JP2013157531A - Solid state image sensor and electronic information device - Google Patents
Solid state image sensor and electronic information device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013157531A JP2013157531A JP2012018381A JP2012018381A JP2013157531A JP 2013157531 A JP2013157531 A JP 2013157531A JP 2012018381 A JP2012018381 A JP 2012018381A JP 2012018381 A JP2012018381 A JP 2012018381A JP 2013157531 A JP2013157531 A JP 2013157531A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- focus detection
- detection pixel
- type
- imaging
- photoelectric conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子および電子情報機器に関し、特に、瞳分割位相差検出方式で撮像光学系の焦点を自動で合わせるのに用いる焦点検出画素を含む固体撮像素子およびこのような固体撮像素子を搭載した電子情報機器に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device and an electronic information device, and more particularly to a solid-state imaging device including a focus detection pixel used for automatically focusing an imaging optical system using a pupil division phase difference detection method, and such a solid-state imaging device. The present invention relates to an electronic information device installed.
近年のカメラでは自動焦点合わせ機能が欠かせないものとなっており、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの固体撮像素子を搭載したデジタルカメラで用いられている自動焦点合わせ方式には、主に、位相差検出法とコントラスト検出法の2つの方式がある。 The autofocus function is indispensable in recent cameras, and the autofocus method used in digital cameras equipped with solid-state image sensors such as CCD image sensors and CMOS image sensors is mainly used. There are two methods, a phase difference detection method and a contrast detection method.
コントラスト検出法は、撮像素子に映った映像をもとに、焦点レンズを動かしながら明暗差(コントラスト)が大きなところを探してピントを合わせる方式であり、一方、位相差検出法は、撮像光学系からの入射光を2分割して焦点検出専用センサへ導き、結像した2つの画像の特徴点の間隔から、焦点を合わせるための焦点レンズの移動方向と移動量を判断する方式である。 The contrast detection method is based on the image reflected on the image sensor, and the focus lens is moved to look for a place with a large contrast (contrast), while focusing is performed. On the other hand, the phase difference detection method is an imaging optical system. Is divided into two, led to a focus detection dedicated sensor, and the direction and amount of movement of the focus lens for focusing are determined from the interval between the feature points of the two images formed.
位相差検出法は、コントラスト検出法のように焦点レンズを動かしながら焦点を探る必要がないので、コントラスト検出法に比べると、高速に焦点合わせを行うことができるという利点がある。 Unlike the contrast detection method, the phase difference detection method does not need to search for the focal point while moving the focus lens. Therefore, the phase difference detection method has an advantage that focusing can be performed at a higher speed than the contrast detection method.
以下、位相差検出法について簡単に説明する。 The phase difference detection method will be briefly described below.
図6は、位相差検出法を説明する図であり、結像面に対するピントの位置と、2分割した入射光により得られる一対の画像(以下、焦点検出画像ともいう。)の特徴点の間隔との関係を、ピントの位置が異なる場合(図6(a)〜図6(c))について示している。 FIG. 6 is a diagram for explaining the phase difference detection method. The focus position with respect to the imaging plane and the distance between the feature points of a pair of images (hereinafter also referred to as focus detection images) obtained by the incident light divided into two. Is shown for the case where the focus position is different (FIGS. 6A to 6C).
この光学系では、図6(b)に示すように、ピントの位置Fpが結像面Ip上に位置している状態(合焦状態)では、物体(被写体)OBの画像情報(入射光)Lが集光レンズFLにより集光されて、該物体の画像が結像面Ip上に結像する。また、この入射光Lは分離レンズDLa及びDLbにより分離されて、ラインセンサIs上に2つの焦点検出画像を形成する。このとき、ラインセンサIsで検出される、結像した2つの焦点検出画像の特徴点の間隔は、図6(b)に示すように適正な間隔DFmとなっている。 In this optical system, as shown in FIG. 6B, when the focus position Fp is located on the image plane Ip (in-focus state), image information (incident light) of the object (subject) OB is obtained. L is condensed by the condenser lens FL, and an image of the object is formed on the imaging plane Ip. Further, the incident light L is separated by the separation lenses DLa and DLb to form two focus detection images on the line sensor Is. At this time, the interval between the feature points of the two focus detection images formed by the detection by the line sensor Is is an appropriate interval DFm as shown in FIG.
なお、合焦状態での焦点検出画像の特徴点の間隔DFmは、位相差検出法を用いた自動焦点合わせシステムに固有の値として設計段階で決まるものであり、この間隔DFmはラインセンサIsからの画像信号を処理する信号処理部Dpのメモリ(ROMなど)に格納されている。 The distance DFm between the feature points of the focus detection image in the in-focus state is determined at the design stage as a value unique to the automatic focusing system using the phase difference detection method, and this distance DFm is determined from the line sensor Is. Are stored in a memory (ROM or the like) of the signal processing unit Dp for processing the image signal.
一方、図6(a)に示すように、ピントの位置Fpが結像面Ipの前方に位置している状態(前ピン状態)では、分離レンズDLa及びDLbにより分離された入射光LがラインセンサIs上に形成する2つの焦点検出画像の特徴点の間隔は、図6(a)に示すように、適正な間隔DFmより狭い間隔DFfとなり、図6(c)に示すように、ピントの位置Fpが結像面Ipの後方に位置している状態(後ピン状態)では、分離レンズDLa及びDLbにより分離された入射光LがラインセンサIs上に形成する2つの焦点検出画像の特徴点の間隔は、図6(c)に示すように、適正な間隔DFmより広い間隔DFbとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 6A, in a state where the focus position Fp is located in front of the imaging surface Ip (front focus state), the incident light L separated by the separation lenses DLa and DLb is a line. The interval between the feature points of the two focus detection images formed on the sensor Is is an interval DFf that is narrower than the appropriate interval DFm, as shown in FIG. 6A, and as shown in FIG. In the state where the position Fp is located behind the imaging plane Ip (rear pin state), the feature points of the two focus detection images formed on the line sensor Is by the incident light L separated by the separation lenses DLa and DLb As shown in FIG. 6 (c), the interval is an interval DFb wider than the appropriate interval DFm.
従って、位相差検出法では、合焦状態での各分離レンズDLa、DLbにより形成される2つの焦点検出画像の特徴点の適正な間隔DFmを基準に、ラインセンサで検出された間隔が適正な間隔DFmより狭くなっていれば前ピン状態、広ければ後ピン状態と判断し、どの方向にどれだけ集光レンズFLを移動すれば合焦するかを瞬時に演算して集光レンズが駆動されることとなり、高速でピント合わせを行うことができる。 Therefore, in the phase difference detection method, the interval detected by the line sensor is appropriate based on the appropriate interval DFm between the feature points of the two focus detection images formed by the separation lenses DLa and DLb in the focused state. If it is narrower than the interval DFm, it is judged as a front pin state, and if it is wide, it is judged as a rear pin state. Therefore, focusing can be performed at high speed.
なお、図6中、Ff,Fm、Fbは、それぞれ前ピン状態、合焦状態、後ピン状態における焦点レンズFLの光軸Lax上での位置を示している。また、Lxは、ラインセンサIsにより検出される光強度の一次元の分布を示しており、一例として、ラインセンサIs上に各分離レンズにより形成される2つの焦点検出画像の特徴点の像の位置では、光強度がピークとなることを示している。 In FIG. 6, Ff, Fm, and Fb indicate positions on the optical axis Lax of the focus lens FL in the front pin state, the focused state, and the rear pin state, respectively. Lx indicates a one-dimensional distribution of the light intensity detected by the line sensor Is. As an example, Lx represents the feature point images of the two focus detection images formed by the separation lenses on the line sensor Is. The position shows that the light intensity reaches a peak.
このような位相差検出法を用いた撮像装置として特許文献1に開示のものがある。 An image pickup apparatus using such a phase difference detection method is disclosed in Patent Document 1.
この特許文献1に開示の撮像装置は、光学系の結像面Ipに被写体の撮像を行う固体撮像素子を配置し、さらに、この固体撮像素子を、撮像を行うための画素(以下、撮像画素という。)に加えて、焦点位置を検出するためのラインセンサを構成する画素(以下、焦点検出画素という。)を含む構成としたものである。 The image pickup apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a solid-state image pickup device that picks up an image of a subject on an imaging plane Ip of an optical system. In addition to the above, a pixel including a line sensor for detecting a focal position (hereinafter referred to as a focus detection pixel) is included.
