JP6774207B2 - Image sensor and image sensor - Google Patents

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Description

本発明は撮像素子及び撮像装置に関し、特に焦点検出機能を有する画素を含む撮像素子及び撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup device and an image pickup device, and more particularly to an image pickup device and an image pickup apparatus including a pixel having a focus detection function.

動画や静止画が記録可能な電子カメラにおいて、画像記録用の撮像素子を用いて位相差検出方式の焦点検出を実現する技術が提案されている。この撮像面位相差検出方式では、撮影光学系の射出瞳を通過した光束を一組の焦点検出用受光素子群で受光し、その受光量に応じて出力される1対2像の信号波形のずれ量、すなわち、光束の瞳分割方向に生ずる相対的位置ずれ量を検出する。そして、検出した相対的位置ずれ量から、撮影光学系の焦点ずれ量(デフォーカス量)を求める。この撮像面位相差検出方式による焦点検出の特性として、焦点検出用画素の配列や該画素の瞳分割特性形状に依存する特性があるため、焦点検出の特性を向上させるための画素内構造や配列に関する様々な技術が提案されている。 In an electronic camera capable of recording moving images and still images, a technique has been proposed for realizing focus detection by a phase difference detection method using an image sensor for image recording. In this imaging surface phase difference detection method, the luminous flux that has passed through the exit pupil of the photographing optical system is received by a set of light receiving elements for focus detection, and the signal waveform of the one-to-two image output according to the amount of the received light is The amount of deviation, that is, the amount of relative positional deviation of the luminous flux in the pupil division direction is detected. Then, the defocus amount (defocus amount) of the photographing optical system is obtained from the detected relative position shift amount. As the characteristics of focus detection by this imaging surface phase difference detection method, there are characteristics that depend on the arrangement of the pixels for focus detection and the shape of the pupil division characteristics of the pixels. Therefore, the intrapixel structure and arrangement for improving the characteristics of focus detection. Various technologies have been proposed.

特許文献1には、光電変換部の分割位置が異なる複数の画素列を備え、マイクロレンズの偏心誤差や、交換レンズの種類や像高による瞳変化に応じて、最適な画素列を選択することで、画素出力のアンバランスを軽減させることが開示されている。 Patent Document 1 includes a plurality of pixel sequences having different division positions of the photoelectric conversion unit, and selects the optimum pixel sequence according to the eccentricity error of the microlens and the pupil change due to the type of interchangeable lens and the image height. It is disclosed that the imbalance of pixel output is reduced.

特開2009−015164号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-015164

しかしながら、特許文献1のように光電変換部の分割位置が像高によって異なる構成を実現する場合、光電変換部から浮遊拡散領域へ電荷を転送する転送ゲート電極が遮光材料であるために、画素として光学特性のアンバランスを新たに生み出してしまう。 However, when the division position of the photoelectric conversion unit is different depending on the image height as in Patent Document 1, since the transfer gate electrode that transfers the charge from the photoelectric conversion unit to the floating diffusion region is a light-shielding material, it is used as a pixel. It creates a new imbalance in optical characteristics.

ここで、転送ゲート電極に起因する画素の光学特性のアンバランスについて、説明する。図5は、特許文献1に開示された、光電変換部の分割位置を異ならせた画素群を有する撮像素子の画素構造と、この画素構造が切り出す瞳面上の様子を説明するための模式図である。 Here, the imbalance of the optical characteristics of the pixels caused by the transfer gate electrode will be described. FIG. 5 is a schematic view for explaining the pixel structure of an image pickup device having pixel groups at different division positions of the photoelectric conversion unit disclosed in Patent Document 1 and the state of the pixel structure on the pupil surface. Is.

図5(a)中には2行2列の画素配列が描かれており、1行目(画素群A)、2行目(画素群B)で分割中心位置が異なっている構造をとることで、焦点検出信号の受光光量のアンバランスを軽減させている。図5に示した分割中心位置の異なる光電変換部401a、401b、402a、402bのそれぞれに対応した転送ゲート電極403が、光電変換部401a、401b、402a、402bに一部覆い被さる形で配設される。転送ゲート電極403は、隣接する浮遊拡散領域404との間で信号電荷のポテンシャルを制御する。 In FIG. 5A, a pixel array of 2 rows and 2 columns is drawn, and the structure is such that the division center positions are different in the first row (pixel group A) and the second row (pixel group B). Therefore, the imbalance in the amount of received light of the focus detection signal is reduced. The transfer gate electrodes 403 corresponding to the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b having different division center positions shown in FIG. 5 are arranged so as to partially cover the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b. Will be done. The transfer gate electrode 403 controls the potential of the signal charge to and from the adjacent stray diffusion region 404.

転送ゲート電極403は転送効率を考慮し、光電変換部401a、401b、402a、402bそれぞれの幅に合わせて設計される。転送ゲート電極403は遮光部材であることから、光電変換部401a、401b、402a、402bの光電変換領域を光学的に遮光することとなる。分割中心位置を異ならせた光電変換部401a、401b、402a、402bの構成では、分割中心位置の異なる画素群Aと画素群Bで、転送ゲート電極403が光学的に光電変換部401a、401bおよび402a、402bを制限する領域が異なってしまう。 The transfer gate electrode 403 is designed in consideration of transfer efficiency according to the width of each of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b. Since the transfer gate electrode 403 is a light-shielding member, the photoelectric conversion regions of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b are optically shaded. In the configuration of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b having different division center positions, the transfer gate electrode 403 optically performs the photoelectric conversion units 401a, 401b and the pixel group A and the pixel group B having different division center positions. The regions that limit 402a and 402b are different.

図5(b)は画素群Aの画素が、また、図5(c)は画素群Bの画素が、瞳面上で光束を分離する様子を示した模式図であり、図5(a)に示す画素が瞳面上に投影された形状を図の上部に示している。図5(b)、(c)において、領域420が、画素が受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域421a、421b、422a、422bはそれぞれ、光電変換部401a、401b、402a、402bが受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域423は、転送ゲート電極403による遮光の影響を受ける瞳領域の範囲を示している。 5 (b) is a schematic view showing how the pixels of the pixel group A and FIG. 5 (c) show how the pixels of the pixel group B separate the luminous flux on the pupil surface, and FIG. 5 (a) shows. The shape in which the pixels shown in (1) are projected onto the pupil surface is shown at the upper part of the figure. In FIGS. 5B and 5C, the region 420 shows the range of the pupil region that the pixel receives light. Further, the regions 421a, 421b, 422a and 422b indicate the range of the pupil region received by the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a and 402b, respectively. Further, the region 423 indicates the range of the pupil region affected by the shading by the transfer gate electrode 403.

