JP2012257295A

JP2012257295A - 撮像装置

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Publication number: JP2012257295A
Application number: JP2012171492A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sato; 佳宣佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2027-08-30
Also published as: JP5537618B2

Abstract

【課題】簡単な構成でかつ画像信号への影響が少ない焦点検出が可能な撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１は、各々に光電変換部を有する複数の画素と、前記複数の画素の各々に配置される複数色のフィルタと、を備える。前記複数色のフィルタは、第１の領域においては第１の配列で配置され、第２の領域においては第２の配列で配置されており、前記第２の配列では、前記第１の配列の中で最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタ以外のフィルタが配置される画素に対応する画素が、焦点検出用画素Ｓ１、Ｓ２として構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、焦点検出機能を有する撮像装置に関するものである。

撮像装置の焦点検出方式にはいくつかの方法があるが、センサの各画素にマイクロレンズが形成された２次元の受光センサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。

図１２は、特許文献１で提案されている瞳分割方式の焦点検出を行う方法の原理説明図である。

イメージセンサ１０は撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。また、イメージセンサ１０の１画素は２つの光電変換部１３α，１３βで構成されている。光電変換部１３α、１３βは、各光電変換部の撮影レンズ側に形成されたマイクロレンズ１１によって撮影レンズ５の瞳の異なる位置を透過した光束を受光するように構成されている。ここで、光電変換部１３αは主に撮影レンズ５の瞳の図中上方を透過する光束を受光し、光電変換部１３βは主に撮影レンズ５の瞳の図中下方を透過する光束を受光する。焦検出時は、各光電変換部からの出力をそれぞれ読み出し、さらに複数の画素からの出力により撮影レンズの異なる瞳位置を透過した光束による像信号が生成される。撮影レンズの異なる瞳位置を透過した光束より生成される像信号を用いて焦点検出を行う方法は、特許文献２に開示されているように公知の技術である。

また、本出願人は、瞳分割方式の焦点検出を行うことが可能な撮像装置を特許文献３に開示している。特許文献３の撮像装置は、光電変換部群の一部が撮影レンズの瞳の特定領域を透過する光束を受光するように構成されており、これら特定の光電変換部の出力から得られる第１の像信号と第２の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出するものである。ここで、位相差とは２つの像信号の相対的な位置関係のことである。また、通常の画像を撮像する場合は、前記撮影レンズの特定領域を透過する光束を受光する光電変換部を除いた光電変換部群で画像を生成している。

特許文献４にも、瞳分割方式の焦点検出を行うことが可能な撮像装置が開示されている。特許文献４の撮像装置は、隣接して１列に並んだ同色の色フィルタが配置された画素のマイクロレンズ中心を通る直線上に並び、隣接画素同士でマイクロレンズ中心に対して逆向きにずれて配置された画素を有する。これにより、撮影レンズの瞳の特定領域を透過する光束を受光するように構成されている。そして、これらの特定の画素の出力から得られる第１の像信号と第２の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出していいる。

特開昭５８−２４１０５号公報特開平５−１２７０７４号公報特開２０００−１５６８２３号公報特開２００５−３０３４０９号公報

しかしながら、特許文献３に開示された、撮影レンズの焦点検出が可能な従来の撮像装置は、焦点検出用画素をＧ色（緑色）のフィルタに相当する画素で形成している。そのため、画像信号を形成するには、焦点検出用画素のＧ色のフィルタ部分の映像信号を周辺画素を用いて補間している。ここで、通常ベイヤー配列のセンサには、カラーフィルタが設けられＲＧＢのフィルタが形成されている。Ｇ色のフィルタは、Ｒ色（赤色）及びＢ色（青色）のフィルタに対し広帯域の分光特性を持ち、人間の視感度に近い感度特性を持つ。そのため、焦点検出用画素のＧ色のフィルタ部分の映像信号を周辺画素を用いて補間を行うと、画像信号への影響が出るという問題があった。