図7〜図9は、この特許文献1に開示の撮像装置を説明する図であり、図7(a)は、この撮像装置の概略構成を示し、図7(b)はこの撮像装置に用いられている固体撮像素子における画素の配列を示し、図8は、撮像画素の構成を示し、図9(a)〜図9(d)は、各種の焦点検出画素の構成を示している。 7 to 9 are diagrams for describing the imaging device disclosed in Patent Document 1. FIG. 7A shows a schematic configuration of the imaging device, and FIG. 7B is used for the imaging device. 8 shows an arrangement of pixels in a solid-state imaging device, FIG. 8 shows a configuration of imaging pixels, and FIGS. 9A to 9D show configurations of various focus detection pixels.
この特許文献1に開示の固体撮像素子200は、撮像領域200aに配置され、被写体の撮像を行う複数の撮像画素210と、該撮像領域200aに配置され、被写体の焦点位置を検出するための複数の焦点検出画素213、214、215、216とを有している。
The solid-
つまり、この固体撮像素子200では、撮像領域200aの一部に垂直方向に沿って焦点検出画素213及び214が交互に配列されており、この垂直方向の焦点検出画素の配列と直交するよう、水平方向に沿って焦点検出画素215及び216が交互に配列されている。
That is, in the solid-
ここで、撮像画素210は、図8に示すように、矩形のマイクロレンズ20、遮光マスク(図示せず)で受光領域を正方形に制限された光電変換部2、および色フィルタ(図示せず)とを有している。色フィルタは赤(R)、緑(G)、青(B)の3種類からなり、それぞれの分光感度特性を有している。固体撮像素子200の撮像領域200aには、各色フィルタを備えた撮像画素210がベイヤー配列を形成するよう配置されている。
Here, as shown in FIG. 8, the
また、焦点検出画素213、214、215、216には全ての色に対して焦点検出を行うために全ての可視光を透過する白色フィルタが設けられている。
The
焦点検出画素213は、図9(a)に示すように、矩形のマイクロレンズ20と、遮光マスク(図示せず)により受光領域の下半分を遮光した構造の光電変換部3と、白色フィルタ(図示せず)とを有している。
As shown in FIG. 9A, the
また、焦点検出画素214は、図9(b)に示すように、矩形のマイクロレンズ20と、遮光マスクにより受光領域の上半分を遮光した構造の光電変換部4と、白色フィルタ(図示せず)とを有している。
Further, as shown in FIG. 9B, the
焦点検出画素215は、図9(c)に示すように、矩形のマイクロレンズ20と、遮光マスクにより受光領域の右半分を遮光した構造の光電変換部5と、白色フィルタ(図示せず)とを有している。
As shown in FIG. 9C, the
また、焦点検出画素216は、図9(d)に示すように、矩形のマイクロレンズ20と、遮光マスクにより受光領域の左を遮光した構造の光電変換部6と、白色フィルタ(図示せず)とを有している。
As shown in FIG. 9D, the
この特許文献1に開示の固体撮像素子200は、図6に示す一対の分割レンズDLa及びDLbを用いる代わりに、撮像領域200aの所定の部分に、焦点検出画素として、光電変換領域の位置が画素の占める領域の左右に偏ったものを交互に水平方向に配列し、また、光電変換領域の位置が画素の占める領域の上下に偏ったものを交互に垂直方向に配列することにより、分割した入射光により得られる2つの焦点検出画像の特徴点の画像を検出する水平方向及び垂直方向のラインセンサを構成している。
In the solid-
また、特許文献2には、撮像装置において、固体撮像素子を構成するすべての画素を、撮像画素及び焦点検出画素として兼用するようにしたものが開示されている。
図10は、この特許文献2に開示の撮像装置を構成する固体撮像素子を説明する図であり、固体撮像素子における画素の配列を示している。
FIG. 10 is a diagram for explaining a solid-state imaging device constituting the imaging device disclosed in
この特許文献2に開示の固体撮像素子300では、第1から第4の4タイプの画素311〜314を用い、第1の画素311と第2の画素312とを水平方向に交互に配列した第1の画素列310aと、第3の画素313と第4の画素314とを水平方向に交互に配列した第2の画素列310bとが、垂直方向に交互に配置されている。
In the solid-
第1の画素311はマイクロレンズ30と一対の光電変換部32,33を備えている。各光電変換部32,33は平面半円形状をしており、マイクロレンズ30の光軸(中心)に対して左右対称に配置される。一方の光電変換部32には緑色のフィルタ(G)が設けられ、他方の光電変換部33には赤色のフィルタ(R)が設けられている。第2の画素312も、上述した画素311と同様にマイクロレンズ30と一対の光電変換部32,33を備えているが、光電変換部32,33の配置が画素311における配置と逆になっている。
The
画素313も画素311と同様な構造となっており、マイクロレンズ30と一対の光電変換部34,35を備えている。そして、各光電変換部34,35は半円形状をしており、マイクロレンズ30の光軸(中心)に対して左右対称に配置される。一方の光電変換部34には緑色のフィルタ(G)が設けられ、他方の光電変換部35には青色のフィルタ(B)が設けられている。画素314も、画素313と同様にマイクロレンズ30と一対の光電変換部34,35を備えているが、光電変換部34,35の配置が画素313における配置と逆になっている。
The
このような構成の固体撮像素子300では、第1、第2の画素列310a、310bにて水平方向に並ぶ、緑色のフィルタ(G)が設けられた光電変換部32、34により水平方向のラインセンサが形成され、また、第1の画素列310aにて水平方向に並ぶ赤色のフィルタ(R)が配置された光電変換部33により、第2の画素列310bにて水平方向に並ぶ青色のフィルタ(B)が配置された光電変換部35により水平方向のラインセンサが形成されることとなり、それぞれラインセンサは、各色に対して、特許文献1に開示の固体撮像素子における焦点検出用の水平方向のラインセンサと同等な機能を有することとなる。
In the solid-
以上説明したように、上記特許文献1及び2では、瞳分割方式の位相差AF法(位相差検出法)を用いた撮像装置が開示されており、これらの特許文献では、焦点検出画素として、光電変換部を焦点検出画素の中心に対して逆方向にずらした一対の画素を、光電変換部をずらした方向に沿って交互に配列することで、瞳分割方式の位相差AF法により焦点位置を検出するラインセンサを構成している。
As described above, in
しかしながら、特許文献1では、固体撮像素子は、撮像領域における撮像画素列の一部を焦点検出画素列に置き換えた構成となっているため、撮像領域における焦点検出画素の位置に対応する撮像画素値は、周辺の撮像画素の画素値から補間して生成する必要がある。 However, in Patent Document 1, since the solid-state imaging device has a configuration in which a part of the imaging pixel column in the imaging region is replaced with the focus detection pixel column, the imaging pixel value corresponding to the position of the focus detection pixel in the imaging region. Needs to be generated by interpolation from the pixel values of the surrounding imaging pixels.
また、特許文献2では、固体撮像素子を構成するすべての画素を、撮像画素と焦点検出画素とで兼用しているため、焦点検出画素の位置での撮像画素値を、周辺の撮像画素の画素値で補間する必要はないが、1つの画素内で光電変換部を2分割しているため、分割した光電変換部を電気的に分離するためのスペースが必要となり、1つの画素の占める面積が増大するという問題がある。
Further, in
また、特許文献2に開示の固体撮像素子のように、マイクロレンズの平面形状を、フレアの影響が小さくなるよう円形形状としたものでは、画素配列における隣接するマイクロレンズ間に隙間ができ、この隙間に入射する光が使用できないため、入射光の利用効率が低いという問題もある。
In addition, in the case where the planar shape of the microlens is circular so that the influence of flare is reduced as in the solid-state imaging device disclosed in
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、焦点検出に用いる焦点検出画素を、撮像に用いる撮像画素の配置に影響を与えることなく撮像領域に配置することができ、これにより、焦点検出画素の位置での撮像画素値の補間を不要とするとともに、個々の画素が撮像領域で占める面積の増大を回避することができ、撮像画像の画質を良好に保持しつつ、位相差方式により高速で自動焦点合わせを行うことができる固体撮像素子及びこのような固体撮像素子を備えた電子情報機器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the focus detection pixels used for focus detection can be arranged in the imaging region without affecting the arrangement of the imaging pixels used for imaging. This eliminates the need for interpolation of the imaged pixel value at the position of the focus detection pixel, avoids an increase in the area occupied by the individual pixel in the imaged area, and maintains good image quality of the captured image. On the other hand, it is an object of the present invention to obtain a solid-state imaging device capable of performing automatic focusing at a high speed by a phase difference method and an electronic information device including such a solid-state imaging device.
