JPH09127402A

JPH09127402A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH09127402A
Application number: JP7283414A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Takeda; 伸弘竹田; 敏和 ▲柳▼井; Toshikazu Yanai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】スミアの影響を低減でき、被写体の合焦情報
を正しく検出できる撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子における、受光領域８の一
部である測距領域の信号電荷を、不感光領域９に高速で
転送し、その間水平ＣＣＤ４に転送された不感光領域９
および受光領域８の不要電荷を水平ドレインゲート６を
介して水平ドレイン７に排出し、その後、測距領域の信
号電荷を低速で１ライン毎に水平ＣＣＤ４に転送し、続
いて水平ＣＣＤ４により電荷検出部５に転送され出力さ
れた信号電圧を用いて合焦情報を検出する。測距領域の
信号電荷は高速転送されるので、スミアの影響が低減で
きる。不感光領域９を受光領域８の１／１０以下としロ
ーコストとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の出力信
号の一部を用いて、被写体像の合焦状態を検出する測距
機構を備えた撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のスチルカメラやビデオカメラにお
いては、誰もが手軽に間違いなくピントのあった被写体
像を撮れるようにするため、被写体の距離に応じて撮影
レンズが自動的に合焦位置まで移動するオートフォーカ
ス（ＡＦ＝自動焦点調節）が広く採用されている。オー
トフォーカスは被写体像の合焦状態を何等かの手法で検
出し、検出された情報を基に撮影光学系を移動させ撮像
面に被写体像を合焦させる機構であり、合焦状態の検出
手法の違いにより、幾つかの方式に分類される。特にビ
デオカメラ等の電子カメラにおいては、撮像素子の出力
信号を利用したオートフォーカス方式が現在の主流であ
る。この方式は、完全なＴＴＬ測距方式であり、オート
フォーカス系と撮影系の調整が不要であること、測距の
ために特別な光学系やセンサ等が不要であること等から
合焦精度に優れ、装置の小型化，低価格化に適してい
る。

【０００３】撮像素子の出力信号を利用したオートフォ
ーカス方式の一例として、山登りＡＦ方式がある。山登
りＡＦ方式は、撮像素子から得られる出力信号の高周波
数成分の大きさをもとに撮影光学系を制御して合焦させ
る方式である。

【０００４】図４に示すように、撮影光学系のフォーカ
スレンズ４０１を前後させた場合、撮像素子４０２の撮
像面と被写体像の結像位置との距離（デフォーカス量）
を横軸にとり、撮像素子の出力信号の高周波成分強度を
縦軸にとれば、高周波成分の大きさは、合焦点で最大と
なり焦点ずれが大きいほど減少する山の形状を描く。こ
の山の方向を判別し、撮影光学系を制御して、山を登っ
て頂上に到達し合焦するのが山登りＡＦ方式の原理であ
る。