また、特許文献４において、焦点検出用画素をＧ色のフィルタ部分で形成し、画像信号を形成するには、焦点検出用画素のＧ色のフィルタで受光した映像信号として、画像信号を形成する。そのため、合焦近傍にあるときには、焦点検出用画素に光束を受光するが、合焦近傍にないときには、焦点検出用画素に光束を受光しないという問題がある。その結果、合焦近傍にない焦点検出用画素のＧ色のフィルタ部分の映像信号を周辺画素を用いて補間を行うと、画像信号への影響が出るという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でかつ画像信号への影響が少ない焦点検出が可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、撮像装置に係り、各々に光電変換部を有する複数の画素と、前記複数の画素の各々に配置される複数色のフィルタと、を備え、前記複数色のフィルタは、第１の領域においては第１の配列で配置され、第２の領域においては第２の配列で配置されており、前記第２の配列では、前記第１の配列の中で最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタ以外のフィルタが配置される画素に対応する画素が、焦点検出用画素として構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成でかつ画像信号への影響が少ない焦点検出が可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の好適な実施の形態に係るデジタルスチルカメラ等の撮像装置の構成図である。本実施形態に係るイメージセンサの色配列を示す図である。図２の色配列の拡大図である。イメージセンサの画素構造を示す図である。通常撮影用画素の構造図である。焦点検出用画素の構造図である。撮影レンズの瞳に投影された焦点検出用画素の光電変換部を示す図である。焦点検出用画素列から得られる２つの像信号を示す図である。本実施形態に係る撮像装置の動作フローを説明する図である。図９のＳ２０１における焦点検出サブルーチンの動作フローを示す図である。相関演算処理を説明する図である。瞳分割方式の焦点検出を行う方法の原理説明図である。カラーフィルタの分光特性を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施形態に係る撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施の形態に係るデジタルスチルカメラ等の撮像装置の構成図である。１は撮像装置本体である。１０は撮像素子（以下「イメージセンサ」という。）であり、撮像装置１の撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。撮像装置１は、イメージセンサ１０を駆動制御するイメージセンサ制御回路２１、イメージセンサ１０で撮像された画像を記録するメモリ回路２２を備える。撮像装置１はまた、画像処理回路２４で画像処理された画像を撮像装置１の外部に出力するインターフェース回路２３、イメージセンサ１０で撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路２４を備える。撮像装置１はまた、撮像された画像を表示するための液晶表示素子９とそれを駆動する液晶表示素子駆動回路２５、液晶表示素子９に表示された被写体像を観察するための接眼レンズ３、撮影者が撮影された画像を記録するための操作スイッチＳＷ２を備える。撮像装置１全体は、ＣＰＵ２０により制御される。

撮影レンズ５は、撮像装置１に取り付けられる交換レンズである。図１では、図示を簡単にするために、撮影レンズ５が２枚のレンズ５ａ、５ｂで示されているが、本発明はこれに限定されず、３枚以上のレンズで構成されてもよい。撮影レンズ５は、ＣＰＵ２０から送られてくるレンズ駆動量に基づいて、撮影レンズ駆動機構２６によって合焦状態に調節される。ＣＰＵ２０とイメージセンサ１０は、焦点検出装置を兼ねている。また、３０は絞り装置であり、絞り駆動機構２７によって所定の絞り値に絞り込まれるよう構成されている。３１は、撮影レンズメモリ回路であり、撮影レンズ５に固有な情報を記録している。撮影レンズ駆動機構２６、絞り駆動機構２７及び撮影レンズメモリ回路３１は、撮像装置１の取り付け部に設けられた通信端子を通して、撮像装置１のＣＰＵ２０と通信可能となっている。

図２は、本実施形態に係るイメージセンサ１０の色配列を示す図である。第１の配列としての基本色配列は、複数色の画素で構成された第１の領域内に配置され、例えば、複数の色緑画素、赤画素、青画素のベイヤー配列を用いることができる。各画素は、イメージセンサの光電変換部で受光する光束が通過する開口部を有する。図２では、緑画素における開口部をＧ、赤画素における開口部をＲ、青画素における開口部をＢ、無彩色（＝白色）画素における開口部をＳ１、Ｓ２と表している。具体的には、緑画素の開口部Ｇには緑色光束を通過させる色フィルタが、赤画素の開口部Ｒには赤色光束を通過させる色フィルタが、青画素の開口部Ｂには青色光束を通過させる色フィルタが配置されている。また、無彩色画素の開口部Ｓ１、Ｓ２にはフィルタ層は配置されていない。または、開口部Ｓ１、Ｓ２にはほぼ透明のフィルタ層を配置してもよい。

各開口部の下には光電変換部が存在する。各開口部の上面には後述するマイクロレンズが配置されている。１つの光電変換部と、その上に配置される色フィルタと、さらにその上に配置されるマイクロレンズで１つの画素が構成されている。