本発明に係る固体撮像素子は、入射光の光電変換により被写体の撮像を行う撮像領域を有する固体撮像素子であって、該撮像領域に配列され、入射光の光電変換により得られた光電変換信号を撮像信号として出力する複数の撮像画素と、該撮像領域に配列され、該入射光の光電変換により得られる光電変換信号を焦点検出信号として出力する複数の焦点検出画素とを備え、該撮像画素は、隣接させて複数配列したとき隣接する撮像画素の間に隙間が生ずる平面形状を有し、該焦点検出画素は、該隣接する撮像画素の隙間に配置されており、そのことにより上記目的が達成される。 A solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device having an imaging region that images a subject by photoelectric conversion of incident light, and is a photoelectric conversion signal that is arranged in the imaging region and obtained by photoelectric conversion of incident light. And a plurality of focus detection pixels that are arranged in the image pickup region and that output a photoelectric conversion signal obtained by photoelectric conversion of the incident light as a focus detection signal. Has a planar shape in which a gap is formed between adjacent imaging pixels when a plurality of adjacent imaging pixels are arranged, and the focus detection pixels are arranged in the gaps between the adjacent imaging pixels. Achieved.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記焦点検出画素は、前記撮像領域に形成された光電変換領域と、該光電変換領域上に形成され、該光電変換領域に前記入射光を集光させるマイクロレンズとを有することが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the focus detection pixel is formed on the photoelectric conversion region formed on the imaging region and on the photoelectric conversion region, and the microscopic light that collects the incident light on the photoelectric conversion region. It is preferable to have a lens.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズに対する前記光電変換領域の配置の違いによる複数のタイプの焦点検出画素を含むことが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the plurality of focus detection pixels include a plurality of types of focus detection pixels due to a difference in arrangement of the photoelectric conversion regions with respect to the microlens.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素とを含み、該第1のタイプの焦点検出画素と該第2のタイプの焦点検出画素とが、前記撮像領域の水平方向に沿って交互に配置されていることが好ましい。 The present invention provides the solid-state imaging device according to the first type, wherein the plurality of focus detection pixels are configured such that the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A focus detection pixel; and a second type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. It is preferable that the focus detection pixels and the second type focus detection pixels are alternately arranged along the horizontal direction of the imaging region.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記第1のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号と、前記第2のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号とは、前記入射光を前記撮像領域に導く光学系の瞳を水平方向に2分割して得られる各瞳に対応する画像を形成する画像信号として用いられることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the focus detection signal obtained from the first type focus detection pixel and the focus detection signal obtained from the second type focus detection pixel include the incident light as the incident light. It is preferably used as an image signal for forming an image corresponding to each pupil obtained by dividing the pupil of the optical system leading to the imaging region into two in the horizontal direction.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、該第3のタイプの焦点検出画素と該第4のタイプの焦点検出画素とが、前記撮像領域の垂直方向に沿って交互に配置されていることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the present invention, the plurality of focus detection pixels may have a third type in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A focus detection pixel; and a fourth type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. It is preferable that the focus detection pixels and the fourth type focus detection pixels are alternately arranged along the vertical direction of the imaging region.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記第3のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号と、前記第4のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号とは、前記入射光を前記撮像領域に導く光学系の瞳を垂直方向に2分割して得られる各瞳に対応する画像を形成する画像信号として用いられることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the focus detection signal obtained by the third type focus detection pixel and the focus detection signal obtained by the fourth type focus detection pixel are obtained by converting the incident light into the incident light. It is preferably used as an image signal for forming an image corresponding to each pupil obtained by dividing the pupil of the optical system leading to the imaging region into two in the vertical direction.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、第1の焦点検出画素列、第2の焦点検出画素列、及び、第3の焦点検出画素列の2つが繰り返し水平方向に沿って配置されており、該第1の焦点検出画素列は、該第1のタイプの焦点検出画素を垂直方向に配列してなる画素列であり、該第2の焦点検出画素列は、該第2のタイプの焦点検出画素を垂直方向に配列してなる画素列であり、該第3の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素と該第4のタイプの焦点検出画素とを該撮像領域の垂直方向に沿って交互に配置してなる画素列であることが好ましい。 The present invention provides the solid-state imaging device according to the first type, wherein the plurality of focus detection pixels are configured such that the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A focus detection pixel, a second type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens, and an optical axis of the microlens A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region, and the photoelectric conversion region in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A first type of focus detection pixel row, a second focus detection pixel row, and a third focus detection pixel row repeatedly in the horizontal direction. Arranged along The first focus detection pixel column is a pixel column formed by arranging the first type focus detection pixels in the vertical direction, and the second focus detection pixel column is the second type of pixel. The third focus detection pixel array includes focus detection pixels arranged in the vertical direction, and the third focus detection pixel array includes the third type focus detection pixels and the fourth type focus detection pixels in the imaging region. It is preferable that the pixel columns are alternately arranged along the vertical direction.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、第4及び第5の焦点検出画素列が交互に水平方向に沿って配置されており、該第4の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素、該第1のタイプの焦点検出画素の2つを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、該第5の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素、該第2のタイプの焦点検出画素の2つを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であることが好ましい。 The present invention provides the solid-state imaging device according to the first type, wherein the plurality of focus detection pixels are configured such that the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A focus detection pixel, a second type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens, and an optical axis of the microlens A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region, and the photoelectric conversion region in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A fourth type of focus detection pixel array that is shifted to the other side, and the fourth and fifth focus detection pixel arrays are alternately arranged along the horizontal direction. The third type It is a pixel column formed by repeatedly arranging a point detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the first type focus detection pixel in the vertical direction, and the fifth focus detection pixel column is: It is preferable that the pixel row is formed by repeatedly arranging the third type focus detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the second type focus detection pixel in the vertical direction.
本発明は、上記固体撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、第6から第9の焦点検出画素列が繰り返し水平方向に沿って配置されており、該第6の焦点検出画素列は、該第1のタイプの焦点検出画素、該第3のタイプの焦点検出画素、該第1のタイプの焦点検出画素及び該第4のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、該第7の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第1のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素及び該第1のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、該第8の焦点検出画素列は、該第2のタイプの焦点検出画素、該第3のタイプの焦点検出画素、該第2のタイプの焦点検出画素及び該第4のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、該第9の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第2のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素及び該第2のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であることが好ましい。 The present invention provides the solid-state imaging device according to the first type, wherein the plurality of focus detection pixels are configured such that the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A focus detection pixel, a second type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens, and an optical axis of the microlens A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region, and the photoelectric conversion region in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens. A fourth type of focus detection pixel that is shifted to the other side, and sixth to ninth focus detection pixel rows are repeatedly arranged along the horizontal direction, and the sixth focus detection pixel row is The first type A pixel row formed by repeatedly arranging a focus detection pixel, the third type focus detection pixel, the first type focus detection pixel, and the fourth type focus detection pixel in the vertical direction; The focus detection pixel array of the third type repeats the third type focus detection pixel, the first type focus detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the first type focus detection pixel in the vertical direction. The eighth focus detection pixel column includes: the second type focus detection pixel; the third type focus detection pixel; the second type focus detection pixel; The fourth type of focus detection pixels is a pixel row that is repeatedly arranged in the vertical direction, and the ninth focus detection pixel row includes the third type of focus detection pixels and the second type of focus. Detection pixel, fourth type focus detection pixel and second tie It is preferably repeated focus detection pixels of a pixel row formed by arraying in the vertical direction.
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像素子を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。 An electronic information device according to the present invention is an electronic information device including an image pickup unit that picks up an image of a subject, and the image pickup unit includes the above-described solid-state image pickup device according to the present invention. The objective is achieved.
次に作用について説明する。 Next, the operation will be described.