中央に配置された円410は、撮像素子に取り付けられる結像光学系の絞り枠が切り出す範囲を示している。そのため、実際には、この円410の内側の領域が、画素が受光する範囲となる。説明を簡略化するため、図5(b)、(c)においては、撮像素子に取り付けられた結像光学系の射出瞳距離Dlは撮像素子の設定瞳距離Dsとほぼ等価であり、円410は、中央像高の画素から観測される絞り枠を描画したものである。図5(b)、(c)に示す通り、画素群Aと画素群Bとで転送ゲート電極403が光学的に遮光する領域が異なってしまうために、画素群Aと画素群Bが絞り枠を経て切り出す受光可能領域の形状に差が生じる。このため、画素群Aと画素群Bとで、受光可能領域の重心が異なってしまい、撮像画像として好ましくない横縞が発生してしまう要因となっていた。 The circle 410 arranged in the center indicates the range cut out by the aperture frame of the imaging optical system attached to the image sensor. Therefore, in reality, the area inside the circle 410 is the range in which the pixel receives light. In order to simplify the explanation, in FIGS. 5B and 5C, the exit pupil distance Dl of the imaging optical system attached to the image sensor is substantially equivalent to the set pupil distance Ds of the image sensor, and the circle 410. Is a drawing of the aperture frame observed from the pixel of the central image height. As shown in FIGS. 5B and 5C, the area where the transfer gate electrode 403 optically blocks light differs between the pixel group A and the pixel group B, so that the pixel group A and the pixel group B are the aperture frames. There is a difference in the shape of the light receiving area that can be cut out through. For this reason, the center of gravity of the light receiving region is different between the pixel group A and the pixel group B, which causes unfavorable horizontal stripes as a captured image.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the influence on the captured image while having a plurality of division patterns of the photoelectric conversion unit suitable for focus detection.

上記目的を達成するために、本発明の撮像素子は、複数の画素から成り、第1の画素群と第2の画素群とを含む画素部を有し、前記第1の画素群と前記第2の画素群に含まれる各画素が、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部それぞれに対応し、前記複数の光電変換部の並び方向の辺に配置された、各光電変換部における同じ位置及び形状の一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、前記複数の転送ゲートが配置された前記並び方向の辺の長さが等しく、前記第1の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置の平均位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the image pickup device of the present invention is composed of a plurality of pixels, has a pixel portion including a first pixel group and a second pixel group, and has the first pixel group and the first pixel group. In each photoelectric conversion unit, each pixel included in the two pixel groups corresponds to a plurality of photoelectric conversion units and each of the plurality of photoelectric conversion units, and is arranged on the side of the plurality of photoelectric conversion units in the arrangement direction. The first pixel group includes a plurality of transfer gates having transfer gate electrodes covering a part of the same position and shape, and the sides in the alignment direction in which the plurality of transfer gates are arranged have the same length. The average position of the center of gravity of the light-receiving region of each of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the above, and the position of the center of gravity of the light-receiving region of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the second pixel group. The average position of each pixel is different from that of each pixel.

本発明によれば、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the influence on the captured image while having a plurality of division patterns of the photoelectric conversion unit suitable for focus detection.

本発明の第1の実施形態における撮像素子の画素構成および結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed the pixel structure of the image pickup device and the state on the pupil surface of the imaging optical system in the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態にかかる像高X1における画素と結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed the state on the pupil surface of the pixel and the imaging optical system at the image height X1 which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態における撮像素子の画素構成を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed the pixel structure of the image sensor in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における撮像装置の構成を示したブロック図である。It is a block diagram which showed the structure of the image pickup apparatus in 3rd Embodiment. 従来の撮像素子の画素構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the pixel structure of the conventional image sensor.

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

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態における撮像素子1の画素構成と、結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。図1(a)は、撮像素子1を構成する複数の画素10(画素部)が配設される2次元平面を、光の入射する側から観察した平面図であり、画素10の2次元配列のうち、2行2列の4画素のみを示している。上の行の画素10を画素群A(第1の画素群)、下の行の画素10を画素群B(第2の画素群)とする。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view showing the pixel configuration of the image sensor 1 according to the first embodiment of the present invention and the state of the imaging optical system on the pupil surface. FIG. 1A is a plan view of a two-dimensional plane in which a plurality of pixels 10 (pixel portions) constituting the image sensor 1 are arranged, observed from the side where light is incident, and is a two-dimensional array of pixels 10. Of these, only 4 pixels in 2 rows and 2 columns are shown. Let the pixel 10 in the upper row be the pixel group A (first pixel group), and the pixel 10 in the lower row be the pixel group B (second pixel group).

各画素10はマイクロレンズ100を1つ有しており、図1(a)のZ方向下側に複数の光電変換部101aおよび101b、または102aおよび102bが配設される。光電変換部101a、101b、102a、102bの横には浮遊拡散領域104が配設される。転送トランジスタのゲートである転送ゲート電極103は、光電変換部101a、101b、102a、102bで発生した電荷を接続された浮遊拡散領域104に各々転送する。各浮遊拡散領域104は複数の光電変換部101aおよび101b、または102aおよび102bで共有される構成となっている。転送ゲート電極103と光電変換部101a、101b、102a、102bとは、Z方向から見た場合に、画素配列平面上に重複領域を持つ形で構成されている。このとき、この重複領域(一部領域)は画素群A、画素群Bに関わらず、各画素10内で形状および位置が同一となるよう設計されている。なお、浮遊拡散領域104は各光電変換部で発生した電荷を保持する保持部に相当する。 Each pixel 10 has one microlens 100, and a plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b, or 102a and 102b are arranged on the lower side in the Z direction of FIG. 1A. A floating diffusion region 104 is arranged next to the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b. The transfer gate electrode 103, which is the gate of the transfer transistor, transfers the electric charges generated by the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b to the connected floating diffusion region 104, respectively. Each floating diffusion region 104 is configured to be shared by a plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b, or 102a and 102b. The transfer gate electrode 103 and the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b are configured to have overlapping regions on the pixel array plane when viewed from the Z direction. At this time, the overlapping region (partial region) is designed so that the shape and position are the same in each pixel 10 regardless of the pixel group A and the pixel group B. The floating diffusion region 104 corresponds to a holding unit that holds the electric charge generated in each photoelectric conversion unit.

