JP4957413B2 - Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase an amount of incident light on pixels for detecting a focal point to ensure an effect of enhancing the accuracy of detecting the focal point to some extent while reducing a difference between an imaging signal obtained from an imaging pixel in the vicinity of the pixels for detecting the focal point and the imaging signal obtained from the imaging pixel in a region except the vicinity of the pixel for detecting the focal point, to obtain an image of high quality. <P>SOLUTION: A plurality of pixels disposed two-dimensionally contain: a plurality of imaging pixels 20A for outputting the imaging signal for forming an image signal indicating a subject image; and a plurality of pixels for detecting a focal point 20R, 20L, 20U and 20D for outputting a focal point detecting signal for detecting a focal point adjusting state. In the imaging pixels 20A, a color filter of red (R), green (G) or blue (B) is provided. Meanwhile, in the pixels for detecting the focal point 20R, 20L, 20U and, 20D, a color filter of a cyanogenic color (Cy) is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

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 a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same.

近年、ビデオカメラや電子カメラ等の撮像装置が広く一般に普及している。これらのカメラには、CCD型や増幅型などの固体撮像素子が使用されている。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。   In recent years, imaging devices such as video cameras and electronic cameras have been widely spread. These cameras use a solid-state imaging device such as a CCD type or an amplification type. In these solid-state imaging devices, a plurality of pixels having a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of incident light are arranged in a matrix.

増幅型の固体撮像素子では画素の光電変換部にて生成・蓄積された信号電荷を画素に設けられた増幅部に導き、増幅部で増幅した信号を画素から出力する。そして、増幅型の固体撮像素子には、例えば増幅部に接合型電界効果トランジスタを用いた固体撮像素子(特許文献1、2)や、増幅部にMOSトランジスタを用いたCMOS型固体撮像素子(特許文献3)などが提案されている。   In the amplification type solid-state imaging device, signal charges generated and stored in the photoelectric conversion unit of the pixel are guided to an amplification unit provided in the pixel, and a signal amplified by the amplification unit is output from the pixel. As the amplification type solid-state imaging device, for example, a solid-state imaging device using a junction field effect transistor in the amplification unit (Patent Documents 1 and 2), or a CMOS type solid-state imaging device using a MOS transistor in the amplification unit (Patent Document 3) has been proposed.

ところで、電子カメラにおいて自動焦点調節を実現するためには撮像レンズの焦点調節状態を検出する必要がある。従来は、撮像に用いる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。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、またその分だけ装置が大型化する。   By the way, in order to realize automatic focus adjustment in an electronic camera, it is necessary to detect the focus adjustment state of the imaging lens. Conventionally, a focus detection element is provided separately from a solid-state image sensor used for imaging. However, in that case, the cost increases by the focus detection element and the focus detection optical system that guides light to the focus detection element, and the size of the device increases accordingly.

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を採用し焦点検出素子としても兼用できるように構成された固体撮像素子が提案されている(例えば、特許文献4)。   Therefore, in recent years, a solid-state imaging device has been proposed which is configured to adopt a so-called pupil division phase difference method as a focus detection method and also to be used as a focus detection device (for example, Patent Document 4).

特許文献4に開示された固体撮像素子では、被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する撮像用画素とは別に、焦点調節状態を示す焦点検出用信号(「AF信号」とも称す。)を生成する焦点検出用画素(「AF用画素」とも称す。)が複数配置されている。この固体撮像素子では、AF用画素は、2分割された光電変換部を有している。このような光電変換部上に、マイクロレンズが画素に対して1対1に設けられている。2分割された光電変換部は、マイクロレンズによって撮像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。したがって、撮像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位置に配置されていることになる。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、撮像レンズの射出瞳の一部の領域であって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。また、各AF用画素において、2分割された光電変換部の他方部分は、撮像レンズの射出瞳の一部であって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。   In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 4, a focus detection signal (“AF signal”) indicating a focus adjustment state is provided separately from the imaging pixels that output an imaging signal for forming an image signal indicating a subject image. A plurality of focus detection pixels (also referred to as “AF pixels”) are generated. In this solid-state imaging device, the AF pixel has a photoelectric conversion unit divided into two. On such a photoelectric conversion unit, microlenses are provided on a one-to-one basis with respect to pixels. The two-divided photoelectric conversion unit is arranged at a position where the microlens is in a substantially imaging relationship (that is, substantially conjugate) with the exit pupil of the imaging lens. Therefore, since the distance between the exit pupil of the imaging lens and the microlens is sufficiently long with respect to the size of the microlens, the two-divided photoelectric conversion unit is disposed at a substantially focal position of the microlens. It will be. From the relationship described above, in each pixel, one part of the photoelectric conversion unit divided into two parts is a part of the exit pupil of the imaging lens and emits a light beam from an area decentered in a predetermined direction from the center of the exit pupil. The light is selectively received and photoelectrically converted. In each AF pixel, the other part of the photoelectric conversion unit divided into two parts selectively receives a light beam from a region that is part of the exit pupil of the imaging lens and decentered in the opposite direction from the center of the exit pupil. And photoelectric conversion.

このようなAF用画素は、固体撮像素子の有効画素領域に均一に配置されるのではなく、上下、左右に或いは中央に部分的に配置されるのが一般的である。このように配置されるのは、AF用の信号を効率的に生成し、且つ、出来る限り撮像用画素を増大させるためである。   In general, such AF pixels are not arranged uniformly in the effective pixel region of the solid-state imaging device, but are partially arranged vertically, horizontally, or partially in the center. The reason for this arrangement is to generate AF signals efficiently and increase the number of imaging pixels as much as possible.

そして、特許文献4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る一方、AF用画素にはカラーフィルタは設けられていない(特許文献4の段落[0063],[0064])。
特開平11−177076号公報 特開2004−335882号公報 特開2004−111590号公報 特開2000−292686号公報
In the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 4, a color filter is provided in the imaging pixel, but no color filter is provided in the AF pixel (paragraphs [0063] and [0064 of Patent Document 4]. ]).
JP-A-11-177076 JP 2004-335882 A JP 2004-111590 A JP 2000-292686 A

しかしながら、特許文献4に開示されたような固体撮像素子を用いて実際に撮像すると、均一な輝度を持つ被写体を撮像したにも拘わらずに、輝度が他と比べて増大する領域が生じてしまった。さらに解析してみると、その領域は、AF用画素が配置されている領域の付近の領域であった。   However, when an image is actually picked up using a solid-state imaging device as disclosed in Patent Document 4, a region where the luminance increases compared to the other is generated even though a subject having a uniform luminance is picked up. It was. Further analysis shows that the region is a region near the region where the AF pixels are arranged.

すなわち、AF用画素付近の撮像用画素と、AF用画素付近以外の領域の撮像用画素とに同一の光を入射させても、両者の間で得られる撮像用信号の大きさに差が生じていた。その結果、AF用画素の配列に沿ってくっきりと線状に輝度の高い領域が出来てしまい、画像として品質の悪いものとなってしまっていた。   That is, even if the same light is incident on the imaging pixels near the AF pixels and the imaging pixels in the region other than the AF pixels, there is a difference in the magnitude of the imaging signal obtained between them. It was. As a result, a high-brightness region is clearly formed in a line along the AF pixel array, resulting in poor quality images.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、焦点検出用画素に対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果をある程度確保しつつ、焦点検出用画素付近の撮像用画素から得られる撮像用信号と、焦点検出用画素付近以外の領域の撮像用画素から得られる撮像用信号との間の差を低減することができ、ひいては、高品質の画像を得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 problems, and is intended for imaging in the vicinity of a focus detection pixel while ensuring to some extent the effect of increasing the amount of incident light to the focus detection pixel and improving the accuracy of focus detection. The difference between the imaging signal obtained from the pixel and the imaging signal obtained from the imaging pixel in a region other than the vicinity of the focus detection pixel can be reduced, and thus a high-quality image can be obtained. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and an imaging apparatus using the same.

本発明者は、鋭意研究の結果、上記問題点の原因を突き止めるに至った。前述した従来の固体撮像素子では、前述したように、AF用画素においてカラーフィルタが除去されている。これにより、AF用画素においては、青い成分である短い波長の光から、赤い成分である長い波長の光まで入射されるので、AF用画素に対する入射光量が増大し、ひいては焦点検出の精度が高まるという優れた効果を奏する。   As a result of intensive studies, the present inventors have found the cause of the above problems. In the conventional solid-state imaging device described above, as described above, the color filter is removed from the AF pixel. As a result, in the AF pixel, light from a short wavelength, which is a blue component, to a long wavelength light, which is a red component, is incident, so that the amount of light incident on the AF pixel is increased, and thus the accuracy of focus detection is improved. There is an excellent effect.

しかしながら、AF用画素において、赤色の様に長い波長の光の成分まで入射されることになる。このような光は、入射される面より深くまで半導体中に進入して光電変換されることになる。半導体基板の深い位置で発生した電荷は、ドリフトによって四方八方に移動する。ドリフトした電荷が当該AF用画素に配置された電荷蓄積層に捕捉されるなら、特に問題は生じない。しかし、電荷の発生する位置が深いほど、当該AF用画素では捕捉されず、隣接する撮像用画素の電荷蓄積層に捕捉される成分が増大する。上記の問題は、この現象によって生じていたのである。   However, in the AF pixel, a light component having a long wavelength such as red is incident. Such light enters the semiconductor deeper than the incident surface and is photoelectrically converted. The electric charges generated in the deep position of the semiconductor substrate move in all directions due to drift. If the drifted charge is trapped in the charge storage layer disposed in the AF pixel, no particular problem occurs. However, as the position where charge is generated is deeper, the component that is not captured by the AF pixel and is captured by the charge storage layer of the adjacent imaging pixel increases. The above problem was caused by this phenomenon.

いわゆるクロストークではあるが、一般的に称されるクロストークとは異なる。つまり、本現象は、AF用画素からその付近の撮像用画素へ混入する電荷によって生ずるものである。AF画素は、有効画素領域の特定領域に配置される。したがって、有効画素領域におけるAF用画素が配置された領域に沿って、くっきりと線状に輝度の高い領域が観察されていたのである。   Although it is so-called crosstalk, it is different from generally called crosstalk. That is, this phenomenon is caused by charges mixed from the AF pixel to the imaging pixel in the vicinity thereof. The AF pixel is arranged in a specific area of the effective pixel area. Therefore, a clear and high-bright area is observed along the area where the AF pixels are arranged in the effective pixel area.

本発明は、このような前記問題点の原因究明の結果としてなされたものである。すなわち、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、2次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、前記撮像用画素は第1乃至第3のグループに分けられ、前記第1のグループの前記撮像用画素には赤色カラーフィルタが設けられ、前記第2のグループの前記撮像用画素には緑色カラーフィルタが設けられ、前記第3のグループの前記撮像用画素には青色カラーフィルタが設けられ、前記焦点検出用画素には、前記赤色カラーフィルタ、前記緑色カラーフィルタ及び前記青色カラーフィルタのいずれとも異なる光透過特性を有する光学フィルタが設けられ、420nm以上500nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は30%以上であり、590nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は30%以下であるものである。   The present invention has been made as a result of investigating the cause of such problems. That is, in order to solve the above-described problem, the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention is a solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed by an optical system, and is arranged in a two-dimensional manner. A plurality of pixels having a photoelectric conversion unit that generates and accumulates charges according to incident light, and the plurality of pixels outputs a plurality of imaging signals for forming an image signal indicating the subject image; A plurality of focus detection pixels that output a focus detection signal for detecting a focus adjustment state of the optical system, and the imaging pixels are divided into first to third groups, The imaging pixels in the first group are provided with a red color filter, the imaging pixels in the second group are provided with a green color filter, and the imaging pixels in the third group are blue. Karafu The focus detection pixel is provided with an optical filter having a light transmission characteristic different from any of the red color filter, the green color filter, and the blue color filter, and in a wavelength range of 420 nm to 500 nm. The transmittance of the optical filter is 30% or more, and the transmittance of the optical filter in the wavelength range of 590 nm to 650 nm is 30% or less.

前記第1の態様において、410nm以上510nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率が30%以上であることがより好ましく、400nm以上520nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率が30%以上であることがより一層好ましい。また、前記第1の態様において、570nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率が30%以下であることがより好ましく、550nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は30%以下であることがより一層好ましい。   In the first aspect, the transmittance of the optical filter in a wavelength region of 410 nm to 510 nm is more preferably 30% or more, and the transmittance of the optical filter in a wavelength region of 400 nm to 520 nm is 30% or more. Is more preferable. In the first aspect, the transmittance of the optical filter in the wavelength region of 570 nm to 650 nm is more preferably 30% or less, and the transmittance of the optical filter in the wavelength region of 550 nm to 650 nm is 30%. % Or less is even more preferable.

