JP2010252277A - 固体撮像装置及び電子カメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】カメラの機構部を増やすことなく、かつ、消費電力を増すことなく、精度の高いフォーカス制御を行う。
【解決手段】入射光を電気信号に変換する複数の光電変換部10及び30が2次元状に配列された固体撮像装置100であって、複数の光電変換部10及び30と、複数の光電変換部10のそれぞれを覆うように光電変換部10毎に配置された複数のマイクロレンズ20と、複数の光電変換部30を覆うように配置されたマイクロレンズ40と、複数の光電変換部30のうち少なくとも2つの光電変換部30は、マイクロレンズ40の光軸を中心として互いに異なる方向に偏った位置に位置する。
【選択図】図1
【解決手段】入射光を電気信号に変換する複数の光電変換部10及び30が2次元状に配列された固体撮像装置100であって、複数の光電変換部10及び30と、複数の光電変換部10のそれぞれを覆うように光電変換部10毎に配置された複数のマイクロレンズ20と、複数の光電変換部30を覆うように配置されたマイクロレンズ40と、複数の光電変換部30のうち少なくとも2つの光電変換部30は、マイクロレンズ40の光軸を中心として互いに異なる方向に偏った位置に位置する。
【選択図】図1
Description
本発明は、固体撮像装置及び電子カメラに関し、特に、AF機能を有する固体撮像装置及び電子カメラに関するものである。
近年、コンピュータで画像を扱う用途が飛躍的に増大している。ここにおいて、コンピュータに画像を取り込むためのデジタルカメラの製品化が活発になっている。このようなデジタルカメラの発展動向として、静止画像を扱うデジタルスチルカメラは、多画素化への方向性をより鮮明にしており、通常動画像用(ビデオムービー)カメラの撮像素子の画素数が25万から40万画素であるのに対し、80万画素(XGAクラス:eXtended Graphic Array)の撮像素子を搭載するカメラが普及している。さらに最近では、100万画素から150万画素程度のものが多く世に出されている。さらに、交換レンズタイプの高級機では、200万画素、400万画素、600万画素といった高画素撮像素子を用いたカメラも製品化されるに至っている。
カメラのAF(Auto Focus)機能などのカメラ撮影系の制御は、ビデオムービーカメラでは、ビデオレートで連続的に出力される撮像素子の出力信号を用いて行っており、このため、AF機能では、TV−AF(山登り方式、コントラスト方式)を用いている。
一方で、デジタルスチルカメラでは、画素数、カメラの動作方法により様々な方法がとられる。一般にビデオムービーカメラで用いる25万画素から40万画素クラスのデジタルスチルカメラでは、多くのものは、カメラに搭載されるカラー液晶表示器(最近は2インチ程度のTFT(Thin Film Transistor)液晶が多く用いられている)にセンサからの繰返し読み出し信号(画像)を表示する(以下、ファインダーモード、あるいは電子ビューファインダーモード(EVFモード:Electric View Finder))。これらは、基本的にビデオムービーカメラと動作が同じであり、このために、ビデオムービーカメラと同様な方式がとられることが多い。
しかしながら、80万画素クラス以上の撮像素子をもつデジタルスチルカメラ(以下、高画素デジタルスチルカメラ)においては、ファインダーモード時の撮像素子の動作は、ファインダーレートを早くする(ビデオレートに近づける)ために液晶表示器に表示するために必要な信号ライン、あるいは画素以外はなるべく間引かれるような駆動方法がとられる。
また、100万画素を越えるような本格的なデジタルスチルカメラでは、銀塩カメラ同様に静止画像を即座に撮るニーズが強いことから、レリーズスイッチを押してから撮影までの時間が短いことが要求される。
このような理由で、高画素デジタルスチルカメラでは様々なAF方式がとられる。例えば、高画素デジタルスチルカメラは、撮像素子とは別にAFのためのセンサを持ち、銀塩カメラで用いられるような位相差方式、コントラスト方式、距離計方式、アクティブ方式等のAF方式を用いる。
しかしながら、撮像素子以外にAFのためのセンサを持つ場合、そのセンサに像を結ぶためのレンズ系、また、それぞれのAF方式を実現するための機構が必要となる。例えば、アクティブ方式では、赤外光の発生部と、投影のためのレンズと、受光センサと、受光レンズと、赤外投光の移動機構とが必要である。また、位相差方式では、測距センサへの結像レンズと、位相差を設けるためのメガネレンズとなどが必要である。このため、カメラの大きさを大きくすることとなり、当然コスト高となる。
また、撮像素子への光学系とAFセンサへの光学系との経路の差、また、それぞれの光学系を構成するモールド部材等の製造誤差、温度による膨張などの要因による誤差など、撮像素子そのものを使うAFに比べて誤差要因が増えることとなる。このような誤差成分は、交換レンズ式のデジタルスチルカメラではレンズ固定のデジタルスチルカメラよりも大きくなる。
このために、撮像素子の出力そのものを使うAF方式が模索されることとなる。このうち、山登り方式は合焦までの時間が長くなる欠点がある。このために、特許文献1で示される方式では、撮像素子へ結像するためのレンズ系に、光軸に対して対称の位置に瞳位置を移動させる機構を設けることで、それぞれの瞳を通って結ばれた像の位相差からデフォーカス量を求めて、レンズのフォーカスを合わせる方式が提案されている。
この方法によって、早い速度で精度の高いAFが実現されている。なぜなら、AFのためには、撮像素子中の特定の数ラインが読み出され、その他は高速にクリアされるので、信号読み出しに時間はかからない。
また、別の方式として、特許文献2に示される方式では、固体撮像素子上の受光画素上に設けられた遮光膜により、各受光画素の光軸を、撮影光軸に対して対称の瞳位置を持つように構成する。これにより、撮影光学系に設けるべき瞳位置を移動する機構が不要となり、カメラの小型化が図られるよう提案されている。
しかしながら、上記従来の高画素デジタルスチルカメラにおいては、以下の問題がある。
特許文献1に記載の方式では、デジタルスチルカメラに、瞳移動のための機構が必要となる。このために、デジタルスチルカメラの体積が大きくなり、多くのコストも必要となる。
また、特許文献2に記載の方式では、受光画素に設けられた遮光膜により、AF用受光画素に入る光の量が著しく制限されることになる。このため、暗所でのAF性能の劣化を招きやすいという欠点がある。
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、カメラの機構部を増やすことなく、かつ、消費電力を増すことなく、精度の高いAFができる固体撮像装置及び電子カメラを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する複数の光電変換部が2次元状に配列された固体撮像装置であって、前記複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のうち複数の第1光電変換部のそれぞれを覆うように、前記第1光電変換部毎に配置された複数の第1マイクロレンズと、前記複数の光電変換部のうち複数の第2光電変換部を覆うように配置された第2マイクロレンズとを備え、前記複数の第2光電変換部のうち少なくとも2つの第2光電変換部は、前記第2マイクロレンズの光軸を中心として互いに異なる方向に偏った位置に位置する。
これにより、2次元状に配列された複数の光電変換部のうち一部の光電変換部をフォーカス制御用の光電変換部として用いることで、精度の高いAF機能を実現することができる。また、従来の撮像素子とは別にセンサを備える場合に比べて、カメラの機構部を増すことはなく、消費電力を増すこともなく、コストを低減することもできる。
また、前記第1マイクロレンズと前記第2マイクロレンズとでは、屈折率、焦点距離及び形状の少なくとも1つが互いに異なっていてもよい。
これにより、フォーカス制御用と通常の画像信号用とでそれぞれの目的に合わせてマイクロレンズを形成することができる。
