンズのデフォーカス量を求め，撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点検出を行う。
【００３０】
本発明の撮像素子における画素は，撮像機能と焦点検出機能の両者を持ち合わせている。焦点検出を行った画素で撮像も行うため，焦点検出に用いた被写体位置と撮像を行う被写体位置は正確に一致する。そのため精度の良い焦点検出が可能となる。
【００３１】
また水平方向に分割された１対の光電変換部１ａ，１ｂは同一のマイクロレンズ２を通過した光束を受光するため，１対の光電変換部は被写体の同じ場所から発せられる光束を受光しているため，撮影レンズ合焦状態では生成した２つの被写体像の位相差は全くなり，精度の良い焦点検出が可能となる。
【００３２】
さらに光電変換部１ａ，１ｂの分割方向は水平方向であるため，水平方向の位相差を検出することになる。そのため，インターライン型ＣＣＤセンサにおいて，縦線検知による焦点検出が可能となる。
【００３３】
撮像を行う際には，出力アンプ６から出力される信号電圧を元に，１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部からの信号電圧によって得られる画像信号を加算して，撮像用の画像信号とする。１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部からの画像信号は隣接して出力アンプ６から出力されるため，隣接した画像信号を加算することで撮像用の画像信号を得ることができる。この加算処理後の画像信号はカラーフィルターのついた１画素の画像信号として扱い，信号処理を施すことで電子的画像を得る。
【００３４】
本発明の撮像素子における画素は，撮像機能と焦点検出機能の両者を持ち合わせている。焦点検出を行った画素で撮像も行うため，焦点検出に用いた被写体位置と撮像を行う被写体位置は正確に一致する。そのため精度の良い焦点検出が可能となる。
【００３５】
また，撮像用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプと，焦点検出用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプを別々に備える必要がなく，構造が簡単である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置され，前記光電変換部からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と，前記垂直転送部からの信号を水平方向に転送する水平転送部を有し，前記光電変換部と前記垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持つ撮像素子において，前記光電変換部上に１つのマイクロレンズが形成されており，前記１つのマイクロレンズを持つ光電変換部は水平に２分割されて１対の光電変換部を形成し，前記１対の光電変換部での蓄積電荷は接する前記垂直転送部にそれぞれ水平反対方向に振り分けて転送することで，前記１対の光電変換部は同一のマイクロレンズを通過した光束を受光しており，１対の光電変換部は被写体の同じ場所から発せられる光束を受光しているため，撮影レンズが合焦状態であれば二像は完全には一致し位相差は完全になくなり，インターライン型ＣＣＤセンサにおいて精度の良い焦点検出が可能となった。
【００３７】
また，１つのマイクロレンズを持つ光電変換部は水平に２分割されているため，水平方向の位相差により焦点検出を行う縦線検知による焦点検出機能を実現可能となった。
【００３８】
そして光電変換部と垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持つため，撮像用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプと，焦点検出用画素からの信号電荷を転送・出力するための垂直転送部・水平転送部・出力アンプを別々に備える必要がなく，構造が簡単にすることができた。
【００３９】
さらに，前記光電変換部と前記マイクロレンズの間にはベイヤー配列された色フィルターが介入されており，前記１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部に隣接する前記垂直転送部を複数有し，１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部での蓄積電荷は，同じ垂直位置の垂直転送部へ転送することにより，信号電荷が垂直転送部から水平転送部に転送された際，水平転送部には同色画素列の光電変換部からの信号電荷が並び，焦点検出を行う際，出力アンプから出力された画像信号から必要な画素列の画像信号を取り出す処理が不要となり，出力アンプから出力されたある１列の画像信号を焦点検出用信号して用いればよく，出力した後の信号処理の負担を軽減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像素子の構成図
【図２】図１Ａ−Ａ部垂直転送部におけるチャンネル電位の時間変化
【図３】同色蓄積電荷が並んだ状態で水平転送される様子
【図４】撮影レンズの瞳領域
【図５】２つの被写体像の位相差の求め方
【図６】瞳分割方式の焦点検出を行う方法の原理説明図（従来例）
【図７】従来方式における特定光電変換セルの出力からの二つの被写体像
【図８】一般的なインターライン型ＣＣＤセンサの構成図（従来例）
【図９】焦点検出機能を実現する撮像素子（従来例）
【符号の説明】
１光電変換部
１ａ，１ｂ水平方向に分割された光電変換部
１ｃ，１ｄ垂直方向に分割された光電変換部
３垂直転送部
３ａ撮像用画素の垂直転送部
３ｂ焦点検出用画素の垂直転送部
４水平転送部
６出力アンプ
７焦点検出用画素の水平転送部
８焦点検出用画素の出力アンプ
４０撮影レンズの瞳
４１ａ，４１ｂ撮影レンズ瞳領域におけるある領域
５撮影レンズ
３１ａ，３１ｂ二つの被写体像

Claims

光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置され，前記光電変換部からの信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と，前記垂直転送部からの信号を水平方向に転送する水平転送部を有し，前記光電変換部と前記垂直転送部とが水平方向交互に配列された構造を持つ撮像素子において，前記光電変換部上に１つのマイクロレンズが形成されており，前記１つのマイクロレンズを持つ光電変換部は水平に２分割されて１対の光電変換部を形成し，前記１対の光電変換部での蓄積電荷は隣接する前記垂直転送部にそれぞれ水平反対方向に振り分けて転送することを特徴とする撮像素子。
上記１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部と上記記マイクロレンズの間にはベイヤー配列された色フィルターが介入されており，前記１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部に隣接する前記垂直転送部を複数有し，前記１つのマイクロレンズを持つ１対の光電変換部での蓄積電荷は，同じ垂直位置の垂直転送部へ転送することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。