本発明の第2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、2次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、前記撮像用画素は第1乃至第3のグループに分けられ、前記第1のグループの前記撮像用画素には赤色カラーフィルタが設けられ、前記第2のグループの前記撮像用画素には緑色カラーフィルタが設けられ、前記第3のグループの前記撮像用画素には青色カラーフィルタが設けられ、前記焦点検出用画素には、前記赤色カラーフィルタ、前記緑色カラーフィルタ及び前記青色カラーフィルタのいずれとも異なる光透過特性を有する光学フィルタが設けられ、前記光学フィルタの、400nm以上600nm以下の波長域における透過率の波長に関する積分値は、前記緑色カラーフィルタの当該積分値及び前記青色カラーフィルタの当該積分値のいずれよりも大きく、前記光学フィルタの、600nm以上700nm以下の波長域における透過率の波長に関する積分値は、前記赤色カラーフィルタの当該積分値よりも小さいものである。   The solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention is a solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed by an optical system, and is arranged in a two-dimensional manner, and each generates a charge corresponding to incident light. A plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit that accumulates, the plurality of pixels including a plurality of imaging pixels that output an imaging signal for forming an image signal indicating the subject image; and focus adjustment of the optical system A plurality of focus detection pixels that output a focus detection signal for detecting a state, and the imaging pixels are divided into first to third groups, and the imaging pixels of the first group Is provided with a red color filter, the second group of imaging pixels is provided with a green color filter, and the third group of imaging pixels is provided with a blue color filter, and the focus detection Drawing Is provided with an optical filter having a light transmission characteristic different from any of the red color filter, the green color filter, and the blue color filter, and relates to a wavelength of transmittance of the optical filter in a wavelength range of 400 nm to 600 nm. The integral value is larger than both the integral value of the green color filter and the integral value of the blue color filter, and the integral value of the optical filter in the wavelength region of 600 nm to 700 nm is It is smaller than the integral value of the red color filter.

本発明の第3の態様による固体撮像素子は、前記第2の態様において、600nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、20%以下であるものである。   In the solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, in the second aspect, the transmittance of the optical filter in a wavelength region of 600 nm or more and 650 nm or less is 20% or less.

本発明の第4の態様による固体撮像素子は、前記第2又は第3の態様において、410nm以上550nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、40%以上であるものである。   In the solid-state imaging device according to the fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the transmittance of the optical filter in a wavelength region of 410 nm or more and 550 nm or less is 40% or more.

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4のいずれかの態様において、前記光学フィルタは、シアン色のカラーフィルタであるものである。   In the solid-state imaging device according to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the optical filter is a cyan color filter.

本発明の第6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、2次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、前記撮像用画素は第1乃至第3のグループに分けられ、前記第1のグループの前記撮像用画素には赤色カラーフィルタが設けられ、前記第2のグループの前記撮像用画素には緑色カラーフィルタが設けられ、前記第3のグループの前記撮像用画素には青色カラーフィルタが設けられ、前記焦点検出用画素にはシアン色のカラーフィルタが設けられたものである。   A solid-state imaging device according to a sixth aspect of the present invention is a solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed by an optical system, and is arranged in a two-dimensional manner, and each generates a charge corresponding to incident light. A plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit that accumulates, the plurality of pixels including a plurality of imaging pixels that output an imaging signal for forming an image signal indicating the subject image; and focus adjustment of the optical system A plurality of focus detection pixels that output a focus detection signal for detecting a state, and the imaging pixels are divided into first to third groups, and the imaging pixels of the first group Is provided with a red color filter, the second group of imaging pixels is provided with a green color filter, and the third group of imaging pixels is provided with a blue color filter, and the focus detection Drawing The one in which the color filters of cyan color is provided.

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、前記複数の焦点検出用画素の少なくとも一部の画素からの前記焦点検出用信号に基づいて、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、前記検出処理部からの前記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と、を備えたものである。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus that uses the solid-state imaging device according to any one of the first to sixth aspects and the focus detection signal from at least some of the plurality of focus detection pixels. A detection processing unit that outputs a detection signal indicating a focus adjustment state of the optical system, and an adjustment unit that performs focus adjustment of the optical system based on the detection signal from the detection processing unit. It is.

本発明によれば、焦点検出用画素に対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果をある程度確保しつつ、焦点検出用画素付近の撮像用画素から得られる撮像用信号と、焦点検出用画素付近以外の領域の撮像用画素から得られる撮像用信号との間の差を低減することができ、ひいては、高品質の画像を得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, an imaging signal obtained from imaging pixels in the vicinity of the focus detection pixel and the focus detection can be ensured to some extent while increasing the amount of incident light to the focus detection pixel to improve the accuracy of focus detection. A solid-state imaging device capable of reducing a difference between imaging signals obtained from imaging pixels in a region other than the vicinity of the imaging pixels, and thus obtaining a high-quality image, and imaging using the same An apparatus can be provided.

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, a solid-state imaging device and an imaging device using the same 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の実施の形態に係る撮像装置としての電子カメラ1を示す概略ブロック図である。電子カメラ1には、被写体像を結像する光学系としての撮影レンズ2が装着される。この撮影レンズ2は、レンズ制御部2aによってフォーカスや絞りが駆動される。この撮影レンズ2の像空間には、撮影レンズ2により結像された被写体像を光電変換する固体撮像素子3の撮像面が配置される。   FIG. 1 is a schematic block diagram showing an electronic camera 1 as an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The electronic camera 1 is equipped with a photographing lens 2 as an optical system for forming a subject image. The photographing lens 2 is driven by a lens control unit 2a for focus and diaphragm. In the image space of the photographic lens 2, an imaging surface of a solid-state imaging device 3 that photoelectrically converts a subject image formed by the photographic lens 2 is disposed.

固体撮像素子3は、撮像制御部4の指令によって駆動され、信号を出力する。固体撮像素子3から出力される信号は、被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号、撮影レンズ2の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号のいずれかである。いずれにおいても信号は、信号処理部5、及びA/D変換部6を介して処理された後、メモリ7に一旦蓄積される。メモリ7は、バス8に接続される。バス8には、レンズ制御部2a、撮像制御部4、マイクロプロセッサ9、焦点演算部(検出処理部)10、記録部11、画像圧縮部12及び画像処理部13なども接続される。上記マイクロプロセッサ9には、レリーズ釦などの操作部9aが接続される。また、上記の記録部11には記録媒体11aが着脱自在に装着される。   The solid-state imaging device 3 is driven by a command from the imaging control unit 4 and outputs a signal. The signal output from the solid-state imaging device 3 is either an imaging signal for forming an image signal indicating a subject image or a focus detection signal for detecting the focus adjustment state of the photographing lens 2. In any case, the signal is processed through the signal processing unit 5 and the A / D conversion unit 6 and then temporarily stored in the memory 7. The memory 7 is connected to the bus 8. The bus 8 is also connected with a lens control unit 2a, an imaging control unit 4, a microprocessor 9, a focus calculation unit (detection processing unit) 10, a recording unit 11, an image compression unit 12, an image processing unit 13, and the like. The microprocessor 9 is connected to an operation unit 9a such as a release button. A recording medium 11a is detachably attached to the recording unit 11 described above.

図2は、図1中の固体撮像素子3の概略構成を示す回路図である。固体撮像素子3は、マトリクス状に配置された複数の画素20と、画素20から信号を出力するための周辺回路とを有している。画素20がマトリクス状に配置されている有効画素領域(撮像領域)を符号31で示している。図2において、画素数は、横に4行縦に4行の16個の画素を示している。しかし、本実施の形態では、画素数はそれよりもはるかに多くなっている。もっとも、本発明では、画素数は特に限定されるものではない。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the solid-state imaging device 3 in FIG. The solid-state imaging device 3 includes a plurality of pixels 20 arranged in a matrix and a peripheral circuit for outputting a signal from the pixels 20. An effective pixel area (imaging area) in which the pixels 20 are arranged in a matrix is indicated by reference numeral 31. In FIG. 2, the number of pixels indicates 16 pixels of 4 rows horizontally and 4 rows vertically. However, in the present embodiment, the number of pixels is much larger than that. However, in the present invention, the number of pixels is not particularly limited.

本実施の形態では、固体撮像素子3は、画素として後述する撮像用画素20Aと、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素(以下、「AF用画素」と称する。)20R,20L,20U,20Dとを有しているが、図2ではそれらのいずれであるかを区別することなく、符号20で示している。その具体的な回路構成や構造は、後述する。これらの画素20は、周辺回路の駆動信号に従って、撮像用信号又は焦点検出用信号を出力する。また、すべての画素20は、同時に光電変換部がリセットされて露光の時間とタイミングが同一にされることも、1行ずつ読み出す所謂ローリングシャッタも可能となっている。   In the present embodiment, the solid-state imaging device 3 includes imaging pixels 20A, which will be described later, as pixels, and focus detection pixels (hereinafter referred to as “AF pixels”) 20R, 20L, and 20U that generate focus detection signals. , 20D, but in FIG. 2, it is indicated by reference numeral 20 without distinguishing between them. The specific circuit configuration and structure will be described later. These pixels 20 output imaging signals or focus detection signals in accordance with peripheral circuit drive signals. In addition, all the pixels 20 can be reset so that the photoelectric conversion unit is simultaneously reset to have the same exposure time and timing, or can be a so-called rolling shutter that reads out one row at a time.

周辺回路は、垂直走査回路21、水平走査回路22、これらと接続されている駆動信号線23,24、画素20からの信号を受け取る垂直信号線25、垂直信号線25と接続される定電流源26及び相関二重サンプリング回路(CDS回路)27、CDS回路27から出力される信号を受け取る水平信号線28、出力アンプ29等からなる。   The peripheral circuit includes a vertical scanning circuit 21, a horizontal scanning circuit 22, driving signal lines 23 and 24 connected thereto, a vertical signal line 25 for receiving a signal from the pixel 20, and a constant current source connected to the vertical signal line 25. 26, a correlated double sampling circuit (CDS circuit) 27, a horizontal signal line 28 for receiving a signal output from the CDS circuit 27, an output amplifier 29, and the like.

垂直走査回路21及び水平走査回路22は、電子カメラ1の撮像制御部4からの指令に基づいて駆動信号を出力する。各画素20は、垂直走査回路21から出力される駆動信号を所定の駆動信号線23から受け取って駆動され、撮像用信号又は焦点検出用信号を垂直信号線25に出力する。垂直走査回路21から出力される駆動信号は複数あり、それに伴い駆動配線23も複数ある。   The vertical scanning circuit 21 and the horizontal scanning circuit 22 output drive signals based on a command from the imaging control unit 4 of the electronic camera 1. Each pixel 20 is driven by receiving a drive signal output from the vertical scanning circuit 21 from a predetermined drive signal line 23, and outputs an imaging signal or a focus detection signal to the vertical signal line 25. There are a plurality of drive signals output from the vertical scanning circuit 21, and accordingly, a plurality of drive wirings 23.

画素20から出力された信号は、CDS回路27にて所定のノイズ除去が施される。そして、水平走査回路22の駆動信号により水平信号線28及び出力アンプ29を介して外部に信号が出力される。   The signal output from the pixel 20 is subjected to predetermined noise removal by the CDS circuit 27. Then, a signal is output to the outside through the horizontal signal line 28 and the output amplifier 29 by the drive signal of the horizontal scanning circuit 22.

図3は、図1中の固体撮像素子3(特にその有効画素領域31)を模式的に示す概略平面図である。本実施の形態では、図3に示すように、固体撮像素子3の有効画素領域31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32,33と、左右に配置された2つの焦点検出領域34,35と、上下に配置された2つの焦点検出領域36,37とが、設けられている。なお、図3に示すように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を定義する。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。XY平面と平行な平面が固体撮像素子3の撮像面(受光面)と一致している。X軸方向の並びを行、Y軸方向の並びを列とする。なお、入射光は図3の紙面手前側から奥側に入射する。これらの点は、後述する図についても同様である。   FIG. 3 is a schematic plan view schematically showing the solid-state imaging device 3 (particularly, its effective pixel region 31) in FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the effective pixel region 31 of the solid-state imaging device 3 includes two focus detection regions 32 and 33 having a cross shape disposed in the center, and 2 disposed left and right. Two focus detection areas 34 and 35 and two focus detection areas 36 and 37 arranged above and below are provided. As shown in FIG. 3, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are defined. The direction of the arrow in the X-axis direction is called the + X direction or + X side, and the opposite direction is called the -X direction or -X side, and the same applies to the Y-axis direction. A plane parallel to the XY plane coincides with the imaging surface (light receiving surface) of the solid-state imaging device 3. The arrangement in the X-axis direction is a row, and the arrangement in the Y-axis direction is a column. Incident light is incident from the front side of the drawing in FIG. These points are the same for the drawings described later.