【０００５】電子カメラに用いられる撮像素子には主に
インターライン型ＣＣＤが用いられる。図５にインター
ライン型ＣＣＤの構成図を示す。インターライン型ＣＣ
Ｄは、２次元に配列されたフォトダイオード１と、この
フォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出すた
めの読出しゲート２と、読出しゲート２を介して読み出
された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直ＣＣＤ
３と、垂直方向に転送され信号電荷を水平方向に転送す
る水平ＣＣＤ４と、水平方向の転送端の、周知のフロー
ティングディフュージョンアンプを用いた電荷検出部５
とにより構成される。通常、フォトダイオード１以外の
部分はアルミニウム等により遮光されている。フォトダ
イオード１に入射した光は光電変換され蓄積される。蓄
積された信号電荷はφＶ１あるいはφＶ３に重畳された
信号読出しパルスにより、読出しゲート２を介して垂直
ＣＣＤのφＶ１あるいはφＶ３電極下に読み出される。
垂直ＣＣＤ３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転
送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１ライ
ンずつ水平ＣＣＤ４に転送される。信号読出しパルスと
垂直転送パルスを工夫することで、フレーム蓄積読出
し、フィールド蓄積読出しを実現している。水平ＣＣＤ
４に転送された信号電荷は、２相の水平転送パルスφＨ
１，φＨ２により、順次電荷検出部５に転送され、信号
電荷が信号電圧に変換されて固体撮像素子から外部に出
力される。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】固体撮像素子の画
像信号を劣化させる要因の１つにスミアがある。スミア
とは、垂直ＣＣＤで電荷を転送している時に、光が直接
垂直ＣＣＤに漏れ込み電荷が発生する、あるいはフォト
ダイオードで発生した電荷がゲートを通らずに垂直ＣＣ
Ｄに漏れ込む事により発生するノイズで、例えば周囲の
暗い場面でスポット光を撮影すると、縦に白いラインが
入ってしまう現象である。このようなスミアが発生する
と、従来の、固体撮像素子の出力信号を用いたオートフ
ォーカス方式においては、本来の被写体でなくスミアに
合焦するようにオートフォーカス装置が誤動作する場合
があり、被写体に合焦することが出来ないという問題が
生じていた。

【０００７】本発明は、この問題を解決するためなされ
たもので、被写体の合焦情報を正しく検出することので
きる撮像装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は垂直転送周波数とスミアが反比例にあるこ
とに着目し、測距時においては、測距領域の信号電荷を
水平ＣＣＤ側の不感光領域に高速で転送し、その後、１
水平走査毎に１ラインずつ水平ＣＣＤに転送し出力され
る信号を用いて合焦情報を検出することで、測距領域の
信号電荷へのスミアを低減し、被写体の合焦情報を正し
く検出する。

【０００９】詳しくは、撮像装置を次の（１）〜（９）
のとおりに構成する。

【００１０】（１）同一半導体基板上に受光領域と不感
光領域と水平転送部と電荷検出部とを設け、前記受光領
域は２次元に配列された光電変換素子と垂直方向に電荷
を転送する垂直転送部を有し、前記垂直転送部の延長上
に前記不感光領域が配置され、この不感光領域の垂直方
向の延長上に水平転送部が配置され、この水平転送部の
水平方向の延長上に電荷検出部が配置され、前記受光領
域の一部である測距領域の垂直方向の画素数が、前記不
感光領域の垂直方向の画素数以下である固体撮像素子
と、この固体撮像素子に被写体像を結像する撮影光学系
と、前記測距領域の出力信号を用いて被写体像の合焦状
態を検出する合焦検出手段と、制御手段とを備えた撮像
装置であって、前記制御手段は、前記測距領域の信号電
荷を、前記不感光領域に高速で転送させ、その間前記水
平転送部に転送された前記不感光領域および前記受光領
域の不要電荷を排出させ、その後、前記測距領域の信号
電荷を低速で前記水平転送部に転送させ、この水平転送
部により前記電荷検出部に転送させ、この電荷検出部か
ら出力された信号を用いて前記合焦検出手段により被写
体像の合焦状態を検出させるものである撮像装置。

【００１１】（２）同一半導体基板上に受光領域と不感
光領域と水平転送部と電荷検出部とを設け、前記受光領
域は２次元に配列された光電変換素子と垂直方向に電荷
を転送する垂直転送部を有し、前記垂直転送部の延長上
に前記不感光領域が配置され、この不感光領域の垂直方
向の延長上に水平転送部が配置され、この水平転送部の
水平方向の延長上に電荷検出部が配置され、前記受光領
域の一部である測距領域の垂直方向の画素数−１の数
が、前記不感光領域の垂直方向の画素数以下である固体
撮像素子と、この固体撮像素子に被写体像を結像する撮
影光学系と、前記測距領域の出力信号を用いて被写体像
の合焦状態を検出する合焦検出手段と、制御手段とを備
えた撮像装置であって、前記制御手段は、前記測距領域
の信号電荷を、前記不感光領域および前記水平転送部に
高速で転送させ、その間水平転送部に転送された前記不
感光領域および前記受光領域の不要電荷を排出させ、そ
の後、前記水平転送部に転送された測距領域の信号電荷
を前記水平転送部により電荷検出部に転送させ、以降、
順次、測距領域の信号電荷を低速で前記水平転送部に転
送させ、この水平転送部により前記電荷検出部に転送さ
せ、この電荷検出部から出力された信号を用いて前記合
焦検出手段により被写体像の合焦状態を検出させるもの
である撮像装置。

