JP4797606B2 - Imaging device - Google Patents

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本発明は、固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus using a solid-state imaging device and this.

近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置が広く一般に普及している。 Recently, imaging devices such as video cameras and digital still cameras have spread widely generally. これらのカメラには、CCD型やCMOS型などの固体撮像素子が使用されている。 These cameras, a solid-state imaging device such as CCD or CMOS is used. これらの固体撮像素子は、入射光の光量に応じて信号電荷を生成する光電変換部を有する画素がマトリクス状に複数配置されている。 These solid-state imaging device, a pixel having a photoelectric conversion unit for generating a signal charge in accordance with the amount of incident light is arranged in matrix.

光電変換部の光が入射する側には、マイクロレンズがオンチップで配置される。 On the side where the light of the photoelectric conversion unit is incident, the microlenses are arranged on-chip. 光電変換部以外の画素部に入射する光は、画像信号に寄与せず無駄になる。 Light incident on the pixel portion other than the photoelectric conversion portion is wasted without contributing to image signals. マイクロレンズは、このように無駄となっていた光を光電変換部に集光させ、光の利用効率を高めて光量を増大させるために配置される。 Microlenses, thus to condense the light that has been wasted in the photoelectric conversion unit is arranged to increase the amount of light to enhance the utilization efficiency of light. また、カラー画像を得るためには、カラーフィルタが光電変換部の上に配置される。 Further, in order to obtain a color image, a color filter is disposed on the photoelectric conversion unit. カラーフィルタの組み合わせとしては、R、G、Bを用いる系や、補色系が用いられる。 As a combination of the color filter, R, G, systems and using B, complementary color system is used. また、カラーフィルタの配置としては、ベイヤー配列やストライプ配列などが周知である。 As the arrangement of the color filter, it is like the Bayer array or stripe array is known.

ところで、カメラなどの撮像装置では、自動焦点調節を実現するため、撮影レンズの焦点調節状態を検出する必要がある。 Incidentally, in the image pickup apparatus such as a camera, in order to realize automatic focusing, it is necessary to detect the focusing state of the photographic lens. 従来は、固体撮像素子とは別個に焦点検出素子が設けられていた。 Conventionally, the solid-state imaging device separately focus detection device has been provided. しかし、その場合には、焦点検出素子やこれに光を導く焦点検出用光学系の分だけ、コストが増大したり装置が大型となったりする。 However, that case, as much of the focus detecting optical system for guiding the focus detection device and this light, cost increase or apparatus may become large in size.

そこで、近年、焦点検出方式としていわゆる瞳分割位相差方式(瞳分割方式又は位相差方式などと呼ばれる場合もある。)を採用しつつ、焦点検出素子としても用いることができるように構成した固体撮像素子が提案されている(例えば、下記特許文献1,2)。 In recent years, while a so-called pupil division phase difference method as a focus detection method (sometimes called a pupil division method or a phase difference method.), A solid-state imaging configured so that it can be used as a focus detection device element has been proposed (e.g., Patent documents 1 and 2).

特許文献1に開示された固体撮像素子は、複数の撮像用画素の他に、複数の第1の焦点検出用画素(特許文献1において符号「S1」が付された画素)と、複数の第2の焦点検出用画素(特許文献1において符号「S2」が付された画素)とを備えている。 Solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, in addition to the plurality of imaging pixels, the plurality of first focus detection pixels (pixels where the sign "S1" is attached in Patent Document 1), a plurality of second and a second focus detection pixels (reference numeral "S2" is a pixel that given in the patent literature 1). 特許文献1の図3及び図4に示されているように、いずれの画素も、光電変換部上に画素に対して1対1に設けられたマイクロレンズを備えている。 As shown in FIGS. 3 and 4 of Patent Document 1, one of the pixels is also provided with a micro lens provided in one-to-one to the pixels on the photoelectric conversion unit. そして、マイクロレンズと光電変換部との間には、マイクロレンズの焦点面付近に遮光膜が設けられ、この遮光膜には、第1及び第2の焦点検出用画素ごとに開口が設けられている。 Further, between the microlens and the photoelectric conversion unit, the light shielding film is provided in the vicinity of the focal plane of the microlens, the light-shielding film, an opening is provided for each first and second focus detection pixels there. したがって、撮影レンズの射出瞳とマイクロレンズとの間の距離はマイクロレンズの大きさに対して十分に長いことから、遮光膜は、マイクロレンズによって撮影レンズの射出瞳と略結像関係(すなわち、略共役)となる位置に配置されていることになる。 Therefore, since sufficiently long relative to the size of the distance microlens between the exit pupil and the microlens of the taking lens, the light-shielding film, Ryakuyui image relationship with the exit pupil of the photographing lens by the microlens (i.e., It will be disposed in substantially conjugate) and a position. なお、撮像用画素では、このような遮光膜は設けられないか、あるいは、マイクロレンズの光学中心に対して偏りを持たない開口が遮光膜に設けられる。 In the imaging pixels, the light shielding film is either not provided, or an opening having no bias with respect to the optical center of the micro lenses are formed in a light blocking film. これによって、撮像用画素は、撮影レンズの射出瞳の中心から偏心していない前記射出瞳の領域からの光束を受光して光電変換することになる。 Thus, the imaging pixels would for receiving and photoelectrically converting the light beam from the area of ​​the exit pupil which is not offset from the center of the exit pupil of the taking lens. 第1の焦点検出用画素では、遮光膜の開口がマイクロレンズの光学中心に対して偏りを持つように配置され、第2の焦点検出用画素では、遮光膜の開口がマイクロレンズの光学中心に対して第1の焦点検出用画素とは逆方向に偏りを持つように配置されている。 In the first focus detection pixels, the aperture of the light shielding film is disposed so as to have a bias to the optical center of the micro lenses, in the second focus detection pixels, the aperture of the light-shielding film at the optical center of the microlens the first focus detection pixel for being arranged so as to have a bias in the opposite direction. これによって、第1の焦点検出用画素は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 Accordingly, the first focus detection pixel selectively receiving to photoelectrically converts a light beam from a region offset from the center of the exit pupil in a predetermined direction a part of the area of ​​the exit pupil of the photographing lens It will be. また、第1の焦点検出用画素は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって前記射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 The first focus detection pixels photoelectrically converting selectively receive light fluxes from regions decentered in the opposite direction from the center of the exit pupil a part of the area of ​​the exit pupil of the taking lens become. なお、特許文献1に開示された固体撮像素子では、撮像用画素にはカラーフィルタが設けられているが、特許文献1の図3及び図4に示されているように、第1及び第2の焦点検出用画素には、カラーフィルタが設けられていない。 In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, although the imaging pixels a color filter is provided, as shown in FIGS. 3 and 4 of Patent Document 1, first and second the focus detection pixels, the color filter is not provided.

そして、特許文献1には、瞳分割位相差方式の原理に従って、前記複数の第1の焦点検出用画素のつながりにより出力される信号と前記複数の第2の焦点検出用画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を検出することができる旨が、記載されている。 Then, Patent Document 1, in accordance with the principles of the pupil division phase difference method, output by connection of said plurality of signals and said plurality of second focus detection pixels output by the connection of the first focus detection pixel that from the phase difference between the signals, indicating that it is possible to detect the focusing state of the optical system is described. このとき、焦点調節状態の検出には、前記撮像用画素の信号は全く用いられていない。 In this case, the detection of the focusing state, the signal of the imaging pixel is not used at all. なお、第1及び第2の焦点検出用画素は焦点検出のためにのみ用いられ、撮影レンズの合焦後等において画像を撮像する場合は、画像信号における第1及び第2の焦点検出用画素の位置の画素信号として、例えば、それらの周囲の撮像画素の信号から補間処理して得た信号が用いられる。 The first and second focus detection pixels are used only for focus detection, when imaging an image in the post-like focus of the taking lens, the first and second focus detection pixels in the image signal as the pixel signal of the position of, for example, a signal obtained by interpolating from the signals of the surrounding imaging pixels are used.

また、特許文献2の図12に開示された固体撮像素子では、全ての画素の各1つの画素は、2分割された光電変換部と、この2分割された光電変換部上に画素に対して1対1に設けられたマイクロレンズを備えている。 Further, in the solid-state imaging device disclosed in FIG. 12 of Patent Document 2, each one of the pixels of all the pixels, and two divided photoelectric conversion unit, for pixels in the two divided photoelectric conversion unit on and a microlens provided in one-to-one. 2分割された光電変換部は、マイクロレンズによって撮影レンズの射出瞳と略結像関係(すなわち、略共役)となる位置に配置されている。 2 divided photoelectric conversion unit, Ryakuyui image relationship with the exit pupil of the photographing lens by the microlens (i.e., nearly conjugate) is disposed a position. したがって、撮影レンズの射出瞳とマイクロレンズとの間の距離はマイクロレンズの大きさに対して十分に長いことから、2分割された光電変換部は、マイクロレンズの略焦点面に配置されていることになる。 Accordingly, the photoelectric conversion unit distance from sufficiently long relative to the size of the microlenses, which are divided by two between the exit pupil and the microlens of the imaging lens is disposed substantially the focal plane of the microlenses It will be. 以上述べた関係から、各画素において、2分割された光電変換部の一方部分は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 From the relationship described above, in each pixel, two divided one part of the photoelectric conversion unit, the light flux from the area eccentric from the center of the exit pupil in a predetermined direction a part of the area of ​​the exit pupil of the photographing lens so that the photoelectrically converted selectively receive to the. また、各画素において、2分割された光電変換部の他方部分は、撮影レンズの射出瞳の一部の領域であって前記射出瞳の中心から反対方向へ偏心した領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 Further, in each pixel, 2 divided other part of the photoelectric conversion unit selectively the light flux from the area eccentric in the opposite direction from the center of the exit pupil a part of the area of ​​the exit pupil of the taking lens thus for receiving and photoelectrically converting. なお、特許文献2の図12に開示された固体撮像素子では、全ての画素には、カラーフィルタが設けられている。 In the solid-state imaging device disclosed in FIG. 12 of Patent Document 2, for all pixels, the color filter is provided.

そして、特許文献2の図12に開示された固体撮像素子では、焦点検出時には、各画素の2分割光電変換部の一方部分の信号及び他方部分の信号が、異なるタイミングでフローティングディフュージョンに転送されて、それぞれ個別に読み出される。 Then, in the solid-state imaging device disclosed in FIG. 12 of Patent Document 2, at the time of focus detection, signal of a signal and the other portion of one part of the two-divided photoelectric conversion unit of each pixel, is transferred to the floating diffusion at different timings , respectively are read separately. そして、瞳分割位相差方式の原理に従って、それらの信号に基づいて、撮影レンズの焦点調節状態が検出される。 Then, according to the principle of pupil division phase difference method, based on these signals, the focusing state of the photographing lens is detected. 一方、撮影レンズの合焦後等において画像を撮像する場合は、各画素の2分割光電変換部の両部分からの信号が同じタイミングで同じフローティングディフュージョンに転送されて、両信号が画素内で加算されて読み出される。 On the other hand, when imaging an image in the post-like focus of the taking lens, signals from both parts of the bisected photoelectric converter portion of each pixel is transferred to the same floating diffusion at the same timing, both signals added in the pixel It is read is.

また、特許文献2の図1乃至図10には、特許文献2の図12に開示された固体撮像素子を次のように変形した固体撮像素子が開示されている。 Further, FIG. 1 to FIG. 10 of Patent Document 2, the solid-state imaging device is disclosed in which a modification of the solid-state imaging device disclosed in FIG. 12 of Patent Document 2, as follows. すなわち、特許文献2の図1乃至図10に開示された固体撮像素子では、一部の画素のみを光電変換部が2分割されたものとする一方、残りの画素を光電変換部が分割されていないものとし、光電変換部が2分割された画素にはカラーフィルタを形成する一方、光電変換部が2分割されていない画素にはカラーフィルタを形成していない。 That is, in the solid-state imaging device disclosed in FIG. 1 through FIG. 10 of Patent Document 2, while it is assumed that only a portion of the pixel photoelectric conversion unit is divided into two photoelectric conversion portions and the remaining pixels are divided shall not, while the photoelectric conversion portion in the two divided pixel to form a color filter, the pixel photoelectric conversion portion is not divided into two parts do not form a color filter. この固体撮像素子では、焦点検出時には、2分割光電変換部を有する各画素の2分割光電変換部の一方部分の信号及び他方部分の信号が、それぞれ個別に読み出される。 The solid-state imaging device, when the focus detection signal of the signal and the other portion of one part of the two-divided photoelectric conversion portion of each pixel having the bisected photoelectric converter portion, respectively are read out separately. そして、瞳分割位相差方式の原理に従って、それらの信号に基づいて、撮影レンズの焦点調節状態が検出される。 Then, according to the principle of pupil division phase difference method, based on these signals, the focusing state of the photographing lens is detected.
特許第3592147号公報 Patent No. 3592147 Publication 特開2003−244712号公報 JP 2003-244712 ​​JP

しかしながら、特許文献1に開示された前記固体撮像素子では、第1及び第2の焦点検出用画素は、焦点検出のためにのみ用いられて、画像撮像時には用いることができないため、第1及び第2の焦点検出用画素の分だけ画素欠陥と同様の状態を招くことになり、いくら補間処理を行うとはいえ、撮像した画像の画質は劣化せざるを得ない。 However, in the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1, first and second focus detection pixels is only used for focus detection, can not be used at the time of imaging, first and second by the amount of focus detection pixels 2 will be lead to the same state as the pixel defect, although the much performs interpolation processing, the image quality of an image captured deterioration inevitably.

これに対し、特許文献2の図12に開示された前記固体撮像素子や特許文献2の図1乃至図10に開示された前記固体撮像素子では、画像撮像時には、2分割光電変換部を有する画素については、2分割光電変換部の両部分からの信号が画素内で加算されて読み出されるため、画素欠陥と同様の状態による画質の劣化は回避することができる。 Pixel contrast, in the solid-state imaging device disclosed in FIGS. 1 to 10 of the solid-state imaging device or disclosed in Figure 12 of Patent Document 2 Patent Document 2, at the time of imaging, having bisected photoelectric converter for, since the signal from both parts of the bisected photoelectric converter portion is read out are added in the pixel, deterioration in image quality due to a state similar to the pixel defect can be avoided. しかし、これらの固体撮像素子では、2分割光電変換部を有する画素における2分割光電変換部の両部分からの信号をそれぞれ独立して読み出せるようにするべく、1画素内に複数の転送部を設けなければならないので、光電変換部の開口率が低下してしまい、ひいては感度が低下してしまう。 However, these solid-state imaging device, so the signal from both parts of the bisected photoelectric converter portion in a pixel having a bisected photoelectric converter portion can be read independently, a plurality of transfer units in one pixel since it is necessary to provide a photoelectric conversion unit an opening ratio of is lowered, thus the sensitivity is lowered.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、焦点検出素子としての機能を併せ持つことを前提とした上で、1つの画素内に複数の光電変換部を設けないことで開口率低下やこれに伴う感度低下を回避しつつ、撮像した画像の画質の劣化を低減することができる固体撮像素子、及び、これを用いた撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, on the assumption that both the function as the focus detection element, lowering the aperture ratio by not providing a plurality of photoelectric conversion units in one pixel while avoiding or sensitivity reduction due to this, the solid-state imaging device capable of reducing the deterioration of the image quality of an image captured, and aims to provide an imaging device using the same.