図4は、図3における焦点検出領域32,33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。本実施の形態では、いずれの画素20にもカラーフィルタが設けられているが、当該画素に設けられたカラーフィルタの色を区別しないで分類すると、固体撮像素子3は、1種類の撮像用画素20Aと、4種類のAF用画素20R,20L,20U,20Dとを有している。以下の説明において、AF用画素の種類を区別しない場合は、AF用画素に符号20Fを付す場合がある。   FIG. 4 is a schematic enlarged view in which the vicinity of the intersection of the focus detection areas 32 and 33 in FIG. 3 is enlarged, and schematically shows the pixel arrangement. In the present embodiment, each pixel 20 is provided with a color filter. However, if the colors of the color filter provided in the pixel are classified without distinction, the solid-state imaging device 3 has one type of imaging pixel. 20A and four types of AF pixels 20R, 20L, 20U, and 20D. In the following description, when the type of AF pixel is not distinguished, the AF pixel may be denoted by reference numeral 20F.

図5(a)は撮像用画素20Aの主要部を模式的に示す概略平面図、図5(b)は図5(a)中のX1−X2線に沿った概略断面図である。撮像用画素20Aは、光電変換部としてのフォトダイオード41と、フォトダイオード41上にオンチップで形成されたマイクロレンズ42と、フォトダイオード41の光入射側に設けられた赤色(R)カラーフィルタ50R、緑色(G)カラーフィルタ50G又は青色(B)カラーフィルタ50Bとを備えている。図4には、各撮像用画素20Aに設けられたカラーフィルタの色を、R,G,Bとして示している。また、図5に示すように、マイクロレンズ42の略焦点面には、遮光部としての金属層等の遮光層43が形成されている。遮光層43は、必要に応じて配線層を兼ねる。遮光層43には、撮像用画素20Aにおいて、当該撮像用画素20Aのマイクロレンズ42の光軸Oに対して同心の正方形の開口43aが形成されている。画素20Aのフォトダイオード41は、開口43a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。なお、遮光層43とマイクロレンズ42との間や、基板44と遮光層43との間には、層間絶縁膜等が形成されている。   FIG. 5A is a schematic plan view schematically showing the main part of the imaging pixel 20A, and FIG. 5B is a schematic cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG. 5A. The imaging pixel 20A includes a photodiode 41 as a photoelectric conversion unit, a microlens 42 formed on-chip on the photodiode 41, and a red (R) color filter 50R provided on the light incident side of the photodiode 41. , A green (G) color filter 50G or a blue (B) color filter 50B. In FIG. 4, the color of the color filter provided in each imaging pixel 20A is shown as R, G, B. Further, as shown in FIG. 5, a light shielding layer 43 such as a metal layer as a light shielding portion is formed on a substantially focal plane of the microlens 42. The light shielding layer 43 also serves as a wiring layer as necessary. In the light shielding layer 43, a square opening 43a concentric with the optical axis O of the microlens 42 of the imaging pixel 20A is formed in the imaging pixel 20A. The photodiode 41 of the pixel 20A has a size capable of effectively receiving all the light that has passed through the opening 43a. An interlayer insulating film or the like is formed between the light shielding layer 43 and the microlens 42 or between the substrate 44 and the light shielding layer 43.

本実施の形態では、画素20Aにおいて、マイクロレンズ42の略焦点面に配置された遮光層43に前記開口43aが形成されていることによって、画素20Aのフォトダイオード41は、撮影レンズ2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領域(開口43aのマイクロレンズ42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 the present embodiment, in the pixel 20 </ b> A, the opening 43 a is formed in the light shielding layer 43 that is disposed substantially at the focal plane of the microlens 42, so that the photodiode 41 of the pixel 20 </ b> A has the exit pupil of the photographing lens 2. Light from a region of the exit pupil (corresponding to a projection image by the microlens 42 of the opening 43a) that is not substantially decentered from the center of the light is received and photoelectrically converted.

図6(a)はAF用画素20Rの主要部を模式的に示す概略平面図、図6(b)は図6(a)中のX3−X4線に沿った概略断面図である。図6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。この点は、後述する図7乃至図9についても同様である。   FIG. 6A is a schematic plan view schematically showing the main part of the AF pixel 20R, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along line X3-X4 in FIG. 6A. 6, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 5 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted. This also applies to FIGS. 7 to 9 described later.

AF用画素20Rが撮像用画素20Aと異なる所は、AF用画素20Rにおいて、遮光層43には、当該AF用画素20Rのマイクロレンズ42の光軸Oに対して同心の正方形(開口43a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43bが形成されている点と、R,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50Bに代えて、シアン色(Cy)のカラーフィルタ50Cyが設けられている点のみである。図4には、各AF用画素20R(及び各AF用画素20L,20U,20D)に設けられたカラーフィルタの色を、Cyして示している。なお、画素20Rのフォトダイオード41は、画素20Aのフォトダイオード41と同じ大きさを有している。このように本実施の形態では開口43bは開口43aの半分であるが、これに限定されず、例えば、開口43bは、当該AF用画素20Rのマイクロレンズ42の光軸Oに対して同心の正方形(開口43aと同じ大きさの正方形)の右側(+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。なお、AF用画素20Rの開口43bはAF用画素20Lの後述する開口43cと同じ大きさを有することが好ましく、AF用画素20Uの後述する開口43dはAF用画素20Dの後述する開口43eと同じ大きさを有することが好ましい。   The AF pixel 20R is different from the imaging pixel 20A in that in the AF pixel 20R, the light shielding layer 43 has a square concentric with the optical axis O of the microlens 42 of the AF pixel 20R (same as the opening 43a). In place of the rectangular opening 43b that is exactly half the size of the right side (+ X side) of the square of the size), and instead of the R, G, B color filters 50R, 50G, 50B, cyan (Cy ) Color filter 50Cy is provided only. In FIG. 4, the color of the color filter provided in each AF pixel 20R (and each AF pixel 20L, 20U, 20D) is shown as Cy. Note that the photodiode 41 of the pixel 20R has the same size as the photodiode 41 of the pixel 20A. As described above, in this embodiment, the opening 43b is half of the opening 43a. However, the present invention is not limited to this. For example, the opening 43b is a square concentric with the optical axis O of the microlens 42 of the AF pixel 20R. A rectangular opening having a size of about 40% or 60% on the right side (+ X side) of (a square having the same size as the opening 43a) may be used. The opening 43b of the AF pixel 20R preferably has the same size as an opening 43c described later of the AF pixel 20L, and an opening 43d described later of the AF pixel 20U is the same as an opening 43e described later of the AF pixel 20D. It is preferable to have a size.

画素20Rにおいて、遮光層43に前記開口43bが形成されていることによって、画素20Rのフォトダイオード41は、撮影レンズ2の射出瞳の中心から−X方向へ実質的に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。   In the pixel 20R, the opening 43b is formed in the light shielding layer 43, so that the photodiode 41 of the pixel 20R is substantially decentered in the −X direction from the center of the exit pupil of the photographing lens 2. The light flux from the light is selectively received and photoelectrically converted.

図7(a)はAF用画素20Lの主要部を模式的に示す概略平面図、図7(b)は図7(a)中のX5−X6線に沿った概略断面図である。AF用画素20Lが撮像用画素20Aと異なる所は、AF用画素20Lにおいて、遮光層43には、当該AF用画素20Lのマイクロレンズ42の光軸Oに対して同心の正方形(開口43a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43cが形成されている点と、R,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50Bに代えて、シアン色(Cy)のカラーフィルタ50Cyが設けられている点のみである。画素20Lにおいて、遮光層43に前記開口43cが形成されていることによって、画素20Lのフォトダイオード41は、撮影レンズ2の射出瞳の中心から+X方向へ実質的に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。   FIG. 7A is a schematic plan view schematically showing the main part of the AF pixel 20L, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along line X5-X6 in FIG. 7A. The AF pixel 20L is different from the imaging pixel 20A in that the AF pixel 20L has a square concentric with the optical axis O of the microlens 42 of the AF pixel 20L (same as the opening 43a). A rectangular opening 43c that is exactly half the size of the left side (-X side) of the square of the size) is formed, and instead of the R, G, B color filters 50R, 50G, 50B, cyan ( The only difference is that the Cy) color filter 50Cy is provided. In the pixel 20L, the opening 43c is formed in the light shielding layer 43, so that the photodiode 41 of the pixel 20L is from the region of the exit pupil substantially decentered in the + X direction from the center of the exit pupil of the photographing lens 2. Are selectively received and photoelectrically converted.

図8(a)はAF用画素20Uの主要部を模式的に示す概略平面図、図8(b)は図8(a)中のY1−Y2線に沿った概略断面図である。AF用画素20Uが撮像用画素20Aと異なる所は、AF用画素20Uにおいて、遮光層43には、当該AF用画素20Uのマイクロレンズ42の光軸Oに対して同心の正方形(開口43a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43dが形成されている点と、R,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50Bに代えて、シアン色(Cy)のカラーフィルタ50Cyが設けられている点のみである。画素20Uにおいて、遮光層43に前記開口43dが形成されていることによって、画素20Uのフォトダイオード41は、撮影レンズ2の射出瞳の中心から−Y方向へ実質的に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。   FIG. 8A is a schematic plan view schematically showing the main part of the AF pixel 20U, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view taken along line Y1-Y2 in FIG. 8A. The AF pixel 20U differs from the imaging pixel 20A in that in the AF pixel 20U, the light shielding layer 43 has a square concentric with the optical axis O of the microlens 42 of the AF pixel 20U (same as the opening 43a). A rectangular opening 43d that is exactly half the size of the upper square (+ Y side) of the square (size) is formed, and instead of the R, G, B color filters 50R, 50G, 50B, cyan (Cy ) Color filter 50Cy is provided only. In the pixel 20U, the opening 43d is formed in the light shielding layer 43, so that the photodiode 41 of the pixel 20U is substantially decentered in the −Y direction from the center of the exit pupil of the photographing lens 2. The light flux from the light is selectively received and photoelectrically converted.

図9(a)はAF用画素20Dの主要部を模式的に示す概略平面図、図9(b)は図9(a)中のY3−Y4線に沿った概略断面図である。AF用画素20Dが撮像用画素20Aと異なる所は、AF用画素20Dにおいて、遮光層43には、当該AF用画素20Dのマイクロレンズ42の光軸Oに対して同心の正方形(開口43a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43eが形成されている点と、R,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50Bに代えて、シアン色(Cy)のカラーフィルタ50Cyが設けられている点のみである。画素20Dにおいて、遮光層43に前記開口43eが形成されていることによって、画素20Dのフォトダイオード41は、撮影レンズ2の射出瞳の中心から+Y方向へ実質的に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。   FIG. 9A is a schematic plan view schematically showing the main part of the AF pixel 20D, and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view taken along line Y3-Y4 in FIG. 9A. The AF pixel 20D is different from the imaging pixel 20A in that in the AF pixel 20D, the light shielding layer 43 has a square concentric with the optical axis O of the microlens 42 of the AF pixel 20D (same as the opening 43a). In place of the rectangular opening 43e that is exactly half the size of the lower (−Y side) size of the square (size square) and cyan color instead of the R, G, B color filters 50R, 50G, 50B. The only difference is that the (Cy) color filter 50Cy is provided. In the pixel 20D, since the opening 43e is formed in the light shielding layer 43, the photodiode 41 of the pixel 20D is from the region of the exit pupil substantially decentered in the + Y direction from the center of the exit pupil of the photographing lens 2. Are selectively received and photoelectrically converted.

再び図4を参照すると、本実施の形態に係る固体撮像素子3では、有効画素領域31の全体に2次元状に配置された多数の画素20が、列方向(Y軸方向)に2個隣接するとともに行方向(X軸方向)に2個隣接して並んだ2×2個の画素20からなる複数の画素ブロックに、分けられている。図4では、太線で囲まれた2×2個の画素20の各グループがそれぞれ1つの画素ブロックとなっている。換言すれば、2×2個の画素20からなる画素ブロックを一単位として、この画素ブロックが有効画素領域31の全体に2次元状に配置されている。各画素ブロックは、2×2個の画素20に限定されるものではなく、m及びnをそれぞれ2以上の整数としたとき、m×n個の画素であってもよい。   Referring to FIG. 4 again, in the solid-state imaging device 3 according to the present embodiment, a large number of pixels 20 arranged two-dimensionally in the entire effective pixel region 31 are adjacent to each other in the column direction (Y-axis direction). In addition, the pixel blocks are divided into a plurality of pixel blocks each including 2 × 2 pixels 20 arranged adjacent to each other in the row direction (X-axis direction). In FIG. 4, each group of 2 × 2 pixels 20 surrounded by a thick line is one pixel block. In other words, a pixel block composed of 2 × 2 pixels 20 is taken as a unit, and the pixel block is two-dimensionally arranged in the entire effective pixel region 31. Each pixel block is not limited to 2 × 2 pixels 20, and may be m × n pixels, where m and n are each an integer of 2 or more.

