JP5157436B2 - Solid-state imaging device and imaging apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、固定撮像素子、および、その固体撮像素子を備えた撮像装置に関する。   The present invention relates to a fixed imaging element and an imaging apparatus including the solid-state imaging element.

近年、AF(オートフォーカス)機能を有するビデオカメラや電子カメラが広く一般に普及している。これらのカメラには、CCD型やCMOS型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2次元的に複数配置されている。光電変換部の光入射側には、マイクロレンズがオンチップ形態で配置されている。マイクロレンズは、光電変換部以外の画素領域に入射する光を光電変換部に集光させ、光電変換部に入射する光量の増大を図るために設けられている。     In recent years, video cameras and electronic cameras having an AF (autofocus) function have been widely used. In these cameras, CCD type or CMOS type solid-state imaging devices are used. 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 is two-dimensionally arranged. On the light incident side of the photoelectric conversion unit, a microlens is arranged in an on-chip form. The microlens is provided to collect light incident on the pixel region other than the photoelectric conversion unit on the photoelectric conversion unit and increase the amount of light incident on the photoelectric conversion unit.

一般的に、一眼レフ式の電子カメラでは、このような撮像用の固体撮像素子とは別に瞳分割位相差方式の焦点検出器を設けて、高速な焦点検出を行うようにしている。しかし、焦点検出時には撮像素子に被写体光が入射しないので、カメラ背面に設けられた小型モニターによるライブビュー画像を確認することができない。また、逆にライブビュー画像表示中は、瞳分割位相差方式の焦点検出器には被写体光が入射されない。したがって、焦点検出器による焦点検出が行えない。このような場合、固体撮像素子からの信号を用いてコントラスト方式(山登り方式)の焦点検出も提案されているが、これでは焦点検出が高速に行えない。そのようなことから、瞳分割位相差方式による焦点検出用の画素を組み込んだ固体撮像素子が提案されている(例えば、特許文献1および2参照)。   In general, in a single-lens reflex electronic camera, a pupil division phase difference type focus detector is provided separately from such a solid-state imaging device for imaging so as to perform high-speed focus detection. However, since subject light does not enter the image sensor at the time of focus detection, it is not possible to confirm a live view image from a small monitor provided on the back of the camera. Conversely, during live view image display, subject light is not incident on the pupil division phase difference type focus detector. Therefore, focus detection by the focus detector cannot be performed. In such a case, contrast detection (mountain climbing) focus detection using a signal from the solid-state imaging device has been proposed, but this cannot perform focus detection at high speed. For this reason, solid-state imaging devices incorporating focus detection pixels based on the pupil division phase difference method have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2003−244712号公報JP 2003-244712 A 特開2006−261929号公報JP 2006-261929 A

しかしながら、上述したように、撮像用の固体撮像素子に瞳分割位相差方式による焦点検出用の画素を組み込んだ場合、焦点検出性能が低下するという問題があった。   However, as described above, when a focus detection pixel based on the pupil division phase difference method is incorporated in a solid-state imaging device for imaging, there is a problem that the focus detection performance deteriorates.

請求項1の発明は、集光用の第1のマイクロレンズが各々設けられた複数の撮像用画素と、集光用の第2のマイクロレンズが各々設けられて焦点検出に用いる複数の焦点検出用画素とを、2次元的に配置した固体撮像素子において、第2のマイクロレンズと焦点検出用画素との間に設けられ、光学系の射出瞳において瞳分割された一対の光束のうち、一方の光束を通過させるとともに、他方の光束を遮光するように配置された開口部を有する遮蔽膜を備え、光学系が合焦状態において、第2のマイクロレンズによる集光位置が第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側であって遮蔽膜の近傍となるように、第1および第2のマイクロレンズを形成したことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きく設定することで、第2のマイクロレンズによる集光位置が第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるようにしたものである。
請求項3の発明は、請求項2に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズのレンズ厚さを第1のマイクロレンズのレンズ厚さよりも大きく設定することで、第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたものである。
請求項4の発明は、請求項3に記載の固体撮像素子において、レンズ口径を同一とした場合における第2のマイクロレンズのレンズ厚さと記第1のマイクロレンズのレンズ厚さとの比を、1.1以上1.4未満に設定したものである。
請求項5の発明は、請求項2に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズのレンズ口径を第1のマイクロレンズのレンズ口径よりも小さく設定することで、第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたものである。
請求項6の発明は、請求項5に記載の固体撮像素子において、レンズ厚さを同一とした場合における第2のマイクロレンズのレンズ口径と第1のマイクロレンズのレンズ口径との比を、0.95以上1.0未満に設定したものである。
請求項7の発明は、請求項2に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズのレンズ平面形状を円形とするとともに、第1のマイクロレンズのレンズ平面形状を矩形とすることで、第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたものである。
請求項8の発明は、請求項2に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズのレンズ平面形状を角数が8以上の多角形とするとともに、第1のマイクロレンズのレンズ平面形状を角数が7以下の多角形とすることで、第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたものである。
請求項9の発明は、請求項1に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズのレンズ材の屈折率を第1のマイクロレンズのレンズ面のレンズ材の屈折率よりも大きく設定することで、第2のマイクロレンズによる集光位置が第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるようにしたものである。
請求項10の発明は、請求項1に記載の固体撮像素子において、マイクロレンズの厚さをL1、マイクロレンズと該マイクロレンズが設けられている画素の受光面との距離をL2としたとき、第2のマイクロレンズによる集光位置が第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるように、比L2/L1を第1のマイクロレンズと第2のマイクロレンズとで異なる値に設定したことを特徴とする。
請求項11の発明は、請求項10に記載の固体撮像素子において、第2のマイクロレンズの比L2/L1を、3.72以上3.98以下に設定したものである。
請求項12の発明による撮像装置は、請求項1〜11のいずれか一つに記載の固体撮像素子と、複数の撮像用画素の出力に基づいて画像情報を形成する画像形成手段と、複数の焦点検出用画素の出力に基づいて瞳分割位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段とを備えたことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of imaging pixels each provided with a first condensing microlens and a plurality of focus detections each provided with a second concentrating microlens and used for focus detection. and use pixel, the two-dimensionally arranged solid imaging element provided between the second microlens and the focus detection pixels, a pair of light beams pupil division in the exit pupil of the optical system, whereas And a light- shielding film having an opening disposed so as to shield the other light beam , and when the optical system is in focus, the condensing position by the second microlens is the first microlens. The first and second microlenses are formed so as to be closer to the microlens and closer to the shielding film than the condensing position.
According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, the curvature of the lens surface of the second microlens is set larger than the curvature of the lens surface of the first microlens. The condensing position by the microlens is set to be closer to the microlens than the condensing position by the first microlens.
According to a third aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the second aspect, by setting the lens thickness of the second microlens to be larger than the lens thickness of the first microlens, The curvature of the lens surface is larger than the curvature of the lens surface of the first microlens.
According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the third aspect, the ratio of the lens thickness of the second microlens to the lens thickness of the first microlens when the lens aperture is the same is 1 .1 or more and less than 1.4.
According to a fifth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the second aspect, the lens diameter of the second microlens is set to be smaller than the lens diameter of the first microlens. The curvature of the surface is larger than the curvature of the lens surface of the first microlens.
According to a sixth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fifth aspect, the ratio between the lens diameter of the second microlens and the lens diameter of the first microlens when the lens thickness is the same is set to 0. .95 or more and less than 1.0.
According to a seventh aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the lens planar shape of the second microlens is circular, and the lens planar shape of the first microlens is rectangular. The curvature of the lens surface of No. 2 microlens is made larger than the curvature of the lens surface of the first microlens.
According to an eighth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the second aspect, the lens plane shape of the second microlens is a polygon having eight or more angles, and the lens plane shape of the first microlens is the same. The curvature of the lens surface of the second microlens is made larger than the curvature of the lens surface of the first microlens by using a polygon having 7 or less corners.
According to a ninth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, the refractive index of the lens material of the second microlens is set larger than the refractive index of the lens material of the lens surface of the first microlens. Thus, the condensing position by the second microlens is arranged closer to the microlens side than the condensing position by the first microlens.
According to a tenth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, when the thickness of the microlens is L1, and the distance between the microlens and the light receiving surface of the pixel provided with the microlens is L2, The ratio L2 / L1 is set to a value different between the first microlens and the second microlens so that the condensing position by the second microlens is closer to the microlens side than the condensing position by the first microlens. It is characterized by setting.
According to an eleventh aspect of the invention, in the solid-state imaging device according to the tenth aspect, the ratio L2 / L1 of the second microlens is set to 3.72 or more and 3.98 or less.
An imaging apparatus according to a twelfth aspect of the invention includes a solid-state imaging element according to any one of claims 1 to 11, an image forming unit that forms image information based on outputs of a plurality of imaging pixels, and a plurality of imaging devices. Focus detection means for performing focus detection by a pupil division phase difference method based on the output of the focus detection pixels is provided.