前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による固体撮像素子は、光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、前記光学系の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域からの光束を受光して光電変換する複数の第1の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第2の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した前記射出瞳の第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する複数の第2の画素と、を備え、前記複数の第1の画素が、前記被写体像に応じた画像を示す電気信号を得るために用いられ、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素及び前記複数の第2の画素が、前記光学系の焦点調節状態を検出するための電 To solve the above problems, a solid-state imaging device according to a first aspect of the present invention is a solid-state imaging device for photoelectrically converting an object image formed by an optical system, substantially the center of the exit pupil of the optical system to a plurality of first pixel for receiving and photoelectrically converting the light beam from the first region of the exit pupil which is not eccentric, second the exit pupil substantially form a part of the first region and a plurality of second pixels for photoelectrically converting selectively receive light beams from the center of the exit pupil a region from the second region of the exit pupil that is eccentric to the predetermined direction, said plurality the first pixel is used to obtain an electric signal indicating the image corresponding to the subject image, the first pixel in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel and wherein the plurality of second pixels, electricity for detecting the focusing state of the optical system 信号を得るために用いられるものである。 And it is used to obtain the signal.

本発明の第2の態様による固体撮像素子は、前記第1の態様において、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素及び前記複数の第2の画素を含む1つの焦点検出領域内には、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する画素を含まないものである。 A solid-state imaging device according to a second aspect of the present invention is the first aspect, the first pixel and the plurality of second vicinity of said plurality of second pixels among the plurality of first pixel the single focus detection area including a pixel, substantially from the third center of the exit pupil a region of the exit pupil forming part of said first region opposite to the predetermined direction it is those which do not contain the pixels for photoelectrically converting selectively receive light beams from the third region of the exit pupil eccentric direction.

本発明の第3の態様による固体撮像素子は、前記第1又は第2の態様において、前記第2の領域は前記第1の領域のほぼ半分の領域であるものである。 A solid-state imaging device according to a third aspect of the present invention is the first or second aspect, the second region is one that is substantially half area of ​​the first region.

本発明の第4の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記第2の画素は前記第1の画素と同じ大きさの光電変換部を持ち、前記第2の画素の前記光電変換部が遮光部により部分的に遮光されることで、前記第2の画素が前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光するものである。 A solid-state imaging device according to a fourth aspect of the present invention, in the first to third one embodiment, the second pixel has a photoelectric conversion unit of the same size as the first pixel, the second by the photoelectric conversion unit of the second pixel are partly shielded by the light shielding portion, in which the second pixel is selectively receiving the light beam from the second region of the exit pupil.

本発明の第5の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記第2の画素は、前記第1の画素より小さい光電変換部を持つことで、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光するものである。 The solid-state imaging device according to the fifth aspect of the present invention, in the first to third one embodiment, the second pixel, by having a small photoelectric conversion unit than the first pixel, the injection it is for selectively receiving the light beam from the second region of the pupil.

本発明の第6の態様による固体撮像素子は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記複数の第1の画素にはカラーフィルタが形成され、前記複数の第2の画素にはカラーフィルタが形成されていないものである。 A solid-state imaging device according to a sixth aspect of the present invention, in any of the embodiments of the first to fifth, wherein the plurality of first pixel color filters are formed, the plurality of second pixels in which the color filter is not formed.

本発明の第7の態様による撮像装置は、前記第1乃至第6のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記複数の第2の画素からの信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、備えたものである。 Imaging device according to a seventh aspect of the present invention includes a first to a solid-state imaging device according to a sixth one of aspects of the near of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel based on the signal and the signal from the plurality of second pixels from the first pixel, and a detection processing unit for outputting a detection signal indicating a focusing state of the optical system, but with.

本発明の第8の態様による撮像装置は、前記第7の態様において、前記検出処理部は、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記複数の第2の画素からの信号に基づいて、前記複数の第2の画素と対をなす仮想の複数の第3の画素であって、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する信号を得る対応信号取得部を、含むものである。 Imaging device according to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the detection processing unit, from the first pixel in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel based on the signal and the signal from the plurality of second pixels, a third pixel plurality of virtual forming a plurality of second pixel pair, one substantially said first region photoelectric selectively receive light beams from the third region of the exit pupil said the predetermined direction from the center of the third the exit pupil a region of eccentric in the opposite direction of the exit pupil forming the parts the corresponding signal acquisition unit for obtaining a signal corresponding to the signals from the plurality of third pixels of the virtual converting those comprising.

本発明の第9の態様による撮像装置は、前記第8の態様において、前記検出処理部は、前記複数の第2の画素からの信号と、前記対応信号取得部により得られた前記仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する前記信号とに基づいて、前記複数の第2の画素のつながりにより出力される信号と前記仮想の複数の第3の画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を得る手段を、備えたものである。 Imaging device according to a ninth aspect of the present invention, in embodiments of the eighth, the detection processing unit, and the signals from the plurality of second pixels, a plurality of the virtual which the obtained by the corresponding signal acquisition unit third, based on said signal corresponding to the signal from the pixel of the signal output by the connection of the third pixel a plurality of said signal output virtual by ties the plurality of second pixels and from the phase difference, the means for obtaining a detection signal indicating a focusing state of the optical system, but with.

本発明の第10の態様による固体撮像素子は、光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、前記光学系の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域からの光束を受光して光電変換する複数の第1の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第2の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した前記射出瞳の第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する1つ以上の第2の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する1つ以上の第3の画素と、を備え、前記複数の第1の画素が、前記被写 A solid-state imaging device according to a tenth aspect of the present invention is a solid-state imaging device for photoelectrically converting an object image formed by an optical system, the injection not substantially offset from the center of the exit pupil of the optical system a plurality of first pixel for receiving and photoelectrically converting the light beam from the first area of ​​the pupil, the exit and a second region of the exit pupil substantially form a part of the first region and one or more second pixels for photoelectrically converting selectively receive light flux from the second region of the exit pupil which is eccentric from the center of the pupil to a predetermined direction, one substantially said first region photoelectric selectively receive light beams from the third region of the exit pupil said the predetermined direction from the center of the third the exit pupil a region of eccentric in the opposite direction of the exit pupil forming the parts comprising one or more third pixel to be converted, said plurality of first pixel, the object scene 像に応じた画像を示す電気信号を得るために用いられ、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺及び前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素、前記1つ以上の第2の画素、及び前記1つ以上の第3の画素が、前記光学系の焦点調節状態を検出するための電気信号を得るために用いられるものである。 It used to obtain an electric signal representing an image corresponding to the image, of the vicinity of the one or more near and the one or more third pixel of the second pixel of the plurality of first pixel the first pixel, the one or more second pixels, and the one or more third pixel, and is used to obtain the electrical signals to detect the focus adjustment state of the optical system .

本発明の第11の態様による固体撮像素子は、前記第10の態様において、前記第2の領域は前記第1の領域のほぼ半分の領域であるものである。 A solid-state imaging device according to the eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, the second region is one that is substantially half area of ​​the first region.

本発明の第12の態様による固体撮像素子は、前記第10又は第11の態様において、前記第3の領域は前記第1の領域のほぼ半分の領域であるものである。 A solid-state imaging device according to a twelfth aspect of the present invention, in the tenth or eleventh aspect, the third region is that approximately half of the area of ​​the first region.

本発明の第13の態様による固体撮像素子は、前記第10乃至第12のいずれかの態様において、前記第2の画素は前記第1の画素と同じ大きさの光電変換部を持ち、前記第2の画素の前記光電変換部が遮光部により部分的に遮光されることで、前記第2の画素が前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光するものである。 A solid-state imaging device according to a thirteenth aspect of the present invention, in any of the embodiments of the tenth to twelfth, the second pixel has a photoelectric conversion unit of the same size as the first pixel, the second by the photoelectric conversion unit of the second pixel are partly shielded by the light shielding portion, in which the second pixel is selectively receiving the light beam from the second region of the exit pupil.

本発明の第14の態様による固体撮像素子は、前記第10乃至第13のいずれかの態様において、前記第3の画素は前記第1の画素と同じ大きさの光電変換部を持ち、前記第3の画素の前記光電変換部が遮光部により部分的に遮光されることで、前記第3の画素が前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光するものである。 A solid-state imaging device according to a fourteenth aspect of the present invention, in any of the embodiments of the tenth to thirteenth, said third pixel has a photoelectric conversion unit of the same size as the first pixel, the second by the photoelectric conversion unit of the third pixel it is partially shielded by the light shielding portion, in which the third pixel selectively receiving the light beam from the third region of the exit pupil.

本発明の第15の態様による固体撮像素子は、前記第10乃至第12のいずれかの態様において、前記第2の画素は、前記第1の画素より小さい光電変換部を持つことで、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光するものである。 A solid-state imaging device according to the fifteenth aspect of the present invention, in any of the embodiments of the tenth to twelfth, the second pixel, by having a small photoelectric conversion unit than the first pixel, the injection it is for selectively receiving the light beam from the second region of the pupil.

本発明の第16の態様による固体撮像素子は、前記第10乃至第12及び第15のいずれかの態様において、前記第3の画素は、前記第1の画素より小さい光電変換部を持つことで、前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光するものである。 A solid-state imaging device according to a sixteenth aspect of the present invention, in the tenth to twelfth and fifteenth any aspect of the third pixel, by having a small photoelectric conversion unit than the first pixel is for selectively receiving the light beam from the third region of the exit pupil.

本発明の第17の態様による固体撮像素子は、前記第10乃至第16のいずれかの態様において、前記複数の第1の画素にはカラーフィルタが形成され、前記1つ以上の第2の画素及び前記1つ以上の第3の画素にはカラーフィルタが形成されていないものである。 A solid-state imaging device according to the seventeenth aspect of the present invention, in any of the embodiments of the tenth to 16 wherein the plurality of first pixel color filters are formed, the one or more second pixels and wherein the one or more third pixel in which no color filter is formed.

本発明の第18の態様による撮像装置は、前記第10乃至第17のいずれかの態様による固体撮像素子と、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺及び前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素からの信号、前記1つ以上の第2の画素からの信号、及び前記1つ以上の第3の画素からの信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、備えたものである。 Imaging device according to an eighteenth aspect of the present invention, the tenth to the solid-state imaging device according to any one of the seventeenth aspect, the vicinity of the one or more second pixels among the plurality of first pixel and the signal from the first pixel in the vicinity of the one or more third pixel, the signal from the one or more second pixels, and on the basis of a signal from the one or more third pixel a detection processing unit for outputting a detection signal indicating a focusing state of the optical system, but with.

本発明の第19の態様による撮像装置は、前記第18の態様において、前記検出処理部は、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記1つ以上の第2の画素からの信号に基づいて、前記1つ以上の第2の画素と対をなす仮想の1つ以上の第3の画素であって、前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を得る第1の対応信号取得部と、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記1つ以上の第3の画素からの信号に基づいて、前記1つ以上の第3の画素と対をなす仮想の1つ以上の第2の画素であって、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を Imaging device according to the nineteenth aspect of the present invention, in the eighteenth aspect, the detection processing unit, among the plurality of first pixels wherein the one or more near the second pixel first based on the signal from the signal and the one or more second pixel from the pixel, and one or more third pixel of the virtual forming said one or more second pixel pair, the injection a first corresponding signal acquisition unit for obtaining a signal corresponding to the signal from one or more third pixel imaginary selectively receiving the light beam to photoelectrically converted from the third region of the pupil, the plurality based on the first signal from the one or more third first signal and the one or more third pixel from pixels around the pixel of the pixels of said one or more first and one or more second pixels of the virtual forming a third pixel pair, the light beam from said second region of said exit pupil 択的に受光して光電変換する仮想の1つ以上の第2の画素からの信号に対応する信号を得る第2の対応信号取得部と、を含むものである。 By receiving the 択的 those comprising a second corresponding signal acquisition unit for obtaining a signal corresponding to the signal from one or more of the second pixel of the virtual converting photoelectrically, and.

本発明の第20の態様による撮像装置は、前記第19の態様において、前記検出処理部は、前記1つ以上の第2の画素からの信号と、前記1つ以上の第3の画素からの信号と、前記第1の対応信号取得部により得られた前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する前記信号と、前記第2の対応信号取得部により得られた前記仮想の1つ以上の第2の画素からの信号に対応する前記信号とに基づいて、前記1つ以上の第2の画素及び前記仮想の1つ以上の第2の画素のつながりにより出力される信号と前記1つ以上の第3の画素及び前記仮想の1つ以上の第3の画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を得る手段を、備えたものである。 Imaging device according to a twentieth aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the detection processing unit, and the signal from the one or more second pixels, from the one or more third pixel signal and said first and said signal corresponding to a signal from one or more third pixels obtained by the corresponding signal acquisition unit the virtual, the virtual obtained by the second corresponding signal acquisition unit one or more based on said signal second corresponds to the signal from the pixel, the one or more second pixels and the signal output by the connection of one or more of the second pixel of the imaginary from the phase difference of the signals output by the connection of the one or more third pixel and one or more third pixel of the virtual and, means for obtaining a detection signal indicating a focusing state of the optical system , those with.

本発明の第21の態様による撮像装置は、前記第7乃至第9並びに第18乃至第20のいずれかの態様において、前記検出処理部からの検出信号に基づいて前記光学系の焦点調節を行う調節部を備えたものである。 Imaging device according to a twenty-first aspect of the present invention, in any of the embodiments of the seventh to ninth and eighteenth to twentieth, performs focus adjustment of the optical system based on the detection signal from the detection processing unit those with an adjustable portion.

本発明によれば、焦点検出素子としての機能を併せ持つことを前提とした上で、1つの画素内に複数の光電変換部を設けないことで開口率低下やこれに伴う感度低下を回避しつつ、撮像した画像の画質の劣化を低減することができる固体撮像素子、及び、これを用いた撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, on the assumption that both the function as the focus detection element, while avoiding desensitization with aperture ratio decreases and this by not providing a plurality of photoelectric conversion units in one pixel the solid-state imaging device capable of reducing the deterioration of the image quality of an image captured, and it is possible to provide an imaging device using the same.

