JP2009157198A - 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出用画素に対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果をある程度確保しつつ、焦点検出用画素に入射した光のうちの短波長光が隣接する撮像用画素に受光されてしまうのを低減し、高品質の画像を得る。
【解決手段】２次元状に配置された複数の画素は、被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素２０Ａと、焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄと、を含む。撮像用画素２０Ａには、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）又は青色（Ｂ）のカラーフィルタが設けられる。一方、焦点検出用画素２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄには、イエロー（Ｙｅ）のカラーフィルタが設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置に関するものである。

近年、ビデオカメラや電子カメラ等の撮像装置が広く一般に普及している。これらのカメラには、ＣＣＤ型や増幅型などの固体撮像素子が使用されている。これらの固体撮像素子は、入射光の光量に応じて信号電荷を生成する光電変換部を有する画素がマトリクス状に複数配置されている。

増幅型の固体撮像素子では画素の光電変換部にて生成・蓄積された信号電荷を画素に設けられた増幅部に導き、増幅部で増幅した信号を画素から出力する。そして、増幅型の固体撮像素子には、例えば増幅部に接合型電界効果トランジスタを用いた固体撮像素子（特許文献１、２）や、増幅部にＭＯＳトランジスタを用いたＣＭＯＳ型固体撮像素子（特許文献３）などが提案されている。

ところで、電子カメラにおいて自動焦点調節を実現するためには撮像レンズの焦点調節状態を検出する必要がある。従来は、撮像に用いる固体撮像素子とは別個に焦点検出素子が設けられていた。しかし、その場合には焦点検出素子やこれに光を導く焦点検出用光学系の分だけコストが増大し、またその分だけ装置が大型化する。

そこで、近年、焦点検出方式としていわゆる瞳分割位相差方式を採用し焦点検出素子としても兼用できるように構成された固体撮像素子が提案されている（例えば、特許文献４）。

特許文献４に開示された固体撮像素子では、被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する撮像用画素とは別に、焦点調節状態を示す焦点検出用信号（「ＡＦ信号」とも称す。）を生成する焦点検出用画素（「ＡＦ用画素」とも称す。）が複数配置されている。この固体撮像素子では、ＡＦ用画素は、２分割された光電変換部を有している。このような光電変換部上に、マイクロレンズが画素に対して１対１に設けられている。２分割された光電変換部は、マイクロレンズによって撮像レンズの射出瞳と略結像関係（すなわち、略共役）となる位置に配置されている。したがって、撮像レンズの射出瞳とマイクロレンズとの間の距離はマイクロレンズの大きさに対して十分に長いことから、２分割された光電変換部は、マイクロレンズの略焦点位置に配置されていることになる。以上述べた関係から、各画素において、２分割された光電変換部の一方部分は、撮像レンズの射出瞳の一部の領域であって射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。また、各ＡＦ用画素において、２分割された光電変換部の他方部分は、撮像レンズの射出瞳の一部であって射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。

このようなＡＦ用画素は、固体撮像素子の有効画素領域に均一に配置されるのではなく、上下、左右に或いは中央に部分的に配置されるのが一般的である。このように配置されるのは、ＡＦ用の信号を効率的に生成し、且つ、出来る限り撮像用画素を増大させるためである。

そして、特許文献４には、撮像用画素にはベイヤー配列に従ってＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）のカラーフィルタが設けられる一方、ＡＦ用画素にはカラーフィルタは設けられていない第１の固体撮像素子と、ＡＦ用画素にもベイヤー配列に従ってＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）のカラーフィルタが設けられた第２の固体撮像素子が、開示されている（特許文献４の段落［０１２５］）。
特開平１１−１７７０７６号公報 特開２００４−３３５８８２号公報 特開２００４−１１１５９０号公報 特開２０００−２９２６８６号公報

しかしながら、本発明者の研究の結果、特許文献４に開示された前記第１の固体撮像素子のように、ＡＦ用画素にカラーフィルタを設けない場合には、ＡＦ用画素に入射した光のうちの短波長光が、ＡＦ用画素の周囲の遮光膜や配線層で多重反射されることで、隣接する撮像用画素に受光されてしまい、これに起因して画質が低下してしまうということが、判明した。この点について、以下に説明する。

固体撮像素子においては、一般的に、ある画素に入射した光が当該画素の周囲の遮光膜や配線層で多重反射されることで隣接画素に受光されてしまうのを防止するために、遮光膜や配線層の上には反射防止膜が形成されている。しかしながら、この反射防止膜は、Ｒ光やＧ光に対しては十分に反射防止機能を発揮するように設計される一方、短波長光に対しては逆に反射させるように設計される。これは次の理由による。固体撮像素子の製造時に、反射防止膜やその下の配線層等をフォトリソエッチング法によりパターニングする際、反射防止膜上に形成したフォトレジストを短波長の露光光（例えば、波長３６５ｎｍ）で露光する。このとき、フォトレジストを透過してしまい反射防止膜に到達した露光光を、反射防止膜で反射させて、再度フォトレジストに入射させてフォトレジストを感光させれば、露光の効率が高まる。そこで、前記反射防止膜は、短波長光に対しては反射させるように設計されるのである。なお、このような反射防止膜では、例えば波長３６５ｎｍの光のみを反射させるように設計しようとしても、実際には、Ｂ光の波長領域の光もかなり反射させることになる。

特許文献４に開示されたような固体撮像素子においても、撮像用画素及びＡＦ用画素の周囲の遮光膜や配線層には、このような特性を有する反射防止膜が形成される。したがって、ＡＦ用画素にカラーフィルタを設けない場合には、ＡＦ用画素に入射した光のうちの短波長光（すなわち、Ｂ光）が、ＡＦ用画素の周囲の遮光膜や配線層で多重反射されることで、隣接する撮像用画素に受光されてしまい、これに起因して画質が低下してしまうのである。

また、特許文献４に開示された前記第２の固体撮像素子のように、ＡＦ用画素にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタのいずれかを設ける場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタは透過させる光の波長域がそれぞれ比較的狭い範囲に限定されるので、ＡＦ用画素に対する入射光量が低下してしまい、ひいては、焦点検出精度が低下してしまう。のみならず、ＡＦ用画素にＢのカラーフィルタを設ける場合には、ＡＦ用画素にカラーフィルタを設けない場合と同様に、ＡＦ用画素に入射した光のうちの短波長光が、ＡＦ用画素の周囲の遮光膜や配線層で多重反射されることで、隣接する撮像用画素に受光されてしまい、これに起因して画質が低下してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、焦点検出用画素に対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果をある程度確保しつつ、焦点検出用画素に入射した光のうちの短波長光が隣接する撮像用画素に受光されてしまうのを低減することができ、ひいては高品質の画像を得ることができる固体撮像素子、及び、これを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による固体撮像素子は、光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、２次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、前記焦点検出用画素には、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における透過率が４０％以下であるとともに５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における透過率が４０％以上である光学フィルタが設けられたものである。