本発明によれば、第2のマイクロレンズによる集光位置が第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるようにしたので、瞳分割位相差方式による焦点検出の性能向上を図ることができる。   According to the present invention, since the condensing position by the second microlens is closer to the microlens side than the condensing position by the first microlens, the performance of focus detection by the pupil division phase difference method is improved. be able to.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は本発明に係る撮像装置の一実施の形態を示す図であり、電子カメラ1の概略構成を示すブロック図である。電子カメラ1には被写体を結像する光学系としての撮影レンズ2が装着される。撮影レンズ2は、レンズ制御部2aによりフォーカスや絞りが駆動される。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。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention, and is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic camera 1. The electronic camera 1 is equipped with a photographic lens 2 as an optical system for imaging a subject. The photographing lens 2 is driven by the 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、被写体像に応じた電気信号を出力する。固体撮像素子3からは、被写体像を示す画像信号を形成するための撮像用信号と、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とが出力される。なお、本発明とは関連がないため説明を省略するが、その他に露出制御用の信号が出力されることもある。   The solid-state imaging device 3 is driven by a command from the imaging control unit 4 and outputs an electrical signal corresponding to the subject image. The solid-state imaging device 3 outputs an imaging signal for forming an image signal indicating a subject image and a focus detection signal for detecting the focus adjustment state of the photographing lens 2. The description is omitted because it is not related to the present invention, but other signals for exposure control may be output.

上述した撮像用電気信号および焦点検出用信号は信号処理部5およびA/D変換部6により処理され、メモリ7に一旦記憶される。メモリ7はバス8に接続されている。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10、記録部11、画像圧縮部12および画像処理部13なども接続されている。マイクロプロセッサ9には、レリーズ釦などの操作部9aが接続されている。また、記録部11には記録媒体11aが着脱自在に装着され、記録部11により記録媒体11aへのデータの記録および記録媒体11aからのデータの再生が行われる。   The above-described electrical signals for imaging and focus detection signals are processed by the signal processing unit 5 and the A / D conversion unit 6 and 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 10, a recording unit 11, an image compression unit 12, an image processing unit 13, and the like. An operation unit 9 a such as a release button is connected to the microprocessor 9. A recording medium 11a is detachably attached to the recording unit 11, and the recording unit 11 records data on the recording medium 11a and reproduces data from the recording medium 11a.

メモリ7に一旦記憶された焦点検出用信号は、バス8を介して焦点演算部10へと送られる。焦点演算部10は焦点検出用信号に基づいて合焦状態を計算し、撮影レンズ2のずれ量を求めてその値をレンズ制御部2aに送る。すなわち、焦点演算部10は、焦点調節状態を示す検出信号をレンズ制御部2aに出力する。レンズ制御部2aは、焦点調節状態を示す検出信号に基づいて撮影レンズ2を所定位置に移動させて焦点調節を行う。   The focus detection signal once stored in the memory 7 is sent to the focus calculation unit 10 via the bus 8. The focus calculation unit 10 calculates the in-focus state based on the focus detection signal, obtains the shift amount of the photographing lens 2, and sends the value to the lens control unit 2a. That is, the focus calculation unit 10 outputs a detection signal indicating the focus adjustment state to the lens control unit 2a. The lens control unit 2a performs focus adjustment by moving the photographing lens 2 to a predetermined position based on the detection signal indicating the focus adjustment state.

図2は、図1に示す固体撮像素子3の概略構成を示す回路図である。固体撮像素子3は、二次元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。図2では、画素20が二次元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。画素20は、縦方向(列方向)、横方向(行方向)のように直交する方向に二次元状に配置されるのが一般的である。図2では図示を簡単にするために、画素20が横に4行、縦に4列並んだ画素数=16としているが、本実施の形態における固体撮像素子3の実際の画素数は、図2に示すよりもはるかに多数になっている。ただし、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 shown in FIG. The solid-state imaging device 3 includes a plurality of pixels 20 arranged two-dimensionally and a peripheral circuit for outputting a signal from the pixels 20. In FIG. 2, an effective pixel region (imaging region) in which the pixels 20 are two-dimensionally arranged is indicated by reference numeral 31. In general, the pixels 20 are two-dimensionally arranged in a perpendicular direction such as a vertical direction (column direction) and a horizontal direction (row direction). In FIG. 2, for simplification of illustration, the number of pixels 20 in which the pixels 20 are arranged in four rows and four columns vertically is set to 16, but the actual number of pixels of the solid-state imaging device 3 in the present embodiment is It is much more than shown in 2. 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、撮像信号を生成する撮像用画素20Aと、焦点検出用信号(以下、「AF信号」とも称する)を生成する焦点検出用画素(以下「AF用画素」とも称する)20Bとを画素20として有している。図2では、それらを区別することなく画素20として示した。画素20の具体的な回路構成や構造については後述する。これらの画素20、周辺回路の駆動信号に従って撮像用信号または焦点検出用信号を出力する。   In the present embodiment, the solid-state imaging device 3 includes an imaging pixel 20A that generates an imaging signal and a focus detection pixel (hereinafter “AF pixel”) that generates a focus detection signal (hereinafter also referred to as “AF signal”). 20B) as the pixel 20. In FIG. 2, they are shown as the pixels 20 without being distinguished. A specific circuit configuration and structure of the pixel 20 will be described later. An imaging signal or a focus detection signal is output in accordance with the drive signals of these pixels 20 and peripheral circuits.

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用配線23,24、画素20からの電気信号を受け取る垂直出力線25、垂直出力線25と接続される定電流源26およ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出力線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 wirings 23 and 24 connected thereto, a vertical output line 25 that receives an electrical signal from the pixel 20, and a constant current connected to the vertical output line 25. A source 26, a correlated double sampling circuit (CDS circuit) 27, a horizontal output 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および水平走査回路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駆動用配線23,24に出力する。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用配線23から受け取って駆動され、撮像用信号または焦点検出用信号を垂直出力線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、それに伴い駆動用配線23は複数ある。なお、垂直走査回路21と接続される駆動用配線23は、正確には画素に配置されるMOSトランジスタのゲート電極と接続されている。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、水平走査回路22の駆動信号により水平出力線28および出力アンプ29を介して外部に出力される。   The vertical scanning circuit 21 and the horizontal scanning circuit 22 output drive signals to the drive wirings 23 and 24 based on a command from the imaging control unit 4 of the electronic camera 1. Each pixel 20 is driven by receiving a driving signal output from the vertical scanning circuit 21 from a predetermined driving wiring 23, and outputs an imaging signal or a focus detection signal to the vertical output line 25. There are a plurality of drive signals output from the vertical scanning circuit 21, and accordingly, there are a plurality of drive wirings 23. Note that the driving wiring 23 connected to the vertical scanning circuit 21 is accurately connected to the gate electrode of the MOS transistor arranged in the pixel. The signal output from the pixel 20 is subjected to predetermined noise removal by the CDS circuit 27, and is output to the outside via the horizontal output line 28 and the output amplifier 29 by the drive signal of the horizontal scanning circuit 22.

図3は、図1に示す固体撮像素子3(特に、その有効画素領域31)を模式的に示す平面図である。図3に示すように、本実施の形態の固体撮像素子3では、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、有効画素領域31に設けられている。しかし、本発明はこれに限らない。焦点検出領域は、他のパターン状に配置されていても良いし、AF用画素が有効画素領域31全体にわたって周期的に配置されていても良い。   FIG. 3 is a plan view schematically showing the solid-state imaging device 3 (particularly, its effective pixel region 31) shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the solid-state imaging device 3 according to the present embodiment, two focus detection areas 32 and 33 having a cross shape arranged in the center and two focus detection areas 34 and 35 arranged on the left and right sides. And two focus detection areas 36 and 37 arranged above and below are provided in the effective pixel area 31. However, the present invention is not limited to this. The focus detection area may be arranged in another pattern, or the AF pixels may be arranged periodically throughout the effective pixel area 31.

なお、図3に示すように、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を定義する。また、X軸方向のうち、矢印の向きを+X方向または+X側、その反対の向きを−X方向または−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軸方向の並びを行と呼び、Y軸方向の並びを列と呼ぶことにする。なお、撮影レンズ2からの入射光は、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。   As shown in FIG. 3, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are defined. Of the X-axis directions, the direction of the arrow is referred to as the + X direction or + X side, and the opposite direction is referred to as 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 called a row, and the arrangement in the Y-axis direction is called a column. Incident light from the photographic lens 2 is incident from the front side to the back side in FIG. These points are the same for the drawings described later.

図4は、図3に示す焦点検出領域32,33の交差部付近を拡大して示す図であり、画素配置を模式的に示したものである。固体撮像素子3は、1種類の撮像用画素20Aと、右、左、上、下にそれぞれ入射光を受光する領域が規定されている4種類のAF用画素20Bとを有しているが、以下の説明では、特に断らない場合には、AF用画素の種類を区別しないで説明する。   FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of the intersection of the focus detection areas 32 and 33 shown in FIG. 3, and schematically shows the pixel arrangement. The solid-state imaging device 3 includes one type of imaging pixel 20A and four types of AF pixels 20B in which areas for receiving incident light are defined on the right, left, upper, and lower sides, respectively. In the following description, unless otherwise specified, the types of AF pixels are not distinguished.