以下、本発明による固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the imaging apparatus using a solid-state imaging device and which according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態] First Embodiment

図1は、本発明の第1の実施の形態による撮像装置としてのデジタルスチルカメラの要部を模式的に示す概略構成図である。 Figure 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a main portion of a digital still camera as an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.

本実施の形態によるカメラは、白黒のカメラとして構成され、被写体像を結像させる光学系としての撮像レンズ1と、撮像レンズ1の予定結像面に配置された白黒のCMOS型の固体撮像素子2と、固体撮像素子2からの信号を信号処理(増幅やA/D変換等)する信号処理部3と、モニタ画像等を表示する液晶表示部4と、撮像した画像をメモリカード等の記録媒体に記録する記録部5と、撮像レンズ1を構成する一部のレンズを駆動して撮像レンズ1の焦点を調節する調節部としてのレンズ駆動部6と、撮像レンズ1を構成する絞りを指令された絞り値にする絞り駆動部7と、シャッターボタン等の操作部8と、制御部9とを備えている。 The camera according to the present embodiment is configured as a black and white camera, the imaging lens 1 as an optical system for forming an object image, CMOS solid-state imaging device of the black and white arranged in the predetermined imaging plane of the imaging lens 1 2, a signal processing unit 3 for signal processing the signals from the solid-state imaging element 2 (amplification and a / D conversion, etc.), a liquid crystal display unit 4 for displaying the monitor image or the like, records the captured image, such as a memory card command and the recording unit 5 for recording the medium, a lens drive unit 6 of the adjusting unit for adjusting the focus of the imaging lens 1 by driving some lenses constituting the imaging lens 1, a diaphragm constituting the imaging lens 1 a diaphragm driving unit 7 to the aperture value, an operation unit 8, such as a shutter button, and a control unit 9. 図示していないが、撮像レンズ1は、複数枚のレンズ及び絞りを含んでいる。 Although not shown, the imaging lens 1 includes a plurality of lenses and an aperture.

制御部9は、CPUやメモリ等を用いて構成されており、操作部8からの操作信号に応答して、固体撮像素子2の駆動を制御したり、記録部5の記録を制御したり、図示しない測光部からの信号に基づいて絞り駆動部7を制御して自動露光を実現したりする。 Control unit 9 is configured of a CPU, a memory, etc., in response to the operation signal from the operation unit 8, and controls the driving of the solid-state image pickup device 2, and controls the recording of the recording unit 5, or realize automatic exposure by controlling the driving unit 7 diaphragm based on a signal from the photometric part (not shown). また、制御部9は、固体撮像素子2から信号処理部3を経て得られた信号に基づいて、撮像レンズ1の焦点調節状態を検出する処理(焦点検出処理部10としての機能(焦点検出処理))を行い、その検出結果に応じてレンズ駆動部6を制御して、自動焦点調節を実現する。 The control unit 9, based on a signal obtained through the signal processing section 3 from the solid-state imaging device 2, functions as a processing (focus detection processing unit 10 that detects a focus adjustment state of the imaging lens 1 (the focus detection processing )) performed, and controls the lens driving unit 6 according to the detection result, to realize autofocusing. この自動焦点調節については、後に、図11を参照して詳述する。 This automatic focusing will be described later in detail with reference to FIG. 11.

図2は、図1中の固体撮像素子2を示す概略平面図である。 Figure 2 is a schematic plan view showing a solid-state image pickup device 2 in FIG. 本実施の形態では、図2に示すように、固体撮像素子2の撮像領域11には、中央に配置された十字状をなす2つの焦点検出領域12,13と、両側に配置された2つの焦点検出領域14,15と、上下に配置された2つの焦点検出領域16,17とが、設けられている。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the imaging area 11 of the solid-state image pickup device 2, the two focus detection areas 12, 13 forming a cross shape which is arranged in the center, two disposed on either side focus detection regions 14 and 15, and two focus detection areas 16, 17 which are arranged vertically, are provided. なお、図2に示すように、互いに直交するX軸及びY軸を定義する。 Incidentally, as shown in FIG. 2, to define the X-axis and Y-axis orthogonal to each other. また、X軸方向のうち矢印の向きを+X方向又は+X側、その反対の向きを−X方向又は−X側と呼び、Y軸方向についても同様とする。 The direction of + X direction or the + X side of the arrow of the X-axis direction, referred to the opposite direction and -X direction or the -X side, the same applies to the Y-axis direction. XY平面と平行な平面が固体撮像素子2の撮像面(受光面)と一致している。 XY plane parallel to the plane is coincident with the imaging surface of the solid-state imaging element 2 (light receiving surface). X軸方向の並びを行、Y軸方向の並びを列とする。 The arrangement of the X-axis direction line, and column arrangement of the Y-axis direction. これらの点は、後述する図についても同様である。 These points are the same for FIG described later.

図3は、図2における焦点検出領域12,13の交差部付近を拡大した概略拡大図であり、画素配置を模式的に示している。 Figure 3 is a schematic enlarged view of the vicinity of the intersection of the focus detection areas 12, 13 in FIG. 2 shows a pixel arrangement schematically. 説明の便宜上、図3に示すように、列番号及び行番号を付している。 For convenience of explanation, as shown in FIG. 3 are denoted by the column number and row number. 図3において、画素20は空欄とし、画素21には符号「L」を付し、画素22には符号「U」を付している。 3, the pixel 20 is blank, a reference numeral "L" to the pixel 21, the pixel 22 are denoted by the symbol "U".

本実施の形態では、図3に示すように、焦点検出領域12は、行番号7,8の2行においてジグザグ状に配置された画素21と、これらの2行において画素21間に配置された画素20とから構成されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the focus detection area 12, the pixels 21 arranged in a zigzag pattern in two rows of the row numbers 7,8, disposed between the pixel 21 in these two rows and a pixel 20. また、焦点検出領域13は、列番号7,8の2列においてジグザグ状に配置された画素22と、これらの2列において画素22間に配置された画素20とから構成されている。 Further, the focus detection area 13, the pixel 22 arranged in a zigzag pattern in two rows of column numbers 7 and 8, and a pixel 20 for being disposed between the pixel 22 in these two rows. 図面には示していないが、焦点検出領域14,15は、焦点検出領域13と同様に、2列において複数の画素22と複数の画素20とから構成されている。 Although not shown in the drawings, the focus detection regions 14 and 15, like the focus detection area 13, and a plurality of pixels 22 and a plurality of pixels 20. In the second column. 焦点検出領域16,17は、焦点検出領域12と同様に、2行において複数の画素21と複数の画素20とから構成されている。 Focus detection regions 16 and 17, like the focus detection area 12, and a plurality of pixels 21 and a plurality of pixels 20. In the second line. そして、固体撮像素子2の撮像領域11における焦点検出領域12〜17以外の領域の全ての画素は、画素20である。 Then, all the pixels in the area other than the focus detection area 12 to 17 in the imaging region 11 of the solid-state imaging element 2 is the pixel 20.

図4は、図3中の行番号が6〜9でかつ列番号が1,2の8個の画素(6個の画素20と2個の画素21(L))の概略拡大図である。 Figure 4 is a schematic enlarged view of the eight pixels of row numbers in FIG. 3 is 6-9 a and column numbers 1 and 2 (six pixels 20 two pixels 21 (L)). 図4では、各画素のマイクロレンズ32、及び、各画素における遮光金属層33の開口部33a,33bも模式的に示している。 In Figure 4, the microlenses 32 of each pixel, and an opening 33a of the light shielding metal layer 33 at each pixel, 33b are also schematically shown. 図5は、図4中のX1−X2線に沿った概略断面図である。 Figure 5 is a schematic cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG.

各画素20,21(L)は、図4及び図5に示すように、光電変換部としてのフォトダイオード31と、フォトダイオード31上にオンチップで形成されたマイクロレンズ32とを備えている。 Each pixel 20, 21 (L), as shown in FIGS. 4 and 5, a photodiode 31 as a photoelectric conversion unit, and a microlens 32 formed on-chip on the photodiode 31. また、マイクロレンズ32の略焦点面には、遮光部としての遮光金属層33が形成されている。 Further, substantially the focal plane of the micro lens 32, the light-shielding metal layers 33 serving as the light-shielding portion is formed. 遮光部は、金属層に限定されるものではなく、他の材料の膜で構成してもよい。 Shielding portion is not limited to the metal layer may be formed with a film of another material. 遮光金属層33には、画素20において、当該画素20のマイクロレンズ32の光軸Oに対して同心の正方形の開口33aが形成されている。 The light-shielding metal layer 33 in the pixel 20, the opening 33a concentric squares are formed with respect to the optical axis O of the micro lenses 32 of the pixel 20. また、遮光金属層33には、画素21(L)において、当該画素21(L)のマイクロレンズ32の光軸Oに対して同心の正方形(開口33aと同じ大きさの正方形)のちょうど左側(−X側)半分の大きさの長方形の開口33bが形成されている。 Further, the light-shielding metal layer 33 in the pixel 21 (L), just left of concentric squares with respect to the optical axis O of the micro lenses 32 of the pixel 21 (L) (squares of the same size as the opening 33a) ( rectangular opening 33b of the -X side) half the size are formed. 画素20のフォトダイオード31は、開口33aを通過した光を全て有効に受光し得る大きさを有している。 Photodiode 31 of the pixel 20 has a size that can all effectively receive light that has passed through the opening 33a. 画素21(L)のフォトダイオード31は、画素20のフォトダイオード31と同じ大きさを有している。 Pixel photodiode 31 of 21 (L) has the same size as the photodiode 31 of the pixel 20. 画素20と画素21(L)とが異なる所は、前述したように、開口33aと開口33bの対応するマイクロレンズ32に対する位置と大きさのみである。 Pixel 20 and pixel 21 (L) is different from the place, as described above, it is only the position and size for the corresponding microlens 32 of the opening 33a and the opening 33b. なお、本実施の形態のように開口33bは開口33aの半分であることが好ましいが、本発明では必ずしもこれに限定されるものではない。 The opening 33b as in the present embodiment is preferably a half of the opening 33a, it is not necessarily limited thereto in the present invention. 例えば、開口33bは、当該画素21(L)のマイクロレンズ32の光軸Oに対して同心の正方形(開口33aと同じ大きさの正方形)の左側(−X側)40%程度又は60%程度の大きさの長方形の開口としてもよい。 For example, the opening 33b is left (-X side) of about 40% or about 60% of the concentric squares with respect to the optical axis O of the micro lenses 32 of the pixel 21 (L) (squares of the same size as the opening 33a) of it may be rectangular opening size.

本実施の形態では、画素20において、マイクロレンズ32の略焦点面に配置された遮光金属層33に前記開口33aが形成されていることによって、画素20のフォトダイオード31は、撮像レンズ1の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域(開口33aのマイクロレンズ32による投影像に相当)からの光束を受光して光電変換することになる。 In this embodiment, in the pixel 20, the photodiode 31 by the opening 33a is formed in the light shielding metal layer 33 which is disposed substantially the focal plane of the micro lens 32, the pixel 20, the injection of the imaging lens 1 thus for receiving and photoelectrically converting the light beam from the first region of the exit pupil that is not substantially eccentric (corresponding to the projected image by the micro lenses 32 of the opening 33a) from the center of the pupil. また、画素21において、遮光金属層33に前記開口33bが形成されていることによって、画素21(L)のフォトダイオード31は、実質的に撮像レンズ1の射出瞳の前記第1の領域の一部(本実施の形態では半分)をなす前記射出瞳の領域であって前記射出瞳の中心から+X方向へ偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 Further, in the pixel 21, by the opening 33b is formed in the light shielding metal layer 33, the photodiode 31 of the pixel 21 (L) is substantially one of said first area of ​​the exit pupil of the imaging lens 1 parts to be converted photoelectrically by selectively receiving the light beam from the area of ​​the exit pupil which is eccentric from the center of the exit pupil to the + X direction to a region of the exit pupil forming the (half in this embodiment) Become.

なお、遮光金属層33とマイクロレンズ32との間や、基板34と遮光金属層33との間には、層間絶縁膜等が形成されている。 Incidentally, or between the light-shielding metal layer 33 and the microlens 32, between the substrate 34 and the light shielding metal layer 33, an interlayer insulating film or the like is formed.

図6(a)は画素22(U)の概略平面図であり、図6(b)は図6(a)中のY1−Y2線に沿った概略断面図である。 6 (a) is a schematic plan view of the pixel 22 (U), 6 (b) is a schematic cross-sectional view along the Y1-Y2 line in FIGS. 6 (a). 図6(a)(b)において、図4及び図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 In FIG. 6 (a) (b), 4 and the same reference numerals are given to the components identical or corresponding to those in FIG. 5, a redundant description will be omitted.

画素22(U)が画素20,21(L)と異なる所は、画素22(U)において、遮光金属層33には、当該画素22(U)のマイクロレンズ32の光軸Oに対して同心の正方形(開口33aと同じ大きさの正方形)のちょうど上側(+Y側)半分の大きさの長方形の開口33cが形成されている点のみである。 Pixels 22 (U) is the pixel 20, 21 (L) differs from the the pixel in 22 (U), the light-shielding metal layer 33 is concentric with the optical axis O of the micro lenses 32 of the pixel 22 (U) square is only that just the upper (+ Y side) half the size of the rectangular opening 33c of the (same size as the square the opening 33a) is formed. これによって、画素22(U)のフォトダイオード31は、実質的に撮像レンズ1の射出瞳の前記第1の領域の一部(本実施の形態では半分)をなす前記射出瞳の領域であって前記射出瞳の中心から−Y方向へ偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 Thereby, the photodiode 31 of the pixel 22 (U) is an area of ​​the exit pupil forming the substantially part of the first area of ​​the exit pupil of the imaging lens 1 (half in this embodiment) so that the photoelectrically converted selectively receive light beams from the region of the exit pupil that is eccentric to the -Y direction from the center of the exit pupil.

ここで、本実施の形態による撮像装置の固体撮像素子2では実際には用いられていないが仮想される画素23(R)、24(D)を、図7及び図8にそれぞれ示す。 Here, the pixel 23 is not actually used in the solid-state imaging device 2 of an imaging apparatus according to the present embodiment is a virtual (R), 24 a (D), respectively in FIGS. 図7及び図8において、図4及び図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 7 and 8, 4 and the same reference numerals are given to the components identical or corresponding to those in FIG. 5, a redundant description will be omitted.