前記第１の態様において、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、３０％以下であることが好ましい。また、前記第１の態様において、５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、５０％以上であることが好ましい。さらに、前記第１の態様において、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は３０％以下であり、かつ、５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は５０％以上であることが、より好ましい。

本発明の第２の態様による固体撮像素子は、前記第１の態様において、前記光学フィルタは、イエローフィルタであるものである。

本発明の第３の態様による固体撮像素子は、光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、２次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、前記焦点検出用画素には、イエローフィルタが設けられたものである。

本発明の第３の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記撮像用画素は第１乃至第３のグループに分けられ、前記第１のグループの前記撮像用画素には赤色カラーフィルタが設けられ、前記第２のグループの前記撮像用画素には緑色カラーフィルタが設けられ、前記第３のグループの前記撮像用画素には青色カラーフィルタが設けられたものである。

本発明の第５の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記複数の焦点検出用画素の少なくとも一部の画素からの前記焦点検出用信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、前記検出処理部からの前記検出信号に基づいて前記光学系の焦点調節を行う調節部と、を備えたものである。

本発明によれば、焦点検出用画素に対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果をある程度確保しつつ、焦点検出用画素に入射した光のうちの短波長光が隣接する撮像用画素に受光されてしまうのを低減することができ、ひいては高品質の画像を得ることができる固体撮像素子、及び、これを用いた撮像装置を提供することができる。

以下、本発明による固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としての電子カメラ１を示す概略ブロック図である。電子カメラ１には、被写体像を結像する光学系としての撮影レンズ２が装着される。この撮影レンズ２は、レンズ制御部２ａによってフォーカスや絞りが駆動される。この撮影レンズ２の像空間には、撮影レンズ２により結像された被写体像を光電変換する固体撮像素子３の撮像面が配置される。

固体撮像素子３は、撮像制御部４の指令によって駆動され、信号を出力する。固体撮像素子３から出力される信号は、被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号、撮影レンズ２の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号のいずれかである。いずれにおいても信号は、信号処理部５、及びＡ／Ｄ変換部６を介して処理された後、メモリ７に一旦蓄積される。なお、撮像用信号は、自動露光用の信号（測光信号）として用いられる場合もある。メモリ７は、バス８に接続される。バス８には、レンズ制御部２ａ、撮像制御部４、マイクロプロセッサ９、焦点演算部（検出処理部）１０、露光演算部１４、記録部１１、画像圧縮部１２、画像処理部１３、ストロボ発光制御部１５なども接続される。ストロボ発光制御部１５は、内蔵又は外付けのストロボ１６の発光を制御する。本実施の形態では、ストロボ１６は、プリ発光時には、赤色光の波長範囲に属する所定波長の単色光を発する。上記マイクロプロセッサ９には、レリーズ釦などの操作部９ａが接続される。また、上記の記録部１１には記録媒体１１ａが着脱自在に装着される。

図２は、図１中の固体撮像素子３の概略構成を示す回路図である。固体撮像素子３は、マトリクス状に配置された複数の画素２０と、画素２０から信号を出力するための周辺回路とを有している。画素２０がマトリクス状に配置されている有効画素領域（撮像領域）を符号３１で示している。図２において、画素数は、横に４行縦に４行の１６個の画素を示している。しかし、本実施の形態では、画素数はそれよりもはるかに多くなっている。もっとも、本発明では、画素数は特に限定されるものではない。

本実施の形態では、固体撮像素子３は、画素として後述する撮像用画素２０Ａと、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素（以下、「ＡＦ用画素」と称する。）２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄとを有しているが、図２ではそれらのいずれであるかを区別することなく、符号２０で示している。その具体的な回路構成や構造は、後述する。これらの画素２０は、周辺回路の駆動信号に従って、撮像用信号又は焦点検出用信号を出力する。また、すべての画素２０は、同時に光電変換部がリセットされて露光の時間とタイミングが同一にされることも、１行ずつ読み出す所謂ローリングシャッタも可能となっている。

周辺回路は、垂直走査回路２１、水平走査回路２２、これらと接続されている駆動信号線２３，２４、画素２０からの信号を受け取る垂直信号線２５、垂直信号線２５と接続される定電流源２６及び相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）２７、ＣＤＳ回路２７から出力される信号を受け取る水平信号線２８、出力アンプ２９等からなる。

垂直走査回路２１及び水平走査回路２２は、電子カメラ１の撮像制御部４からの指令に基づいて駆動信号を出力する。各画素２０は、垂直走査回路２１から出力される駆動信号を所定の駆動信号線２３から受け取って駆動され、撮像用信号又は焦点検出用信号を垂直信号線２５に出力する。垂直走査回路２１から出力される駆動信号は複数あり、それに伴い駆動配線２３も複数ある。

画素２０から出力された信号は、ＣＤＳ回路２７にて所定のノイズ除去が施される。そして、水平走査回路２２の駆動信号により水平信号線２８及び出力アンプ２９を介して外部に信号が出力される。

図３は、図１中の固体撮像素子３（特にその有効画素領域３１）を模式的に示す概略平面図である。本実施の形態では、図３に示すように、固体撮像素子３の有効画素領域３１には、中央に配置された十字状をなす２つの焦点検出領域３２，３３と、左右に配置された２つの焦点検出領域３４，３５と、上下に配置された２つの焦点検出領域３６，３７とが、設けられている。なお、図３に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する。また、Ｘ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｘ方向又は＋Ｘ側、その反対の向きを−Ｘ方向又は−Ｘ側と呼び、Ｙ軸方向についても同様とする。ＸＹ平面と平行な平面が固体撮像素子３の撮像面（受光面）と一致している。Ｘ軸方向の並びを行、Ｙ軸方向の並びを列とする。なお、入射光は図３の紙面手前側から奥側に入射する。これらの点は、後述する図についても同様である。