各画素20には、光電変換部42と、光電変換部42に入射光を導くマイクロレンズ41とが配置されている。なお、AF用画素20Bの光電変換部(図4には図示されていない)上には開口部44を有する遮光膜43が設けられており、この開口部44の位置によって、光電変換部に入射光が導かれる領域が規定される。   Each pixel 20 includes a photoelectric conversion unit 42 and a microlens 41 that guides incident light to the photoelectric conversion unit 42. A light-shielding film 43 having an opening 44 is provided on the photoelectric conversion unit (not shown in FIG. 4) of the AF pixel 20B. Depending on the position of the opening 44, the light is incident on the photoelectric conversion unit. A region where light is guided is defined.

図5は、固定撮像素子3に設けられた多数の画素20の内の、2×2個の画素20を示す回路図であり、焦点検出領域33の一部を含む画素領域を示したものである。すなわち、図5は、2個のAF用画素20Bおよび2個の撮像用画素20Aについての回路図を示す。本実施の形態では、いずれの画素20(撮像用画素20AおよびAF用画素20B)も、同一の回路構成を有している。各画素20は、入射光に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部(フォトダイオード)42と、電荷を受け取る浮遊拡散部52と、浮遊拡散部52の電位に応じた信号を出力する画素アンプトランジスタ53と、光電変換部42から浮遊拡散部52に電荷を転送する転送トランジスタ51と、浮遊拡散部52の電圧をリセットするリセットトランジスタ55と、当該画素20を選択する選択トランジスタ54とを備えている。   FIG. 5 is a circuit diagram showing 2 × 2 pixels 20 among many pixels 20 provided in the fixed imaging device 3, and shows a pixel region including a part of the focus detection region 33. is there. That is, FIG. 5 shows a circuit diagram for two AF pixels 20B and two imaging pixels 20A. In the present embodiment, all the pixels 20 (imaging pixel 20A and AF pixel 20B) have the same circuit configuration. Each pixel 20 includes a photoelectric conversion unit (photodiode) 42 that generates and accumulates charges according to incident light, a floating diffusion unit 52 that receives charges, and a pixel that outputs a signal according to the potential of the floating diffusion unit 52. An amplifier transistor 53, a transfer transistor 51 that transfers charges from the photoelectric conversion unit 42 to the floating diffusion unit 52, a reset transistor 55 that resets the voltage of the floating diffusion unit 52, and a selection transistor 54 that selects the pixel 20 are provided. ing.

このように、各画素20には前記電荷に対応する電気信号を生成し出力するための複数のトランジスタが設けられている。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。   Thus, each pixel 20 is provided with a plurality of transistors for generating and outputting an electrical signal corresponding to the electric charge. The circuit configuration of the pixel 20 is general as a circuit configuration of a unit pixel of the CMOS solid-state imaging device.

本実施形態では、転送トランジスタ51、画素アンプトランジスタ53、リセットトランジスタ55、選択トランジスタ54は、いずれもNMOSトランジスタで構成されている。実際には、浮遊拡散部52は、p型シリコン基板に設けられたn型不純物半導体領域(以下、FDと称する)、FDと画素アンプトランジスタ53のゲート電極とを電気的に接続する内部配線、および画素アンプトランジスタ53のゲート電極からなる。   In the present embodiment, the transfer transistor 51, the pixel amplifier transistor 53, the reset transistor 55, and the selection transistor 54 are all configured by NMOS transistors. Actually, the floating diffusion portion 52 includes an n-type impurity semiconductor region (hereinafter referred to as FD) provided in a p-type silicon substrate, an internal wiring that electrically connects the FD and the gate electrode of the pixel amplifier transistor 53, And a gate electrode of the pixel amplifier transistor 53.

なお、図2及び図5において、各画素20の転送トランジスタ51のゲート電極は、画素行毎に共通に駆動用配線23と接続され、垂直走査回路21から駆動用配線23を介して駆動信号φTXが供給される。各画素20の選択トランジスタ54のゲート電極は、画素行毎に共通に駆動用配線23と接続され、垂直走査回路21から駆動用配線23を介して駆動信号φSELが供給される。各画素20のリセットトランジスタ55のゲート電極は、画素行毎に共通に駆動用配線23と接続され、垂直走査回路21から駆動用配線23を介して駆動信号φRESが供給される。垂直走査回路21と接続される駆動用配線23は、行方向(X方向)にそれぞれが平行となるように設けられている。   2 and 5, the gate electrode of the transfer transistor 51 of each pixel 20 is connected to the driving wiring 23 in common for each pixel row, and the driving signal φTX is transmitted from the vertical scanning circuit 21 through the driving wiring 23. Is supplied. The gate electrode of the selection transistor 54 of each pixel 20 is connected to the driving wiring 23 in common for each pixel row, and a driving signal φSEL is supplied from the vertical scanning circuit 21 through the driving wiring 23. The gate electrode of the reset transistor 55 of each pixel 20 is connected to the driving wiring 23 in common for each pixel row, and the driving signal φRES is supplied from the vertical scanning circuit 21 through the driving wiring 23. The drive wirings 23 connected to the vertical scanning circuit 21 are provided so as to be parallel to each other in the row direction (X direction).

図6は、固体撮像素子3の動作を説明するタイミングチャートである。ここでは、撮像用信号と焦点検出用信号とを、各行毎に出力する場合を示している。しかし、例えば、焦点検出領域のAF用画素から選択的にAF信号を出力させても良い。   FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device 3. Here, a case where an imaging signal and a focus detection signal are output for each row is shown. However, for example, an AF signal may be selectively output from AF pixels in the focus detection area.

図6のt1の時点に至る前において、駆動信号φRESはハイレベルとされ、リセットトランジスタ55はオン状態とされている。これにより、浮遊拡散部52は基準レベルにリセットされる。t1の時点において、駆動信号φRESはローレベルとされる。これにより、リセットトランジスタ55はオフ状態とされるが、浮遊拡散部52のリセットレベルはオフ状態が維持される。また、t1の時点において、選択行(図6では1行目)の駆動信号φSELはハイレベルとされ、選択トランジスタ54はオン状態とされる。これにより、選択行の各画素は対応する垂直出力線25と接続され、浮遊拡散部52の基準レベルに応じたレベル(ダークレベル)が、画素アンプトランジスタ53から垂直信号線25を介してCDS回路27に蓄積される。   Before reaching the time point t1 in FIG. 6, the drive signal φRES is set to the high level, and the reset transistor 55 is turned on. As a result, the floating diffusion unit 52 is reset to the reference level. At time t1, the drive signal φRES is set to a low level. As a result, the reset transistor 55 is turned off, but the reset level of the floating diffusion 52 is maintained off. At time t1, the drive signal φSEL of the selected row (first row in FIG. 6) is set to the high level, and the selection transistor 54 is turned on. Thereby, each pixel in the selected row is connected to the corresponding vertical output line 25, and a level (dark level) corresponding to the reference level of the floating diffusion portion 52 is supplied from the pixel amplifier transistor 53 via the vertical signal line 25 to the CDS circuit. 27 is accumulated.

次いで、t2の時点において駆動信号φTXはハイレベルとされ、t3の時点において駆動信号φTXは再びローレベルとされる。これにより、光電変換部42に蓄積されていた電荷が浮遊拡散部52に転送され、当該信号および基準レベルの重畳された信号が、画素アンプトランジスタ53から垂直出力線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、この信号と先のダークレベルとの差分を取ることで得られる画像信号および焦点検出用信号が出力される。   Next, the drive signal φTX is set to the high level at time t2, and the drive signal φTX is set to the low level again at time t3. As a result, the charge accumulated in the photoelectric conversion unit 42 is transferred to the floating diffusion unit 52, and the signal and the signal on which the reference level is superimposed are transmitted from the pixel amplifier transistor 53 to the CDS circuit 27 via the vertical output line 25. Accumulated. Then, the CDS circuit 27 outputs an image signal and a focus detection signal obtained by taking the difference between this signal and the previous dark level.

t4の時点において、駆動信号φSELはローレベルとされ、選択トランジスタ54はオフ状態とされる。これにより、選択行の各画素20と対応する垂直出力線25との接続が遮断される。その後、次の行(2行目)が選択されて、同様に信号が出力される。読み出された画像信号またはAF信号は、所定の処理が行われた後に一旦メモリ7に記憶される。そして、焦点検出処理を行う場合には、メモリ7からAF信号を取り出して所定の処理が行われる。一方、画像化する場合には、メモリ7から画像信号を取り出して所定の処理が行われる。   At time t4, the drive signal φSEL is set to the low level, and the selection transistor 54 is turned off. Thereby, the connection between each pixel 20 of the selected row and the corresponding vertical output line 25 is cut off. Thereafter, the next row (second row) is selected, and a signal is similarly output. The read image signal or AF signal is temporarily stored in the memory 7 after predetermined processing is performed. When performing the focus detection process, the AF signal is extracted from the memory 7 and a predetermined process is performed. On the other hand, in the case of imaging, an image signal is taken out from the memory 7 and predetermined processing is performed.