図7(a)は画素23(R)の概略平面図であり、図7(b)は図7(a)中のX3−X4線に沿った概略断面図である。 7 (a) is a schematic plan view of a pixel 23 (R), 7 (b) is a schematic cross-sectional view taken along X3-X4 line in FIG. 7 in (a). 画素23(R)が画素20,21(L)と異なる所は、画素23(R)において、遮光金属層33には、当該画素23(R)のマイクロレンズ32の光軸Oに対して同心の正方形(開口33aと同じ大きさの正方形)のちょうど右側(+X側)半分の大きさの長方形の開口33dが形成されている点のみである。 Pixels 23 (R) pixel 20, 21 (L) differs from the the pixel in 23 (R), the light-shielding metal layer 33 is concentric with the optical axis O of the micro lenses 32 of the pixel 23 (R) square is only that the rectangular opening 33d just right (+ X side) half the size of (the same size as the square the opening 33a) is formed. これによって、画素23(R)のフォトダイオード31は、実質的に撮像レンズ1の射出瞳の前記第1の領域の一部(本実施の形態では半分)をなす前記射出瞳の領域であって前記射出瞳の中心から−X方向へ偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 Thereby, the photodiode 31 of the pixel 23 (R) is an area of ​​the exit pupil forming the substantially part of the first area of ​​the exit pupil of the imaging lens 1 (half in this embodiment) so that the photoelectrically converted selectively receive light beams from the region of the exit pupil that is eccentric to the -X direction from the center of the exit pupil.

図8(a)は画素24(D)の概略平面図であり、図8(b)は図8(a)中のY3−Y4線に沿った概略断面図である。 8 (a) is a schematic plan view of a pixel 24 (D), FIG. 8 (b) is a schematic cross-sectional view taken along the Y3-Y4 line in FIG. 8 (a). 画素24(D)が画素20,22(U)と異なる所は、画素24(D)において、遮光金属層33には、当該画素24(D)のマイクロレンズ32の光軸Oに対して同心の正方形(開口33aと同じ大きさの正方形)のちょうど下側(−Y側)半分の大きさの長方形の開口33eが形成されている点のみである。 Pixels 24 (D) is the pixel 20, 22 (U) differs from the the pixel in 24 (D), the light-shielding metal layer 33 is concentric with the optical axis O of the micro lenses 32 of the pixel 24 (D) it is only in that the square just below the (same size as the square the opening 33a) (-Y side) of the half size of the rectangular opening 33e is formed. これによって、画素24(D)のフォトダイオード31は、実質的に撮像レンズ1の射出瞳の前記第1の領域の一部(本実施の形態では半分)をなす前記射出瞳の領域であって前記射出瞳の中心から+Y方向へ偏心した前記射出瞳の領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。 Thereby, the photodiode 31 of the pixel 24 (D) is an area of ​​the exit pupil forming the substantially part of the first area of ​​the exit pupil of the imaging lens 1 (half in this embodiment) so that photoelectrically converts the light beam from the area of ​​the exit pupil that is eccentric in the + Y direction from the center of the exit pupil selectively receive to.

図9は、図1中の固体撮像素子2の概略構成を示す電気回路図である。 Figure 9 is an electric circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state image pickup device 2 in FIG. 図9では、画素20,21(L),22(U)を、それらのいずれであるかを区別することなく、符号100で示している。 In Figure 9, the pixel 20, 21 (L), 22 and (U), without distinguishing which one of them is shown by reference numeral 100. それらのいずれの画素も回路構成は同一である。 Circuit configuration any pixel of which are identical. すなわち、画素100は、図9に示すように、フォトダイオード31の他に、フォトダイオード31で発生した信号に基づく増幅信号を生成する増幅用MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)35と、増幅用MOSFET35の入力を所定電圧にリセットするリセットスイッチ36と、増幅用MOSFET35のソース電極と垂直出力線38との間の導通を制御する選択スイッチ39と、フォトダイオード31と増幅用MOSFET35のゲート電極との間の導通を制御する転送スイッチ40とを備えている。 That is, the pixel 100, as shown in FIG. 9, in addition to the photodiode 31, an amplification MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 35 for generating an amplified signal based on the signal generated in the photodiode 31, amplifier a reset switch 36 for resetting the input of the MOSFET 35 to a predetermined voltage, a selection switch 39 for controlling conduction between the source electrode and the vertical output line 38 of the amplification MOSFET 35, the gate electrode of the amplifying MOSFET 35 and photodiode 31 and a transfer switch 40 for controlling the conduction between. この画素100の回路構成は、CMOS固体撮像素子の単位画素の回路構成として一般的なものである。 The circuit configuration of the pixel 100 are common in the circuit configuration of a unit pixel of a CMOS solid-state imaging device.

なお、図9では、2行×2列の画素のみを代表して示しているが、固体撮像素子2の画素数は、特に限定されるものではない。 In FIG. 9, but are representatively shown only 2 × 2 pixels, number of pixels of the solid-state image pickup device 2 is not particularly limited. 実際には、例えば、各行や各列には、数十から数千の画素が配置され、画素数を多くして解像を高める。 In practice, for example, each row and each column, the pixels of several tens to several thousands are arranged to increase the resolution by increasing the number of pixels.

固体撮像素子2は、図9に示すように、画素100の他に、各画素100の増幅用MOSFET35、転送スイッチ40、リセットスイッチ36のオン/オフを制御する垂直走査回路41と、各画素100からの信号を読み出すための定電流源42と、各画素100から読み出された信号を伝送する垂直出力線38と、各画素100から読み出された信号を蓄積する信号蓄積部43と、信号蓄積部43に蓄積された信号の読み出しを制御する水平走査回路44と、各画素100の暗信号(ノイズ信号)を信号蓄積部11へ蓄積させるための転送ゲート44aと、明信号(ノイズ信号が重畳された光応答信号)を信号蓄積部11へ蓄積させるための転送ゲート44bと、を備えている。 Solid-state image pickup device 2, as shown in FIG. 9, in addition to the pixel 100, the amplifying MOSFET35 of each pixel 100, transfer switch 40, a vertical scanning circuit 41 for controlling the ON / OFF of the reset switch 36, each pixel 100 a constant current source 42 for reading a signal from a vertical output line 38 for transmitting a signal read out from each pixel 100, a signal storage unit 43 for storing the signal read out from each pixel 100, signal a horizontal scanning circuit 44 for controlling reading of the signal stored in the storage unit 43, a transfer gate 44a for accumulating dark signal of each pixel 100 (the noise signal) to the signal storage unit 11, a light signal (noise signal and a, a transfer gate 44b for accumulating superimposed optical response signal) to the signal storage section 11.

リセットスイッチ36,選択スイッチ39及び転送スイッチ40の各ゲート電極には、図1中の制御部9の制御下で垂直走査回路41から、制御信号φRES(n)、φSEL(n)、φTX(n)が印加される。 Reset switch 36, the gate electrodes of the selection switch 39 and transfer switch 40, from the vertical scanning circuit 41 under the control of the control unit 9 in FIG. 1, the control signal φRES (n), φSEL (n), φTX (n ) is applied. ここで、nは任意の行を示す正の整数である。 Here, n is a positive integer indicating an arbitrary line. また、信号蓄積部43には、図1中の制御部9の制御下で水平走査回路42から、制御信号φH(m)が印加される。 Furthermore, the signal storage unit 43, the horizontal scanning circuit 42 under the control of the control unit 9 in FIG. 1, the control signal .phi.H (m) is applied. ここで、mは任意の列を示す正の整数である。 Here, m is a positive integer indicating an arbitrary column. なお、信号蓄積部43は、制御信号φH(m)によって、水平走査期間において、各列の明信号及び暗信号を列毎にシリアルに順次出力するが、暗信号と明信号はパラレルに出力するようになっている。 The signal storage section 43, a control signal .phi.H (m), in the horizontal scanning period, the bright signal and the dark signal of each column is sequentially outputted serially column by column, the dark signal and the bright signal is output in parallel It has become way. 転送ゲート44a,44bのゲート電極には、図1中の制御部9から、それぞれ制御信号φTS,φTNが印加される。 Transfer gate 44a, the gate electrode of the 44b, the control unit 9 in FIG. 1, control signals FaiTS, .phi.Tn is applied.

次に、固体撮像素子2の動作について、図10を参照して説明する。 Next, the operation of the solid-state imaging device 2 will be described with reference to FIG. 10. 図10は、固体撮像素子2の動作を示すタイミングチャートである。 Figure 10 is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging element 2.

垂直走査回路41によってある行(以下第n行であるとする)が選択されたとき、まずリセット信号φRES(n)がローとなり、リセットスイッチ36がオフする。 When in the vertical scanning circuit 41 rows (hereinafter referred to as the a n row) is selected, first, the reset signal .phi.RES (n) goes low, the reset switch 36 is turned off.

次に、選択信号φSEL(n)がハイとなり、選択スイッチ39がオンとなることで、増幅用MOSFET35のソースが垂直出力線38と導通し、選択された画素100と定電流源42によって、ソースフォロワ回路が形成される。 Then, the selection signal .phi.SEL (n) goes high, by selecting switch 39 is turned on, the source of the amplifying MOSFET35 are conducted to the vertical output line 38, the pixel 100 selected by the constant current source 42, source follower circuit is formed.

続いて、φTNがハイとなり、転送ゲート44bを介して画素100のリセット状態に対応する暗信号(ノイズ信号)が信号蓄積部43に読み出される。 Subsequently, .phi.Tn becomes high, the dark signal corresponding to the reset state of the pixel 100 via the transfer gate 44b (noise signal) is read out to the signal storage section 43. この後、転送パルスφTX(n)によって転送スイッチ40が一定期間オンとなり、光電変換素子1で発生した光信号が増幅MOSFET2のゲートに転送される。 Thereafter, the transfer switch 40 by the transfer pulse .phi.TX (n) is constant period on, the light signal generated by the photoelectric conversion element 1 is transferred to the gate of the amplification MOSFET 2.

引き続き、φTSがハイとなり、転送ゲート44aを介して光信号に対応した明信号が信号蓄積部43に読み出される。 Subsequently, FaiTS becomes high, bright signal corresponding to the optical signal via the transfer gate 44a is read out to the signal storage section 43.

その後、この第n行についての水平走査期間とされる。 Thereafter, the horizontal scanning period for the n-th row. この水平走査期間では、水平走査回路44から制御信号φH(m)を信号蓄積部43に与えることで、信号蓄積部43は、各列の明信号及び暗信号を列毎にシリアルに順次出力する。 This horizontal scanning period, by giving a control signal φH from the horizontal scanning circuit 44 (m) to the signal storage section 43, the signal storage unit 43 sequentially outputs the serial for each column of the light signal and the dark signal of each column . 図1中の信号処理回路3は、これらの信号を増幅し、更に各画素からの信号毎に明信号から暗信号を差し引いたものを画素信号とし、この画素信号をA/D変換する。 The signal processing circuit 3 in Figure 1, to amplify these signals, further the pixel signal minus the dark signal from the light signal for each signal from each pixel, the pixel signal is converted A / D. このように、相関のある明信号と暗信号との差分を実行することにより、ノイズの少ない良好な光応答出力が得られる。 Thus, by performing the difference between the bright signal and the dark signal having a correlation, little noise good light response output.

以上の動作を、全ての行について順次行うことで、固体撮像素子2の全画素100の画素信号(すなわち、全ての画素20,21(L),22(U)の画素信号)が、デジタル信号として信号処理部3から得られる。 The above operation, in sequentially performing it for all rows, the pixel signals of all pixels 100 of the solid-state image sensor 2 (i.e., all of the pixels 20, 21 (L), the pixel signal of 22 (U)) is a digital signal obtained from the signal processing unit 3 as a.

次に、制御部9が実行する自動焦点調節処理について、図11を参照して説明する。 Next, the control unit 9 for automatic focus adjustment processing to be executed will be described with reference to FIG. 11.

制御部9は、例えば操作部8のシャッターボタンが半押しされると自動焦点調節処理を開始し、まず、固体撮像素子2に制御信号を送って図10を参照して説明した動作を固体撮像素子2に行わせ、信号処理部3から全ての画素20,21(L),22(U)の画素信号を得て、これらを、制御部9が有するメモリ(図示せず)内に取り込む(ステップS1)。 The control unit 9, for example, when the shutter button of the operation unit 8 is half-pressed to start the automatic focus adjustment process, first, the solid-state imaging the operation described with reference to FIG. 10 sends a control signal to the solid-state imaging element 2 to perform the element 2, all the pixels 20 and 21 from the signal processing unit 3 (L), to obtain a pixel signal of 22 (U), taking them, in a memory (not shown) to the control unit 9 has ( step S1).

次に、制御部9は、現在設定されている焦点調節モードが、例えば図2及び図3に示す焦点検出領域12のみに基づいて焦点調節を行うモード(以下、「焦点検出領域12モード」という。)である場合は、ステップS2において、ステップS1で取り込んだ画素信号のうち、焦点検出領域12内の各画素21(L)の信号とその近辺の画素20の信号とに基づいて、画素21(L)と対をなす仮想の図7に示す画素23(R)からの信号に対応する信号を算出する。 Next, the control unit 9, the focusing mode that is currently set, for example, FIG. 2 and the mode for performing focus adjustment on the basis of only the focus detection areas 12 shown in FIG. 3 (hereinafter, referred to as "focus detection area 12 mode" . If) is, in step S2, among the pixel signals fetched in step S1, on the basis of the signal and the signal of the pixel 20 in the vicinity thereof of each pixel 21 (L) of the focus detection area 12, the pixel 21 (L) and calculates a signal corresponding to the signal from the pixel 23 shown in FIG. 7 virtual (R) paired.

具体的には、例えば、図3中の第8行第1列(行番号が8でかつ列番号1)の画素20の画素信号(画素値)から第7行第1列の画素21(L)の画素信号を差し引いたもの、あるいは、第8行第1列の画素20の画素信号と第6行第1列の画素20の画素信号との平均から第7行第1列の画素21(L)の画素信号を差し引いたものを、第7行第1列の画素21(L)の画素信号に対応する画素信号として取得する。 Specifically, for example, the eighth row, first column (row number 8 a and column number 1) from the pixel signals of the pixels 20 of (pixel values) of the seventh row first column pixel 21 (L in FIG. 3 those minus the pixel signals), or the eighth row first column pixel 20 of the pixel signal and the sixth row from the average of the first column pixel signals of the pixels 20 in the seventh row first column pixel 21 ( the minus the pixel signal of the L), obtained as a pixel signal corresponding to the pixel signal of the seventh row first column pixel 21 (L). また、第7行第2列の画素20の画素信号から第8行第2列の画素21(L)の画素信号を差し引いたもの、あるいは、第7行第2列の画素20の画素信号と第9行第2列の画素20の画素信号との平均から第8行第2列の画素21(L)の画素信号を差し引いたものを、第8行第2列の画素21(L)の画素信号に対応する画素信号として取得する。 Moreover, those from the pixel signals of the pixels 20 in the seventh row and the second column by subtracting the pixel signal of the eighth row and the second column of pixels 21 (L), or the pixel signals of the pixels 20 in the seventh row and the second column the minus the pixel signals from the average of the pixel signals of the pixels 20 of the ninth row, second column eighth row and the second column of pixels 21 (L), the eighth row and the second column of pixels 21 of (L) obtaining a pixel signal corresponding to a pixel signal. 同様にして、焦点検出領域12内の他の各画素21(L)の画素信号に対応する信号を取得する。 Similarly, to obtain the other signals corresponding to the pixel signal of each pixel 21 (L) of the focus detection area 12.