図４は、図３における焦点検出領域３２，３３の交差部付近を拡大した概略拡大図であり、画素配置を模式的に示している。本実施の形態では、いずれの画素２０にもカラーフィルタが設けられているが、当該画素に設けられたカラーフィルタの色を区別しないで分類すると、固体撮像素子３は、１種類の撮像用画素２０Ａと、４種類のＡＦ用画素２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄとを有している。以下の説明において、ＡＦ用画素の種類を区別しない場合は、ＡＦ用画素に符号２０Ｆを付す場合がある。

図５（ａ）は撮像用画素２０Ａの主要部を模式的に示す概略平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＸ１−Ｘ２線に沿った概略断面図である。撮像用画素２０Ａは、光電変換部としてのフォトダイオード４１と、フォトダイオード４１上にオンチップで形成されたマイクロレンズ４２と、フォトダイオード４１の光入射側に設けられた赤色（Ｒ）カラーフィルタ５０Ｒ、緑色（Ｇ）カラーフィルタ５０Ｇ又は青色（Ｂ）カラーフィルタ５０Ｂとを備えている。図４には、各撮像用画素２０Ａに設けられたカラーフィルタの色を、Ｒ，Ｇ，Ｂとして示している。また、図５に示すように、マイクロレンズ４２の略焦点面には、遮光部としての金属層等の遮光層４３が形成されている。遮光層４３は、必要に応じて配線層を兼ねる。遮光層４３には、撮像用画素２０Ａにおいて、当該撮像用画素２０Ａのマイクロレンズ４２の光軸Ｏに対して同心の正方形の開口４３ａが形成されている。画素２０Ａのフォトダイオード４１は、開口４３ａを通過した光を全て有効に受光し得る大きさを有している。なお、遮光層４３とマイクロレンズ４２との間や、基板４４と遮光層４３との間には、層間絶縁膜等が形成されている。

本実施の形態では、画素２０Ａにおいて、マイクロレンズ４２の略焦点面に配置された遮光層４３に前記開口４３ａが形成されていることによって、画素２０Ａのフォトダイオード４１は、撮影レンズ２の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の領域（開口４３ａのマイクロレンズ４２による投影像に相当）からの光束を受光して光電変換することになる。

図６（ａ）はＡＦ用画素２０Ｒの主要部を模式的に示す概略平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＸ３−Ｘ４線に沿った概略断面図である。図６において、図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。この点は、後述する図７乃至図９についても同様である。

ＡＦ用画素２０Ｒが撮像用画素２０Ａと異なる所は、ＡＦ用画素２０Ｒにおいて、遮光層４３には、当該ＡＦ用画素２０Ｒのマイクロレンズ４２の光軸Ｏに対して同心の正方形（開口４３ａと同じ大きさの正方形）のちょうど右側（＋Ｘ側）半分の大きさの長方形の開口４３ｂが形成されている点と、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに代えて、イエロー（Ｙｅ）のカラーフィルタ（イエローフィルタ）５０Ｙｅが設けられている点のみである。図４には、各ＡＦ用画素２０Ｒ（及び各ＡＦ用画素２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄ）に設けられたカラーフィルタの色を、Ｙｅとして示している。なお、画素２０Ｒのフォトダイオード４１は、画素２０Ａのフォトダイオード４１と同じ大きさを有している。このように本実施の形態では開口４３ｂは開口４３ａの半分であるが、これに限定されず、例えば、開口４３ｂは、当該ＡＦ用画素２０Ｒのマイクロレンズ４２の光軸Ｏに対して同心の正方形（開口４３ａと同じ大きさの正方形）の右側（＋Ｘ側）４０％程度又は６０％程度の大きさの長方形の開口としてもよい。なお、ＡＦ用画素２０Ｒの開口４３ｂはＡＦ用画素２０Ｌの後述する開口４３ｃと同じ大きさを有することが好ましく、ＡＦ用画素２０Ｕの後述する開口４３ｄはＡＦ用画素２０Ｄの後述する開口４３ｅと同じ大きさを有することが好ましい。

画素２０Ｒにおいて、遮光層４３に前記開口４３ｂが形成されていることによって、画素２０Ｒのフォトダイオード４１は、撮影レンズ２の射出瞳の中心から−Ｘ方向へ実質的に偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。

図７（ａ）はＡＦ用画素２０Ｌの主要部を模式的に示す概略平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＸ５−Ｘ６線に沿った概略断面図である。ＡＦ用画素２０Ｌが撮像用画素２０Ａと異なる所は、ＡＦ用画素２０Ｌにおいて、遮光層４３には、当該ＡＦ用画素２０Ｌのマイクロレンズ４２の光軸Ｏに対して同心の正方形（開口４３ａと同じ大きさの正方形）のちょうど左側（−Ｘ側）半分の大きさの長方形の開口４３ｃが形成されている点と、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに代えて、イエローフィルタ５０Ｙｅが設けられている点のみである。画素２０Ｌにおいて、遮光層４３に前記開口４３ｃが形成されていることによって、画素２０Ｌのフォトダイオード４１は、撮影レンズ２の射出瞳の中心から＋Ｘ方向へ実質的に偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。

図８（ａ）はＡＦ用画素２０Ｕの主要部を模式的に示す概略平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）中のＹ１−Ｙ２線に沿った概略断面図である。ＡＦ用画素２０Ｕが撮像用画素２０Ａと異なる所は、ＡＦ用画素２０Ｕにおいて、遮光層４３には、当該ＡＦ用画素２０Ｕのマイクロレンズ４２の光軸Ｏに対して同心の正方形（開口４３ａと同じ大きさの正方形）のちょうど上側（＋Ｙ側）半分の大きさの長方形の開口４３ｄが形成されている点と、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに代えて、イエローフィルタ５０Ｙｅが設けられている点のみである。画素２０Ｕにおいて、遮光層４３に前記開口４３ｄが形成されていることによって、画素２０Ｕのフォトダイオード４１は、撮影レンズ２の射出瞳の中心から−Ｙ方向へ実質的に偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。

図９（ａ）はＡＦ用画素２０Ｄの主要部を模式的に示す概略平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）中のＹ３−Ｙ４線に沿った概略断面図である。ＡＦ用画素２０Ｄが撮像用画素２０Ａと異なる所は、ＡＦ用画素２０Ｄにおいて、遮光層４３には、当該ＡＦ用画素２０Ｄのマイクロレンズ４２の光軸Ｏに対して同心の正方形（開口４３ａと同じ大きさの正方形）のちょうど下側（−Ｙ側）半分の大きさの長方形の開口４３ｅが形成されている点と、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに代えて、イエローフィルタ５０Ｙｅが設けられている点のみである。画素２０Ｄにおいて、遮光層４３に前記開口４３ｅが形成されていることによって、画素２０Ｄのフォトダイオード４１は、撮影レンズ２の射出瞳の中心から＋Ｙ方向へ実質的に偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。