図7は撮像用画素20Aの主要部を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のX1−X1断面図、(c)は(a)のX2−X2断面図である。撮像用画素20Aは光電変換部42と、光電変換部42上にオンチップで形成されたマイクロレンズ41とを備えている。実際には、マイクロレンズ41と光電変換部42との間にはカラーフィルタを含む種々の層が形成されているが図7では図示を省略した。   7A and 7B are diagrams schematically showing the main part of the imaging pixel 20A, where FIG. 7A is a plan view, FIG. 7B is a sectional view taken along line X1-X1 in FIG. 7A, and FIG. It is X2 sectional drawing. The imaging pixel 20 </ b> A includes a photoelectric conversion unit 42 and a microlens 41 formed on the photoelectric conversion unit 42 on-chip. Actually, various layers including a color filter are formed between the microlens 41 and the photoelectric conversion unit 42, but the illustration is omitted in FIG.

図7に示すように、マイクロレンズ41の平面形状は矩形状となっており、X2−X2断面におけるレンズ曲面S2の曲率は、対角方向の断面であるX1−X1断面におけるレンズ曲面S1の曲率よりも小さくなっている。そして、撮像用画素20Aの場合には、マイクロレンズ41による集光位置P1は受光面上または受光面より基板45側の近傍とされる。光電変換部42の中心とマイクロレンズ41の中心とは一致しており、撮像用画素20Aの光電変換部42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射出瞳領域からの光束を受光して光電変換することになる。   As shown in FIG. 7, the microlens 41 has a rectangular planar shape, and the curvature of the lens curved surface S2 in the X2-X2 cross section is the curvature of the lens curved surface S1 in the X1-X1 cross section that is a diagonal cross section. Is smaller than In the case of the imaging pixel 20A, the condensing position P1 by the microlens 41 is on the light receiving surface or in the vicinity of the substrate 45 side from the light receiving surface. The center of the photoelectric conversion unit 42 and the center of the microlens 41 coincide with each other, and the photoelectric conversion unit 42 of the imaging pixel 20A is from an exit pupil region that is not substantially eccentric from the center of the exit pupil of the photographing lens 2. The light beam is received and photoelectrically converted.

図8はAF用画素20Bの主要部を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のX3−X3断面図である。図8は、図4の焦点検出領域32に配置されたAF用画素20Bの内、光軸の左側で入射光を受光する画素に関して示したものであり、図7に示す要素と同一または対応する要素は同一の符号を付し、ここでは異なる要素を中心に説明する。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the main part of the AF pixel 20B, where (a) is a plan view and (b) is an X3-X3 sectional view of (a). FIG. 8 shows a pixel that receives incident light on the left side of the optical axis among the AF pixels 20B arranged in the focus detection region 32 of FIG. 4, and is the same as or corresponds to the element shown in FIG. Elements are denoted by the same reference numerals, and different elements will be mainly described here.

AF用画素20Bでは、マイクロレンズ41と光電変換部42との間に遮光膜43が配置され、この遮光膜43により瞳分割された光が光電変換部42に入射する。また、マイクロレンズ41の平面形状は図8(a)に示すように円形を成し、レンズ口径は、図7に示した平面形状が矩形のマイクロレンズ41に比べて小さく設定されている。そのため、マイクロレンズ41の高さ(厚さ)を図7に示した撮像用画素20Aのマイクロレンズ41と同一に設定した場合、レンズ曲面S3の曲率は図7に示した曲面S1,S2の各曲率よりも大きくなる。その結果、AF用画素20Bのマイクロレンズ41の集光位置P2は、撮像用画素20Aのマイクロレンズ41の集光位置P1よりもマイクロレンズ側に近い位置となる。本実施の形態では、集光位置P2は、遮光膜43の位置とほぼ同一となるように設定されている。   In the AF pixel 20 </ b> B, a light shielding film 43 is disposed between the microlens 41 and the photoelectric conversion unit 42, and the light divided by the light shielding film 43 enters the photoelectric conversion unit 42. Further, the planar shape of the microlens 41 is circular as shown in FIG. 8A, and the lens aperture is set smaller than the microlens 41 whose planar shape is rectangular as shown in FIG. Therefore, when the height (thickness) of the microlens 41 is set to be the same as that of the microlens 41 of the imaging pixel 20A shown in FIG. 7, the curvature of the lens curved surface S3 is each of the curved surfaces S1 and S2 shown in FIG. It becomes larger than the curvature. As a result, the condensing position P2 of the microlens 41 of the AF pixel 20B is closer to the microlens side than the condensing position P1 of the microlens 41 of the imaging pixel 20A. In the present embodiment, the condensing position P2 is set to be substantially the same as the position of the light shielding film 43.

遮光膜43は、AF用画素20Bの光が入射する側に配置され、入射光が光電変換部42に入射される領域を規定している。具体的には、遮光膜43には開口部44が形成されており、この開口部44によって入射光が光電変換部42に入射される領域を規定している。開口部44は、マイクロレンズ41の光軸Oに対して−X側に設けられている。そのため、光電変換部42は、撮影レンズ2の射出瞳の中心から+X側に実質的に偏心した射出瞳領域からの光束を選択的に受光して光電変換することになる。   The light shielding film 43 is disposed on the side where the light of the AF pixel 20B is incident, and defines a region where the incident light is incident on the photoelectric conversion unit 42. Specifically, an opening 44 is formed in the light shielding film 43, and the opening 44 defines a region where incident light is incident on the photoelectric conversion unit 42. The opening 44 is provided on the −X side with respect to the optical axis O of the microlens 41. Therefore, the photoelectric conversion unit 42 selectively receives and photoelectrically converts the light beam from the exit pupil region that is substantially decentered to the + X side from the center of the exit pupil of the photographing lens 2.

なお、従来技術においては、AF用画素20Bに設けられるマイクロレンズと撮像用画素20Aに設けられるマイクロレンズは同一形状であったため、AF用画素20Bの集光位置P2と撮像用画素20Aの集光位置P1とは同じ位置であった。よって、従来技術においては、逆方向に偏心した光もAF用画素20Bに入射されていた。しかしながら、本実施の形態の固体撮像素子3では、この逆方向の成分が低減される(詳細は後述する)。   In the prior art, since the microlens provided in the AF pixel 20B and the microlens provided in the imaging pixel 20A have the same shape, the condensing position P2 of the AF pixel 20B and the condensing of the imaging pixel 20A. It was the same position as the position P1. Therefore, in the prior art, light decentered in the opposite direction is also incident on the AF pixel 20B. However, in the solid-state imaging device 3 of the present embodiment, this reverse component is reduced (details will be described later).

同様に、図4に示したAF用画素20Bのうち、開口部44が光軸の右側(+X側)に設けられているものは、射出瞳中心から−X側に偏心した射出瞳領域からの光束を選択的に受光し、開口部44が光軸の上側(+Y側)に設けられているものは、射出瞳中心から−Y側に偏心した射出瞳領域からの光束を選択的に受光し、開口部44が光軸の下側(−Y側)に設けられているものは、射出瞳中心から+Y側に偏心した射出瞳領域からの光束を選択的に受光する。   Similarly, among the AF pixels 20B shown in FIG. 4, the aperture 44 provided on the right side (+ X side) of the optical axis is from the exit pupil region decentered from the exit pupil center to the −X side. A light beam is selectively received, and an aperture 44 provided on the upper side (+ Y side) of the optical axis selectively receives a light beam from an exit pupil region decentered from the exit pupil center to the −Y side. In the case where the opening 44 is provided on the lower side (−Y side) of the optical axis, the light beam from the exit pupil region decentered to the + Y side from the exit pupil center is selectively received.

瞳分割位相差方式の焦点検出を行う焦点演算部10では、+X側に偏心した射出瞳領域からの光束を受光する複数のAF用画素20BのAF信号と、−X側に偏心した射出瞳領域からの光束を受光する複数のAF用画素20BのAF信号とに基づいて相関演算を行い、デフォーカス量を算出する。また、+Y側に偏心した射出瞳領域からの光束を受光する複数のAF用画素20BのAF信号と、−Y側に偏心した射出瞳領域からの光束を受光する複数のAF用画素20BのAF信号とに基づく焦点演算も、同様に行われる。   In the focus calculation unit 10 that performs pupil division phase difference type focus detection, the AF signals of the plurality of AF pixels 20B that receive the light flux from the exit pupil region eccentric to the + X side and the exit pupil region eccentric to the -X side The correlation calculation is performed based on the AF signals of the plurality of AF pixels 20B that receive the light flux from the lens to calculate the defocus amount. In addition, AF signals of a plurality of AF pixels 20B that receive a light beam from an exit pupil region eccentric to the + Y side and AFs of a plurality of AF pixels 20B that receive a light beam from an exit pupil region eccentric to the -Y side The focus calculation based on the signal is performed in the same manner.

このような瞳分割位相差方式の焦点検出において高精度な焦点検出を行うためには、光軸に関して対称な位置の射出瞳領域からの光束を明確に分離して検出することが重要である。一方、撮像用画素20Aによる撮像性能を向上させるためには、マイクロレンズ41の集光位置を受光面またはその基板側近傍に設定することが求められる。しかしながら、従来の固体撮像素子ではこのようなことが考慮されず、撮像用画素20AもAF用画素20Bも撮像に適した同一形状のマイクロレンズ41が設けられていたため、焦点検出精度に問題があった。   In order to perform focus detection with high accuracy in such pupil division phase difference focus detection, it is important to clearly separate and detect the light flux from the exit pupil region at a symmetrical position with respect to the optical axis. On the other hand, in order to improve the imaging performance of the imaging pixel 20A, it is required to set the condensing position of the microlens 41 near the light receiving surface or its substrate side. However, this is not considered in the conventional solid-state imaging device, and both the imaging pixel 20A and the AF pixel 20B are provided with the same-shaped microlens 41 suitable for imaging. It was.