【００１２】（３）不感光領域の垂直方向の画素数が受
光領域の垂直方向の画素数の１／１０以下である前記
（１），（２）記載の撮像装置。

【００１３】（４）不要電荷の排出は、水平転送部を駆
動し電荷検出部に電荷を転送することにより行われる前
記（１），（２），（３）のいずれかに記載の撮像装
置。

【００１４】（５）不要電荷の排出は、受光領域等と同
一の半導体基板上に水平ドレインが設けられ、この水平
ドレインが水平転送部の垂直方向の延長上に配置され、
不要電荷が前記水平転送部で所定量以上になった場合、
前記水平ドレインに排出することにより行われる前記
（１），（２），（３）のいずれかに記載の撮像装置。

【００１５】（６）不要電荷の排出は、受光領域等と同
一の半導体基板上に水平ドレインゲートと水平ドレイン
が設けられ、前記水平ドレインゲートは水平転送部の垂
直方向の延長上に配置され、前記水平ドレインは前記水
平ドレインゲートの垂直方向の延長上に配置され、前記
水平ドレインゲートに電圧を印加して不要電荷を前記水
平ドレインに排出することにより行われるものである前
記（１），（２），（３）のいずれかに記載の撮像装
置。

【００１６】（７）合焦検出手段は、測距領域の被写体
像の高周波成分の大きさから合焦状態を算出するもので
ある前記（１）〜（６）のいずれかに記載の撮像装置。

【００１７】（８）合焦検出手段は、撮影光学系の異な
った瞳位置を通った光を時間的に前後して前記固体撮像
素子上に結像させる手段が設けられ、それぞれの時間で
取り込まれた前記固体撮像素子から得られた測距領域に
結像された被写体像の出力信号の相関演算により、合焦
情報を算出するようにしたものである前記（１）〜
（６）のいずれかに記載の撮像装置。

【００１８】（９）合焦検出手段は、撮影光学系の異な
った瞳位置を通った光を前記固体撮像素子上に同時に結
像させるために複数の開口部を持つ遮光板が光路内に設
けられ、前記固体撮像素子から得られた前記固体撮像素
子の測距領域に結像された被写体像の出力信号から自己
相関関数を計算し、計算された自己相関関数から合焦情
報を算出するようにしたものである（１）〜（６）のい
ずれかに記載の撮像装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明を撮像装置の実施例に
より詳しく説明する。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）図１に実施例１である“撮像装置”で用い
る固体撮像素子の構成を示す。図１において、１はフォ
トダイオード、２は読出しゲート、３は垂直ＣＣＤ、４
は水平ＣＣＤ、５は電荷検出部、６は水平ドレインゲー
ト、７は水平ドレイン、８は受光領域、９は不感光領域
である。従来の撮像素子と同様に、フォトダイオード１
以外の部分はアルミニウム等により遮光されている。不
感光領域９は、ダーク領域９０１とダミー領域９０２か
らなる。ダーク領域９０１は画素構造は受光領域８と同
様であるが、フォトダイオード１に光が入射しないよう
に、その上面にアルミニウムあるいは黒フィルタ等によ
る遮光層が設けられている。ダミー領域９０２はフォト
ダイオード１および読出しゲート２がなく垂直ＣＣＤ３
だけで構成されている画素である。水平ドレインゲート
６は水平ＣＣＤ４の延長上に配置され、水平ドレイン７
は水平ドレインゲート６の延長上に配置される。