本実施の形態では、全ての画素ブロックの各々に関して、当該画素ブロックの全ての2×2個の画素20には、AF用画素20Fを除いて、同じ色のカラーフィルタ50が設けられている。したがって、各画素ブロックは、当該撮像用画素20Aの色に従ったそれぞれ一色のカラー情報を出力する。本実施の形態では、1つの画素ブロックの画素数である4個分の撮像用画素20Aの撮像用信号に相当する信号が、1つの画素ブロックの領域の撮像用信号とされる。そして、本実施の形態では、有効画素領域31の全体に配置された画素ブロックは、当該画素ブロックの撮像用画素20Aに設けられたカラーフィルタ50の色を当該画素ブロックの色であるとみなして、当該画素ブロックの色に基づくベイヤー配列に従って配置されている。   In the present embodiment, for each of all pixel blocks, all 2 × 2 pixels 20 of the pixel block are provided with the same color filter 50 except for the AF pixel 20F. Accordingly, each pixel block outputs color information of one color according to the color of the imaging pixel 20A. In the present embodiment, a signal corresponding to the imaging signal of the four imaging pixels 20A, which is the number of pixels in one pixel block, is used as the imaging signal for one pixel block region. In this embodiment, the pixel block arranged in the entire effective pixel region 31 regards the color of the color filter 50 provided in the imaging pixel 20A of the pixel block as the color of the pixel block. The pixels are arranged according to a Bayer array based on the color of the pixel block.

本実施の形態では、図3中のX軸方向に延びた各焦点検出領域32,36,37はそれぞれ一画素行の領域となっており、図3中のY軸方向に延びた各焦点検出領域33〜35はそれぞれ一画素列の領域となっている。図4には、焦点検出領域32が一画素行の領域であるとともに焦点検出領域33が一画素列の領域であることが明示されている。   In the present embodiment, each of the focus detection areas 32, 36, and 37 extending in the X-axis direction in FIG. 3 is an area of one pixel row, and each focus detection extending in the Y-axis direction in FIG. Each of the areas 33 to 35 is an area of one pixel column. FIG. 4 clearly shows that the focus detection area 32 is an area of one pixel row and the focus detection area 33 is an area of one pixel column.

本実施の形態では、X軸方向に延びた焦点検出領域32,36,37のいずれかの領域の一部を含む各画素ブロックは、焦点検出領域32,33の交差点の画素20(ここでは、画素20L)を含む1つの画素ブロック60(本実施の形態では、この画素ブロック60は、特異な画素ブロックとなっているので、他の画素ブロックと区別するべく、図4において符号60を付している。)を除いて、対応する焦点検出領域に配置され瞳分割に関して対をなす2個のAF用画素20F(AF用画素20RとAF用画素20L)と、2個の撮像用画素20Aとからなる。Y軸方向に延びた焦点検出領域33〜35のいずれかの領域の一部を含む各画素ブロックは、画素ブロック60を除いて、対応する焦点検出領域に配置され瞳分割に関して対をなす2個のAF用画素20F(AF用画素20UとAF用画素20D)と、2個の撮像用画素20Aとからなる。画素ブロック60は、対応する焦点検出領域に配置された3個のAF用画素20F(AF用画素20RとAF用画素20LとAF用画素20U)と、1個の撮像用画素20Aとからなる。画素ブロック60にはAF用画素20Uと対をなすAF用画素20Dが設けられていないので、画素ブロック60のAF用画素20Uからの焦点検出用信号は実際には焦点検出用に用いることはできない。よって、画素ブロック60のAF用画素20Uは、撮像用画素20Aで置き換えてもよい。焦点検出領域32〜37のいずれの領域の一部も含まない各画素ブロックは、4個の撮像用画素20Aからなる。   In the present embodiment, each pixel block including a part of one of the focus detection areas 32, 36, and 37 extending in the X-axis direction is the pixel 20 (here, the intersection) of the focus detection areas 32 and 33. One pixel block 60 including the pixel 20L) (in the present embodiment, this pixel block 60 is a unique pixel block. Therefore, in order to distinguish it from other pixel blocks, reference numeral 60 is assigned in FIG. 2), two AF pixels 20F (AF pixel 20R and AF pixel 20L) which are arranged in the corresponding focus detection area and make a pair with respect to pupil division, and two imaging pixels 20A Consists of. Each pixel block including a part of any one of the focus detection areas 33 to 35 extending in the Y-axis direction is arranged in the corresponding focus detection area except for the pixel block 60 and is paired with respect to pupil division. AF pixel 20F (AF pixel 20U and AF pixel 20D) and two imaging pixels 20A. The pixel block 60 includes three AF pixels 20F (an AF pixel 20R, an AF pixel 20L, and an AF pixel 20U) arranged in a corresponding focus detection region, and one imaging pixel 20A. Since the pixel block 60 is not provided with the AF pixel 20D paired with the AF pixel 20U, the focus detection signal from the AF pixel 20U of the pixel block 60 cannot actually be used for focus detection. . Therefore, the AF pixel 20U of the pixel block 60 may be replaced with the imaging pixel 20A. Each pixel block that does not include a part of any of the focus detection areas 32 to 37 includes four imaging pixels 20A.

このようにして、本実施の形態では、AF用画素20R,20Lは、各焦点検出領域32,36,37において、X軸方向に並んだ2つ以上の画素ブロックに渡って、同一の行において順次隣り合うように一直線状に配置されている。また、AF用画素20U,20Dは、各焦点検出領域33〜35において、Y軸方向に並んだ2つ以上の画素ブロックに渡って、同一の列において順次隣り合うように一直線状に配置されている。   In this way, in the present embodiment, the AF pixels 20R and 20L are arranged in the same row across two or more pixel blocks arranged in the X-axis direction in each of the focus detection areas 32, 36, and 37. They are arranged in a straight line so as to be sequentially adjacent. Further, the AF pixels 20U and 20D are arranged in a straight line so as to be sequentially adjacent to each other in the same column over two or more pixel blocks arranged in the Y-axis direction in each of the focus detection areas 33 to 35. Yes.

撮影レンズ2の焦点調節状態を検出する際には、AF用画素20Fから出力される焦点検出用信号が用いられる。また、撮像時には、2個のAF用画素20F及び2個の撮像用画素20Aからなる画素ブロックに関しては、2個の撮像用画素20Aの出力が、当該画素ブロックの撮像用信号として使用される。すなわち、まず、2個の撮像用画素20Aから個別に出力される撮像用信号は、固体撮像素子3内あるいは固体撮像素子3外にて合算される。しかし、2個のAF用画素20Fは、撮像用信号を生成しない。そこで、同一画素ブロックの4個の画素が配置される領域は、概略同一の光量であると近似する。そして、前記合算された撮像用信号は、更に2倍にされて4個分の画素の撮像用信号とするのである。なお、画素ブロック60については、1個の撮像用画素20Aの撮像用信号を4倍にして4個分の画素の撮像用信号とすればよい。   When detecting the focus adjustment state of the photographic lens 2, a focus detection signal output from the AF pixel 20F is used. Further, at the time of imaging, regarding the pixel block composed of the two AF pixels 20F and the two imaging pixels 20A, the outputs of the two imaging pixels 20A are used as imaging signals for the pixel blocks. That is, first, the imaging signals individually output from the two imaging pixels 20 </ b> A are added up inside or outside the solid-state imaging device 3. However, the two AF pixels 20F do not generate an imaging signal. Therefore, it is approximated that areas where four pixels of the same pixel block are arranged have substantially the same amount of light. Then, the combined imaging signal is further doubled to obtain an imaging signal for four pixels. For the pixel block 60, the imaging signal of one imaging pixel 20A may be quadrupled to obtain an imaging signal for four pixels.

換言すれば、本固体撮像素子3では、撮像時にAF用画素20Fを補間する場合、当該AF用画素20Fに隣接する撮像用画素20Aの信号を補間用の信号として使用することができる。したがって、本実施の形態では、個々の画素をベイヤー配列に従って又はベイヤー配列に準じて配列する固体撮像素子に比べて、AF用画素20Fに関する補間の精度を向上させて画質を向上させることができる。もっとも、本発明では、個々の画素をベイヤー配列に従って又はベイヤー配列に準じて配列してもよい。その例を、後に第2の実施の形態として説明する。   In other words, in the present solid-state imaging device 3, when the AF pixel 20F is interpolated during imaging, the signal of the imaging pixel 20A adjacent to the AF pixel 20F can be used as an interpolation signal. Therefore, in the present embodiment, it is possible to improve the image quality by improving the accuracy of interpolation related to the AF pixel 20F as compared with the solid-state imaging device in which individual pixels are arranged according to the Bayer arrangement or according to the Bayer arrangement. However, in the present invention, individual pixels may be arranged according to the Bayer arrangement or according to the Bayer arrangement. An example thereof will be described later as a second embodiment.

なお、4個の撮像用画素20Aからなる画素ブロックに関しては、4個の撮像用画素20Aから個別に出力される撮像用信号は、固体撮像素子3内あるいは固体撮像素子3外にて合算される。合算された信号は、その画素ブロックの画像情報となる。   Note that regarding the pixel block including the four imaging pixels 20 </ b> A, the imaging signals individually output from the four imaging pixels 20 </ b> A are added together inside or outside the solid-state imaging device 3. . The added signal becomes image information of the pixel block.

図10は、図1中の固体撮像素子3の1つの画素ブロックをなす2×2個の画素20を示す回路図である。図10は、焦点検出領域33の一部を含む画素ブロック(図4参照)、すなわち、2個のAF用画素20F(AF用画素20UとAF用画素20D)及び2個の撮像用画素20Aを示している。   FIG. 10 is a circuit diagram showing 2 × 2 pixels 20 forming one pixel block of the solid-state imaging device 3 in FIG. FIG. 10 shows a pixel block (see FIG. 4) including a part of the focus detection area 33, that is, two AF pixels 20F (AF pixel 20U and AF pixel 20D) and two imaging pixels 20A. Show.

本実施の形態では、いずれの画素20(撮像用画素20A、AF用画素20R、AF用画素20L、AF用画素20U、AF用画素20D)も、同一の回路構成を有している。各画素は、入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部としてのフォトダイオード41と、前述した電荷を受け取って前述した電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部としてのフローティングディフュージョン(FD)81と、FD81の電位に応じた信号を出力する増幅部としての画素アンプ82と、フォトダイオード41からFD81に電荷を転送する電荷転送部としての転送トランジスタ83と、FD81の電位をリセットするリセット部としてのリセットトランジスタ84と、当該画素20を選択する選択部としての選択トランジスタ85と、を備えている。なお、図10において、Vddは電源である。この画素20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。   In the present embodiment, all of the pixels 20 (the imaging pixel 20A, the AF pixel 20R, the AF pixel 20L, the AF pixel 20U, and the AF pixel 20D) have the same circuit configuration. Each pixel has a photodiode 41 as a photoelectric conversion unit that generates and accumulates charges according to incident light, and a floating diffusion (FD) as a charge-voltage conversion unit that receives the charges and converts the charges into voltages. 81, a pixel amplifier 82 as an amplifier that outputs a signal corresponding to the potential of the FD 81, a transfer transistor 83 as a charge transfer unit that transfers charges from the photodiode 41 to the FD 81, and a reset unit that resets the potential of the FD 81 And a selection transistor 85 as a selection unit for selecting the pixel 20. In FIG. 10, Vdd is a power source. The circuit configuration of the pixel 20 is general as a circuit configuration of a unit pixel of the CMOS solid-state imaging device.

本実施の形態では、転送トランジスタ83、画素アンプ82、リセットトランジスタ84、選択トランジスタ85は、いずれもNMOSトランジスタで構成されている。   In this embodiment, the transfer transistor 83, the pixel amplifier 82, the reset transistor 84, and the selection transistor 85 are all configured by NMOS transistors.