次に、第1の実施形態における撮像素子1の画素群に関して説明する。図1(a)に示すように、画素群Aの光電変換部101a、101bと、画素群Bの光電変換部102a、102bとは、互いに異なった形状となっている。すなわち、画素群Aを構成する光電変換部101a、101bは、その分割境界が画素中心(1点鎖線)よりも−X側にDxだけオフセットしている。一方、画素群Bを構成する光電変換部102a、102bは、その分割境界が画素中心よりも+X側にDxだけオフセットしている。これにより、画素群Aは、射出瞳の中心よりも−X側を中心に分割し、画素群Bは、射出瞳の中心よりも+X側を中心に分割し、光電変換がなされる。これは、光電変換部101a、101b、102a、102bの各々の重心位置が、画素群間で互いに反対方向にオフセットしており、且つ、画素単位で合算された受光面の重心位置は画素群間で同一の構成となっていることを示す。なお、本実施形態において光電変換部101a及び101bを分割している分割境界は分帯に相当する。特に、重複領域近傍の分離帯は第1の分離帯、分割境界がオフセットしている領域近傍の分離帯は第2の分離帯に相当する。 Next, the pixel group of the image pickup device 1 in the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1A, the photoelectric conversion units 101a and 101b of the pixel group A and the photoelectric conversion units 102a and 102b of the pixel group B have different shapes. That is, the photoelectric conversion units 101a and 101b constituting the pixel group A have their division boundaries offset by Dx from the pixel center (dashed line) to the −X side. On the other hand, the photoelectric conversion units 102a and 102b constituting the pixel group B have their division boundaries offset to the + X side of the pixel center by Dx. As a result, the pixel group A is divided around the −X side of the center of the exit pupil, and the pixel group B is divided around the + X side of the center of the exit pupil, and photoelectric conversion is performed. This is because the positions of the centers of gravity of the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b are offset in opposite directions between the pixel groups, and the positions of the centers of gravity of the light receiving surfaces summed up in pixel units are between the pixel groups. Indicates that they have the same configuration. Incidentally, the division boundary of Te embodiment smell divides the photoelectric conversion units 101a and 101b correspond to the separation zone. In particular, the median strip near the overlapping region corresponds to the first median strip, and the median strip near the region where the division boundary is offset corresponds to the second median strip.

図1(b)は画素群Aの画素が、また、図1(c)は画素群Bの画素が、瞳面上で光束を分離する様子を示した模式図であり、図1(a)に示す画素が瞳面上に投影された形状を図の上部に示している。図1(b)、(c)において、領域120が、画素10が受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域121a、121b、122a、122bはそれぞれ、光電変換部101a、101b、102a、102bが受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域123は、転送ゲート電極103による遮光の影響を受ける瞳領域の範囲を示している。 1 (b) is a schematic view showing how the pixels of the pixel group A and FIG. 1 (c) show how the pixels of the pixel group B separate the luminous flux on the pupil surface, and FIG. 1 (a) shows. The shape in which the pixels shown in (1) are projected onto the pupil surface is shown at the upper part of the figure. In FIGS. 1B and 1C, the region 120 shows the range of the pupil region that the pixel 10 receives light. Further, the regions 121a, 121b, 122a and 122b indicate the range of the pupil region received by the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a and 102b, respectively. Further, the region 123 indicates the range of the pupil region affected by the shading by the transfer gate electrode 103.

中央に配置された円110は、撮像素子1に取り付けられる結像光学系の絞り枠が切り出す範囲を示している。そのため、実際には、この円110の内側の領域が、画素10が受光する範囲となる。説明を簡略化するため、図1(b)、(c)においては、撮像素子1に取り付けられた結像光学系の射出瞳距離Dlは撮像素子1の設定瞳距離Dsとほぼ等価であり、円110は、中央像高の画素から観測される絞り枠を描画したものである。 The circle 110 arranged at the center indicates the range cut out by the aperture frame of the imaging optical system attached to the image sensor 1. Therefore, in reality, the area inside the circle 110 is the range in which the pixel 10 receives light. In order to simplify the explanation, in FIGS. 1B and 1C, the exit pupil distance Dl of the imaging optical system attached to the image sensor 1 is substantially equivalent to the set pupil distance Ds of the image sensor 1. The circle 110 is a drawing of the aperture frame observed from the pixel of the central image height.

上述した撮像素子1の画素構造を採用することにより、撮像画像として用いられる分割された光電変換部101aと101b、および、102aと102bの合算領域が、転送ゲート電極103に遮光される様子が等価であることが分かる。すなわち、画素群Aと画素群Bとで、絞り枠を経て切り出す受光可能領域の形状が同一であることから、撮像画像での横縞の要因を排除することができる。 By adopting the pixel structure of the image pickup element 1 described above, it is equivalent that the combined regions of the divided photoelectric conversion units 101a and 101b and 102a and 102b used as the captured image are shielded by the transfer gate electrode 103. It turns out that. That is, since the shape of the light receiving region that can be cut out through the diaphragm frame is the same in the pixel group A and the pixel group B, the factor of horizontal stripes in the captured image can be eliminated.

