JP2008015157A - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
撮影光束を結像光学系の瞳の異なる領域を通る二つの光束に分割（瞳分割）し、それぞれの光束を偏光素子により異なる方向に直線偏光し、さらに異なる方向に直線偏光されたそれぞれの光束をハーフミラーにより分離し、分離された光束により形成される像を異なる偏光方向の直線偏光を検出する偏光素子を通して個別の撮像素子で撮像する。そして、撮像された二つの像のズレ量を検出し、ズレ量に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
なお、この明細書では上記のように偏光を用いて瞳分割を行い、像ズレを検出して焦点検出を行う方式を“偏光型瞳分割位相差検出方式”と呼ぶ。
The imaging light beam is divided into two light beams that pass through different areas of the pupil of the imaging optical system (pupil division), and each light beam is linearly polarized in different directions by a polarizing element, and further linearly polarized in different directions. Are separated by a half mirror, and an image formed by the separated light flux is picked up by an individual image sensor through a polarizing element that detects linearly polarized light in different polarization directions. An imaging device that detects the amount of deviation between two captured images and detects the focus adjustment state of the photographing optical system based on the amount of deviation is known (see, for example, Patent Document 1).
In this specification, as described above, a method of performing pupil division using polarized light and detecting an image shift and performing focus detection is referred to as a “polarization-type pupil division phase difference detection method”.
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
しかしながら、上述した従来の撮像装置には次のような問題がある。直線偏光方向に応じて二つの光束を分光特性、光量および偏光特性を含め正確に分離可能な偏光ハーフミラーまたはハーフミラーを製作するのは困難であり、二つの光束の分離の不完全性によって二つの像の合致度が低下し、焦点検出精度が悪化するという問題がある。 However, the conventional imaging apparatus described above has the following problems. It is difficult to manufacture a polarization half mirror or half mirror that can accurately separate two beams according to the direction of linear polarization, including spectral characteristics, light quantity, and polarization properties. There is a problem that the degree of coincidence of two images is lowered and the focus detection accuracy is deteriorated.
（１） 請求項１の発明は、撮影光学系の射出瞳を通過する被写体からの光を、重心と偏光特性が異なる対の光束に分割する瞳分割偏光手段と、各光束を選択的に受光する画素が二次元状に配置された撮像素子とを備える。
（２） 請求項２の撮像装置は、瞳分割偏光手段によって撮影光学系の絞り開口近傍に配置され、絞り開口を通過する被写体光を分割するようにしたものである。
（３） 請求項３の撮像装置は、瞳分割偏光手段によって被写体光を反射して分割するようにしたものである。
（４） 請求項４の撮像装置は、瞳分割偏光手段によって、対の光束のそれぞれを偏光方向が略直交する直線偏光に分割するようにしたものである。
（５） 請求項５の撮像装置は、瞳分割偏光手段が入射光を直線偏光する偏光素子と、この偏光素子からの出射光の偏光方向を異なる方向に分割して旋光する対の旋光素子とを有する。
（６） 請求項６の撮像装置は、偏光素子によって、撮像装置の正位置撮影姿勢において入射光を垂直方向に直線偏向するようにしたものである。
（７） 請求項７の撮像装置は、瞳分割偏光手段が入射光を異なる方向に旋光する対の旋光素子と、対の旋光素子それぞれからの出射光を異なる方向に偏向する対の偏光素子とを有する。
（８） 請求項８の撮像装置は、対の偏光素子から出射する対の光束が、対の旋光素子に入射する光束において略同一の直線偏光方向の成分である。
（９） 請求項９の撮像装置は、対の旋光素子が、１／２波長板またはＴＮ液晶または磁気光学素子である。
（１０） 請求項１０の撮像装置は、瞳分割偏光手段によって、右円偏光と左円偏光の対に分割するようにしたものである。
（１１） 請求項１１の撮像装置は、瞳分割偏光手段が入射光の特定方向の直線偏光成分のみを通過させる直線偏光素子と、直線偏光素子からの出射光を位相変調する対の１／４波長板とを有する。
（１２） 請求項１２の撮像装置は、瞳分割偏光手段が右旋性のコレステリック液晶素子と左旋性のコレステリック液晶素子とを有する。
（１３） 請求項１３の撮像装置は、右旋性コレステリック液晶素子と左旋性コレステリック液晶素子の円偏光変調特性を制御する制御部を有する。
（１４） 請求項１４の撮像装置は、瞳分割偏光手段が偏光特性を電気的に制御する第１偏光制御部を有する。
（１５） 請求項１５の撮像装置は、第１偏光制御部によって撮影状況に応じて偏光特性を制御するようにしたものである。
（１６） 請求項１６の撮像装置は、第１偏光制御手段によって、撮像時には入射する光の偏光状態を変化させないようにしたものである。
（１７） 請求項１７の撮像装置は、瞳分割偏光手段によって、撮影光学系の射出瞳を通過する被写体からの光を、重心と偏光特性が異なる複数対の光束に分割するようにしたものである。
（１８） 請求項１８の撮像装置は、撮像素子の画素の内の、瞳分割偏光手段により分割された対の光束の重心を結ぶ方向に延在し、対の光束の内の一方を受光する複数の第１画素の出力で表される信号波形と、対の光束の内の他方を受光する複数の第２画素の出力で表される信号波形とのズレ量を演算し、このズレ量に基づいて撮影光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段を備える。
（１９） 請求項１９の撮像装置は、撮影光学系の絞り開口の大きさを制御する絞り制御手段を備え、絞り制御手段によって、デフォーカス量が所定値以下となった後に絞り開口の大きさを大きくするようにしたものである。
（２０） 請求項２０の撮像装置は、撮像素子が、対の光束の一方を受光する第１画素と、対の光束の他方を受光する第２画素とが規則的に二次元状に配置される。
（２１） 請求項２１の撮像装置は、第１画素が対の光束の内の所定の方向に直線偏光した第１光束を受光し、第２画素が対の光束の内の第１光束とは異なる方向に直線偏光した第２光束を受光する。
（２２） 請求項２２の撮像装置は、第１画素および第２画素には、光電変換部が受光する光束の直線偏光方向を規制する直線偏光素子が一体的に備えられる。
（２３） 請求項２３の撮像装置は、第１画素の直線偏光素子が、瞳分割偏光手段により分割された対の光束の内の第１光束を第１画素の光電変換部が受光するように直線偏光方向を規制し、第２画素の直線偏光素子が、瞳分割偏光手段により分割された対の光束の内の第２光束を第２画素の光電変換部が受光するように直線偏光方向を規制する。
（２４） 請求項２４の撮像装置は、第１画素は前記対の光束の内の右円偏光した第１光束を受光し、第２画素は前記対の光束の内の左円偏光した第２光束を受光する。
（２５） 請求項２５の撮像装置は、第１画素および第２画素には、光電変換部が受光する光束の円偏光方向を規制する偏光素子が一体的に備えられる。
（２６） 請求項２６の撮像装置は、偏光素子が１／４波長板とその出射光を直線偏光に変調する直線偏光素子から構成される。
（２７） 請求項２７の撮像装置は、偏光素子が右旋性のコレステリック液晶素子と左旋性のコレステリック液晶素子とから構成される。
（２８） 請求項２８の撮像装置は、コレステリック液晶素子の円偏光変調特性を制御する制御部を備える。
（２９） 請求項２９の撮像装置は、撮像素子の各画素には、光電変換部が受光する光束の偏光特性を電気的に制御する第２偏光制御部が一体的に備えられる。
（３０） 請求項３０の撮像装置は、第２偏光制御部が撮影状況に応じて偏光特性を制御する。
（３１） 請求項３１の撮像装置は、第２偏光制御部が撮影時には光電変換部が受光する光束の偏光状態を変化させないように制御する。
（３２） 請求項３２の撮像装置は、撮像素子が、対の光束の一方を受光する第１画素と、対の光束の他方を受光する第２画素とが規則的に二次元状に配置されるとともに、第１画素群および第２画素群は異なる分光感度特性を有する複数種類の画素から構成される。
（３３） 請求項３３の撮像装置は、第１画素群と第２画素群とが千鳥配置される。
（３４） 請求項３４の撮像装置は、第１画素群および第２画素群が赤、緑、青に感度特性を有する画素がベイヤー配列される。
（３５） 請求項３５の撮像装置は、撮像素子の各画素が光電変換部を撮影光学系の絞り開口近傍に投影するマイクロレンズを備える。
（３６） 請求項３６の撮像装置は、各画素は対の光電変換部を備え、マイクロレンズにより対の光電変換部が対の光束を受光する。
（３７） 請求項３７の撮像装置は、瞳分割偏光手段または撮影光学系の絞りの位置を検出する位置検出手段を備え、対の光束を選択的に受光した画素の出力に基づいて像ズレ量を演算し、像ズレ量と位置検出手段で検出した位置に基づいて撮影光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段を備える。
(1) According to the first aspect of the present invention, pupil splitting polarization means for splitting light from a subject passing through the exit pupil of the photographing optical system into a pair of light fluxes having different centroids and polarization characteristics, and selectively receiving each light flux And an imaging device in which pixels to be arranged are two-dimensionally arranged.
(2) The imaging device according to
(3) The imaging apparatus according to
(4) In the imaging device according to
(5) The imaging device according to
(6) In the imaging device according to the sixth aspect, incident light is linearly deflected in the vertical direction by the polarizing element in the normal position photographing posture of the imaging device.
(7) The image pickup apparatus according to
(8) In the imaging device according to the eighth aspect, the pair of light beams emitted from the pair of polarizing elements are components of substantially the same linear polarization direction in the light beams incident on the pair of optical rotation elements.
(9) In the imaging apparatus according to claim 9, the pair of optical rotatory elements is a half-wave plate, a TN liquid crystal, or a magneto-optical element.
(10) The imaging apparatus according to claim 10 is configured to divide into a pair of right circularly polarized light and left circularly polarized light by a pupil division polarization unit.
(11) In the imaging apparatus according to
(12) In the imaging device according to the twelfth aspect, the pupil division polarization means includes a dextrorotatory cholesteric liquid crystal element and a levorotatory cholesteric liquid crystal element.
(13) An image pickup apparatus according to a thirteenth aspect includes a controller that controls circular polarization modulation characteristics of a dextrorotatory cholesteric liquid crystal element and a levorotatory cholesteric liquid crystal element.
(14) The imaging apparatus according to
(15) In the imaging device according to
(16) In the imaging device according to the sixteenth aspect, the polarization state of incident light is not changed during imaging by the first polarization control means.
(17) The imaging device according to
(18) The imaging device according to
(19) The image pickup apparatus according to
(20) In the imaging device according to
(21) In the imaging device according to claim 21, the first pixel receives the first light beam linearly polarized in a predetermined direction in the pair of light beams, and the second pixel is the first light beam in the pair of light beams. A second light beam linearly polarized in a different direction is received.
(22) In the imaging device according to a twenty-second aspect, the first pixel and the second pixel are integrally provided with a linear polarization element that regulates a linear polarization direction of a light beam received by the photoelectric conversion unit.
(23) In the imaging device according to claim 23, the linearly polarizing element of the first pixel receives the first light beam of the pair of light beams divided by the pupil-dividing polarization means, so that the photoelectric conversion unit of the first pixel receives light. The linear polarization direction is regulated, and the linear polarization element of the second pixel is set so that the photoelectric conversion unit of the second pixel receives the second light beam of the pair of light beams divided by the pupil division polarization unit. regulate.
(24) In the imaging device according to claim 24, the first pixel receives the first circularly polarized first light beam in the pair of light beams, and the second pixel has the second circularly polarized second light beam in the pair of light beams. Receives light flux.
(25) In the imaging device according to claim 25, the first pixel and the second pixel are integrally provided with a polarizing element that regulates a circular polarization direction of a light beam received by the photoelectric conversion unit.
(26) In the imaging device according to a twenty-sixth aspect, the polarizing element includes a quarter-wave plate and a linearly polarizing element that modulates the emitted light to linearly polarized light.
(27) In the imaging device according to claim 27, the polarizing element includes a right-handed cholesteric liquid crystal element and a left-handed cholesteric liquid crystal element.
(28) The image pickup apparatus according to a twenty-eighth aspect includes a control unit that controls the circular polarization modulation characteristic of the cholesteric liquid crystal element.
(29) In the image pickup apparatus according to
(30) In the imaging device according to a thirtieth aspect, the second polarization control unit controls the polarization characteristics in accordance with the photographing situation.
(31) In the imaging device according to the thirty-first aspect, the second polarization control unit performs control so that the polarization state of the light beam received by the photoelectric conversion unit is not changed during photographing.
(32) In the imaging device according to a thirty-second aspect, the imaging device includes a first pixel that receives one of the pair of light beams and a second pixel that receives the other of the pair of light beams, which are regularly arranged in two dimensions. In addition, the first pixel group and the second pixel group are composed of a plurality of types of pixels having different spectral sensitivity characteristics.
(33) In the imaging device according to a thirty-third aspect, the first pixel group and the second pixel group are arranged in a staggered manner.
(34) In the imaging device according to a thirty-fourth aspect, pixels having sensitivity characteristics of red, green, and blue are arranged in a Bayer array in the first pixel group and the second pixel group.
(35) In the imaging device according to a thirty-fifth aspect, each pixel of the imaging element includes a microlens that projects the photoelectric conversion unit in the vicinity of the aperture opening of the photographing optical system.
(36) In the imaging device according to a thirty-sixth aspect, each pixel includes a pair of photoelectric conversion units, and the pair of photoelectric conversion units receives a pair of light beams by a microlens.
(37) The image pickup apparatus according to
本発明によれば、二つの像の合致度が高く、高精度の焦点検出が可能になる。 According to the present invention, the degree of coincidence between two images is high, and high-precision focus detection is possible.