【００２１】通常撮影時おいて、従来と同様に、フォト
ダイオード１で光電変換され蓄積された信号電荷は、φ
Ｖ１あるいはφＶ３に重畳された信号読出しパルスによ
り、読出しゲート２を介して垂直ＣＣＤ３のφＶ１ある
いはφＶ３電極下に読み出される。垂直ＣＣＤ３に読み
出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φ
Ｖ４により、１水平走査毎に１ラインずつ水平ＣＣＤ４
に転送される。水平ＣＣＤ４に転送された信号電荷は２
相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２により順次電荷検出
部５に転送され、信号電荷が信号電圧に変換されて固体
撮像素子から外部に出力される。

【００２２】図２に本実施例における測距時の画像領域
を示す。図１と同様に、８は受光領域、９は不感光領域
である。８０２は測距領域であり、この領域の出力信号
を用いて測距を行なう。８０１，８０３は測距領域以外
の受光領域である。測距領域以外の受光領域８０１の垂
直方向の画素数をａ、測距領域８０２の垂直方向の画素
数をｂ、測距領域以外の受光領域８０３の垂直方向の画
素数をｃ、不感光領域９の垂直方向の画素数をｄとす
る。本実施例の撮像素子においては不感光領域９がダー
ク領域９０１とダミー領域９０２とにより構成されてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
ダミー領域だけ、あるいはダーク領域だけで構成されて
いてもよい。

【００２３】図３に本実施例の、測距時の撮像素子の駆
動タイミングを示す。

【００２４】図１，図２，図３を用いて本実施例におけ
る測距時の撮像素子駆動方法を説明する。

【００２５】本実施例においては、測距領域８０２の垂
直方向の画素数ｂと不感光領域９の垂直方向の画素数ｄ
との関係が、ｂ≦ｄである。なお、不感光領域の垂直方
向の画素数ｄは、少ないほうが撮像素子の面積が縮小す
るため、コストの観点から感光領域８の１／１０以下と
することが望ましい。

【００２６】時刻ｔ１で、撮像素子のフォトダイオード
１に蓄積された信号は電荷読出しゲート２を介して垂直
ＣＣＤ３に転送される。時刻ｔ２で、水平ドレインゲー
ト６のハイレベルの電圧φＤＧを印加する。また、信号
電荷が水平ＣＣＤ４の方向に通常の転送より高速で転送
されるように、垂直ＣＣＤ３の高速駆動パルスをφＶ
１，φＶ２，φＶ３，φＶ４電極に印加する。高速で転
送された電荷は、水平ドレインゲート６のポテンシャル
が下がっているので、電荷は水平ＣＣＤ３，水平ドレイ
ンゲート６を介して、水平ドレイン７に掃き捨てられ
る。不感光領域９と測距領域以外の受光領域８０１の電
荷が掃き捨てられた、すなわち垂直ＣＣＤ３で、ｄ＋ａ
の画素数分転送した時刻ｔ３で、水平ドレインゲート６
のローレベルの電圧φＤＧを印加し水平ドレインゲート
６のポテンシャルを上げる。この時、測距領域８０２の
信号電荷は全て不感光領域９に転送されている。その
後、水平ＣＣＤ４を駆動し水平ＣＣＤ３内に残留する不
要電荷を掃き捨てる。

【００２７】時刻ｔ４から、測距領域８０２の信号電荷
を出力し終わる時刻ｔ５まで、垂直ＣＣＤ３は、通常の
転送速度で駆動され、１水平走査毎に１ラインずつ水平
ＣＣＤ４に転送される。水平ＣＣＤ４に転送された信号
電荷は２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２により順次
電荷検出部５に転送され、信号電荷が信号電圧に変換さ
れて固体撮像素子から外部に出力される。撮像素子の出
力信号は、不図示の高周波成分検出器等から成る測距機
構により、撮影光学系を制御して被写体に合焦させる。