各画素20の転送トランジスタ83のゲート電極は、画素行ごとに共通に接続されて、垂直走査回路21から駆動配線23を介して駆動信号φTGが供給される。各画素20の選択トランジスタ85のゲート電極は、画素行毎に共通に接続されて、垂直走査回路21から駆動配線23を介して駆動信号φSが供給される。各画素20のリセットトランジスタ84のゲート電極は、画素行毎に共通に接続されて、垂直走査回路21から駆動配線23を介して駆動信号φFDRが供給される。   The gate electrode of the transfer transistor 83 of each pixel 20 is commonly connected to each pixel row, and a drive signal φTG is supplied from the vertical scanning circuit 21 via the drive wiring 23. The gate electrode of the selection transistor 85 of each pixel 20 is commonly connected to each pixel row, and a drive signal φS is supplied from the vertical scanning circuit 21 via the drive wiring 23. The gate electrode of the reset transistor 84 of each pixel 20 is commonly connected to each pixel row, and a drive signal φFDR is supplied from the vertical scanning circuit 21 via the drive wiring 23.

図11は、固体撮像素子3の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、ローリングシャッタの場合の例を示している。なお、ここでは、撮像用信号を出力することで説明する。しかし、焦点検出用信号を出力する場合も、読み出す領域(行、列)が限定されるだけであり、基本的に同じである。   FIG. 11 is a timing chart illustrating an operation example of the solid-state imaging device 3. This example shows an example of a rolling shutter. Here, the description will be made by outputting an imaging signal. However, when a focus detection signal is output, only the area (row, column) to be read is limited and is basically the same.

まず、選択行のφFDRがハイとなっている間にφTGがハイ、ローとされることによりフォトダイオード41がリセットされる。所定時間経過後に、φSがハイとされて、選択行の選択トランジスタ85がオンとされる。φSがハイの開始時点から一定時間だけφFDRがハイにされてFD81のレベルが基準レベルにリセットされ、その後φFDRがローにされる。次いで、FD81の基準レベルに応じたレベル(ダークレベル)が、画素アンプ82から垂直信号線25を介してCDS回路27に蓄積される。   First, while φTG is high and low while φFDR of the selected row is high, the photodiode 41 is reset. After a predetermined time has elapsed, φS is set high and the selection transistor 85 in the selected row is turned on. φFDR is set high for a certain period from the start of φS high, the level of FD81 is reset to the reference level, and then φFDR is set low. Next, a level (dark level) corresponding to the reference level of the FD 81 is accumulated in the CDS circuit 27 from the pixel amplifier 82 via the vertical signal line 25.

次いで、φTGが再度ハイ、ローとされる。これにより、フォトダイオード41に蓄積されていた電荷がFD81に転送される。その後、基準レベルとこの電荷による信号の重畳された信号に応じたレベルの信号が、画素アンプ82から垂直信号線25を介してCDS回路27に蓄積される。そして、CDS回路27によって、ここで蓄積された信号と先のダークレベルとの差分を取ることで得た撮像用信号が出力される。そして、順次各列の撮像用信号が水平信号線に出力される。   Next, φTG is set to high and low again. Thereby, the electric charge accumulated in the photodiode 41 is transferred to the FD 81. Thereafter, a signal having a level corresponding to a signal obtained by superimposing the reference level and the signal due to the electric charge is accumulated in the CDS circuit 27 from the pixel amplifier 82 via the vertical signal line 25. Then, the CDS circuit 27 outputs an imaging signal obtained by taking the difference between the signal accumulated here and the previous dark level. Then, the imaging signals for each column are sequentially output to the horizontal signal line.

その後、次の行が選択されて同様に信号が出力されていく。   Thereafter, the next row is selected and signals are output in the same manner.

図12は、固体撮像素子3の他の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、全画素同時に露光する場合の例を示している。まず、全行のφFDRがハイとされている状態で全行同時にφTGがハイとされる。これにより、全画素20のフォトダイオード41に蓄積されていた電荷が同時にリセットされる。なお、φTGがローにされた時点からφTGが再度ハイとされるまでの時間が、露光時間となる。   FIG. 12 is a timing chart showing another operation example of the solid-state imaging device 3. In this example, all pixels are exposed simultaneously. First, φTG is set to high at the same time in all rows while φFDR is set to high for all rows. As a result, the charges accumulated in the photodiodes 41 of all the pixels 20 are simultaneously reset. Note that the exposure time is the time from when φTG goes low until φTG goes high again.

所定時間経過後、選択行のφSがハイとされる。次いで、φTGが再度ハイ、ローとされる(この動作は全行同時に行われる。)。これにより、全行同時に、フォトダイオード41に蓄積されていた電荷がFD81に転送される。選択行においては、この電荷による信号に応じたレベルの信号が、画素アンプ82から垂直信号線25を介してCDS回路27に蓄積される。ここでは、CDS回路27は、ダークレベルを利用した相関二重サンプリング処理(CDS処理)は行わず、単に、前記電荷による信号に応じたレベルの信号を一時的に蓄積する回路として用いられる。そして、順次各列の撮像用信号が水平信号線に出力される。   After a predetermined time has elapsed, φS of the selected row is set high. Next, φTG is set to high and low again (this operation is performed simultaneously for all rows). As a result, the charges accumulated in the photodiodes 41 are transferred to the FD 81 simultaneously for all the rows. In the selected row, a signal having a level corresponding to the signal due to the charge is accumulated in the CDS circuit 27 from the pixel amplifier 82 via the vertical signal line 25. Here, the CDS circuit 27 does not perform the correlated double sampling process (CDS process) using the dark level, but is simply used as a circuit for temporarily storing a signal having a level corresponding to the signal based on the charge. Then, the imaging signals for each column are sequentially output to the horizontal signal line.

その後、次の行が選択されて同様に信号が出力されていく。   Thereafter, the next row is selected and signals are output in the same manner.

ここでは、簡略化のため、CDS処理を行わないものとして説明した。しかしながら、全画素同時に露光する場合であっても、CDS処理を行うことが好ましいことは、言うまでもない。この場合には、例えば、前記特許文献1(特開平11−177076号公報)に開示されているように、フォトダイオード41とFD81との間に、フォトダイオード41からの電荷を一時的に蓄積する蓄積部(容量)を設け、転送トランジスタ83の代わりに、フォトダイオード41から前記蓄積部に電荷を転送する第1の転送トランジスタ、及び、前記蓄積部からFD81に電荷を転送する第2の転送トランジスタを設ければよい。   Here, for the sake of simplification, the CDS process is not performed. However, it is needless to say that it is preferable to perform the CDS process even when all pixels are exposed simultaneously. In this case, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-177076), the charge from the photodiode 41 is temporarily accumulated between the photodiode 41 and the FD 81. A storage unit (capacitance) is provided, and instead of the transfer transistor 83, a first transfer transistor that transfers charges from the photodiode 41 to the storage unit, and a second transfer transistor that transfers charges from the storage unit to the FD 81 May be provided.

ここで、本実施の形態による電子カメラ1の動作の一例について、説明する。   Here, an example of the operation of the electronic camera 1 according to the present embodiment will be described.

操作部9aのレリーズ釦の半押し操作が行われると、電子カメラ1内のマイクロプロセッサ9は、その半押し操作に同期して撮像制御部4を駆動する。撮像制御部4は、被写体の確認を行うために予め定めた公知の手法により、撮像用画素20Aのうちの全画素又は所定画素から被写体確認用の撮像信号を読み出し、メモリ7に蓄積する。このとき、全画素を読み出す場合は、例えば、前記図11又は図12に示す動作と同様の動作を行う。そして、画像処理部13は、その信号から、画像認識技術を利用して被写体を認識する。例えば、顔認識モードの場合、被写体として顔を認識する。このとき、画像処理部13は、被写体の位置及び形状を得る。   When the half-press operation of the release button of the operation unit 9a is performed, the microprocessor 9 in the electronic camera 1 drives the imaging control unit 4 in synchronization with the half-press operation. The imaging control unit 4 reads an imaging signal for subject confirmation from all the pixels of the imaging pixel 20A or a predetermined pixel and stores it in the memory 7 by a known method predetermined for confirming the subject. At this time, when all the pixels are read out, for example, the same operation as that shown in FIG. 11 or 12 is performed. Then, the image processing unit 13 recognizes the subject from the signal using image recognition technology. For example, in the face recognition mode, a face is recognized as a subject. At this time, the image processing unit 13 obtains the position and shape of the subject.

その後、マイクロプロセッサ9は、先に得られた被写体の位置及び形状に従って、焦点検出領域32〜37のうちから、被写体に対する焦点調節状態を精度良く検出するのに最適な、焦点検出に用いるべき、オートフォーカス用ラインセンサに相当する焦点検出領域を設定する。また、マイクロプロセッサ9は、前記認識結果等に基づいて、焦点検出用の撮影条件(絞り、焦点調節状態、シャッタ時間等)を設定する。   Thereafter, the microprocessor 9 should be used for focus detection, which is optimal for accurately detecting the focus adjustment state with respect to the subject from the focus detection regions 32 to 37 according to the position and shape of the subject obtained previously. A focus detection area corresponding to the autofocus line sensor is set. Further, the microprocessor 9 sets shooting conditions (aperture, focus adjustment state, shutter time, etc.) for focus detection based on the recognition result and the like.

引き続いて、マイクロプロセッサ9は、先に設定した絞り等の条件となるようにレンズ制御部2aを作動させ、先に設定したシャッタ時間等の条件でかつ先に設定した焦点検出領域のAF用画素20Fの画素列の座標に従って、撮像制御部4を駆動することで、焦点検出用信号を読み出し、メモリ7に蓄積する。このとき、前述した図11又は図12に示す動作と同様の動作によって、焦点検出用信号を読み出す。   Subsequently, the microprocessor 9 operates the lens control unit 2a so as to satisfy the previously set conditions such as the aperture, and the AF pixels in the focus detection area set previously under the conditions such as the previously set shutter time. A focus detection signal is read out and stored in the memory 7 by driving the imaging control unit 4 according to the coordinates of the 20F pixel column. At this time, the focus detection signal is read out by the same operation as that shown in FIG. 11 or FIG.

次に、マイクロプロセッサ9は、先に取得されメモリ7に格納された全画素の信号のうちから、先に設定した焦点検出領域のAF用画素20Fからの焦点検出用信号をピックアップし、それらの信号に基づいて瞳分割位相差方式に従った演算(焦点調節状態の検出処理)を焦点検出演算部10に行わせることで、焦点検出演算部10にデフォーカス量を算出させる。   Next, the microprocessor 9 picks up the focus detection signals from the AF pixels 20F in the focus detection area set in advance from among the signals of all the pixels acquired and stored in the memory 7, The focus detection calculation unit 10 is made to calculate the defocus amount by causing the focus detection calculation unit 10 to perform calculation (focus adjustment state detection processing) according to the pupil division phase difference method based on the signal.

次いで、マイクロプロセッサ9は、先に算出されたデフォーカス量に応じて合焦状態となるように、レンズ制御部2aに撮影レンズ2を調節させる。引き続いて、マイクロプロセッサ9は、本撮影のための撮影条件(絞り、シャッタ時間等)を設定する。   Next, the microprocessor 9 causes the lens control unit 2a to adjust the photographing lens 2 so that the in-focus state is obtained according to the previously calculated defocus amount. Subsequently, the microprocessor 9 sets shooting conditions (aperture, shutter time, etc.) for the main shooting.

次に、マイクロプロセッサ9は、本撮影のために設定した絞り等の条件となるようにレンズ制御部2aを作動させ、操作部9aのレリーズ釦の全押し操作に同期して、本撮影のために設定したシャッタ時間等の条件で撮像制御部4を駆動することで、画像信号を読み出して本撮影を行う。このとき、前述した図11又は図12に示す動作と同様の動作によって、撮像用信号を読み出す。撮像制御部4によって、この撮像用信号は、メモリ7に蓄積される。   Next, the microprocessor 9 operates the lens control unit 2a so as to satisfy the conditions such as the aperture set for the main shooting, and for the main shooting in synchronism with the full pressing operation of the release button of the operation unit 9a. By driving the imaging control unit 4 under the conditions such as the shutter time set to, the image signal is read out and actual imaging is performed. At this time, the imaging signal is read out by the same operation as that shown in FIG. 11 or FIG. The imaging control unit 4 accumulates the imaging signal in the memory 7.

次いで、マイクロプロセッサ9は、前述したような画素ブロック毎の4個分の画素の撮像用信号を得る処理(補間処理を含む)を画像処理部13に行わせ、これを画像信号としてメモリ7に蓄積させる。   Next, the microprocessor 9 causes the image processing unit 13 to perform processing (including interpolation processing) for obtaining imaging signals for four pixels for each pixel block as described above, and this is stored in the memory 7 as an image signal. Accumulate.