また、前記複数の光電変換部は、カラーフィルタを有し、前記少なくとも2つの第2光電変換部は、同色のカラーフィルタを有してもよい。
これにより、同色のカラーフィルタを有する複数の光電変換部からの信号を利用するので、信号の比較を容易に行うことができ、より高い精度でAF機能を実現することができる。
また、前記固体撮像装置は、前記複数の第2光電変換部上に、2以上の所定数の前記第2光電変換部を覆うように、前記所定数の第2光電変換部毎に配置された前記所定数の第2マイクロレンズを備え、前記所定数の第2マイクロレンズは、前記同色のカラーフィルタを有する第2光電変換部が並ぶ方向に沿って、配列されていてもよい。
これにより、複数の光電変換部の並ぶ方向と、複数のマイクロレンズの並ぶ方向とを一致させているので、より精度の高いAF機能を実現することができる。
また、本発明の電子カメラは、上述の固体撮像装置を備える電子カメラである。
また、前記電子カメラは、さらに、被写体までの距離に従ってフォーカス制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記複数の第2光電変換部のそれぞれによって変換された電気信号の位相差を用いて前記フォーカス制御を行ってもよい。
これにより、2つの信号の位相差のずれからカメラレンズの焦点のずれ量を算出することができるので、焦点のずれ量に基づいてピントを撮像素子上に合わせるなどのフォーカス制御を行うことができる。
本発明によれば、カメラの機構部を増やすことなく、かつ、消費電力を増すことなく、精度の高いAFが実現できる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態の固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する2次元状に配列された複数の光電変換部を備え、複数の光電変換部は、1対1に対応させて配置されたマイクロレンズを有する通常用画素グループと、多対1に対応させて配置されたマイクロレンズを有するAF用画素グループとに分けられる。つまり、AF用画素グループに含まれる複数の光電変換部のうち、2以上の所定数の光電変換部毎に1つのマイクロレンズが配置されている。
本実施の形態の固体撮像装置は、入射光を電気信号に変換する2次元状に配列された複数の光電変換部を備え、複数の光電変換部は、1対1に対応させて配置されたマイクロレンズを有する通常用画素グループと、多対1に対応させて配置されたマイクロレンズを有するAF用画素グループとに分けられる。つまり、AF用画素グループに含まれる複数の光電変換部のうち、2以上の所定数の光電変換部毎に1つのマイクロレンズが配置されている。
まず最初に、本実施の形態の固体撮像装置において基本となる画素配列に関して、図1を用いて説明する。図1(a)は、通常用画素グループの光電変換部10とマイクロレンズ20との配置の一例を示す図である。図1(b)は、AF用画素グループの光電変換部30とマイクロレンズ40との配置の一例を示す図である。各光電変換部10及び30は、それぞれ原色系のカラーフィルタを備える。
図1(a)には、2画素×2画素を基本単位とするエリアセンサの基本単位部の色配列が示されている。同図に示すように、各光電変換部10には、それぞれマイクロレンズ20が1対1に対応するように配置されている。つまり、複数のマイクロレンズ20は、複数の光電変換部10のそれぞれを覆うように、光電変換部10毎に配置されている。
ここで、図1(a)は、原色ベイヤ配列を示しており、R、G、B、Gの4色のカラーフィルタを有する光電変換部10が市松状に配置されている。このほかにも、ムービーカメラ用センサとして一般的な、純色ベイヤ配列や補色ベイヤ配列がある。ここでは、原色ベイヤ配列について述べるが、その他の方式のおいても全く同様に適応できる方式である。また、特殊な形式として、R、G、B、あるいは、そのうちの2色がストライプ状に配置されている光電変換部においても、同様である。
図1(b)には、一例として、1つのAF用画素グループが4つの光電変換部30を含むように構成されている。各光電変換部30は、原色ベイヤ配置されたカラーフィルタをそれぞれ有しているが、マイクロレンズ40は互いに共有するように配置されている。つまり、1つのマイクロレンズ40が、4つの光電変換部30を覆うように配置されている。このとき、1つのマイクロレンズ40の下にある光電変換部30のうち、少なくとも2つは、同色のカラーフィルタを有している(図1(b)の例では、G)。
なお、通常用画素グループのマイクロレンズ20とAF用画素グループのマイクロレンズ40とでは、図1(a)及び図1(b)に示すように形状が異なっている。また、屈折率が異なっていてもよい。
続いて、図1に示した通常用画素グループとAF用画素グループとを備える本実施の形態の固体撮像装置100の構成について説明する。
図2は、本実施の形態の固体撮像装置100におけるフルフレーム型CCD(Charged Coupled Device)エリアセンサの構造図である。同図に示すように、固体撮像装置100は、イメージエリア101と、ストレージエリア102と、水平CCD103と、出力アンプ104と、水平ドレイン105とを備える。
イメージエリア101は、m行×n列(以下、縦の並びを列、横の並びを行と記載する)画素のイメージエリアであり、感光するn本の垂直CCD(以下、V−CCD:Vertical−CCDとも記載する)により構成される。イメージエリア101には、図1で示した光電変換部10(通常用画素グループ)と光電変換部30(AF用画素グループ)とが2次元状に配列されている。
ここで、V−CCDは、通常、2〜4相駆動、あるいはバーチャルフェーズのような擬似1相駆動CCDから構成される。イメージエリア101を構成するCCDの転送のためのパルスは、ΦVIである。なお、当然のことながら、擬似1相駆動CCDでは1種類のパルスのみ、2相であれば2相の電極に与える2種類のパルスというようにV−CCDの構成により加えられるパルスの種類は異なる。以下、ストレージエリア102も水平CCD103も同様であるが、説明を簡易ならしめるために、パルス記号は1つだけを記載する。
ストレージエリア102は、イメージエリア101のm行中の任意のo行を蓄積するメモリ領域である。oは、mの数パーセント程度の行が蓄積できるように構成される。したがって、このストレージエリア102による撮像素子のチップ面積の増加分は極めて微量である。ストレージエリア102を構成するCCDの転送のためのパルスは、ΦVSである。また、ストレージエリア102は、上部に遮光のためのアルミ層が形成される。
水平CCD103は、イメージエリア101で光電変換された信号電荷を1行ずつ受け取り、出力アンプ104に出力する水平CCD(以下、HCCDとも記載する)である。水平CCD103の転送のためのパルスは、ΦSである。
出力アンプ104は、水平CCD103から転送されてくる各画素の信号電荷を電圧信号に変換する出力アンプである。通常、出力アンプ104は、フローティングディフュージョンアンプで構成される。
水平ドレイン105は、水平CCD103と不図示のチャネルストップ(ドレインバリア)をはさんで形成され、不要電荷を掃き捨てる水平ドレインである。部分読み出し時における不要領域画素の信号電荷は、水平CCD103からチャネルストップを超えて水平ドレイン105に排出される。なお、水平CCD103と水平ドレイン105との間のドレインバリア上に電極を設け、当該電極に与える電圧を変えることで不要電荷の掃き捨てを効率的に行ってもよい。
基本的に、以上に示す構成は、通常のフルフレームCCD(イメージエリア101)にわずかのストレージ領域(ストレージエリア102)を設けたものであり、これにより任意の場所の部分読み出しを可能とする。
続いて、イメージエリア101を構成する各画素、すなわち、光電変換部10及び30の構造を説明する。ここでは、便宜上、バーチャルフェーズの場合で説明する。
図3は、本実施の形態の固体撮像装置100におけるイメージエリア101の画素構造を示す図である。図3(a)は、イメージエリア101を上方からみた構造図であり、図3(b)は、A−A断面の構造と、ポテンシャルプロフィールとを示す図である。