一方、本実施の形態の固体撮像素子3では、上記2つの条件を満足させるために、撮像用画素20AとAF用撮像素子20Bとでマイクロレンズ41の集光位置を異ならせた。すなわち、撮像用画素20Bの場合には、集光位置P1を撮像に適した受光面近傍(具体的には、基板側の近傍)に設定し、AF用画素20Bの場合には、瞳分割を正確に行えるように、集光位置P2を受光面よりもマイクロレンズ側である遮光膜43の位置に設定した。   On the other hand, in the solid-state imaging device 3 of the present embodiment, in order to satisfy the above two conditions, the condensing position of the microlens 41 is different between the imaging pixel 20A and the AF imaging device 20B. That is, in the case of the imaging pixel 20B, the condensing position P1 is set near the light receiving surface suitable for imaging (specifically, near the substrate side), and in the case of the AF pixel 20B, pupil division is performed. The condensing position P2 was set to the position of the light shielding film 43 on the microlens side of the light receiving surface so that it can be accurately performed.

図9は、AF用画素20Bにおける受光光束を説明する図である。図9において、ハッチングを施した光束は受光面に入射する光束を示し、ハッチングが施されていない光束は受光面に達しない光束を示す。また、一点鎖線より右側の光束は射出瞳中心から右側(+X側)に偏心した射出瞳領域からの光束を示し、一点鎖線より左側の光束は射出瞳中心から左側(−X側)に偏心した射出瞳領域からの光束を示している。左側の射出瞳領域からの光束は遮蔽膜43によって遮蔽され、光電変換部42には右側の射出瞳領域からの光束のみが入射している。そのため、瞳分割位相差方式の焦点検出を精度良く行うことができる。   FIG. 9 is a diagram for explaining a received light beam in the AF pixel 20B. In FIG. 9, a hatched light beam indicates a light beam incident on the light receiving surface, and a non-hatched light beam indicates a light beam that does not reach the light receiving surface. The light beam on the right side of the alternate long and short dash line indicates the light beam from the exit pupil region decentered from the center of the exit pupil to the right side (+ X side). The light flux from the exit pupil region is shown. The light beam from the left exit pupil region is shielded by the shielding film 43, and only the light beam from the right exit pupil region is incident on the photoelectric conversion unit 42. Therefore, it is possible to accurately detect the focus of the pupil division phase difference method.

図10は、従来のAF用画素20Bを示す図である。従来は、上述した撮像用画素20Aと同様の構成の画素に遮光膜43を設けることでAF用画素としている。撮像用画素20Aの場合、集光位置P1が受光面の基板側近傍となっているため撮像特性に優れている。しかしながら、図10のように遮蔽膜43を設けてAF用として用いる場合、集光位置P1が受光面近傍にあるため、左側の射出瞳領域からの光束も開口部44を通過して光電変換部42に入射してしまっている。また、右側の射出瞳領域からの光束でありながら、遮蔽膜43によって遮蔽されている光束もある。そのため、従来の場合には、位相差AFの性能低下を招いてしまうという問題があった。   FIG. 10 is a diagram showing a conventional AF pixel 20B. Conventionally, an AF pixel is provided by providing a light shielding film 43 on a pixel having the same configuration as that of the imaging pixel 20A described above. In the case of the imaging pixel 20A, the light collection position P1 is in the vicinity of the substrate side of the light receiving surface, and thus the imaging characteristics are excellent. However, in the case where the shielding film 43 is provided as shown in FIG. 10 and used for AF, since the condensing position P1 is in the vicinity of the light receiving surface, the light flux from the left exit pupil region also passes through the opening 44 and becomes a photoelectric conversion unit. 42 is incident. In addition, there is a light beam that is shielded by the shielding film 43 while being from the right exit pupil region. Therefore, the conventional case has a problem that the performance of the phase difference AF is lowered.

しかし、本実施の形態の固体撮像素子3では、撮像用画素20AおよびAF用撮像素子20Bのそれぞれにおいて最適となるようにマイクロレンズ41の集光位置を異ならせたので、撮像特性およびAF特性の両立を図ることができる。   However, in the solid-state imaging device 3 of the present embodiment, the condensing position of the microlens 41 is changed so as to be optimal in each of the imaging pixel 20A and the AF imaging device 20B. Both can be achieved.

なお、上述した実施の形態では、撮像用画素20Aのマイクロレンズ41の平面形状を画素形状と同じ矩形とし、AF用画素20Bのマイクロレンズ形状を丸形としたがこれらの形状に限定されない。すなわち、レンズ厚さが同一である場合には、レンズ平面形状の面積を大きくすることで、AF用画素20Bの場合の集光位置P2を撮像用画素20Aの場合の集光位置P1よりもマイクロレンズ側に設定することができる。例えば、AF用画素20Bのマクロレンズ41の平面形状を8角形以上に設定してほぼ円形に近い形状となるようにし、撮像用画素20Aのマクロレンズ41の平面形状を8角形よりも画数の少ない多角形に設定するようにしても良い。   In the above-described embodiment, the planar shape of the microlens 41 of the imaging pixel 20A is the same rectangle as the pixel shape, and the microlens shape of the AF pixel 20B is a round shape. However, the shape is not limited to these shapes. That is, when the lens thickness is the same, by increasing the area of the lens planar shape, the condensing position P2 in the AF pixel 20B is smaller than the condensing position P1 in the imaging pixel 20A. Can be set on the lens side. For example, the planar shape of the macro lens 41 of the AF pixel 20B is set to be an octagon or more so as to be nearly circular, and the planar shape of the macro lens 41 of the imaging pixel 20A is smaller than the octagon. You may make it set to a polygon.

オンチップのマイクロレンズ41を形成する一般的な方法としては、リフロー法(例えば、特許第2604890号公報を参照)やエッチバック法(例えば、特許第2776810号公報を参照)などが知られている。例えば、リフロー法の場合、矩形状にパターニングされたマイクロレンズ材(熱変形性樹脂)を加熱して熱変形させることで、図7に示すような凸状の曲率を有するマイクロレンズ41を形成することができる。また、パターニング形状を矩形の代わりに正6角形とすれば、平面形状が正6角形のマイクロレンズ41が得られることになる。   As a general method for forming the on-chip microlens 41, a reflow method (see, for example, Japanese Patent No. 2604890) or an etch back method (see, for example, Japanese Patent No. 2776810) is known. . For example, in the case of the reflow method, a microlens 41 having a convex curvature as shown in FIG. 7 is formed by heating and thermally deforming a microlens material (thermally deformable resin) patterned in a rectangular shape. be able to. If the patterning shape is a regular hexagon instead of a rectangle, the microlens 41 having a regular hexagonal planar shape can be obtained.

一方、図8に示すAF用画素20Aの場合には、マイクロレンズ材を円形状にパターニングしてリフローすることで、円形状のマイクロレンズ41が得られる。なお、マイクロレンズ材を熱変形させてマイクロレンズ41を形成しているので、矩形状のマイクロレンズ41であっても厳密には矩形とならず、角部分が丸みを帯びた形状となる。すなわち、マイクロレンズ41の平面形状が矩形状であると称する場合、このような丸みを帯びたものや、角部を面取りしたものも矩形状に含むものとする。その他の多角形の場合も同様である。   On the other hand, in the case of the AF pixel 20A shown in FIG. 8, a circular microlens 41 is obtained by patterning the microlens material into a circular shape and performing reflow. In addition, since the microlens 41 is formed by thermally deforming the microlens material, the rectangular microlens 41 does not have a strictly rectangular shape but has a rounded corner portion. That is, when the planar shape of the microlens 41 is referred to as a rectangular shape, the round shape and the chamfered corner portion are included in the rectangular shape. The same applies to other polygons.

上述した実施の形態では、レンズ平面形状を変えることで異なる集光位置P1,P2としたが、集光位置を異ならせる方法としてはこのような形態に限らない。例えば、レンズ平面形状を同一形状および同一大きさとし、レンズ厚さを変えることで集光位置を変える。また、レンズ平面形状およびレンズ厚さは同一形状(例えば、円形)であるが、その口径を変えることで集光位置を変える。レンズ形状を変える代わりに、屈折率の異なるマイクロレンズ材を用いることで集光位置を変えるようにしても良い。さらに、屈折率の異なるマイクロレンズ材としては、ナフトキノンジアジドを感光基とするフェノール系のポジ型レジスト(リフロー法の場合)、酸化シリコンや窒化シリコン(エッチバック法の場合)などが上げられる。   In the above-described embodiment, different condensing positions P1 and P2 are obtained by changing the lens planar shape, but the method of changing the condensing position is not limited to such a form. For example, the condensing position is changed by changing the lens thickness by setting the lens planar shape to the same shape and the same size. The lens plane shape and the lens thickness are the same shape (for example, a circle), but the condensing position is changed by changing the aperture. Instead of changing the lens shape, the condensing position may be changed by using microlens materials having different refractive indexes. Further, examples of microlens materials having different refractive indexes include phenol-based positive resists having naphthoquinone diazide as a photosensitive group (in the case of the reflow method), silicon oxide and silicon nitride (in the case of the etch back method).