まず、図１は一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示す。撮影光学系の光軸９１に沿って撮影光学系に入射する光束１００は、あらゆる方向に直線偏光した光の集まりである。入射光束１００の内の所定の方向の偏光成分１０１（図では垂直方向）のみが、撮影光学系近傍に配置された瞳分割偏光部材１１０を通過する。
First, FIG. 1 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment. A
瞳分割偏光部材１１０は、瞳部分９２（以下、測距瞳９２と呼ぶ）を通過する光束の直線偏光方向を所定角度回転するとともに、瞳部分９３（以下、測距瞳９３と呼ぶ）を通過する光束の直線偏光方向を上記所定角度とは異なる角度回転する。測距瞳９２から出射する光束１０２は所定方向に直線偏光している。また、測距瞳９３から出射する光束１０３は光束１０２の直線偏光方向と略直交する方向に直線偏光している。
The pupil
撮像素子２１１は、光束１０２の直線偏光方向の光を選択的に受光する画素２１２と、光束１０３の直線偏光方向の光を選択的に受光する画素２１３とが、測距瞳９２，９３の並び方向に交互に配列されている。
In the
このような構成により、画素２１２と２１３はそれぞれ、撮影光学系に入射する撮影光束の中の同一方向に直線偏光した成分の光束を受光することができる。瞳分割偏光部材１１０を出射する直線偏光方向の異なる２つの光束１０２，１０３をハーフミラー等で波面分割することなく、撮像素子２１１上の画素２１２，２１３を用いて空間的に分離して検出することができる。
With such a configuration, each of the
本願発明の撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した一実施の形態を説明する。図２は一実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す。デジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、これらはマウント部２０４により結合される。このデジタルスチルカメラ２０１の交換レンズ２０２は、上述した瞳分割偏光部材１１０を備えている。
An embodiment in which the imaging apparatus of the present invention is applied to a digital still camera will be described. FIG. 2 shows a configuration of a digital still camera according to an embodiment. The digital
交換レンズ２０２は瞳分割偏光部材１１０、レンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２０７、レンズ駆動制御装置２０６を備えている。レンズ駆動制御装置２０６は、瞳分割偏光部材１１０の制御と位置検出、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２０７の駆動制御、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２０７の状態検出、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によるレンズ情報の送信とカメラ情報の受信などを行う。なお、瞳分割偏光部材１１０は絞り２０７に近接（図では前側）して配置される。
The
カメラボディ２０３は撮像素子２１２、電気接点２１３、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２は交換レンズ２０２の予定結像面に配置され、交換レンズ２０２により結像された被写体像を画像信号に変換する。ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２からの画像信号の読み出しと画像信号の補正、レンズ駆動制御装置２０６との通信（レンズ情報の受信／カメラ情報（デフォーカス量）などの送信）、交換レンズ２０２の焦点調節状態の検出、デジタルスチルカメラ全体の動作制御などを行う。
The
液晶表示素子駆動回路２１５は、ボディ駆動制御装置２１４の制御にしたがって液晶ビューファインダ（ＥＶＦ：電気的ビューファインダー）の液晶表示素子２１６を駆動する。接眼レンズ２１７は撮影者が液晶表示素子２１６を観察するためのレンズである。メモリカード２１９は画像信号を格納記憶するための画像ストレージである。ボディ駆動制御装置２１４とレンズ駆動制御装置２０６は、マウント部２０４に設けられた電気接点部２１３を介して各種情報（レンズ情報、フォーカシングレンズ駆動のためのデフォーカス量等）の授受を行う。
The liquid crystal display
撮像素子２１２には後述する画素が二次元状に配置されている。交換レンズ２０２を通過して撮像素子２１１上に形成された被写体像は撮像素子２１１により光電変換され、その出力はボディ駆動制御装置２１４へ送られる。ボディ駆動制御装置２１４は、画素出力に基づき所定の焦点検出位置でのデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は撮像素子２１１の出力に基づき生成した画像信号をメモリカード２１９に格納する。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、この画像信号を液晶表示素子２１６に表示させる。撮影者は液晶表示素子２１６に表示された画像を接眼レンズ２１７を介して観察することができる。
Pixels to be described later are arranged two-dimensionally on the
カメラボディ２０３には不図示の操作部材（シャッターボタン、焦点検出位置の設定部材等）が設けられており、ボディ駆動制御装置２１４はこれらの操作部材からの操作状態信号を検出し、検出結果に応じた動作（撮像動作、焦点検出位置の設定動作）の制御を行う。
The
レンズ駆動制御装置２０６は、レンズ情報をフォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じて変更する。具体的には、レンズ２０８、２１０の位置、絞り２０７の位置および瞳分割偏光部材１１０の位置をモニターし、これらのモニター情報に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからモニター情報に応じたレンズ情報を選択する。レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づきレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量に基づきフォーカシングレンズ２１０を不図示のモーター等の駆動源により合焦点へと駆動する。
The lens
図３は瞳分割偏光部材１１０の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)〜(ｄ)は光の入射方向から見た正面図である。(ａ)図に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０が、光出射側に旋光素子１３０がそれぞれ配置されている。(ｂ)図に示すように、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
3A and 3B show the configuration of the pupil
ここで、垂直方向とは、図２に示す撮像装置における通常の撮影姿勢（正位置撮影姿勢）を基準とした場合の方向である。通常の撮影姿勢では、水面などの水平な反射面（自然界では存在頻度が高い）から反射される光は水平方向の直線偏光成分を多く含む。したがって、垂直方向の直線偏光成分のみを透過させることによって、水面などの水平面の反射成分を除去し、良好な撮影結果を得ることが可能となる。 Here, the vertical direction is a direction based on a normal photographing posture (normal position photographing posture) in the imaging apparatus shown in FIG. In a normal photographing posture, light reflected from a horizontal reflecting surface such as the water surface (which frequently exists in nature) contains a lot of horizontal linearly polarized light components. Therefore, by transmitting only the linearly polarized light component in the vertical direction, it is possible to remove the reflection component of the horizontal surface such as the water surface and obtain a good photographing result.
(ｃ)図に示すように、旋光素子１３０は垂直方向に対し＋２２．５度および−２２．５度傾いた光学軸を持つ１／２波長位相シフト素子(１／２波長板)１３２、１３３から成る。１／２波長板１３２と１３３は、入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。１／２波長板１３２と１３３は、可視光の波長範囲において１／２波長位相シフト効果を有する。
(c) As shown in the figure, the
(ｄ)図に示すように、旋光素子１３２から出射する光束１１２は直線偏光方向が＋４５度回転される。一方、旋光素子１３３から出射する光束１１３は直線偏光方向が−４５度回転される。光束１１２と１１３は互いに直線偏光方向が直交する。
(d) As shown in the figure, the linear polarization direction of the
図４は撮像素子２１１の全体模式図（正面図）である。撮像素子２１１は、直線偏光方向が垂直方向から+４５度傾いた直線偏光成分を受光する第１画素２１２と、直線偏光方向が垂直方向から−４５度傾いた直線偏光成分を受光する第２画素２１３とが、交互に水平方向に並んだ画素行が垂直方向に配列された構造となっている。
FIG. 4 is an overall schematic diagram (front view) of the
図５は撮像素子２１１の部分拡大図（正面図）である。第１画素２１２と第２画素２１３は、市松模様状に二次元状に配列される。水平方向に瞳分割され互いに直交した方向に直線偏光した光束により形成される２像は、焦点調節状態に応じて撮像素子２１１上で水平方向に相対的にずれる。一方の像の空間分布は、第１画素２１２の水平方向の配列（例えば２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、・・・）によって受光される。他方の像の空間分布は、第２画素２１３の水平方向の配列（例えば２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、・・・）によって受光される。撮像素子２１１のどの部分の画素を焦点検出に用いるかによって、焦点検出位置の選択が可能になる。
FIG. 5 is a partially enlarged view (front view) of the
図６は偏光型瞳分割位相差検出方式による焦点検出を説明するための図であり、(ａ)は図２の光軸を含む紙面に垂直な面における断面図、(ｂ)は偏光素子配列の正面図である。９０は、交換レンズ２０２の予定結像面に配置された撮像素子２１１の前方ｄ４の距離にある交換レンズ２０２の射出瞳面（絞り２０７および絞り２０７より後方の光学系によって決定される面）である。９１は交換レンズ２０２の光軸である。また、９２、９３は一対の測距瞳、すなわち瞳分割偏光部材１１０により瞳分割された一対の光束が絞り２０７の開口により制限されてできる射出瞳面９０の一対の領域であり、図６では模式的に楕円で示す。
6A and 6B are views for explaining focus detection by the polarization type pupil division phase difference detection method, in which FIG. 6A is a sectional view in a plane perpendicular to the paper surface including the optical axis in FIG. 2, and FIG. FIG.
１４ａ、１４ｂは＋４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９２を出射する直線偏光の光を透過する。また、１５ａ、１５ｂは−４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９３出射する直線偏光の光を透過する。７２，８２は測距瞳９２を出射する光束で、＋４５度方向に直線偏光されている。また、７３，８３は測距瞳９３を出射する光束で、−４５度方向に直線偏光されている。
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂは光電変換部である。１つの画素は光電変換部とその前に配置された偏光素子とから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。偏光素子も光電変換部上に一体的に形成される。なお、図６では隣接する４画素を模式的に例示するが、他の画素も同様である。光電変換部１２ａと偏光素子１４ａの組み合わせ、および光電変換部１２ｂと偏光素子１４ｂの組み合わせが、第１画素２１２を形成する。また、光電変換部１３ａと偏光素子１５ａの組み合わせ、および光電変換部１３ｂと偏光素子１５ｂの組み合わせが、第２画素２１３を形成する。
図６(ｂ)に示すように、偏光素子１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂは、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束を交互に透過するように配置される。図６(ａ)において、光電変換部１２ａには、測距瞳９２を出射する光束７２と測距瞳９３を出射する光束が向かう。偏光素子１４ａは測距瞳９２を出射する光束７２を透過し、測距瞳９３を出射する光束を阻止する。光電変換部１２ａは、光束７２が光電変換部１２ａ上に形成する像の光強度に対応した信号を出力する。
As shown in FIG. 6B, the
光電変換部１３ａには、測距瞳９３を出射する光束７３と測距瞳９２を出射する光束が向かう。偏光素子１５ａは測距瞳９３を出射する光束７３を透過し、測距瞳９２を出射する光束を阻止する。光電変換部１３ａは、光束７３が光電変換部１３ａ上に形成する像の光強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部１２ｂには、測距瞳９２を出射する光束８２と測距瞳９３を出射する光束が向かう。偏光素子１４ｂは測距瞳９２を出射する光束８２を透過し、測距瞳９３を出射する光束を阻止する。光電変換部１２ｂは、光束８２が光電変換部１２ｂ上に形成する像の光強度に対応した信号を出力する。
The
光電変換部１３ｂには、測距瞳９３を出射する光束８３と測距瞳９２を出射する光束が向かう。偏光素子１５ｂは測距瞳９３を出射する光束８３を透過し、測距瞳９２を出射する光束を阻止する。光電変換部１３ｂは、光束８３が光電変換部１３ｂ上に形成する像の光強度に対応した信号を出力する。
A
上述した第１画素２１２と第２画素２１３を直線状に多数配置し、各画素の光電変換部の出力を測距瞳９２および測距瞳９３に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９２と測距瞳９３を各々通過する焦点検出光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことにより、いわゆる偏光型瞳分割位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。像ズレ量は光軸に対して垂直な面内の方向のズレ量であるから、これを後述する方式により光軸方向のズレ量、すなわちデフォーカス量（撮像素子面と光学系の合焦面との光軸方向の偏差）に変換する。
A large number of the
図７は、一実施の形態のデジタルスチルカメラ（撮像装置）２０１の動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置２１４は、カメラ２０１の電源スイッチ（不図示）がオンされるとこの動作を繰り返し実行する。ステップ１００で電源がオンされるとステップ１１０へ進み、絞りを“撮影Ｆ値”、すなわち被写界の輝度または手動操作に応じて設定される絞り開口の大きさに設定して撮像を行い、画素のデータを読み出し、電子ビューファインダーに表示させる。ステップ１２０において、“焦点検出Ｆ値”、すなわち焦点検出用の画素のデータを読み出す場合に適用される絞り開口の大きさをデフォーカス量の大きさに応じて決定する。
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the digital still camera (imaging device) 201 according to the embodiment. The body
図８を参照して焦点検出Ｆ値について説明する。瞳分割偏光部材１１０を出射する光束１１２，１１３は、瞳分割偏光部材１１０の直後に配置された絞りの開口の大きさにより制限を受ける。絞りが大きな開口８８の場合には、光束１１２，１１３が制限された光束１１２ａ、１１３ａの重心１１５、１１６の瞳の並び方向（水平方向）の間隔はＧ１となる。一方、絞りが小さい開口８９の場合には、光束１１２，１１３が制限された光束１１２ｂ、１１３ｂの重心１１７、１１８の瞳の並び方向（水平方向）の間隔はＧ２となる。間隔Ｇ２は間隔Ｇ１より狭くなる。
The focus detection F value will be described with reference to FIG. The light beams 112 and 113 emitted from the pupil
同一のデフォーカス量の場合に、光束１１２ａ、１１３ａが形成する一対の像のズレ量（間隔Ｇ１に略比例）は、光束１１２ｂ、１１３ｂが形成する一対の像のズレ量（間隔Ｇ２に略比例）より大きくなる。デフォーカス量が小さな合焦近傍では、焦点検出時に絞り開口を大きくして焦点検出精度を向上させる。同一のデフォーカス量の場合に、光束１１２ａ、１１３ａ（光束が太い）が形成する一対の像のコントラストは、光束１１２ｂ、１１３ｂ（光束が細い）が形成する一対の像のコントラストより低くなる。 In the case of the same defocus amount, the shift amount of the pair of images formed by the light beams 112a and 113a (substantially proportional to the gap G1) is the shift amount of the pair of images formed by the light beams 112b and 113b (substantially proportional to the gap G2). ) Bigger. In the vicinity of in-focus where the defocus amount is small, the aperture opening is enlarged during focus detection to improve focus detection accuracy. In the case of the same defocus amount, the contrast of the pair of images formed by the light beams 112a and 113a (thick light beam) is lower than the contrast of the pair of images formed by the light beams 112b and 113b (thin light beam).
デフォーカス量が大きな状態では、もともと像のコントラストが低下して像ズレ量の検出が困難になり焦点検出不能となりやすいので、デフォーカス量が大きな場合には焦点検出時に絞り開口を絞り込んで小さくし、焦点検出不能を回避する。また、初回の焦点検出時あるいは前回焦点検出不能時にも、絞り開口を絞り込んで小さくし、焦点検出不能を回避する。 When the defocus amount is large, the contrast of the image is originally lowered, making it difficult to detect the image misalignment and making it impossible to detect the focus.If the defocus amount is large, the aperture opening is narrowed down to reduce the focus. , Avoiding the inability to detect the focus. Also, when the first focus is detected or when the previous focus cannot be detected, the aperture is narrowed down to avoid the inability to detect the focus.