その後、マイクロプロセッサ9は、操作部9aの指令に基づき、必要に応じて画像処理部13や画像圧縮部12にて所望の処理を行い、記録部に処理後の信号を出力させ記録媒体11aに記録する。   Thereafter, the microprocessor 9 performs a desired process in the image processing unit 13 or the image compression unit 12 as necessary based on a command from the operation unit 9a, and outputs a processed signal to the recording unit to the recording medium 11a. Record.

本実施の形態では、前述したように、撮像用画素20Aには、赤色カラーフィルタ50R、緑色カラーフィルタ50G及び青色カラーフィルタ20Bのうちのいずれかが設けられているのに対し、AF画素20F(20R,20L,20U,20D)には、これらのカラーフィルタ50R,50G,50Bのいずれとも異なる光透過特性を有する光学フィルタとして、シアン色カラーフィルタ50Cyが設けられている。これらのカラーフィルタ50R,50G,50B,50Cyの光透過特性(分光感度特性)の一例を、図13乃至図16にそれぞれ示す。   In the present embodiment, as described above, the imaging pixel 20A is provided with any one of the red color filter 50R, the green color filter 50G, and the blue color filter 20B, whereas the AF pixel 20F ( 20R, 20L, 20U, and 20D) are provided with a cyan color filter 50Cy as an optical filter having light transmission characteristics different from any of these color filters 50R, 50G, and 50B. Examples of light transmission characteristics (spectral sensitivity characteristics) of these color filters 50R, 50G, 50B, and 50Cy are shown in FIGS. 13 to 16, respectively.

図13及び図16からわかるように、シアン色カラーフィルタ50Cyは、赤色カラーフィルタ50Rに比べて、赤色付近の長波長光の透過率がはるかに低い。したがって、シアン色カラーフィルタ50Cyが設けられたAF用画素20Fでは、カラーフィルタを全く設けない場合やシアン色カラーフィルタ50Cyに代えて赤色カラーフィルタ50Rを設ける場合に比べて、フォトダイオード41に入射した光に長波長成分がほとんど含まれなくなり、入射光が、比較的シリコン表面近傍で光電変換され、シリコン基板の深部では信号電荷がほとんど発生しなくなる。したがって、本実施の形態によれば、入射された波長の長い光によってAF用画素20Fで発生する電荷が隣接する撮像用画素20Aの方にドリフトされるという状況が、生じ難くなる。換言すれば、AF用画素20Fからこれに隣接する撮像用画素20Aへ混入する電荷が少なくなり、AF用画素20から隣接撮像用画素20Aへのクロストークを抑制することができる。このため、隣接する撮像用画素20Aのフォトダイオード41の電荷蓄積層にこの電荷が捕捉されて撮像用信号が増大してしまうことはない。よって、AF用画素20F付近以外の領域の撮像用画素20Aから得られる撮像用信号と、AF用画素20F付近の領域の撮像用画素20Aから得られる撮像用信号との間で、信号の大きさに差が生じず、高品質の画像を得ることができる。   As can be seen from FIGS. 13 and 16, the cyan color filter 50Cy has a much lower transmittance of long-wavelength light near the red color than the red color filter 50R. Therefore, in the AF pixel 20F provided with the cyan color filter 50Cy, it is incident on the photodiode 41 as compared with the case where no color filter is provided or when the red color filter 50R is provided instead of the cyan color filter 50Cy. Long-wave components are hardly included in the light, and incident light is photoelectrically converted relatively near the silicon surface, and signal charges are hardly generated in the deep part of the silicon substrate. Therefore, according to the present embodiment, it is difficult to cause a situation in which charges generated in the AF pixel 20F are drifted toward the adjacent imaging pixel 20A by the incident light having a long wavelength. In other words, the charge mixed from the AF pixel 20F to the adjacent imaging pixel 20A is reduced, and crosstalk from the AF pixel 20 to the adjacent imaging pixel 20A can be suppressed. For this reason, this charge is not trapped in the charge storage layer of the photodiode 41 of the adjacent imaging pixel 20A, and the imaging signal does not increase. Therefore, the magnitude of the signal between the imaging signal obtained from the imaging pixel 20A in the region other than the vicinity of the AF pixel 20F and the imaging signal obtained from the imaging pixel 20A in the region near the AF pixel 20F is large. Therefore, a high quality image can be obtained.

また、図16からわかるように、シアン色カラーフィルタ50Cyは、青色から緑色に渡る比較的広い波長域で透過率が比較的高い。したがって、本実施の形態によれば、AF用画素20Fに、シアン色カラーフィルタ50Cyに代えて、青色カラーフィルタ50B又は緑色カラーフィルタ50Gを設ける場合に比べて、AF用画素20Fに対する入射光量が増大し、ひいては焦点検出の精度が高まる。   As can be seen from FIG. 16, the cyan color filter 50Cy has a relatively high transmittance in a relatively wide wavelength range from blue to green. Therefore, according to the present embodiment, the amount of incident light on the AF pixel 20F is increased as compared with the case where the blue color filter 50B or the green color filter 50G is provided in the AF pixel 20F instead of the cyan color filter 50Cy. As a result, the accuracy of focus detection increases.

このように、本実施の形態によれば、AF用画素20Fにシアン色カラーフィルタ50Cyが設けられているので、AF用画素20Fに対する入射光量を増大させて焦点検出の精度を高めるという効果(以下、「AF用入射光量増大効果」という。)をある程度確保しつつ、AF用画素20から隣接撮像用画素20Aへのクロストークを低減して高品質の画像を得るという効果(以下、「クロストーク低減効果」という。)を得ることができる。   Thus, according to the present embodiment, since the cyan color filter 50Cy is provided in the AF pixel 20F, the effect of increasing the accuracy of focus detection by increasing the amount of incident light on the AF pixel 20F (hereinafter referred to as the following). , “Referred to as“ increased incident light amount for AF ”) to some extent while reducing the crosstalk from the AF pixel 20 to the adjacent imaging pixel 20A (hereinafter referred to as“ crosstalk ”). A reduction effect ”).

前述した特許文献4に開示された固体撮像素子よりも前は、AF用入射光量増大効果が看過されており、これに従えば、AF用画素20には、撮像用画素20Aに設けられているR,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50Bのいずれかが設けられることになる。これに対し、AF用入射光量増大効果に着目した特許文献4に従えば、AF用画素20にはカラーフィルタは全く設けられない。このように、従来の技術常識に従えば、「クロストーク低減効果」は全く看過されており、AF用画素20には、撮像用画素20Aに設けられているR,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50Bのいずれかが設けられるか、カラーフィルタが全く設けられないかの、いずれかしかない。従来は、AF用画素20Fに、撮像用画素20Aに設けられているR,G,Bのカラーフィルタ50R,50G,50B以外のカラーフィルタを設けることは、想到し得なかった。   Prior to the solid-state imaging device disclosed in Patent Document 4 described above, the effect of increasing the incident light amount for AF is overlooked. According to this, the AF pixel 20 is provided in the imaging pixel 20A. One of the R, G, and B color filters 50R, 50G, and 50B is provided. On the other hand, according to Patent Document 4 focusing on the AF incident light amount increasing effect, the AF pixel 20 is not provided with any color filter. As described above, according to the conventional technical common sense, the “crosstalk reduction effect” is completely overlooked, and the R, G, B color filter 50R provided in the imaging pixel 20A is included in the AF pixel 20. , 50G, 50B, or no color filter is provided. Conventionally, it has not been conceivable to provide the AF pixel 20F with color filters other than the R, G, B color filters 50R, 50G, 50B provided in the imaging pixel 20A.

AF用画素20Fにシアン色カラーフィルタ50Cyに代えて赤色カラーフィルタ50Rを設けると、赤色カラーフィルタ50Rは図13に示すように青色から緑色に渡る波長域の成分をカットするとともに長波長光を透過させるので、AF用入射光量増大効果が全く得られないだけでなく、クロストーク低減効果も得られない。   When a red color filter 50R is provided in the AF pixel 20F instead of the cyan color filter 50Cy, the red color filter 50R cuts components in the wavelength range from blue to green and transmits long wavelength light as shown in FIG. Therefore, not only the effect of increasing the incident light quantity for AF but also the effect of reducing crosstalk cannot be obtained.

AF用画素20Fにシアン色カラーフィルタ50Cyに代えて青色カラーフィルタ50B又は緑色カラーフィルタ50Gを設けると、これらのカラーフィルタ50B,50Gは図14及び図15に示すように青色又は緑色の波長域の成分を選択的に透過させるので、クロストーク低減効果は得られるものの、AF用入射光量増大効果は全く得られない。   When the blue color filter 50B or the green color filter 50G is provided in the AF pixel 20F in place of the cyan color filter 50Cy, these color filters 50B and 50G have a blue or green wavelength range as shown in FIGS. Since the component is selectively transmitted, the effect of increasing the incident light amount for AF cannot be obtained at all although the effect of reducing the crosstalk is obtained.

AF用画素20Fにカラーフィルタを全く設けないと、いずれの波長域の成分もカットされないので、大きなAF用入射光量増大効果が得られるものの、クロストーク低減効果は全く得られない。   If no color filter is provided in the AF pixel 20F, components in any wavelength region are not cut, so that a large AF incident light amount increasing effect can be obtained, but no crosstalk reducing effect can be obtained.

このように、従来の技術常識に従った場合、クロストーク低減効果とAF用入射光量増大効果との間の二者択一的な状態となってしまい、両者をバランスさせることができなかったのである。これに対し、本実施の形態では、これまで看過されて来たクロストーク低減効果に新たに着目し、AF用画素20Fにシアン色カラーフィルタ50Cyを設けることで、トレードオフ関係にあったクロストーク低減効果とAF用入射光量増大効果とのバランスを図っているのである。   As described above, when the conventional technical common sense is followed, it becomes an alternative state between the effect of reducing the crosstalk and the effect of increasing the incident light amount for AF, and the two cannot be balanced. is there. In contrast, in the present embodiment, a new focus is placed on the effect of reducing crosstalk that has been overlooked so far, and a cyan color filter 50 </ b> Cy is provided in the AF pixel 20 </ b> F, so that crosstalk that has a trade-off relationship is achieved. The balance between the reduction effect and the AF incident light increase effect is achieved.

以上の説明からわかるように、クロストーク低減効果及びAF用入射光量増大効果の両方のバランスを取って両方ともその効果を高めるためには、理想的には、AF用画素20Fに設ける光学フィルタは、赤色付近の所定の遮断波長よりも高い波長域の成分の透過率がゼロでありかつ前記遮断波長よりも低い波長域の成分の透過率が100%である光透過特性を有することが、好ましい。本実施の形態では、このような理想的な光透過特性に比較的近い光透過特性を有する光学フィルタとして、シアン色カラーフィルタ50CyがAF用画素20Fに設けられているのである。   As can be seen from the above description, in order to balance both the crosstalk reduction effect and the AF incident light amount increase effect and to enhance both, ideally, the optical filter provided in the AF pixel 20F is It is preferable that the transmittance of the component in the wavelength region higher than the predetermined cutoff wavelength near red is zero and the transmittance of the component in the wavelength region lower than the cutoff wavelength is 100%. . In the present embodiment, a cyan color filter 50Cy is provided in the AF pixel 20F as an optical filter having a light transmission characteristic relatively close to such an ideal light transmission characteristic.

しかしながら、AF用画素20Fにシアン色カラーフィルタ50Cyに代えて青色カラーフィルタ50B又は緑色カラーフィルタ50Gを設ける場合に比べて大きい入射光量増大効果が得られる一方、AF用画素20Fにシアン色カラーフィルタ50Cyに代えて赤色カラーフィルタ50Rを設ける場合に比べて大きいクロストーク低減効果が得られれば、前述した従来の2社択一状態に比べて、好ましい。よって、本発明では、このような状態を実現するための条件を満たせばよく、AF用画素20Fに設ける光学フィルタは、必ずしもシアン色カラーフィルタ50Cyに限定されるものではない。   However, compared to the case where the blue color filter 50B or the green color filter 50G is provided in place of the cyan color filter 50Cy on the AF pixel 20F, a larger incident light amount increasing effect can be obtained, while the cyan color filter 50Cy is provided on the AF pixel 20F. If a large crosstalk reduction effect is obtained as compared with the case where the red color filter 50R is provided instead of the above, it is preferable as compared with the conventional two-company selection state. Therefore, in the present invention, it is only necessary to satisfy the conditions for realizing such a state, and the optical filter provided in the AF pixel 20F is not necessarily limited to the cyan color filter 50Cy.