斜めに一列に並ぶ第２の領域に配置された無彩色画素の一列は、第２の配列としての焦点検出用画素列である。本実施形態では、基本色配列において、複数色のフィルタの中で最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタ以外のフィルタが配置される画素に焦点検出用画素が配置される。例えば、ベイヤー配列においては、図１３に示すようにＧ色のフィルタが最も輝度信号に重み付けを行う色に対応する。そのため、第１の焦点検出用画素のＳ１は、赤画素における開口部Ｒに、第２の焦点検出用画素のＳ２は、青画素における開口部Ｂの位置にそれぞれ形成される。隣接して一列に並ぶ焦点検出用画素の開口部の一部に遮光層を設けることにより、光電変換部の射出瞳が撮影レンズの光軸に対して偏りを持つように構成されている。偏りの向きは、隣り合う焦点検出用画素同士で逆向きとなっている。ベイヤー配列以外の色配列についても、同様にして複数色のフィルタの中で最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタ以外のフィルタが配置される画素に対応する画素が、焦点検出用画素として構成されうる。なお、第２の領域は、図２に示すように斜め一列に並ぶ画素で構成されたものに限定されず、他の配置の画素により構成されてもよい。

図３は、２つの焦点検出用画素、１つの赤画素、１つの青画素で構成される４画素の拡大図である。図３を用いて開口部の形状について説明する。

左上と右下の画素は焦点検出用画素（無彩色画素）であり、右上と左下の画素は緑画素である。１１は各開口部の上面に配置されるマイクロレンズである。３７ａ、３７ｂは隣り合う焦点検出用画素におけるマイクロレンズ中心である。３６は、隣接して１列に並んだ焦点検出用画素のマイクロレンズ中心を通る直線である。３８ａは焦点検出用画素ではない通常の赤画素の開口部形状である。３８ｂは焦点検出用画素ではない通常の青画素の開口部形状である。３９ａ、３９ｂは焦点検出用画素の開口部形状であり、通常の赤画素の開口部形状３８ａ、通常の青画素の開口部形状３８ｂをマイクロレンズの中心以外の縮小中心３５ａ、３５ｂを中心としてそれぞれ縮小した形状である。ここで、縮小中心３５ａ、３５ｂは、直線３６の直線上においてマイクロレンズ中心３７ａ、３７ｂからそれぞれ逆向きに等距離だけ離れた点である。焦点検出用画素の開口部形状３９ａ、３９ｂは、縮小中心３５ａ、３５ｂを中心として縮小した形状であるため、隣り合う画素同士で異なる向きに偏っている。すなわち、焦点検出用画素の開口部形状３９ａの中心は、マイクロレンズ中心３７ａよりもマイクロレンズ中心３７ｂの中心側に偏って配置されている。また、焦点検出用画素の開口部形状３９ｂの中心は、マイクロレンズ中心３７ｂよりもマイクロレンズ中心３７ａの中心側に偏って配置されている。また、焦点検出用画素の開口部形状３９ａ、３９ｂは、直線３６と垂直な線４６に対して、線対称な形状となっている。

図４は、イメージセンサ１０の画素構造を示す図である。図４（ａ）は、上部から見た構造図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。２０１は光透過性のポリシリコンで形成されるクロックゲート電極であり、この電極下の半導体表面は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つの領域に分けられる。一方は、クロックバリア領域２０２であり、もう一方は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エル領域２０３である。２０４は半導体表面にＰ＋層を形成することでチャネルポテンシャルを固定するためのバーチャルゲートとして機能するバーチャルフェーズ領域である。バーチャルフェーズ領域もまた、Ｐ＋層より深い層にＮ型イオンを打ち込むことで２つの領域に分けられる。一方は、バーチャルバリア領域２０５であり、もう一方はバーチャルウエル領域２０６である。２０７は電極と半導体との間に配置される酸化膜などの絶縁層である。２０８は、各ＶＣＣＤのチャネルを分離するためのチャネルストップである。

クロックゲート電極２０１、クロックバリア領域２０２、クロックウエル領域２０３、バーチャルゲート２０４、バーチャルバリア領域２０５及びバーチャルウエル領域２０６で光電変換部を形成し、入射した光束を電気信号に変換する。

なお、ここでは図示しなかったが、強い光が入射した場合に電荷が隣接画素にあふれて擬似信号となるブルーミング現象の防御の機能が付加されうる。その代表的な方法は、横形オーバーフロードレインを設ける方法である。