これらは、撮像レンズ1の射出瞳の中心から実質的に偏心していない第1の領域からの光量(画素20の画素信号に相当)から、前記第1の領域の半分の領域からの光量(画素21(L)の画素信号に相当)を差し引けば、前記第1の領域の反対側の半分の領域からの光量(実際には画素により検出していない光量であって、仮想の画素23(R)の画素信号に相当)が分かるという、本発明者により得られた新たな知見に基づくものである。 These are the amount of light (corresponding to the pixel signals of the pixels 20) from the first region not substantially offset from the center of the exit pupil of the imaging lens 1, the light quantity (the pixel from half region of the first region 21 by subtracting the corresponding) to the pixel signal of the (L), the opposite side of the light amount from the half of the region of the first region (actually a quantity of light is not detected by the pixel, virtual pixels 23 ( that corresponds to a pixel signal R)) is found, it is based on new findings obtained by the inventors.

また、現在設定されている焦点調節モードが、例えば図2及び図3に示す全ての焦点検出領域12〜17に基づいて焦点調節を行うモード(以下、「全焦点検出領域モード」という。)である場合は、ステップS2において、焦点検出領域12について前述したように焦点検出領域12内の各画素21(L)の画素信号に対応する信号を取得する他、各焦点検出領域13〜17についても、同様に、当該焦点検出領域12の各画素22(L)又は各画素22(U)の画素信号に対応する信号を取得する。 Furthermore, the focusing mode that is currently set, for example, FIG. 2 and the mode for performing focus adjustment on the basis of all the focus detection areas 12 to 17 shown in FIG. 3 (hereinafter, referred to as "all-in-focus detection region mode".) In If so, in step S2, in addition to acquiring the signal corresponding to the pixel signal of each pixel 21 (L) of the focus detection area 12 as described above for the focus detection area 12, also for each of the focus detection areas 13 to 17 Similarly, to obtain a signal corresponding to the pixel signals of the pixels 22 of the focus detection area 12 (L) or each pixel 22 (U).

例えば、焦点検出領域13については、ステップS1で取り込んだ画素信号のうち、焦点検出領域13内の各画素22(U)の信号とその近辺の画素20の信号とに基づいて、画素22(U)と対をなす仮想の図8に示す画素24(D)からの信号に対応する信号を算出する。 For example, for the focus detection area 13, among the pixel signals fetched in step S1, on the basis of the signal and the signal of the pixel 20 in the vicinity thereof of the pixels 22 (U) in the focus detection area 13, the pixel 22 (U ) and calculates a signal corresponding to the signal from the virtual pixels 24 shown in FIG. 8 (D) a pair. 具体的には、例えば、図3中の第1行第8列の画素20の画素信号から第1行第7列の画素22(U)の画素信号を差し引いたもの、あるいは、第1行第6列の画素20の画素信号と第1行第8列の画素20の画素信号との平均から第1行第7列の画素22(U)の画素信号を差し引いたものを、第1行第7列の画素22(U)の画素信号に対応する画素信号として取得する。 Specifically, for example, those obtained by subtracting the pixel signal of the first row and the seventh column of pixels 22 (U) from the pixel signals of the pixels 20 of the first row and eighth column in Fig. 3, or first row the pixel signals of the six columns of the pixels 20 and the average of the pixel signals of the first row and 8 columns of pixels 20 minus the pixel signals of the first row and the seventh column of pixels 22 (U), first row obtaining a pixel signal corresponding to the pixel signals of the 7 rows of pixels 22 (U). また、第2行第7列の画素20の画素信号から第2行第8列の画素22(U)の画素信号を差し引いたもの、あるいは、第2行第7列の画素20の画素信号と第2行第9列の画素20の画素信号との平均から第2行第8列の画素22(U)の画素信号を差し引いたものを、第2行第8列の画素22(U)の画素信号に対応する画素信号として取得する。 Moreover, those from the pixel signals of the second row 7 column pixel 20 by subtracting the pixel signal of the second row and eight columns of pixels 22 (U), or the pixel signals of the pixels 20 in the second row and the seventh column from the average of the pixel signals of the pixels 20 in the second row and 9 column the minus the pixel signals of the second row and eight columns of pixels 22 (U), second row and eight columns of pixels 22 of the (U) obtaining a pixel signal corresponding to a pixel signal. 同様にして、焦点検出領域13内の他の各画素21(L)の画素信号に対応する信号を取得する。 Similarly, to obtain the other signals corresponding to the pixel signal of each pixel 21 (L) in the focus detection area 13.

次に、ステップS3において、制御部9は、現在設定されている焦点調節モードが焦点検出領域12モードの場合は、ステップS1で取り込んだ画素信号のうちの焦点検出領域12内の全ての画素21(L)のつながりにより出力される信号(すなわち、焦点検出領域12内の全ての画素21(L)の画素信号を列順に並べたときにそれらが全体としてなす信号)と、仮想の図7に示す画素23(R)のつながりにより出力される信号(すなわち、焦点検出領域12内の全ての画素21(L)に対応してステップS2で得た信号を列順に並べたときにそれらが全体としてなす信号)との位相差を演算することで、焦点検出領域12におけるデフォーカス量を、撮像レンズ1の焦点調節状態を示す検出信号として演算する。 Next, in step S3, the control unit 9, when the focusing mode currently set focus detection area 12 mode, all pixels in the focus detection area 12 of the pixel signal taken in step S1 21 (L) of the signal output by the connection (i.e., all of the pixels 21 in the focus detection area 12 (signal they form as a whole when arranging the pixel signal to the column order L)) and, in FIG. 7 virtual signal output by ties showing pixels 23 (R) (i.e., as a whole they are when aligned signals obtained in step S2 corresponding to all the pixels 21 in the focus detection area 12 (L) in column order by calculating the phase difference between Nasu signal), the defocus amount in the focus detection area 12 is calculated as a detection signal indicating a focusing state of the imaging lens 1. その演算手法自体は、瞳分割位相差方式で知られている演算手法を用いればよい。 Its calculation method itself may be used calculation method known in the pupil division phase difference method.

現在設定されている焦点調節モードが全焦点検出領域モードの場合は、制御部9は、前述したように焦点検出領域12に関してデフォーカス量を演算する他、各焦点検出領域13〜17についても、同様に、当該焦点検出領域に関してデフォーカス量を演算する。 If focusing mode that is currently set for all the focus detection region mode, the control unit 9, in addition to calculating a defocus amount with respect to the focus detection area 12 as described above, even for each of the focus detection areas 13 to 17, Similarly, it calculates a defocus amount with respect to the focus detection area.

以上説明したステップS2,S3が、制御部9における焦点検出処理部10としての機能に相当している。 Steps S2, S3 described above is, corresponds to the function of the focus detection processing unit 10 in the control unit 9.

ステップS3の後、ステップS4において、制御部9は、現在設定されている焦点検出モードが焦点検出領域12モードの場合は、ステップS3で求めた焦点検出領域12に関するデフォーカス量に基づいてそのデフォーカス量がゼロになるように、レンズ駆動部6に焦点調節指令信号を出力する。 After step S3, in step S4, the control unit 9, when the focus detection mode currently set focus detection area 12 mode, the de on the basis of the defocus amount related focus detection area 12 determined in step S3 as the focus amount becomes zero, and outputs a focusing command signal to the lens driving unit 6. その結果、レンズ駆動部6が撮像レンズ1の焦点状態を調節して、焦点検出領域12において合焦する。 As a result, the lens driving unit 6 adjusts the focus state of the imaging lens 1 is focused in the focus detection area 12.

現在設定されている焦点検出モードが全焦点検出領域モードの場合は、ステップS3で求めた各焦点検出領域のデフォーカス量に基づいて決定した調節後の焦点調節状態となるように、レンズ駆動部6に焦点調節指令信号を出力する。 If focus detection mode that is currently set for all the focus detection region mode, so that the focus adjustment state of the adjusted determined based on the defocus amount of the focus detection area determined in step S3, the lens driving unit and it outputs a focusing command signal to 6. その結果、レンズ駆動部6が撮像レンズ1の焦点状態を調節して、前記決定した焦点調節状態となる。 As a result, the lens driving unit 6 adjusts the focus state of the imaging lens 1, a focusing state of the determined.

そして、シャッターボタンを全押しすると、制御部9による制御下で、図10を参照して説明した動作を固体撮像素子2に行わせ、信号処理部3から全ての画素20,21(L),22(U)の画素信号が得られ、更に、信号制御部3において、画素21(L),22(U)の位置に関する補間処理が行われ、画素20の画素信号と、画素21(L),22(U)の位置の補間処理により得た画素信号とからなる画像(撮像画像)が、記録部5によって記録媒体に書き込まれる。 When pressing the shutter button, under the control of the controller 9, the operation described with reference to FIG. 10 was performed on the solid-state imaging device 2, all of the pixels 20 and 21 from the signal processing unit 3 (L), 22 pixel signal is obtained in (U), further, the signal control unit 3, pixels 21 (L), 22 interpolation on the position of the (U) is performed, and the pixel signals of the pixels 20, the pixels 21 (L) , 22 image composed of the pixel signals obtained by interpolation position (U) (captured image) is written to the recording medium by the recording unit 5.

前述した特許文献1に開示された固体撮像素子は、複数の撮像用画素の他に、複数の第1の焦点検出用画素(特許文献1において符号「S1」が付された画素)と、複数の第2の焦点検出用画素(特許文献1において符号「S2」が付された画素)とを備え、焦点検出には、第1及び第2の焦点検出用画素のみが用いられ、複数の撮像用画素は用いられない。 Solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 described above, in addition to a plurality of imaging pixels, the plurality of first focus detection pixels (pixels where the sign "S1" is attached in Patent Document 1), a plurality the second focal point and a detection pixels (pixels where the sign "S2" is attached in Patent Document 1) of the focus detection, only the first and second focus detection pixels is used, a plurality of imaging use the pixel is not used. この従来技術に準じて、本実施の形態による固体撮像素子2を変形すると、図12に示す比較例による固体撮像素子となる。 In accordance with the prior art, by modifying the solid-state imaging device 2 according to this embodiment, the solid-state imaging device according to the comparative example shown in FIG. 12.

図12は、本実施の形態による固体撮像素子2と比較される比較例による固体撮像素子を示す一部拡大平面図であり、図3に対応している。 Figure 12 is a partially enlarged plan view showing a solid-state imaging device according to a comparative example which is compared with the solid-state imaging device 2 according to this embodiment, and corresponds to FIG. 図12において、図3乃至図8中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 12, FIG. 3 to the same reference numerals are given to components identical or corresponding to those in FIG. 8, a redundant description will be omitted.

図12を図3と比較すればわかるように、図12では、図3において画素20が配置されていた複数の箇所に、画素20に代えて、図7に示す画素23(R)及び図8に示す画素24(D)が現実に配置されている。 Figure 12 As can be seen from the comparison with FIG. 3, FIG. 12, a plurality of locations pixels 20 are arranged in FIG. 3, instead of the pixel 20, FIG pixels 23 (R) and illustrated in FIG. 7 8 pixels 24 (D) shown in are arranged in reality. すなわち、図12では、画素23(R)が現実に行番号9,10の2行においてジグザグ状に配置され、画素24(D)が現実に列番号9,10の2列においてジグザグ状に配置されている。 That is, in FIG. 12, are arranged in a zigzag pattern in two rows of pixels 23 (R) line numbers 9 and 10 in reality, arranged in a zigzag pattern in two rows of pixels 24 (D) the column number 9 and 10 are real It is.

図12に示す固体撮像素子を用いる場合、図11中のステップS2は行われず、ステップS3において、例えば現在設定されている焦点検出モードが焦点検出領域12モードの場合は、制御部9は、ステップS1で取り込んだ画素信号のうちの焦点検出領域12内の全ての画素21(L)のつながりにより出力される信号(すなわち、焦点検出領域12内の全ての画素21(L)の画素信号を列順に並べたときにそれらが全体としてなす信号)と、ステップS1で取り込んだ画素信号のうちの焦点検出領域12内の全ての画素23(R)のつながりにより出力される信号(すなわち、焦点検出領域12内の全ての画素23(R)の画素信号を列順に並べたときにそれらが全体としてなす信号)との位相差を演算することで、焦点検出領域12 When using a solid-state imaging device shown in FIG. 12, step S2 in FIG. 11 is not performed, in step S3, for example, when the focus detection mode currently set focus detection area 12 mode, the control unit 9, step signal output by connection of all the pixels 21 in the focus detection area 12 of the pixel signals captured by S1 (L) (i.e., the column pixel signals of all the pixels 21 in the focus detection area 12 (L) a signal) which forms as a whole they are when ordered, the signal output by the connection of all the pixels 23 (R) of the focus detection area 12 of the pixel signal taken in step S1 (i.e., the focus detection area that they calculates the phase difference between the signals) which form as a whole when all the pixels 23 in 12 the pixel signals of the (R) arranged in column order, the focus detection area 12 おけるデフォーカス量を、撮像レンズ1の焦点調節状態を示す検出信号として演算する。 The definitive defocus amount is calculated as a detection signal indicating a focusing state of the imaging lens 1.

図12に示す比較例による固体撮像素子では、焦点検出のためにのみに用いられて画像撮像時には用いることができない画素21(L)、22(U),23(R),24(D)の数が多いので、撮像した画像の画質の劣化は大きい。 The solid-state imaging device according to the comparative example shown in FIG. 12, the pixel 21 (L) which is used only in can not be used at the time of imaging for focus detection, 22 (U), 23 (R), 24 (D) since the number is large, deterioration of image quality of an image captured is large.

これに対し、本実施の形態では、図3に示すように、焦点検出のためにのみに用いられて画像撮像時には用いることができない画素21(L)、22(U)の数は、図12の場合の半分ですむため、撮像した画像の画質の劣化を大幅に低減することができる。 In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the number of pixels 21 that can not be used at the time used is the image captured only (L), 22 (U) for focus detection, FIG. 12 because it requires half the cases, it is possible to greatly reduce the deterioration of the image quality of the captured image.