【００２８】本実施例の撮像装置においては、測距のた
めの信号電荷は垂直ＣＣＤ３を高速で不感光領域９に転
送されるため、測距時のスミアが低減される。

【００２９】本実施例においては、合焦検出に測距領域
の画像信号の高周波成分を用いているが、本発明はこれ
に限らず時分割位相差ＡＦ方式、あるいは自己相関位相
差ＡＦ方式を用いる形で実施することもできる。

【００３０】図６を用いて、時分割位相差ＡＦ方式の原
理を説明する。６０１は撮影光学系、６０２は撮像素
子、６０３は第１の瞳位置６０４と第２の瞳位置６０５
とを分離するための第１の遮光板、６０６は不図示の駆
動機構により第１の瞳位置６０４あるいは第２の瞳位置
６０５のどちらかが遮光される様に駆動される第２の遮
光板、６０７は後ピン状態の時の撮像素子、６０８は前
ピン状態の時の撮像素子を表す。図６において、撮像素
子が６０２の位置にある場合には、合焦状態では第１の
瞳を通った光束と第２の瞳を通った光束とが撮像素子上
の同じ位置に結像する。また後ピン状態では撮像素子が
６０７の位置にあるため第１の瞳を通った光束はａ１の
位置に、第２の瞳を通った光束はａ２の位置に、ややぼ
けた状態で撮像素子上に結像する。前ピン状態では撮像
素子が６０８の位置にあるため第１の瞳を通った光束は
ｂ１の位置に、第２の瞳を通った光束はｂ２の位置に、
ややぼけた状態で撮像素子上に結像する。

【００３１】第２の遮光板６０６で第１の瞳を遮光し、
第１の撮像を行い、前述の如く撮像素子に測距時の駆動
パルスを印加し、撮像素子より出力される測距領域内の
画像信号を得る。第２の遮光板６０６を第２の瞳を遮光
するように移動し、第２の撮像を行い前述の如く撮像素
子に測距時の駆動パルスを印加し、撮像素子より出力さ
れる測距領域内の画像信号を得る。得られた２枚の測距
領域内の画像信号のずれ量を相関演算で検出する。撮影
光学系によってずれ量と像面移動量、所謂デフォーカス
量との関係は決まっているのでそのずれ量からデフォー
カス量を求める。そのデフォーカス量から、レンズの繰
り出し量を求め、レンズを移動し合焦させる。時分割位
相差ＡＦ方式は相関演算を用いるのでスミアがあるとそ
の影響を受けやすいが、図１に示す撮像素子およびその
駆動方法と組み合わせることにより、スミアの影響を低
減できる。また画像の高周波成分を用いる場合に比べ、
合焦のためのレンズ繰り出し量が２回の撮影で得られる
ため、短時間に合焦状態に出来る。

【００３２】図７を用いて自己相関位相差ＡＦ方式の原
理を説明する。図７において、図６と同一の構成要素に
ついては同一の番号を付しその説明を省略する。自己相
関位相差ＡＦ方式では第１の瞳と第２の瞳を通過した被
写体像が同時に撮像素子に結像するため非合焦の状態に
おいては被写体像は２重像として結像する。

【００３３】元信号をｆ（ｔ）とし、その自己相関関数
をＣ（τ）とすると自己相関関数Ｃ（τ）は一般に

【００３４】

【数１】

【００３５】と表わされる。ここで、Ｔは相関演算の範
囲を表わす。実際の計算は撮像素子から出力される離散
的なデータにたいして行われるため、元信号ｆ（τ）は
撮像素子上の座標を用いてｘ（ｉ，ｊ）と表現できる。
ここで、i は水平方向の座標を表わし、ｊは垂直方向の
座標を表わす。ｘ（ｉ，ｊ）を用いると自己相関関数Ｃ
（ｍ，ｎ）は、次の（２）式のように表わされる。

