JP5864989B2 - Imaging device and imaging apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、一部に焦点検出用画素を有する撮像素子及び該撮像素子を用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup device having a focus detection pixel in part and an image pickup apparatus using the image pickup device.

現在、CCDやCMOSセンサ等の固体撮像素子を有する撮像装置において、撮像素子から連続的に読み出された画像信号を順次記録することが可能な、いわゆる動画記録機能を有する撮像装置がある。   Currently, there is an imaging apparatus having a so-called moving image recording function capable of sequentially recording image signals continuously read from the imaging element in an imaging apparatus having a solid-state imaging element such as a CCD or a CMOS sensor.

また、撮像装置の自動焦点検出・調節方法で撮影レンズを通過した光束を用いる一般的な方式として、コントラスト検出方式(所謂「ぼけ方式」)と位相差検出方式(所謂「ずれ方式」)とがある。   In addition, as a general method using a light beam that has passed through a photographing lens in an automatic focus detection / adjustment method of an imaging apparatus, a contrast detection method (so-called “blur method”) and a phase difference detection method (so-called “deviation method”) are available. is there.

コントラスト検出方式は動画撮影用ビデオムービー機器(カムコーダー)や電子スチルカメラで多く用いられる方式で、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものである。撮像素子の出力信号、特に高周波成分の情報(コントラスト情報)に着目し、その評価値が最も大きくなる撮影レンズの位置を合焦位置とする方式である。しかし山登り方式とも言われるように、撮影レンズを微少量動かしながら評価値を求め、その評価値が最大となる位置をスキャンする必要があるため、高速な焦点調節動作には不向きとされている。   The contrast detection method is a method often used in video movie equipment (camcorder) for moving image shooting and electronic still cameras, and an image sensor is used as a focus detection sensor. Focusing on the output signal of the image sensor, particularly information on high-frequency components (contrast information), the position of the photographing lens with the largest evaluation value is used as the in-focus position. However, as called a hill-climbing method, it is necessary to scan the position where the evaluation value is maximized while moving the photographic lens by a small amount, so that it is not suitable for high-speed focus adjustment operation.

一方の位相差検出方式は、銀塩フィルムによる一眼レフカメラに多く用いられ、自動焦点検出(Auto Focus:AF)一眼レフカメラの実用化に最も貢献した技術である。位相差検出方式では、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を2分割し、2分割した光束を一対の焦点検出用センサによりそれぞれ受光する。そして、その受光量に応じて出力される信号のずれ量、すなわち、光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで撮影レンズのピント方向のずれ量を直接求めるものである。従って、焦点検出用センサにより一度蓄積動作を行えばピントずれ量と方向が得られ、高速な焦点調節動作が可能となっている。但し、撮影レンズの射出瞳を通過した光束を2分割し、それぞれの光束に対応する信号を得るためには、撮像光路中にクイックリターンミラーやハーフミラー等の光路分割手段を設け、その先に焦点検出用光学系とAFセンサを設けるのが一般的である。そのため、装置が大型、かつ高価となる欠点がある。また、ライブビューを行う際は、クイックリターンミラーが退避しているため、動作させることができないといった欠点もあった。   On the other hand, the phase difference detection method is often used for a single-lens reflex camera using a silver salt film, and is the technology that has contributed most to the practical application of an auto focus (AF) single-lens reflex camera. In the phase difference detection method, the light beam that has passed through the exit pupil of the photographing lens is divided into two, and the two divided light beams are received by a pair of focus detection sensors. Then, the amount of deviation of the photographic lens in the focus direction is directly obtained by detecting the amount of deviation of the output signal according to the amount of received light, that is, the amount of relative positional deviation in the light beam splitting direction. Therefore, once the accumulation operation is performed by the focus detection sensor, the amount and direction of the focus shift can be obtained, and a high-speed focus adjustment operation is possible. However, in order to divide the light beam that has passed through the exit pupil of the photographic lens into two and obtain a signal corresponding to each light beam, optical path dividing means such as a quick return mirror or a half mirror is provided in the imaging optical path, and beyond that In general, a focus detection optical system and an AF sensor are provided. Therefore, there is a drawback that the apparatus is large and expensive. Also, when performing live view, the quick return mirror is retracted, so that it cannot be operated.

上記の欠点を克服するため、一部の受光素子(画素)に、オンチップマイクロレンズの光軸に対して受光部の感度領域を偏心させることで瞳分割機能を付与した、撮像素子がある。そして、これらの画素を焦点検出用画素とし、撮像用画素群の間に所定の間隔で配置することで、電子ビューファインダーの使用時や動画撮影時でも、高速な位相差方式によるAFを実現するための技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to overcome the above-described drawbacks, there is an imaging device in which some of the light receiving elements (pixels) are provided with a pupil division function by decentering the sensitivity region of the light receiving unit with respect to the optical axis of the on-chip microlens. These pixels are used as focus detection pixels, and are arranged at predetermined intervals between the imaging pixel groups, thereby realizing AF by a high-speed phase difference method even when using an electronic viewfinder or shooting a moving image. For this purpose (for example, see Patent Document 1).

一方、撮像画素の一部に焦点検出用画素を付与した際に生じる、撮像用画素へのクロストーク量の変化による画質劣化に関し、周辺に配置した焦点検出用画素の出力に基づき、撮像用画素の出力を補正する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, regarding the image quality degradation caused by the change in the amount of crosstalk to the imaging pixel that occurs when the focus detection pixel is added to a part of the imaging pixel, the imaging pixel is based on the output of the focus detection pixel arranged in the periphery Has been disclosed (see, for example, Patent Document 2).

特開2000−156823号公報JP 2000-156823 A 特開2009−124573号公報JP 2009-124573 A

しかしながら、特許文献2においても、撮影条件(レンズの絞り、射出瞳距離)やセンサ上の像高位置、被写体依存等の問題により、正しい補正を行うことが困難であるという課題がある。特に、焦点検出用画素に備えるカラーフィルタを透明色等に変更した場合、被写体の色を推定する必要があり、さらに、補正が困難となるという問題があった。   However, Patent Document 2 also has a problem that correct correction is difficult due to problems such as imaging conditions (lens diaphragm, exit pupil distance), image height position on the sensor, subject dependency, and the like. In particular, when the color filter provided in the focus detection pixel is changed to a transparent color or the like, there is a problem that it is necessary to estimate the color of the subject, and correction is difficult.