本発明においては、固体撮像素子において、撮像領域に配列され、入射光の光電変換により得られた光電変換信号を撮像信号として出力する複数の撮像画素と、該撮像領域に配列され、該入射光の光電変換により得られる光電変換信号を焦点検出信号として出力する複数の焦点検出画素とを備え、該撮像画素を、隣接させて複数配列したとき隣接する撮像画素の間に隙間が生ずる平面形状を有するものとし、該焦点検出画素を、該隣接する撮像画素の隙間に配置しているので、焦点検出に用いる焦点検出画素を、撮像に用いる撮像画素の配置に影響を与えることなく撮像領域に配置することができ、これにより、焦点検出画素の位置の撮像画素値を補間することなく、しかも個々の画素が撮像領域で占める面積を増大させることなく、良好な撮像画像を得ることができる。 In the present invention, in the solid-state imaging device, a plurality of imaging pixels arranged in the imaging region and outputting a photoelectric conversion signal obtained by photoelectric conversion of incident light as an imaging signal, and arranged in the imaging region, the incident light A plurality of focus detection pixels that output photoelectric conversion signals obtained by photoelectric conversion as focus detection signals, and a planar shape in which a gap is formed between adjacent image pickup pixels when a plurality of the image pickup pixels are arranged adjacent to each other. Since the focus detection pixels are arranged in the gaps between the adjacent imaging pixels, the focus detection pixels used for focus detection are arranged in the imaging region without affecting the arrangement of the imaging pixels used for imaging. This makes it possible to interpolate the imaging pixel value at the position of the focus detection pixel, and to increase the area that each pixel occupies in the imaging region. It is possible to obtain an image image.
つまり、撮像画素に影響を及ぼさないように、撮像画素配列における撮像画素の隙間に焦点検出画素を設けることで、良好な画像が得られるとともに、位相差方式自動焦点合わせにより高速に撮像光学系の焦点位置を合わせることができる。 In other words, by providing focus detection pixels in the gaps between the imaging pixels in the imaging pixel array so as not to affect the imaging pixels, a good image can be obtained and at the same time, the phase difference method automatic focusing can be used for the imaging optical system at high speed. The focal position can be adjusted.
また、隣接する撮像画素の間の隙間に焦点検出画素を配置しているので、焦点検出画素が撮像画素の配列に影響することはなく、焦点検出画素を撮像領域に組み込んだ場合でも、この焦点検出画素の位置に対応する、撮像画素の画素値を補間する必要がなく、撮像画素により得られる撮像画像の画質を維持することができる。 In addition, since the focus detection pixels are arranged in the gap between the adjacent image pickup pixels, the focus detection pixels do not affect the arrangement of the image pickup pixels. Even when the focus detection pixels are incorporated in the image pickup area, this focus detection pixel is not affected. It is not necessary to interpolate the pixel value of the imaging pixel corresponding to the position of the detection pixel, and the image quality of the captured image obtained by the imaging pixel can be maintained.
また、撮像画素のマイクロレンズの隙間に入射する光が焦点検出画素で利用されることとなり、撮像画素のマイクロレンズの隙間への入射光が無駄になるのを回避できる。 In addition, light incident on the gap between the microlenses of the imaging pixel is used by the focus detection pixel, and it is possible to avoid wasting incident light on the gap between the microlenses of the imaging pixel.
また、焦点検出画素と撮像画素とを交互に配列しているので、焦点検出画素により得られる焦点検出画像の解像度が、撮像画素により得られる被写体の撮像画像の解像度に比べて極端に小さいものとなるのを回避でき、被写体の撮像画像の解像度に応じた焦点検出精度を確保することができる。 Since the focus detection pixels and the imaging pixels are alternately arranged, the resolution of the focus detection image obtained by the focus detection pixels is extremely small compared to the resolution of the captured image of the subject obtained by the imaging pixels. Therefore, it is possible to ensure focus detection accuracy in accordance with the resolution of the captured image of the subject.
さらに、焦点検出画素は撮像画素に比べて光電変換領域が小さいため、その感度が撮像画素に比べて低いことに対しては、複数の焦点検出画素から得られる焦点検出信号を隣接する、同一位相(つまり同一タイプ)の焦点検出画素の間で加算することで、焦点検出画素の感度を確保することができる。 Furthermore, since the focus detection pixel has a smaller photoelectric conversion area than the imaging pixel, its sensitivity is lower than that of the imaging pixel. The focus detection signals obtained from a plurality of focus detection pixels are adjacent to each other in the same phase. By adding between the focus detection pixels of the same type (that is, the same type), the sensitivity of the focus detection pixels can be ensured.
以上のように、本発明によれば、固体撮像素子において、撮像領域に配列され、入射光の光電変換により得られた光電変換信号を撮像信号として出力する複数の撮像画素と、該撮像領域に配列され、該入射光の光電変換により得られる光電変換信号を焦点検出信号として出力する複数の焦点検出画素とを備え、該撮像画素を、隣接させて複数配列したとき隣接する撮像画素の間に隙間が生ずる平面形状を有するものとし、該焦点検出画素を、該隣接する撮像画素の隙間に配置しているので、焦点検出に用いる焦点検出画素を、撮像に用いる撮像画素の配置に影響を与えることなく撮像領域に配置することができ、これにより、焦点検出画素の位置での撮像画素値の補間を不要とするとともに、個々の画素が撮像領域で占める面積の増大を回避することができ、撮像画像の画質を良好に保持しつつ、位相差方式の自動焦点合わせにより高速で焦点合わせを行うことができる固体撮像素子及びこのような固体撮像素子を備えた電子情報機器を実現することができる。 As described above, according to the present invention, in a solid-state imaging device, a plurality of imaging pixels arranged in an imaging region and outputting a photoelectric conversion signal obtained by photoelectric conversion of incident light as an imaging signal, and the imaging region A plurality of focus detection pixels arranged and outputting photoelectric conversion signals obtained by photoelectric conversion of the incident light as focus detection signals, and when a plurality of the image pickup pixels are arranged adjacent to each other, between adjacent image pickup pixels Since the focus detection pixel is arranged in the gap between the adjacent imaging pixels, the focus detection pixel used for focus detection affects the arrangement of the imaging pixels used for imaging. Can be arranged in the imaging area without any need to interpolate the imaging pixel value at the position of the focus detection pixel and avoid an increase in the area occupied by each pixel in the imaging area. A solid-state imaging device capable of performing high-speed focusing by phase-difference automatic focusing while maintaining good image quality of a captured image, and an electronic information device including such a solid-state imaging device Can be realized.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1及び図2は、本発明の実施形態1による固体撮像素子を説明する図であり、図1(a)はこの固体撮像素子を搭載した撮像装置の全体構成を示し、図1(b)は、この固体撮像素子の外観を示している。図2(a)は、この固体撮像素子における撮像画素及び焦点検出画素の配列を示している。
(Embodiment 1)
1 and 2 are diagrams for explaining a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A shows an overall configuration of an imaging apparatus equipped with the solid-state imaging device, and FIG. These show the external appearance of this solid-state image sensor. FIG. 2A shows an arrangement of imaging pixels and focus detection pixels in the solid-state imaging device.