図面には示していないが、撮像用画素２０Ａ及びＡＦ用画素２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄのいずれに関しても、遮光層４３やその他の配線層（図示せず）には、従来の固体撮像素子と同様に、Ｒ光及びＧ光は反射させないがＢ光はかなり反射させるような反射特性を持つ反射防止膜が形成されている。

再び図４を参照すると、本実施の形態に係る固体撮像素子３では、有効画素領域３１の全体に２次元状に配置された多数の画素２０が、列方向（Ｙ軸方向）に２個隣接するとともに行方向（Ｘ軸方向）に２個隣接して並んだ２×２個の画素２０からなる複数の画素ブロックに、分けられている。図４では、太線で囲まれた２×２個の画素２０の各グループがそれぞれ１つの画素ブロックとなっている。換言すれば、２×２個の画素２０からなる画素ブロックを一単位として、この画素ブロックが有効画素領域３１の全体に２次元状に配置されている。各画素ブロックは、２×２個の画素２０に限定されるものではなく、ｍ及びｎをそれぞれ２以上の整数としたとき、ｍ×ｎ個の画素であってもよい。

本実施の形態では、全ての画素ブロックの各々に関して、当該画素ブロックの全ての２×２個の画素２０には、ＡＦ用画素２０Ｆを除いて、同じ色のカラーフィルタ５０が設けられている。したがって、各画素ブロックは、当該撮像用画素２０Ａの色に従ったそれぞれ一色のカラー情報を出力する。本実施の形態では、１つの画素ブロックの画素数である４個分の撮像用画素２０Ａの撮像用信号に相当する信号が、１つの画素ブロックの領域の撮像用信号とされる。そして、本実施の形態では、有効画素領域３１の全体に配置された画素ブロックは、当該画素ブロックの撮像用画素２０Ａに設けられたカラーフィルタ５０の色を当該画素ブロックの色であるとみなして、当該画素ブロックの色に基づくベイヤー配列に従って配置されている。

本実施の形態では、図３中のＸ軸方向に延びた各焦点検出領域３２，３６，３７はそれぞれ一画素行の領域となっており、図３中のＹ軸方向に延びた各焦点検出領域３３〜３５はそれぞれ一画素列の領域となっている。図４には、焦点検出領域３２が一画素行の領域であるとともに焦点検出領域３３が一画素列の領域であることが明示されている。

本実施の形態では、Ｘ軸方向に延びた焦点検出領域３２，３６，３７のいずれかの領域の一部を含む各画素ブロックは、焦点検出領域３２，３３の交差点の画素２０（ここでは、画素２０Ｌ）を含む１つの画素ブロック６０（本実施の形態では、この画素ブロック６０は、特異な画素ブロックとなっているので、他の画素ブロックと区別するべく、図４において符号６０を付している。）を除いて、対応する焦点検出領域に配置され瞳分割に関して対をなす２個のＡＦ用画素２０Ｆ（ＡＦ用画素２０ＲとＡＦ用画素２０Ｌ）と、２個の撮像用画素２０Ａとからなる。Ｙ軸方向に延びた焦点検出領域３３〜３５のいずれかの領域の一部を含む各画素ブロックは、画素ブロック６０を除いて、対応する焦点検出領域に配置され瞳分割に関して対をなす２個のＡＦ用画素２０Ｆ（ＡＦ用画素２０ＵとＡＦ用画素２０Ｄ）と、２個の撮像用画素２０Ａとからなる。画素ブロック６０は、対応する焦点検出領域に配置された３個のＡＦ用画素２０Ｆ（ＡＦ用画素２０ＲとＡＦ用画素２０ＬとＡＦ用画素２０Ｕ）と、１個の撮像用画素２０Ａとからなる。画素ブロック６０にはＡＦ用画素２０Ｕと対をなすＡＦ用画素２０Ｄが設けられていないので、画素ブロック６０のＡＦ用画素２０Ｕからの焦点検出用信号は実際には焦点検出用に用いることはできない。よって、画素ブロック６０のＡＦ用画素２０Ｕは、撮像用画素２０Ａで置き換えてもよい。焦点検出領域３２〜３７のいずれの領域の一部も含まない各画素ブロックは、４個の撮像用画素２０Ａからなる。

このようにして、本実施の形態では、ＡＦ用画素２０Ｒ，２０Ｌは、各焦点検出領域３２，３６，３７において、Ｘ軸方向に並んだ２つ以上の画素ブロックに渡って、同一の行において順次隣り合うように一直線状に配置されている。また、ＡＦ用画素２０Ｕ，２０Ｄは、各焦点検出領域３３〜３５において、Ｙ軸方向に並んだ２つ以上の画素ブロックに渡って、同一の列において順次隣り合うように一直線状に配置されている。

撮影レンズ２の焦点調節状態を検出する際には、ＡＦ用画素２０Ｆから出力される焦点検出用信号が用いられる。また、撮像時には、２個のＡＦ用画素２０Ｆ及び２個の撮像用画素２０Ａからなる画素ブロックに関しては、２個の撮像用画素２０Ａの出力が、当該画素ブロックの撮像用信号として使用される。すなわち、まず、２個の撮像用画素２０Ａから個別に出力される撮像用信号は、固体撮像素子３内あるいは固体撮像素子３外にて合算される。しかし、２個のＡＦ用画素２０Ｆは、撮像用信号を生成しない。そこで、同一画素ブロックの４個の画素が配置される領域は、概略同一の光量であると近似する。そして、前記合算された撮像用信号は、更に２倍にされて４個分の画素の撮像用信号とするのである。なお、画素ブロック６０については、１個の撮像用画素２０Ａの撮像用信号を４倍にして４個分の画素の撮像用信号とすればよい。

換言すれば、本固体撮像素子３では、撮像時にＡＦ用画素２０Ｆを補間する場合、当該ＡＦ用画素２０Ｆに隣接する撮像用画素２０Ａの信号を補間用の信号として使用することができる。したがって、本実施の形態では、個々の画素をベイヤー配列に従って又はベイヤー配列に準じて配列する固体撮像素子に比べて、ＡＦ用画素２０Ｆに関する補間の精度を向上させて画質を向上させることができる。もっとも、本発明では、個々の画素をベイヤー配列に従って又はベイヤー配列に準じて配列してもよい。その例を、後に第２の実施の形態として説明する。