図3(a)及び図3(b)において、クロックゲート電極201は、光透過性のあるポリシリコンで形成され、クロックゲート電極201下の半導体表面がクロックフェーズ領域である。クロックフェーズ領域は、イオンの打ち込みにより2領域に分けられ、その一方が、クロックバリア領域202であり、もう一方が、クロックバリア領域202よりもポテンシャルが高くなるようにイオンを打ち込むことで形成されるクロックウェル領域203である。
バーチャルゲート204は、チャネルポテンシャルを固定するために、半導体表面にP+層が形成された領域であり、この領域が、バーチャルフェーズ領域である。この領域もまた、P+層より深い層にN型イオンを打ち込むことで2領域に分けられ、その一方がバーチャルバリア領域205、もう一方がバーチャルウェル領域206である。
絶縁層207は、クロックゲート電極201と半導体との間に設けられる酸化膜などの絶縁層である。また、チャネルストップ208は、各V−CCDのチャネルを分離するための分離領域である。
V−CCDの転送は、クロックゲート電極201に任意のパルスを加えることでクロックフェーズ領域(クロックバリア領域202及びクロックウェル領域203)のポテンシャルを、バーチャルフェーズ領域(バーチャルバリア領域205及びバーチャルウェル領域206)のポテンシャルに対して、上下に動かすことで電荷を水平CCDの方向へ転送する(図3(b)には、白丸で電荷の移動の概念を示している)。
以上は、イメージエリア101の画素構造であるが、ストレージエリア102の画素構造もこれに準ずる。ただし、ストレージエリア102は、画素上部がアルミ遮光されているため、ブルーミングを防御する必要がないのでオーバーフロードレインは省かれる。また、水平CCD103も同様に、バーチャルフェーズ構造とされるが、V−CCDからの電荷を受け取り、かつ、それを水平に転送することができるようにクロックフェーズ領域とバーチャルフェーズ領域とのレイアウトで構成される。
以上のようにして、本実施の形態の固体撮像装置100では、イメージエリア101に蓄積された電荷を出力アンプ104から読み出すことができる。
続いて、図4及び図5を用いて、通常用画素とAF用画素との画素構成を説明する。
図4(a)は、上方から見た通常用画素の平面図であり、図4(b)は、通常用画素のB−B断面図である。図4(b)に示すように、最上部にマイクロレンズ20が形成される。
通常用画素は、図3(a)及び図3(b)に示した絶縁層207の上に、平坦化膜211を備え、さらに、平坦化膜211の上に、光電変換部10以外の領域に入射する入射光を遮る遮光膜212を備える。さらに、遮光膜212の上部には、カラーフィルタ213を備え、カラーフィルタ213上に平坦化膜214を備える。平坦化膜214は、マイクロレンズ20を形成するための平面を構成するための平滑層である。
図5(a)は、上方から見たAF用画素の平面図であり、図5(b)は、AF用画素のC−C断面図である。図5(a)及び図5(b)に示すように、通常用画素と異なる点は、1つのマイクロレンズ40の下に、複数の光電変換部30を備える点である。すなわち、1つのマイクロレンズ40の下に複数の開口部を有した遮光膜212を配置し、それぞれの下に、光電変換部30が配置されている。つまり、複数の光電変換部30が1つのマイクロレンズ40を共有している。
続いて、本実施の形態の固体撮像装置100におけるイメージエリア101を構成する画素(すなわち、光電変換部)について、詳細に説明する。具体的には、本実施の形態の固体撮像装置100では、図1(a)に示したようなマイクロレンズ20が1対1に対応させて配置される光電変換部10(通常用画素)と、図1(b)に示したような1つのマイクロレンズ40に含まれる光電変換部30(AF用画素)とがイメージエリア101に形成されている。
図6は、本実施の形態の固体撮像装置100におけるイメージエリア101の画素配列を示す図である。また、比較のため、図7には、従来の固体撮像装置におけるイメージエリアの画素配列を示す。
図7に示すように、従来は、全ての画素(光電変換部)に1対1に対応させてマイクロレンズを配置していた。これに対して、本実施の形態では、図6に示すように、画素がベイヤ配列されたイメージエリア101に、AF用画素グループが横一列に形成されている。
100万画素を越えるエリアセンサにとっては、図6の配列で、S1の行とS2の行とは、ほとんど同一ラインとして近似の像がマイクロレンズ40上に結像される。撮像素子(イメージエリア)に像を結ぶカメラレンズが撮像素子上でピントが合っているのであれば、S1行のS1群からの像信号と、S2行のS2群の信号群からの像信号は一致する。逆に、ピントを結ぶ点(結像点)が撮像素子のイメージエリアよりも前方か後方にあるならば、S1行のS1群からの像信号と、S2行のS2群の信号群からの像信号との間に位相差が生じる。なお、結像点が前の場合と後の場合とでは位相のずれ方向が逆になるのである。
これは、原理的には、先に上げた特許文献1の瞳分割位相差を利用したAFと同じである。S1行の光電変換部からカメラレンズを見た場合と、S2行の光電変換部からカメラレンズを見た場合とでは、あたかも光学中心に対して瞳が左右に分割したように見える。
図8は、ピントずれによる像ずれの概念図である。ここでは、S1行とS2行とを合一させA、Bの点で示した。また、分かりやすくするために各機能画素の間の色画素も省いて、あたかも機能画素が並んでいるように示している。
被写体の特定点からの光は、A点にとっての瞳を通って該当のA点にはいる光線束(ΦLa)と、B点にとっての瞳を通って該当のB点に入る光線束(ΦLb)とに分けられる。この2つの光束は、もともと1点より発したものであるから、もしカメラレンズ50のピントが撮像素子面上に合っていれば、図8(a)に示すように、同一マイクロレンズ40で括られる1点に到達することとなる。
しかし、例えば、カメラレンズ50のピントが撮像素子面よりx手前で合った場合、図8(b)に示すように、光の到達点は、2θxに相当する距離だけ互いにずれるのである。仮に、−xであれば、到達点は逆方向にずれる。
この原理に基づき、A点の並びでできる像(光の強弱による信号線)とB点の並びによりできる像とは、カメラレンズ50のフォーカスが合っていれば一致し、そうでなければずれることとなる。
本実施の形態の撮像素子は、この原理に基づき、1つのマイクロレンズ40に複数の画素が含まれるように複数のマイクロレンズを配置する(図1(b)及び図6参照)。こうすることで、例えば、図6のS1行に位置する画素とS2行に位置する画素とは、マイクロレンズ40の光軸を中心として、互いに反対方向にずれている。このため、図8を用いて説明したように、この領域のS1行からの行像信号とS2行からの行像信号のずれ分を演算してカメラレンズ50のフォーカスのずれ分をもとめ、カメラレンズ50のフォーカスを動かしてやればオートフォーカスが可能になる。
なお、このようなS1行、S2行よりなるAF用画素(測距画素ともいう)を有する領域は、イメージエリア101の全てにある必要はない。また、イメージエリア101の1行全てに行き渡る必要はない。例えば、図9に示されるように、イメージエリア101の数ポイントに複数のAF用画素を測距領域60として埋め込めばよい。
そして、測距(すなわち、カメラレンズ50のピント合わせ)のための信号を撮像素子(イメージエリア101)から読み出す場合は、測距のための信号が含まれるラインだけを読み出し、他の不要な電荷は高速にクリアすればよい。
以下では、具体的にイメージエリア101に蓄積された電荷を読み出す動作について、タイミングチャートに沿って説明する。
図10は、本実施の形態の固体撮像装置100における画素の読み出し動作を示すタイミングチャートである。図11は、本実施の形態の固体撮像装置100における測距領域60の画素の読み出し動作を示すタイミングチャートである。
通常の撮影では、最初、撮像素子の前面に設けられるメカニカルシャッタは閉じられている。まず、ΦVI、ΦVS、ΦSに高速なパルスを加えることで、イメージエリア101、ストレージエリア102の電荷を水平ドレイン105に掃き捨てるクリア動作が行われる(Tclear)。