また、焦点検出用画素の配置領域を、光学的に条件が良く、比較的高い焦点検出精度が得られる撮像領域の中央部付近などに限定し、均一面被写体を撮影した場合に、次のような課題があった。すなわち、焦点検出用画素の配置領域と非配置領域との境界で焦点検出用画素の周辺に配置された撮像用画素の補正誤差による画質劣化が認識しやすいという課題があった。   In addition, when the area of the focus detection pixels is limited to the vicinity of the center of the imaging area where the optical conditions are good and relatively high focus detection accuracy is obtained, and a uniform surface subject is photographed, the following is performed: There was a serious problem. That is, there is a problem that image quality deterioration due to a correction error of an imaging pixel arranged around the focus detection pixel at the boundary between the focus detection pixel arrangement region and the non-arrangement region is easily recognized.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出用画素の配置領域を撮像領域の一部領域に限定した場合に、焦点検出用画素の配置領域と非配置領域の境界で、焦点検出用画素の周辺に配置された撮像用画素の出力信号のずれによる画質劣化をより目立たなくすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and when the focus detection pixel placement region is limited to a partial region of the imaging region, at the boundary between the focus detection pixel placement region and the non-placement region, It is an object of the present invention to make image quality deterioration due to a shift in an output signal of an imaging pixel arranged around a focus detection pixel more inconspicuous.

上記目的を達成するために、本発明の撮像素子は、光学系を通過した光束を光電変換部で受光する撮像用画素であって、開口部を持つ配線層を有し、記録又は観賞のための画像信号を生成する複数の撮像用画素と、光学系を通過した光束を光電変換部で受光する焦点検出用画素であって、前記撮像用画素と比較して開口部の小さい配線層を有し、位相差検出方式の焦点検出に用いる焦点検出信号を生成する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子であって前記複数の焦点検出用画素の混入率がそれぞれ異なり、かつ前記複数の撮像用画素と前記複数の焦点検出用画素が規則的に配置されている第1の領域及び第2の領域と、前記焦点検出用画素が混入されていない第の領域と、を有し、前記第2の領域は、前記第1の領域と前記第3の領域とに隣接するように、前記第1の領域と前記第3の領域との間に配置された領域であり、前記第2の領域における前記混入率は、前記第1の領域における前記混入率よりも小さいIn order to achieve the above object, an image pickup device of the present invention is an image pickup pixel that receives a light beam that has passed through an optical system by a photoelectric conversion unit, has a wiring layer having an opening, and is used for recording or viewing A plurality of imaging pixels that generate image signals, and focus detection pixels that receive light beams that have passed through the optical system with a photoelectric conversion unit, and have a wiring layer having a smaller opening than the imaging pixels. and, an imaging device having a plurality of focus detection pixels for generating a focus detection signal used for focus detection of a phase difference detection method, a mixing ratio of the plurality of focus detection pixels are different respectively, and the plurality has the first region and a second region in which the pixels for image picking plurality of focus detection pixels are regularly arranged, and a third region where the focus detection pixel is not mixed, the , The second region includes the first region and the third region. The region is disposed between the first region and the third region so as to be adjacent to the region, and the mixing rate in the second region is the mixing rate in the first region. Smaller than .

本発明によれば、焦点検出用画素の配置領域を撮像領域の一部領域に限定した場合に、焦点検出用画素の配置領域と非配置領域の境界で、焦点検出用画素の周辺に配置された撮像用画素の出力信号のずれによる画質劣化をより目立たなくすることが可能になる。   According to the present invention, when the focus detection pixel placement area is limited to a partial area of the imaging area, the focus detection pixel is placed around the focus detection pixel at the boundary between the focus detection pixel placement area and the non-placement area. Further, it is possible to make the image quality deterioration due to the shift of the output signal of the imaging pixel more inconspicuous.

本発明の好適な実施の形態に係る撮像装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. 実施の形態における撮像素子の構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging element in an embodiment. 実施の形態における全画素読み出しの説明図。Explanatory drawing of all the pixel readout in embodiment. 実施の形態における間引き読み出しの説明図。Explanatory drawing of the thinning-out reading in embodiment. 実施の形態における撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of an imaging pixel of an imaging element in an embodiment. 実施の形態における撮像素子の焦点検出用画素の平面図と断面図。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a focus detection pixel of an image sensor in an embodiment. 実施の形態における撮像用画素及び焦点検出用画素の画素配置図。FIG. 6 is a pixel arrangement diagram of imaging pixels and focus detection pixels in the embodiment. 実施の形態における焦点検出用画素を含むブロックの領域配置図。FIG. 6 is a region arrangement diagram of blocks including focus detection pixels in the embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の好適な実施の形態に係る撮像装置の構成図であり、撮像素子を有したカメラ本体と撮影光学系とが一体となった電子カメラを示している。図1において、第1レンズ群101は撮影光学系(結像光学系)の先端に配置され、光軸方向に進退可能に保持される。絞り兼用シャッタ102は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うほか、静止画撮影時には露光秒時を調節する機能も備える。絞り兼用シャッタ102及び第2レンズ群103は、一体となって光軸方向に進退し、第1レンズ群101の進退動作との連動により、変倍作用(ズーム機能)をなす。   FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and shows an electronic camera in which a camera body having an imaging element and a photographing optical system are integrated. In FIG. 1, a first lens group 101 is disposed at the tip of a photographing optical system (imaging optical system) and is held so as to be able to advance and retreat in the optical axis direction. The aperture / shutter 102 adjusts the aperture diameter to adjust the amount of light during shooting, and also has a function of adjusting the exposure time when shooting a still image. The aperture / shutter 102 and the second lens group 103 integrally move forward / backward in the optical axis direction, and perform a zooming function (zoom function) in conjunction with the forward / backward movement of the first lens group 101.

第3レンズ群105は、光軸方向の進退により、焦点調節を行う。光学的ローパスフィルタ106は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。撮像素子107はCMOSイメージセンサとその周辺回路で構成されている。また、撮像素子107は、水平方向m画素、垂直方向n画素に配列された受光画素を複数有し、当該受光画素上に、ベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、2次元単板カラーセンサが用いられる。   The third lens group 105 performs focus adjustment by moving back and forth in the optical axis direction. The optical low-pass filter 106 is an optical element for reducing false colors and moire in the captured image. The image sensor 107 is composed of a CMOS image sensor and its peripheral circuits. The imaging element 107 has a plurality of light receiving pixels arranged in m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction, and a two-dimensional image in which a Bayer array primary color mosaic filter is formed on-chip on the light receiving pixels. A single plate color sensor is used.