図７のステップ１３０において、焦点検出位置の画素領域に対応した第１画素のデータおよび第２画素のデータに基づいて後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理）を行い、像ズレ量を演算する。なお、焦点検出位置は不図示の操作部材を用いて撮影者により指定されているものとする。続くステップ１４０では、焦点検出Ｆ値および測距瞳距離に応じて像ズレ量をデフォーカス量に変換する（詳細を後述する）。ステップ１５０で合焦近傍か否か、つまり算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。
In
合焦近傍でないと判定した場合はステップ１６０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を合焦位置に駆動させ、ステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。なお、焦点検出不能な場合もこのステップ１６０へ分岐し、レンズ駆動制御装置２０６へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を無限から至近までの間でスキャン駆動させ、ステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。
If it is determined that the focus is not close, the process proceeds to step 160, the defocus amount is transmitted to the lens
一方、合焦近傍であると判定した場合はステップ１７０へ進み、不図示の操作部材の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判定する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合は、ステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップ１８０へ進み、レンズ駆動制御装置２０６に対して絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を撮影Ｆ値（撮影者または自動により設定されたＦ値）にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子２１１に撮像動作を行わせ、撮像素子２１１の全画素からデータを読み出して、メモリーカード２１９に格納する。メモリーカード２１９に保存する前に、画像処理（周囲画素に基づく補間処理、高周波成分カット処理等）を行ってもよい。その後、ステップ１１０へ戻って上記動作を繰り返す。
On the other hand, if it is determined that it is in the vicinity of the in-focus state, the process proceeds to step 170, and it is determined whether or not a shutter release has been performed by operating an operation member not shown. If it is determined that the shutter release has not been performed, the process returns to step 110 and the above operation is repeated. If it is determined that the shutter release has been performed, the process proceeds to step 180, where an aperture adjustment command is transmitted to the lens
図７のステップ１３０における像ズレ検出演算処理について説明する。撮像素子２１１において、水平方向に延在する同一行に属する一対のデータ系列、例えば図５に示す第１画素の列（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、・・・）のデータ系列と、第２画素の列（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、・・・）のデータ系列の組み合わせで像ズレ検出を行う。
The image shift detection calculation process in
一対のデータ系列を（Ｅ１〜ＥＬ）、（Ｆ１〜ＦＬ）と一般化して表現した場合に、データ系列（Ｅ１〜ＥＬ）に対しデータ系列（Ｆ１〜ＦＬ）を相対的にずらしながら次式ににより２つのデータ列間のずらし量ｋにおける相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ｅｎ−Ｆｎ＋ｋ｜ ・・・（１）
（１）式において、Σ演算においてｎのとる範囲は、ずらし量ｋに応じてＥｎ,Ｆｎ＋ｋのデータが存在する範囲に限定される。また、ずらし量ｋは整数であり、一対のデータの検出ピッチを単位とした相対的シフト量である。
When a pair of data series is expressed by generalization as (E1 to EL) and (F1 to FL), the data series (F1 to FL) is relatively shifted with respect to the data series (E1 to EL) and To calculate the correlation amount C (k) in the shift amount k between the two data strings.
C (k) = Σ | En−Fn + k | (1)
In the equation (1), the range taken by n in the Σ operation is limited to the range where En, Fn + k data exists according to the shift amount k. The shift amount k is an integer, and is a relative shift amount in units of the detection pitch of a pair of data.
（１）式による演算結果は、図９(ａ)に示すように、一対のデータ系列の相関が高いシフト量（図９(ａ)ではｋ＝ｋｊ＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が最小（小さいほど相関度が高い）になる。次に、下記（２）〜（５）式による３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する最小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。
ｘ＝ｋj＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（２），
Ｃ(ｘ)＝ Ｃ(ｋj)−｜Ｄ｜ ・・・（３），
Ｄ＝｛Ｃ(ｋj-１)−Ｃ(ｋj＋１)｝／２ ・・・（４），
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ(ｋj＋１)−Ｃ(ｋj)，Ｃ(ｋj-１)−Ｃ(ｋj)｝ ・・・（５）
（２）式で求めたシフト量ｘに検出ピッチ（同一種類の画素の配置ピッチ）を乗じて像ズレ量Ｘに換算する。
As shown in FIG. 9A, the calculation result according to the equation (1) indicates that the correlation amount C (k) is the shift amount (k = kj = 2 in FIG. 9A) where the correlation between the pair of data series is high. The minimum (the smaller the value, the higher the degree of correlation). Next, a shift amount x that gives a minimum value C (x) with respect to the continuous correlation amount is obtained using a three-point interpolation method according to the following equations (2) to (5).
x = kj + D / SLOP (2),
C (x) = C (kj) − | D | (3),
D = {C (kj-1) -C (kj + 1)} / 2 (4),
SLOP = MAX {C (kj + 1) -C (kj), C (kj-1) -C (kj)} (5)
The shift amount x obtained by the equation (2) is multiplied by the detection pitch (arrangement pitch of pixels of the same type) to be converted into the image shift amount X.
焦点検出の可能または不能、つまり像ズレ量Ｘの信頼性があるかどうかは、次のようにして判定される。図９(ｂ)に示すように、一対のデータ系列の相関度が低い場合は、内挿された相関量の最小値Ｃ(ｘ)の値が大きくなる。したがって、Ｃ(ｘ)が所定値以上の場合は信頼性が低く焦点検出不能であると判定する。あるいは、Ｃ(ｘ)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ(ｘ)を除した値が所定値以上の場合は信頼性が低く焦点検出不能であると判定する。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出された像ズレ量Ｘの信頼性が低く焦点検出不能であると判定する。 Whether or not focus detection is possible, that is, whether or not the image shift amount X is reliable is determined as follows. As shown in FIG. 9B, when the degree of correlation between the pair of data series is low, the value of the minimum value C (x) of the interpolated correlation amount becomes large. Therefore, when C (x) is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the reliability is low and focus detection is impossible. Alternatively, in order to normalize C (x) with the contrast of data, when the value obtained by dividing C (x) by SLOP that is proportional to the contrast is equal to or greater than a predetermined value, the reliability is low and focus detection is impossible. Is determined. Alternatively, when SLOP that is a value proportional to the contrast is equal to or less than a predetermined value, it is determined that the subject has low contrast, the reliability of the calculated image shift amount X is low, and focus detection is impossible.
図７(ｃ)に示すように、一対のデータ系列の相関度が低く、所定のシフト範囲ｋmin〜ｋmaxの間で相関量Ｃ(ｋ)の落ち込みがない場合は、最小値Ｃ(ｘ)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。 As shown in FIG. 7C, when the correlation between the pair of data series is low and there is no drop in the correlation amount C (k) between the predetermined shift ranges kmin to kmax, the minimum value C (x) is set. In such a case, it is determined that the focus cannot be detected.
次に、図７のステップ１４０における像ズレ量からデフォーカス量への変換処理の詳細を説明する。焦点検出が可能であった場合は、算出された像ズレ量をデフォーカス量に変換する。図１０に像ズレ量とデフォーカス量の関係を示す。図では、光軸９１上にある点像被写体（黒地に白点）に対して、測距瞳９２，９３を通過して結像する光束６２，６３と撮像素子が配置された予定結像面Ｐ０の関係を示している。
Next, details of the conversion processing from the image shift amount to the defocus amount in
図１０(ａ−１)に示すように、光束６２，６３の結像位置Ｐ１が予定結像面Ｐ０より後方である場合は、予定結像面Ｐ０からの結像位置Ｐ１のデフォーカス量ｄ（光線の進行方向を−とする）に応じて、予定結像面Ｐ０上には測距瞳９２，９３を通過する光束６２，６３によって一対の像５２，５３が形成される。図１０(ａ−２)に示すように、測距瞳９２を通過する光束６２によって形成される像５２は、測距瞳９３を通過する光束６３によって形成される像５３から像ズレ量Ｘ（−方向）だけ変位している。
As shown in FIG. 10 (a-1), when the imaging position P1 of the light beams 62 and 63 is behind the planned imaging plane P0, the defocus amount d of the imaging position P1 from the planned imaging plane P0. In accordance with (the traveling direction of the light is −), a pair of
また、図１０(ｂ−１)に示すように、光束６２，６３の結像位置Ｐ２が予定結像面Ｐ０に一致している場合（合焦）には、予定結像面Ｐ０からの結像位置Ｐ１のデフォーカス量ｄは０でとなる。図１０(ｂ−２)に示すように、測距瞳９２を通過する光束６２によって形成される像５２は、測距瞳９３を通過する光束６３によって形成される像５３と一致し、像ズレ量Ｘが０になる。
Further, as shown in FIG. 10 (b-1), when the imaging position P2 of the light beams 62 and 63 coincides with the planned imaging plane P0 (in-focus), the connection from the planned imaging plane P0. The defocus amount d of the image position P1 is zero. As shown in FIG. 10 (b-2), the
さらに、図１０(ｃ−１)に示すように、光束６２，６３の結像位置Ｐ３が予定結像面Ｐ０より前方である場合は、予定結像面Ｐ０からの結像位置Ｐ３のデフォーカス量ｄに応じて、予定結像面Ｐ０上には測距瞳９２，９３を通過する光束６２，６３によって一対の像５２，５３が形成される。この場合は、図１０(ａ−１)に示す場合と像の位置関係が逆転する。図１０(ｃ−２)に示すように、測距瞳９２を通過する光束６２によって形成される像５２は、測距瞳９３を通過する光束６３によって形成される像５３から像ズレ量Ｘ（＋方向）だけ変位している。
Furthermore, as shown in FIG. 10 (c-1), when the imaging position P3 of the light beams 62 and 63 is ahead of the planned imaging plane P0, the defocusing of the imaging position P3 from the planned imaging plane P0. In accordance with the amount d, a pair of
予定結像面Ｐ０から測距瞳９２，９３までの距離Ｚ（測距瞳距離）は、瞳分割偏光部材１１０または絞り２０７の位置と絞り以降にある光学系の配置に基づいて演算により求めることができる。測距瞳９２，９３の重心間隔Ｈは、図８に示す重心間隔Ｇ１，Ｇ２を射出瞳面９０の距離に換算することによって得られる。像ズレ量Ｘ、測距瞳重心間隔Ｈおよび測距瞳距離Ｚにより、結像位置の予定結像面に対するデフォーカス量ｄを次式により求めることができる。
ｄ＝Ｘ・Ｚ／（Ｘ＋Ｈ） ・・・（６）
また、一対のデータ系列がぴったり合致した場合（Ｘ＝０）の場合は、実際にはデータ列が検出ピッチの半分だけずれた状態となるので、（２）式で求めたシフト量ｘはデータピッチの半分だけオフセットされて像ズレ量Ｘに換算され、（６）式に適用される。
The distance Z (ranging pupil distance) from the planned imaging plane P0 to the
d = X · Z / (X + H) (6)
When the pair of data series exactly match (X = 0), the data string is actually shifted by half of the detection pitch, so the shift amount x obtained by equation (2) is the data It is offset by half of the pitch, converted to an image shift amount X, and applied to equation (6).
《撮像素子の変形例》
図１１は、一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出に適用可能な瞳分割偏光部材の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)と(ｃ)は光入射方向から見た正面図である。図１１(ａ)において、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に旋光素子１５０と、光出射側に直線偏光素子１４０とが配置される。図１１(ｂ)において、旋光素子１５０は、垂直方向に対して入射光の直線偏光の角度を＋４５度および−４５度回転させる液晶素子１５２、１５３から成る。液晶素子１５２と１５３は、入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。液晶素子１５２と１５３には、捩れ角が＋４５度、−４５度のツイステッドネマチック液晶を硬化したものが使用される。
<< Modification of image sensor >>
FIG. 11 shows a configuration of a modified example of the pupil-dividing polarizing member applicable to the polarization-type pupil-dividing phase difference detection according to the embodiment, where (a) is a cross-sectional view, and (b) and (c) are light incident directions. It is the front view seen from. In FIG. 11A, the pupil-dividing
図１１(ｃ)において、直線偏光素子１４０は、垂直方向に対して入射光の直線偏光の角度が＋４５度および−４５度の直線偏光成分のみを通過させる直線偏光素子部１４２、１４３から成る。直線偏光素子部１４２から出射する光束は直線偏光方向が＋４５度となり、直線偏光素子部１４３から出射する光束は直線偏光方向が−４５度となる。直線偏光素子部１４２、１４３から出射する光束は、旋光素子１５０に入射する前の直線偏光方向が垂直方向に揃っている。
In FIG. 11C, the linearly
図１２は、一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出に適用可能な撮像素子の変形例の構成を示し、(ａ)が断面図、(ｂ)が正面図である。なお、以下では図６を参照して説明する。１６ａ、１６ｂは入射光の直線偏光方向を−４５度回転する旋光素子であり、１７ａ、１７ｂは入射光の直線偏光方向を＋４５度回転する旋光素子である。これらの旋光素子は、捩れ角が＋４５度、−４５度のツイステッドネマチック液晶を硬化したものが使用される。また、１８は旋光素子１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂと光電変換部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの間に配置された直線偏光素子である。
FIGS. 12A and 12B show a configuration of a modification of the imaging device applicable to the polarization type pupil division phase difference detection according to the embodiment, in which FIG. 12A is a cross-sectional view and FIG. 12B is a front view. In the following, description will be given with reference to FIG.