そのような条件の一例としては、AF用画素20Fに設けられる光学フィルタの、400nm以上600nm以下の波長域における透過率の波長に関する積分値が、緑色カラーフィルタ50Gの当該積分値及び青色カラーフィルタ50Bの当該積分値のいずれよりも大きく、かつ、前記光学フィルタの、600nm以上700nm以下の波長域における透過率の波長に関する積分値が、赤色カラーフィルタ50Rの当該積分値よりも小さいこと、を挙げることができる。図13乃至図16からわかるように、シアン色カラーフィルタ50Cyは、この条件を満たしている。このとき、クロストーク低減効果をより高めるためには、600nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は20%以下であることが、より好ましい。図16からわかるように、シアン色カラーフィルタ50Cyはこれに合致している。また、入射光量増大効果をより高めるためには、410nm以上550nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は40%以上であることが、より好ましい。図16からわかるように、シアン色カラーフィルタ50Cyはこれに合致している。   As an example of such a condition, the integrated value of the optical filter provided in the AF pixel 20F with respect to the wavelength of transmittance in the wavelength region of 400 nm to 600 nm is the integrated value of the green color filter 50G and the blue color filter 50B. The integral value relating to the wavelength of transmittance in the wavelength region of 600 nm to 700 nm of the optical filter is smaller than the integral value of the red color filter 50R. Can do. As can be seen from FIGS. 13 to 16, the cyan color filter 50Cy satisfies this condition. At this time, in order to further enhance the crosstalk reduction effect, it is more preferable that the transmittance of the optical filter in the wavelength region of 600 nm or more and 650 nm or less is 20% or less. As can be seen from FIG. 16, the cyan color filter 50Cy matches this. In order to further enhance the effect of increasing the amount of incident light, the transmittance of the optical filter in the wavelength region of 410 nm or more and 550 nm or less is more preferably 40% or more. As can be seen from FIG. 16, the cyan color filter 50Cy matches this.

前述したような条件の他の例としては、AF用画素20Fに設けられる光学フィルタの420nm以上500nm以下の波長域における透過率が30%以上であり、前記光学フィルタの590nm以上650nm以下の波長域における透過率が30%以下であること、を挙げることができる。このとき、クロストーク低減効果をより高めるためには、570nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率が30%以下であることがより好ましく、550nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は30%以下であることがより一層好ましい。また、入射光量増大効果をより高めるためには、410nm以上510nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率が30%以上であることがより好ましく、400nm以上520nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率が30%以上であることがより一層好ましい。   As another example of the conditions as described above, the transmittance of the optical filter provided in the AF pixel 20F in the wavelength range of 420 nm to 500 nm is 30% or more, and the optical filter has a wavelength range of 590 nm to 650 nm. It can be mentioned that the transmittance at 30 is 30% or less. At this time, in order to further enhance the crosstalk reduction effect, the transmittance of the optical filter in the wavelength range of 570 nm to 650 nm is more preferably 30% or less, and the optical filter in the wavelength range of 550 nm to 650 nm is more preferable. The transmittance of is more preferably 30% or less. In order to further enhance the effect of increasing the amount of incident light, the transmittance of the optical filter in the wavelength region of 410 nm to 510 nm is more preferably 30% or more, and the optical filter in the wavelength region of 400 nm to 520 nm is more preferable. More preferably, the transmittance is 30% or more.

[第2の実施の形態]   [Second Embodiment]

図17は、本発明の第2の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子70の画素の配置を模式的に示す一部拡大概略平面図であり、図4に対応している。図17において、図4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。   FIG. 17 is a partially enlarged schematic plan view schematically showing the arrangement of pixels of the solid-state imaging device 70 used in the electronic camera according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. . 17, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 4 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、基本的に、固体撮像素子3に代えて固体撮像素子70が用いられている点のみである。固体撮像素子70が固体撮像素子3と異なる所は、個々の撮像用画素20Aをベイヤー配列に従って配列した点のみである。   This embodiment is different from the first embodiment only in that a solid-state image sensor 70 is basically used instead of the solid-state image sensor 3. The only difference between the solid-state imaging device 70 and the solid-state imaging device 3 is that the individual imaging pixels 20A are arranged according to the Bayer array.

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。   Also in this embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained.

[第3の実施の形態]   [Third Embodiment]

図18は、本発明の第3の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子90の画素の配置を模式的に示す一部拡大概略平面図であり、図4に対応している。図18において、図4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。   FIG. 18 is a partially enlarged schematic plan view schematically showing the arrangement of pixels of the solid-state imaging device 90 used in the electronic camera according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. . 18, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 4 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、基本的に、固体撮像素子3に代えて固体撮像素子90が用いられている点のみである。固体撮像素子90が固体撮像素子3と異なる所は、以下に説明する点のみである。   This embodiment is different from the first embodiment only in that a solid-state image sensor 90 is basically used instead of the solid-state image sensor 3. The solid-state image sensor 90 is different from the solid-state image sensor 3 only in the points described below.

固体撮像素子90では、固体撮像素子3において、全てのAF用画素20R,20LがそれぞれAF用画素20Hで置き換えられ、全てのAF用画素20U,20DがそれぞれAF用画素20Vで置き換えられている。   In the solid-state imaging device 90, in the solid-state imaging device 3, all the AF pixels 20R and 20L are replaced by AF pixels 20H, and all the AF pixels 20U and 20D are respectively replaced by AF pixels 20V.

図19(a)はAF用画素20Hの主要部を模式的に示す概略平面図、図19(b)は図19(a)中のX7−X8線に沿った概略断面図である。図20(a)はAF用画素20Vの主要部を模式的に示す概略平面図、図20(b)は図20(a)中のY5−Y6線に沿った概略断面図である。図21は、固体撮像素子90の1つの画素ブロックをなす2×2個の画素を示す回路図である。図21は、焦点検出領域33の一部を含む画素ブロック(図18参照)、すなわち、2個のAF用画素20V及び2個の撮像用画素20Aを示している。図19乃至図21において、図5、図6及び図10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。   FIG. 19A is a schematic plan view schematically showing the main part of the AF pixel 20H, and FIG. 19B is a schematic cross-sectional view taken along line X7-X8 in FIG. 19A. 20A is a schematic plan view schematically showing the main part of the AF pixel 20V, and FIG. 20B is a schematic cross-sectional view taken along line Y5-Y6 in FIG. 20A. FIG. 21 is a circuit diagram showing 2 × 2 pixels forming one pixel block of the solid-state imaging device 90. FIG. 21 illustrates a pixel block including a part of the focus detection area 33 (see FIG. 18), that is, two AF pixels 20V and two imaging pixels 20A. 19 to 21, elements that are the same as or correspond to those in FIGS. 5, 6, and 10 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

AF用画素20HとAF用画素20Vは、同一の回路構成を有している。AF用画素20H,20Vが撮像用画素20Aと回路構成上異なる所は、1つのフォトダイオード41に代えて、それを2つに分割したような2つのフォトダイオード41a,41bを有する点と、これに伴い、1つの転送トランジスタ83に代えて、互いに独立して作動し得る2つの転送トランジスタ83a,83bを有する点のみである。転送トランジスタ83aはフォトダイオード41aからFD81へ電荷を転送し、転送トランジスタ83bはフォトダイオード41bからFD81へ電荷を転送する。   The AF pixel 20H and the AF pixel 20V have the same circuit configuration. The difference between the AF pixels 20H and 20V in terms of circuit configuration from the imaging pixel 20A is that, instead of one photodiode 41, two photodiodes 41a and 41b that are divided into two are provided. Accordingly, instead of one transfer transistor 83, only two transfer transistors 83a and 83b that can operate independently from each other are provided. The transfer transistor 83a transfers charge from the photodiode 41a to the FD 81, and the transfer transistor 83b transfers charge from the photodiode 41b to the FD 81.

図19、図20及び図5から理解される通り、AF用画素20Hでは、フォトダイオード41a,41bは、フォトダイオード41に相当するフォトダイオードを−X側と+X側に2分割することによって構成されている。AF用画素20Vでは、フォトダイオード41a,41bは、フォトダイオード41に相当するフォトダイオードを+Y側と−Y側に2分割することによって構成されている。   As understood from FIGS. 19, 20, and 5, in the AF pixel 20 </ b> H, the photodiodes 41 a and 41 b are configured by dividing a photodiode corresponding to the photodiode 41 into −X side and + X side. ing. In the AF pixel 20V, the photodiodes 41a and 41b are configured by dividing a photodiode corresponding to the photodiode 41 into + Y side and −Y side.

図19及び図20に示すように、AF用画素20H,20Vには、20R,20L,20U,20Dと同じく、シアン色カラーフィルタ50Cyが設けられている。   As shown in FIGS. 19 and 20, the AF pixels 20H and 20V are provided with a cyan color filter 50Cy as in the case of 20R, 20L, 20U, and 20D.

撮像用画素20Aの転送トランジスタ83及びAF用画素20V,20Hの一方の転送トランジスタ83aのゲート電極は、画素行ごとに共通に接続されて、垂直走査回路21から駆動配線23を介して駆動信号φTGAが供給される。AF用画素20V,20Hの他方の転送トランジスタ83bのゲート電極は、画素行毎に共通に接続されて、垂直走査回路21から駆動配線23を介して駆動信号φTGBが供給される。   The transfer transistor 83 of the imaging pixel 20A and the gate electrode of one of the transfer transistors 83a of the AF pixels 20V and 20H are connected in common to each pixel row, and the drive signal φTGA is connected from the vertical scanning circuit 21 via the drive wiring 23. Is supplied. The gate electrodes of the other transfer transistors 83b of the AF pixels 20V and 20H are connected in common to each pixel row, and a drive signal φTGB is supplied from the vertical scanning circuit 21 via the drive wiring 23.

図22は、固体撮像素子90の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、ローリングシャッタの場合に、撮像用信号を得る例を示している。この動作例は、前記第1の実施の形態において説明した図11に示す動作と同様である。φTGAを図11中のφTGと同一にしている。この例では、AF用画素20H,20Vからの信号は使用せず意味を持たないため、φTGBは任意でよい。したがって、図22にはφTGBを記載していない。   FIG. 22 is a timing chart showing an operation example of the solid-state image sensor 90. In this example, an imaging signal is obtained in the case of a rolling shutter. This operation example is the same as the operation shown in FIG. 11 described in the first embodiment. φTGA is the same as φTG in FIG. In this example, since signals from the AF pixels 20H and 20V are not used and have no meaning, φTGB may be arbitrary. Therefore, φTGB is not shown in FIG.

図23は、固体撮像素子90の他の動作例を示すタイミングチャートである。この例は、ローリングシャッタの場合に、焦点検出用信号を得る例を示している。図23に示す動作が図22に示す動作と異なる所は、2つのフォトダイオード41a,41bから信号を別々に読み出す点である。すなわち、図23に示す動作では、φSがハイとなり選択されている間は、AF用画素20H,20Vに関しては、一方のフォトダイオード41aの電荷を読み、次いで他方のフォトダイオード41bの電荷を読むようになっている。   FIG. 23 is a timing chart showing another example of the operation of the solid-state imaging device 90. In this example, a focus detection signal is obtained in the case of a rolling shutter. The operation shown in FIG. 23 is different from the operation shown in FIG. 22 in that signals are separately read from the two photodiodes 41a and 41b. That is, in the operation shown in FIG. 23, while φS is high and selected, the charge of one photodiode 41a is read and the charge of the other photodiode 41b is then read for the AF pixels 20H and 20V. It has become.

本実施例によっても、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態によれば、AF用画素として、それぞれ2つのフォトダイオード41a,41bを持つAF用画素20H,20Vが用いられているので、焦点検出用信号を得る場所の分布密度が高まる。したがって、焦点検出の精度がより高まる。   Also in this embodiment, the same advantages as those in the first embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, since the AF pixels 20H and 20V each having two photodiodes 41a and 41b are used as the AF pixels, the distribution density of the places where the focus detection signals are obtained increases. . Therefore, the accuracy of focus detection is further increased.

第1の実施の形態における固体撮像素子3を変形して本実施の形態における固体撮像素子90を得たのと同様に、前記第2の実施の形態における固体撮像素子70において、全てのAF用画素20R,20LをそれぞれAF用画素20Hで置き換えるとともに、全てのAF用画素20U,20DをそれぞれAF用画素20Vで置き換えてもよい。   Similarly to the case where the solid-state image pickup device 90 in the second embodiment is obtained by modifying the solid-state image pickup device 3 in the first embodiment, all the AF-use elements are used in the solid-state image pickup device 70 in the second embodiment. The pixels 20R and 20L may be replaced with AF pixels 20H, respectively, and all the AF pixels 20U and 20D may be replaced with AF pixels 20V, respectively.

