KR20080056653A

KR20080056653A - 촬상 소자, 초점 검출 장치 및 촬상 장치

Info

Publication number: KR20080056653A
Application number: KR1020070131438A
Authority: KR
Inventors: 요스케 구사카
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2008-06-23
Also published as: JP4961993B2; US7924342B2; EP1936955B1; JP2008152012A; US20080143858A1; EP1936955A2; KR101492624B1; EP1936955A3

Abstract

과제

화상 품질을 유지하면서 초점 검출 성능을 향상시킨다.

해결 수단

이차원 형상으로 배열된 촬상용 화소를 가지고, 광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상 소자로서, 촬상용 화소의 배열 중에, 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 1 초점 검출용 화소군과, 촬상용 화소의 배열 중에, 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 2 초점 검출용 화소군을 구비하고, 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 촬상 소자의 중심으로부터의 방향에 따라, 배치되는 제 1 초점 검출용 화소과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정한다.

촬상 소자, 촬상 장치, 초점 검출 장치, 동공 분할

Description

촬상 소자, 초점 검출 장치 및 촬상 장치{IMAGE SENSOR, FOCUS DETECTION DEVICE, AND IMAGING DEVICE}

본 발명은 촬상 소자, 초점 검출 장치 및 촬상 장치에 관한 것이다.

동공 분할형 위상차 검출 방식을 사용한 초점 검출용 화소를 촬상 소자 중앙의 수평 방향으로 배치하고, 그 주변에 촬상용 화소를 배치한 촬상 소자가 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

이 출원의 발명에 관계되는 선행 기술 문헌으로는 다음의 것이 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평01-216306호

상기 서술한 종래의 촬상 소자에서는, 초점 검출용 화소를 촬상 소자 중앙의 수평 방향으로만 배열하고 있으므로, 초점 검출 대상의 피사체를 화면 중앙에서 포착하지 않으면 안되어, 초점 검출 기능에 제약이 있다. 이 문제를 해결하기 위해서, 초점 검출용 화소를 화면 전역에 전개하면, 초점 검출용 화소 위치의 화상 출력을 주위의 촬상용 화소 출력에 기초하여 보간할 때에 화상 품질이 열화된다. 따라서, 촬상 기능의 관점으로부터의 요구와 초점 검출 기능의 관점으로부터의 요구의 양립을 도모하여, 화상 품질을 유지하면서 초점 검출 성능을 향상시킬 필요가 있다.

[1] 본 발명의 일 양태는, 이차원 형상으로 배열된 촬상용 화소 (310-312) 를 가지고, 광학계 (208-211) 에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상 소자 (212) 로서, 상기 촬상용 화소 (310-312) 의 배열 중에, 동공 분할식의 제 1 화소 (320) 를 복수 배열하여 각각 형성한 제 1 초점 검출용 화소군 (121, 122) 과, 상기 촬상용 화소 (310-312) 의 배열 중에, 상기 제 1 화소 (320) 와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소 (330) 를 복수 배열하여 각각 형성한 제 2 초점 검출용 화소군 (112-119) 을 구비하고, 상기 제 1 초점 검출용 화소군 (121, 122) 과 상기 제 2 초점 검출용 화소군 (112-119) 이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자 (212) 의 중심으로부터의 방향에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군 (121, 122) 과 상기 제 2 초점 검출용 화소군 (112-119) 의 수의 대소 관계를 결정한다.

[2] 제 [1] 항에 있어서, 상기 촬상 소자를, 상기 각 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소가 배열되는 제 1 방향을 따른 제 1 구역과, 상기 각 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소가 배열되는 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 많이 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 많이 배치한 촬상 소자이다.

[3] 제 [1] 항에 있어서, 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계는, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라 결정되는 촬상 소자이다.

[4] 제 [1] 항에 있어서, 상기 촬상용 화소의 배열 중의 화소 배열이 조밀한 제 1 방향과 제 2 방향의 각각을 따라 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소를 배열하고, 상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치한 촬상 소자이다.

[5] 제 [4] 항에 있어서, 상기 경계선은, 상기 제 1 및 제 2 방향에 대해서 45 도 경사져 있는 촬상 소자이다.

[6] 제 [1] 항에 있어서, 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기와 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기가 상이한 촬상 소자이다.

[7] 제 [2] 항에 있어서, 상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기는, 상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기보다 작은 촬상 소자이다.

[8] 제 [1] 항에 있어서, 상기 제 1 초점 검출 화소군의 상기 제 1 화소와 제 2 초점 검출 화소군의 상기 제 2 화소는, 각각 하나의 광전 변환부를 가짐과 함께, 서로 인접하는 상기 제 1 화소끼리의 상기 광전 변환부를 세트로 하고, 서로 인접하는 상기 제 2 화소끼리의 상기 광전 변환부를 세트로 한 촬상 소자이다.

[9] 제 [1] 항에 있어서, 상기 제 1 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 제 1 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 1 화소를 상기 제 1 방향에 대응되는 방향으로 배열하여 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하고, 상기 제 2 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 2 화소를 상기 제 2 방향에 대응되는 방향으로 배열하여 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하며, 상기 촬상 소자 를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향에 대응되는 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향에 대응되는 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치한 촬상 소자이다.