図11は、上述した集光位置を異ならせる方法を一覧にして示したものである。レンズ平面形状が同一である場合、レンズ厚さをより大きくすることでAF用画素20Bの集光位置P2を、マイクロレンズ側に移動させることができる。レンズ厚さが一定の場合にはレンズ口径をより小さくすることで、また、レンズ材の屈折率変える場合には屈折率をより大きくすることで、それぞれAF用画素20Bの集光位置Pをマイクロレンズ側に移動させることができる。   FIG. 11 shows a list of the above-described methods for changing the condensing position. When the lens planar shape is the same, the condensing position P2 of the AF pixel 20B can be moved to the microlens side by increasing the lens thickness. When the lens thickness is constant, the lens aperture is made smaller, and when changing the refractive index of the lens material, the refractive index is made larger, so that the condensing position P of the AF pixel 20B is reduced to micro. It can be moved to the lens side.

遮光膜43の開口部44によって瞳分割を行っているが、この場合の望ましい集光位置は上述したように遮光膜43の位置P2である。そして、集光位置が位置P2からずれるに従って、光電変換部42から出力される信号は位相差AF信号としての性能が低下する。図12は、3種類のマイクロレンズ(ML)41に関して、位相差AF信号としての性能(ここでは、位相差AF信号有効係数と呼ぶ)の光学シミュレーション結果を示したものである。マイクロレンズ41の形状は全て円形(図12では丸形と記載)とした。   The pupil division is performed by the opening 44 of the light shielding film 43. In this case, a desirable condensing position is the position P2 of the light shielding film 43 as described above. And as the condensing position is shifted from the position P2, the performance of the signal output from the photoelectric conversion unit 42 as the phase difference AF signal decreases. FIG. 12 shows optical simulation results of performance as a phase difference AF signal (herein referred to as a phase difference AF signal effective coefficient) for three types of microlenses (ML) 41. The microlenses 41 were all circular (described as round in FIG. 12).

位相差AF信号有効係数とは、例えば、図9に示した射出瞳中心から右側(+X側)に偏心した射出瞳領域からの光束のみを、図9に示すように開口部44が光軸の左側にずれていて右側光束を検出するAF用画素20Bと、開口部44が光軸の右側にずれていて左側光束を検出するAF用画素20B(図4参照)とにそれぞれ入射させ、それらの検出信号の強度比を求めることにより得られる量である。すなわち、位相差AF信号有効係数は、(右側光束検出用画素20Bの出力)/(左側光束検出用画素20Bの出力)に比例する量である。この位相差AF信号有効係数が大きいほど、位相差AFの性能が向上する。   The phase difference AF signal effective coefficient is, for example, only the light flux from the exit pupil region decentered to the right (+ X side) from the exit pupil center shown in FIG. 9, and the opening 44 has the optical axis as shown in FIG. The AF pixel 20B that detects the right light flux that is shifted to the left side and the AF pixel 20B that detects the left light beam that is shifted to the right side of the optical axis by entering the AF pixel 20B (see FIG. 4). This is an amount obtained by obtaining the intensity ratio of the detection signal. That is, the phase difference AF signal effective coefficient is an amount proportional to (output of the right beam detection pixel 20B) / (output of the left beam detection pixel 20B). As the phase difference AF signal effective coefficient is larger, the performance of the phase difference AF is improved.

(右側光束検出用画素20Bの出力)/(左側光束検出用画素20Bの出力)の値を、集光位置が図10に示すように撮像用画素20Aと同じ場合について考える。前述したように、ハッチングを施した光束は受光面に達しており、ハッチングが施されていない光束は、遮蔽膜43により遮蔽されて受光面に入射しない。この場合、右側光束検出用画素20Bに対し、検出すべき右側光束の一部が遮蔽膜43により遮蔽されてしまうため、位相差AF信号有効係数の分子の部分が小さくなり、位相差AF信号有効係数を小さくするように作用する。また、図10からも分かるように、本来入射すべきでない反対側の瞳領域からの光束(左側光束)が入射している。このことは、上述した左側光束検出用画素20Bに、右側光束が入射することを意味している。よって、位相差AF信号有効係数の分母が大きくなり、この場合も位相差AF信号有効係数を小さくするように作用する。その結果、集光位置が図10に示すように撮像用画素20Aと同じ場合には、位相差AF信号有効係数が小さくなる。   Consider the case where the value of (output of the right beam detection pixel 20B) / (output of the left beam detection pixel 20B) is the same as that of the imaging pixel 20A as shown in FIG. As described above, the hatched light beam reaches the light receiving surface, and the non-hatched light beam is shielded by the shielding film 43 and does not enter the light receiving surface. In this case, a part of the right side light beam to be detected is shielded by the shielding film 43 with respect to the right side light beam detection pixel 20B. Therefore, the numerator portion of the phase difference AF signal effective coefficient is reduced, and the phase difference AF signal is effective. It works to reduce the coefficient. Further, as can be seen from FIG. 10, a light beam (left beam) from the opposite pupil region that should not be incident is incident. This means that the right light beam enters the left light beam detection pixel 20B described above. Therefore, the denominator of the phase difference AF signal effective coefficient is increased, and in this case, the phase difference AF signal effective coefficient is also reduced. As a result, when the condensing position is the same as that of the imaging pixel 20A as shown in FIG. 10, the phase difference AF signal effective coefficient becomes small.

図12に示す光学シミュレーション結果では、図10に示す撮像に好適なマイクロレンズ(ML)構造では、位相差AF信号有効係数は4.3と小さい。一方、レンズ厚さを変えずにマイクロレンズ41の開口直径を10%削減すると、レンズ面の曲率が大きくなって集光位置が図10のP1からマイクロレンズ側に移動し、位相差AF信号有効係数は10.9と改善される。また、マイクロレンズの開口直径を変えずにレンズ厚さ(図12では高さと記載)を10%増加させると、位相差AF信号有効係数は9.7となり、この場合も、図10に示す構造と比べて位相差AFの性能が向上している。   In the optical simulation result shown in FIG. 12, in the microlens (ML) structure suitable for imaging shown in FIG. 10, the phase difference AF signal effective coefficient is as small as 4.3. On the other hand, if the aperture diameter of the microlens 41 is reduced by 10% without changing the lens thickness, the curvature of the lens surface increases, and the focusing position moves from P1 to the microlens side in FIG. The coefficient is improved to 10.9. Further, when the lens thickness (indicated as height in FIG. 12) is increased by 10% without changing the aperture diameter of the microlens, the phase difference AF signal effective coefficient becomes 9.7, and in this case also, the structure shown in FIG. Compared to the above, the performance of the phase difference AF is improved.

図13は、マイクロレンズ41の直径比と位相差AF信号有効係数比との関係を示したものである。比の値は、撮像用画素の場合と比較したときの値である。ML直径比が0.95以上1.0未満では、位相差AF信号有効係数比は1.0よりも大きくなり、AF性能が従来よりも改善される。また、図14は、マイクロレンズ41のレンズ厚さの比と位相差AF信号有効係数比との関係を示したものである。ML厚比を1.10以上1.40未満に設定した場合、位相差AF信号有効係数比は2以上となり、図13のマイクロレンズ41の直径を変える場合に比べてAF性能の改善がより大きく図れ、AF用画素20Bのマイクロレンズ41に適している。   FIG. 13 shows the relationship between the diameter ratio of the microlens 41 and the phase difference AF signal effective coefficient ratio. The value of the ratio is a value when compared with the case of the imaging pixel. When the ML diameter ratio is 0.95 or more and less than 1.0, the phase difference AF signal effective coefficient ratio is larger than 1.0, and the AF performance is improved as compared with the conventional case. FIG. 14 shows the relationship between the lens thickness ratio of the microlens 41 and the phase difference AF signal effective coefficient ratio. When the ML thickness ratio is set to 1.10 or more and less than 1.40, the phase difference AF signal effective coefficient ratio is 2 or more, and the AF performance is greatly improved as compared with the case where the diameter of the microlens 41 in FIG. 13 is changed. This is suitable for the microlens 41 of the AF pixel 20B.

なお、マイクロレンズ41の口径またはレンズ厚さを変えるだけでなく、AF用画素20Bのマイクロレンズ41に屈折率のより大きなレンズ材を用いることで、集光位置の移動をより効果的に行わせることができる。さらに、これらを組み合わせても良いことはいうまでもない   In addition to changing the aperture or lens thickness of the microlens 41, a lens material having a higher refractive index is used for the microlens 41 of the AF pixel 20B, so that the focusing position can be moved more effectively. be able to. Furthermore, it goes without saying that these may be combined.