ズームアクチュエータ111は、不図示のカム筒を回動することで、第1レンズ群101〜第2レンズ群103を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行う。絞りシャッタアクチュエータ112は、絞り兼用シャッタ102の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行う。フォーカスアクチュエータ114は、第3レンズ群105を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。   The zoom actuator 111 rotates a cam cylinder (not shown) to drive the first lens group 101 to the second lens group 103 forward and backward in the optical axis direction, thereby performing a zooming operation. The aperture shutter actuator 112 controls the aperture diameter of the aperture / shutter 102 to adjust the amount of photographing light, and controls the exposure time during still image photographing. The focus actuator 114 adjusts the focus by driving the third lens group 105 back and forth in the optical axis direction.

被写体照明用電子フラッシュ115は撮影時に用いられ、キセノン管を用いた閃光照明装置が好適であるが、連続発光するLEDを備えた照明装置を用いても良い。AF補助光発光部116は、所定の開口パターンを有したマスクの像を、投光レンズを介して被写界に投影し、暗い被写体や低コントラスト被写体に対する焦点検出能力を向上させる。   The subject illumination electronic flash 115 is used at the time of photographing, and a flash illumination device using a xenon tube is suitable, but an illumination device including an LED that emits light continuously may be used. The AF auxiliary light emitting unit 116 projects an image of a mask having a predetermined opening pattern onto the object field via the light projection lens, and improves the focus detection capability for a dark subject or a low-contrast subject.

CPU121は、撮像装置内でカメラ本体の種々の制御を司る。CPU121は、例えば、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェイス回路等を有する。そして、CPU121は、ROMに記憶された所定のプログラムに基づいて、撮像装置が有する各種回路を駆動し、AF、撮影、画像処理及び記録等の一連の動作を実行する。   The CPU 121 manages various controls of the camera body in the imaging apparatus. The CPU 121 includes, for example, a calculation unit, ROM, RAM, A / D converter, D / A converter, communication interface circuit, and the like. The CPU 121 drives various circuits included in the imaging device based on a predetermined program stored in the ROM, and executes a series of operations such as AF, shooting, image processing, and recording.

電子フラッシュ制御回路122は、撮影動作に同期して電子フラッシュ115を点灯制御する。補助光駆動回路123は、焦点検出動作に同期してAF補助光発光部116を点灯制御する。撮像素子駆動回路124は、撮像素子107の撮像動作を制御すると共に、取得した画像信号をA/D変換してCPU121に送信する。画像処理回路125は、撮像素子107が取得した画像のγ変換、カラー補間、JPEG圧縮等の処理を行う。   The electronic flash control circuit 122 controls lighting of the electronic flash 115 in synchronization with the photographing operation. The auxiliary light driving circuit 123 controls the lighting of the AF auxiliary light emitting unit 116 in synchronization with the focus detection operation. The image sensor driving circuit 124 controls the image capturing operation of the image sensor 107, A / D converts the acquired image signal, and transmits it to the CPU 121. The image processing circuit 125 performs processing such as γ conversion, color interpolation, and JPEG compression of the image acquired by the image sensor 107.

フォーカス駆動回路126は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ114を駆動制御し、第3レンズ群105を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路128は、絞りシャッタアクチュエータ112を駆動制御して絞り兼用シャッタ102の開口を制御する。ズーム駆動回路129は、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ111を駆動する。   The focus drive circuit 126 controls the focus actuator 114 based on the focus detection result, and adjusts the focus by driving the third lens group 105 back and forth in the optical axis direction. The aperture shutter drive circuit 128 controls the aperture of the aperture / shutter 102 by drivingly controlling the aperture shutter actuator 112. The zoom drive circuit 129 drives the zoom actuator 111 according to the zoom operation of the photographer.

LCD等の表示器131は、撮像装置の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態表示画像等を表示する。操作スイッチ群132は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。着脱可能なフラッシュメモリ133は、撮影済み画像を記録する。   A display 131 such as an LCD displays information related to the shooting mode of the imaging apparatus, a preview image before shooting and a confirmation image after shooting, a focus state display image when focus is detected, and the like. The operation switch group 132 includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The detachable flash memory 133 records captured images.

図2は、本発明の実施の形態における撮像素子107の構成を示すブロック図である。なお、図2は、後述の読み出し動作が説明できる最低限の構成を示しており、画素リセット信号などが省略されている。図2において、光電変換部201は、フォトダイオード、画素アンプ、リセット用のスイッチなどで構成されており、m列×n行の光電変換部が2次元上に配置されている。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the image sensor 107 in the embodiment of the present invention. Note that FIG. 2 shows a minimum configuration that can explain a readout operation described later, and a pixel reset signal and the like are omitted. In FIG. 2, the photoelectric conversion unit 201 includes a photodiode, a pixel amplifier, a reset switch, and the like, and m columns × n rows of photoelectric conversion units are arranged two-dimensionally.

スイッチ202は、光電変換部201の出力を選択するためのスイッチであり、後述の垂直走査回路208により、行単位で選択される。ラインメモリ203は、光電変換部201の出力を一時的に記憶するために設けられており、垂直走査回路208により選択された行の光電変換部201の出力を、信号MEMがHレベルとなったときに、垂直出力線VLを介して記憶する。ラインメモリ203としては、通常は、コンデンサが使用される。スイッチ204は、水平出力線HLを所定の電位VHRSTにリセットするための水平出力線HLに接続されたスイッチであり、信号HRSTにより制御される。スイッチ205は、ラインメモリ203に記憶された光電変換部201の出力を水平出力線HLに順次出力するためのスイッチである。   The switch 202 is a switch for selecting the output of the photoelectric conversion unit 201 and is selected in units of rows by a vertical scanning circuit 208 described later. The line memory 203 is provided to temporarily store the output of the photoelectric conversion unit 201, and the signal MEM becomes the H level when the output of the photoelectric conversion unit 201 in the row selected by the vertical scanning circuit 208 is obtained. Sometimes it is stored via the vertical output line VL. As the line memory 203, a capacitor is usually used. The switch 204 is a switch connected to the horizontal output line HL for resetting the horizontal output line HL to a predetermined potential VHRST, and is controlled by a signal HRST. The switch 205 is a switch for sequentially outputting the output of the photoelectric conversion unit 201 stored in the line memory 203 to the horizontal output line HL.