図2は、第1の実施形態における撮像素子1に取り付けられる結像光学系の射出瞳距離Dlが撮像素子1の設定瞳距離Dsよりも短い場合に、−X方向の像高X1における、絞り枠と画素群Aの画素10の瞳分離の様子を示す模式図である。この図からも明らかな通り、−X側の像高において、画素群Aの画素10による瞳分離は、分離される2像の光量バランスの崩れを低減できることから、より精度の高い焦点検出を行うことが可能となる。他方、+X方向に関しては、画素群Bの画素10で同じ状況となることから、像高に応じて適切な画素群を選択することで、射出瞳距離Dlの短い結像光学系にも対応することが可能となる。不図示ではあるが、射出瞳距離Dlが撮像素子1の設定瞳距離Dsよりも長い場合には、上記と逆の関係となり、この場合も適切な画素群の選択により、焦点検出の精度を向上することができる。 FIG. 2 shows an aperture at an image height X1 in the −X direction when the exit pupil distance Dl of the imaging optical system attached to the image sensor 1 in the first embodiment is shorter than the set pupil distance Ds of the image sensor 1. It is a schematic diagram which shows the state of pupil separation of the frame and the pixel 10 of a pixel group A. As clear from this figure, the image height on the -X side, the pupil division by the pixel 10 of the pixel group A, since it can reduce the collapse of the light amount balance between two images to be separated, yo Risei high degree of focus detection Can be done. On the other hand, in the + X direction, the same situation occurs for the pixel 10 of the pixel group B. Therefore, by selecting an appropriate pixel group according to the image height, an imaging optical system having a short exit pupil distance Dl can be supported. It becomes possible. Although not shown, when the exit pupil distance Dl is longer than the set pupil distance Ds of the image sensor 1, the relationship is the opposite of the above, and in this case as well, the accuracy of focus detection is improved by selecting an appropriate pixel group. can do.

上記の通り第1の実施形態によれば、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することができる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to reduce the influence on the captured image while having a plurality of division patterns of the photoelectric conversion unit suitable for focus detection.

<第2の実施形態>
図3は、本発明の第2の実施形態における撮像素子2の画素構造を説明するための模式図である。図3は、撮像素子2を構成する複数の画素20が配設される2次元平面を、光の入射する側から観察した平面図であり、画素20の2次元配列のうち、±X軸方向に関して最も像高の高い位置および中央像高に配置された合計10画素のみを示している。上の行の画素0を画素群A、下の行の画素0を画素群Bとする。
<Second embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the pixel structure of the image pickup device 2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a two-dimensional plane in which a plurality of pixels 20 constituting the image pickup element 2 are arranged, observed from the side where light is incident, and is a two-dimensional arrangement of the pixels 20 in the ± X-axis direction. Only a total of 10 pixels arranged at the highest image height position and the center image height are shown. Let the pixel 20 in the upper row be the pixel group A, and the pixel 20 in the lower row be the pixel group B.

各画素20はマイクロレンズ200を1つ有しており、図3のZ方向下側に光電変換部201aおよび201b、または202aおよび202bが配設される。光電変換部201a、201b、202a、202bの横には浮遊拡散領域204が配設される。転送トランジスタのゲートである転送ゲート電極203は、光電変換部201a、201b、202a、202bで発生した電荷を浮遊拡散領域204に各々転送する。浮遊拡散領域204は複数の光電変換部201aおよび201b、または202aおよび202bで共有される構成となっている。転送ゲート電極203と光電変換部201a、201b、202a、202bとは、Z方向から見た場合に、画素配列平面上に重複部分を持つ形で構成されている。このとき、この重複部分は画素群A、画素群Bに関わらず同一方向に配置されている。つまり、画素20内で形状および位置が同一となるよう設計されている。 Each pixel 20 has one microlens 200, and photoelectric conversion units 201a and 201b, or 202a and 202b are arranged on the lower side in the Z direction in FIG. A floating diffusion region 204 is arranged next to the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b. The transfer gate electrode 203, which is the gate of the transfer transistor, transfers the electric charges generated by the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b to the floating diffusion region 204, respectively. The floating diffusion region 204 is configured to be shared by a plurality of photoelectric conversion units 201a and 201b, or 202a and 202b. The transfer gate electrode 203 and the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b are configured to have overlapping portions on the pixel array plane when viewed from the Z direction. At this time, the overlapping portions are arranged in the same direction regardless of the pixel group A and the pixel group B. That is, it is designed so that the shape and the position are the same in the pixel 20.

次に、第2の実施形態における撮像素子2の画素群に関して説明する。図3に示すように、画素群Aの光電変換部201a、201bと、画素群Bの光電変換部202a、202bとは、互いに異なった形状となっている。最も左の1列を例にとって説明する。画素群Aの光電変換部201a、201bは、その分割境界が画素20の中心(1点鎖線)よりも−X側にDxだけオフセットしており、画素群Bの光電変換部202a、202bは、その分割境界が画素中心よりも+X側にDxだけオフセットしている。この関係が次の列においては±Dx2だけオフセットした関係になり、中央像高(3列目)においてオフセットが無くなり、分割境界は一致する。 Next, the pixel group of the image pickup device 2 in the second embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the photoelectric conversion units 201a and 201b of the pixel group A and the photoelectric conversion units 202a and 202b of the pixel group B have different shapes. The leftmost column will be described as an example. The photoelectric conversion unit 201a, 201b of the pixel group A, the division boundary are offset by Dx 1 on the -X side of the center (dashed line) of the pixel 20, the photoelectric conversion unit 202a of the pixel group B, 202b is , The division boundary is offset by Dx 1 to the + X side of the pixel center. In the next column, this relationship is offset by ± Dx2, the offset disappears in the central image height (third column), and the division boundaries match.

そして、中央像高(3列目)と線対称をなす形で、オフセットの関係が入れ替わり、最も右の列において、画素群Aの光電変換部201a、201bは、分割境界が画素20の中心(1点鎖線)よりも+X側にDxだけオフセットしている。一方、画素群Bの光電変換部202a、202bは、その分割境界が画素中心よりも−X側にDxだけオフセットしている。これはすなわち、画素群Aと画素群Bにおいて、分割された光電変換部201a、201bおよび202a、202bの受光面の重心位置の平均位置が、像高の増大に応じて互いに離れて行くこととなっている。この構成により、像高に応じてより適切な瞳領域を分割する測距画素が像高ごとに配設されることとなり、交換レンズシステムなどにおいて結像光学系の瞳距離が大幅に変化する場合などに柔軟な対応をすることが可能となる。 Then, the offset relations are exchanged so as to be line-symmetric with the center image height (third column), and in the rightmost column, the photoelectric conversion units 201a and 201b of the pixel group A have a division boundary at the center of the pixel 20 (the division boundary is the center of the pixel 20 (3rd column). It is offset by Dx 1 to the + X side of the one-dot chain line). On the other hand, the photoelectric conversion unit 202a of the pixel group B, 202b, the division boundary is offset by Dx 1 to -X side from the pixel center. This means that in the pixel group A and the pixel group B, the average positions of the centers of gravity of the light receiving surfaces of the divided photoelectric conversion units 201a, 201b and 202a, 202b move away from each other as the image height increases. It has become. With this configuration, ranging pixels that divide the pupil region more appropriately according to the image height are arranged for each image height, and when the pupil distance of the imaging optical system changes significantly in an interchangeable lens system or the like. It is possible to respond flexibly to such matters.