この実施形態1の撮像装置1は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの固体撮像素子100を搭載したデジタルカメラであり、この撮像装置1は、被写体からの光を上記固体撮像素子100に導く撮像光学系100aと、該撮像光学系100aを駆動する光学系駆動部100bと、上記固体撮像素子100及び該光学系駆動部100bを制御する撮像制御部100cとを有している。
The imaging apparatus 1 according to the first embodiment is a digital camera equipped with a solid-
ここで、固体撮像素子100は、入射光の光電変換により被写体の撮像を行う撮像領域110を有し、この撮像領域110には、入射光の光電変換により得られる光電変換信号を撮像信号Vsとして出力する複数の撮像画素10と、該入射光の光電変換により得られる光電変換信号を焦点検出信号Fdとして出力する複数の焦点検出画素20a及び20bとが設けられている。
Here, the solid-
またこの撮像装置1は、液晶表示部(LCD部)100eと、この液晶表示装置100eを制御するLCD制御部100dとを有している。
The imaging device 1 also includes a liquid crystal display unit (LCD unit) 100e and an
そして、撮像制御部100cは、固体撮像素子100の撮像画素10で得られた撮像信号Vsを被写体の画像信号として制御信号DCsとともにLCD制御部100dに出力し、さらに、固体撮像素子100の焦点検出画素20a及び20bで得られた焦点検出信号Fdに基づいて焦点レンズの移動量及び移動方向を検出して制御信号LCsを上記光学系駆動部100bに出力する構成となっている。なお、撮像制御部100cでは、従来技術で説明したように、上記瞳分割位相差検出法により、つまり入射光の瞳分割により得られた光による2つの画像の特徴点の離間距離に基づいて焦点レンズの移動量及び移動方向を検出している。
Then, the
また、この撮像装置1では、このLCD制御部100dは、撮像制御部100cからの撮像信号Vs及び制御信号DCsに基づいて、固体撮像素子100で撮像された画像、あるいは画像メモリ(図示せず)に格納されている画像を液晶表示部100eに表示するよう構成されている。
In the imaging apparatus 1, the
上記撮像光学系100aは、その光軸Lbxに沿って配置された絞り部材111及び焦点レンズ112を有しており、上記光学系駆動部100bは、絞り部材111による絞りの状態及び焦点レンズ112の位置を調整するよう構成されている。実際のデジタルカメラの光学系は、複数のレンズの組み合わせで構成されているが、ここでは、説明の簡略化のため、光学系を構成する光学部品として絞り部材111及び焦点レンズ112のみを示している。
The imaging
そして、この実施形態1では、固体撮像素子100を構成する撮像画素10は、隣接させて複数配列したとき、隣接する撮像画素10の間に隙間が生ずる平面形状(ここでは円形形状)を有しており、上下左右に隣接する4つの撮像画素10が配置される領域の中央に形成される隙間領域に、焦点検出画素20a及び20bが配置されている。
In the first embodiment, the
ここで、撮像画素10は、撮像領域110に形成された光電変換領域11と、該光電変換領域11上に配置されたマイクロレンズ12とを有しており、各撮像画素10上には、カラーフィルタ(図示せず)が配置されている。つまり、赤色フィルタが配置された撮像画素は赤画素(R)、緑色フィルタが配置された撮像画素は緑画素(G)、青色フィルタが配置された撮像画素は青画素(B)である。これらの赤、緑、青フィルタの配列は、ベイヤー配列となっており、つまり、緑画素と青画素とが交互に垂直方向に配列された第1の撮像画素列と、赤画素と緑画素とが交互に垂直方向に配列された第2の撮像画素列とが、隣接する撮像画素が異なる色の撮像画素となるよう配置されている。なお、ここでは、上記撮像画素を構成する光電変換領域11の平面形状は円形形状であり、マイクロレンズの平面形状は円形形状となっている。ただし、撮像画素を構成する光電変換領域及びマイクロレンズの平面形状は円形形状に限定されるものではなく、撮像画素を隣接させて2次元状に配列したときに隣接する撮像画素の間に隙間ができるものであればよい。
Here, the
また、上記焦点検出画素20a及び20bはそれぞれ、隣接する撮像画素10の隙間に配置された光電変換領域21a及び21bと、該光電変換領域21a及び21b上に配置された小径のマイクロレンズ22とを有している。なお、図2(a)では、撮像画素の光電変換領域11と、焦点検出画素20a及び20bの光電変換領域21a及び21bとは、電気的に分離されており、また隣接する撮像画素の光電変換領域11同士も電気的に分離されている。ここで、焦点検出画素20a、20bの光電変換領域21a、21bは、平面楕円形状とし、焦点検出画素のマイクロレンズ22は、撮像画素のマイクロレンズに比べて小径の円形形状を有している。
Further, the
そして、この実施形態1の固体撮像素子100の撮像領域110では、焦点検出画素20aは、平面楕円形状の光電変換領域21aが、平面円形形状のマイクロレンズ22の光軸(中心)に対して撮像領域110の水平方向の一方側(紙面左側)にずれている第1のタイプの焦点検出画素であり、焦点検出画素20bは、平面楕円形状の光電変換領域21bが、マイクロレンズ22の光軸(中心)に対して撮像領域110の水平方向の他方側(紙面右側)にずれている第2のタイプの焦点検出画素である。つまり、第1のタイプの焦点検出画素20aでは、光電変換領域21aがマイクロレンズ22の通過光束の中心軸に対して所定の瞳分割方向(ここでは水平方向)に沿って一方側に偏った位置に設けられており、第2のタイプの焦点検出画素20bでは、光電変換領域21bがマイクロレンズ22の通過光束の中心軸に対して所定の瞳分割方向(ここでは水平方向)に沿って他方側に偏った位置に設けられている。
In the
また、この実施形態1の固体撮像素子100では、第1及び第2のタイプの焦点検出画素20a及び20bの配列は、第1のタイプの焦点検出画素20aのみを垂直方向に配列してなる第1の焦点検出画素列120aと、第2のタイプの焦点検出画素20bのみを垂直方向に配列してなる第2の焦点検出画素列120bとを水平方向に沿って交互に配置した配列となっている。
In the solid-
そして、この実施形態1の固体撮像素子100では、水平方向に並ぶ第1のタイプの焦点検出画素20aで得られる焦点検出信号と、水平方向に並ぶ第2のタイプの焦点検出画素20bで得られる焦点検出信号とは、撮像制御部100cにて、入射光を撮像領域110に導く撮像光学系100aの瞳を水平方向に2分割して得られる各瞳に対応する一次元の画像を形成する画像信号として用いられ、これらの2つのタイプの焦点検出画素20a及び20bで得られた焦点検出信号Fdに基づいて、瞳分割位相差検出法により撮像光学系100aの自動焦点合わせが行われるようになっている。
In the solid-
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
このような構成の撮像装置1では、被写体からの光が撮像光学系100aにより固体撮像素子100の撮像領域110に入射光として導入されると、固体撮像素子100では、入射光の光電変換が撮像領域110の撮像画素10及び焦点検出画素20aおよび20bで行われ、それぞれの画素で光電変換により得られた撮像信号Vs及び焦点検出信号Fdが撮像制御部100cに読み出される。
In the imaging apparatus 1 having such a configuration, when light from a subject is introduced as incident light into the
撮像制御部100cでは、焦点検出画素20a及び20bからの焦点検出信号Fdに基づいて、瞳分割位相差検出法により、つまり、撮像光学系100aの瞳を2分割した各瞳からの入射光により得られる画像の特徴点の間隔から、焦点レンズ112の移動方向及び移動量を算出する。具体的には、従来技術で説明したように、位相差検出法により得られた画像の特徴点の間隔を、被写体の画像が結像面、つまり固体撮像素子100の撮像領域(撮像面)110上に結像している状態の適正な特徴点離間距離と比較し、その大小関係により、焦点レンズ112の移動方向及び移動量を求める。この適正な特徴点離間距離は、設計段階で決まるデジタルカメラ固有の値であり、撮像制御部100cの記憶部(ROMなど)に格納されている。
The
撮像制御部100cでは、求めた焦点レンズ112の移動方向及び移動量を光学系駆動部100bに制御信号LCsとして供給する。これにより、光学系駆動部100bは焦点レンズ112を、被写体の画像が固体撮像素子100の撮像領域(撮像面)110で結像するよう移動させる。このとき、撮像制御部100cは、入射光の強度などに基づいて光学系駆動部100bが絞り部材111の絞りを調整するよう光学系駆動部100bに対する制御なども行う。
The
また、撮像制御部100cは、撮像画素10からの撮像信号Vsを読み出して制御信号DCsとともにLCD制御部100dに供給しており、LCD制御部100dは、撮像制御部100cからの撮像信号Vsを表示信号としてファインダビューとしてのLCD部100eに供給する。LCD部100eでは、表示信号として供給された撮像信号Vsに基づいて画像表示が行われる。
Further, the
そして、焦点レンズ112の位置の調整により撮像光学系100aにより被写体の画像が撮像領域(撮像面)110で結像すると、撮像装置のシャッター(図示せず)が動作して被写体の撮像が行われ、この被写体の撮像により得られた撮像画素10からの撮像信号Vsが撮像制御部100cにより読み出されて画像データとしてデータ記憶部(図示せず)に格納される。
Then, when an image of the subject is formed on the imaging region (imaging surface) 110 by the imaging
このような構成の本実施形態1による固体撮像素子100を搭載した撮像装置(デジタルカメラ)1では、固体撮像素子100において、撮像領域110に配列され、入射光の光電変換により得られた光電変換信号を撮像信号Vsとして出力する複数の撮像画素10と、該撮像領域110に配列され、該入射光の光電変換により得られる光電変換信号を焦点検出信号Fdとして出力する複数の焦点検出画素20a、20bとを備え、該撮像画素10を、隣接させて複数配列したとき隣接する撮像画素の間に隙間が生ずる平面形状(円形形状)を有するものとし、該焦点検出画素20a、20bを、該隣接する撮像画素10の隙間に配置しているので、焦点検出に用いる焦点検出画素20a、20bを、撮像に用いる撮像画素10の配置に影響を与えることなく撮像領域110に配置することができる。このため、焦点検出画素20a、20bの位置での撮像画素値の補間は不要であり、良好な画像が得られる。また、個々の撮像画素で光電変換領域を分割する必要もなく、個々の撮像画素10が撮像領域で占める面積の増大を招くこともない。その結果、撮像画像の画質を良好に保持し、撮像画素の集積度を高く保持しつつ、瞳分割位相差方式により自動焦点合わせを高速に行うことができる。
In the imaging apparatus (digital camera) 1 in which the solid-
また、この実施形態1では、撮像画素10を構成するマイクロレンズ12の平面形状を円形形状としているので、フレアなど画質への影響を排除することができる。
In the first embodiment, since the planar shape of the
また、隣接する平面円形形状の撮像画素10のマイクロレンズ間の隙間に焦点検出画素20a及び20bを配置しているので、撮像画素のマイクロレンズの隙間に入射する光が焦点検出画素で利用されることとなり、撮像画素のマイクロレンズの隙間への入射光が無駄になるのを回避できる。
In addition, since the
また、焦点検出画素と撮像画素とを交互に配列しているので、焦点検出画素により得られる焦点検出用の画像の解像度が、撮像画素により得られる被写体の撮像画像の解像度に比べて極端に小さいものとなるのを回避でき、被写体の撮像画像の解像度に応じた焦点検出精度を確保することができる。 In addition, since the focus detection pixels and the imaging pixels are alternately arranged, the resolution of the focus detection image obtained by the focus detection pixels is extremely small compared to the resolution of the captured image of the subject obtained by the imaging pixels. Therefore, focus detection accuracy according to the resolution of the captured image of the subject can be ensured.