また、本実施の形態では、画素に対して1対1にフォトダイオード31が設けられており、1画素当たりに複数のフォトダイオードを設けるものではないため、1画素内に複数の転送部を設ける必要がない。 Further, in the present embodiment, the photodiode 31 is provided in a one-to-one to the pixels, because it is not intended to provide a plurality of photodiodes per pixel, providing a plurality of transfer units in one pixel there is no need. よって、本実施の形態によれば、前記特許文献2に開示された固体撮像素子の場合と異なり、開口率低下やこれに伴う感度低下を回避することができる。 Therefore, according to this embodiment, unlike the case of the solid-state imaging device disclosed in the above Patent Document 2, it is possible to avoid the desensitization with the aperture ratio decreases and thereto.

さらに、本実施の形態では、焦点検出領域12,16,17は、撮像レンズ1の射出瞳を左右に分割し得るような画素20,21(L)で構成されている。 Further, in this embodiment, focus detection areas 12, 16, 17 is constituted by the pixel 20, 21 (L) such as to be able to split the exit pupil of the imaging lens 1 to the left and right. したがって、焦点検出領域12,16,17を用いることで、例えば、縦縞模様の像を撮像するときに焦点検出しやすくなる。 Accordingly, by using the focus detection area 12, 16, 17, for example, it tends to focus detection when taking an image of the stripes. また、焦点検出領域13〜15は、撮像レンズ1の射出瞳を上下に分割し得るような画素20,22(U)で構成されている。 Further, the focus detection area 13 to 15 is composed of a pixel 20, 22 (U) such as to be able to split the exit pupil of the imaging lens 1 vertically. したがって、焦点検出領域13〜15を用いることで、例えば、横縞模様の像を撮像するときに焦点検出しやすくなる。 Accordingly, by using the focus detection area 13 to 15, for example, it tends to focus detection when taking an image of the horizontal stripe pattern.

さらにまた、本実施の形態では、画素21(L),22(U)がジグザグ状に配置されている。 Furthermore, in the present embodiment, the pixel 21 (L), 22 (U) are arranged in a zigzag pattern. したがって、画素21(L),22(U)を直線状に配置する場合に比べて、撮像画質への影響がより少なくなり、好ましい。 Accordingly, pixel 21 (L), as compared with the case of arranging 22 (U) linearly influence on the imaging quality is less preferred. もっとも、本発明では、このような配置に限定されるものではなく、画素21(L),22(U)を例えば直線状に配置してもよい。 However, in the present invention, such is not limited to the arrangement, the pixel 21 (L), it may be arranged 22 (U), for example, in a straight line.

[第2の実施の形態] Second Embodiment

図13は、本発明の第2の実施の形態による撮像装置としてのデジタルスチルカメラで用いられている固体撮像素子を示す一部拡大平面図であり、図3に対応している。 Figure 13 is a partially enlarged plan view showing a solid-state image sensor used in digital still camera as an imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 図13において、図3乃至図7中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 13, FIG. 3 to the same reference numerals are given to components identical or corresponding to those in FIG. 7, a redundant description will be omitted.

本実施の形態によるカメラが前記第1の実施の形態によるカメラと異なる所は、固体撮像素子の構成と、これに伴う図11中のステップS2,S3の処理内容のみである。 Where the camera according to the present embodiment is different from the camera according to the first embodiment, the configuration of the solid-state image pickup element, only the processing contents of the steps S2, S3 in FIG. 11 associated therewith.

図13に示す固体撮像素子が前記第1の実施の形態で用いられている図3等に示す固体撮像素子2と異なる所は、図13に示す固体撮像素子では、図3における焦点検出領域12内の第8行の列の各画素21(L)が、図7に示す画素23(R)で置き換えられている点のみである。 The solid-state imaging device of the first solid-state imaging device 2 shown in FIG. 3 or the like of used in the embodiment differs from the the shown in FIG. 13, the solid-state imaging device shown in FIG. 13, the focus detection area 12 in FIG. 3 eighth row of each pixel in the column 21 of the (L) is the only point that is replaced by the pixel 23 shown in FIG. 7 (R).

本実施の形態では、図11中のステップS2において、制御部9は、現在設定されている焦点調節モードが焦点検出領域12モードの場合は、ステップS1で取り込んだ画素信号のうち、焦点検出領域12内の各画素21(L)の信号とその近辺の画素20の信号とに基づいて、画素21(L)と対をなす仮想の図7に示す画素23(R)からの信号に対応する信号を算出する。 In this embodiment, in step S2 in FIG. 11, the control unit 9, when the focusing mode currently set focus detection area 12 mode, among the pixel signals acquired at step S1, the focus detection area on the basis of the signal and the signal of the pixel 20 in the vicinity thereof of each pixel 21 (L) in 12, corresponding to the signal from the pixel 23 (R) shown in FIG. 7 virtual paired with pixel 21 (L) to calculate the signal. また、制御部9は、ステップS1で取り込んだ画素信号のうち、焦点検出領域12内の各画素23(R)の信号とその近辺の画素20の信号とに基づいて、画素23(R)と対をなす仮想の図3及び図4に示すような画素21(L)からの信号に対応する信号を算出する。 The control unit 9, among the pixel signals fetched in step S1, on the basis of the signal and the signal of the pixel 20 in the vicinity thereof of each pixel 23 (R) of the focus detection area 12, the pixel 23 (R) and calculating a signal corresponding to the signal from the pixel 21 as shown in the virtual 3 and 4 of (L) forming a pair.

具体的には、例えば、図3中の第8行第1列(行番号が8でかつ列番号1)の画素20の画素信号(画素値)から第7行第1列の画素21(L)の画素信号を差し引いたもの、あるいは、第8行第1列の画素20の画素信号と第6行第1列の画素20の画素信号との平均から第7行第1列の画素21(L)の画素信号を差し引いたものを、第7行第1列の画素21(L)の画素信号に対応する画素信号として取得する。 Specifically, for example, the eighth row, first column (row number 8 a and column number 1) from the pixel signals of the pixels 20 of (pixel values) of the seventh row first column pixel 21 (L in FIG. 3 those minus the pixel signals), or the eighth row first column pixel 20 of the pixel signal and the sixth row from the average of the first column pixel signals of the pixels 20 in the seventh row first column pixel 21 ( the minus the pixel signal of the L), obtained as a pixel signal corresponding to the pixel signal of the seventh row first column pixel 21 (L). 同様にして、焦点検出領域12内の他の各画素21(L)の画素信号に対応する信号を取得する。 Similarly, to obtain the other signals corresponding to the pixel signal of each pixel 21 (L) of the focus detection area 12. また、例えば、第7行第2列の画素20の画素信号から第8行第2列の画素23(R)の画素信号を差し引いたもの、あるいは、第7行第2列の画素20の画素信号と第9行第2列の画素20の画素信号との平均から第8行第2列の画素23(R)の画素信号を差し引いたものを、第8行第2列の画素23(R)の画素信号に対応する画素信号として取得する。 Further, for example, those from the pixel signals of the pixels 20 in the seventh row and the second column by subtracting the pixel signal of the eighth row and the second column of pixels 23 (R), or pixels of the pixel 20 in the seventh row and the second column the minus the pixel signal of the signal and the ninth row line 8 from the average of the second column pixel signals of the pixels 20 of the second column of pixels 23 (R), the eighth row and the second column of pixels 23 (R obtaining a pixel signal corresponding to a pixel signal). 同様にして、焦点検出領域12内の他の各画素23(R)の画素信号に対応する信号を取得する。 Similarly, to obtain the other signals corresponding to the pixel signal of each pixel 23 (R) of the focus detection area 12.

本実施の形態では、図11中のステップS3において、制御部9は、現在設定されている焦点調節モードが焦点検出領域12モードの場合は、ステップS1で取り込んだ画像信号のうちの焦点検出領域12内の全ての画素21(L)及び仮想の図4及び図5に示すような画素21(L)のつながりにより出力される信号(すなわち、焦点検出領域12内の全ての画素21(L)の画素信号とステップS2で画素23(R)に対応して得た信号を列順に並べたときに、それらが全体としてなす信号)と、ステップS1で取り込んだ画像信号のうちの焦点検出領域12内の全ての画素23(R)及び仮想の図7に示すような画素23(R)のつながりにより出力される信号(すなわち、焦点検出領域12内の全ての画素23(R)の画素信号とス In this embodiment, in Step S3 in FIG. 11, the control unit 9, when the focusing mode currently set focus detection area 12 mode, the focus detection region in the image signal taken in step S1 all pixels 21 in 12 (L) and signals output by the connection of the virtual in FIG. 4 and the pixel 21 as shown in FIG. 5 (L) (i.e., all of the pixels 21 in the focus detection area 12 (L) the signal obtained in response to the pixel 23 (R) in the pixel signal and the step S2 when arranged in column order, the focus detection area 12 of them the signal) which forms as a whole, an image signal taken in step S1 all pixels 23 (R) and imaginary signal output by connection of the pixel 23 (R), as shown in Figure 7 of the inner (i.e., the pixel signals of all the pixels 23 in the focus detection area 12 (R) scan ップS2で画素21(L)に対応して得た信号を列順に並べたときに、それらが全体としてなす信号)との位相差を演算することで、焦点検出領域12におけるデフォーカス量を、撮像レンズ1の焦点調節状態を示す検出信号として演算する。 The signal obtained in response to the pixel 21 (L) when arranged in column order in-up S2, that they calculates the phase difference between the signals) which form as a whole, the defocus amount in the focus detection area 12 calculates as a detection signal indicating a focusing state of the imaging lens 1. その演算手法自体は、瞳分割位相差方式で知られている演算手法を用いればよい。 Its calculation method itself may be used calculation method known in the pupil division phase difference method.

本実施の形態によれば、前述した図12に示す比較例と同様に焦点検出領域12内に画素21(L),23(R)が配置されているものの、焦点検出に画素21(L),23(R)の近辺の画素20も用いることで、焦点検出のためにのみに用いられて画像撮像時には用いることができない画素21(L),23(R)、22(U)の数は、前記第1の実施の形態の場合と同じく、図12の場合の半分ですむため、撮像した画像の画質の劣化を大幅に低減することができる。 According to this embodiment, comparative example and the pixel to the focus detection area 12 similar 21 shown in FIG. 12 described above (L), 23 although (R) is arranged, the pixel 21 to the focus detection (L) by using even pixels 20 in the vicinity of 23 (R), the number of pixels 21 that can not be used in only used by at imaging for focus detection (L), 23 (R), 22 (U) is , as in the case of the first embodiment, since requires only half of the case of FIG. 12, it is possible to greatly reduce the deterioration of the image quality of the captured image.

このように、本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。 Thus, also in this embodiment, the same advantages as the first embodiment can be obtained.

なお、本発明では、本実施の形態と同様に、図3における焦点検出領域12内の任意の数の任意の箇所の画素21(L)を、図7に示す画素23(R)で置き換えてもよい。 In the present invention, as with this embodiment, any number of arbitrary positions of the pixels 21 in the focus detection area 12 in FIG. 3 (L), is replaced with the pixel 23 (R) shown in FIG. 7 it may be. 例えば、図3における焦点検出領域12内の第7行第3列の画素21(L)のみを、図7に示す画素23(R)で置き換えてもよい。 For example, the third column of pixels 21 line 7 of the focus detection area 12 in FIG. 3 only (L), may be replaced by the pixel 23 (R) shown in FIG.

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Having described the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments.

例えば、前記各実施の形態では、前述したように、焦点検出のみに用いる画素のフォトダイオード31は撮像用に用いる画素20のフォトダイオードと同じ大きさにし、遮光金属層33による遮光によって焦点検出のみに用いる画素のフォトダイオード31の受光する撮影レンズ1の射出瞳の領域を半分にしている。 For example, in each embodiment, as mentioned above, the photodiode 31 of the pixels used only for focus detection are the same size as the photodiode of the pixel 20 used for imaging, only focus detection by the light shielding by the shielding metal layer 33 It is half the area of ​​the exit pupil of the photographing lens 1 for receiving the photodiode 31 of the pixel to be used for. しかしながら、このような遮光によらずに、焦点検出のみに用いる画素のフォトダイオード31の大きさを半分にしてもよい。 However, regardless of such shielding may be half the size of the photodiode 31 of the pixels used only for focus detection.

この例を図14に示す。 An example of this is shown in Figure 14. 図14は、前記第1及び第2の実施の形態の変形例を示すもので、画素20,21(L)を示す概略断面図であり、図5に対応している。 14, the first and shows a modification of the second embodiment, a schematic sectional view illustrating a pixel 20 and 21 (L), which corresponds to FIG. 図4において、図5中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 4, the same reference numerals are given to components identical or corresponding to those in FIG. 5, a redundant description will be omitted. 図14では、図5で設けられていた遮光金属層33が除去され、画素21(L)のフォトダイオード31の大きさが画素20のフォトダイオード31の大きさが半分とされている。 In Figure 14, are removed shielding metal layer 33 provided in FIG. 5, the size of the photodiode 31 of the pixel 21 (L) is the size of the photodiode 31 of the pixel 20 is half. この場合、マイクロレンズ32の焦点面にフォトダイオード31が位置するように設定することが、好ましい。 In this case, it is set to the photodiode 31 in the focal plane of the microlens 32 is positioned, preferably. なお、図14に示すように画素21(L)のフォトダイオード31の大きさを半分にする場合であっても、必要に応じて、不要な光を遮光するべく適宜遮光膜を形成してもよい。 Incidentally, even when the magnitude half the photodiode 31 of the pixel 21 (L) as shown in FIG. 14, if desired, be formed as appropriate shielding film so as to shield the unnecessary light good.

また、前記各実施の形態においては、固体撮像素子としてCMOS型の固体撮像素子が用いられていたが、CCD型やその他の撮像素子を用いてもよい。 Further, in the above respective embodiments, although CMOS solid-state imaging device has been used as a solid-state imaging device may be a CCD type or other imaging device.

さらに、前記各実施の形態においては、焦点検出に際して、図11中のステップS1において固体撮像素子から全画素の信号を出力しているが、画素21(L),22(U),23(R)及びその周辺の画素20のみを出力させることにより、高速化を図ってもよい。 Further, in the above each embodiment, when the focus detection, while outputting the signals of all the pixels from the solid-state imaging device in step S1 in FIG. 11, the pixel 21 (L), 22 (U), 23 (R ) and by outputting only the pixels 20 in its periphery may be speeded.

さらにまた、前記各実施の形態においては、撮像レンズ1の射出瞳を左右や上下に分割したが、遮光部の開口形状を変更し、斜めなど、どの方向に分割してもよく、撮像素子上に違う方向に分割された画素群があってもよい。 Furthermore, in the above each embodiment, although dividing the exit pupil of the imaging lens 1 to the left and right or up and down to change the aperture shape of the light-shielding portion, such as an angle, may be divided in any direction, on the image sensor there may be a pixel group that is divided into different directions to.