なお、４個の撮像用画素２０Ａからなる画素ブロックに関しては、４個の撮像用画素２０Ａから個別に出力される撮像用信号は、固体撮像素子３内あるいは固体撮像素子３外にて合算される。合算された信号は、その画素ブロックの画像情報となる。

図１０は、図１中の固体撮像素子３の１つの画素ブロックをなす２×２個の画素２０を示す回路図である。図１０は、焦点検出領域３３の一部を含む画素ブロック（図４参照）、すなわち、２個のＡＦ用画素２０Ｆ（ＡＦ用画素２０ＵとＡＦ用画素２０Ｄ）及び２個の撮像用画素２０Ａを示している。

本実施の形態では、いずれの画素２０（撮像用画素２０Ａ、ＡＦ用画素２０Ｒ、ＡＦ用画素２０Ｌ、ＡＦ用画素２０Ｕ、ＡＦ用画素２０Ｄ）も、同一の回路構成を有している。各画素は、入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオード４１と、前述した電荷を受け取って前述した電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョン（ＦＤ）８１と、ＦＤ８１の電位に応じた信号を出力する増幅部としての画素アンプ８２と、フォトダイオード４１からＦＤ８１に電荷を転送する電荷転送部としての転送トランジスタ８３と、ＦＤ８１の電位をリセットするリセット部としてのリセットトランジスタ８４と、当該画素２０を選択する選択部としての選択トランジスタ８５と、を備えている。なお、図１０において、Ｖｄｄは電源である。この画素２０の回路構成は、ＣＭＯＳ固体撮像素子の単位画素の回路構成として一般的なものである。

本実施の形態では、転送トランジスタ８３、画素アンプ８２、リセットトランジスタ８４、選択トランジスタ８５は、いずれもＮＭＯＳトランジスタで構成されている。

各画素２０の転送トランジスタ８３のゲート電極は、画素行ごとに共通に接続されて、垂直走査回路２１から駆動配線２３を介して駆動信号φＴＧが供給される。各画素２０の選択トランジスタ８５のゲート電極は、画素行毎に共通に接続されて、垂直走査回路２１から駆動配線２３を介して駆動信号φＳが供給される。各画素２０のリセットトランジスタ８４のゲート電極は、画素行毎に共通に接続されて、垂直走査回路２１から駆動配線２３を介して駆動信号φＦＤＲが供給される。

図１１は、固体撮像素子３の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、ローリングシャッタの場合の例を示している。なお、ここでは、撮像用信号を出力することで説明する。しかし、焦点検出用信号を出力する場合も、読み出す領域（行、列）が限定されるだけであり、基本的に同じである。

まず、選択行のφＦＤＲがハイとなっている間にφＴＧがハイ、ローとされることによりフォトダイオード４１がリセットされる。所定時間経過後に、φＳがハイとされて、選択行の選択トランジスタ８５がオンとされる。φＳがハイの開始時点から一定時間だけφＦＤＲがハイにされてＦＤ８１のレベルが基準レベルにリセットされ、その後φＦＤＲがローにされる。次いで、ＦＤ８１の基準レベルに応じたレベル（ダークレベル）が、画素アンプ８２から垂直信号線２５を介してＣＤＳ回路２７に蓄積される。

次いで、φＴＧが再度ハイ、ローとされる。これにより、フォトダイオード４１に蓄積されていた電荷がＦＤ８１に転送される。その後、基準レベルとこの電荷による信号の重畳された信号に応じたレベルの信号が、画素アンプ８２から垂直信号線２５を介してＣＤＳ回路２７に蓄積される。そして、ＣＤＳ回路２７によって、ここで蓄積された信号と先のダークレベルとの差分を取ることで得た撮像用信号が出力される。そして、順次各列の撮像用信号が水平信号線に出力される。

その後、次の行が選択されて同様に信号が出力されていく。

図１２は、固体撮像素子３の他の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、全画素同時に露光する場合の例を示している。まず、全行のφＦＤＲがハイとされている状態で全行同時にφＴＧがハイとされる。これにより、全画素２０のフォトダイオード４１に蓄積されていた電荷が同時にリセットされる。なお、φＴＧがローにされた時点からφＴＧが再度ハイとされるまでの時間が、露光時間となる。

所定時間経過後、選択行のφＳがハイとされる。次いで、φＴＧが再度ハイ、ローとされる（この動作は全行同時に行われる。）。これにより、全行同時に、フォトダイオード４１に蓄積されていた電荷がＦＤ８１に転送される。選択行においては、この電荷による信号に応じたレベルの信号が、画素アンプ８２から垂直信号線２５を介してＣＤＳ回路２７に蓄積される。ここでは、ＣＤＳ回路２７は、ダークレベルを利用した相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ処理）は行わず、単に、前記電荷による信号に応じたレベルの信号を一時的に蓄積する回路として用いられる。そして、順次各列の撮像用信号が水平信号線に出力される。

その後、次の行が選択されて同様に信号が出力されていく。

ここでは、簡略化のため、ＣＤＳ処理を行わないものとして説明した。しかしながら、全画素同時に露光する場合であっても、ＣＤＳ処理を行うことが好ましいことは、言うまでもない。この場合には、例えば、前記特許文献１（特開平１１−１７７０７６号公報）に開示されているように、フォトダイオード４１とＦＤ８１との間に、フォトダイオード４１からの電荷を一時的に蓄積する蓄積部（容量）を設け、転送トランジスタ８３の代わりに、フォトダイオード４１から前記蓄積部に電荷を転送する第１の転送トランジスタ、及び、前記蓄積部からＦＤ８１に電荷を転送する第２の転送トランジスタを設ければよい。

ここで、本実施の形態による電子カメラ１の動作の一例について、説明する。

操作部９ａのレリーズ釦の半押し操作が行われると、電子カメラ１内のマイクロプロセッサ９は、その半押し操作に同期して撮像制御部４を駆動する。撮像制御部４は、被写体の確認を行うために予め定めた公知の手法により、撮像用画素２０Ａのうちの全画素又は所定画素から被写体確認用の撮像信号を読み出し、メモリ７に蓄積する。このとき、全画素を読み出す場合は、例えば、前記図１１又は図１２に示す動作と同様の動作を行う。そして、画像処理部１３は、その信号から、画像認識技術を利用して被写体を認識する。例えば、顔認識モードの場合、被写体として顔を認識する。このとき、画像処理部１３は、被写体の位置及び形状を得る。