なお、図3に示すように、光電変換部201a、201b、202a、202bの分割位置は、画素中心からオフセットしている位置と、オフセットしていない位置が存在する。オフセットしていない位置は転送ゲート電極203と近接する領域に存在する。さらに転送ゲート電極203はすべて同一形状で構成されている。前述の通り、光電変換部201a、201b、202a、202bはその一部を転送ゲート電極203に覆われている。転送ゲート電極203は光透過材料ではないため、光電変換部201a、201b、202a、202bにおいて転送ゲート電極203に覆われた領域は遮光されることになる。このとき、画素群Aを構成する光電変換部201aと201bの合算領域も、画素群Bを構成する光電変換部202aと202bの合算領域も、転送ゲート電極203により同等に遮光されることとなる。このことにより、前述の通り、画素群毎に異なる瞳領域を切り出すという従来技術が抱える課題を克服することとなる。 As shown in FIG. 3, the divided positions of the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b include a position offset from the pixel center and a position not offset. The non-offset position is in a region close to the transfer gate electrode 203. Further, all the transfer gate electrodes 203 have the same shape. As described above, the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b are partially covered with the transfer gate electrode 203. Since the transfer gate electrode 203 is not a light transmitting material, the region covered by the transfer gate electrode 203 in the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b is shielded from light. At this time, both the combined region of the photoelectric conversion units 201a and 201b constituting the pixel group A and the combined region of the photoelectric conversion units 202a and 202b forming the pixel group B are equally shielded by the transfer gate electrode 203. .. As described above, this overcomes the problem of the prior art of cutting out different pupil regions for each pixel group.

本発明の第2の実施形態である撮像素子2によって、焦点検出に適した光電変換部分割パターンを複数有しながら、撮像画像に悪影響を与えることのない撮影が可能となった。 The image pickup device 2 according to the second embodiment of the present invention makes it possible to take an image without adversely affecting the captured image while having a plurality of photoelectric conversion unit division patterns suitable for focus detection.

なお上述した第1および第2の実施形態においては、境界をすべて直線として、光電変換部が分割されているが、これには限定されず、曲線により分割してもよい。また、上述した第1および第2の実施形態においては、瞳分割が2分割に限定されているが、これには限定されず、たとえば4分割など、3以上の領域に分割しても良い。その場合であっても、転送ゲート電極と光電変換部の重複部分がすべての画素群で、形状および位置を同一にすることで、同様の効果を得ることができる。 In the first and second embodiments described above, the photoelectric conversion unit is divided with all the boundaries as straight lines, but the present invention is not limited to this, and the photoelectric conversion unit may be divided by a curved line. Further, in the first and second embodiments described above, the pupil division is limited to two divisions, but the pupil division is not limited to this, and may be divided into three or more regions such as four divisions. Even in that case, the same effect can be obtained by making the overlapping portion of the transfer gate electrode and the photoelectric conversion unit the same shape and position in all the pixel groups.

なお上述した第1及び第2の実施形態においては、画素群A及び画素群Bとして2種類の画素群に関して説明したが、本発明はこれには限定されるものではない。例えばベイヤー配列のカラーフィルターを備えている場合には、同一色のフィルタ―が配置された画素ごとに画素群を構成するようにしてもよい。 In the first and second embodiments described above, two types of pixel groups have been described as the pixel group A and the pixel group B, but the present invention is not limited thereto. For example, when a Bayer-arranged color filter is provided, a pixel group may be formed for each pixel in which the same color filter is arranged.

<第3の実施形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は本発明の第1及び第2の実施形態における撮像素子1または2を有する撮像装置300であるカメラの概略構成を示したものである。図4において、撮像装置300は、カメラ本体とカメラ本体に着脱可能な交換レンズ(結像光学系または撮影光学系)とを備えたデジタルカメラシステムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体と被写体からの光を集光するレンズとが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
<Third embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a schematic configuration of a camera which is an image pickup device 300 having an image pickup device 1 or 2 according to the first and second embodiments of the present invention. In FIG. 4, the image pickup apparatus 300 is a digital camera system including a camera body and an interchangeable lens (imaging optical system or photographing optical system) that can be attached to and detached from the camera body. However, the present embodiment is not limited to this, and can be applied to an imaging device in which a camera body and a lens that collects light from a subject are integrally configured.

第1レンズ群301は、撮影レンズ(結像光学系)を構成する複数のレンズ群のうち最も前方(被写体側)に配置されており、光軸OAの方向(光軸方向)に進退可能な状態でレンズ鏡筒に保持される。絞り兼用シャッタ302(絞り)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とともに、静止画撮影時には露光時間調節用シャッタとして機能する。第2レンズ群303は、絞り兼用シャッタ302と一体的に光軸方向に進退し、第1レンズ群301の進退動作と連動して変倍動作を行うズーム機能を有する。第3レンズ群305は、光軸方向に進退することにより焦点調節(フォーカス動作)を行うフォーカスレンズ群である。光学的ローパスフィルタ306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。 The first lens group 301 is arranged at the frontmost (subject side) of the plurality of lens groups constituting the photographing lens (imaging optical system), and can move forward and backward in the direction of the optical axis OA (optical axis direction). It is held in the lens barrel in the state. The diaphragm combined shutter 302 (aperture) adjusts the amount of light at the time of shooting by adjusting the aperture diameter thereof, and also functions as a shutter for adjusting the exposure time at the time of shooting a still image. The second lens group 303 has a zoom function that advances and retreats in the optical axis direction integrally with the diaphragm and shutter 302, and performs a variable magnification operation in conjunction with the advance and retreat operation of the first lens group 301. The third lens group 305 is a focus lens group that adjusts the focus (focus operation) by moving forward and backward in the optical axis direction. The optical low-pass filter 306 is an optical element for reducing false color and moire of a captured image.