このときのΦVI、ΦVS、ΦSのパルス数はV−CCDの転送段数m+o以上のパルスが加えられ、イメージエリア101、ストレージエリア102内の電荷を水平CCD103を通して、水平ドレイン105及びフローティングディフュージョンアンプの先のクリアドレインに排出する。水平CCD103と水平ドレイン105との間にゲートがある撮像素子であれば、このクリア期間中のみゲートを開けるようにしておけば、より効率的な不要電荷の排出を行うことができる。
クリア動作が終了すると、直ちに、メカニカルシャッタは開かれ、適正露光量を得るための時間に達するとメカニカルシャッタは閉じられる。この期間を露光時間(又は、蓄積時間ともいう)とする(Tstorage)。蓄積時間中V−CCD(イメージエリア101及びストレージエリア102)は停止される(ΦVI、ΦVSはLowレベル)。
メカニカルシャッタが閉じられると、まず、oライン分の垂直転送がなされる(Tcm)。この動作によりイメージエリア101の最初のライン(ストレージエリア102と隣接するライン)は、ストレージエリア102の頭(水平CCD103に隣接するライン)に転送される。この最初のoライン転送は、連続的になされる。
次に、イメージエリア101の最初のラインを水平CCD103に転送する前に、水平CCD103を電荷クリアのために、一度、水平CCD103の全段数分の転送をしておくこととなる(Tch)。これにより、先のイメージエリア101、ストレージエリア102のクリア時(Tstorage)に水平CCD103に残った不要電荷分の電荷と、ストレージエリア102のクリア(Tcm)により水平CCD103に集められたストレージエリア102の暗電流分の電荷とが排出される。
以上のようにして、ストレージエリア102のクリア(これは、イメージエリア101の最初のラインの信号が水平CCD103に接するVCCDの最終段まで進められる読み出しセット動作でもある)、及び、水平CCD103のクリアが終了するとすぐに、イメージエリア101の信号電荷は1ライン目から、順次水平CCD103に転送され、逐次ライン毎の信号が出力アンプ104から読み出される(Tread)。このようにして読み出された信号電荷はCDS(Correlated Double Sampling)回路、アンプ回路、及びA/D変換回路よりなる前段処理回路により、デジタル信号に変換され、画像信号処理される。
通常、フルフレーム型センサは、転送時にメカニカルシャッタを閉じておかなければならないことから、AFセンサ、及びAEセンサを別に設ける。これに対し、本センサでは、メカニカルシャッタを開放したままでイメージエリア101の一部分を単発に、あるいは繰り返し読み出すことができる。
続いて、測距領域60に蓄積された電荷を読み出す部分読み出し方法について説明する。
まず、イメージエリア101内の任意の場所のoライン(以下、noラインと記載する)の信号電荷をストレージエリア102に蓄積し、かつ、蓄積する任意のnoラインの前段のイメージ領域(nfライン)の信号電荷を排出するためのo+nfライン分の電荷掃き捨てのための前段クリア転送が行われる(Tcf)。
これにより、前段クリアTcfの前の蓄積期間(Ts)において、noラインに蓄積された信号電荷は、ストレージエリア102に蓄積される。その直後、水平CCD103内に残る前段クリアの残り電荷分を掃き捨てる水平CCD103のクリアを行う(Tch)。
この後、ストレージエリア102のnoラインの信号電荷は、1ライン毎に水平CCD103に移され、逐次出力アンプ104から読み出される(Tr)。そして、noラインの信号の読み出しが終了すると撮像素子の全段のクリア動作が行われる(Tcr)。これにより、高速の部分読み出しが終了する。そして、これを同様に繰り返せば部分読み出しの連続駆動もできる。
結像の位相差を測定することでAFを行う方法では、AFのための読み出しのためには、イメージエリア101内の数ヶ所くらいを読み出す場合がある。例えば、測距領域が、イメージエリア101内、水平CCD103側、中間位置、水平CCD103の逆側との3ヶ所に位置するとする。このとき、第1回の1シーケンス(Tcr−Ts−Tcf−Tr)で、水平CCD103側に位置する測距領域、第2回目の1シーケンスで、中間位置に位置する測距領域、第3回目の1シーケンスで、水平CCD103の逆側に位置する測距領域からの信号を読み出す。このように、場所を変えた読み出しを繰り返すことで、数ヶ所のピント位置の差を測定し、重み付けをすることも行われる。
なお、上記で、部分読み出しの1サイクルの動作と読み出し場所とを変える方法を説明したが、1サイクルで複数個所の信号を読み出す(ストレージエリア102に蓄積)ことも可能である。例えば、ストレージエリア102にo/2ラインを入れた直後、ストレージエリア102の電極の電圧をHighとしておき(すなわち、イメージエリア101からの信号電荷の転送を止める壁をつくる)、次に必要なoラインまでの電荷をイメージエリア101のVCCDの最終段のバーチャルウェルに転送するべく、次に必要な信号までの段数分のパルスをイメージエリア101の電極に加える。
これにより、次に必要な信号までの間の電荷は、最終段のバーチャルウェルに転送され、オーバーフロードレインバリアを越える電荷分はオーバーフロードレインに排除される。次に、イメージエリア101の電極とストレージエリア102の電極とに転送パルスをo/2パルス加えると、ストレージエリアには最初のo/2ラインの次に、中間部のクリア残りの無効ライン後に第2の領域の(o/2)−1ライン分の信号ラインの信号が蓄積されることとなる。
さらに、3領域の信号をストレージエリア102に取り込むのであれば、第2の信号取り込み後に第2の中間クリアを行って、第3の領域の信号を取り込めばよい。言うまでもないが、取り込み領域が増えれば、各箇所の取り込みライン数は減ることとなる。このように1サイクルで複数箇所のデータが読み出されば、先の1サイクル毎に別の箇所を読み出すよりも早い速度でのAFが可能となる。
以下では、本実施の形態の固体撮像装置100におけるAF機能を達成するための、デフォーカス量を算出する方法、すなわち、焦点検出方法について、図12〜図14を用いて説明する。ここでは、説明のためS1及びS2を同一の平面上に表す。なお、デフォーカス量とは、ピントのずれ量を示し、撮像素子表面から入射光が集光する点までの距離で示される。
被写体の特定点からの光はS1にとっての瞳を通ってS1に入射する光束(L1)と、S2にとっての瞳を通ってS2に入射する光束(L2)に分けられる。この2つの光束は、カメラのピントが合っているときには、図12に示すようにマイクロレンズ40表面上の一点に集光する。そして、S1及びS2には同一の像が露光される。これにより、S1行から読み出した映像信号と、S2行から読み出した映像信号とは同一のものとなる。
一方、カメラのピントが合っていないときには、図13に示すように、L1とL2とはマイクロレンズ40表面とは異なる位置で交差する。ここで、マイクロレンズ40表面と2つの光束の交点との距離、すなわち、デフォーカス量がxであったとする。また、この時に発生したS1の像とS2の像のずれ量がp画素分であり、センサピッチ(隣接する光電変換部間の距離)がd、2つの瞳の重心間の距離がDaf、カメラレンズ50の主点から焦点までの距離がuであったとする。この時デフォーカス量xは、式(1)で表される。
x=p×d×u/Daf…(1)
さらに、uは、カメラレンズ50の焦点距離fにほぼ等しいと考えられるので、デフォーカス量xは、式(2)で表される。
x=p×d×f/Daf…(2)
図14は、撮像素子上のS1行から読み出した映像信号とS2行から読み出した映像信号とを示す図である。S1の行から読み出した映像信号とS2の行から読み出した映像信号とには像のずれp×dが発生する。この2つの映像信号のずれ量を求め、これよりデフォーカス量xを求め、さらに、カメラレンズ50を距離xだけ移動すればオートフォーカスを達成することが可能となる。
ところで、上記のような像のずれを発生させるためには、カメラレンズ50に入射する光のうち2つの異なる瞳を通った光束L1及びL2を分離する必要がある。本方法は撮像素子上に瞳分離の機能を持つフォーカス検出用セルを生成することにより、瞳分離を行う。