また、前記各実施の形態では、白黒の固体撮像素子が用いられていたが、本発明はカラーの固体撮像素子にも適用することができる。 Further, in each embodiment, although a monochrome solid-state imaging device has been used, the present invention can also be applied to the solid-state imaging device of a color. その例を図15に示す。 The example shown in Figure 15.

図15は、前記第1の実施の形態の白黒の固体撮像素子2をカラーの固体撮像素子に変形した例を示している。 Figure 15 shows an example obtained by modifying the monochrome solid-state image pickup device 2 of the first embodiment in the color of the solid-state imaging device. この固体撮像素子では、画素21(L),22(U)にはカラーフィルタが形成されていない一方、画素20には、R,G,Bのいずれかのカラーフィルタ50が形成されている。 The solid-state imaging device, the pixel 21 (L), whereas no color filter is formed in the 22 (U), the pixel 20, R, G, one of the color filters 50 of B are formed.

なお、カラーの固体撮像素子の場合の各色の画素20と画素21(L)等の配置の具体例としては、例えば焦点検出領域を焦点検出領域12の1つのみとする場合、例えば、特許文献1の図2、図6、図7、図8にそれぞれ開示されている配置パターンにおいて、R,G,Bの画素をそれぞれR,G,Bの画素20とし、S1画素を画素21(L)とし、S2画素をGの画素20とすればよい。 As specific examples of the arrangement of the pixels 20 and pixel like 21 (L) of each color in the case of a color solid-state imaging device, for example, when the focus detection area and only one focus detection area 12, for example, Patent Documents 1 of 2, 6, 7, in the arrangement pattern disclosed in FIGS. 8 and R, G, R B pixels, respectively, G, and pixel 20 in B, and S1 pixel pixel 21 (L) and then, the S2 pixel may be a pixel 20 of G. もっとも、本発明ではこのような配置に限定されるものでないことは、言うまでもない。 However, it is needless to say the present invention is not limited to such an arrangement.

このように、他の画素21(L)等にカラーフィルタを配置しないと、その画素からの信号強度がカラーフィルタの分だけ低下しないので、その画素信号のSN比が低下しないことから、ひいては、焦点検出の精度が高まるため、好ましい。 Thus, when not arranged color filters for other pixels 21 (L) or the like, the signal intensity from the pixel is not reduced by the amount of the color filter, since the SN ratio of the pixel signals is not reduced, and thus, since increasing the accuracy of focus detection, it preferred.

ただし、画素20のみにカラーフィルタ50を形成し、他の画素21(L)等にカラーフィルタを配置しない場合は、図11中ののステップS2において、カラーフィルタ50の透過率を考慮して、両者のレベル合わせを行う。 However, the color filter 50 is formed only in the pixel 20, if not arranged color filters for other pixels 21 (L) or the like, in step S2 of in FIG. 11, in consideration of the transmittance of the color filter 50, It performs level adjustment of both. すなわち、図11中のステップS2の説明において用いられている画素20の画素信号は、当該画素20のカラーフィルタの透過率で除算することでレベル合わせした信号に置き換えて用いる。 That is, pixel signals of the pixels 20 which are used in the description of step S2 in FIG. 11 is used by replacing levels combined signal by dividing by the transmittance of the color filter of the pixel 20.

さらに、前記各実施の形態では、焦点検出領域の数及び位置は、図2に示す通りのものであったが、特に限定されるものではなく、例えば焦点検出領域は1つでもよい。 Furthermore, in each embodiment, the number and position of the focus detection area, but were of as shown in FIG. 2, the invention is not particularly limited, for example, the focus detection area may be one.

さらにまた、前記各実施の形態は、本発明をデジタルスチルカメラに適用した例であったが、本発明は、ビデオカメラ等の他の撮像装置にも適用することができる。 Furthermore, each of the above embodiments, although the present invention was an example of application to a digital still camera, the present invention can be applied to other imaging apparatus such as a video camera.

本発明の第1の実施の形態によるデジタルスチルカメラの要部を模式的に示す概略構成図である。 The main part of the digital still camera according to the first embodiment of the present invention is a schematic diagram schematically showing. 図1中の固体撮像素子を示す概略平面図である。 It is a schematic plan view showing a solid-state imaging device in FIG. 図2における中央の2つの焦点検出領域の交差部付近を拡大した概略拡大図である。 It is a schematic enlarged view of the vicinity of the intersection of the two focus detection areas in the center in FIG. 図3中の一部の画素の概略拡大図である。 It is a schematic enlarged view of a portion of the pixels in FIG. 図4中のX1−X2線に沿った概略断面図である。 It is a schematic cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG. 図3中の所定の画素を示す図である。 It is a diagram showing a predetermined pixel in FIG. 図3中の他の所定の画素を示す図である。 It is a diagram showing another predetermined pixel in FIG. 図3中の更に他の所定の画素を示す図である。 Is a diagram illustrating still another predetermined pixel in FIG. 図1中の固体撮像素子の概略構成を示す電気回路図である。 It is an electric circuit diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device in FIG. 図1中の固体撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。 Is a timing chart showing the operation of the solid-state imaging device in FIG. 図1中の制御部が実行する自動焦点調節処理を示す概略フローチャートである。 Control unit in FIG. 1 is a schematic flow chart showing an automatic focusing operation to be performed. 比較例による固体撮像素子を示す一部拡大平面図である。 It is a partially enlarged plan view showing a solid-state imaging device according to a comparative example. 本発明の第2の実施の形態によるデジタルスチルカメラで用いられている固体撮像素子を示す一部拡大平面図である。 A solid-state image sensor used in digital still camera according to a second embodiment of the present invention is a partially enlarged plan view showing. 前記第1及び第2の実施の形態の変形例における所定の画素を示す概略断面図である。 It is a schematic sectional view showing a predetermined pixel in a modification of the first and second embodiments. 本発明の第1の実施の形態の変形例を示す概略断面図である。 A modification of the first embodiment of the present invention is a schematic sectional view showing.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 撮影レンズ 2 固体撮像素子 10 焦点検出処理部 11〜17 焦点検出領域 20,21,22,23,24 画素 31 フォトダイオード 32 マイクロレンズ 33 遮光金属層 33a,33b,33c,33d,33e 開口 1 imaging lens 2 solid-state imaging device 10 the focus detection processing unit 11 to 17 focus detection areas 20, 21, 22 pixel 31 photodiode 32 microlens 33 light shielding metal layers 33a, 33b, 33c, 33d, 33e opening

Claims (15)

