JP2014236411A - 固体撮像装置、電子機器、レンズ制御方法、および撮像モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
1.従来の撮像素子とその課題
2.本技術の撮像素子について
3.本技術の撮像素子を搭載した電子機器について
[射出瞳補正が行われていない撮像素子]
図1は、位相差検出を実行可能とする一般的な撮像素子の画素配置の例を示している。
図3は、位相差検出を実行可能とする一般的な撮像素子の画素配置の他の例を示している。
[撮像素子の構成例]
図9は、本技術を適用した撮像素子の構成例を示している。
図10は、本技術を適用した撮像素子の他の構成例を示している。
上述したように、図10に示される撮像素子160において、モニタ画素には、それぞれの配置に応じた射出瞳補正量とは異なる補正量の射出瞳補正がかけられている。そのため、撮像素子160においては、図13左側に示されるように、射出瞳補正量をずらした領域(射出瞳補正量ずらし領域)に配置されているモニタ画素と、それに隣接する適切な補正量の射出瞳補正がかけられている画素との間で、オンチップレンズ同士で隙間ができたり、形状のつぶれが生じてしまう。
以上においては、本技術の撮像素子において、1対の位相差検出画素P1,P2は、図14左側に示されるように、それぞれ左側遮光、右側遮光の構成をとるものとしたが、それぞれの画素配置に応じて、図14中央に示されるように、上側遮光、下側遮光の構成をとるようにしてもよいし、図14右側に示されるように、斜めに遮光されるようにしてもよい。
また、本技術において、位相差画素は、図9下段や図10下段に示される以外の構造を採ることができる。
なお、以上においては、モニタ画素は、撮像素子における非画像出力領域に配置されるものとしたが、画像出力領域の内側に配置されるようにしてもよい。
[電子機器の構成例]
図17は、本技術を適用した電子機器の構成例を示す図である。図17に示される電子機器300は、位相差検出方式のAF(位相差AF)を行うことで、被写体を撮像し、その被写体の画像を電気信号として出力する装置である。電子機器300は、例えば、コンパクトデジタルカメラ、デジタル一眼レフカメラ、撮像機能を備えたスマートフォン(多機能携帯電話機)等の携帯端末、内視鏡等として構成される。
ここで、図19のフローチャートを参照して、電子機器300による位相差AF処理について説明する。位相差AF処理は、被写体を撮像する際に電子機器300によって実行される撮像処理の前に実行される。
次に、図22のフローチャートを参照して、電子機器300による撮像処理について説明する。
以上においては、モニタ画素として、その配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもたせた位相差検出画素について説明してきたが、これを撮像画素(以下、通常画素ともいう)に適用するようにしてもよい。
図24は、本技術を適用した電子機器の他の構成例を示すブロック図である。
図25は、本技術を適用したデジタル一眼レフカメラの外観構成を示す正面図である。
次に、図27のフローチャートを参照して、F値に応じて位相差を補正する位相差AF処理について説明する。図27に示される位相差AF処理は、カメラ500の起動時や、ユーザによって制御値設定ダイアル525が操作されたときに実行される。
図28は、本技術を適用したカプセル内視鏡の断面構成を示す図である。
次に、図30のフローチャートを参照して、カプセル内視鏡600による撮影処理について説明する。図30に示される内視鏡撮影処理は、カプセル内視鏡600が、体腔内で撮影対象となる被写体(臓器)に到達すると開始される。
なお、本技術によれば、例えば、レンズ、IRカットフィルタ(IRCF)等の光学フィルタ、および撮像素子等を一体化した撮像モジュールを製造する際に、モニタ画素の出力から得られるばらつきのある位相差特性の補正を、撮像モジュールにおける光学特性を補正することで、補填することができる。
(1)
位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える固体撮像装置であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズは、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される
固体撮像装置。
(2)
前記位相差検出画素は、前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜をさらに備え、
前記所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される
(1)に記載の固体撮像装置。
(3)
前記所定の位相差検出画素は、互いに近い位置に配置され、
前記所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記前記位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なる補正量の射出瞳補正がかけられている
(2)に記載の固体撮像装置。
(4)
前記所定の位相差検出画素は、互いに離れた位置に配置され、
前記所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、射出瞳補正がかけられていない
(2)に記載の固体撮像装置。
(5)
前記所定の位相差検出画素は、複数の前記画素に含まれる、画像を生成するための撮像画素が配置される画像出力領域の外側に配置される
(2)または(4)に記載の固体撮像装置。
(6)
前記所定の位相差検出画素は、複数の前記画素に含まれる、画像を生成するための撮像画素が配置される画像出力領域の内側に配置される
(2)または(4)に記載の固体撮像装置。
(7)
前記所定の位相差検出画素に隣接する前記画素は、通常より大きいサイズの前記オンチップレンズを備える
(2)に記載の固体撮像装置。
(8)
前記所定の位相差検出画素に隣接する前記画素は、通常より小さいサイズの前記オンチップレンズを備える
(2)に記載の固体撮像装置。
(9)
前記位相差検出画素は、前記光電変換部として、分割形成されている光電変換部を備える
(1)に記載の固体撮像装置。
(10)
前記位相差検出画素同士の出力の差分を用いて位相差検出を行う位相差検出部と、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、検出された位相差を補正する位相差補正部とをさらに備える
(1)乃至(9)に記載の固体撮像装置。
(11)
前記位相差補正部は、予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて求められる位相差特性に基づいて、検出された位相差を補正する
(10)に記載の固体撮像装置。
(12)
前記位相差特性は、1対の前記位相差検出画素における、入射光の光軸の角度に対する前記位相差検出画素それぞれの出力を表し、
前記位相差補正部は、前記位相差特性における所定の角度範囲での前記出力の傾きを用いて求められる補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
(11)に記載の固体撮像装置。
(13)
前記位相差補正部は、レンズのF値に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
(12)に記載の固体撮像装置。
(14)
前記位相差補正部は、像高に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
(12)に記載の固体撮像装置。
(15)
前記位相差補正部は、撮影環境に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
(12)に記載の固体撮像装置。
(16)
位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える撮像素子であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子に入射するレンズと、
前記位相差検出画素同士の出力の差分を用いて位相差検出を行う位相差検出部と、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、検出された位相差を補正する位相差補正部と、
補正された位相差に応じて、前記レンズの駆動を制御するレンズ制御部と
を備える電子機器。
(17)
特定のパターンの光を照射する光源をさらに備え、
前記位相差補正部は、前記光源の波長に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
(16)に記載の電子機器。
(18)
前記位相差検出画素は、複数の前記画素に含まれる、画像を生成するための撮像画素が配置される画像出力領域の内側に配置され、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、前記所定の位相差検出画素の出力を補正する欠陥補正部をさらに備える