以上のように、本実施の形態の固体撮像装置100は、イメージエリア101に2次元状に配置された光電変換部10及び30を、通常用画素グループとAF用画素グループとに分け、AF用画素グループに属する所定数の光電変換部30毎に1つのマイクロレンズ40を配置する。このとき、所定数の光電変換部30のうち少なくとも2つの光電変換部30は、マイクロレンズ40の光軸を中心として互いに異なる方向に偏った位置に位置している。
これにより、図12〜図14を用いて説明したように、2つの映像信号のずれ量からカメラレンズ50のデフォーカス量xを算出することができ、算出したデフォーカス量xに基づいてカメラレンズ50のフォーカスを制御することができる。ゆえに、より高い精度でAF機能を実現することができる。
なお、測距画素とマイクロレンズとの配置は、図6に示すような水平方向に並べた配置には限られない。図15に示すように、マイクロレンズを垂直方向に並べてもよい。さらには、以下のように測距画素とマイクロレンズとを配置してもよい。
図16〜図18は、イメージエリア101内における測距画素の配置の異なる一例を示す図である。これまで述べてきた実施の形態では第1の位相検知行(S1)と第2の位相検知行(S2)とが、僅かではあるがずれている。具体的には、図6に示すように、1つのマイクロレンズに含まれる測距画素(Gのカラーフィルタを備える光電変換部)の並ぶ方向と、測距用のマイクロレンズの配置される方向とが一致していない。これは、100万画素を越える撮像素子では、実用上問題となることはないが、より好ましくは、測距画素の並ぶ方向と、測距用のマイクロレンズの並ぶ方向とが一致している方が好ましい。
図15に示す例では、測距画素の並ぶ方向と、測距用のマイクロレンズの並ぶ方向とが、右下斜め方向で一致している。
また、図17に示す例では、上方から見たときのマイクロレンズの形状が楕円になるように、マイクロレンズの形状を変更している。楕円のマイクロレンズ70を図18に示すように配置することで、マイクロレンズ70の並ぶ方向と、測距画素(Gのカラーフィルタを備える光電変換部30)の並ぶ方向とを一致させている。
これにより、より高いAF精度が得られるとともに、AF用画素グループに属する光電変換部を最小限に抑える、つまり、通常画素が最大限に得られるという特徴を有している。
また、マイクロレンズの先端から光電変換部の先端までの距離(すなわち、焦点距離)が、通常画素用とAF画素用とで異なっていてもよい。具体的な構成を図19に示す。
図19(a)は、通常画素用の光電変換部10とAF画素用の光電変換部30との異なる一例を示す平面図である。図19(b)は、通常画素用の光電変換部10とAF画素用の光電変換部30との異なる一例を示す構造断面図である。
図19(b)に示すように、通常画素用のマイクロレンズ20とAF画素用のマイクロレンズ80とは、平坦化膜214上に形成されている。また、マイクロレンズ20とマイクロレンズ80とは、それぞれ厚さが異なっている。つまり、マイクロレンズ20の先端から光電変換部10の表面までの距離と、マイクロレンズ80の先端から光電変換部30の表面までの距離とが異なっている。すなわち、通常画素用のマイクロレンズ20の焦点距離と、AF画素用のマイクロレンズ80の焦点距離とが異なっている。
以上のように、通常画素用とAF画素用とでマイクロレンズの形状を異ならせることで、AF画素用の光電変換部30により適切に被写体像を形成することができる。
なお、図19(b)には、マイクロレンズ80がマイクロレンズ20より厚い例を示しているが、逆にマイクロレンズ20がマイクロレンズ80より厚くてもよい。
(実施の形態2)
本実施の形態の電子カメラは、AF機能を有する電子カメラであって、実施の形態1で説明した固体撮像装置を備える。
本実施の形態の電子カメラは、AF機能を有する電子カメラであって、実施の形態1で説明した固体撮像装置を備える。
なお、本実施の形態の電子カメラは、動画撮影機能を有するムービーカメラであっても、静止画撮影機能を有する電子スチルカメラであっても、また、その他のカメラ、例えば、内視鏡や監視カメラであっても本質的に同一である。
図20は、本実施の形態の電子カメラ300の構成を示す模式図である。同図に示す電子カメラ300は、撮影レンズ301と、固体撮像素子302と、画像処理回路303と、焦点検出回路304と、フォーカス制御回路305と、フォーカス制御モータ306とを備える。
撮影レンズ301(フォーカスレンズ)を通して入った入射光は、固体撮像素子302上に結像される。固体撮像素子302は、実施の形態1の固体撮像装置100に相当し、通常用画素グループとAF用画素グループとに分けられた複数の光電変換部が2次元状に配列されている。
固体撮像素子302から出力された電気信号は、画像処理回路303(画像処理プロセッサ)により、画像処理され被写体像を得る。このとき、AF用画素グループに属する電気信号は、焦点検出回路304に入力され、距離データ(デフォーカス量x)へ変換される。
フォーカス制御回路305は、距離データをもとに、フォーカス制御モータ306を制御するためのフォーカス制御信号を生成することで、フォーカス制御モータ306を制御する。フォーカス制御モータ306は、撮影レンズ301(フォーカスレンズ)を駆動し、撮影レンズ301の焦点を固体撮像素子302上に合わせる。
なお、画像処理回路303は、画像データ、距離データ、焦点検出データのうち少なくとも1つを出力可能な構成となっており、電子カメラ300によっては、これらを出力及び記録することが可能となるよう構成されている。
以上のように、本実施の形態の電子カメラ300は、固体撮像素子302を構成する複数の画素のうちに、わずかの、本来の画像情報を取り込むための画素(通常用画素)以外の測距、測光等のための機能画素(AF用画素)を設けることで、本来の撮像面において、撮像素子そのもので、AFのための距離情報などが得られるようになる。
これにより、これまで、撮像素子とは別にセンサをもっていた電子カメラに対し、はるかに小型で、低価格なカメラを提供することが可能となる。また、AFのための動作時間も短くて済み、撮影者のシャッターチャンスを拡大することができる。
また、極めて高い精度のAFが可能となるので、ミス撮影で必要な画像を失うことも大幅に少なくできる。また、動画やビューファインダー時に読み出される画素には測距用の画素が含まれず、なおかつ、動画の生成に必要十分な画素数を読み出すことが可能な撮像素子を実現することができる。
本発明の固体撮像装置は、測距用画素の部分の補間を行う必要が生じず、かつ、予め画素数が動画の生成に必要な量に間引かれているため、動画の生成処理を高速に行うことが可能である。これにより、コマ数の多い高画質のビューファインダーや動画ファイルの撮影や、高速な測光動作が可能であり、かつ、低コストで優れた撮像装置が実現される。また、撮像装置上で動作する処理が簡略化されるため、装置の消費電力が低減される。
以上、本発明の固体撮像装置及び電子カメラについて、実施の形態に基づいて説明したが、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。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、各光電変換部に対してカラーフィルタは、ベイヤ配列(一抹模様)で配列されるとしたが、ストライプ状に構成されてもよい。いずれの場合であっても、位相差を算出する2つの光電変換部に配置されるカラーフィルタは、同色である。
また、実施の形態では、光電変換部は、少なくともその一部がAF用画素グループに含まれ、AF用画素グループは、イメージエリア101の縦、横、及び斜めのいずれかの方向に対して直線状に配列されている。このとき、AF用画素グループ同士は隣接する必要はなく、AF用画素グループと通常画素グループとが特定の周期で配置されていてもよい(図18参照)。
また、イメージエリア101は、フルフレーム型CCDで構成されているとしたが、インターライン型CCD、又はフレームトランスファ型CCDで構成されていてもよい。
本発明の固体撮像装置は、高い精度でAF機能を実現することができるという効果を奏し、デジタルスチルカメラ及びデジタルムービーカメラなどに利用することができる。
10、30 光電変換部
20、40、70、80 マイクロレンズ
50 カメラレンズ
60 測距領域
100 固体撮像装置
101 イメージエリア