撮像素子1(または2)は、結像光学系を介して被写体像(光学像)の光電変換を行い、例えばCMOSセンサまたはCCDセンサ、および、その周辺回路により構成される。 The image pickup device 1 (or 2) performs photoelectric conversion of a subject image (optical image) via an imaging optical system, and is composed of, for example, a CMOS sensor or a CCD sensor, and peripheral circuits thereof.

ズームアクチュエータ311は、不図示のカム筒を回動(駆動)することで第1レンズ群301および第2レンズ群303を光軸方向に沿って移動させることにより、変倍動作を行う。絞りシャッタアクチュエータ312は、絞り兼用シャッタ302の開口径を制御して光量(撮影光量)を調節するとともに、静止画撮影時の露光時間を制御する。フォーカスアクチュエータ314は、第3レンズ群305を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。 The zoom actuator 311 rotates (drives) a cam cylinder (not shown) to move the first lens group 301 and the second lens group 303 along the optical axis direction, thereby performing a scaling operation. The aperture shutter actuator 312 controls the aperture diameter of the aperture / shutter 302 to adjust the amount of light (captured light amount) and also controls the exposure time during still image photographing. The focus actuator 314 moves the third lens group 305 in the optical axis direction to adjust the focus.

電子フラッシュ315は、被写体を照明するために用いられる照明装置である。電子フラッシュ315としては、キセノン管を備えた閃光照明装置または連続発光するLED(発光ダイオード)を備えた照明装置が用いられる。AF補助光手段316は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して、被写体に投影する。これにより、暗い被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させることができる。 The electronic flash 315 is a lighting device used to illuminate a subject. As the electronic flash 315, a flash illumination device provided with a xenon tube or an illumination device provided with an LED (light emitting diode) that continuously emits light is used. The AF auxiliary light means 316 projects an image of a mask having a predetermined aperture pattern onto a subject via a light projecting lens. As a result, the focus detection ability for a dark subject or a low-contrast subject can be improved.

CPU321は、撮像装置300の種々の制御を司る制御装置(制御手段)である。CPU321は、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。CPU321は、ROMに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置300の各種回路を駆動し、焦点検出(AF)、撮影、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。 The CPU 321 is a control device (control means) that controls various controls of the image pickup device 300. The CPU 321 includes a calculation unit, a ROM, a RAM, an A / D converter, a D / A converter, a communication interface circuit, and the like. The CPU 321 drives various circuits of the image pickup apparatus 300 by reading and executing a predetermined program stored in the ROM, and controls a series of operations such as focus detection (AF), shooting, image processing, or recording. To do.

電子フラッシュ制御回路322は、撮影動作に同期して電子フラッシュ315の点灯制御を行う。補助光駆動回路323は、焦点検出動作に同期してAF補助光手段316の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路324は、撮像素子1(または2)の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をA/D変換してCPU321に送信する。 The electronic flash control circuit 322 controls the lighting of the electronic flash 315 in synchronization with the shooting operation. The auxiliary light drive circuit 323 controls the lighting of the AF auxiliary light means 316 in synchronization with the focus detection operation. The image sensor drive circuit 324 controls the image pickup operation of the image sensor 1 (or 2), and A / D-converts the acquired image signal and transmits it to the CPU 321.

画像処理回路325(画像処理装置)は、撮像素子1(または2)から出力された画像データのγ(ガンマ)変換、カラー補間、または、JPEG(Joint Photographic Experts Group)圧縮などの処理を行う。第3の実施形態において、画像処理回路325は、取得手段325aおよび画像処理手段325b(補正手段)を有する。取得手段325aは、撮像素子1(または2)から、撮像画素および少なくとも一つの視差画像を取得する。撮像画素は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部101aおよび101b、102aおよび102b、201aおよび201b、または、202aおよび202bの複数の信号を合成して生成される画像である。以下、光電変換部101a、102a、201aおよび202aを光電変換部Aと呼び、光電変換部101b、102b、201bおよび202bを光電変換部Bと呼ぶ。視差画像は、複数の光電変換部101aおよび101b、102aおよび102b、201aおよび201b、または、202aおよび202bのそれぞれの光電変換部の信号から生成される画像である。 The image processing circuit 325 (image processing apparatus) performs processing such as γ (gamma) conversion of image data output from the image pickup device 1 (or 2), color interpolation, or JPEG (Joint Photographic Experts Group) compression. In the third embodiment, the image processing circuit 325 has an acquisition means 325a and an image processing means 325b (correction means). The acquisition means 325a acquires an image pickup pixel and at least one parallax image from the image sensor 1 (or 2). The imaging pixel synthesizes a plurality of signals of a plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b, 102a and 102b, 201a and 201b, or 202a and 202b that receive light flux passing through different pupil region regions of the imaging optical system. It is an image generated by. Hereinafter, the photoelectric conversion units 101a, 102a, 201a and 202a will be referred to as a photoelectric conversion unit A, and the photoelectric conversion units 101b, 102b, 201b and 202b will be referred to as a photoelectric conversion unit B. The parallax image is an image generated from the signals of the plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b, 102a and 102b, 201a and 201b, or the respective photoelectric conversion units of 202a and 202b.

フォーカス駆動回路326は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ314を駆動し、第3レンズ群305を光軸方向に沿って移動させることにより、焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路328は、絞りシャッタアクチュエータ312を駆動して、絞り兼用シャッタ302の開口径を制御する。ズーム駆動回路329は、撮影者のズーム操作に応じて、ズームアクチュエータ311を駆動する。 The focus drive circuit 326 drives the focus actuator 314 based on the focus detection result, and adjusts the focus by moving the third lens group 305 along the optical axis direction. The aperture shutter drive circuit 328 drives the aperture shutter actuator 312 to control the aperture diameter of the aperture shutter 302. The zoom drive circuit 329 drives the zoom actuator 311 in response to the zoom operation of the photographer.

表示器331は、例えばLCD(液晶表示装置)を備えて構成される。表示器331は、撮像装置300の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態の表示画像などを表示する。操作部332(操作スイッチ群)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、および、撮影モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態(SW1がONの状態)、および、全押し状態(SW2がONの状態)の2段階のスイッチを有する。記録媒体333は、例えば撮像装置300に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影画像(画像データ)を記録する。 The display 331 is configured to include, for example, an LCD (liquid crystal display). The display 331 displays information on the shooting mode of the image pickup apparatus 300, a preview image before shooting, a confirmation image after shooting, a display image of the in-focus state at the time of focus detection, and the like. The operation unit 332 (operation switch group) includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The release switch has a two-stage switch of a half-pressed state (SW1 is ON state) and a full-pressed state (SW2 is ON state). The recording medium 333 is, for example, a flash memory that can be attached to and detached from the image pickup apparatus 300, and records captured images (image data).