その後、マイクロプロセッサ９は、先に得られた被写体の位置及び形状に従って、焦点検出領域３２〜３７のうちから、被写体に対する焦点調節状態を精度良く検出するのに最適な、焦点検出に用いるべき、オートフォーカス用ラインセンサに相当する焦点検出領域を設定する。また、先に得られた被写体の位置及び形状に従って、被写体に対する露光状態を精度良く検出するのに最適な測光領域（すなわち、ＡＥ（自動露光）用信号を取得する撮像用画素）を設定する。さらに、マイクロプロセッサ９は、前記認識結果等に基づいて、焦点検出のため及びＡＥ用測光情報の取得のための、撮影条件（絞り、焦点調節状態、シャッタ時間等）を設定する。

引き続いて、マイクロプロセッサ９は、先に設定した絞り等の条件となるようにレンズ制御部２ａを作動させ、先に設定したシャッタ時間等の条件でかつ先に設定した焦点検出領域のＡＦ用画素２０Ｆの画素列の座標及び先に設定した測光領域の撮像用画素２０Ａの画素列の座標に従って、撮像制御部４を駆動することで、焦点検出用信号及び測光用信号を読み出し、メモリ７に蓄積する。このとき、全画素を読み出す場合は、例えば、前述した図１１又は図１２に示す動作と同様の動作によって、焦点検出用信号及び測光用信号を読み出す。

次に、マイクロプロセッサ９は、先に取得されメモリ７に格納された全画素の信号のうちから、先に設定した焦点検出領域のＡＦ用画素２０Ｆからの焦点検出用信号をピックアップし、それらの信号に基づいて瞳分割位相差方式に従った演算（焦点調節状態の検出処理）を焦点検出演算部１０に行わせることで、焦点検出演算部１０にデフォーカス量を算出させる。また、マイクロプロセッサ９は、先に取得されメモリ７に格納された全画素の信号のうちから、先に設定した測光領域の撮像用画素からの信号（測光用信号）をピックアップし、それらの信号に基づいて、本撮影時に最適な露光量を露光演算部１４に演算させる。

次いで、マイクロプロセッサ９は、先に算出されたデフォーカス量に応じて合焦状態となるように、レンズ制御部２ａに撮影レンズ２を調節させる。また、マイクロプロセッサ９は、先に演算された露光量に応じた絞りとなるようにレンズ制御部２ａに撮影レンズ２を調節させる。

次に、マイクロプロセッサ９は、操作部９ａのレリーズ釦の全押し操作に同期して、本撮影のために設定したシャッタ時間等の条件で撮像制御部４を駆動することで、画像信号を読み出して本撮影を行う。このとき、前述した図１１又は図１２に示す動作と同様の動作によって、撮像用信号を読み出す。撮像制御部４によって、この撮像用信号は、メモリ７に蓄積される。

次いで、マイクロプロセッサ９は、前述したような画素ブロック毎の４個分の画素の撮像用信号を得る処理（補間処理を含む）を画像処理部１３に行わせ、これを画像信号としてメモリ７に蓄積させる。

その後、マイクロプロセッサ９は、操作部９ａの指令に基づき、必要に応じて画像処理部１３や画像圧縮部１２にて所望の処理を行い、記録部に処理後の信号を出力させ記録媒体１１ａに記録する。これにより、一連の動作を終了する。

前述した動作例の説明では、ＡＥ動作やＡＦ動作を、昼間のような明るい環境下において固体撮像素子３の出力から行うものとして説明した。例えば、夜間のような暗い環境下においてストロボ発光により撮影する場合には、ストロボ１６の本発光前に、ストロボ発光制御部１５はストロボ１６をプリ発光させる。前述したように、本実施の形態では、このプリ発光光は、赤色光の波長範囲に属する所定波長の単色光である。そして、このプリ発光時に固体撮像素子３から焦点検出用信号及び測光用信号が読み出され、読み出された焦点検出用信号に基づいて焦点検出演算部１０がデフォーカス量を算出し、読み出された測光用信号に基づいて露光演算部１４が最適な露光量を演算する。その後、レンズ制御部２ａは、このデフォーカス量に応じて合焦状態となるように撮影レンズ２を調節するとともに、前記露光量に応じた絞りとなるように撮影レンズ２の絞りを調整する。また、撮像制御部４は露光演算部１４で得られた露光量に応じたシャッタ時間を設定し、露光演算部１４はこの露光量に応じたストロボ１６の調光情報をストロボ発光制御部１５に供給する。そして、ストロボ発光制御部１５は、その調光情報に応じた調光状態となるようにストロボ１６を本発光させ、その本発光時に、固体撮像素子３の撮像用画素２０Ａから撮像用信号が読み出され、その信号は信号処理部５及びＡ／Ｄ変換器６を経て画像データとしてメモリ７に格納される。

本実施の形態では、前述したように、撮像用画素２０Ａには、赤色カラーフィルタ５０Ｒ、緑色カラーフィルタ５０Ｇ及び青色カラーフィルタ２０Ｂのうちのいずれかが設けられているのに対し、ＡＦ画素２０Ｆ（２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄ）には、これらのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのいずれとも異なる光透過特性を有する光学フィルタとして、イエローフィルタ５０Ｙｅが設けられている。これらのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ，５０Ｙｅの理想的な光透過特性（分光感度特性）を、図１３乃至図１６にそれぞれ示す。

図１３乃至図１６に示すように、理想的には、赤色カラーフィルタ５０ＲはＲ光のみを選択的に透過させ、緑色カラーフィルタ５０ＧはＧ光のみを選択的に透過させ、青色カラーフィルタ５０ＢはＢ光のみを選択的に透過させるのに対し、イエローフィルタ５０ＹｅはＧ光及びＲ光を透過させるがＢ光を透過させない。

また、本実施の形態では、前述したように、撮像用画素２０Ａ及びＡＦ用画素２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄのいずれに関しても、遮光層４３やその他の配線層（図示せず）には、従来の固体撮像素子と同様に、Ｒ光及びＧ光は反射させないがＢ光はかなり反射させるような反射特性を持つ反射防止膜が形成されている。