102 ストレージエリア
103 水平CCD
104 出力アンプ
105 水平ドレイン
201 クロックゲート電極
202 クロックバリア領域
203 クロックウェル領域
204 バーチャルゲート
205 バーチャルバリア領域
206 バーチャルウェル領域
207 絶縁層
208 チャネルストップ
211、214 平坦化膜
212 遮光膜
213 カラーフィルタ
300 電子カメラ
301 撮影レンズ
302 固体撮像素子
303 画像処理回路
304 焦点検出回路
305 フォーカス制御回路
306 フォーカス制御モータ
20、40、70、80 マイクロレンズ
50 カメラレンズ
60 測距領域
100 固体撮像装置
101 イメージエリア
102 ストレージエリア
103 水平CCD
104 出力アンプ
105 水平ドレイン
201 クロックゲート電極
202 クロックバリア領域
203 クロックウェル領域
204 バーチャルゲート
205 バーチャルバリア領域
206 バーチャルウェル領域
207 絶縁層
208 チャネルストップ
211、214 平坦化膜
212 遮光膜
213 カラーフィルタ
300 電子カメラ
301 撮影レンズ
302 固体撮像素子
303 画像処理回路
304 焦点検出回路
305 フォーカス制御回路
306 フォーカス制御モータ
Claims (6)
- 入射光を電気信号に変換する複数の光電変換部が2次元状に配列された固体撮像装置であって、
前記複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部のうち複数の第1光電変換部のそれぞれを覆うように、前記第1光電変換部毎に配置された複数の第1マイクロレンズと、
前記複数の光電変換部のうち複数の第2光電変換部を覆うように配置された第2マイクロレンズとを備え、
前記複数の第2光電変換部のうち少なくとも2つの第2光電変換部は、前記第2マイクロレンズの光軸を中心として互いに異なる方向に偏った位置に位置する
固体撮像装置。 - 前記第1マイクロレンズと前記第2マイクロレンズとでは、屈折率、焦点距離及び形状の少なくとも1つが互いに異なっている
請求項1記載の固体撮像装置。 - 前記複数の光電変換部は、カラーフィルタを有し、
前記少なくとも2つの第2光電変換部は、同色のカラーフィルタを有する
請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - 前記固体撮像装置は、
前記複数の第2光電変換部上に、2以上の所定数の前記第2光電変換部を覆うように、前記所定数の第2光電変換部毎に配置された前記所定数の第2マイクロレンズを備え、
前記所定数の第2マイクロレンズは、前記同色のカラーフィルタを有する第2光電変換部が並ぶ方向に沿って、配列されている
請求項3記載の固体撮像装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像装置を備える電子カメラ。
- 前記電子カメラは、さらに、
被写体までの距離に従ってフォーカス制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記複数の第2光電変換部のそれぞれによって変換された電気信号の位相差を用いて前記フォーカス制御を行う
請求項5記載の電子カメラ。
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012100204A (ja) * | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Sony Corp | 撮像装置 |
WO2012132670A1 (ja) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮影装置 |
JP2012208159A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Sony Corp | 撮像装置、撮像素子、画像処理方法およびプログラム |
WO2012161225A1 (ja) * | 2011-05-24 | 2012-11-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびカメラシステム |
EP2770359A4 (en) * | 2011-10-21 | 2015-07-22 | Olympus Corp | IMAGING DEVICE, ENDOSCOPE AND METHOD FOR CONTROLLING AN IMAGE IMAGING APPARATUS |
JP2015215330A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-12-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 画像形成装置および画像形成方法 |
US9491442B2 (en) | 2014-04-28 | 2016-11-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image processing device and mobile computing device having the same |
US9544571B2 (en) | 2011-03-29 | 2017-01-10 | Sony Corporation | Image pickup unit, image pickup device, picture processing method, diaphragm control method, and program |
KR20170098809A (ko) * | 2014-12-18 | 2017-08-30 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 소자, 및 전자 장치 |
WO2018008408A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置、補正方法、および電子装置 |
US10276615B2 (en) | 2014-06-12 | 2019-04-30 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus |
US11895401B2 (en) | 2020-11-18 | 2024-02-06 | Samsung Electronics Co., Ltd | Camera module for high resolution auto focusing and electronic device including same |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5744545B2 (ja) * | 2011-01-31 | 2015-07-08 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
JP5539584B2 (ja) * | 2011-03-24 | 2014-07-02 | 富士フイルム株式会社 | カラー撮像素子、撮像装置、及び撮像プログラム |
WO2013042518A1 (ja) | 2011-09-22 | 2013-03-28 | 富士フイルム株式会社 | デジタルカメラ |
JP2014123714A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-07-03 | Canon Inc | 固体撮像素子及びそれを用いた距離検出装置 |
WO2014091706A1 (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | コニカミノルタ株式会社 | 撮像装置 |
JP2015026675A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 |
US9383548B2 (en) | 2014-06-11 | 2016-07-05 | Olympus Corporation | Image sensor for depth estimation |