水平走査回路206は、信号H0からHm-1を用いてスイッチ205を順次走査することにより、ラインメモリ203に記憶された光電変換部201の出力を順次、水平出力線HLに出力させる。信号PHSTは水平走査回路206のデータ入力、信号PH1、PH2はシフトクロック入力であり、PH1がHレベルの時にデータがセットされ、PH2がHレベルの時にデータがラッチされる構成となっている。信号PH1、PH2にシフトクロックを入力することにより、PHSTを順次シフトさせて、信号H0からHm-1を順次Hレベルにし、スイッチ205を順次オンさせることができる。SKIPは、後述の間引き読み出し時に設定を行わせる信号である。SKIP端子をHレベルに設定することにより、水平走査回路206を所定間隔でスキップさせることが可能になる。なお、読み出し動作に関する詳細は後述する。   The horizontal scanning circuit 206 sequentially scans the switch 205 using the signals H0 to Hm-1, thereby sequentially outputting the output of the photoelectric conversion unit 201 stored in the line memory 203 to the horizontal output line HL. The signal PHST is a data input of the horizontal scanning circuit 206, and the signals PH1 and PH2 are shift clock inputs. The data is set when PH1 is at H level, and the data is latched when PH2 is at H level. By inputting a shift clock to the signals PH1 and PH2, PHST can be sequentially shifted, the signals H0 to Hm-1 can be sequentially set to the H level, and the switch 205 can be sequentially turned on. SKIP is a signal for performing setting at the time of thinning-out reading described later. By setting the SKIP terminal to H level, the horizontal scanning circuit 206 can be skipped at a predetermined interval. Details regarding the read operation will be described later.

アンプ207は、ラインメモリ203から水平出力線HLを介して出力された画素信号を所定の割合で増幅し、VOUTとして出力する。   The amplifier 207 amplifies the pixel signal output from the line memory 203 via the horizontal output line HL at a predetermined ratio and outputs it as VOUT.

垂直走査回路208は、信号V0からVn-1をHレベルにすることにより、選択スイッチ202を行単位で選択することができる。垂直走査回路208は、水平走査回路206と同様に、データ入力PVST、シフトクロックPV1、PV2、間引き読み設定信号SKIPにより制御される。動作に関しては、水平走査回路206と同様であるので詳細説明は省略する。   The vertical scanning circuit 208 can select the selection switch 202 in units of rows by setting the signals V0 to Vn-1 to the H level. Similar to the horizontal scanning circuit 206, the vertical scanning circuit 208 is controlled by a data input PVST, shift clocks PV1 and PV2, and a thinning / reading setting signal SKIP. Since the operation is the same as that of the horizontal scanning circuit 206, detailed description thereof is omitted.

図3は、図2に示す構成を有する撮像素子107の全画素を読み出す場合の説明図である。図3(a)において、R、G、Bの記号は、各画素を覆うカラーフィルタの色を表している。本実施の形態の説明においては、2行×2列の4画素のうち、対角2画素にG(緑色)の分光感度を有する画素を配置し、他の2画素にR(赤色)とB(青色)の分光感度を有する画素を各1個配置したベイヤー配列として説明する。また、図3(a)の画素配列の上および左側に付記された番号は、X及びY方向の番号である。また、斜線の引かれた画素が、読み出し対象である。ここでは、全画素読み出しなので、図3(a)のすべての画素に斜線が引かれている。なお、撮像素子107には、通常、黒レベルを検出するために遮光されたOB(オプティカルブラック)画素なども配置され、OB画素からも読み出しを行うが、本実施の形態では、説明が煩雑になるため省略する。   FIG. 3 is an explanatory diagram for reading out all the pixels of the image sensor 107 having the configuration shown in FIG. In FIG. 3A, symbols R, G, and B represent the color of the color filter that covers each pixel. In the description of the present embodiment, out of 4 pixels of 2 rows × 2 columns, pixels having G (green) spectral sensitivity are arranged in 2 diagonal pixels, and R (red) and B are arranged in the other 2 pixels. The description will be made on the basis of a Bayer array in which one pixel having (blue) spectral sensitivity is arranged. Also, the numbers appended to the top and the left side of the pixel array in FIG. 3A are numbers in the X and Y directions. In addition, the hatched pixels are read targets. Here, since all pixels are read out, all the pixels in FIG. 3A are hatched. Note that the image sensor 107 is usually provided with an OB (optical black) pixel that is shielded to detect the black level, and reading is also performed from the OB pixel. However, in this embodiment, the description is complicated. Therefore, it is omitted.

図3(b)は、撮像素子107の全画素を読み出す場合のタイミングチャートを示しており、CPU121が撮像素子駆動回路124を制御して、撮像素子107にパルスを送ることにより、読み出しが行われる。ここで図3(b)を参照して、全画素読み出し動作を説明する。   FIG. 3B shows a timing chart when reading all the pixels of the image sensor 107. The CPU 121 controls the image sensor drive circuit 124 and sends a pulse to the image sensor 107 so that the readout is performed. . Here, the all-pixel readout operation will be described with reference to FIG.

まず、垂直走査回路208を駆動して、V0をアクティブにする。このとき、0行目の画素の出力が、垂直出力線VLにそれぞれ出力される。この状態で、信号MEMをアクティブにして、各画素のデータをラインメモリ203にホールドする。次に、PHSTをアクティブにして、PH1、PH2にシフトクロックを入力して、順次H0からHm-1をアクティブにすることで、水平出力線HLに画素出力を出力する。出力された画素出力は、アンプ207を介して、VOUTとして出力され、不図示のA/D変換器でデジタルデータに変換され、画像処理回路125で所定の画像処理が施される。   First, the vertical scanning circuit 208 is driven to make V0 active. At this time, the outputs of the pixels in the 0th row are respectively output to the vertical output lines VL. In this state, the signal MEM is activated and the data of each pixel is held in the line memory 203. Next, PHST is activated, shift clocks are input to PH1 and PH2, and pixel outputs are output to the horizontal output line HL by sequentially activating H0 to Hm-1. The output pixel output is output as VOUT via the amplifier 207, converted into digital data by an A / D converter (not shown), and subjected to predetermined image processing by the image processing circuit 125.