図１２(ａ)において、１つの画素は光電変換部とその前に配置された偏光素子および旋光素子とから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。偏光素子１８および旋光素子１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂも光電変換部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ上に一体的に形成される。なお、図１２では隣接する４画素を模式的に例示するが、他の画素も同様である。図１２(ｂ)に示すように、旋光素子１６ａ、１７ａ、１６ｂ、１６ｂは測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束を交互に透過するように配置される。
In FIG. 12A, one pixel is composed of a photoelectric conversion unit, a polarizing element and an optical rotator arranged in front of it. The pixels are formed on the
光電変換部１２ａ、旋光素子１６ａおよび偏光素子１８の組み合わせ（光電変換部１２ｂ、旋光素子１６ｂおよび偏光素子１８の組み合わせ）によって、測距瞳９２を出射する光束７２は、旋光素子１６ａで直線偏光方向が垂直方向に戻され、偏光素子１８を通過して光電変換部１２ａに受光される。測距瞳９３を出射する光束は、旋光素子１６ａで直線偏光方向が水平方向に回転され、偏光素子１８により通過を阻止されるので、光電変換部１２ａに受光されない。
The
光電変換部１３ａ、旋光素子１７ａおよび偏光素子１８の組み合わせ（光電変換部１３ｂ、旋光素子１７ｂおよび偏光素子１８の組み合わせ）によって、測距瞳９３を出射する光束７３は、旋光素子１７ａで直線偏光方向が垂直方向に戻され、偏光素子１８を通過して光電変換部１３ａに受光される。測距瞳９２を出射する光束は、旋光素子１７ａで直線偏光方向が水平方向に回転され、偏光素子１８により通過を阻止されるので、光電変換部１３ａに受光されない。
The
図１３は、一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出に適用可能な撮像素子の他の変形例の構成を示し、(ａ)が断面図、(ｂ)が正面図である。なお、以下では図６を参照して説明する。２０ａ、２０ｂは入射光の直線偏光方向を−４５度回転する旋光素子であり、２１ａ、２１ｂは入射光の直線偏光方向を＋４５度回転する旋光素子である。これらの旋光素子は、磁気光学効果（ファラデー効果）により直線偏光方向＋４５度、−４５度回転する材料（磁性ガーネット膜）である。また、１９は旋光素子の旋光効果を電気的に制御するための透明電極であり、透明電極１９に所定の電圧を加えるとともに、不図示の外部磁場を印加することにより、磁性ガーネット膜の磁化方向を制御し、旋光効果の有無を制御することができる。１８は旋光素子と光電変換部の間に配置された直線偏光素子である。
FIGS. 13A and 13B show a configuration of another modification of the image sensor that can be applied to the polarization-type pupil division phase difference detection according to the embodiment, where FIG. 13A is a cross-sectional view and FIG. 13B is a front view. In the following, description will be given with reference to FIG.
図１３(ａ)において、１つの画素は光電変換部とその前に配置された偏光素子、旋光素子および透明電極とから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。偏光素子１８、旋光素子２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂおよび透明電極１９も光電変換部１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ上に一体的に形成される。なお、図１３では隣接する４画素を模式的に例示するが、他の画素も同様である。
In FIG. 13A, one pixel is composed of a photoelectric conversion unit and a polarizing element, an optical rotator, and a transparent electrode arranged in front of it. The pixels are formed on the
図１３(ｂ)に示すように、旋光素子２０ａ、２１ａ、２０ｂ、２１ｂは、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束とを交互に透過するように配置される。光電変換部１２ａ、旋光素子２０ａおよび偏光素子１８の組み合わせ（光電変換部１２ｂ、旋光素子２０ｂおよび偏光素子１８の組み合わせ）によって、測距瞳９２を出射する光束７２は、旋光素子２０ａで直線偏光方向が垂直方向に戻され、偏光素子１８を通過して光電変換部１２ａに受光される。測距瞳９３を出射する光束は、旋光素子２０ａで直線偏光方向が水平方向に回転され、偏光素子１８により通過を阻止されるので、光電変換部１２ａに受光されない。
As shown in FIG. 13B, the
光電変換部１３ａ、旋光素子２１ａおよび偏光素子１８の組み合わせ（光電変換部１３ｂ、旋光素子２１ｂおよび偏光素子１８の組み合わせ）によって、測距瞳９３を出射する光束７３は、旋光素子２１ａで直線偏光方向が垂直方向に戻され、偏光素子１８を通過して光電変換部１３ａに受光される。測距瞳９２を出射する光束は、旋光素子２１ａで直線偏光方向が水平方向に回転され、偏光素子１８により通過を阻止されるので、光電変換部１３ａに受光されない。
The
透明電極１９の制御により、焦点検出時は、旋光素子２０ａ、２０ｂにより入射光の直線偏光方向を−４５度回転し、旋光素子２１ａ、２１ｂにより入射光の直線偏光方向を＋４５度回転する。撮影時は、旋光素子２０ａ、２０ｂにより入射光の直線偏光方向を−４５度以外の方向に調整して回転し、また旋光素子２１ａ、２１ｂにより入射光の直線偏光方向を＋４５度以外の方向に調整して回転する。回転方向の調整により、偏光素子１８を通過する光量が減少する。これにより、絞り開口の大きさや露光時間を制御することなく、撮影光量を制御することが可能になる。
By controlling the
図１４は、円偏光を用いた一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示す。撮影光学系の光軸９１に沿って撮影光学系に入射する光束１００は、あらゆる方向に直線偏光した光の集まりである。入射光束１００の内の所定の方向の偏光成分１０１（図では垂直方向）のみが、撮影光学系近傍に配置された瞳分割偏光部材１１０を通過する。瞳分割偏光部材１１０は垂直方向に偏波面を持つ直線偏光１０１を右円偏光と左円偏光に分割し、右円偏光成分は測距瞳９２を通過し、左円偏光成分は測距瞳９３を通過する。測距瞳９２から出射する光束１４２は右円偏光しており、また測距瞳９３から出射する光束１４３は左円偏光している。撮像素子２１１には、光束１４２の右円偏光を選択的に受光する画素２１２と、光束１４３の左円偏光を選択的に受光する画素２１３とが測距瞳９２，９３の並び方向に交互に配列されている。
FIG. 14 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment using circularly polarized light. A
図１５は、図１４に示す一実施の形態の円偏光型瞳分割位相差検出に適用可能な瞳分割偏光部材１１０の構成を示し、(ａ)は断面図、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は光入射方向から見た正面図である。図１５(ａ)に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０と光出射側に円偏光素子１６０が配置される。図１５(ｂ)において、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
FIG. 15 shows a configuration of the pupil
図１５(ｃ)に示すように、円偏光素子１６０は垂直方向に対し、＋４５度および−４５度傾いた光学軸を持つ１／４波長位相シフト素子(１／４波長板)１６２、１６３から成る。１／４波長板１６２と１６３は、入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。１／４波長板１６２と１６３は、可視光の波長範囲において１／４波長位相シフト効果を有する。また、図１５(ｄ)に示すように、円偏光素子１６２は入射する垂直方向の直線偏光を右回転の円偏光に変換し、円偏光素子１６２から出射する光束１４２は右円偏光となる。円偏光素子１６３は入射する垂直方向の直線偏光を左回転の円偏光に変換し、円偏光素子１６３から出射する光束１４３は左円偏光となる。
As shown in FIG. 15 (c), the circularly
図１６は、図１４に示す一実施の形態の円偏光型瞳分割位相差検出に適用可能な撮像素子２１１の部分拡大図である。画素２２２と画素２２３は市松模様状に二次元状に配列される。水平方向に瞳分割され互いに反対回転方向に円偏光した光束により形成される２像は、焦点調節状態に応じて撮像素子２１１上で水平方向に相対的にずれる。一方の像の空間分布は、画素２２２の水平方向の配列（例えば２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、・・・）によって受光される。また、他方の像の空間分布は、画素２２３の水平方向の配列（例えば２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、・・・）によって受光される。
FIG. 16 is a partial enlarged view of the
図１７は、図１４に示す一実施の形態の円偏光型瞳分割位相差検出に適用可能な撮像素子の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、（ｂ）は正面図である。なお、以下では図６を参照して説明する。２２ａ、２２ｂは入射光の右円偏光成分を透過し、左円偏光成分を反射する円偏光素子であり、２３ａ、２３ｂは入射光の左円偏光成分を透過し、右円偏光成分を反射する円偏光素子である。円偏光素子２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂは、螺旋構造の回転方向が右回転と左回転のコレステリック液晶である。なお、円偏光素子を１／４波長板とその出射光を直線偏光に変調する直線偏光素子から構成してもよい。
FIG. 17 shows a configuration of a modification of the imaging device applicable to the circularly polarized pupil division phase difference detection of the embodiment shown in FIG. 14, wherein (a) is a sectional view and (b) is a front view. . In the following, description will be given with reference to FIG. 22a and 22b are circular polarization elements that transmit the right circular polarization component of incident light and reflect the left circular polarization component, and 23a and 23b transmit the left circular polarization component of incident light and reflect the right circular polarization component. It is a circularly polarizing element. The circularly
１９は円偏光素子の円偏光効果を電気的に制御するために円偏光素子を挟んで配置される透明電極であり、透明電極１９に所定の電圧を印加しない状態ではコレステリック液晶がプレーナ配向となるため、円偏光素子２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂが円偏光効果を有する。透明電極１９に所定の電圧を印加すると、コレステリック液晶分子が揃ってホメオトロピック配向となって円偏光効果はなくなる。
図１７(ａ)に示すように、１つの画素は光電変換部とその前に配置された円偏光素子および透明電極とから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。円偏光素子および透明電極も光電変換部上に一体的に形成される。なお、図１７では隣接する４画素を模式的に例示する。また、図１７(ｂ)に示すように、円偏光素子２２ａ、２３ａ、２２ｂ、２３ｂは、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束とを交互に透過するように配置される。
As shown in FIG. 17A, one pixel includes a photoelectric conversion unit, a circularly polarizing element and a transparent electrode disposed in front of the photoelectric conversion unit. The pixels are formed on the
光電変換部１２ａと円偏光素子２２ａの組み合わせ（光電変換部１２ｂと円偏光素子２２ｂの組み合わせ）によって、測距瞳９２を出射する光束（右円偏光）は、円偏光素子２２ａを通過して光電変換部１２ａに受光される。測距瞳９３を出射する光束は、円偏光素子２２ａにより通過を阻止されるので光電変換部１２ａに受光されない。また、光電変換部１３ａと円偏光素子２３ａの組み合わせ（光電変換部１３ｂと円偏光素子２３ｂの組み合わせ）によって、測距瞳９３を出射する光束（左円偏光）は、円偏光素子２３ａを通過して光電変換部１３ａに受光される。測距瞳９２を出射する光束は、円偏光素子２３ａにより通過を阻止されるので光電変換部１３ａに受光されない。
By the combination of the
焦点検出時は透明電極１９に電圧を印加せず、円偏光素子２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂの円偏光効果を有効にする。撮影時は透明電極１９に電圧を印加し、円偏光素子２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂの円偏光効果を無効にして撮影光量の低下を防止する。
At the time of focus detection, no voltage is applied to the
図１８は瞳分割偏光部材の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、（ｂ）、（ｃ）および(ｃ)は光入射方向から見た正面図である。ここでは瞳を上下左右方向に４分割した例を示す。図１８(ａ)に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０と、光出射側に旋光素子１７０が配置されている。また、図１８(ｂ)に示すように、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
FIG. 18 shows a configuration of a modified example of the pupil division polarizing member, where (a) is a cross-sectional view, and (b), (c) and (c) are front views as seen from the light incident direction. Here, an example in which the pupil is divided into four in the vertical and horizontal directions is shown. As shown in FIG. 18A, the pupil-dividing