[10] 제 [4] 항에 있어서, 상기 제 1 구역에서는, 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 함과 함께, 상기 제 2 구역에서는, 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 한 촬상 소자이다.

[11] 제 [1] 항에 있어서, 상기 촬상 소자의 화소 배열의 중앙부에는, 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군을 교차시켜 배치한 촬상 소자이다.

[12] 제 [2] 항에 있어서, 상기 촬상 소자의 화소 배열의 주변부에 있어서의 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군만을 배치함과 함께, 상기 촬상 소자의 화소 배열의 주변부에 있어서의 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군만을 배치한 촬상 소자이다.

[13] 제 [2] 항에 있어서, 상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은, 상기 촬상 소자의 화소 배열 중 화소가 조밀해지는 방향인 촬상 소자이다.

[14] 본 발명의 다른 양태는, 제 [1] 항에 기재된 촬상 소자와, 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 출력에 기초하여 상기 광학계의 초점 조절 상태를 검출하는 초점 검출부를 구비하는 초점 검출 장치이다.

[15] 본 발명의 또 다른 양태는, 제 1 항에 기재된 촬상 소자와, 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소의 위치에 있어서의 화상 출력을, 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소 주위의 상기 촬상용 화소 출력에 기초하여 보간하는 보간부와, 상기 보간부에 의해 보간된 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소의 위치에 있어서의 화상 출력과, 상기 촬상용 화소 출력에 기초하여 화상 신호를 생성하는 제어부를 구비하는 촬상 장치이다.

[16] 본 발명의 또 다른 양태는, 이차원 형상으로 배열된 촬상용 화소를 가지고, 광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상 소자로서,상기 촬상용 화소의 배열 중에, 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 1 초점 검출용 화소군과, 상기 촬상용 화소의 배열 중에, 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 2 초점 검출용 화소군을 구비하고, 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는 촬상 소자이다.

[17] 본 발명의 또 다른 양태는, 광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상용 화소를 이차원 형상으로 배열하는 단계; 상기 촬상용 화소의 배열 중에 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여, 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계; 및 상기 촬상용 화소의 배열 중에 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여, 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 방향에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는 촬상 소자 제조 방법이다.

[18] 제 [17] 항에 있어서, 상기 촬상 소자를, 상기 각 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소가 배열되는 제 1 방향을 따른 제 1 구역과, 상기 각 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소가 배열되는 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 많이 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 많이 배치하는 촬상 소자 제조 방법이다.

[19] 제 [17] 항에 있어서, 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계는, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라 결정되는 촬상 소자 제조 방법이다.

[20] 제 17 항에 있어서, 상기 촬상용 화소의 배열 중의 화소 배열이 조밀한 제 1 방향과 제 2 방향의 각각을 따라 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소를 배열하고, 상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치하는 촬상 소자 제조 방법이다.

[21] 제 [17] 항에 있어서, 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기와 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기가 상이한 촬상 소자 제조 방법이다.

[22] 제 [18] 항에 있어서, 상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기는, 상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기보다 작은 촬상 소자 제조 방법이다.

[23] 제 [17] 항에 있어서, 상기 제 1 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 제 1 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 1 화소를 상기 제 1 방향에 대응되는 방향으로 배열하여 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하고, 상기 제 2 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 2 화소를 상기 제 2 방향에 대응되는 방 향으로 배열하여 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하며, 상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향에 대응되는 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향에 대응되는 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치하는 촬상 소자 제조 방법이다.

[24] 제 [20] 항에 있어서, 상기 제 1 구역에서는, 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 함과 함께, 상기 제 2 구역에서는, 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 하는 촬상 소자 제조 방법이다.

[25] 본 발명의 또 다른 양태는, 광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상용 화소를 이차원 형상으로 배열하는 단계; 상기 촬상용 화소의 배열 중에 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여, 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계; 및 상기 촬상용 화소의 배열 중에 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여, 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화 소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는 촬상 소자 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 촬상 기능의 관점으로부터의 요구와 초점 검출 기능의 관점으로부터의 요구를 양립시켜, 화상 품질을 유지하면서 초점 검출 성능을 향상시킬 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본원 발명의 일 실시형태에 의한 촬상 소자, 초점 검출 장치 및 촬상 장치를 디지털 스틸카메라에 적용한 예를 설명한다. 도 1 은, 일 실시형태의 구성을 나타낸다. 일 실시형태의 디지털 스틸카메라 (201) 는 교환 렌즈 (202) 와 카메라 보디 (203) 로 구성되고, 교환 렌즈 (202) 는 마운트부 (204) 에 의해 카메라 보디 (203) 에 장착된다.