次に、垂直走査回路208がV1をアクティブにすることで、1行目の画素出力が垂直出力線VLに出力され、この状態で同様に信号MEMをアクティブにすることによりラインメモリ203に画素出力がホールドされる。次に、PHSTをアクティブにして、PH1、PH2にシフトクロックを入力して、順次H0からHm-1をアクティブにすることで、水平出力線HLに画素出力を出力する動作は同じである。同様にして、Vn-1まで順にアクティブにしていくことで、n-1行目までの読み出しを順次行う。   Next, when the vertical scanning circuit 208 activates V1, the pixel output of the first row is output to the vertical output line VL. Similarly, in this state, the signal MEM is activated to output the pixel to the line memory 203. Is held. Next, the operation of outputting the pixel output to the horizontal output line HL is the same by activating PHST, inputting a shift clock to PH1 and PH2, and sequentially activating H0 to Hm-1. Similarly, reading up to the (n-1) th row is sequentially performed by sequentially activating up to Vn-1.

図4は、図2に示す構成を有する撮像素子107の間引き読み出しの一例を説明する図である。図4(a)では、図3(a)と同様に、斜線の引かれた画素が、間引き読み出し時の読み出し対象画素である。ここでは、X、Y方向ともに1/3の間引きの読み出しの場合を示している。   FIG. 4 is a diagram for explaining an example of thinning readout of the image sensor 107 having the configuration shown in FIG. In FIG. 4A, similarly to FIG. 3A, the hatched pixels are read target pixels at the time of thinning readout. Here, a case of reading by 1/3 decimation in both the X and Y directions is shown.

図4(b)は、間引き読み出し時のタイミングチャートを示しており、図4(b)のタイミングチャートを参照して、間引き読み出しの動作説明を行う。間引き読み出しの設定は、水平走査回路206の制御端子であるSKIP端子をアクティブにすることで行う。SKIP端子をアクティブにすることで、垂直走査回路208、水平走査回路206は、1画素ごとの順次走査から3画素ごとの順次走査に動作が変更される。具体的方法に関しては、公知の技術なので詳細は省略する。   FIG. 4B shows a timing chart at the time of decimation reading, and the operation of decimation reading will be described with reference to the timing chart of FIG. Setting for thinning readout is performed by activating the SKIP terminal, which is the control terminal of the horizontal scanning circuit 206. By making the SKIP terminal active, the operation of the vertical scanning circuit 208 and the horizontal scanning circuit 206 is changed from sequential scanning for each pixel to sequential scanning for every three pixels. Since the specific method is a known technique, the details are omitted.

間引き読み出し時は、まず、垂直走査回路208を駆動して、V0をアクティブにする。このとき、0行目の画素の出力が、垂直出力線VLにそれぞれ出力される。この状態で、信号MEMをアクティブにして、各画素のデータをラインメモリ203にホールドする。次に、PHSTをアクティブして、PH1、PH2にシフトクロックを入力する。このとき、SKIP端子をアクティブ設定にすることにより、シフトレジスタの経路が変更され、順次H0、H3、H6・・・Hm-3のように、3画素ごとに水平出力線HLに画素出力を出力する。出力された画素出力は、アンプ207を介してVOUTとして出力され、不図示のA/D変換器でデジタルデータに変換され、画像処理回路125で所定の画像処理が施される。 At the time of thinning readout, first, the vertical scanning circuit 208 is driven to make V0 active. At this time, the outputs of the pixels in the 0th row are respectively output to the vertical output lines VL. In this state, the signal MEM is activated and the data of each pixel is held in the line memory 203. Next, PHST is activated and a shift clock is input to PH1 and PH2. At this time, by making the SKIP terminal active, the path of the shift register is changed, and pixel outputs are sequentially output to the horizontal output line HL every three pixels, such as H0, H3, H6... Hm-3. To do. The output pixel output is output as VOUT through an amplifier 207, converted into digital data by an A / D converter (not shown), and subjected to predetermined image processing by an image processing circuit 125.

次に、垂直走査回路208は、水平走査回路206と同様に、V1、V2をスキップさせて、V3をアクティブにして、3行目の画素出力を垂直出力線VLに出力する。その後、信号MEMによりラインメモリ203に画素出力がホールドされる。PHSTをアクティブにして、PH1、PH2にシフトクロックを入力して、順次H0、H3、H6・・・Hm-3をアクティブにして、水平出力線HLに画素出力を出力する動作は0行目と同じである。以上のように、n-3行目までの読み出しを順次行う。以上のように、水平、垂直ともに1/3の間引き読み出しが行われる。   Next, like the horizontal scanning circuit 206, the vertical scanning circuit 208 skips V1 and V2, activates V3, and outputs the pixel output of the third row to the vertical output line VL. Thereafter, the pixel output is held in the line memory 203 by the signal MEM. The operation in which PHST is activated, shift clocks are input to PH1 and PH2, H0, H3, H6... Hm-3 are sequentially activated, and the pixel output is output to the horizontal output line HL is the 0th row. The same. As described above, reading up to the n-3th row is sequentially performed. As described above, 1/3 thinning-out reading is performed both in the horizontal and vertical directions.

図5、図6は、撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。本実施の形態においては、上述したベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。   5 and 6 are diagrams illustrating the structures of the imaging pixels and the focus detection pixels. In the present embodiment, focus detection pixels having a structure to be described later are distributed and arranged according to a predetermined rule between the Bayer arrays described above.

図5に撮像用画素の配置と構造を示す。図5(a)は2行×2列の撮像用画素の平面図である。周知のように、ベイヤー配列では対角方向にG画素が、他の2画素にRとBの画素が配置される。そして2行×2列の構造が繰り返し配置される。   FIG. 5 shows the arrangement and structure of the imaging pixels. FIG. 5A is a plan view of 2 × 2 imaging pixels. As is well known, in the Bayer array, G pixels are arranged diagonally, and R and B pixels are arranged in the other two pixels. A structure of 2 rows × 2 columns is repeatedly arranged.

図5(a)におけるA−A断面図を図5(b)に示す。MLは各画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、CFRはR(赤色)のカラーフィルタ、CFGはG(緑色)のカラーフィルタである。PD(PhotoDiode)は図2で説明した撮像素子107の光電変換部201を模式的に示したものである。CL(Contact Layer)は、CMOSイメージセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。TLは撮影光学系を模式的に示したものである。   FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. ML is an on-chip microlens disposed on the forefront of each pixel, CFR is an R (red) color filter, and CFG is a G (green) color filter. PD (PhotoDiode) schematically shows the photoelectric conversion unit 201 of the image sensor 107 described in FIG. CL (Contact Layer) is a wiring layer for forming signal lines for transmitting various signals in the CMOS image sensor. TL schematically shows the photographing optical system.

ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズMLと光電変換素子PDは、撮影光学系TL(Taking Lens)を通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影光学系TLの射出瞳EP(ExitPupil)と光電変換素子PDは、マイクロレンズMLにより共役関係にあり、かつ光電変換素子PDの有効面積は大面積に設計される。また、図5(b)ではR画素の入射光束について説明したが、G画素及びB(青色)画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のRGB各画素に対応した射出瞳EPは大径となり、被写体からの光束(光量子)を効率よく取り込んで画像信号のS/Nを向上させている。   Here, the on-chip microlens ML and the photoelectric conversion element PD of the imaging pixel are configured to capture the light beam that has passed through the photographing optical system TL (Taking Lens) as effectively as possible. In other words, the exit pupil EP (ExitPupil) of the photographing optical system TL and the photoelectric conversion element PD are in a conjugate relationship by the microlens ML, and the effective area of the photoelectric conversion element PD is designed to be large. Further, FIG. 5B describes the incident light beam of the R pixel, but the G pixel and the B (blue) pixel have the same structure. Therefore, the exit pupil EP corresponding to each RGB pixel for imaging has a large diameter, and the S / N of the image signal is improved by efficiently taking in the light flux (photon) from the subject.

図6は、撮影光学系の水平方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の配置と構造を示す。水平方向に瞳分割を行うことにより、水平方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対して焦点検出が可能になる。図6(a)は、焦点検出用画素を含む2行×2列の画素の平面図である。記録又は観賞のための画像信号を得る場合、G画素で輝度情報の主成分を取得する。これは、人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であるためで、G画素が欠損すると画質劣化が認知されやすい。一方でR画素又はB画素は、色情報(色差情報)を取得する画素であるが、人間の視覚特性は、輝度情報と比較して色情報には鈍感であるため、色情報を取得する画素は多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで、本実施形態においては、2行×2列の画素のうち、G画素は撮像用画素として残し、R画素とB画素を焦点検出用画素に置き換える。この焦点検出用画素を、図6(a)においてSA及びSBと示す。   FIG. 6 shows the arrangement and structure of focus detection pixels for performing pupil division in the horizontal direction of the photographing optical system. By performing pupil division in the horizontal direction, focus detection can be performed on an object having a luminance distribution in the horizontal direction, for example, a vertical line. FIG. 6A is a plan view of pixels of 2 rows × 2 columns including focus detection pixels. When obtaining an image signal for recording or viewing, the main component of luminance information is acquired by G pixels. This is because human image recognition characteristics are sensitive to luminance information, and if G pixels are lost, image quality degradation is easily recognized. On the other hand, the R pixel or the B pixel is a pixel that acquires color information (color difference information). However, since human visual characteristics are insensitive to color information compared to luminance information, the pixel that acquires color information. Even if some deficiencies occur, image quality degradation is difficult to recognize. Therefore, in the present embodiment, among the pixels of 2 rows × 2 columns, the G pixel is left as an imaging pixel, and the R pixel and the B pixel are replaced with focus detection pixels. The focus detection pixels are denoted by SA and SB in FIG.

図6(a)におけるA−A断面図を図6(b)に示す。マイクロレンズMLと、光電変換素子PDは図5(b)に示した撮像用画素と同一構造である。本実施の形態においては、焦点検出用画素の信号は画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜CF(白色)が配置される。また、光電変換部201単位で瞳分割を行うため、配線層CLの開口部はマイクロレンズMLの中心線に対して一方向に偏倚している。具体的には、画素SAの開口部OPHAは水平方向(図6では、右側)に偏倚しているため、撮影光学系TLの左側の射出瞳EPHAを通過した光束を受光する。同様に、画素SBの開口部OPHBは、画素SAとは逆方向の左側に偏倚し、撮影光学系TLの右側の射出瞳EPHBを通過した光束を受光する。上述した構成を有する画素SAを水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をA像とし、上述した構成を有する画素Bも同様に水平方向に規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をB像とする。そして、得られたA像とB像の相対位置(位相差)を検出することで、被写体像のピントずれ量(デフォーカス量)を検出することができる。 FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The microlens ML and the photoelectric conversion element PD have the same structure as the imaging pixel shown in FIG. In the present embodiment, since the signal of the focus detection pixel is not used for image generation, a transparent film CF W (white) is disposed instead of the color separation color filter. Further, since pupil division is performed in units of the photoelectric conversion unit 201, the opening of the wiring layer CL is biased in one direction with respect to the center line of the microlens ML. Specifically, since the opening OPHA of the pixel SA is biased in the horizontal direction (right side in FIG. 6), the light beam that has passed through the left exit pupil EPHA of the imaging optical system TL is received. Similarly, the opening OPHB of the pixel SB is biased to the left in the direction opposite to that of the pixel SA, and receives the light flux that has passed through the right exit pupil EPHB of the photographing optical system TL. The pixels SA having the above-described configuration are regularly arranged in the horizontal direction, the subject images acquired by these pixel groups are set as A images, and the pixels B having the above-described configuration are also regularly arranged in the horizontal direction. A subject image acquired by these pixel groups is defined as a B image. Then, by detecting the relative position (phase difference) between the obtained A and B images, it is possible to detect the amount of defocus (defocus amount) of the subject image.

なお、垂直方向に輝度分布を有する被写体、例えば横線のピントずれ量を検出したい場合には、画素SAの開口部OPHAを下側に、画素SBの開口OPHBを上側に偏倚させるように90度回転させて構成すればよい。あるいは、開口部OPHAを上側に、画素SBの開口OPHBを下側に偏倚させるように構成してもよい。   When it is desired to detect a subject having a luminance distribution in the vertical direction, for example, the amount of defocusing of the horizontal line, it is rotated 90 degrees so that the opening OPHA of the pixel SA is shifted downward and the opening OPHB of the pixel SB is biased upward. What is necessary is just to comprise. Alternatively, the opening OPHA may be biased upward, and the opening OPHB of the pixel SB may be biased downward.

図7は、図5及び図6を参照して説明した撮像用画素及び焦点検出用画素SA、SBの配置の一例を示す画素配置図である。なお、本実施の形態では、撮像素子107の全画素の内、上述したように、水平方向に1/3、垂直方向に1/3の画素数となるように間引き読み出しすることが可能であるものとする。図7の(a)、(b)において、斜線の引かれた画素が読み出される画素であり、焦点検出用画素は、間引き読み出し時に読み出される行及び列に配置する。   FIG. 7 is a pixel arrangement diagram illustrating an example of the arrangement of the imaging pixels and focus detection pixels SA and SB described with reference to FIGS. 5 and 6. Note that in this embodiment, it is possible to perform thinning readout so that the number of pixels in the image sensor 107 is 1/3 in the horizontal direction and 1/3 in the vertical direction, as described above. Shall. In FIGS. 7A and 7B, the hatched pixels are read out pixels, and the focus detection pixels are arranged in rows and columns that are read out during thinning out reading.