図１８(ｃ)において、旋光素子１７０は、上下左右に４等分された部分(１／２波長板)１７２、１７３、１７４、１７５から構成される。垂直方向に対し、偏光素子部分１７２の光学軸は＋２２．５度、偏光素子部分１７３の光学軸は−２２．５度、偏光素子部分１７４の光学軸は０度、偏光素子部分１７５の光学軸は＋４５度傾いている。偏光素子部分１７２と偏光素子部１７３が左右方向の瞳分割を行う対であり、偏光素子部分１７４と偏光素子部分１７５が上下方向の瞳分割を行う対である。
In FIG. 18 (c), the
図１８(ｄ)において、旋光素子１７２から出射する光束３７２は直線偏光方向が＋４５度回転される。また、旋光素子１７３から出射する光束３７３は直線偏光方向が−４５度回転される。光束３７２と３７３は互いに直線偏光方向が直交する。旋光素子１７４から出射する光束３７４は直線偏光方向が保存される。また、旋光素子１７５から出射する光束３７５は直線偏光方向が＋９０度回転される。光束３７４と３７５は互いに直線偏光方向が直交する。光束３７４および３７５は、光束３７２および３７３と直線偏向方向が４５度をなす。
In FIG. 18D, the
図１９は、図１８に示す瞳分割偏光部材１１０に適用可能な撮像素子２１１の部分拡大図（正面図）である。画素２３２は＋４５度の直線偏光成分を受光し、測距瞳３７２から出射する光束の全部と、測距瞳３７４，３７５を出射する光束の半分を受光する。また、画素２３３は−４５度の直線偏光成分を受光し、測距瞳３７３から出射する光束の全部と、測距瞳３７４，３７５を出射する光束の半分を受光する。
FIG. 19 is a partially enlarged view (front view) of the
画素２３４は垂直方向（０度）の直線偏光成分を受光し、測距瞳３７４から出射する光束の全部と、測距瞳３７２，３７３を出射する光束の半分を受光する。また、画素２３５は水平方向（＋９０度）の直線偏光成分を受光し、測距瞳３７５から出射する光束の全部と、測距瞳３７２，３７３を出射する光束の半分を受光する。画素２３２と画素２３３が交互に配列された画素行と、画素２３４と画素２３５が交互に配列された画素行とが交互に垂直方向に配列される。
The
水平方向の像ズレ検出に用いられる２像は、測距瞳３７２、３７４，３７５の領域を通過する光束と、測距瞳３７３、３７４，３７５の領域を通過する光束とによって形成される。一方の像の空間分布は、画素２３２の水平方向の配列によって受光される。他方の像の空間分布は、画素２３３の水平方向の配列によって受光される。像の検出ピッチは１画素おきとなる。一対の測距瞳の領域に共通部分（測距瞳３７４、３７５）を含むが、その重心位置は異なるので、偏光型瞳分割位相差検出が可能となる。
The two images used for detecting the image shift in the horizontal direction are formed by a light beam that passes through the areas of the
垂直方向の像ズレ検出に用いられる２像は、測距瞳３７４、３７２，３７３の領域を通過する光束と測距瞳３７５、３７２，３７３の領域を通過する光束によって形成される。一方の像の空間分布は、画素２３４の垂直方向の配列によって受光される。他方の像の空間分布は、画素２３５の水平方向の配列によって受光される。像の検出ピッチは３画素おきとなる。一対の測距瞳の領域に共通部分（測距瞳３７２、３７３）を含むが、その重心位置は異なるので、偏光型瞳分割位相差検出が可能となる。水平方向の像ズレ検出は１行おきに可能であり、垂直方向の像ズレ検出は各列で可能である。
Two images used for detection of image shift in the vertical direction are formed by a light beam that passes through the areas of the
図２０は、図１８に示す瞳分割偏光部材に適用可能な撮像素子２１１の部分拡大図（正面図）である。４種類の画素２３２〜２３５が２３２→２３４→２３３→２３５の順番に配列された画素行が、１画素ずつ横ズレしながら垂直方向に配列される。水平方向の像ズレ検出に用いられる２像は、測距瞳３７２、３７４，３７５の領域を通過する光束と、測距瞳３７３、３７４，３７５の領域を通過する光束とによって形成される。一方の像の空間分布は、画素２３２の水平方向の配列によって受光される。また、他方の像の空間分布は、画素２３３の水平方向の配列によって受光される。像の検出ピッチは３画素おきとなる。
20 is a partially enlarged view (front view) of the
垂直方向の像ズレ検出に用いられる２像は、測距瞳３７４、３７２，３７３の領域を通過する光束と、測距瞳３７５、３７２，３７３の領域を通過する光束とによって形成される。一方の像の空間分布は、画素２３４の垂直方向の配列によって受光される。また、他方の像の空間分布は、画素２３５の水平方向の配列によって受光される。像の検出ピッチは３画素おきとなる。水平方向の像ズレ検出は各行で可能であり、垂直方向の像ズレ検出は各列で可能である。
The two images used for vertical image shift detection are formed by a light beam that passes through the areas of the
図２１は瞳を斜め方向に４分割する瞳分割偏光部材の変形例を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)、(ｃ)および(ｄ)は光入射方向から見た正面図である。(ａ)図に示すように、瞳分割偏光部材１１０は光入射側に直線偏光素子１２０、光出射側に旋光素子１８０が配置される。また、(ｂ)図に示すように、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
FIG. 21 shows a modification of the pupil-dividing polarizing member that divides the pupil into four oblique directions, (a) is a cross-sectional view, and (b), (c), and (d) are front views as seen from the light incident direction. . (a) As shown in the figure, the pupil-dividing
図２１(ｃ)において、旋光素子１８０は、斜め左右に４等分された部分(１／２波長板)１８２、１８３、１８４、１８５から構成される。垂直方向に対し、偏光素子部分１８５の光学軸は＋２２．５度、偏光素子部分１８４の光学軸は−２２．５度、偏光素子部分１８２の光学軸は０度、偏光素子部分１８３の光学軸は＋４５度傾いている。偏光素子部分１８２と偏光素子部分１８３が右上がり４５度斜め方向の瞳分割を行う対であり、偏光素子部分１８４と偏光素子部分１８５が左上がり４５度斜め方向の瞳分割を行う対である。
In FIG. 21 (c), the optical
図２１(ｄ)において、旋光素子１８５から出射する光束３８５は直線偏光方向が＋４５度回転され、また、旋光素子１８４から出射する光束３８４は直線偏光方向が−４５度回転される。光束３８４と３８５は互いに直線偏光方向が直交する。旋光素子１８２から出射する光束３８２は直線偏光方向が保存され、また、旋光素子１８３から出射する光束３８３は直線偏光方向が＋９０度回転される。光束３８２と３８３は互いに直線偏光方向が直交する。光束３８２および３８３は、光束３８４および３８５と直線偏向方向が４５度をなす。
In FIG. 21D, the
図２２は、図２１に示す瞳分割偏光部材に適用可能な撮像素子２１１の部分拡大図（正面図）である。画素２６５は＋４５度の直線偏光成分を受光し、測距瞳３８５から出射する光束の全部と、測距瞳３８２，３８３を出射する光束の半分を受光する。画素２６４は−４５度の直線偏光成分を受光し、測距瞳３８４から出射する光束の全部と、測距瞳３８２，３８３を出射する光束の半分を受光する。画素２６２は垂直方向（０度）の直線偏光成分を受光し、測距瞳３８２から出射する光束の全部と、測距瞳３８４，３８５を出射する光束の半分を受光する。画素２６３は水平方向（＋９０度）の直線偏光成分を受光し、測距瞳３８３から出射する光束の全部と、測距瞳３８４，３８５を出射する光束の半分を受光する。
FIG. 22 is a partially enlarged view (front view) of the
画素２６２、２６３，２６４，２６５からなるユニットが２次元に配列される。右上がり斜め４５度方向の像ズレ検出に用いられる２像は、測距瞳３８２、３８４，３８５の領域を通過する光束と測距瞳３８３、３８４，３８５の領域を通過する光束によって形成される。一方の像の空間分布は、画素２６２の右上がり斜め４５度方向の配列によって受光される。また、他方の像の空間分布は、画素２３３の右上がり斜め４５度方向の配列によって受光される。
Units composed of
一対の測距瞳の領域に共通部分（測距瞳３８４、３８５）を含むが、その重心位置は異なるので偏光型瞳分割位相差検出が可能となる。左上がり斜め４５度方向の像ズレ検出に用いられる２像は、測距瞳３８４、３８２，３８３の領域を通過する光束と測距瞳３８５、３８２，３８３の領域を通過する光束によって形成される。一方の像の空間分布は、画素２６４の左上がり斜め４５度方向の配列によって受光される。また、他方の像の空間分布は、画素２６５の左上がり斜め４５度方向の配列によって受光される。一対の測距瞳の領域に共通部分（測距瞳３８２、３８３）を含むが、その重心位置は異なるので偏光型瞳分割位相差検出が可能となる。
Although a common portion (ranging
図２３は瞳を水平方向に４分割した瞳分割偏光部材の他の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)、(ｃ)および(ｄ)は光入射方向から見た正面図である。(ａ)図に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０、光出射側に旋光素子１９０がそれぞれ配置される。また、(ｂ)図に示すように、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
FIG. 23 shows a configuration of another modified example of the pupil division polarizing member in which the pupil is divided into four in the horizontal direction, (a) is a cross-sectional view, and (b), (c) and (d) are viewed from the light incident direction. It is a front view. (a) As shown in the figure, in the pupil
図２３(ｃ)において、旋光素子１９０は、水平方向に４分割された部分(１／２波長板)１９２、１９３、１９４、１９５から構成される。垂直方向に対し、偏光素子部分１９２の光学軸は＋２２．５度、偏光素子部分１９３の光学軸は−２２．５度、偏光素子部分１９４の光学軸は０度、偏光素子部分１９５の光学軸は＋４５度傾いている。偏光素子部分１９２と偏光素子部分１９３が水平方向の瞳分割（高精度な像ズレ検出：重心間隔が広い）を行う対であり、偏光素子部分１９４と偏光素子部分１９５が水平方向の瞳分割（大デフォーカス時の像ズレ検出：重心間隔が狭い）を行う対である。偏光素子部分１９２と偏光素子部分１９３の並び方向の幅より、偏光素子部分１９２と偏光素子部分１９３の並び方向の幅が狭いので、大デフォーカス時の像コントラスト低下は偏光素子部分１９２と偏光素子部分１９３を通過する光束によって形成される像のほうが小さくなる。
In FIG. 23 (c), the
図２３(ｄ)において、旋光素子１９２から出射する光束３９２は直線偏光方向が＋４５度回転される。また、旋光素子１９３から出射する光束３９３は直線偏光方向が−４５度回転される。光束３９２と３９３は互いに直線偏光方向が直交する。旋光素子１９４から出射する光束３９４は直線偏光方向が保存され、旋光素子１９５から出射する光束３９５は直線偏光方向が＋９０度回転される。光束３９４と３９５は互いに直線偏光方向が直交する。光束３９４および３９５は、光束３９２および３９３と直線偏向方向が４５度をなす。図２３に示す瞳分割偏光部材１１０に対応する撮像素子２１１には、図１９、図２０に示す撮像素子２１１が用いられる。
In FIG. 23D, the
図２４は、瞳を垂直方向および水平方向に４分割した瞳分割偏光部材の他の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)、(ｃ)および(ｄ)が光入射方向から見た正面図である。(ａ)図に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０が、光出射側に旋光素子３００がそれぞれ配置される。また、(ｂ)図に示すように、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
FIG. 24 shows a configuration of another modified example of the pupil division polarizing member in which the pupil is divided into four in the vertical direction and the horizontal direction, (a) is a cross-sectional view, and (b), (c) and (d) are light incident. It is the front view seen from the direction. (a) As shown in the figure, in the pupil
図２４(ｃ)において、旋光素子３００は、中心部が垂直方向に２分割され、周辺部が水平方向に２分割された部分(１／２波長板)３０２、３０３、３０４、３０５から構成される。垂直方向に対し、偏光素子部分３０２の光学軸は＋２２．５度、偏光素子部分３０３の光学軸は−２２．５度、偏光素子部分３０４の光学軸は０度、偏光素子部分３０５の光学軸は＋４５度傾いている。偏光素子部分３０２と偏光素子部分３０３が水平方向の瞳分割を行う対であり、偏光素子部分３０４と偏光素子部分３０５が垂直方向の瞳分割を行う対である。
In FIG. 24 (c), the optical
図２４(ｄ)において、旋光素子３０２から出射する光束３１２は直線偏光方向が＋４５度回転される。また、旋光素子３０３から出射する光束３１３は直線偏光方向が−４５度回転される。光束３１２と３１３は互いに直線偏光方向が直交する。旋光素子３０４から出射する光束３１４は直線偏光方向が保存され、旋光素子３０５から出射する光束３１５は直線偏光方向が＋９０度回転される。光束３１４と３１５は互いに直線偏光方向が直交する。光束３１４および３１５は、光束３１２および３１３と直線偏向方向が４５度をなす。図２４に示す瞳分割偏光部材１１０に対応する撮像素子２１１には、図１９、図２０に示す撮像素子が用いられる。
In FIG. 24D, the
図２５は、図１に示す一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出に適用可能なカラー撮像素子の構成を示す。なお、以下では図６を参照して説明する。１６は＋４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９２を出射する直線偏光の光を透過する。また、１７は−４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９３を出射する直線偏光の光を透過する。偏光素子１６、１７と光電変換部１２ａ、１３ａ、１２ｂ、１３ｂの間には、図２６に示す分光透過特性を持つカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂが配置される。
FIG. 25 shows a configuration of a color imaging device applicable to the polarization type pupil division phase difference detection of the embodiment shown in FIG. In the following, description will be given with reference to FIG.