ＡＦ用画素２０Ｆにカラーフィルタを全く設けない場合や、ＡＦ用画素２０Ｆにイエローフィルタ５０Ｙｅに代えて青色カラーフィルタ５０Ｂを設けた場合には、ＡＦ用画素２０Ｆに入射したＢ光が当該ＡＦ用画素２０Ｆの周囲の遮光層４３や配線層で多重反射されることで、隣接する撮像用画素２０Ａに受光されてしまい、これに起因して画質が低下してしまう。これに対し、本実施の形態では、ＡＦ用画素２０Ｆにはイエローフィルタ５０Ｙｅが設けられ、イエローフィルタ５０ＹｅはＢ光を透過させないので、ＡＦ用画素２０Ｆに入射したＢ光がその周囲の遮光膜や配線層で多重反射されることで隣接する撮像用画素２０Ａに受光されてしまうような状況が生じなくなり、画質が低下しない。

また、ＡＦ用画素２０Ｆにイエローフィルタ５０Ｙｅに代えてＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのいずれかを設ける場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは透過させる光の波長域がそれぞれ比較的狭い範囲に限定されるので、ＡＦ用画素２０Ｆに対する入射光量が低下してしまい、ひいては、焦点検出精度が低下してしまう。これに対し、本実施の形態では、ＡＦ用画素２０Ｆにはイエローフィルタ５０Ｙｅが設けられ、イエローフィルタ５０Ｙｅが入射させる光の波長領域はＲ光及びＧ光に渡る比較的広い範囲であるので、ＡＦ用画素２０ＦにＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのいずれかを設ける場合に比べて、ＡＦ用画素２０Ｆに対する入射光量が増大し、ひいては焦点検出の精度が高まる。

このように、本実施の形態によれば、ＡＦ用画素２０Ｆにイエローフィルタ５０Ｙｅが設けられているので、ＡＦ用画素２０Ｆに対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果（以下、「ＡＦ用入射光量増大効果」という。）をある程度確保しつつ、ＡＦ用画素２０Ｆに入射した光のうちのＢ光（短波長光）が隣接する撮像用画素に受光されてしまうのを低減して高品質の画像を得ることができるという効果（以下、「隣接画素混入低減効果」という。）が得られる。

以上の説明では、イエローフィルタ５０Ｙｅが図１６に示す理想的な特性を有するものとしていたが、現実のイエローフィルタは、例えば、図１７に示すような特性を有している。本実施の形態では、イエローフィルタ５０Ｙｅとして、実際には、例えば、図１７に示すような特性を有するイエローフィルタが用いられる。

本発明では、ＡＦ用入射光量増大効果をある程度確保しつつ、隣接画素混入低減効果をそれなりに得るためには、ＡＦ用画素２０Ｆに設けるフィルタは、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における透過率が４０％以下であるとともに５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における透過率が４０％以上である特性を有していればよく、必ずしもイエローフィルタに限定されるものではない。より大きな隣接画素混入低減効果を得るためには、ＡＦ用画素２０Ｆに設けるフィルタは、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における透過率が３０％以下である特性を持つことが好ましい。また、より大きなＡＦ用入射光量増大効果を得るためには、ＡＦ用画素２０Ｆに設けるフィルタは、５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における透過率が５０％以上である特性を持つことが好ましい。隣接画素混入低減効果及びＡＦ用入射光量増大効果の両方を高めるためには、ＡＦ用画素２０Ｆに設けるフィルタは、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における透過率が３０％以下であるとともに５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における透過率が５０％以上である特性を持つことが、好ましい。

図１７に示すイエローフィルタでは、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における透過率が３０％以下であるとともに、５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における透過率が５０％以上となっている。

なお、本実施の形態では、前述したように、プリ発光光は、Ｒ光の波長範囲に属する所定波長の単色光である。本実施の形態において、ＡＦ用画素２０Ｆに設けられているイエローフィルタ５０Ｙｅは、Ｒ光を透過させるので、前記プリ発光光を透過させる。したがって、本実施の形態では、前述したように、プリ発光時に固体撮像素子３のＡＦ用画素２０Ｆから焦点検出用信号が適切に得られ、プリ発光を利用したＡＦ動作を適切に行うことができる。これに対し、イエローフィルタ５０Ｙｅに代えて緑色カラーフィルタ５０Ｇや青色カラーフィルタ５０ＢをＡＦ用画素２０Ｆに設けると、ＡＦ用画素２０Ｆがプリ発光光を受光し得なくなってしまうため、プリ発光を利用したＡＦ動作を行うことができなくなってしまう。

［第２の実施の形態］

図１８は、本発明の第２の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子７０の画素の配置を模式的に示す一部拡大概略平面図であり、図４に対応している。図１８において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、基本的に、固体撮像素子３に代えて固体撮像素子７０が用いられている点のみである。固体撮像素子７０が固体撮像素子３と異なる所は、個々の撮像用画素２０Ａをベイヤー配列に従って配列した点のみである。

本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

［第３の実施の形態］

図１９は、本発明の第３の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子９０の画素の配置を模式的に示す一部拡大概略平面図であり、図４に対応している。図１９において、図４中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、基本的に、固体撮像素子３に代えて固体撮像素子９０が用いられている点のみである。固体撮像素子９０が固体撮像素子３と異なる所は、以下に説明する点のみである。

固体撮像素子９０では、固体撮像素子３において、全てのＡＦ用画素２０Ｒ，２０ＬがそれぞれＡＦ用画素２０Ｈで置き換えられ、全てのＡＦ用画素２０Ｕ，２０ＤがそれぞれＡＦ用画素２０Ｖで置き換えられている。

図２０（ａ）はＡＦ用画素２０Ｈの主要部を模式的に示す概略平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）中のＸ７−Ｘ８線に沿った概略断面図である。図２１（ａ）はＡＦ用画素２０Ｖの主要部を模式的に示す概略平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）中のＹ５−Ｙ６線に沿った概略断面図である。図２２は、固体撮像素子９０の１つの画素ブロックをなす２×２個の画素を示す回路図である。図２２は、焦点検出領域３３の一部を含む画素ブロック（図１９参照）、すなわち、２個のＡＦ用画素２０Ｖ及び２個の撮像用画素２０Ａを示している。図２０乃至図２２において、図５、図６及び図１０中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

ＡＦ用画素２０ＨとＡＦ用画素２０Ｖは、同一の回路構成を有している。ＡＦ用画素２０Ｈ，２０Ｖが撮像用画素２０Ａと回路構成上異なる所は、１つのフォトダイオード４１に代えて、それを２つに分割したような２つのフォトダイオード４１ａ，４１ｂを有する点と、これに伴い、１つの転送トランジスタ８３に代えて、互いに独立して作動し得る２つの転送トランジスタ８３ａ，８３ｂを有する点のみである。転送トランジスタ８３ａはフォトダイオード４１ａからＦＤ８１へ電荷を転送し、転送トランジスタ８３ｂはフォトダイオード４１ｂからＦＤ８１へ電荷を転送する。