また、焦点検出用の画素が撮像用に使用できないことを考慮して、本実施の形態では、焦点検出用画素が、水平方向及び垂直方向にある程度の間隔をおいて、離散的に配置されるように構成されている。また、画像の劣化が目立ちにくくなるように、上述したようにG画素部分には焦点検出用の画素を配置しないことが好ましい。本実施の形態では、図7(a)に示すように、12×24画素のブロック内に、4組の画素SA及び画素SBが配置されている高密度のブロックを第1の配置とする。更に、図7(b)に示すように、12×24画素のブロック内に、2組の画素SA及び画素SBが配置されている、第1の配置よりも低密度のブロックを第2の配置とする。第1の配置及び第2の配置は、それぞれ1ブロックで画素配置パターンが完結するように構成されている。   Further, in consideration of the fact that focus detection pixels cannot be used for imaging, in the present embodiment, focus detection pixels are discretely arranged at a certain interval in the horizontal and vertical directions. It is configured as follows. Further, as described above, it is preferable not to arrange the focus detection pixels in the G pixel portion so that the deterioration of the image is not noticeable. In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, a high-density block in which four sets of pixels SA and pixels SB are arranged in a 12 × 24 pixel block is defined as a first arrangement. Further, as shown in FIG. 7B, a block having a lower density than the first arrangement in which two sets of pixels SA and SB are arranged in a block of 12 × 24 pixels is arranged in the second arrangement. And The first arrangement and the second arrangement are each configured such that the pixel arrangement pattern is completed in one block.

図7(a)は、撮像用画素群に対して、図7(b)よりも高密度に焦点検出用画素が配置されているため、焦点検出能力は高いが、撮像画素が少ないため画質劣化への影響は大きい。画質劣化への影響として、先行技術文献として挙げた特許文献2の課題がある。特許文献2によると、通常の撮像画素群の内、一部の画素を機能画素とすることにより、焦点検出用画素の周辺に配置された通常の撮像画素の出力が変化するという課題である。   In FIG. 7A, the focus detection pixels are arranged at a higher density than the image pickup pixel group in FIG. 7B, so that the focus detection capability is high, but the image quality deteriorates because the number of image pickup pixels is small. The impact on is great. As an influence on image quality degradation, there is a problem of Patent Document 2 cited as a prior art document. According to Patent Document 2, there is a problem that the output of normal imaging pixels arranged around the focus detection pixels changes by using some of the normal imaging pixel groups as functional pixels.

図8は、本実施の形態における、全撮像画面に対する焦点検出用画素を含むブロックの配置を示す領域配置図である。図8において、撮像素子107における有効画素領域801は、記録される画像を生成するための画像信号を得る撮像用画素が配置されている領域を示している。図8の中央部に示した領域802は、焦点検出領域(第1の領域)を示しており、図7(a)に示した焦点検出用画素が高密度(第1の混入率)に含まれる第1の配置の画素ブロックが、水平及び垂直方向に連続的に配置されている。また、領域802の周辺の領域803(第の領域)には、図7(b)に示した焦点検出用画素が低密度(第2の混入率)に含まれる第2の配置の画素ブロックが、水平及び垂直方向に連続的に配置されている。 FIG. 8 is a region layout diagram showing the layout of blocks including focus detection pixels for the entire imaging screen in the present embodiment. In FIG. 8, an effective pixel area 801 in the image sensor 107 indicates an area in which imaging pixels for obtaining an image signal for generating a recorded image are arranged. Region 802 shown in the central portion of FIG. 8 shows the focus detection area (first area), the focus detection pixels high density (first mixed markups) shown in FIGS. 7 (a) The included pixel blocks of the first arrangement are continuously arranged in the horizontal and vertical directions. Further, in the peripheral region 803 of the region 802 (second region), the pixel of the second arrangement of focus detection pixels shown in FIG. 7 (b) is included in a low density (second mixed markups) The blocks are continuously arranged in the horizontal and vertical directions.

図8に示すように、通常の撮像用画素に対する焦点検出用画素の配置密度を段階的に低下させることで、焦点検出用画素の配置領域と非配置領域(第の領域)の境界において画質劣化をより目立たなくすることが可能になる。また、焦点検出用画素の配置領域を円形状に配置し、光軸中心と合わせることで、レンズの光学的な収差が合わさるため、撮影画像上での画質劣化をさらに目立たなくすることが可能になる。 As shown in FIG. 8, the image density at the boundary between the focus detection pixel placement area and the non-placement area ( third area) is reduced by gradually reducing the focus detection pixel placement density with respect to the normal imaging pixels. It becomes possible to make deterioration less noticeable. In addition, by arranging the focus detection pixels in a circular shape and aligning them with the center of the optical axis, the optical aberrations of the lens are combined, making it possible to make image quality degradation on the captured image even less noticeable. Become.

なお、本実施の形態では、焦点検出用画素を含む領域を画面中央部に配置しているが、これは、光学条件が良く、比較的高い焦点検出精度が得られる領域に限定しているためである。   In this embodiment, the area including the focus detection pixels is arranged in the center of the screen. However, this is limited to an area where the optical conditions are good and relatively high focus detection accuracy can be obtained. It is.

また、本実施の形態では、焦点検出用画素を含む領域を撮像画面の中央部の円形状の領域に配置したが、本発明はこの配置に限定されるものではない。例えば、焦点検出用画素を含む領域を複数の領域に離散的に配置した場合や、矩形、十字等の形で焦点検出領域を構成してもよい。このように構成した場合も、焦点検出用画素の混入率を段階的に変えることで焦点検出用画素の配置領域と非配置領域の境界における画質劣化がより目立たなくすることが可能である。 In this embodiment, the region including the focus detection pixels is arranged in the circular region in the center of the imaging screen. However, the present invention is not limited to this arrangement. For example, the focus detection region may be configured in a case where regions including focus detection pixels are discretely arranged in a plurality of regions, or in a shape such as a rectangle or a cross. In such a configuration also, it is possible to image degradation at the boundary of the placement area and the area where arrangement of focus detection pixels by changing the mixing markups of focus detection pixels in stages is less noticeable.