さらに、焦点検出画素は撮像画素に比べて光電変換領域が小さいため、その感度が撮像画素に比べて低いことに対しては、複数の焦点検出画素から得られる焦点検出信号を、隣接する、同一位相(つまり同一タイプ)の焦点検出画素の間で加算することで、焦点検出画素の感度を確保することができる。 Furthermore, since the focus detection pixel has a smaller photoelectric conversion region than the imaging pixel, the focus detection signal obtained from a plurality of focus detection pixels is the same as that for the lower sensitivity compared to the imaging pixel. By adding the phase (that is, the same type) focus detection pixels, the sensitivity of the focus detection pixels can be ensured.
またさらに、この実施形態1の固体撮像素子100では、第1及び第2のタイプの焦点検出画素20a、20bにおける光電変換領域21a、21bは、マイクロレンズ22の中心に対して水平方向にずれているので、第1及び第2のタイプの焦点検出画素20a、20bから得られる焦点検出信号により、撮像画像における水平方向の輝度変化に基づいて焦点位置の調整が行われることとなり、撮像画像における垂直方向の輝度変化がない場合でも、撮像画像における水平方向の輝度変化があれば、自動焦点合わせを良好に行うことができる。
Furthermore, in the solid-
なお、本実施形態1では、複数の焦点検出画素の配列は、マイクロレンズの光軸に対して光電変換領域が撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素20aと、マイクロレンズの光軸に対して光電変換領域が撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素20bとを含み、第1のタイプの焦点検出画素と第2のタイプの焦点検出画素とが、撮像領域の水平方向に沿って交互に配置されている配列としているが、複数の焦点検出画素の配列は実施形態1のものに限定されるものではない。
In the first embodiment, the plurality of focus detection pixels are arranged in a first type
以下、本発明の実施形態1による固体撮像素子の変形例として、複数の焦点検出画素の配列あるいは焦点検出画素の構成が異なるものについて説明する。
(実施形態1の変形例1)
図2(b)は、本発明の実施形態1による変形例1を説明する図である。
Hereinafter, a modification of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention will be described in which the arrangement of the focus detection pixels or the configuration of the focus detection pixels is different.
(Modification 1 of Embodiment 1)
FIG.2 (b) is a figure explaining the modification 1 by Embodiment 1 of this invention.
この実施形態1の変形例1による固体撮像素子101では、実施形態1の固体撮像素子100における第1および第2のタイプの焦点検出画素20aおよび20bに代えて、第3および第4のタイプの焦点検出画素20cおよび20dを用い、これらの焦点検出画素の配列は、第3のタイプの焦点検出画素20cと第4のタイプの焦点検出画素20dとを垂直方向に沿って交互に配列してなる第3の焦点検出画素列120cを水平方向に配置した配列となっている。
In the solid-
ここで、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c及び20dはそれぞれ、隣接する撮像画素10の隙間に配置された光電変換領域21c及び21dと、該光電変換領域21c及び21d上に配置された小径のマイクロレンズ22とを有している。なお、図2(b)では、撮像画素の光電変換領域11と、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c及び20dの光電変換領域21c及び21dとは、電気的に分離されており、また隣接する撮像画素の光電変換領域11同士も電気的に分離されている。ここで、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c、20cの光電変換領域21c、21dは、平面楕円形状とし、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c、20cのマイクロレンズ22は、撮像画素10のマイクロレンズ12に比べて小径の円形形状を有している。
Here, the third and fourth types of
また、第3のタイプの焦点検出画素20cは、マイクロレンズ22の光軸に対して前記光電変換領域21cが前記撮像領域110の垂直方向の一方側にずれている焦点検出画素であり、第4のタイプの焦点検出画素20dは、該マイクロレンズ22の光軸に対して前記光電変換領域21dが前記撮像領域110の垂直方向の他方側にずれている焦点検出画素である。
The third type of
そして、この実施形態1の変形例1による固体撮像素子101では、前記第3のタイプの焦点検出画素20cで得られる焦点検出信号と、前記第4のタイプの焦点検出画素20dで得られる焦点検出信号とは、前記入射光を前記撮像領域110に導く光学系の瞳を垂直方向に2分割して得られる各瞳に対応する画像を形成する画像信号として用いられる。
In the solid-
このような構成の固体撮像素子101では、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c、20dにおける光電変換領域21c、21dは、マイクロレンズ22の中心に対して垂直方向にずれているので、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c、20dから得られる焦点検出信号により、撮像画像における垂直方向の輝度変化に基づいて焦点位置の調整が行われることとなり、撮像画像における水平方向の輝度変化がない場合でも、撮像画像における垂直方向の輝度変化があれば、自動焦点合わせを良好に行うことができる。
(実施形態1の変形例2)
図3(a)は、本発明の実施形態1の変形例2による固体撮像素子を説明する図である。
In the solid-
(
FIG. 3A is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
この実施形態1の変形例2による固体撮像素子102では、焦点検出画素として、上述した第1〜第4のタイプの焦点検出画素20a〜20dを用いている。
In the solid-
そして、固体撮像素子102の撮像領域110では、第1の焦点検出画素列120a、第2の焦点検出画素列120b、及び、第3の焦点検出画素列120cの2つが、繰り返し水平方向に沿って配置されている。
In the
ここで、該第1の焦点検出画素列120aは、該第1のタイプの焦点検出画素20aを垂直方向に配列してなる画素列であり、該第2の焦点検出画素列120bは、該第2のタイプの焦点検出画素20bを垂直方向に配列してなる画素列であり、該該第3の焦点検出画素列120cは、該第3のタイプの焦点検出画素20cと該第4のタイプの焦点検出画素20dとを該撮像領域の垂直方向に沿って交互に配置してなる画素列である。
Here, the first focus
このような構成の固体撮像素子102では、第1及び第2のタイプの焦点検出画素20a、20bにおける光電変換領域21a、21bは、マイクロレンズ22の中心に対して水平方向にずれており、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c、20dにおける光電変換領域21c、21dは、マイクロレンズ22の中心に対して垂直方向にずれているので、撮像画像における水平方向と垂直方向のいずれか一方の輝度変化がない場合でも、自動焦点合わせを良好に行うことができる。
(実施形態1の変形例3)
図3(b)は、本発明の実施形態1の変形例3による固体撮像素子を説明する図である。
In the solid-
(
FIG. 3B is a diagram for explaining a solid-state imaging device according to
この実施形態1の変形例3による固体撮像素子103においても、焦点検出画素として、上述した第1〜第4のタイプの焦点検出画素20a〜20dを用いている。
Also in the solid-
そして、この固体撮像素子103では、第4及び第5の焦点検出画素列120dおよび120eが交互に水平方向に沿って配置されている。
In the solid-
ここで、第4の焦点検出画素列120dは、該第3のタイプの焦点検出画素20c、該第4のタイプの焦点検出画素20d、該第1のタイプの焦点検出画素20aの2つを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、該第5の焦点検出画素列120eは、該第3のタイプの焦点検出画素20c、該第4のタイプの焦点検出画素20d、該第2のタイプの焦点検出画素20bの2つを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である。
Here, the fourth focus
このような構成の固体撮像素子103では、実施形態1の変形例2による固体撮像素子102と同様、第1及び第2のタイプの焦点検出画素20a、20bにおける光電変換領域21a、21bは、マイクロレンズ22の中心に対して水平方向にずれており、第3及び第4のタイプの焦点検出画素20c、20dにおける光電変換領域21c、21dは、マイクロレンズ22の中心に対して垂直方向にずれているので、撮像画像における水平方向と垂直方向のいずれか一方の輝度変化がない場合でも、自動焦点合わせを良好に行うことができる。
(実施形態1の変形例4)
図4は、本発明の実施形態1の変形例4による固体撮像素子を説明する図である。
In the solid-
(
FIG. 4 is a diagram illustrating a solid-state imaging device according to
この実施形態1の変形例4による固体撮像素子104においても、焦点検出画素として、上述した第1〜第4のタイプの焦点検出画素20a〜20dを用いている。
Also in the solid-
そして、この固体撮像素子104では、第6から第9の焦点検出画素列120f〜120iが繰り返し水平方向に沿って配置されている。
In the solid-
ここで、第6の焦点検出画素列120fは、該第1のタイプの焦点検出画素20a、該第3のタイプの焦点検出画素20c、該第1のタイプの焦点検出画素20a及び第4のタイプの焦点検出画素20dを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である。
Here, the sixth focus
該第7の焦点検出画素列120gは、該第3のタイプの焦点検出画素20c、該第1のタイプの焦点検出画素20a、該第4のタイプの焦点検出画素20d及び第1のタイプの焦点検出画素20aを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である。
The seventh focus
該第8の焦点検出画素列120hは、該第2のタイプの焦点検出画素20b、該第3のタイプの焦点検出画素20c、該第2のタイプの焦点検出画素20b及び第4のタイプの焦点検出画素20dを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である。
The eighth focus
該第9の焦点検出画素列120iは、該第3のタイプの焦点検出画素20c、該第2のタイプの焦点検出画素20b、該第4のタイプの焦点検出画素20d及び第2のタイプの焦点検出画素20bを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である。
The ninth focus