図２０、図２１及び図５から理解される通り、ＡＦ用画素２０Ｈでは、フォトダイオード４１ａ，４１ｂは、フォトダイオード４１に相当するフォトダイオードを−Ｘ側と＋Ｘ側に２分割することによって構成されている。ＡＦ用画素２０Ｖでは、フォトダイオード４１ａ，４１ｂは、フォトダイオード４１に相当するフォトダイオードを＋Ｙ側と−Ｙ側に２分割することによって構成されている。

図２０及び図２１に示すように、ＡＦ用画素２０Ｈ，２０Ｖには、２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄと同じく、イエローフィルタ５０Ｙｅが設けられている。

撮像用画素２０Ａの転送トランジスタ８３及びＡＦ用画素２０Ｖ，２０Ｈの一方の転送トランジスタ８３ａのゲート電極は、画素行ごとに共通に接続されて、垂直走査回路２１から駆動配線２３を介して駆動信号φＴＧＡが供給される。ＡＦ用画素２０Ｖ，２０Ｈの他方の転送トランジスタ８３ｂのゲート電極は、画素行毎に共通に接続されて、垂直走査回路２１から駆動配線２３を介して駆動信号φＴＧＢが供給される。

図２３は、固体撮像素子９０の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、ローリングシャッタの場合に、撮像用信号を得る例を示している。この動作例は、前記第１の実施の形態において説明した図１１に示す動作と同様である。φＴＧＡを図１１中のφＴＧと同一にしている。この例では、ＡＦ用画素２０Ｈ，２０Ｖからの信号は使用せず意味を持たないため、φＴＧＢは任意でよい。したがって、図２３にはφＴＧＢを記載していない。

図２４は、固体撮像素子９０の他の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、ローリングシャッタの場合に、焦点検出用信号を得る例を示している。図２４に示す動作が図２３に示す動作と異なる所は、２つのフォトダイオード４１ａ，４１ｂから信号を別々に読み出す点である。すなわち、図２４に示す動作では、φＳがハイとなり選択されている間は、ＡＦ用画素２０Ｈ，２０Ｖに関しては、一方のフォトダイオード４１ａの電荷を読み、次いで他方のフォトダイオード４１ｂの電荷を読むようになっている。

本実施例によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態によれば、ＡＦ用画素として、それぞれ２つのフォトダイオード４１ａ，４１ｂを持つＡＦ用画素２０Ｈ，２０Ｖが用いられているので、焦点検出用信号を得る場所の分布密度が高まる。したがって、焦点検出の精度がより高まる。

第１の実施の形態における固体撮像素子３を変形して本実施の形態における固体撮像素子９０を得たのと同様に、前記第２の実施の形態における固体撮像素子７０において、全てのＡＦ用画素２０Ｒ，２０ＬをそれぞれＡＦ用画素２０Ｈで置き換えるとともに、全てのＡＦ用画素２０Ｕ，２０ＤをそれぞれＡＦ用画素２０Ｖで置き換えてもよい。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としての電子カメラを示す概略ブロック図である。 図１中の固体撮像素子３の概略構成を示す回路図である。 図１中の固体撮像素子３を模式的に示す概略平面図である。 図３における焦点検出領域の交差部付近を拡大した概略拡大図である。 図４中の撮像用画素の主要部を模式的に示す図である。 図４中の所定のＡＦ用画素の主要部を模式的に示す図である。 図４中の他の所定のＡＦ用画素の主要部を模式的に示す図である。 図４中の更に他の所定のＡＦ用画素の主要部を模式的に示す図である。 図４中の更に他の所定のＡＦ用画素の主要部を模式的に示す図である。 図１中の固体撮像素子の１つの画素ブロックをなす２×２個の画素を示す回路図である。 図１中の固体撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。 図１中の固体撮像素子の他の動作例を示すタイミングチャートである。 図４中の撮像用画素に設けられている赤色カラーフィルタの理想的な光透過特性の一例を示す図である。 図４中の撮像用画素に設けられている緑色カラーフィルタの理想的な光透過特性の一例を示す図である。 図４中の撮像用画素に設けられている青色カラーフィルタの理想的な光透過特性の一例を示す図である。 図４中の撮像用画素に設けられているイエローフィルタの理想的な光透過特性の一例を示す図である。 図４中の撮像用画素に設けられているイエローフィルタの現実の光透過特性の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子の画素配置を模式的に示す一部拡大概略平面図である。 本発明の第３の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子の画素配置を模式的に示す一部拡大概略平面図である。 図１９中の所定のＡＦ用画素の主要部を模式的に示す図である。 図１９中の他の所定のＡＦ用画素の主要部を模式的に示す図である。 図１９に示す固体撮像素子の１つの画素ブロックをなす２×２個の画素を示す回路図である。 図１９に示す固体撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。 図１９に示す固体撮像素子の他の動作例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

３ 固体撮像素子
２０Ａ 撮像用画素
２０Ｒ，２０Ｌ，２０Ｕ，２０Ｄ ＡＦ用画素
５０Ｒ 赤色カラーフィルタ
５０Ｇ 緑色カラーフィルタ
５０Ｂ 青色カラーフィルタ
５０Ｙｅ イエローフィルタ

Claims (5)

1. 光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、
   ２次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、
   前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、
   前記焦点検出用画素には、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域における透過率が４０％以下であるとともに５３０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域における透過率が４０％以上である光学フィルタが設けられたことを特徴とする固体撮像素子。
2. 前記光学フィルタは、イエローフィルタであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
3. 光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、
   ２次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、
   前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、
   前記焦点検出用画素には、イエローフィルタが設けられたことを特徴とする固体撮像素子。
4. 前記撮像用画素は第１乃至第３のグループに分けられ、前記第１のグループの前記撮像用画素には赤色カラーフィルタが設けられ、前記第２のグループの前記撮像用画素には緑色カラーフィルタが設けられ、前記第３のグループの前記撮像用画素には青色カラーフィルタが設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子と、
   前記複数の焦点検出用画素の少なくとも一部の画素からの前記焦点検出用信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、
   前記検出処理部からの前記検出信号に基づいて前記光学系の焦点調節を行う調節部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。

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