１つの画素は、光電変換部とその前に配置された偏光素子およびカラーフィルタとから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。偏光素子およびカラーフィルタも光電変換部上に一体的に形成される。なお、図２５では隣接する４画素を模式的に例示するが、他の画素も同様である。
One pixel includes a photoelectric conversion unit and a polarizing element and a color filter arranged in front of the photoelectric conversion unit. The pixels are formed on the
変更素子１６，１７は、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束とを交互に透過するように配置される。光電変換部１２ａ、変更素子１６、フィルタＧの組み合わせによって、測距瞳９２を出射する光束のうち、緑の波長成分が光電変換部１２ａに受光される。測距瞳９３を出射する光束は偏光素子１６により通過を阻止されるので、光電変換部１２ａに受光されない。また、光電変換部１２ｂ、旋光素子１７、フィルタＧの組み合わせによって、測距瞳９３を出射する光束のうち、緑の波長成分が光電変換部１２ｂに受光される。測距瞳９２を出射する光束は偏光素子１７により通過を阻止されるので、光電変換部１３ａに受光されない。
The changing
図２７は、図２５に示す撮像素子２１１の部分拡大図（正面図）である。カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂはベイヤー配列となっている。ベイヤー配列ユニット２４０は、緑画素２４１、２４４、青画素２４２および赤画素２４３からなり、＋４５度方向の直線偏光成分を通過する偏光素子が付けられている。ベイヤー配列ユニット２５０は、緑画素２４１、２４４、青画素２４２および赤画素２４３からなり、＋４５度方向の直線偏光成分を通過する偏光素子が付けられている。これらのベイヤー配列ユニット２４０、２５０が市松模様状に二次元状に配列される。
27 is a partially enlarged view (front view) of the
水平方向に瞳分割され互いに直交した方向に直線偏光した光束により形成される２像は、焦点調節状態に応じて撮像素子上で水平方向に相対的にずれる。一方の像の空間分布の緑色成分は、緑画素２４１、２４４の水平方向の配列（例えば２４１ａ、２４１ｂ、・・・、２４４ａ、２４４ｂ、・・・）によって受光される。また、他方の像の空間分布の緑色成分は、緑画素２５１、２５４の水平方向の配列（例えば２５１ａ、２５１ｂ、・・・、２５４ａ、２５４ｂ、・・・）によって受光される。
Two images formed by a light beam that is pupil-divided in the horizontal direction and linearly polarized in directions orthogonal to each other are relatively shifted in the horizontal direction on the image sensor in accordance with the focus adjustment state. The green component of the spatial distribution of one image is received by the horizontal arrangement (for example, 241a, 241b, ..., 244a, 244b, ...) of the green pixels 241 and 244. Further, the green component of the spatial distribution of the other image is received by the horizontal arrangement (for example, 251a, 251b,..., 254a, 254b,...) Of the
一方の像の空間分布の青色成分は、青画素２４２の水平方向の配列（例えば２４２ａ、２４２ｂ、・・・）によって受光される。また、他方の像の空間分布の青色成分は、青画素２５２の水平方向の配列（例えば２５２ａ、２５２ｂ、・・・）によって受光される。一方の像の空間分布の赤色成分は、赤画素２４３の水平方向の配列（例えば２４３ａ、２４３ｂ、・・・）によって受光される。また、他方の像の空間分布の赤色成分は、赤画素２５３の水平方向の配列（例えば２５３ａ、２５３ｂ、・・・）によって受光される。
The blue component of the spatial distribution of one image is received by the horizontal arrangement (for example, 242a, 242b,...) Of the blue pixels 242. Further, the blue component of the spatial distribution of the other image is received by the horizontal arrangement (for example, 252a, 252b,...) Of the
図２８は、図１４に示す一実施の形態の瞳分割型位相差検出に適用可能な瞳分割偏光部材の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)は光入射方向から見た正面図である。(ａ)図に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、円偏光素子３２０と、円偏光素子３２０の円偏光効果を電気的に制御するための円偏光素子３２０を挟んで配置される透明電極３２１とから構成される。(ｂ)図に示すように、円偏光素子３２０は２つの部分３２２，３２３から成り、２つの部分３２２，３２３は入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。
28 shows a configuration of a modified example of the pupil division polarizing member applicable to the pupil division type phase difference detection of the embodiment shown in FIG. 14, where (a) is a cross-sectional view and (b) is a view from the light incident direction. FIG. (a) As shown to a figure, the pupil division |
円偏光素子部分３２２、３２３は、螺旋構造の回転方向が右回転と左回転のコレステリック液晶である。透明電極３２１に所定の電圧を印加しない状態では、コレステリック液晶がプレーナ配向となるために、円偏光素子は円偏光効果を有する。透明電極３２１に所定の電圧を印加すると、コレステリック液晶分子が揃ってホメオトロピック配向となり、円偏光効果はなくなる。
The circularly
透明電極３２１に電圧を印加しない状態では、円偏光素子部分３２２は入射光の右円偏光成分を透過し、左円偏光成分を反射する。また、円偏光素子部分３２３は入射光の左円偏光成分を透過し、右円偏光成分を反射する。透明電極３２１を電圧を印加した状態では、円偏光素子部分３２２と円偏光素子部分３２３は、入射光に何の作用もせずにそのまま透過させる。
In a state where no voltage is applied to the
図２９は、円偏光を利用し撮影時の光量確保するようにした一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示す。図２８に示す瞳分割偏光部材１１０と、図１７に示す撮像素子を用いた撮像装置では、撮像時に撮影光量を増加させることが可能となる。瞳分割偏光部材１１０を制御（円偏光効果を無効化）することによって、入射する光束１００（あらゆる方向に直線偏光した光の集まり）は瞳分割偏光部材１１０をそのままの状態で通過し、光量の低下は発生しない。撮像素子２１１を制御（円偏光効果を無効化）することによって、画素２１２，２１３は画素に入射する光束を光量の低下を伴わずに受光することができる。
FIG. 29 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment in which circularly polarized light is used to secure a light quantity during photographing. In the imaging device using the pupil
図３０は、図２９に示す一実施の形態を適用したジタルスチルカメラ（撮像装置）の動作を示すフローチャートである。この一実施の形態のカメラでは、撮像時に瞳分割偏光部材を制御して光量の低下を防止する。なお、図７に示す処理と同様な処理を行うステップに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。ステップ１０５において、ステップ１１０における撮像に先立ち、瞳分割偏光部材と撮像素子の円偏光効果を無効化する。ステップ１２５では、ステップ１３０の焦点検出に先立ち、瞳分割偏光部材と撮像素子の円偏光効果を有効化する。また、ステップ１７５では、ステップ１８０の撮像に先立ち、瞳分割偏光部材と撮像素子の円偏光効果を無効化する。
FIG. 30 is a flowchart showing the operation of the digital still camera (imaging device) to which the embodiment shown in FIG. 29 is applied. In the camera according to this embodiment, the pupil-dividing polarizing member is controlled at the time of imaging to prevent the light amount from decreasing. Note that steps that perform the same processing as the processing shown in FIG. 7 are given the same step numbers, and the differences will be mainly described. In step 105, prior to imaging in
図３１は、図１に示す一実施の形態の瞳分割型位相差検出に適用可能な瞳分割偏光部材の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)、(ｃ)および(ｄ)は光入射方向から見た正面図である。(ａ)図において、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０が、光出射側に旋光素子３３０がそれぞれ配置される。旋光素子３３０は周囲をコイル１１９に囲まれる。(ｂ)図は、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。
FIG. 31 shows a configuration of a modified example of the pupil division polarizing member applicable to the pupil division type phase difference detection of the embodiment shown in FIG. 1, wherein (a) is a cross-sectional view, (b), (c) and (d) is the front view seen from the light incident direction. In FIG. 6A, the pupil-dividing
図３１(ｃ)において、旋光素子３３０は２つの部分３３２，３３３から成り、２つの部分３２２，３２３は入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。旋光素子３３２，３３３は、磁気光学効果（ファラデー効果：コイル１１９に流す電流によって乗じる磁場の影響により偏光面が回転する）によって、直線偏光方向＋４５度、−４５度回転する材料（磁性ガーネット膜）である。コイル１１９に流す電流を調整することによって、直線偏光方向＋４５度、−４５度から変化させることが可能である。
In FIG. 31 (c), the optical
図３１（ｄ）において、旋光素子３３２から出射する光束１１２は、直線偏光方向が＋４５度回転される。また、旋光素子３３３から出射する光束１１３は、直線偏光方向が−４５度回転される。その結果、光束１１２と１１３は互いに直線偏光方向が直交する。
In FIG. 31D, the
コイル１１９に流す電流を制御し、焦点検出時は、旋光素子３３２、３３３により入射光の直線偏光方向を＋４５度および−４５度回転する。また、撮影時は、旋光素子３３２、３３３により入射光の直線偏光方向を＋４５度および−４５度以外の方向に調整して回転する。回転方向の調整によって、撮像素子に設けられた偏光素子を通過する光量が減少する。これにより、絞り開口の大きさや露光時間を制御することなく、撮影光量を制御することが可能になる。
The current flowing through the
図３２は、図１に示す一実施の形態の瞳分割型位相差検出に適用可能な瞳分割偏光部材の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)、(ｃ)および(ｄ)は光入射方向から見た正面図である。(ａ)図に示すように、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に直線偏光素子１２０が、光出射側に旋光素子３４０がそれぞれ配置される。
FIG. 32 shows a configuration of a modified example of the pupil division polarizing member applicable to the pupil division type phase difference detection of the embodiment shown in FIG. 1, wherein (a) is a sectional view, (b), (c) and (d) is the front view seen from the light incident direction. (a) As shown in the figure, in the pupil
図３３は旋光素子３４０の詳細な構成を示す。旋光素子３４０は、ガラス基板３４４上に形成された透明電極３４１に挟まれた捩れ角が所定角度のツイステッドネマチック液晶層３４０ａからなる液晶素子３４０ａ、および同様の構造の液晶素子３４０ｂ、３４０ｃ・・を多層に重ねた構成となっている。各層のツイステットネマチック液晶層による旋光効果の有無を、各層に設けられた透明電極の電圧の印加の有無により制御できる。ツイステッドネマチック層の捻り角は微小角（例えば＋１１．２５度、あるいは−１１．２５度）に設定されており、何層目までの液晶層をＯＮにするかで、旋光素子を出射する光束の直線偏光方向が、入射光束の直線偏光方向に対して回転する角度を調整することが可能になる。
FIG. 33 shows a detailed configuration of the
図３２(ｂ)に示すように、直線偏光素子１２０は入射する光束の垂直方向の直線偏光成分のみを通過させる。また、図３２(ｃ)に示すように、旋光素子３４０は２つの部分３４２，３４３から成り、２つの部分３４２，３４３は入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。さらに、図３２(ｄ)に示すように、焦点検出時には、透明電極の制御により旋光素子３３２から出射する光束１１２は直線偏光方向が＋４５度回転される。また、旋光素子３３３から出射する光束１１３は直線偏光方向が−４５度回転される。光束１１２と１１３は互いに直線偏光方向が直交する。
As shown in FIG. 32B, the linearly
撮影時は、旋光素子３３２、３３３により入射光の直線偏光方向を＋４５度および−４５度以外の方向に調整して回転する。回転方向の調整により、撮像素子に設けられた偏光素子を通過する光量が減少する。これにより、絞り開口の大きさや露光時間を制御することなく、撮影光量を制御することが可能になる。
At the time of photographing, the
図３４は、直線偏光を利用し撮影時の光量調整するようにした一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示す。図３１および図３２に示す瞳分割偏光部材１１０と、図６に示す撮像素子とを用いた撮像装置では、撮像時に撮影光量を調整することが可能となる。瞳分割偏光部材１１０を制御（直線偏光の旋光効果を無効化）することによって、入射する光束１００（あらゆる方向に直線偏光した光の集まり）のうち、垂直方向に直線偏光した光束１０１のみが測距瞳９２，９３を通過し、通過の際に直線偏光の方向は回転されない。測距瞳９２,９３を通過した光束１４４（直線偏光方向が垂直）は、撮像素子２１１の画素２１２、２１３に受光される。画素２１２は＋４５度方向の直線偏光成分、画素２１３は−４５度方向の直線偏光成分を受光するので、光束１４４のうち画素２１２、２１３に受光される。光量は半分になる。
FIG. 34 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment in which linearly polarized light is used to adjust the amount of light at the time of photographing. In the imaging apparatus using the pupil-dividing
図３５は、図１に示す一実施の形態の瞳分割型位相差検出に適用可能な瞳分割偏光部材の変形例の構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)および(ｃ)は光入射方向から見た正面図である。(ａ)図において、瞳分割偏光部材１１０は、光入射側に旋光素子３３０が、光出射側に直線偏光素子１４０がそれぞれ配置される。また、旋光素子３３０は周囲をコイル１１９に囲まれる。
FIG. 35 shows a configuration of a modified example of the pupil division polarizing member applicable to the pupil division type phase difference detection of the embodiment shown in FIG. 1, wherein (a) is a cross-sectional view, and (b) and (c) are It is the front view seen from the light incident direction. In FIG. 5A, the pupil
図３５(ｂ)において、旋光素子３３０は２つの部分３３２，３３３から成り、２つの部分３２２，３２３は入射光束を垂直方向の分割線で略対称に水平方向に２分するように並置されている。旋光素子３３２，３３３は、磁気光学効果（ファラデー効果：コイル１１９に流す電流によって乗じる磁場の影響により偏光面が回転する）により、直線偏光方向＋４５度、−４５度回転する材料（磁性ガーネット膜）である。コイル１１９に流す電流を調整することによって、直線偏光方向＋４５度、−４５度から変化させることが可能である。
In FIG. 35 (b), the optical
図３５(ｃ)において、直線偏光素子１４０は垂直方向に対し、入射光の直線偏光の角度が＋４５度および−４５度の直線偏光成分のみを通過させる直線偏光素子部１４２、１４３から成る。直線偏光素子部１４２から出射する光束は、直線偏光方向が＋４５度となる。直線偏光素子部１４３から出射する光束は、直線偏光方向が−４５度となる。コイル１１９に流す電流を制御し、旋光素子３３２、３３３により同一方向に直線偏光した入射光束が旋光素子３３２、３３３により偏光方向が回転され出射時の偏光方向が回転され、直線偏光方向を＋４５度および−４５度となるように調整される。
In FIG. 35 (c), the linearly
図３６は、直線偏光を利用し、焦点検出時と撮影時の入射光束の直線偏光方向を選択するようにした一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示す。図３５に示す瞳分割偏光部材１１０と図６に示す撮像素子を用いた撮像装置では、焦点検出時と撮像時に入射光束の直線偏光方向を選択することができる。瞳分割偏光部材１１０を制御することによって、入射する光束１００（あらゆる方向に直線偏光した光の集まり）のうち、特定の方向に直線偏光した光束１０１ａのみが測距瞳９２，９３を通過する。測距瞳９２,９３を通過した光束１０２は、４５度方向に直線偏光し、光束１０３は−４５度方向に直線偏光しており、撮像素子２１１の画素２１２、２１３にそれぞれ受光される。
FIG. 36 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment in which linearly polarized light is used and the linearly polarized direction of the incident light beam at the time of focus detection and photographing is selected. In the imaging apparatus using the pupil
入射光束１００のうちから特定の方向１０１ａを調整することによって、反射光の偏光成分を除去したクリアな画像を得ることができる。
By adjusting the specific direction 101a from the
図３７は、瞳分割偏光部材を反射タイプにした一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示す。撮影光学系の光軸９１に沿って撮影光学系に入射する光束１００は、あらゆる方向に直線偏光した光の集まりである。入射光束１００のうちの所定の方向の偏光成分１０１（図では垂直方向）のみが撮影光学系近傍に配置された瞳分割偏光部材１１０により反射される。
FIG. 37 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment in which the pupil division polarization member is a reflection type. A
瞳分割偏光部材１１０は、図１５に示す瞳分割偏光部材を反射タイプに変更した構成となっており、測距瞳９２、測距瞳９３に相当する部分にコレステリック液晶が用いられている。測距瞳９２は、入射する光束のうちの垂直方向の直線偏光成分を右円偏光して反射する。また、測距瞳９３は、入射する光束のうちの垂直方向の直線偏光成分を左円偏光して反射する。測距瞳９２から出射する光束１４２は右円偏光している。また、測距瞳９３から出射する光束１４３は左円偏光している。撮像素子２１１には光束１４２の右円偏光を選択的に受光する画素２１２と、光束１４３の光を選択的に受光する画素２１３とが測距瞳９２，９３の並び方向に交互に配列されている。
The pupil
図３８は一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の概要構成を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)は正面図である。９０は交換レンズの予定結像面に配置された撮像素子２１１の前方ｄ４の距離にある交換レンズの射出瞳面、９１は交換レンズの光軸、９２、９３は一対の測距瞳、５１２ａ、５１２ｂ、５１３ａ、５１３ｂは光電変換部である。５２２ａ、５２２ｂは＋４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９２を出射する直線偏光の光を透過する。また、５２３ａ、５２３ｂは−４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９３出射する直線偏光の光を透過する。７２，８２は測距瞳９２を出射する光束であり、＋４５度方向に直線偏光されている。また、７３，８３は測距瞳９３を出射する光束であり、−４５度方向に直線偏光されている。５３０，５３１，５３２，５３３はマイクロレンズである。
FIG. 38 shows a schematic configuration of polarization-type pupil division phase difference detection according to an embodiment, where (a) is a cross-sectional view and (b) is a front view. 90 is the exit pupil plane of the interchangeable lens at a distance d4 in front of the
１つの画素は、光電変換部とその前に配置された偏光素子とマイクロレンズとから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。偏光素子とマイクロレンズ光電変換部上に一体的に形成される。なお、図３８では隣接する４画素を模式的に例示するが、他の画素についても同様である。
One pixel includes a photoelectric conversion unit, a polarizing element arranged in front of the photoelectric conversion unit, and a microlens. The pixels are formed on the
マイクロレンズ５３０、５３２により光電変換部５１２ａ、５１２ｂは射出瞳９０上に測距瞳９２を含む領域として投影される。また、マイクロレンズ５３１、５３３により光電変換部５１３ａ、５１３ｂは射出瞳９０上に測距瞳９３を含む領域として投影される。図３８(ｂ)において、偏光素子５２２ａ、５２３ａ、５２２ｂ、５２３ｂは、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束とを交互に透過するように配置される。
The
図３８(ａ)において、光電変換部５１２ａには、測距瞳９２を出射する光束７２と測距瞳９３を出射する光束が向かう。偏光素子５２２ａは光束７２を透過し、測距瞳９３を出射する光束を阻止する。光電変換部５１２ａは光束７２がマイクロレンズ５３０上に形成する像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部５１２ｂには、測距瞳９２を出射する光束８２と測距瞳９３を出射する光束が向かう。偏光素子５２２ｂは光束８２を透過し、測距瞳９３を出射する光束を阻止する。光電変換部５１２ｂは光束７２がマイクロレンズ５３２上に形成する像の強度に対応した信号を出力する。
In FIG. 38A, the
光電変換部５１３ａには、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束７３が向かう。偏光素子５２３ａは光束７３を透過し、測距瞳９３を出射する光束を阻止する。光電変換部５１３ａは光束７３がマイクロレンズ５３１上に形成する像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部５１３ｂには、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束８３が向かう。偏光素子５２３ｂは光束８３を透過し、測距瞳９３を出射する光束を阻止する。光電変換部５１３ｂは光束８３がマイクロレンズ５３３上に形成する像の強度に対応した信号を出力する。
The light beam emitted from the
以上のような構成では、マイクロレンズを用いるため入射光束を効率よく光電変換部に導くことによって光量をかせぐことができ、低輝度時の性能が向上する。 With the above configuration, since the microlens is used, the amount of light can be earned by efficiently guiding the incident light beam to the photoelectric conversion unit, and the performance at low luminance is improved.