このような構成の実施形態1の変形例4による固体撮像素子104では、上記実施形態1の変形例2あるいは3の効果に加えて、マイクロレンズの中心に対する光電変換領域のずれている方向が異なる4つのタイプの焦点検出画素20a〜20dが、固体撮像素子104の撮像領域110で均等に配置されているので、撮像領域110のいずれの場所においても、撮像光学系100aの瞳を水平方向に分割して得られる各瞳に対応する一対の画像の特徴点の離間距離、及び撮像光学系100aの瞳を垂直方向に分割して得られる各瞳に対応する一対の画像の特徴点の離間距離としての情報が、焦点検出画素の配置の影響なく均等な精度で得られることとなり、位相差自動焦点合わせを精度よく行うことが可能となる。
In the solid-
さらに、上記実施形態1およびその変形例1〜4では、固体撮像素子をデジタルカメラに用いた場合について説明しているが、上記固体撮像素子は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラ以外にも搭載可能なものであり、例えば、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器における撮像部として用いることができる。 Furthermore, in the first embodiment and the first to fourth modifications thereof, the case where the solid-state imaging device is used in a digital camera is described. However, the solid-state imaging device is not a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera. For example, it can be used as an imaging unit in an electronic information device having an image input device, such as an image input camera, a scanner, a facsimile, and a camera-equipped mobile phone device.
(実施の形態2)
図5は、本発明の実施形態2として、実施形態1およびその変形例1〜4の少なくともいずれかの固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an electronic information device in which at least one of the solid-state imaging devices of the first embodiment and the first to fourth modifications thereof is used as an imaging unit as the second embodiment of the present invention.
図5に示す本発明の実施形態2による電子情報機器90は、本発明の上記実施形態1およびその変形例1〜4の固体撮像素子の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部91として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データ(撮像信号)を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部92と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部93と、この画像データを通信用に所定の信号処理した後に通信処理する送受信装置などの通信部94と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力部95とのうちの少なくともいずれかを有している。
The
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.
本発明は、瞳分割位相差検出方式で撮像光学系の焦点を自動で合わせるのに用いる焦点検出画素を含む固体撮像素子およびこのような固体撮像素子を搭載した電子情報機器の分野において、焦点検出に用いる焦点検出画素を、撮像に用いる撮像画素の配置に影響を与えることなく撮像領域に配置することができ、これにより、焦点検出画素の位置での撮像画素値の補間を不要とするとともに、個々の画素が撮像領域で占める面積の増大を回避することができ、撮像画像の画質を良好に保持しつつ、位相差方式の自動焦点合わせにより高速で焦点合わせを行うことができる固体撮像素子及びこのような固体撮像素子を備えた電子情報機器を実現することができる。 The present invention relates to a focus detection in the field of a solid-state imaging device including a focus detection pixel used for automatically focusing an imaging optical system by a pupil division phase difference detection method and an electronic information device equipped with such a solid-state imaging device. The focus detection pixels used for the imaging can be arranged in the imaging region without affecting the arrangement of the imaging pixels used for imaging, thereby eliminating the need for interpolation of the imaging pixel values at the positions of the focus detection pixels, A solid-state imaging device capable of avoiding an increase in the area occupied by an individual pixel in an imaging region and capable of performing focusing at high speed by phase-type automatic focusing while maintaining good image quality of a captured image, and An electronic information device including such a solid-state imaging device can be realized.
1 撮像装置
10 撮像画素
11 光電変換領域
12、22 マイクロレンズ
20a、20b、20c、20d 第1、第2、第3、第4の焦点検出画素
21a、21b、21c、21d 光電変換領域
90 電子情報機器
91 撮像部
92 メモリ部
93 表示部
94 通信部
95 画像出力部
100 固体撮像素子
100a 撮像光学系
100b 光学系駆動部
100c 撮像制御部
100d LCD制御部
100e 液晶表示部(LCD部)
110 撮像領域
111 絞り部材
112 焦点レンズ
120a〜120i 第1〜第9の焦点検出画素列
DCs、LCs 制御信号
Fd 焦点検出信号
Lbx 光学系の光軸
Vs 撮像信号
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
Claims (11)
該撮像領域に配列され、入射光の光電変換により得られた光電変換信号を撮像信号として出力する複数の撮像画素と、
該撮像領域に配列され、該入射光の光電変換により得られる光電変換信号を焦点検出信号として出力する複数の焦点検出画素とを備え、
該撮像画素は、隣接させて複数配列したとき隣接する撮像画素の間に隙間が生ずる平面形状を有し、
該焦点検出画素は、該隣接する撮像画素の隙間に配置されている、固体撮像素子。 A solid-state imaging device having an imaging region for imaging a subject by photoelectric conversion of incident light,
A plurality of imaging pixels arranged in the imaging region and outputting a photoelectric conversion signal obtained by photoelectric conversion of incident light as an imaging signal;
A plurality of focus detection pixels arranged in the imaging region and outputting a photoelectric conversion signal obtained by photoelectric conversion of the incident light as a focus detection signal;
The imaging pixels have a planar shape in which a gap is formed between adjacent imaging pixels when a plurality of adjacent imaging pixels are arranged,
The focus detection pixel is a solid-state image sensor arranged in a gap between the adjacent imaging pixels.
前記焦点検出画素は、前記撮像領域に形成された光電変換領域と、該光電変換領域上に形成され、該光電変換領域に前記入射光を集光させるマイクロレンズとを有する、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The focus detection pixel includes a photoelectric conversion region formed in the imaging region, and a microlens formed on the photoelectric conversion region and condensing the incident light on the photoelectric conversion region.
前記複数の焦点検出画素は、前記マイクロレンズに対する前記光電変換領域の配置の異なる複数のタイプの焦点検出画素を含む、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 2,
The plurality of focus detection pixels include a plurality of types of focus detection pixels having different arrangements of the photoelectric conversion regions with respect to the microlens.
前記複数の焦点検出画素は、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素とを含み、
該第1のタイプの焦点検出画素と該第2のタイプの焦点検出画素とが、前記撮像領域の水平方向に沿って交互に配置されている、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The plurality of focus detection pixels are:
A first type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A focus detection pixel of a second type in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens,
A solid-state imaging device in which the first type focus detection pixels and the second type focus detection pixels are alternately arranged along a horizontal direction of the imaging region.