(16)に記載の電子機器。
(19)
位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える撮像素子であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子に入射するレンズとを備える電子機器のレンズ制御方法であって、
前記電子機器が、
前記位相差検出画素同士の出力の差分を用いて位相差検出を行い、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、検出された位相差を補正し、
補正された位相差に応じて、前記レンズの駆動を制御する
ステップを含むレンズ制御方法。
(20)
位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える撮像素子であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子に入射するレンズと、
前記撮像素子と前記レンズとの間に形成される光学フィルタと
を備える撮像モジュールにおいて、
前記レンズおよび前記光学フィルタは、予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて求められる位相差特性に応じて形成される
撮像モジュール。
Claims (20)
- 位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える固体撮像装置であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズは、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される
固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素は、前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜をさらに備え、
前記所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の位相差検出画素は、互いに近い位置に配置され、
前記所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記前記位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なる補正量の射出瞳補正がかけられている
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の位相差検出画素は、互いに離れた位置に配置され、
前記所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、射出瞳補正がかけられていない
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の位相差検出画素は、複数の前記画素に含まれる、画像を生成するための撮像画素が配置される画像出力領域の外側に配置される
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の位相差検出画素は、複数の前記画素に含まれる、画像を生成するための撮像画素が配置される画像出力領域の内側に配置される
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の位相差検出画素に隣接する前記画素は、通常より大きいサイズの前記オンチップレンズを備える
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記所定の位相差検出画素に隣接する前記画素は、通常より小さいサイズの前記オンチップレンズを備える
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素は、前記光電変換部として、分割形成されている光電変換部を備える
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差検出画素同士の出力の差分を用いて位相差検出を行う位相差検出部と、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、検出された位相差を補正する位相差補正部とをさらに備える
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差補正部は、予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて求められる位相差特性に基づいて、検出された位相差を補正する
請求項10に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差特性は、1対の前記位相差検出画素における、入射光の光軸の角度に対する前記位相差検出画素それぞれの出力を表し、
前記位相差補正部は、前記位相差特性における所定の角度範囲での前記出力の傾きを用いて求められる補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
請求項11に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差補正部は、レンズのF値に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
請求項12に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差補正部は、像高に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
請求項12に記載の固体撮像装置。 - 前記位相差補正部は、撮影環境に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
請求項12に記載の固体撮像装置。 - 位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える撮像素子であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子に入射するレンズと、
前記位相差検出画素同士の出力の差分を用いて位相差検出を行う位相差検出部と、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、検出された位相差を補正する位相差補正部と、
補正された位相差に応じて、前記レンズの駆動を制御するレンズ制御部と
を備える電子機器。 - 特定のパターンの光を照射する光源をさらに備え、
前記位相差補正部は、前記光源の波長に対応した前記補正パラメータを用いて、検出された位相差を補正する
請求項16に記載の電子機器。 - 前記位相差検出画素は、複数の前記画素に含まれる、画像を生成するための撮像画素が配置される画像出力領域の内側に配置され、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、前記所定の位相差検出画素の出力を補正する欠陥補正部をさらに備える
請求項16に記載の電子機器。 - 位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える撮像素子であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子に入射するレンズとを備える電子機器のレンズ制御方法であって、
前記電子機器が、
前記位相差検出画素同士の出力の差分を用いて位相差検出を行い、
予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて、検出された位相差を補正し、
補正された位相差に応じて、前記レンズの駆動を制御する
ステップを含むレンズ制御方法。 - 位相差検出によるAF(Auto Focus)を行うための位相差検出画素を含む複数の画素を備える撮像素子であって、
前記位相差検出画素は、
オンチップレンズと、
前記オンチップレンズより下層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部の一部を遮光する遮光膜と
を備え、
前記位相差検出画素のうちの複数の所定の位相差検出画素において、前記オンチップレンズおよび前記遮光膜は、前記所定の位相差検出画素の配置に応じた射出瞳補正量とは異なるずれ量をもって形成される撮像素子と、
被写体光を前記撮像素子に入射するレンズと、
前記撮像素子と前記レンズとの間に形成される光学フィルタと
を備える撮像モジュールにおいて、
前記レンズおよび前記光学フィルタは、予め得られた前記所定の位相差検出画素の出力を用いて求められる位相差特性に応じて形成される
撮像モジュール。
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