【００３６】

【数２】

【００３７】（２）式においてI は水平方向の相関演算
の範囲を表わし、Ｊは垂直方向の相関演算の範囲を表わ
す。

【００３８】自己相関位相差ＡＦ方式の合焦検出は、１
回の撮像により得られる撮像素子の出力信号から、その
２点間の自己相関を前記（２）式をもとに計算し、その
ピーク位置からデフォーカス量を求める。そのデフォー
カス量から、レンズの繰り出し量を求め、レンズを移動
し合焦させる。自己相関位相差ＡＦ方式の場合も相関演
算を用いるのでスミアがあるとその影響を受けやすい
が、図１に示す撮像素子およびその駆動方法と組み合わ
せることにより、スミアの影響を低減できる。また、合
焦のためのレンズ繰り出し量が１回の撮影で得られるた
め、さらに短時間に合焦状態に出来る。

【００３９】以上説明したように、本発明によれば、測
距時に、測距領域の信号電荷を水平ＣＣＤ側の不感光領
域に高速で転送し、その後、１水平走査毎に１ラインず
つ水平ＣＣＤに転送し出力される信号を用いて合焦情報
を検出しているので、スミアの影響を低減でき、被写体
の合焦情報を正しく検出することができる。

【００４０】なお、実施例１においては、測距時の不要
電荷掃捨てのため撮像素子の水平ドレインゲートにパル
スを印加しているが、ゲートのポテンシャルを固定にす
ることも可能である。この場合、ゲートを駆動する回路
が不要になる。

【００４１】また、実施例１においては、測距時の不要
電荷掃捨てのため撮像素子の水平ドレインを用いている
が、水平ＣＣＤを駆動し電荷検出部を用いて電荷の掃捨
てを行なってもよい。この場合、撮像素子に水平ドレイ
ンゲート，水平ドレインが不要となり、撮像素子の構造
が簡略化される。

【００４２】また、本実施例１においては、垂直ＣＣＤ
３への信号電荷読出しがφＶ１とφＶ３を同一フィール
ド内で行ない電荷を加算して読み出すいわゆるフィール
ド蓄積読出しで示しているが、フレーム蓄積読出しで行
なってもよい。また、実施例１においては、垂直ＣＣＤ
３の高速転送を、不感光領域９と測距領域以外の受光領
域８０１の電荷が掃捨てられる、すなわち垂直ＣＣＤ３
で、ｄ＋ａの画素数分転送するまで行なっているが、本
発明はこれに限定されるものではなく、測距領域８０２
の信号電荷が不感光領域９に高速転送されていればよ
い。しかし実施例１のようにしたほうが測距動作に要す
る時間が短く出来る。

【００４３】（実施例２）図８に実施例２である“撮像
装置”における測距時の撮像素子の駆動タイミングを示
す。本実施例においても図１と同構成の固体撮像素子を
用いる。

【００４４】図１，図２，図８を用いて本実施例の測距
時の撮像素子駆動方法を説明する。

【００４５】本実施例においては、測距領域８０２の垂
直方向の画素数ｂと不感光領域９の垂直方向の画素数ｄ
との関係が、ｂ−１≦ｄである。不感光領域の垂直方向
の画素数ｄは、少ないほうが撮像素子の面積が縮小する
ため、コストの観点から受光領域の１／１０以下とする
ことが望ましいのは実施例１と同様である。