図３９は、図３８に示す一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出の変形例を示し、(ａ)は断面図、(ｂ)は正面図である。６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ、６１２ｄと、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、６１３ｄはそれぞれ光電変換部である。６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃ、６２２ｂは＋４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９２を出射する直線偏光の光を透過する。また、６２３ａ、６２３ｂ、６２３ｃ、６２３ｄは−４５度の直線偏光成分を透過する偏光素子であり、測距瞳９３を出射する直線偏光の光を透過する。７２は測距瞳９２を出射する光束であり、＋４５度方向に直線偏光されている。また、７３は測距瞳９３を出射する光束であり、−４５度方向に直線偏光されている。６３０，６３１，６３２，６３３はマイクロレンズである。
FIG. 39 shows a modification of the polarization type pupil division phase difference detection of the embodiment shown in FIG. 38, (a) is a cross-sectional view, and (b) is a front view.
１つの画素は、一対の光電変換部とその前に配置された一対の偏光素子とマイクロレンズとから構成される。画素は半導体基板２９上に半導体製造プロセスにより形成される。偏光素子とマイクロレンズ光電変換部上に一体的に形成される。なお、図３９では隣接する４画素を模式的に例示するが、他の画素についても同様である。
One pixel includes a pair of photoelectric conversion units, a pair of polarizing elements arranged in front of the photoelectric conversion unit, and a microlens. The pixels are formed on the
マイクロレンズ６３０、６３１，６３２，６３３によって、光電変換部６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ、６１２ｄは射出瞳９０上に測距瞳９２を含む領域として投影される。また、マイクロレンズ６３０、６３１，６３２，６３３によって、光電変換部６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、６１３ｄは射出瞳９０上に測距瞳９３を含む領域として投影される。
The
図３９(ｂ)において、偏光素子６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃ、６２２ｂ、６２３ａ、６２３ｂ、６２３ｃ、６２３ｂは、測距瞳９２を出射する光束と測距瞳９３を出射する光束を交互に透過するように配置される。
In FIG. 39 (b),
図３９(ａ)において、マイクロレンズ６３２と一対の偏光素子６２２ｃ、６２３ｃと一対の光電変換部６１２ｃからなる画素を例にして説明する。マイクロレンズ６３２には、測距瞳９２を出射する光束７２と測距瞳９３を出射する光束７３が通過する。偏光素子６２２ｃは光束７２を透過し、測距瞳９３を出射する光束７３を阻止する。偏光素子６２３ｃは光束７３を透過し、測距瞳９３を出射する光束７２を阻止する。光電変換部６１２ｃは、光束７２がマイクロレンズ６３２上に形成する像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部６１３ｃは、光束７３がマイクロレンズ６３２上に形成する像の強度に対応した信号を出力する。
In FIG. 39A, a pixel including a
各画素の光電変換部の出力を測距瞳９２および測距瞳９３に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９２と測距瞳９３をそれぞれ通過する焦点検出光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。該情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。
By focusing the output of the photoelectric conversion unit of each pixel into an output group corresponding to the
以上のような構成では、マイクロレンズを用いるため入射光束を効率よく光電変換部に導くことができ、光量をかせぐことができるので、低輝度時の性能が向上する。偏光を用いずにマイクロレンズの作用のみで瞳分割を行う方式と比較すると、マイクロレンズの収差や回折による瞳分割の不完全性（瞳の外形がぼけて、一対の瞳の一部が重なってしまう）の問題がない。 In the above configuration, since the microlens is used, the incident light beam can be efficiently guided to the photoelectric conversion unit, and the amount of light can be earned, so that the performance at the time of low luminance is improved. Compared with the method of dividing the pupil only by the action of the microlens without using polarized light, the pupil division is incomplete due to aberrations and diffraction of the microlens (the pupil's outline is blurred and part of the pair of pupils overlap) There is no problem.
図４０は変形例の撮像装置の構成を示す。図２に示す撮像装置では撮像素子２１１を画像データ生成用に用いているが、図４０に示すように撮像専用の撮像素子２１２を設け、撮像素子２１１は焦点検出と電子ビューファインダー表示用に用いるようにしてもよい。図４０において、カメラボディ２０３には撮影光束を分離するハーフミラー２２１が配置され、透過側に撮像専用の撮像素子２１２が配置され、反射側に焦点検出兼電子ビューファインダー表示用の撮像素子２１１が配置される。撮影前は撮像素子２１１の出力に応じて、焦点検出および電子ビューファインダー表示が行われる。レリーズ時は撮像専用の撮像素子２１２の出力に応じた画像データが生成される。ハーフミラー２２１を全反射ミラーとし、撮影時は撮影光路から退避するようにしてもよい。
FIG. 40 shows a configuration of an imaging apparatus according to a modification. In the image pickup apparatus shown in FIG. 2, the
このようにすれば、焦点検出兼電子ビューファインダー表示用の撮像素子２１１の画素サイズを大きくしても、その出力は焦点検出と解像度の要求が低い電子ビューファインダー表示に用いるだけなので、画像データの解像度が低下することがない。
In this way, even if the pixel size of the
なお、図２５に示す撮像素子２１１では赤、青，緑の３原色のフィルタを使用しているが、２つの色のみの撮像素子や４色以上の色を検出するフィルタを備えた撮像素子にも適用可能である。図２５に示す撮像素子２１１では、色分解フィルタに原色フィルタ（ＲＧＢ）を用いた例を示したが、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）を採用してもよい。色分解は、色フィルタ以外にも光電変換部を構成するフォトダイオードの分光感度特性を光電変換部毎に変更することによっても達成することができる。また、図２５に示す撮像素子２１１では、すべての色分解フィルタ上に偏光素子を設けた例を示したが、特定の色分解フィルタ（例えば緑色フィルタ）のみに偏光素子を設けるようにしてもよい。
Note that the
なお、上述した撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサとして形成することができる。 Note that the above-described imaging device can be formed as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
上述した従来の撮像装置において、絞り位置を検出し、像ズレ量と絞り位置情報に基づいて撮影光学系のデフォーカス量を検出することによって、焦点検出精度を向上させることができる。 In the conventional imaging apparatus described above, the focus detection accuracy can be improved by detecting the aperture position and detecting the defocus amount of the photographing optical system based on the image shift amount and the aperture position information.
《発明の適用範囲》
撮像装置は、カメラボディに交換レンズが装着されたデジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラに限定されない。レンズ一体型のデジタルスチルカメラやビデオカメラやフィルムカメラにも適用することができる。また、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュールや監視カメラなどにも適用することができる。カメラ以外の焦点検出装置や測距装置やステレオ測距装置にも適用することができる。
<Scope of invention>
The imaging device is not limited to a digital still camera or a film still camera in which an interchangeable lens is attached to the camera body. It can also be applied to lens-integrated digital still cameras, video cameras, and film cameras. Further, the present invention can be applied to a small camera module or a surveillance camera built in a mobile phone or the like. The present invention can also be applied to focus detection devices other than cameras, distance measuring devices, and stereo distance measuring devices.
以上説明したように、一実施の形態によれば次のような効果が得られる。
まず、従来の撮像装置では、瞳分割して直線偏光する際に、瞳に入射する光束において異なる直線偏光の光束について瞳分割を行っている。被写界の物体により反射、屈折、透過、散乱等の光学的作用を受けた光は、直線偏光の方向が一様でなく偏っている場合がある。直線偏光の方向が一様でない光束を瞳分割して得られた二つの像の間の合致性は本来的に低下しているので、焦点検出精度が悪化してしまう。
これに対し上述した一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出方式の撮像装置では、被写界の物体による反射、屈折、透過、散乱などの光学的作用の影響を受けずに焦点検出ができ、高精度な焦点検出が可能になる。
As described above, according to the embodiment, the following effects can be obtained.
First, in the conventional imaging device, when the pupil is divided and linearly polarized, the pupil division is performed on the light beams having different linear polarization in the light beams incident on the pupil. Light that has been subjected to optical effects such as reflection, refraction, transmission, and scattering by an object in the object field may have a non-uniform direction of linearly polarized light. Since the coincidence between the two images obtained by pupil division of a light beam whose direction of linear polarization is not uniform is inherently lowered, the focus detection accuracy is deteriorated.
On the other hand, the polarization pupil division phase difference detection type imaging apparatus of the above-described embodiment can detect the focus without being affected by the optical action such as reflection, refraction, transmission, and scattering by the object in the object field. This enables high-precision focus detection.
次に、従来の撮像装置では、直線偏光方向に応じて二つの光束を分光特性、光量および偏光特性を含め正確に分離可能な偏光ハーフミラーまたはハーフミラーを製作するのは困難であり、二つの光束の分離の不完全性によって二つの像の合致性が低下し、焦点検出精度が低下していた。また、 偏光ハーフミラーあるいはハーフミラーで分離して二つの像を撮像するので大きなスペースを必要とし、各像を撮像するために個別の撮像素子を必要としていた。さらに、焦点検出のために瞳分割に直線偏光を用いる場合、そのままの状態で撮影を行うと撮影光量が低下してしまう。撮影時に偏光素子と偏光ハーフミラー、ハーフミラーを撮影光路外に退避する場合には、退避用のスペースと退避のためのタイムラグと退避機構が必要となっていた。
これに対し上述した一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出方式の撮像装置では、像の合致性が高く、高精度な焦点検出ができる。また、ハーフミラーなどの光分離部材が不要なためスペースを節約できるとともに、単一の撮像素子のみで焦点検出ができる。さらに、撮影時に特別な機構やスペースを必要とせずに、瞬時に通常の露光量での撮影ができる。
Next, in a conventional imaging device, it is difficult to manufacture a polarization half mirror or a half mirror that can accurately separate two light fluxes according to the linear polarization direction, including spectral characteristics, light quantity, and polarization characteristics. The incompleteness of the separation of the luminous flux caused the coincidence of the two images to be lowered, and the focus detection accuracy was lowered. Further, since two images are picked up by being separated by a polarization half mirror or a half mirror, a large space is required, and a separate image pickup device is required to pick up each image. Further, when linearly polarized light is used for pupil division for focus detection, the amount of photographing light is reduced when photographing is performed as it is. When the polarizing element, the polarization half mirror, and the half mirror are retracted out of the photographing optical path at the time of shooting, a retracting space, a retracting time lag, and a retracting mechanism are required.
On the other hand, in the imaging apparatus of the polarization type pupil division phase difference detection method according to the embodiment described above, image matching is high and high-precision focus detection can be performed. Further, since a light separation member such as a half mirror is not required, space can be saved and focus detection can be performed with only a single image sensor. Furthermore, photographing with a normal exposure amount can be instantaneously performed without requiring any special mechanism or space for photographing.
従来の偏光型瞳分割位相差検出方式では、瞳を二分して一方向の像ズレを検出する例が開示されているのみであって、異なる方向で同時に像ズレを検出するにはどのようにシステムを構築すべきかに関してはなんの示唆もなかった。また、従来の偏光型瞳分割位相差検出方式では、像ズレ量（光軸に対して垂直な面内でのズレ量）のデフォーカス量（光軸方向のズレ量）への変換については記載がない。さらに、従来の偏光型瞳分割位相差検出方式においては、分割される瞳と予定焦点面の間の距離がレンズ交換およびフォーカシングおよびズーミングによって変化するので、像ズレ量からデフォーカス量への変換関係は単純な線形変換とはならない。さらにまた、従来の偏光型瞳分割位相差検出方式においては、焦点調節状態によらず同じ偏光型瞳分割位相差検出方式で焦点検出を行っているので、デフォーカス量が大きい状況で焦点検出不能に陥る場合がある。なお、合焦近傍の精度を重視した焦点検出モードと、デフォーカス量が大きい状況で焦点検出不能に陥らない焦点検出モードとを切り替えることについての記載はない。
これに対し上述した一実施の形態の偏光型瞳分割位相差検出方式の撮像装置では、異なる方向において同時あるいは切換えて像ズレ検出ができる。また、レンズ交換あるいはフォーカシングおよびスーミングにより分割される瞳の位置が変化した場合でも、正確なデフォーカス量を算出できる。さらに、大デフォーカス時においても確実に焦点検出ができる。
In the conventional polarization type pupil division phase difference detection method, only an example in which an image shift in one direction is detected by bisecting the pupil is disclosed, and how to detect an image shift simultaneously in different directions. There was no suggestion as to whether the system should be built. Further, in the conventional polarization type pupil division phase difference detection method, conversion of an image shift amount (a shift amount in a plane perpendicular to the optical axis) into a defocus amount (a shift amount in the optical axis direction) is described. There is no. Furthermore, in the conventional polarization-type pupil division phase difference detection method, the distance between the divided pupil and the planned focal plane changes due to lens exchange, focusing, and zooming, so the relationship of conversion from image shift amount to defocus amount Is not a simple linear transformation. Furthermore, in the conventional polarization-type pupil division phase difference detection method, focus detection is performed using the same polarization-type pupil division phase difference detection method regardless of the focus adjustment state, so that focus detection is impossible in a situation where the defocus amount is large. You may fall into. It should be noted that there is no description about switching between a focus detection mode that places importance on the accuracy in the vicinity of the focus and a focus detection mode that does not cause focus detection in a situation where the defocus amount is large.