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。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.

本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置としての電子カメラを示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the electronic camera as an imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1中の固体撮像素子3の概略構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows schematic structure of the solid-state image sensor 3 in FIG. 図1中の固体撮像素子3を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the solid-state image sensor 3 in FIG. 図3における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。FIG. 4 is a schematic enlarged view in which the vicinity of an intersection of a focus detection region in FIG. 3 is enlarged. 図4中の撮像用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the pixel for imaging in FIG. 図4中の所定のAF用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the predetermined AF pixel in FIG. 図4中の他の所定のAF用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the other predetermined AF pixel in FIG. 図4中の更に他の所定のAF用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the other predetermined AF pixel in FIG. 図4中の更に他の所定のAF用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the other predetermined AF pixel in FIG. 図1中の固体撮像素子の1つの画素ブロックをなす2×2個の画素を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing 2 × 2 pixels forming one pixel block of the solid-state imaging device in FIG. 1. 図1中の固体撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart illustrating an operation example of the solid-state imaging device in FIG. 1. 図1中の固体撮像素子の他の動作例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating another operation example of the solid-state imaging device in FIG. 1. 図4中の撮像用画素に設けられている赤色カラーフィルタの光透過特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of light transmission characteristics of a red color filter provided in the imaging pixel in FIG. 4. 図4中の撮像用画素に設けられている緑色カラーフィルタの光透過特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of light transmission characteristics of a green color filter provided in the imaging pixel in FIG. 4. 図4中の撮像用画素に設けられている青色カラーフィルタの光透過特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of light transmission characteristics of a blue color filter provided in the imaging pixel in FIG. 4. 図4中の撮像用画素に設けられているシアン色カラーフィルタの光透過特性の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of light transmission characteristics of a cyan color filter provided in the imaging pixel in FIG. 4. 本発明の第2の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子の画素配置を模式的に示す一部拡大概略平面図である。It is a partially expanded schematic plan view which shows typically the pixel arrangement | positioning of the solid-state image sensor used with the electronic camera by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態による電子カメラで用いられている固体撮像素子の画素配置を模式的に示す一部拡大概略平面図である。It is a partially expanded schematic plan view which shows typically the pixel arrangement | positioning of the solid-state image sensor used with the electronic camera by the 3rd Embodiment of this invention. 図18中の所定のAF用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the predetermined AF pixel in FIG. 図18中の他の所定のAF用画素の主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the other predetermined AF pixel in FIG. 図18に示す固体撮像素子の1つの画素ブロックをなす2×2個の画素を示す回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram showing 2 × 2 pixels forming one pixel block of the solid-state imaging device shown in FIG. 18. 図18に示す固体撮像素子の動作例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation example of the solid-state image sensor shown in FIG. 図18に示す固体撮像素子の他の動作例を示すタイミングチャートである。19 is a timing chart illustrating another operation example of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 18.

符号の説明Explanation of symbols

3 固体撮像素子
20A 撮像用画素
20R,20L,20U,20D AF用画素
50R 赤色カラーフィルタ
50G 緑色カラーフィルタ
50B 青色カラーフィルタ
50Cy シアン色カラーフィルタ50
3 Solid-state imaging device 20A Imaging pixels 20R, 20L, 20U, 20D AF pixels 50R Red color filter 50G Green color filter 50B Blue color filter 50Cy Cyan color filter 50

Claims (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、
2次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、
前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、
前記撮像用画素は、第1乃至第3のグループに分けられ、
前記第1のグループの前記撮像用画素には、赤色カラーフィルタが設けられ、
前記第2のグループの前記撮像用画素には、緑色カラーフィルタが設けられ、
前記第3のグループの前記撮像用画素には、青色カラーフィルタが設けられ、
前記焦点検出用画素には、前記赤色カラーフィルタ、前記緑色カラーフィルタ及び前記青色カラーフィルタのいずれとも異なる光透過特性を有する光学フィルタが設けられ、
420nm以上500nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、30%以上であり、
590nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、30%以下である、
ことを特徴とする固体撮像素子。
A solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed by an optical system,
A plurality of pixels having a photoelectric conversion unit that is two-dimensionally arranged and each generates and accumulates charges according to incident light,
The plurality of pixels output a plurality of imaging pixels that output an imaging signal for forming an image signal indicating the subject image, and a focus detection signal for detecting a focus adjustment state of the optical system. A plurality of focus detection pixels,
The imaging pixels are divided into first to third groups,
The imaging pixels of the first group are provided with a red color filter,
A green color filter is provided on the imaging pixels of the second group,
The imaging pixels of the third group are provided with a blue color filter,
The focus detection pixel is provided with an optical filter having a light transmission characteristic different from any of the red color filter, the green color filter, and the blue color filter,
The transmittance of the optical filter in the wavelength region of 420 nm or more and 500 nm or less is 30% or more,
The transmittance of the optical filter in the wavelength region of 590 nm or more and 650 nm or less is 30% or less.
A solid-state imaging device.
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、
2次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、
前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、
前記撮像用画素は、第1乃至第3のグループに分けられ、
前記第1のグループの前記撮像用画素には、赤色カラーフィルタが設けられ、
前記第2のグループの前記撮像用画素には、緑色カラーフィルタが設けられ、
前記第3のグループの前記撮像用画素には、青色カラーフィルタが設けられ、
前記焦点検出用画素には、前記赤色カラーフィルタ、前記緑色カラーフィルタ及び前記青色カラーフィルタのいずれとも異なる光透過特性を有する光学フィルタが設けられ、
前記光学フィルタの、400nm以上600nm以下の波長域における透過率の波長に関する積分値は、前記緑色カラーフィルタの当該積分値及び前記青色カラーフィルタの当該積分値のいずれよりも大きく、
前記光学フィルタの、600nm以上700nm以下の波長域における透過率の波長に関する積分値は、前記赤色カラーフィルタの当該積分値よりも小さい、
ことを特徴とする固体撮像素子。
A solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed by an optical system,
A plurality of pixels having a photoelectric conversion unit that is two-dimensionally arranged and each generates and accumulates charges according to incident light,
The plurality of pixels output a plurality of imaging pixels that output an imaging signal for forming an image signal indicating the subject image, and a focus detection signal for detecting a focus adjustment state of the optical system. A plurality of focus detection pixels,
The imaging pixels are divided into first to third groups,
The imaging pixels of the first group are provided with a red color filter,
A green color filter is provided on the imaging pixels of the second group,
The imaging pixels of the third group are provided with a blue color filter,
The focus detection pixel is provided with an optical filter having a light transmission characteristic different from any of the red color filter, the green color filter, and the blue color filter,
The integral value related to the wavelength of transmittance in the wavelength region of 400 nm to 600 nm of the optical filter is larger than both the integral value of the green color filter and the integral value of the blue color filter,
The integral value related to the wavelength of transmittance in the wavelength region of 600 nm to 700 nm of the optical filter is smaller than the integral value of the red color filter,
A solid-state imaging device.
600nm以上650nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、20%以下であることを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子。   3. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein a transmittance of the optical filter in a wavelength region of 600 nm to 650 nm is 20% or less. 410nm以上550nm以下の波長域における前記光学フィルタの透過率は、40%以上であることを特徴とする請求項2又は3記載の固体撮像素子。   4. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein a transmittance of the optical filter in a wavelength region of 410 nm or more and 550 nm or less is 40% or more. 前記光学フィルタは、シアン色のカラーフィルタであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the optical filter is a cyan color filter. 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、
2次元状に配置され各々が入射光に応じた電荷を生成し蓄積する光電変換部を有する複数の画素を備え、
前記複数の画素は、前記被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号を出力する複数の撮像用画素と、前記光学系の焦点調節状態を検出するための焦点検出用信号を出力する複数の焦点検出用画素と、を含み、
前記撮像用画素は、第1乃至第3のグループに分けられ、
前記第1のグループの前記撮像用画素には、赤色カラーフィルタが設けられ、
前記第2のグループの前記撮像用画素には、緑色カラーフィルタが設けられ、
前記第3のグループの前記撮像用画素には、青色カラーフィルタが設けられ、
前記焦点検出用画素には、シアン色のカラーフィルタが設けられた、
ことを特徴とする固体撮像素子。
A solid-state imaging device that photoelectrically converts a subject image formed by an optical system,
A plurality of pixels having a photoelectric conversion unit that is two-dimensionally arranged and each generates and accumulates charges according to incident light,
The plurality of pixels output a plurality of imaging pixels that output an imaging signal for forming an image signal indicating the subject image, and a focus detection signal for detecting a focus adjustment state of the optical system. A plurality of focus detection pixels,
The imaging pixels are divided into first to third groups,
The imaging pixels of the first group are provided with a red color filter,
A green color filter is provided on the imaging pixels of the second group,
The imaging pixels of the third group are provided with a blue color filter,
The focus detection pixel is provided with a cyan color filter.
A solid-state imaging device.
請求項1乃至6のいずれかに記載の固体撮像素子と、
前記複数の焦点検出用画素の少なくとも一部の画素からの前記焦点検出用信号に基づいて、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、
前記検出処理部からの前記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と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6,
A detection processing unit that outputs a detection signal indicating a focus adjustment state of the optical system based on the focus detection signal from at least some of the plurality of focus detection pixels;
An adjusting unit that adjusts the focus of the optical system based on the detection signal from the detection processing unit;
An imaging apparatus comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10341595B2 (en) 2017-08-10 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4798270B2 (en) * 2009-02-13 2011-10-19 株式会社ニコン Image pickup device, image pickup apparatus, and image pickup device manufacturing method
US8558940B2 (en) 2008-11-27 2013-10-15 Nikon Corporation Image sensor and image-capturing device
KR101786069B1 (en) 2009-02-17 2017-10-16 가부시키가이샤 니콘 Backside illumination image sensor, manufacturing method thereof and image-capturing device
JP4743294B2 (en) * 2009-02-17 2011-08-10 株式会社ニコン Back-illuminated image sensor and imaging apparatus
JP5333493B2 (en) * 2011-03-22 2013-11-06 株式会社ニコン Back-illuminated image sensor and imaging apparatus
JP5825817B2 (en) 2011-04-01 2015-12-02 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and imaging apparatus
JP5897814B2 (en) * 2011-04-19 2016-03-30 ホソカワミクロン株式会社 Powder deposition layer angle measuring device
JP5547349B2 (en) * 2011-09-22 2014-07-09 富士フイルム株式会社 Digital camera
EP2833624B1 (en) 2012-03-28 2016-11-23 FUJIFILM Corporation Solid-state image capture element, image capture device, and solid-state image capture element drive method
US9568606B2 (en) * 2012-03-29 2017-02-14 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus for distance detection using high and low sensitivity sensors with inverted positional relations
EP2833619B1 (en) * 2012-03-30 2023-06-07 Nikon Corporation Image pickup element and image pickup device
JP2013157622A (en) * 2013-03-25 2013-08-15 Nikon Corp Back side illumination imaging element and imaging apparatus
JP2015076476A (en) * 2013-10-08 2015-04-20 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP6090360B2 (en) * 2015-05-13 2017-03-08 株式会社ニコン Imaging device and imaging apparatus
JP2016189019A (en) * 2016-06-23 2016-11-04 株式会社ニコン Focus adjustment apparatus and electronic camera
JP2019029601A (en) * 2017-08-03 2019-02-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic machine
JP6760424B2 (en) * 2019-03-11 2020-09-23 株式会社ニコン Focus adjuster
US20230343802A1 (en) * 2020-02-26 2023-10-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and electronic device
WO2021171797A1 (en) * 2020-02-26 2021-09-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic apparatus
WO2022250081A1 (en) * 2021-05-25 2022-12-01 株式会社ニコン Imaging element and imaging device
WO2023132137A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging element and electronic apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4007713B2 (en) * 1999-04-06 2007-11-14 オリンパス株式会社 Imaging device
JP2002051350A (en) * 2000-08-01 2002-02-15 Toppan Printing Co Ltd Method for manufacturing color image-pickup element using complementary color pigment
JP2005303409A (en) * 2004-04-07 2005-10-27 Canon Inc Solid state imaging device
JP2006270364A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Fuji Photo Film Co Ltd Solid-state image pickup element and solid-state image pickup device, and driving method thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10341595B2 (en) 2017-08-10 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels
US10819929B2 (en) 2017-08-10 2020-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels
US11843882B2 (en) 2017-08-10 2023-12-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor for compensating for signal difference between pixels

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