また、本実施の形態では、焦点検出用画素のブロック配置パターンを2種類で説明したが、複数種類のブロック配置パターンで構成した場合も適用可能である。また、静止画用の全画素読み出し時に焦点検出用画素の混入率を段階的に変えることでも同様の効果が得られることは明らかなため、本発明の適用範囲は間引き読み出しに限定されない。 In the present embodiment, two types of block arrangement patterns of focus detection pixels have been described. However, the present invention can also be applied to a case where a plurality of types of block arrangement patterns are used. Further, since the same effect is stepwise changed at will mixing markups of focus detection pixels in the all pixel readout for still image is obtained clear, the scope of the present invention is not limited to thinning readout.

更に、本実施の形態では、焦点検出用画素SA及びSBを1組として、位相差を求めるための画像信号を取得する場合について説明したが、焦点検出用画素の構成は、これに限るものではない。例えば、1つの焦点検出用画素が複数の光電変換領域を有し、それぞれの光電変換領域から独立に読み出しできるように構成することにより、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した被写体光に基づく、位相差を有する複数の画像を取得することができる。   Furthermore, in the present embodiment, a case has been described in which the focus detection pixels SA and SB are taken as one set and an image signal for obtaining a phase difference is acquired. However, the configuration of the focus detection pixels is not limited to this. Absent. For example, one focus detection pixel has a plurality of photoelectric conversion regions and can be read independently from each photoelectric conversion region, so that it is based on subject light that has passed through different pupil regions of the imaging optical system. A plurality of images having a phase difference can be acquired.

上記の通り、本実施の形態によれば、通常の撮像画素に対する焦点検出用画素の混入率が段階的に低下するように、異なる混入率の焦点検出用画素を含む領域を配置する。これにより、焦点検出用画素の配置領域と非配置領域の境界における画質劣化をより目立たないようにすることができる。 As described above, according to this embodiment, mixed markups of focus detection pixels for a normal imaging pixel so as to reduce stepwise, disposing a region including the focus detection pixels having different mixing markups. As a result, it is possible to make the image quality deterioration less noticeable at the boundary between the focus detection pixel arrangement area and the non-arrangement area.

Claims (10)

光学系を通過した光束を光電変換部で受光する撮像用画素であって、開口部を持つ配線層を有し、記録又は観賞のための画像信号を生成する複数の撮像用画素と、
光学系を通過した光束を光電変換部で受光する焦点検出用画素であって、前記撮像用画素と比較して開口部の小さい配線層を有し、位相差検出方式の焦点検出に用いる焦点検出信号を生成する複数の焦点検出用画素と、を有する撮像素子であって
前記複数の焦点検出用画素の混入率がそれぞれ異なり、かつ前記複数の撮像用画素と前記複数の焦点検出用画素が規則的に配置されている第1の領域及び第2の領域と、前記焦点検出用画素が混入されていない第の領域と、を有し、
前記第2の領域は、前記第1の領域と前記第3の領域とに隣接するように、前記第1の領域と前記第3の領域との間に配置された領域であり、
前記第2の領域における前記混入率は、前記第1の領域における前記混入率よりも小さいことを特徴とする撮像素子。
A plurality of imaging pixels that have a wiring layer having an opening and generate an image signal for recording or viewing;
A focus detection pixel that receives a light beam that has passed through an optical system by a photoelectric conversion unit and has a wiring layer having a smaller opening than the imaging pixel, and is used for focus detection of a phase difference detection method An imaging device having a plurality of focus detection pixels for generating a signal ,
The first region and the second region in which the mixing ratios of the plurality of focus detection pixels are different from each other, and the plurality of imaging pixels and the plurality of focus detection pixels are regularly arranged, and the focus A third region in which no detection pixel is mixed ,
The second region is a region disposed between the first region and the third region so as to be adjacent to the first region and the third region;
Wherein the mixing ratio in the second region, the image pickup element being smaller than the mixing ratio in the first region.
前記第1の領域は前記第2の領域と、少なくとも第1の方向及び前記第1の方向と直交する第2の方向に隣接していることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。  The image sensor according to claim 1, wherein the first region is adjacent to the second region in at least a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. 前記第1の領域及び前記第2の領域は、円形状に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像素子。  The imaging device according to claim 1, wherein the first region and the second region are arranged in a circular shape. 前記第1の領域、前記撮像素子の中央部に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像素子。 Said first region, the imaging device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is arranged in central portion in said imaging element. 前記第1の領域及び前記第2の領域を複数有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像素子。  4. The image sensor according to claim 1, comprising a plurality of the first region and the second region. 5. 前記第1の領域と前記第3の領域との間に、異なる1つ以上の領域を更に有し、  One or more different regions between the first region and the third region;
前記第1の領域から前記第3の領域にかけて、段階的に前記混入率が少なくなるよう各領域が配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像素子。  6. The image pickup device according to claim 1, wherein each region is arranged from the first region to the third region so that the mixing ratio decreases step by step. .
引き読み出しが可能な撮像素子であって、前記焦点検出用画素は、間引き読み出し時に読み出される画素の位置に配置されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子。 An imaging device capable while pulling read, the focus detection pixels, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is arranged at a position of the pixels that are read out during thinning readout Image sensor. 前記複数の撮像用画素は、色情報を取得するためのカラーフィルタを有し
前記複数の焦点検出用画素は、複数の前記撮像用画素と置き換えられて配置されていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子。
The plurality of imaging pixels have a color filter for acquiring color information ,
Wherein the plurality of focus detection pixels, the image pickup device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is arranged replaced with a plurality of the image pickup pixels.
前記カラーフィルタは赤色、青色または緑色のカラーフィルタであり、  The color filter is a red, blue or green color filter,
前記焦点検出用画素は、赤色または青色のカラーフィルタを有する前記撮像用画素と置き換えられて配置されていることを特徴とする請求項8に記載の撮像素子。  The image pickup device according to claim 8, wherein the focus detection pixel is arranged by being replaced with the image pickup pixel having a red or blue color filter.
光学系と、
請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子の焦点検出用画素から得られた前記焦点検出信号の位相差に基づいて、デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により得られた前記デフォーカス量に基づいて、前記光学系を制御することにより、焦点を調節する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
Optical system,
The imaging device according to any one of claims 1 to 9 ,
Focus detection means for detecting a defocus amount based on a phase difference of the focus detection signals obtained from the focus detection pixels of the image sensor;
Control means for adjusting the focus by controlling the optical system based on the defocus amount obtained by the focus detection means ;
An imaging device comprising:
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