図４に示されたイメージセンサの上部には、色フィルタが設けられる。また、色フィルタとＣＣＤセルとの間には、各色の混色を防止するためのメタル遮光層が設けられる。

図５は、通常撮影用画素の構造図である。図５（ａ）は上部から見た構造図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図４と同様の構成については、同一の参照符号を付している。

２０９は半導体表面の保護層である。２１０は混色防止のためのメタル遮光層である。但し、これは色フィルタと同様の材料で作られる黒の色素層で構成されることもある。メタル遮光層２１０によって切り出された領域が開口部であり、この開口部を通過した光束が光電変換部に到達する。２１１は色フィルタ層が配置される表面を平坦にするための平滑層、２１２は赤・緑・青のカラーフィルタ層、２１３はフィルタ層を保護する保護層である。保護層２１３の上面にマイクロレンズ１１が構成される。通常撮影用画素では、マイクロレンズ中心は、メタル遮光層２１０によって形成される開口部の中心となるように構成される。

図６は、焦点検出用画素の構造図である。図６（ａ）は上部から見た構造図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図４と同様の構成については、同一の参照符号を付している。

２０９は半導体表面の保護層である。２１０は混色防止のためのメタル遮光層である。但し、これは色フィルタと同様の材料で作られる黒の色素層で構成されることもある。メタル遮光層２１０によって切り出された領域が開口部であり、この開口部を通過した光束が光電変換部に到達する。２１１は色フィルタ層が配置される表面を平坦にするための平滑層、２１２は無彩色のカラーフィルタ層、２１３はフィルタ層を保護する保護層である。保護層２１３の上面にマイクロレンズ１１が構成される。

焦点検出用画素では、メタル遮光層２１０の形状が通常撮影用画素とは異なる。開口部の形状がマイクロレンズ中心に対して偏った位置になるように、メタル遮光層２１０が形成されている。

図７は、撮影レンズの瞳に投影された焦点検出用画素の光電変換部を示す図である。図７は焦点検出用画素が並ぶ方向（直線３６の方向）を横向きにして描いてある。３９ａ−１、３９ｂ−１は、焦点検出用画素の光電変換部を撮影レンズの瞳４０に投影したものである。投影された光電変換部３９ａ−１、３９ｂ−１は、開口部によって一部遮光されているため、撮影レンズの光軸に対して偏りを持った形状となっている。４１ａ、４１ｂは焦点検出用画素の射出瞳領域である。光電変換部の射出瞳領域４１ａ、４１ｂは、投影された光電変換部３９ａ−１、３９ｂ−１と撮影レンズの瞳とが重なった部分である。

焦点検出用画素が並ぶ方向（直線３６の方向）に対して垂直な線を４６とすると、光電変換部の射出瞳領域４１ａ、４１ｂは、４６に対してほぼ線対称な形状となる。そのため、光電変換部の射出瞳領域４１ａ、４１ｂを通過した光束を受光して得られるＡ像信号−Ｂ像信号は、図８に示すようにほぼ左右対称な形状となる。その結果、得られるＡ像信号−Ｂ像信号もほぼ同一の形状をシフトしたものとなる。

焦点検出を行う際には、このＡ像信号−Ｂ像信号に対して相関演算を行い、２つの像信号の位相差から焦点状態を検出する。このときＡ像信号−Ｂ像信号の形状が一致していなければ精度に問題が生じる。しかしながら、本実施系形態に係る焦点検出装置では、図８に示すように、Ａ像信号−Ｂ像信号の形状がほぼ一致しているため、精度の高い焦点検出を実現することができる。

また、撮像画像を記録する際には、焦点検出用画素Ｓ１の部分は周辺の赤画素により補間され、焦点検出用画素Ｓ２の部分は周辺の青画素により補間される。

図１３は、赤・緑・青のカラーフィルタの分光特性を示す図である。赤色のフィルタは、約５９０ｎｍを中心とした分光特性を持つ。緑色のフィルタは、約５６０ｎｍを中心とした分光特性を持つ。青色のフィルタは、約４５０ｎｍを中心とした分光特性を持つ。また、緑色のフィルタは、赤、青色に対し広帯域の特徴を持ち、人間の視感度に近い感度特性を持つ。すなわち、本実施形態に係る撮像装置は、焦点検出の画素を人間の視感度から離れた赤・青のカラーフィルタ部分に配置することにより、焦点検出の画素の影響の少ない画像信号を実現することができる。