次に、第3の実施形態の撮像装置300における焦点検出動作に関して説明する。上述したように、撮像素子1(または2)の画素群は複数の光電変換部(光電変換部A、光電変換部B)を備えている。そのために、互いに異なる瞳領域からの一対の光束によってそれぞれの受光面に視差を有する一対の被写体像を得ることができる。一対の被写体像は夫々画像データ1および画像データ2に相当する。また、画像データ1および画像データ2が有する視差は、撮レンズの焦点位置等によって変化する。具体的には、合焦している場合に視差はなくなり、合焦状態からのずれ量に応じて視差は増加する。つまり、ピント状態によって視差量は異なる。このことにより、各画像データ間に生じる視差量を用いることによって、適切なピント位置を求めたり、画像データ内の被写体までの距離を求めたりすることが可能となる。 Next, the focus detection operation in the image pickup apparatus 300 of the third embodiment will be described. As described above, the pixel group of the image pickup element 1 (or 2) includes a plurality of photoelectric conversion units (photoelectric conversion unit A, photoelectric conversion unit B). Therefore, it is possible to obtain a pair of subject images having parallax on each light receiving surface by a pair of light fluxes from different pupil regions. The pair of subject images correspond to the image data 1 and the image data 2, respectively. Also, the parallax image data 1 and image data 2 has varies depending on the focal position of the shooting lens. Specifically, the parallax disappears when the subject is in focus, and the parallax increases according to the amount of deviation from the focused state. That is, the amount of parallax differs depending on the focus state. This makes it possible to obtain an appropriate focus position and the distance to the subject in the image data by using the amount of parallax generated between the image data.

視差量を求める方法として、以下の式(1)を用いる方法に関して例示する。 As a method for obtaining the parallax amount, a method using the following equation (1) will be illustrated.

Figure 0006774207
ただし、Ax、Bxは画像データにおいて指定した行の複数の光電変換部それぞれの出力信号値である。sはシフト量であり、q、pは所定の列番号である。つまり、光電変換部Aの信号と行方向にs画素分だけ光電変換部Bの信号値をシフトさせたものとの差分をとることで、相関値Cを求めることができる。そして、所定の範囲でシフト量sを変化させて相関値Cを求め、極小となるシフト量sが視差量に相当する。そして、極小となるシフト量sに対して所定の係数を乗算することによって、フォーカス位置を算出可能である。このフォーカス位置に基づいてフォーカス駆動回路326を制御することで、被写体に対して焦点調節を行うことが可能となる。
Figure 0006774207
However, Ax and Bx are output signal values of each of the plurality of photoelectric conversion units in the line specified in the image data. s is the shift amount, and q and p are predetermined column numbers. That is, the correlation value C can be obtained by taking the difference between the signal of the photoelectric conversion unit A and the signal value of the photoelectric conversion unit B shifted in the row direction by s pixels. Then, the shift amount s is changed within a predetermined range to obtain the correlation value C, and the minimum shift amount s corresponds to the parallax amount. Then, the focus position can be calculated by multiplying the minimum shift amount s by a predetermined coefficient. By controlling the focus drive circuit 326 based on this focus position, it is possible to adjust the focus on the subject.

なお、第3の実施形態においては、光電変換部Bの信号をシフトさせたが、光電変換部Aの信号をシフトしてもよい。また、式(1)以外の式を用いて、視差量を算出するようにしてもよい。 In the third embodiment, the signal of the photoelectric conversion unit B is shifted, but the signal of the photoelectric conversion unit A may be shifted. Further, the parallax amount may be calculated by using an equation other than the equation (1).

このように、視差を有する光電変換部AおよびBの信号から生成した画像データ1及び画像データ2を用いることで、画面内の任意の場所の被写体までの距離を求めることができる。また、画像データ1および画像データ2を加算することで、画像データ3を得ることができる。つまり、画像データ3は画像データ1および画像データ2の合成画像に相当する。なお、第3の実施形態においては受光面を2分割する例を示したが、受光面を3分割以上に分割してもよい。なお、画像データ3を作成するために画像データ1および画像データ2の合成する場合に、所定の重みづけを行ってもよいし、いずれか一方の画像を加工した後に加算してもよい。 By using the image data 1 and the image data 2 generated from the signals of the photoelectric conversion units A and B having parallax in this way, the distance to the subject at an arbitrary place on the screen can be obtained. Further, the image data 3 can be obtained by adding the image data 1 and the image data 2. That is, the image data 3 corresponds to a composite image of the image data 1 and the image data 2. Although the light receiving surface is divided into two in the third embodiment, the light receiving surface may be divided into three or more. When synthesizing the image data 1 and the image data 2 in order to create the image data 3, a predetermined weighting may be performed, or one of the images may be processed and then added.

1,2:撮像素子、10,20:画素、100:マイクロレンズ、101a,101b,102a,102b,201a,201b,202a,202b:光電変換部、103,203:転送ゲート電極、104:浮遊拡散領域、300:撮像装置、301:第1レンズ群、302:絞り兼用シャッタ、303:第2レンズ群、305:第3レンズ群 1,2: Image sensor, 10,20: Pixel, 100: Microlens, 101a, 101b, 102a, 102b, 201a, 201b, 202a, 202b: Photoelectric converter, 103, 203: Transfer gate electrode, 104: Floating diffusion Area, 300: Image sensor, 301: First lens group, 302: Aperture combined shutter, 303: Second lens group, 305: Third lens group

Claims (10)