  1. 光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、前記光学系の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域からの光束を受光して光電変換する複数の第1の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第2の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した前記射出瞳の第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する複数の第2の画素と、を備え、前記複数の第1の画素が、前記被写体像に応じた画像を示す電気信号を得るために用いられ、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素及び前記複数の第2の画素が、前記光学系の焦点調節状態を検出するための電気信号を得るために用いられる固体撮像素子と、 A solid-state imaging device for photoelectrically converting an object image formed by an optical system, receives the light beam from the first area of the exit pupil that is not substantially deviated from the center of the exit pupil of the front Symbol optics a plurality of first pixels for photoelectrically converting Te, the exit pupil which is eccentric from substantially the first second region is a by a center of the exit pupil of the exit pupil that is part of a region in a predetermined direction second and a plurality of second pixels for photoelectrically converting selectively receive light beams from the region, the first pixel of the previous SL plurality of electrical signals representing an image corresponding to the object image used to obtain the first pixel and the plurality of second pixels in the vicinity of the plurality of second pixels among the previous SL plurality of first pixel, a focus adjustment state of the optical system solid body and an imaging device that is used to obtain an electric signal for detecting,
    前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記複数の第2の画素からの信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、 Based on the signal and the signal from the second pixel of the plurality of the first pixel in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel, a focus adjustment state of the optical system a detection processing unit for outputting a detection signal indicating,
    を備え、 Equipped with a,
    前記検出処理部は、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記複数の第2の画素からの信号に基づいて、前記複数の第2の画素と対をなす仮想の複数の第3の画素であって、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する信号を得る対応信号取得部を、含み、 The detection processing unit on the basis of the signal and the signal from the second pixel of the plurality of the first pixel in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel, the plurality second a plurality of third pixels of the virtual forming a pixel pair, substantially the first of the third center of the exit pupil a region of the exit pupil forming part of a region of obtaining a signal corresponding to the signals from the plurality of third pixels of the virtual that selectively receive light beams from the third region of the exit pupil which is eccentric in the opposite direction to photoelectrically converted from the predetermined direction from the the corresponding signal acquisition unit includes,
    前記対応信号取得部は、前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号との差分、又は、前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号の平均との差分により、前記仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する信号を取得し、 The corresponding signal acquisition unit, the difference between the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel from the second pixel, or the signal and the from the second pixel the difference between the average of the signal from the first pixel of the vicinity of the second pixel, and obtains a signal corresponding to the signals from the plurality of third pixels of the virtual,
    前記検出処理部は、前記複数の第2の画素からの信号と、前記対応信号取得部により得られた前記仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する前記信号とに基づいて、前記複数の第2の画素のつながりにより出力される信号と前記仮想の複数の第3の画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を得る手段を、備えた、 The detection processing unit, and the signals from the plurality of second pixels, based on said signal corresponding to the signal from the corresponding signal third pixel of the plurality of obtained the virtual by the acquiring unit, wherein from the phase difference between the signals output by the plurality of connection of the third pixel signal and the virtual output by connection of a plurality of second pixels, means for obtaining a detection signal indicating a focusing state of the optical system the, with,
    ことを特徴とする撮像装置 Imaging device, characterized in that.
  2. 光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、前記光学系の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域からの光束を受光して光電変換する複数の第1の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第2の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した前記射出瞳の第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する複数の第2の画素と、を備え、前記複数の第1の画素が、前記被写体像に応じた画像を示す電気信号を得るために用いられ、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素及び前記複数の第2の画素が、前記光学系の焦点調節状態を検出するための電気信号を得るために用いられる固体撮像素子と、 A solid-state imaging device for photoelectrically converting an object image formed by an optical system, receives the light beam from the first region of the exit pupil that is not substantially deviated from the center of the exit pupil of the optical system a plurality of first pixels for photoelectrically converting substantially the first of the exit pupil which is eccentric from the second region in a by a center of the exit pupil of the exit pupil in a predetermined direction to form a part of the area a plurality of second pixels for photoelectrically converting selectively receive light flux from the second region, wherein the plurality of first pixel to obtain an electric signal indicating an image corresponding to the object image used for the first pixel and the plurality of second pixels in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel, to detect the focusing state of the optical system a solid-state imaging device that is used to obtain the electrical signals,
    前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記複数の第2の画素からの信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、 Based on the signal and the signal from the second pixel of the plurality of the first pixel in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel, a focus adjustment state of the optical system a detection processing unit for outputting a detection signal indicating,
    を備え、 Equipped with a,
    前記複数の第1の画素にはカラーフィルタが形成され、前記複数の第2の画素にはカラーフィルタが形成されておらず、 Wherein the plurality of first pixel color filters are formed, no color filter is formed on the plurality of second pixels,
    前記検出処理部は、前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記複数の第2の画素からの信号に基づいて、前記複数の第2の画素と対をなす仮想の複数の第3の画素であって、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する信号を得る対応信号取得部を、含み、 The detection processing unit on the basis of the signal and the signal from the second pixel of the plurality of the first pixel in the vicinity of the plurality of second pixels among the plurality of first pixel, the plurality second a plurality of third pixels of the virtual forming a pixel pair, substantially the first of the third center of the exit pupil a region of the exit pupil forming part of a region of obtaining a signal corresponding to the signals from the plurality of third pixels of the virtual that selectively receive light beams from the third region of the exit pupil which is eccentric in the opposite direction to photoelectrically converted from the predetermined direction from the the corresponding signal acquisition unit includes,
    前記対応信号取得部は、前記カラーフィルタの透過率に応じて互いにレベル合わせした前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号との差分、又は、前記カラーフィルタの透過率に応じて互いにレベル合わせした前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号の平均との差分により、前記仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する信号を取得し、 The corresponding signal acquisition unit, a difference between the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel from the respective second pixels combined level with each other in accordance with the transmittance of the color filter, or, the difference between the average of the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel from the respective second pixels combined level with each other in accordance with the transmittance of the color filter, the virtual get the signal corresponding to the signals from the plurality of third pixels,
    前記検出処理部は、前記複数の第2の画素からの信号と、前記対応信号取得部により得られた前記仮想の複数の第3の画素からの信号に対応する前記信号とに基づいて、前記複数の第2の画素のつながりにより出力される信号と前記仮想の複数の第3の画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を得る手段を、備えた、 The detection processing unit, and the signals from the plurality of second pixels, based on said signal corresponding to the signal from the corresponding signal third pixel of the plurality of obtained the virtual by the acquiring unit, wherein from the phase difference between the signals output by the plurality of connection of the third pixel signal and the virtual output by connection of a plurality of second pixels, means for obtaining a detection signal indicating a focusing state of the optical system the, with,
    ことを特徴とする撮像装置。 Imaging device, characterized in that.
  3. 前記複数の第1の画素のうちの前記複数の第2の画素の近辺の第1の画素及び前記複数の第2の画素を含む1つの焦点検出領域内には、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する画素を含まない、ことを特徴とする請求項1 又は2記載の撮像装置 Wherein the plurality of the vicinity of the plurality of second pixels of the first pixel first pixel and one focus detection area including a plurality of second pixels, substantially the first selectively receiving the light beam from the third region of the exit pupil which is eccentric in the opposite direction to the predetermined direction from the third the center of the exit pupil a region of the exit pupil forming part of the area to not include pixels for photoelectrically converting the imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein the.
  4. 前記第2の領域は前記第1の領域のほぼ半分の領域であることを特徴とする請求項1 乃至3のいずれかに記載の撮像装置 Imaging device according to any one of claims 1 to 3 wherein the second region is characterized by a substantially half area of the first region.
  5. 前記第2の画素は前記第1の画素と同じ大きさの光電変換部を持ち、前記第2の画素の前記光電変換部が遮光部により部分的に遮光されることで、前記第2の画素が前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の撮像装置 The second pixel has a photoelectric conversion unit of the same size as the first pixel, by the photoelectric conversion portion of the second pixel are partly shielded by the light shielding part, the second pixel There imaging device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that selectively receives the light beam from the second region of the exit pupil.
  6. 前記第2の画素は、前記第1の画素より小さい光電変換部を持つことで、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の撮像装置 The second pixel is to have a small photoelectric conversion unit than the first pixel, according to claim 1 to 4, characterized in that selectively receives the light beam from said second region of said exit pupil imaging device according to any one of.
  7. 光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、前記光学系の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域からの光束を受光して光電変換する複数の第1の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第2の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した前記射出瞳の第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する1つ以上の第2の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する1つ以上の第3の画素と、を備え、前記複数の第1の画素が、前記被写体像に応じた画像を示す電気信号を得るために A solid-state imaging device for photoelectrically converting an object image formed by an optical system, receives the light beam from the first area of the exit pupil that is not substantially deviated from the center of the exit pupil of the front Symbol optics a plurality of first pixels for photoelectrically converting Te, the exit pupil which is eccentric from substantially the first second region is a by a center of the exit pupil of the exit pupil that is part of a region in a predetermined direction the light flux from the second region and the one or more second pixels for photoelectrically converting selectively received, in a third region of the exit pupil that is part of substantially the first region of the and one or more third pixel for photoelectrically converting selectively receive light beams from the third region of the exit pupil which is eccentric in the opposite direction to the predetermined direction from a center of the exit pupil there, the provided first pixel of the previous SL plurality of, in order to obtain an electric signal indicating the image corresponding to the object image いられ、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺及び前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素、前記1つ以上の第2の画素、及び前記1つ以上の第3の画素が、前記光学系の焦点調節状態を検出するための電気信号を得るために用いられる固体撮像素子と、 Irare, the first pixel in the vicinity of the one or more third pixel around and the one or more of the second pixel of the first pixel before Symbol of the plurality, the one or more second and pixels, and the one or more third pixel, solid-state imaging device that is used to obtain an electric signal for detecting a focusing state of the optical system,
    前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺及び前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素からの信号、前記1つ以上の第2の画素からの信号、及び前記1つ以上の第3の画素からの信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、 The one or more second near and signal from the first pixel in the vicinity of the one or more third pixel of the pixel of the plurality of first pixels, wherein the one or more second a detection processing unit that signals from the pixels, and on the basis of a signal from the one or more third pixel, and outputs a detection signal indicating a focusing state of the optical system,
    を備え、 Equipped with a,
    前記検出処理部は、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記1つ以上の第2の画素からの信号に基づいて、前記1つ以上の第2の画素と対をなす仮想の1つ以上の第3の画素であって、前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を得る第1の対応信号取得部と、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記1つ以上の第3の画素からの信号に基づいて、前記1つ以上の第3の画素と対をなす仮想の1つ以上の第2の画素であって、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の1つ以上の第2の画素からの信号 The detection processing unit, based on a signal from the one or more signals and the one or more second pixel from the first pixel of the vicinity of the second pixel of the plurality of first pixel Te, wherein a one or more third pixel of the virtual forming one or more second pixel pair, selectively receives to photoelectric conversion the light beam from said third region of said exit pupil first the corresponding signal acquisition unit, the vicinity of the one or more third pixel of the plurality of first pixels to obtain a signal corresponding to the signal from one or more third pixel of the virtual that based on the signal from the third pixel from the first pixel of the signal and the one or more, there at least one second pixel of the virtual forming the one or more third pixel pair Te, a signal from one or more of the second pixel of the virtual photoelectrically converting selectively receive light beams from said second region of said exit pupil 対応する信号を得る第2の対応信号取得部と、を含み、 It includes a second corresponding signal acquisition unit to obtain the corresponding signal, a,
    前記第1の対応信号取得部は、前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号との差分、又は、前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号の平均との差分により、前記1つ以上の第2の画素と対をなす前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を取得し、 Said first corresponding signal acquisition unit, the difference between the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel from the second pixel, or the from the second pixel the difference between the average of the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel, from one or more third pixel of the virtual forming said one or more second pixel pair obtains a signal corresponding to the signal,
    前記第2の対応信号取得部は、前記各第3の画素からの信号と当該第3の画素の近辺の前記第1の画素からの信号との差分、又は、前記各第3の画素からの信号と当該第3の画素の近辺の前記第1の画素からの信号の平均との差分により、前記1つ以上の第3の画素と対をなす前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を取得し、 Said second corresponding signal acquisition unit, the difference between the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the third pixel from the third pixel, or the from the third pixel the difference between the average of the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the third pixel, from one or more third pixel of the virtual forming the one or more third pixel pair obtains a signal corresponding to the signal,
    前記検出処理部は、前記1つ以上の第2の画素からの信号と、前記1つ以上の第3の画素からの信号と、前記第1の対応信号取得部により得られた前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する前記信号と、前記第2の対応信号取得部により得られた前記仮想の1つ以上の第2の画素からの信号に対応する前記信号とに基づいて、前記1つ以上の第2の画素及び前記仮想の1つ以上の第2の画素のつながりにより出力される信号と前記1つ以上の第3の画素及び前記仮想の1つ以上の第3の画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を得る手段を、備えた、 The detection processing unit, and the signal from the one or more second pixel, and the signal from the one or more third pixel, said first corresponding signal acquisition unit by obtained the virtual 1 one and more of the signal corresponding to the signal from the third pixel, the said signal corresponding to a signal from one or more of the second pixel of the obtained by the second corresponding signal acquisition portion and the imaginary based on the one or more second pixels and the virtual one or more second signals output by the connection of the pixel and the one or more third pixel and the virtual one or more of the from the phase difference between the signals output by the connection of the third pixel, the means for obtaining a detection signal indicating a focusing state of the optical system, comprising,
    ことを特徴とする撮像装置。 Imaging device, characterized in that.
  8. 光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子であって、前記光学系の射出瞳の中心から実質的に偏心していない前記射出瞳の第1の領域からの光束を受光して光電変換する複数の第1の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第2の領域であって前記射出瞳の中心から所定方向へ偏心した前記射出瞳の第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する1つ以上の第2の画素と、実質的に前記第1の領域の一部をなす前記射出瞳の第3の領域であって前記射出瞳の中心から前記所定方向とは反対の方向へ偏心した前記射出瞳の第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する1つ以上の第3の画素と、を備え、前記複数の第1の画素が、前記被写体像に応じた画像を示す電気信号を得るために A solid-state imaging device for photoelectrically converting an object image formed by an optical system, receives the light beam from the first region of the exit pupil that is not substantially deviated from the center of the exit pupil of the optical system a plurality of first pixels for photoelectrically converting substantially the first of the exit pupil which is eccentric from the second region in a by a center of the exit pupil of the exit pupil in a predetermined direction to form a part of the area and one or more second pixels for photoelectrically converting selectively receive light flux from the second region, a third region of the exit pupil that is part of substantially the first region and one or more third pixel for photoelectrically converting selectively receive light beams from the third region of the exit pupil which is eccentric in the opposite direction to the predetermined direction from a center of the exit pupil Te, the wherein the plurality of first pixel, in order to obtain an electric signal indicating the image corresponding to the object image いられ、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺及び前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素、前記1つ以上の第2の画素、及び前記1つ以上の第3の画素が、前記光学系の焦点調節状態を検出するための電気信号を得るために用いられる固体撮像素子と、 Irare, the first pixel in the vicinity of said one or more second third pixel around and the one or more pixels of the plurality of first pixels, wherein the one or more second pixel, and said one or more third pixel, and the solid-state imaging device that is used to obtain the electrical signals to detect the focus adjustment state of the optical system,
    前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺及び前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素からの信号、前記1つ以上の第2の画素からの信号、及び前記1つ以上の第3の画素からの信号に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を出力する検出処理部と、 The one or more second near and signal from the first pixel in the vicinity of the one or more third pixel of the pixel of the plurality of first pixels, wherein the one or more second a detection processing unit that signals from the pixels, and on the basis of a signal from the one or more third pixel, and outputs a detection signal indicating a focusing state of the optical system,
    を備え、 Equipped with a,
    前記複数の第1の画素にはカラーフィルタが形成され、前記1つ以上の第2の画素及び前記1つ以上の第3の画素にはカラーフィルタが形成されておらず、 Wherein the plurality of first pixel color filters are formed, no color filter is formed on the one or more second pixels and the one or more third pixel,
    前記検出処理部は、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第2の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記1つ以上の第2の画素からの信号に基づいて、前記1つ以上の第2の画素と対をなす仮想の1つ以上の第3の画素であって、前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を得る第1の対応信号取得部と、前記複数の第1の画素のうちの前記1つ以上の第3の画素の近辺の第1の画素からの信号及び前記1つ以上の第3の画素からの信号に基づいて、前記1つ以上の第3の画素と対をなす仮想の1つ以上の第2の画素であって、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光して光電変換する仮想の1つ以上の第2の画素からの信号 The detection processing unit, based on a signal from the one or more signals and the one or more second pixel from the first pixel of the vicinity of the second pixel of the plurality of first pixel Te, wherein a one or more third pixel of the virtual forming one or more second pixel pair, selectively receives to photoelectric conversion the light beam from said third region of said exit pupil first the corresponding signal acquisition unit, the vicinity of the one or more third pixel of the plurality of first pixels to obtain a signal corresponding to the signal from one or more third pixel of the virtual that based on the signal from the third pixel from the first pixel of the signal and the one or more, there at least one second pixel of the virtual forming the one or more third pixel pair Te, a signal from one or more of the second pixel of the virtual photoelectrically converting selectively receive light beams from said second region of said exit pupil 対応する信号を得る第2の対応信号取得部と、を含み、 It includes a second corresponding signal acquisition unit to obtain the corresponding signal, a,
    前記第1の対応信号取得部は、前記カラーフィルタの透過率に応じて互いにレベル合わせした前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号との差分、又は、前記カラーフィルタの透過率に応じて互いにレベル合わせした前記各第2の画素からの信号と当該第2の画素の近辺の前記第1の画素からの信号の平均との差分により、前記1つ以上の第2の画素と対をなす前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を取得し、 It said first corresponding signal acquisition unit, a signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel from the respective second pixels combined level with each other in accordance with the transmittance of the color filters and of the difference, or by the difference between the average of the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the second pixel from the respective second pixels combined level with each other in accordance with the transmittance of the color filter to obtain a signal corresponding to a signal from one or more of the third pixel of the virtual forming said one or more second pixel pair,
    前記第2の対応信号取得部は、前記カラーフィルタの透過率に応じて互いにレベル合わせした前記各第3の画素からの信号と当該第3の画素の近辺の前記第1の画素からの信号との差分、又は、前記カラーフィルタの透過率に応じて互いにレベル合わせした前記各第3の画素からの信号と当該第3の画素の近辺の前記第1の画素からの信号の平均との差分により、前記1つ以上の第3の画素と対をなす前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する信号を取得し、 It said second corresponding signal acquisition unit, a signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the third pixel from the respective third pixels combined level with each other in accordance with the transmittance of the color filters and of the difference, or by the difference between the average of the signal from the first pixel in the vicinity of the signal and the third pixel from the respective third pixels combined level with each other in accordance with the transmittance of the color filter to obtain a signal corresponding to a signal from one or more of the third pixel of the virtual forming the one or more third pixel pair,
    前記検出処理部は、前記1つ以上の第2の画素からの信号と、前記1つ以上の第3の画素からの信号と、前記第1の対応信号取得部により得られた前記仮想の1つ以上の第3の画素からの信号に対応する前記信号と、前記第2の対応信号取得部により得られた前記仮想の1つ以上の第2の画素からの信号に対応する前記信号とに基づいて、前記1つ以上の第2の画素及び前記仮想の1つ以上の第2の画素のつながりにより出力される信号と前記1つ以上の第3の画素及び前記仮想の1つ以上の第3の画素のつながりにより出力される信号との位相差から、前記光学系の焦点調節状態を示す検出信号を得る手段を、備えた、 The detection processing unit, and the signal from the one or more second pixel, and the signal from the one or more third pixel, said first corresponding signal acquisition unit by obtained the virtual 1 one and more of the signal corresponding to the signal from the third pixel, the said signal corresponding to a signal from one or more of the second pixel of the obtained by the second corresponding signal acquisition portion and the imaginary based on the one or more second pixels and the virtual one or more second signals output by the connection of the pixel and the one or more third pixel and the virtual one or more of the from the phase difference between the signals output by the connection of the third pixel, the means for obtaining a detection signal indicating a focusing state of the optical system, comprising,
    ことを特徴とする撮像装置 Imaging device, characterized in that.
  9. 前記第2の領域は前記第1の領域のほぼ半分の領域であることを特徴とする請求項7又は8記載の撮像装置 Imaging apparatus according to claim 7 or 8, wherein the approximately half area of the second region is the first region.
  10. 前記第3の領域は前記第1の領域のほぼ半分の領域であることを特徴とする請求項7乃至10のいずれかに記載の撮像装置 Imaging device according to any one of claims 7 to 10 wherein the third region may be equal to approximately half the area of the first region.
  11. 前記第2の画素は前記第1の画素と同じ大きさの光電変換部を持ち、前記第2の画素の前記光電変換部が遮光部により部分的に遮光されることで、前記第2の画素が前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光することを特徴とする請求項乃至10のいずれかに記載の撮像装置 The second pixel has a photoelectric conversion unit of the same size as the first pixel, by the photoelectric conversion portion of the second pixel are partly shielded by the light shielding part, the second pixel There imaging device according to any one of claims 7 to 10, characterized in that selectively receives the light beam from the second region of the exit pupil.
  12. 前記第3の画素は前記第1の画素と同じ大きさの光電変換部を持ち、前記第3の画素の前記光電変換部が遮光部により部分的に遮光されることで、前記第3の画素が前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光することを特徴とする請求項乃至11のいずれかに記載の撮像装置 The third pixel has a photoelectric conversion unit of the same size as the first pixel, the by the photoelectric conversion portion of the third pixel is partially shielded by the light shielding part, the third pixel There imaging device according to any one of claims 7 to 11, characterized in that selectively receives the light beam from the third region of the exit pupil.
  13. 前記第2の画素は、前記第1の画素より小さい光電変換部を持つことで、前記射出瞳の前記第2の領域からの光束を選択的に受光することを特徴とする請求項乃至10のいずれかに記載の撮像装置 The second pixel is to have a small photoelectric conversion unit than the first pixel, claims 7 to 10, characterized in that selectively receives the light beam from said second region of said exit pupil imaging device according to any one of.
  14. 前記第3の画素は、前記第1の画素より小さい光電変換部を持つことで、前記射出瞳の前記第3の領域からの光束を選択的に受光することを特徴とする請求項乃至10及び13のいずれかに記載の撮像装置 The third pixel is to have a small photoelectric conversion unit than the first pixel, claims 7 to 10, characterized in that selectively receives the light beam from said third region of said exit pupil and an image pickup apparatus according to any one of 13.
  15. 前記検出処理部からの検出信号に基づいて前記光学系の焦点調節を行う調節部を備えたことを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載の撮像装置。 Imaging device according to any one of claims 1 to 14, characterized by comprising an adjustment unit that performs focus adjustment of the optical system based on the detection signal from the detection processing section.
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