US9973678B2 (en) * | 2015-01-14 | 2018-05-15 | Invisage Technologies, Inc. | Phase-detect autofocus |
DE202016009004U1 (de) * | 2015-04-15 | 2021-06-11 | Vision Ease, Lp | Ophthalmische Linse mit abgestuften Mikrolinsen |
US9420164B1 (en) | 2015-09-24 | 2016-08-16 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus noise reduction |
US10044959B2 (en) * | 2015-09-24 | 2018-08-07 | Qualcomm Incorporated | Mask-less phase detection autofocus |
US9804357B2 (en) | 2015-09-25 | 2017-10-31 | Qualcomm Incorporated | Phase detection autofocus using masked and unmasked photodiodes |
US10268050B2 (en) | 2015-11-06 | 2019-04-23 | Hoya Lens Thailand Ltd. | Spectacle lens |
WO2018075581A1 (en) | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Invisage Technologies, Inc. | Noise mitigation in image sensors with selectable row readout |
US20180288306A1 (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-04 | Qualcomm Incorporated | Mask-less phase detection autofocus |
CN107135340A (zh) | 2017-04-28 | 2017-09-05 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 图像传感器、对焦控制方法、成像装置和移动终端 |
EP3447678A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-27 | Axis AB | Method and image processing device for detecting a portion of an image |
US10498947B2 (en) * | 2017-10-30 | 2019-12-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor including light shielding layer and patterned dielectric layer |
US11378818B2 (en) | 2018-03-01 | 2022-07-05 | Essilor International | Lens element |
HUE062437T2 (hu) | 2018-03-01 | 2023-11-28 | Essilor Int | Lencseelem |
DE102018213819B3 (de) * | 2018-08-16 | 2019-11-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren für TDC-Sharing bei laufzeitbasierter Distanzmessung |
KR102632474B1 (ko) * | 2019-02-11 | 2024-02-01 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 픽셀 어레이 및 이를 포함하는 이미지 센서 |
CN110211982B (zh) * | 2019-06-13 | 2021-12-07 | 芯盟科技有限公司 | 双核对焦图像传感器以及制作方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7068432B2 (en) * | 2004-07-27 | 2006-06-27 | Micron Technology, Inc. | Controlling lens shape in a microlens array |
JP4720508B2 (ja) * | 2006-01-05 | 2011-07-13 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
JP4915126B2 (ja) * | 2006-04-10 | 2012-04-11 | 株式会社ニコン | 固体撮像装置、および電子カメラ |
-
2009
- 2009-04-20 JP JP2009102480A patent/JP2010252277A/ja active Pending
-
2010
- 2010-02-23 WO PCT/JP2010/001180 patent/WO2010122702A1/ja active Application Filing
-
2011
- 2011-10-17 US US13/274,482 patent/US20120033120A1/en not_active Abandoned
Cited By (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012100204A (ja) * | 2010-11-05 | 2012-05-24 | Sony Corp | 撮像装置 |
JP2012208159A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Sony Corp | 撮像装置、撮像素子、画像処理方法およびプログラム |
US10397547B2 (en) | 2011-03-29 | 2019-08-27 | Sony Corporation | Stereoscopic image pickup unit, image pickup device, picture processing method, control method, and program utilizing diaphragm to form pair of apertures |
US9544571B2 (en) | 2011-03-29 | 2017-01-10 | Sony Corporation | Image pickup unit, image pickup device, picture processing method, diaphragm control method, and program |
KR101917403B1 (ko) * | 2011-03-29 | 2018-11-09 | 소니 주식회사 | 촬상 장치, 촬상 소자, 화상 처리 방법, 조리개 제어 방법 및 프로그램 |
US9826215B2 (en) | 2011-03-29 | 2017-11-21 | Sony Corporation | Stereoscopic image pickup unit, image pickup device, picture processing method, control method, and program utilizing diaphragm to form pair of apertures |
WO2012132670A1 (ja) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮影装置 |