複数の画素から成り、第1の画素群と第2の画素群とを含む画素部を有し、
前記第1の画素群と前記第2の画素群に含まれる各画素が、
複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部それぞれに対応し、前記複数の光電変換部の並び方向の辺に配置された、各光電変換部における同じ位置及び形状の一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、
前記複数の転送ゲートが配置された前記並び方向の辺の長さが等しく、
前記第1の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置の平均位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする撮像素子。
It is composed of a plurality of pixels and has a pixel portion including a first pixel group and a second pixel group.
Each pixel included in the first pixel group and the second pixel group
With multiple photoelectric conversion units
A plurality of transfers having a transfer gate electrode corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units and covering a part of the same position and shape in each photoelectric conversion unit arranged on the side in the arrangement direction of the plurality of photoelectric conversion units. Including the gate,
The lengths of the sides in the alignment direction in which the plurality of transfer gates are arranged are equal,
The average position of the center of gravity of the light receiving region of each of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group and the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the second pixel group. An image sensor characterized in that the average position of the center of gravity of the light receiving region is different from that of each pixel.
前記第1の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置とは、前記各画素における前記複数の光電変換部の分割方向について、互いに反対の方向にオフセット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 average position of the center of gravity of the light receiving region of each of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group, and the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the second pixel group, respectively. The image pickup device according to claim 1, wherein the average position of the center of gravity of the light receiving region is offset in opposite directions with respect to the division directions of the plurality of photoelectric conversion units in each pixel. .. 前記第1の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置が各画素の同じ位置にあり、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置が各画素の同じ位置にあ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 position of the center of gravity of the light receiving region of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group is at the same position of each pixel, and the plurality of photoelectrics included in each pixel of the second pixel group. The image pickup device according to claim 1 or 2, wherein the position of the center of gravity of the light receiving region of the conversion unit is at the same position of each pixel. 前記第1の画素群における前記平均位置と、前記第2の画素群における前記平均位置は、前記画素部における像高が高くなるにつれて、互いに離れていくことを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。 The second aspect of claim 2, wherein the average position in the first pixel group and the average position in the second pixel group are separated from each other as the image height in the pixel portion increases. Image sensor. 前記画素部における中央像高において、前記第1の画素群における前記平均位置と、前記第2の画素群における前記平均位置は一致することを特徴とする請求項4に記載の撮像素子。 The image pickup device according to claim 4, wherein the average position in the first pixel group and the average position in the second pixel group coincide with each other in the central image height of the pixel portion. 前記複数の画素は前記光電変換部で発生した電荷を保持する保持部を更に備え、前記保持部は前記複数の転送ゲートと接続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。 Any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of pixels further include a holding unit that holds the electric charge generated by the photoelectric conversion unit, and the holding unit is connected to the plurality of transfer gates. The image sensor according to the section. 前記第1の画素群における前記保持部と前記第2の画素群における前記保持部は同一方向に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の撮像素子。 The image pickup device according to claim 6, wherein the holding portion in the first pixel group and the holding portion in the second pixel group are arranged in the same direction. 前記画素は1つのマイクロレンズを更に備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像素子。 The image pickup device according to any one of claims 1 to 7, wherein the pixel further includes one microlens. 複数の画素から成り、第1の画素群と第2の画素群とを含む画素部を有し、
前記第1の画素群と前記第2の画素群に含まれる各画素が、
複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部を分離する分離帯と、
前記複数の光電変換部それぞれに対応し、各光電変換部における同じ一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、
前記第1の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置に対する前記第1の画素群に含まれる前記分離帯の位置と、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置に対する前記第2の画素群に含まれる前記分離帯の位置とが、各画素の互いに異なる位置にあり、
前記分離帯は前記受光可能領域における第1の分離帯と前記一部領域における第2の分離帯とを含み、
前記第1の画素群の各画素に含まれる前記第1の分離帯の位置と、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記第1の分離帯の位置とが、各画素の互いに異なる位置にあり、
前記第1の画素群の各画素に含まれる前記第2の分離帯の位置と、前記第2の画素群の各画素に含まれる前記第2の分離帯の位置とが、各画素の同じ位置にある
ことを特徴とする撮像素子。
It is composed of a plurality of pixels and has a pixel portion including a first pixel group and a second pixel group.
Each pixel included in the first pixel group and the second pixel group
With multiple photoelectric conversion units
A separation band that separates the plurality of photoelectric conversion units,
A plurality of transfer gates corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units and having transfer gate electrodes covering the same partial region in each photoelectric conversion unit are included.
The position of the separation band included in the first pixel group and each of the second pixel group with respect to the position of the center of gravity of the light receiving region of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group. The position of the separation band included in the second pixel group with respect to the position of the center of gravity of the light receiving region of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel is at a position different from that of each pixel.
The separation band includes a first separation band in the light receiving region and a second separation band in the partial region.
The position of the first separation band included in each pixel of the first pixel group and the position of the first separation band included in each pixel of the second pixel group are different from each other of each pixel. In position,
The position of the second separation band included in each pixel of the first pixel group and the position of the second separation band included in each pixel of the second pixel group are the same positions of each pixel. An image sensor characterized by being in.
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体からの光を集光するためのレンズと
を備えることを特徴とする撮像装置。
The image sensor according to any one of claims 1 to 9,
An image pickup device characterized in that the image pickup element is provided with a lens for collecting light from a subject.
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KR102488321B1 (en) * 2017-12-29 2023-01-13 삼성전자주식회사 Pixel array included in three-dimensional image sensor and method of operating three-dimensional image sensor
US11714259B2 (en) * 2018-07-20 2023-08-01 Nikon Corporation Focus detection device, imaging device, and interchangeable lens
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270298A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Nikon Corp Solid-state image sensor and imaging apparatus employing the same
JP5147645B2 (en) * 2008-10-30 2013-02-20 キヤノン株式会社 Imaging device
JP6172888B2 (en) * 2012-01-18 2017-08-02 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and imaging system
JP6053505B2 (en) * 2012-01-18 2016-12-27 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device
JP5971078B2 (en) * 2012-10-19 2016-08-17 株式会社ニコン Solid-state imaging device and imaging apparatus
EP2738812B8 (en) * 2012-11-29 2018-07-18 ams Sensors Belgium BVBA A pixel array
JP6127869B2 (en) * 2013-09-25 2017-05-17 ソニー株式会社 Solid-state imaging device, driving method thereof, and electronic apparatus
JP6308864B2 (en) * 2014-05-15 2018-04-11 キヤノン株式会社 Imaging device
JP6399817B2 (en) * 2014-06-13 2018-10-03 キヤノン株式会社 IMAGING DEVICE, IMAGING DEVICE CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM

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