In contrast, the polarization type pupil division phase difference detection type imaging apparatus according to the embodiment described above can detect image shift simultaneously or in different directions. In addition, even when the position of the pupil divided by lens replacement or focusing and smoothing changes, an accurate defocus amount can be calculated. Furthermore, focus detection can be performed reliably even during large defocusing.
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、５１２ａ、５１２ｂ、５１３ａ、５１３ｂ、６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ、６１２ｄ、６１３ａ、６１３ｂ、６１３ｃ、６１３ｄ 光電変換部
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１６、１７、１２０、１４０、５２２ａ、５２２ｂ、５２３ａ、５２３ｂ、６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃ、６２２ｄ、６２３ａ、６２３ｂ、６２３ｃ、６２３ｄ 偏光素子
１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ,２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ 旋光素子
１９、３２１ 透明電極
８８，８９ 絞り開口
１１０ 瞳分割偏光部材
１１５，１１６，１１７，１１８ 重心
１１９ コイル
１３０，１５０，１７０，１８０，１９０，３００，３３０，３４０ 旋光素子
１６０ 円偏光素子
２１１、２１２ 撮像素子
２１２，２１３ 画素
５３０〜５３３、６３０〜６３３ マイクロレンズ
12a, 12b, 13a, 13b, 512a, 512b, 513a, 513b, 612a, 612b, 612c, 612d, 613a, 613b, 613c, 613d
Claims (37)
前記各光束を選択的に受光する画素が二次元状に配置された撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。 Pupil division polarization means for dividing light from a subject passing through the exit pupil of the photographing optical system into a pair of luminous fluxes having different polarization characteristics from the center of gravity;
An image pickup apparatus comprising: an image pickup element in which pixels that selectively receive the light beams are two-dimensionally arranged.
前記瞳分割偏光手段は前記撮影光学系の絞り開口近傍に配置され、前記絞り開口を通過する被写体光を分割することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the pupil division polarization unit is disposed in the vicinity of a diaphragm aperture of the photographing optical system and divides subject light passing through the diaphragm aperture.
前記瞳分割偏光手段は被写体光を反射して分割することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The pupil division polarization unit reflects and divides subject light to divide the imaging device.
前記瞳分割偏光手段は、前記対の光束のそれぞれを偏光方向が略直交する直線偏光に分割することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The pupil division polarization unit divides each of the pair of light beams into linearly polarized light whose polarization directions are substantially orthogonal to each other.
前記瞳分割偏光手段は、入射光を直線偏光する偏光素子と、この偏光素子からの出射光の偏光方向を異なる方向に分割して旋光する対の旋光素子とを有することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The pupil division polarization unit includes a polarization element that linearly polarizes incident light, and a pair of optical rotation elements that divide and rotate the polarization direction of light emitted from the polarization element in different directions. .
前記偏光素子は、撮像装置の正位置撮影姿勢において入射光を垂直方向に直線偏向することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5,
The polarizing device linearly deflects incident light in a vertical direction in a normal position photographing posture of the imaging device.
前記瞳分割偏光手段は、入射光を異なる方向に旋光する対の旋光素子と、前記対の旋光素子それぞれからの出射光を異なる方向に偏向する対の偏光素子とを有することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The pupil division polarization unit includes a pair of optical rotation elements that rotate incident light in different directions, and a pair of polarization elements that deflect outgoing light from each of the pair of optical rotation elements in different directions. apparatus.
前記対の偏光素子から出射する対の光束は、前記対の旋光素子に入射する光束において略同一の直線偏光方向の成分であることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 7,
The pair of luminous fluxes emitted from the pair of polarization elements are components having substantially the same linear polarization direction in the luminous flux incident on the pair of optical rotation elements.
前記対の旋光素子は、１／２波長板またはＴＮ液晶または磁気光学素子であることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 5 or 7,
The pair of optical rotatory elements is a half-wave plate, a TN liquid crystal, or a magneto-optical element.
前記瞳分割偏光手段は、右円偏光と左円偏光の対に分割することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The pupil division polarization unit divides into a pair of right circularly polarized light and left circularly polarized light.
前記瞳分割偏光手段は、入射光の特定方向の直線偏光成分のみを通過させる直線偏光素子と、前記直線偏光素子からの出射光を位相変調する対の１／４波長板とを有することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 10.
The pupil division polarization unit includes a linear polarization element that allows only a linear polarization component in a specific direction of incident light to pass through, and a pair of quarter-wave plates that phase-modulate light emitted from the linear polarization element. An imaging device.
前記瞳分割偏光手段は、右旋性のコレステリック液晶素子と左旋性のコレステリック液晶素子とを有することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 10.
The pupil division polarization unit includes an dextrorotatory cholesteric liquid crystal element and a levorotatory cholesteric liquid crystal element.
前記右旋性コレステリック液晶素子と前記左旋性コレステリック液晶素子の円偏光変調特性を制御する制御部を有することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 12,
An image pickup apparatus comprising: a control unit that controls circular polarization modulation characteristics of the right-handed cholesteric liquid crystal element and the left-handed cholesteric liquid crystal element.
前記瞳分割偏光手段は、偏光特性を電気的に制御する第１偏光制御部を有することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the pupil division polarization unit includes a first polarization control unit that electrically controls polarization characteristics.
前記第１偏光制御部は、撮影状況に応じて偏光特性を制御することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 14, wherein
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first polarization controller controls polarization characteristics in accordance with a shooting situation.
前記第１偏光制御手段は、撮像時には入射する光の偏光状態を変化させないことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 15, wherein
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first polarization control means does not change a polarization state of incident light during imaging.
前記瞳分割偏光手段は、前記撮影光学系の射出瞳を通過する被写体からの光を、重心と偏光特性が異なる複数対の光束に分割することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The pupil division polarization unit divides light from a subject passing through an exit pupil of the photographing optical system into a plurality of pairs of light beams having different centroids and polarization characteristics.
前記撮像素子の画素の内の、前記瞳分割偏光手段により分割された対の光束の重心を結ぶ方向に延在し、前記対の光束の内の一方を受光する複数の第１画素の出力で表される信号波形と、前記対の光束の内の他方を受光する複数の第２画素の出力で表される信号波形とのズレ量を演算し、このズレ量に基づいて前記撮影光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
Out of the pixels of the image sensor, the outputs of a plurality of first pixels that extend in a direction connecting the centroids of the pair of light beams divided by the pupil-dividing polarization means and receive one of the pair of light beams. The amount of deviation between the signal waveform represented and the signal waveform represented by the output of the plurality of second pixels that receive the other of the pair of luminous fluxes is calculated, and based on this amount of deviation, the imaging optical system An imaging apparatus comprising a focus detection means for detecting a defocus amount.
前記撮影光学系の絞り開口の大きさを制御する絞り制御手段を備え、
前記絞り制御手段は、前記デフォーカス量が所定値以下となった後に絞り開口の大きさを大きくすることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 18, wherein
A diaphragm control means for controlling the size of the diaphragm aperture of the photographing optical system,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the diaphragm control unit increases the size of the diaphragm aperture after the defocus amount becomes a predetermined value or less.
前記撮像素子は、前記対の光束の一方を受光する第１画素と、前記対の光束の他方を受光する第２画素とが規則的に二次元状に配置されることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
The imaging device is characterized in that a first pixel that receives one of the pair of light beams and a second pixel that receives the other of the pair of light beams are regularly arranged in a two-dimensional manner. .
前記第１画素は前記対の光束の内の所定の方向に直線偏光した第１光束を受光し、前記第２画素は前記対の光束の内の前記第１光束とは異なる方向に直線偏光した第２光束を受光することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 20,
The first pixel receives a first light beam linearly polarized in a predetermined direction of the pair of light beams, and the second pixel is linearly polarized in a direction different from the first light beam of the pair of light beams. An imaging apparatus that receives the second light flux.
前記第１画素および前記第２画素には、光電変換部が受光する光束の直線偏光方向を規制する直線偏光素子が一体的に備えられることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 21, wherein
The imaging device, wherein the first pixel and the second pixel are integrally provided with a linear polarization element that regulates a linear polarization direction of a light beam received by the photoelectric conversion unit.
前記第１画素の直線偏光素子は、前記瞳分割偏光手段により分割された対の光束の内の第１光束を前記第１画素の光電変換部が受光するように直線偏光方向を規制し、
前記第２画素の直線偏光素子は、前記瞳分割偏光手段により分割された対の光束の内の第２光束を前記第２画素の光電変換部が受光するように直線偏光方向を規制することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 22,
The linear polarization element of the first pixel regulates the linear polarization direction so that the photoelectric conversion unit of the first pixel receives the first light beam of the pair of light beams divided by the pupil division polarization unit,
The linear polarization element of the second pixel regulates the linear polarization direction so that the photoelectric conversion unit of the second pixel receives the second light beam of the pair of light beams divided by the pupil division polarization unit. An imaging device that is characterized.
前記第１画素は前記対の光束の内の右円偏光した第１光束を受光し、前記第２画素は前記対の光束の内の左円偏光した第２光束を受光することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 20,
The first pixel receives a right circularly polarized first light beam of the pair of light beams, and the second pixel receives a left circularly polarized second light beam of the pair of light beams. Imaging device.
前記第１画素および前記第２画素には、光電変換部が受光する光束の円偏光方向を規制する偏光素子が一体的に備えられることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 24,
The imaging device, wherein the first pixel and the second pixel are integrally provided with a polarizing element that regulates a circular polarization direction of a light beam received by the photoelectric conversion unit.
前記偏光素子は、１／４波長板とその出射光を直線偏光に変調する直線偏光素子から構成されることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 25,
The image pickup apparatus, wherein the polarizing element includes a ¼ wavelength plate and a linearly polarizing element that modulates the emitted light to linearly polarized light.
前記偏光素子は、右旋性のコレステリック液晶素子と左旋性のコレステリック液晶素子とから構成されることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 25,
The imaging device, wherein the polarizing element includes a dextrorotatory cholesteric liquid crystal element and a levorotatory cholesteric liquid crystal element.
前記コレステリック液晶素子の円偏光変調特性を制御する制御部を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 27.
An imaging apparatus comprising: a control unit that controls circular polarization modulation characteristics of the cholesteric liquid crystal element.
前記撮像素子の各画素には、光電変換部が受光する光束の偏光特性を電気的に制御する第２偏光制御部が一体的に備えられることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
2. An image pickup apparatus according to claim 1, wherein each pixel of the image pickup device is integrally provided with a second polarization control unit that electrically controls a polarization characteristic of a light beam received by the photoelectric conversion unit.
前記第２偏光制御部は、撮影状況に応じて偏光特性を制御することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 29,
The image pickup apparatus, wherein the second polarization control unit controls a polarization characteristic according to a shooting situation.
前記第２偏光制御部は、撮影時には光電変換部が受光する光束の偏光状態を変化させないように制御することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 30, wherein
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the second polarization control unit controls the polarization state of the light beam received by the photoelectric conversion unit during imaging so as not to change.
前記撮像素子は、前記対の光束の一方を受光する第１画素と、前記対の光束の他方を受光する第２画素とが規則的に二次元状に配置されるとともに、第１画素群および第２画素群は異なる分光感度特性を有する複数種類の画素から構成されることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
In the imaging device, a first pixel that receives one of the pair of light beams and a second pixel that receives the other of the pair of light beams are regularly arranged in a two-dimensional manner, and the first pixel group and The second pixel group is composed of a plurality of types of pixels having different spectral sensitivity characteristics.
前記第１画素群と前記第２画素群とが千鳥配置されることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 32, wherein
An imaging apparatus, wherein the first pixel group and the second pixel group are arranged in a staggered manner.
前記第１画素群および前記第２画素群は、赤、緑、青に感度特性を有する画素がベイヤー配列されることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 33.
In the imaging device, the first pixel group and the second pixel group include pixels having sensitivity characteristics of red, green, and blue in a Bayer array.
前記撮像素子の各画素は、光電変換部を前記撮影光学系の絞り開口近傍に投影するマイクロレンズを備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
Each pixel of the image pickup device includes a microlens that projects a photoelectric conversion unit in the vicinity of an aperture opening of the photographing optical system.
前記各画素は対の光電変換部を備え、前記マイクロレンズにより前記対の光電変換部が前記対の光束を受光することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 35,
Each of the pixels includes a pair of photoelectric conversion units, and the pair of photoelectric conversion units receives the pair of light beams by the microlens.
前記瞳分割偏光手段または前記撮影光学系の絞りの位置を検出する位置検出手段を備え、
前記対の光束を選択的に受光した画素の出力に基づいて像ズレ量を演算し、前記像ズレ量と前記位置検出手段で検出した位置に基づいて前記撮影光学系のデフォーカス量を検出する焦点検出手段を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
A position detection means for detecting the position of the iris of the pupil division polarization means or the photographing optical system;
An image shift amount is calculated based on an output of a pixel that selectively receives the pair of luminous fluxes, and a defocus amount of the photographing optical system is detected based on the image shift amount and a position detected by the position detecting unit. An imaging apparatus comprising a focus detection unit.
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