【００４６】時刻ｔ１で、撮像素子のフォトダイオード
１に蓄積された信号電荷は読出しゲート２を介して垂直
ＣＣＤ３に転送される。時刻ｔ２で、水平ドレインゲー
ト６のハイレベルの電圧を印加する。また、信号電荷が
水平ＣＣＤ４の方向に通常の転送より高速で転送される
ように、垂直ＣＣＤ３の高速駆動パルスをφＶ１，φＶ
２，φＶ３，φＶ４電極に印加する。高速で転送された
電荷は、水平ドレインゲート６のポテンシャルが下がっ
ているので、電荷は水平ＣＣＤ４，水平ドレインゲート
６を介して、水平ドレイン７に掃き捨てられる。不感光
領域９と測距領域以外の受光領域８０１の電荷が掃き捨
てられる、すなわち垂直ＣＣＤ３で、ｄ＋ａの画素数分
転送した時刻ｔ３で、水平ドレインゲート６のローレベ
ルの電圧を印加し水平ドレインゲート６のポテンシャル
を上げる。この時、測距領域８０２の信号電荷は全て不
感光領域９に転送されていが、さらに垂直ＣＣＤ３を１
画素だけ高速駆動する。この時、水平ＣＣＤ４には測距
領域８０２の最初の１水平ライン分の信号電荷が転送さ
れるので、その後、２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ
２により順次電荷水平ＣＣＤ４を駆動し、以後、測距領
域８０２の信号電荷を出力し終わる時刻ｔ５まで、垂直
ＣＣＤ３は、通常の転送速度で駆動され、１水平走査毎
に１ラインずつ水平ＣＣＤ４に転送し、水平ＣＣＤ４に
転送された信号電荷を２相の水平転送パルスφＨ１，φ
Ｈ２により順次電荷検出部５に転送することで信号電荷
が信号電圧に変換されて固体撮像素子から外部に出力さ
れる。撮像素子の出力信号は、実施例１と同様に種々の
測距機構により、撮影光学系を制御して被写体に合焦さ
せる。

【００４７】本実施例の撮像装置においては、水平ＣＣ
Ｄを不感光領域と同様に用いるため、不感光領域を水平
ＣＣＤ分、少なく出来る。

【００４８】本実施例に関しても実施例１と同様にフィ
ールド蓄積読出し，フレーム蓄積読出しのどちらにおい
ても実施できる。

【００４９】以上説明したように、本実施例によれば、
実施例１と同様に、スミアの影響を低減でき、被写体の
合焦情報を正しく検出でき、更に実施例１に比べて少な
くとも１水平ライン分の転送時間だけ測距に要する時間
を短く出来る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測距領域の信号電荷へのスミアを低減でき、被写体の合
焦情報を正しく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で用いる固体撮像素子の構成を示す
図