本実施形態に係る撮像装置において、焦点検出に用いるＡ像信号−Ｂ像信号を受光する焦点検出用画素は、図２に示すように同一ラインに並んでいる。Ａ像信号−Ｂ像信号は、被写体の同一ラインから発せられた光による像信号である。そのため、焦点検出状態を検出する際に、Ａ像信号−Ｂ像信号がほぼ一致した形状が得られ、精度の高い焦点検出が実現される。

また、従来技術では、Ａ像信号とＢ像信号が被写体の同一ラインから発せられた光による像信号となるように撮像装置を構成すると、信号のサンプルピッチが通常画素のピッチの２倍になってしまった。しかしながら、本実施形態に係る撮像装置では、図２に示すように斜めに一列に並ぶ焦点検出用画素を用いることで、サンプルピッチを通常画素のピッチの１．４倍程度に抑えることが可能となった。このため、撮影レンズが合焦近傍にあり、２つの像信号が高周波成分を多く含んでいても、高精度の焦点検出が実現される。

さらに、本実施形態に係る撮像装置では、特定画素間のマイクロレンズ間隔を短くする必要がないため、熱処理でマイクロレンズの球面形状を製作する際に、隣り合うマイクロレンズ同士がくっついてしまう心配がない。そのため、今後の撮像装置の微細化にも十分に対応可能である。

次に、図９に従って本実施形態に係る撮像装置の動作フローを説明する。

Ｓ１０１では、ＣＰＵ２０は、メインスイッチの状態を確認する。撮影者が、図１に不図示の撮像装置１のメインスイッチをＯＮすると（Ｓ１０１で「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ２０は、撮影レンズ５の焦点検出を実行する（Ｓ２０１）。Ｓ２０１の焦点検出では、後述のように撮影レンズ５のデフォーカス量が算出され、得られたデフォーカス量を用いて撮影レンズの駆動量が算出される。

Ｓ２０１の焦点検出において算出された撮影レンズの駆動量に基づいて、ＣＰＵ２０は、撮影レンズ駆動機構２６にレンズ駆動信号を送り、撮影レンズ５を駆動して合焦状態に設定する（Ｓ１０２）。

Ｓ１０２のレンズ駆動が完了すると、ＣＰＵ２０は、イメージセンサ制御回路２１に撮像信号を送り、イメージセンサ１０にて撮像を行わせる（Ｓ１０３）。イメージセンサ１０で撮像された画像信号は、イメージセンサ制御回路２１でＡ／Ｄ変換された後、画像処理回路２４で画像処理が行われる。

画像処理が行われた画像信号は、ＣＰＵ２０を介して液晶表示素子駆動回路２５に送られ、液晶表示素子９に表示される（Ｓ１０４）。これにより、撮影者は、接眼レンズ３を通して、液晶表示素子９に表示された被写体像を観察することが可能となる。

さらに、ＣＰＵ２０は、撮像画像を記録するための操作スイッチＳＷ２の状態を確認する（Ｓ１０５）。

撮影者が操作スイッチＳＷ２を操作していなければ（Ｓ１０５で「Ｎｏ」）、ＣＰＵ２０は、Ｓ１０２に戻ってメインスイッチの状態を確認する。

一方、撮影者が被写体を撮影しようとして操作スイッチＳＷ２を押したならば（Ｓ１０５で「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ２０は、イメージセンサ制御回路２１に撮像信号を送ってイメージセンサ１０にて本撮像を行わせる（Ｓ１０６）。

イメージセンサ制御回路２１でＡ／Ｄ変換された画像信号は、画像処理回路２４で画像処理された後、液晶表示素子駆動回路２５に送られ、液晶表示素子９に表示される（Ｓ１０７）。

また、ＣＰＵ２０は、撮像された画像信号をそのまま撮像装置１のメモリ回路２２に記憶する（Ｓ１０８）。

撮影動作が終了し、撮影者がメインスイッチをＯＦＦすると（Ｓ１０１で「Ｎｏ」）、撮像装置１の電源が落ちて待機状態となる。

次に、図９のＳ２０１における焦点検出サブルーチンの動作フローを図１０に示す。

撮像装置１のＣＰＵ２０は、焦点検出が実行されるとイメージセンサ制御回路２１に焦点検出のための撮像開始信号を送り、イメージセンサ１０にて焦点検出光束の撮像を行わせる（Ｓ２０２）。ＣＰＵ２０は、無彩色の出力信号から、撮影レンズ５の異なる瞳領域を透過した焦点検出光束に基づいて、Ａ像信号−Ｂ像信号をそれぞれ生成する。