US10104324B2 (en) | 2011-05-24 | 2018-10-16 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state image pickup device and camera system |
WO2012161225A1 (ja) * | 2011-05-24 | 2012-11-29 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびカメラシステム |
US10728477B2 (en) | 2011-05-24 | 2020-07-28 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state image pickup device and camera system |
EP2770359A4 (en) * | 2011-10-21 | 2015-07-22 | Olympus Corp | IMAGING DEVICE, ENDOSCOPE AND METHOD FOR CONTROLLING AN IMAGE IMAGING APPARATUS |
US10129454B2 (en) | 2011-10-21 | 2018-11-13 | Olympus Corporation | Imaging device, endoscope apparatus, and method for controlling imaging device |
JP2015215330A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-12-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 画像形成装置および画像形成方法 |
US11159758B2 (en) | 2014-04-28 | 2021-10-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image processing device and mobile computing device having the same |
US9848153B2 (en) | 2014-04-28 | 2017-12-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image processing device to extract color and depth data from image data, and mobile computing device having the same |
US11477409B2 (en) | 2014-04-28 | 2022-10-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image processing device and mobile computing device having the same |
US9491442B2 (en) | 2014-04-28 | 2016-11-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image processing device and mobile computing device having the same |
US10291872B2 (en) | 2014-04-28 | 2019-05-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image processing device and mobile computing device having the same |
US10276615B2 (en) | 2014-06-12 | 2019-04-30 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus |
KR102556653B1 (ko) * | 2014-12-18 | 2023-07-18 | 소니그룹주식회사 | 고체 촬상 소자, 및 전자 장치 |
KR20230104748A (ko) * | 2014-12-18 | 2023-07-10 | 소니그룹주식회사 | 고체 촬상 소자, 및 전자 장치 |
JP2021015984A (ja) * | 2014-12-18 | 2021-02-12 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子、および電子機器 |
KR102593800B1 (ko) | 2014-12-18 | 2023-10-25 | 소니그룹주식회사 | 고체 촬상 소자, 및 전자 장치 |
US11711629B2 (en) | 2014-12-18 | 2023-07-25 | Sony Group Corporation | Solid-state image pickup device and electronic apparatus |
KR20170098809A (ko) * | 2014-12-18 | 2017-08-30 | 소니 주식회사 | 고체 촬상 소자, 및 전자 장치 |
JP7180658B2 (ja) | 2014-12-18 | 2022-11-30 | ソニーグループ株式会社 | 固体撮像素子、および電子機器 |
US10863124B2 (en) | 2016-07-06 | 2020-12-08 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state image pickup apparatus, correction method, and electronic apparatus |
JP7038050B2 (ja) | 2016-07-06 | 2022-03-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置、補正方法、および電子装置 |
JPWO2018008408A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2019-04-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置、補正方法、および電子装置 |
US11632603B2 (en) | 2016-07-06 | 2023-04-18 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state image pickup apparatus, correction method, and electronic apparatus |
WO2018008408A1 (ja) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置、補正方法、および電子装置 |
US11968462B2 (en) | 2016-07-06 | 2024-04-23 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-state image pickup apparatus, correction method, and electronic apparatus |
US11895401B2 (en) | 2020-11-18 | 2024-02-06 | Samsung Electronics Co., Ltd | Camera module for high resolution auto focusing and electronic device including same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010122702A1 (ja) | 2010-10-28 |
US20120033120A1 (en) | 2012-02-09 |
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