【図２】測距時の画像領域を示す図

【図３】実施例１における測距時の撮像素子の駆動タ
イミングを示す図

【図４】山登りＡＦ方式の原理説明図

【図５】インターライン型ＣＣＤの構成を示す図

【図６】時分割位相差ＡＦ方式の原理説明図

【図７】自己相関位相差ＡＦ方式の原理説明図

【図８】実施例２における測距時の撮像素子の駆動タ
イミングを示す図

【符号の説明】

１フォトダイオード２読出しゲート３垂直ＣＣＤ４水平ＣＣＤ５電荷検出部６水平ドレインゲート７水平ドレイン８受光領域９不感光領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一半導体基板上に受光領域と不感光領
域と水平転送部と電荷検出部とを設け、前記受光領域は
２次元に配列された光電変換素子と垂直方向に電荷を転
送する垂直転送部を有し、前記垂直転送部の延長上に前
記不感光領域が配置され、この不感光領域の垂直方向の
延長上に水平転送部が配置され、この水平転送部の水平
方向の延長上に電荷検出部が配置され、前記受光領域の
一部である測距領域の垂直方向の画素数が、前記不感光
領域の垂直方向の画素数以下である固体撮像素子と、こ
の固体撮像素子に被写体像を結像する撮影光学系と、前
記測距領域の出力信号を用いて被写体像の合焦状態を検
出する合焦検出手段と、制御手段とを備えた撮像装置で
あって、前記制御手段は、前記測距領域の信号電荷を、
前記不感光領域に高速で転送させ、その間前記水平転送
部に転送された前記不感光領域および前記受光領域の不
要電荷を排出させ、その後、前記測距領域の信号電荷を
低速で前記水平転送部に転送させ、この水平転送部によ
り前記電荷検出部に転送させ、この電荷検出部から出力
された信号を用いて前記合焦検出手段により被写体像の
合焦状態を検出させるものであることを特徴とする撮像
装置。
【請求項２】同一半導体基板上に受光領域と不感光領
域と水平転送部と電荷検出部とを設け、前記受光領域は
２次元に配列された光電変換素子と垂直方向に電荷を転
送する垂直転送部を有し、前記垂直転送部の延長上に前
記不感光領域が配置され、この不感光領域の垂直方向の
延長上に水平転送部が配置され、この水平転送部の水平
方向の延長上に電荷検出部が配置され、前記受光領域の
一部である測距領域の垂直方向の画素数−１の数が、前
記不感光領域の垂直方向の画素数以下である固体撮像素
子と、この固体撮像素子に被写体像を結像する撮影光学
系と、前記測距領域の出力信号を用いて被写体像の合焦
状態を検出する合焦検出手段と、制御手段とを備えた撮
像装置であって、前記制御手段は、前記測距領域の信号
電荷を、前記不感光領域および前記水平転送部に高速で
転送させ、その間水平転送部に転送された前記不感光領
域および前記受光領域の不要電荷を排出させ、その後、
前記水平転送部に転送された測距領域の信号電荷を前記
水平転送部により電荷検出部に転送させ、以降、順次、
測距領域の信号電荷を低速で前記水平転送部に転送さ
せ、この水平転送部により前記電荷検出部に転送させ、
この電荷検出部から出力された信号を用いて前記合焦検
出手段により被写体像の合焦状態を検出させるものであ
ることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】不感光領域の垂直方向の画素数が受光領
域の垂直方向の画素数の１／１０以下であることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】不要電荷の排出は、水平転送部を駆動し
電荷検出部に電荷を転送することにより行われることを
特徴とする請求項１，請求項２，請求項３のいずれかに
記載の撮像装置。
【請求項５】不要電荷の排出は、受光領域等と同一の
半導体基板上に水平ドレインが設けられ、この水平ドレ
インが水平転送部の垂直方向の延長上に配置され、不要
電荷が前記水平転送部で所定量以上になった場合、前記
水平ドレインに排出することにより行われることを特徴
とする請求項１，請求項２，請求項３のいずれかに記載
の撮像装置。
【請求項６】不要電荷の排出は、受光領域等と同一の
半導体基板上に水平ドレインゲートと水平ドレインが設
けられ、前記水平ドレインゲートは水平転送部の垂直方
向の延長上に配置され、前記水平ドレインは前記水平ド
レインゲートの垂直方向の延長上に配置され、前記水平
ドレインゲートに電圧を印加して不要電荷を前記水平ド
レインに排出することにより行われるものであることを
特徴とする請求項１，請求項２，請求項３のいずれかに
記載の撮像装置。
【請求項７】合焦検出手段は、測距領域の被写体像の
高周波成分の大きさから合焦状態を算出するものである
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載
の撮像装置。
【請求項８】合焦検出手段は、撮影光学系の異なった
瞳位置を通った光を時間的に前後して前記固体撮像素子
上に結像させる手段が設けられ、それぞれの時間で取り
込まれた前記固体撮像素子から得られた測距領域に結像
された被写体像の出力信号の相関演算により、合焦情報
を算出するようにしたものであることを特徴とする請求
項１〜請求項６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】合焦検出手段は、撮影光学系の異なった
瞳位置を通った光を前記固体撮像素子上に同時に結像さ
せるために複数の開口部を持つ遮光板が光路内に設けら
れ、前記固体撮像素子から得られた前記固体撮像素子の
測距領域に結像された被写体像の出力信号から自己相関
関数を計算し、計算された自己相関関数から合焦情報を
算出するようにしたものであるを特徴とする請求項１〜
請求項６のいずれかに記載の撮像装置。