次いで、ＣＰＵ２０は、Ｓ２０２の撮影において生成されたＡ像信号−Ｂ像信号を用いて、相関演算を行い、２つの像信号のずれ量から撮影レンズ５のデフォーカス量を算出する（Ｓ２０３）。

次いで、ＣＰＵ２０は、Ｓ２０３のデフォーカス量算出で算出されたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズの駆動量を算出する（Ｓ２０４）。

Ｓ２０４において撮影レンズの駆動量が算出されると、ＣＰＵ２０は、メインルーチンへリターンする（Ｓ２０５）。

ここで、Ｓ２０３におけるデフォーカス量算出における相関演算処理について説明する。焦点検出のための撮像（Ｓ２０２）の後に、撮影レンズ５の異なる瞳領域を透過した焦点検出光束により図１１に示すようなＡ像信号、Ｂ像信号が得られたとする。この場合、生成した２つの像信号の位相差は、撮影レンズの結像状態（合焦状態、前ピン状態、後ピン状態）により変化する。撮影レンズの結像状態が合焦状態の場合、２つの像信号の位相差は無くなる。一方、撮影レンズの結像状態が前ピン状態又は後ピン状態の場合、異なる方向の位相差が生じる。また、この２つの像信号の位相差は、撮影レンズのデフォーカス量と一定の関係がある。ここで、デフォーカス量とは、撮影レンズにより被写体像が結像している位置とマイクロレンズ上面との距離である。この２つの像信号の位相差から撮影レンズのデフォーカス量を求め、撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点検出を行う。

２つの像信号の位相差は、２つの像信号の相関を取ることで求められる。相関の取り方は“ＭＩＮアルゴリズム”と呼ばれる。ここで、Ａ像信号の出力データをＡ［１］〜Ａ［ｎ］、Ｂ像信号の出力データをＢ［１］〜Ｂ［ｎ］とすると、相関量Ｕ０は以下の数式１で表される。

ここで、ｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ，ｂのうち小さい方の値を意味する。まず、このＵ０を計算し、次に図１１に示すように、Ａ像信号を信号電圧の１ビットシフトしたデータとＢ像信号のデータの相関量Ｕ１を計算する。このＵ１は、以下の数式２で表される。

このように１ビットずつシフトした相関量を順次計算する。２つの像信号が一致していれば、この相関量は最大値Ｕｍａｘをとる。そのため、その最大値をとるシフト量を求め、その前後のデータから相関量の真の最大値を補間して求め、そのシフト量を２つの像信号の位相差とする。この２つの像信号の位相差から撮影レンズのデフォーカス量を求め、撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点検出を行うことができる。

１撮像装置
Ｓ１、Ｓ２焦点検出用画素

Claims

各々に光電変換部を有する複数の画素と、
前記複数の画素の各々に配置される複数色のフィルタと、
を備え、
前記複数色のフィルタは、第１の領域においては第１の配列で配置され、第２の領域においては第２の配列で配置されており、
前記第２の配列では、前記第１の配列の中で最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタ以外のフィルタが配置される画素に対応する画素が、焦点検出用画素として構成されていることを特徴とする撮像装置。
前記最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタは、緑色のフィルタであり、
前記最も輝度信号に重み付けを行う色のフィルタ以外のフィルタは、赤色及び青色のフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記焦点検出用画素は、前記フィルタを配置しないことにより構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
前記焦点検出用画素には、無彩色のフィルタを配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
前記焦点検出用画素は、隣接する第１の焦点検出用画素及び第２の焦点検出用画素を含み、
前記第１、第２の焦点検出用画素の各々には、マイクロレンズが配置され、
前記第１の焦点検出用画素の開口部の中心は、前記第１の焦点検出用画素に配置されたマイクロレンズの中心よりも前記第２の焦点検出用画素に配置されたマイクロレンズの中心側に偏って配置され、
前記第２の焦点検出用画素の開口部の中心は、前記第２の焦点検出用画素に配置されたマイクロレンズの中心よりも前記第１の焦点検出用画素に配置されたマイクロレンズの中心側に偏って配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
前記第１、第２の焦点検出用画素の開口部は、前記第１、第２の焦点検出用画素の各々に配置されたマイクロレンズの中心以外の点を中心として縮小した形状を有し、前記縮小した形状の中心は、前記第１、第２の焦点検出用画素の各々に配置されたマイクロレンズの中心を通る直線上にあることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。