前記第1のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号と、前記第2のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号とは、前記入射光を前記撮像領域に導く光学系の瞳を水平方向に2分割して得られる各瞳に対応する画像を形成する画像信号として用いられる、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 4,
The focus detection signal obtained by the first type focus detection pixel and the focus detection signal obtained by the second type focus detection pixel horizontally level the pupil of the optical system that guides the incident light to the imaging region. A solid-state imaging device used as an image signal for forming an image corresponding to each pupil obtained by dividing the image into two in the direction.
前記複数の焦点検出画素は、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、
該第3のタイプの焦点検出画素と該第4のタイプの焦点検出画素とが、前記撮像領域の垂直方向に沿って交互に配置されている、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The plurality of focus detection pixels are:
A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A fourth type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens,
The solid-state imaging device in which the third type focus detection pixels and the fourth type focus detection pixels are alternately arranged along the vertical direction of the imaging region.
前記第3のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号と、前記第4のタイプの焦点検出画素で得られる焦点検出信号とは、前記入射光を前記撮像領域に導く光学系の瞳を垂直方向に2分割して得られる各瞳に対応する画像を形成する画像信号として用いられる、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 6,
The focus detection signal obtained by the third type focus detection pixel and the focus detection signal obtained by the fourth type focus detection pixel are perpendicular to the pupil of the optical system that guides the incident light to the imaging region. A solid-state imaging device used as an image signal for forming an image corresponding to each pupil obtained by dividing the image into two in the direction.
前記複数の焦点検出画素は、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、
第1の焦点検出画素列、第2の焦点検出画素列、及び、第3の焦点検出画素列の2つが繰り返し水平方向に沿って配置されており、
該第1の焦点検出画素列は、該第1のタイプの焦点検出画素を垂直方向に配列してなる画素列であり、
該第2の焦点検出画素列は、該第2のタイプの焦点検出画素を垂直方向に配列してなる画素列であり、
該第3の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素と該第4のタイプの焦点検出画素とを該撮像領域の垂直方向に沿って交互に配置してなる画素列である、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The plurality of focus detection pixels are:
A first type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A second type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A fourth type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens,
Two of the first focus detection pixel row, the second focus detection pixel row, and the third focus detection pixel row are repeatedly arranged along the horizontal direction,
The first focus detection pixel column is a pixel column formed by arranging the first type focus detection pixels in a vertical direction,
The second focus detection pixel row is a pixel row formed by arranging the second type focus detection pixels in a vertical direction,
The third focus detection pixel array is a pixel array in which the third type focus detection pixels and the fourth type focus detection pixels are alternately arranged along the vertical direction of the imaging region. , Solid-state imaging device.
前記複数の焦点検出画素は、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、
第4及び第5の焦点検出画素列が交互に水平方向に沿って配置されており、
該第4の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素、該第1のタイプの焦点検出画素の2つを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、
該第5の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素、該第2のタイプの焦点検出画素の2つを繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The plurality of focus detection pixels are:
A first type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A second type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A fourth type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens,
The fourth and fifth focus detection pixel rows are alternately arranged along the horizontal direction,
The fourth focus detection pixel array is configured by repeatedly arranging two of the third type focus detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the first type focus detection pixel in the vertical direction. A pixel column,
The fifth focus detection pixel column is configured by repeatedly arranging the third type focus detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the second type focus detection pixel in the vertical direction. A solid-state imaging device that is a pixel row.
前記複数の焦点検出画素は、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の一方側にずれている第1のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の水平方向の他方側にずれている第2のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の一方側にずれている第3のタイプの焦点検出画素と、
前記マイクロレンズの光軸に対して前記光電変換領域が前記撮像領域の垂直方向の他方側にずれている第4のタイプの焦点検出画素とを含み、
第6から第9の焦点検出画素列が繰り返し水平方向に沿って配置されており、
該第6の焦点検出画素列は、該第1のタイプの焦点検出画素、該第3のタイプの焦点検出画素、該第1のタイプの焦点検出画素及び該第4のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、
該第7の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第1のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素及び該第1のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、
該第8の焦点検出画素列は、該第2のタイプの焦点検出画素、該第3のタイプの焦点検出画素、該第2のタイプの焦点検出画素及び該第4のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列であり、
該第9の焦点検出画素列は、該第3のタイプの焦点検出画素、該第2のタイプの焦点検出画素、該第4のタイプの焦点検出画素及び該第2のタイプの焦点検出画素を繰り返し垂直方向に配列してなる画素列である、固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 3,
The plurality of focus detection pixels are:
A first type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A second type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the horizontal direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A third type of focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to one side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens;
A fourth type focus detection pixel in which the photoelectric conversion region is shifted to the other side in the vertical direction of the imaging region with respect to the optical axis of the microlens,
Sixth to ninth focus detection pixel rows are repeatedly arranged along the horizontal direction,
The sixth focus detection pixel column includes the first type focus detection pixel, the third type focus detection pixel, the first type focus detection pixel, and the fourth type focus detection pixel. It is a pixel row that is repeatedly arranged in the vertical direction,
The seventh focus detection pixel column includes the third type focus detection pixel, the first type focus detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the first type focus detection pixel. It is a pixel row that is repeatedly arranged in the vertical direction,
The eighth focus detection pixel column includes the second type focus detection pixel, the third type focus detection pixel, the second type focus detection pixel, and the fourth type focus detection pixel. It is a pixel row that is repeatedly arranged in the vertical direction,
The ninth focus detection pixel column includes the third type focus detection pixel, the second type focus detection pixel, the fourth type focus detection pixel, and the second type focus detection pixel. A solid-state imaging device, which is a pixel array that is repeatedly arranged in the vertical direction.
該撮像部は、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の固体撮像素子である電子情報機器。 An electronic information device having an imaging unit for imaging a subject,
The electronic information device, wherein the imaging unit is the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012018381A JP2013157531A (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Solid state image sensor and electronic information device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012018381A JP2013157531A (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Solid state image sensor and electronic information device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013157531A true JP2013157531A (en) | 2013-08-15 |
Family
ID=49052418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012018381A Pending JP2013157531A (en) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | Solid state image sensor and electronic information device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013157531A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017208702A1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 富士フイルム株式会社 | Image capturing element and image capturing device |
CN112103303A (en) * | 2020-09-18 | 2020-12-18 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | Pixel unit array, sensor chip, and electronic apparatus |
-
2012
- 2012-01-31 JP JP2012018381A patent/JP2013157531A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017208702A1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 富士フイルム株式会社 | Image capturing element and image capturing device |
JPWO2017208702A1 (en) * | 2016-06-01 | 2018-11-29 | 富士フイルム株式会社 | Imaging device and imaging apparatus |
US10694130B2 (en) | 2016-06-01 | 2020-06-23 | Fujifilm Corporation | Imaging element and imaging device |
CN112103303A (en) * | 2020-09-18 | 2020-12-18 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | Pixel unit array, sensor chip, and electronic apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2409487B1 (en) | Image capturing apparatus and method of controlling an image capturing apparatus | |
US8525917B2 (en) | Image sensing apparatus with plural focus detection pixel groups | |
US9237281B2 (en) | Image sensor comprising plural pixels including a microlens and plural photoelectric conversion portions and image pickup apparatus comprising same | |
JP5589146B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP5746496B2 (en) | Imaging device | |
JP6016396B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
US9325954B2 (en) | Color imaging element having phase difference detection pixels and imaging apparatus equipped with the same | |
JP5739653B2 (en) | Imaging device | |
CN103780848A (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
JP2015037102A (en) | Solid state image pickup device | |
US20140218594A1 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof | |
JP2008177903A (en) | Imaging device | |
JP2014003116A (en) | Image pickup device | |
JP5634614B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP2016111678A (en) | Image sensor, image capturing apparatus, focus detection apparatus, image processing apparatus, and control method thereof | |
JP2013157531A (en) | Solid state image sensor and electronic information device | |
JP2012211942A (en) | Solid-state image sensor and image pickup apparatus | |
CN114666469B (en) | Image processing device, method and lens module with image processing device | |
JP2018182397A (en) | Image pickup device and imaging apparatus | |
JP5864989B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP6476630B2 (en) | Imaging device | |
JP2018046563A (en) | Imaging element | |
JP6232108B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP2009182550A (en) | Camera module | |
JP2015161727A (en) | Imaging element and imaging device |