上述した実施の形態では、マイクロレンズ41の口径、レンズ厚さ、屈折率を変えることで、AF用画素20Bの集光位置をマイクロレンズ側に移動させるようにした。しかし、このようにマイクロレンズ41の形状や材質を変えなくても、図9に示すマイクロレンズ41の下端と光電変換部42の受光面との距離L2を変えることでも、集光位置を移動させることができる。上述したように、集光位置はレンズ厚さL1により変わるので、種々の値のL2/L1に対して、AF用画素20Bに適したマイクロレンズ41を与えるL2/L1を期待することができる。   In the above-described embodiment, the condensing position of the AF pixel 20B is moved to the microlens side by changing the aperture, lens thickness, and refractive index of the microlens 41. However, even if the shape and material of the microlens 41 are not changed in this way, the condensing position is also moved by changing the distance L2 between the lower end of the microlens 41 and the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 42 shown in FIG. be able to. As described above, since the condensing position varies depending on the lens thickness L1, it is possible to expect L2 / L1 that provides the microlens 41 suitable for the AF pixel 20B with respect to various values of L2 / L1.

図16は、位相差AF信号有効係数比のL2/L1依存性についてのシミュレーション結果を示したものである。なお、図16における位相差AF信号有効係数比は、適正なオートフォーカス性能が得られるマイクロレンズ41の位相差AF信号有効係数、例えば、図14において位相差AF信号有効係数比=2を与えるマイクロレンズ41の位相差AF信号有効係数を基準として算出したものである。また、シミュレーションは、撮像用画素20Aに用いられているものと同形状のレンズ(円形のレンズ)について行った。   FIG. 16 shows a simulation result on the L2 / L1 dependence of the phase difference AF signal effective coefficient ratio. Note that the phase difference AF signal effective coefficient ratio in FIG. 16 is the phase difference AF signal effective coefficient of the microlens 41 that can obtain appropriate autofocus performance, for example, a micro that gives the phase difference AF signal effective coefficient ratio = 2 in FIG. This is calculated using the phase difference AF signal effective coefficient of the lens 41 as a reference. The simulation was performed on a lens (circular lens) having the same shape as that used for the imaging pixel 20A.

図16に示す計算結果では、L2/L1が3.72以上で3.98以下である場合に位相差AF信号有効係数比が1以上となり、適正なオートフォーカス性能が得られる。すなわち、マイクロレンズ41の形状を撮像用画素20Aのマイクロレンズと同様とした場合、L2/L1が3.72以上で3.98以下となるように設定すれば良い。図16は、所定レンズ形状のマイクロレンズに関してのシミュレーション結果であるが、他のレンズ形状であっても同様のL2/L1依存性を有し、ほぼ同様の位相差AF信号有効係数比が得られる。なお、AF感度を高めるためには、マイクロレンズ41の径は大きい方が好ましく、画素サイズ近傍まで大きくしたものを配置するのが良い。   In the calculation result shown in FIG. 16, when L2 / L1 is 3.72 or more and 3.98 or less, the phase difference AF signal effective coefficient ratio is 1 or more, and appropriate autofocus performance is obtained. That is, when the shape of the microlens 41 is the same as that of the microlens of the imaging pixel 20A, L2 / L1 may be set to be 3.72 or more and 3.98 or less. FIG. 16 shows a simulation result for a microlens having a predetermined lens shape. Even when other lens shapes are used, the same L2 / L1 dependency is obtained, and a substantially similar phase difference AF signal effective coefficient ratio is obtained. . In order to increase the AF sensitivity, it is preferable that the diameter of the microlens 41 is large, and it is preferable to arrange the microlens 41 so as to be close to the pixel size.

以上説明したように、本実施の形態では、撮像用画素20Aに関しては、従来と同様にマイクロレンズ41の集光位置P1を受光面近傍に設定し、AF用画素20Bに関しては、マイクロレンズ41の平面形状やレンズ厚などを変えることで集光位置P2をよりマイクロレンズ側に設定するようにした。その結果、AF性能の向上を図ることができ、撮像性能とAF性能との両立を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, for the imaging pixel 20A, the condensing position P1 of the microlens 41 is set in the vicinity of the light receiving surface as in the conventional case, and for the AF pixel 20B, the microlens 41 of the microlens 41 is set. The condensing position P2 is set closer to the microlens side by changing the planar shape and lens thickness. As a result, AF performance can be improved, and both imaging performance and AF performance can be achieved.

なお、上述した実施の形態では、図4に示すように、開口部44が左側の画素20Bと、それと対となる開口部44が右側に設けられた画素20BとをX方向の交互に配置した固体撮像素子3を例に説明した。しかし、本発明は、このような構成に限らず、図15に示すように、同一画素20Bに瞳領域の異なる一対の開口部44A,44Bを設けた構成でも同様に適用することができる。また、本発明は、電子カメラに限らずビデオカメラなどの撮像装置、すなわち、像ズレを検出して焦点検出を行う撮像装置に適用することができる。なお、以上の説明はあくまでも一例であり本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。   In the above-described embodiment, as shown in FIG. 4, the pixels 20 </ b> B with the openings 44 on the left side and the pixels 20 </ b> B with the openings 44 to be paired with the pixels are alternately arranged in the X direction. The solid-state imaging device 3 has been described as an example. However, the present invention is not limited to such a configuration, and can be similarly applied to a configuration in which a pair of openings 44A and 44B having different pupil regions are provided in the same pixel 20B as shown in FIG. The present invention can be applied not only to an electronic camera but also to an imaging apparatus such as a video camera, that is, to an imaging apparatus that detects focus and detects a focus. In addition, the above description is an example to the last, and this invention is not limited to the said embodiment at all unless the characteristic of this invention is impaired.

本発明に係る撮像装置の一実施の形態を示す図であり、電子カメラ1の概略構成を示すブロック図である。1 is a diagram illustrating an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention, and is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic camera 1. 固体撮像素子3の概略構成を示す回路図である。2 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a solid-state imaging element 3; FIG. 固体撮像素子3を模式的に示す平面図である。2 is a plan view schematically showing a solid-state imaging element 3. FIG. 焦点検出領域32,33の交差部付近を拡大して示す図であり、画素配置を模式的に示したものである。It is a figure which expands and shows the intersection vicinity of the focus detection area | regions 32 and 33, and shows pixel arrangement typically. 固定撮像素子3に設けられた多数の画素20の内の、2×2個の画素20を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing 2 × 2 pixels 20 among a large number of pixels 20 provided in the fixed imaging element 3. FIG. 固体撮像素子3の動作を説明するタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state image sensor 3. 撮像用画素20Aの主要部を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)はX1−X1断面図、(c)はX2−X2断面図である。It is a figure which shows typically the principal part of 20 A of imaging pixels, (a) is a top view, (b) is X1-X1 sectional drawing, (c) is X2-X2 sectional drawing. AF用画素20Bの主要部を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)はX3−X3断面図である。It is a figure which shows typically the principal part of AF pixel 20B, (a) is a top view, (b) is X3-X3 sectional drawing. AF用画素20Bにおける受光光束を説明する図である。It is a figure explaining the received light beam in AF pixel 20B. 従来構成のAF用画素20Bの場合における受光光束を示す図である。It is a figure which shows the light received light beam in the case of AF pixel 20B of the conventional structure. 集光位置を異ならせる各種方法を一覧にして示した図である。It is the figure which showed and listed various methods to which a condensing position differs. 3種類のマイクロレンズ(ML)41に関する位相差AF信号有効係数の、光学シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the optical simulation result of the phase difference AF signal effective coefficient regarding three types of microlenses (ML) 41. マイクロレンズ41の直径比と位相差AF信号有効係数比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the diameter ratio of the micro lens 41, and a phase difference AF signal effective coefficient ratio. マイクロレンズ41のレンズ厚さの比と位相差AF信号有効係数比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between ratio of the lens thickness of the micro lens 41, and phase difference AF signal effective coefficient ratio. 同一画素20Bに瞳領域の異なる一対の開口部44A,44Bを設けた場合の、固体撮像素子3の一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of solid-state image sensor 3 at the time of providing a pair of opening part 44A, 44B from which a pupil area | region differs in the same pixel 20B. 位相差AF信号有効係数比のL2/L1依存性を示す図である。It is a figure which shows L2 / L1 dependence of phase difference AF signal effective coefficient ratio.

符号の説明Explanation of symbols

1:電子カメラ、2:撮影レンズ、3:固体撮像装置、10:焦点演算部、13:画像処理部、20:画素、20A:撮像用画素、20B:AF用画素、32〜37:焦点検出領域、41:マイクロレンズ、42:光電変換部、43:遮光膜、44,44A,44B:開口部、45:基板、P1,P2:集光位置、S1〜S3:レンズ曲面、   1: electronic camera, 2: photographing lens, 3: solid-state imaging device, 10: focus calculation unit, 13: image processing unit, 20: pixel, 20A: imaging pixel, 20B: AF pixel, 32-37: focus detection Area, 41: microlens, 42: photoelectric conversion part, 43: light shielding film, 44, 44A, 44B: opening, 45: substrate, P1, P2: condensing position, S1 to S3: lens curved surface,

Claims (12)

集光用の第1のマイクロレンズが各々設けられた複数の撮像用画素と、集光用の第2のマイクロレンズが各々設けられて焦点検出に用いる複数の焦点検出用画素とを、2次元的に配置した固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズと前記焦点検出用画素との間に設けられ、光学系の射出瞳において瞳分割された一対の光束のうち、一方の光束を通過させるとともに、他方の光束を遮光するように配置された開口部を有する遮蔽膜を備え、
前記光学系が合焦状態において、前記第2のマイクロレンズによる集光位置が前記第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側であって前記遮蔽膜の近傍となるように、前記第1および第2のマイクロレンズを形成したことを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of imaging pixels each provided with a first condensing microlens and a plurality of focus detection pixels each provided with a second condensing microlens and used for focus detection are two-dimensional In a solid-state imaging device arranged in an
Among the pair of light beams that are provided between the second microlens and the focus detection pixel and are pupil-divided at the exit pupil of the optical system , one light beam is allowed to pass and the other light beam is shielded. Comprising a shielding film having an opening disposed in
When the optical system is in a focused state, the condensing position by the second microlens is closer to the microlens side than the condensing position by the first microlens and in the vicinity of the shielding film. A solid-state imaging device, wherein first and second microlenses are formed.
請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を前記第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きく設定することで、前記第2のマイクロレンズによる集光位置が前記第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるようにしたことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
By setting the curvature of the lens surface of the second microlens to be larger than the curvature of the lens surface of the first microlens, the condensing position by the second microlens is collected by the first microlens. A solid-state imaging device characterized in that it is located closer to the microlens than the light position.
請求項2に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズのレンズ厚さを前記第1のマイクロレンズのレンズ厚さよりも大きく設定することで、前記第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を前記第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2,
By setting the lens thickness of the second microlens to be larger than the lens thickness of the first microlens, the curvature of the lens surface of the second microlens is set to the lens surface of the first microlens. A solid-state imaging device characterized by being larger than a curvature.
請求項3に記載の固体撮像素子において、
レンズ口径を同一とした場合における前記第2のマイクロレンズのレンズ厚さと前記第1のマイクロレンズのレンズ厚さとの比を、1.1以上1.4未満に設定したことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 3,
Solid-state imaging characterized in that the ratio of the lens thickness of the second microlens and the lens thickness of the first microlens when the lens aperture is the same is set to 1.1 or more and less than 1.4 element.
請求項2に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズのレンズ口径を前記第1のマイクロレンズのレンズ口径よりも小さく設定することで、前記第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を前記第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2,
By setting the lens diameter of the second microlens to be smaller than the lens diameter of the first microlens, the curvature of the lens surface of the second microlens is set to the curvature of the lens surface of the first microlens. A solid-state imaging device characterized by being larger than the above.
請求項5に記載の固体撮像素子において、
レンズ厚さを同一とした場合における前記第2のマイクロレンズのレンズ口径と前記第1のマイクロレンズのレンズ口径との比を、0.95以上1.0未満に設定したことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 5,
The ratio of the lens aperture of the second microlens to the lens aperture of the first microlens when the lens thickness is the same is set to 0.95 or more and less than 1.0. Image sensor.
請求項2に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズのレンズ平面形状を円形とするとともに、前記第1のマイクロレンズのレンズ平面形状を矩形とすることで、前記第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を前記第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2,
The lens plane shape of the second microlens is circular, and the lens plane shape of the first microlens is rectangular, so that the curvature of the lens surface of the second microlens is the first microlens. A solid-state imaging device characterized by being larger than the curvature of the lens surface of the lens.
請求項2に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズのレンズ平面形状を角数が8以上の多角形とするとともに、前記第1のマイクロレンズのレンズ平面形状を角数が7以下の多角形とすることで、前記第2のマイクロレンズのレンズ面の曲率を前記第1のマイクロレンズのレンズ面の曲率よりも大きくしたことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2,
The second microlens lens planar shape is a polygon having an angle of 8 or more, and the first microlens lens planar shape is a polygon having an angle of 7 or less. A solid-state imaging device, wherein the curvature of the lens surface of the microlens is larger than the curvature of the lens surface of the first microlens.
請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズのレンズ材の屈折率を前記第1のマイクロレンズのレンズ面のレンズ材の屈折率よりも大きく設定することで、前記第2のマイクロレンズによる集光位置が前記第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるようにしたことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
By setting the refractive index of the lens material of the second microlens to be larger than the refractive index of the lens material of the lens surface of the first microlens, the condensing position by the second microlens is set to the first microlens. A solid-state imaging device characterized in that it is located closer to the microlens side than the condensing position by the microlens.
請求項1に記載の固体撮像素子において、
前記マイクロレンズの厚さをL1、前記マイクロレンズと該マイクロレンズが設けられている画素の受光面との距離をL2としたとき、
前記第2のマイクロレンズによる集光位置が前記第1のマイクロレンズによる集光位置よりもマイクロレンズ側となるように、比L2/L1を前記第1のマイクロレンズと前記第2のマイクロレンズとで異なる値に設定したことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
When the thickness of the microlens is L1, and the distance between the microlens and the light receiving surface of the pixel provided with the microlens is L2,
The ratio L2 / L1 is set so that the condensing position by the second microlens is closer to the microlens side than the condensing position by the first microlens. The solid-state imaging device is characterized in that it is set to a different value.
請求項10に記載の固体撮像素子において、
前記第2のマイクロレンズの比L2/L1を、3.72以上3.98以下に設定したことを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 10,
A solid-state imaging device, wherein the ratio L2 / L1 of the second microlens is set to 3.72 or more and 3.98 or less.
請求項1〜11のいずれか一つに記載の固体撮像素子と、
前記複数の撮像用画素の出力に基づいて画像情報を形成する画像形成手段と、
前記複数の焦点検出用画素の出力に基づいて瞳分割位相差方式の焦点検出を行う焦点検出手段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 11,
Image forming means for forming image information based on outputs of the plurality of imaging pixels;
An imaging apparatus comprising: a focus detection unit that performs pupil division phase difference type focus detection based on outputs of the plurality of focus detection pixels.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180102418A (en) * 2017-03-07 2018-09-17 엘지이노텍 주식회사 Camera module including liquid lens and optical apparatus

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5278165B2 (en) * 2009-05-26 2013-09-04 ソニー株式会社 Focus detection device, imaging device, and electronic camera
JP5329348B2 (en) * 2009-08-28 2013-10-30 富士フイルム株式会社 Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same
JP5232118B2 (en) * 2009-09-30 2013-07-10 富士フイルム株式会社 Imaging device and electronic camera
JP2012043939A (en) 2010-08-18 2012-03-01 Sony Corp Imaging element and imaging apparatus
JP5861257B2 (en) * 2011-02-21 2016-02-16 ソニー株式会社 Imaging device and imaging apparatus
JP6232108B2 (en) * 2011-03-24 2017-11-15 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging apparatus
KR101777351B1 (en) 2011-05-16 2017-09-11 삼성전자주식회사 Image pickup device, digital photographing apparatus using the device, auto-focusing method, and computer-readable storage medium for performing the method
JP5814626B2 (en) 2011-05-27 2015-11-17 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and method of manufacturing photoelectric conversion device
JP2014089432A (en) * 2012-03-01 2014-05-15 Sony Corp Solid-state imaging device, microlens forming method of solid-state imaging device and electronic apparatus
JP2015065268A (en) * 2013-09-25 2015-04-09 ソニー株式会社 Lens array and manufacturing method thereof, solid state image sensor and electronic apparatus
JP2015076475A (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
JP6115787B2 (en) * 2013-12-18 2017-04-19 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic apparatus
JP2015228466A (en) 2014-06-02 2015-12-17 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and imaging system
JP2016015430A (en) 2014-07-03 2016-01-28 ソニー株式会社 Solid-state image sensor and electronic apparatus
WO2017068713A1 (en) * 2015-10-23 2017-04-27 オリンパス株式会社 Solid-state image pickup device, and image pickup device
JP6600246B2 (en) 2015-12-17 2019-10-30 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and camera
JP2018056517A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 株式会社ニコン Imaging element and focus adjustment device
JP2018056520A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 株式会社ニコン Imaging element and focus adjustment device
KR102549481B1 (en) * 2018-05-10 2023-06-30 에스케이하이닉스 주식회사 Image pickup device
JPWO2022220271A1 (en) 2021-04-14 2022-10-20
JPWO2022239831A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-17

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10270672A (en) * 1997-03-25 1998-10-09 Sony Corp Solid-state image pickup element
JPH1197655A (en) * 1997-09-18 1999-04-09 Toshiba Corp Solid-state image-pickup device
JP4077577B2 (en) * 1999-04-01 2008-04-16 オリンパス株式会社 Image sensor
JP4532968B2 (en) * 2004-04-13 2010-08-25 キヤノン株式会社 Focus detection device
EP1626442B1 (en) * 2004-08-13 2011-01-12 St Microelectronics S.A. Image sensor
JP4893244B2 (en) * 2005-11-10 2012-03-07 株式会社Jvcケンウッド Solid-state image sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180102418A (en) * 2017-03-07 2018-09-17 엘지이노텍 주식회사 Camera module including liquid lens and optical apparatus
KR102376689B1 (en) * 2017-03-07 2022-03-21 엘지이노텍 주식회사 Camera module including liquid lens and optical apparatus

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