교환 렌즈 (202) 는 렌즈 구동 제어 장치 (206), 줌인용 렌즈 (208), 렌즈 (209), 포커싱용 렌즈 (210), 조리개 (211) 등을 구비하고 있다. 렌즈 구동 제어 장치 (206) 는 마이크로 컴퓨터와 메모리 등의 주변 부품으로 이루어지고, 포커싱용 렌즈 (210) 와 조리개 (211) 의 구동 제어, 조리개 (211), 줌인용 렌즈 (208) 및 포커싱용 렌즈 (210) 의 상태 검출, 후술하는 보디 구동 제어 장치 (214) 에 대한 렌즈 정보의 송신과 카메라 정보의 수신 등을 실시한다.

카메라 보디 (203) 는 촬상 소자 (212), 보디 구동 제어 장치 (214), 액정 표시 소자 구동 회로 (215), 액정 표시 소자 (216), 접안 렌즈 (217), 메모리 카드 (219) 등을 구비하고 있다. 촬상 소자 (212) 에는 후술하는 화소가 이차원 형상으로 배열되어 있고, 교환 렌즈 (202) 의 예정 결상면에 배치되어 교환 렌즈 (202) 에 의해 결상되는 피사체 이미지를 촬상한다. 또한, 상세히 후술하겠지만, 촬상 소자 (212) 의 소정의 초점 검출 위치에는 초점 검출용 화소가 배열된다.

보디 구동 제어 장치 (214) 는 마이크로 컴퓨터와 메모리 등의 주변 부품으로 구성되고, 촬상 소자 (212) 로부터의 화상 신호의 판독, 화상 신호의 보정, 교환 렌즈 (202) 의 초점 조절 상태의 검출, 렌즈 구동 제어 장치 (206) 로부터의 렌즈 정보의 수신과 카메라 정보 (디포커스량) 의 송신, 디지탈 스틸카메라 전체의 동작 제어 등을 실시한다. 보디 구동 제어 장치 (214) 와 렌즈 구동 제어 장치 (206) 는 마운트부 (204) 의 전기 접점부 (213) 를 통하여 통신을 실시하여, 각종 정보를 주고 받는다.

액정 표시 소자 구동 회로 (215) 는, 전자 뷰파인더 (EVF : 전기적 뷰파인더) 의 액정 표시 소자 (216) 를 구동한다. 촬영자는 접안 렌즈 (217) 를 통하여 액정 표시 소자 (216) 에 표시된 이미지를 관찰할 수 있다. 메모리 카드 (219) 는 카메라 보디 (203) 에 탈착 가능하고, 화상 신호를 저장 기억하는 포터블 기억 매체이다.

교환 렌즈 (202) 를 통과하여 촬상 소자 (212) 상에 형성된 피사체 이미지는 촬상 소자 (212) 에 의해 광전 변환되고, 그 출력은 보디 구동 제어 장치 (214) 로 보내진다. 보디 구동 제어 장치 (214) 는 촬상 소자 (212) 상의 초점 검출 화소의 출력 데이터에 기초하여 소정의 초점 검출 위치에 있어서의 디포커스량을 산출하고, 이 디포커스량을 렌즈 구동 제어 장치 (206) 로 보낸다. 또, 보디 구동 제어 장치 (214) 는 촬상 소자 (212) 의 출력에 기초하여 생성된 화상 신호를 메모리 카드 (219) 에 저장함과 함께, 화상 신호를 액정 표시 소자 구동 회로 (215) 로 보내어, 액정 표시 소자 (216) 에 화상을 표시시킨다.

카메라 보디 (203) 에는 도시 생략한 조작 부재 (셔터 버튼, 초점 검출 위치의 설정 부재 등) 가 형성되어 있고, 이들 조작 부재로부터의 조작 상태 신호를 보디 구동 제어 장치 (214) 가 검출하고, 검출 결과에 따른 동작 (촬상 동작, 초점 검출 위치의 설정 동작, 화상 처리 동작) 의 제어를 실시한다.

렌즈 구동 제어 장치 (206) 는 렌즈 정보를 포커싱 상태, 줌인 상태, 조리개 설정 상태, 조리개 개방 F 값 등에 따라 변경된다. 구체적으로는, 렌즈 구동 제어 장치 (206) 는 렌즈 (208, 210) 의 위치와 조리개 (211) 의 조임 위치를 모니터하고, 모니터 정보에 따라 렌즈 정보를 연산하거나 또는 미리 준비된 룩업테이블로부터 모니터 정보에 따른 렌즈 정보를 선택한다. 렌즈 구동 제어 장치 (206) 는 수신한 디포커스량에 기초하여 렌즈 구동량을 산출하고, 이 렌즈 구동량에 기초하여 포커싱 렌즈 (210) 를 도시 생략한 모터 등의 구동원에 의해 합초점으로 구동한다.

여기서, 촬상 소자에 대한 촬상 기능의 관점으로부터의 요구와 초점 검출 기능의 관점으로부터의 요구에 대해서 정리한다. 촬상 기능의 관점으로부터의 요 구로는, 우선, 초점 검출 화소 위치의 화상 출력을 주위의 촬상 화소의 화상 출력에 기초하여 보간할 필요가 있고, 보간에 의해 화상 품질이 열화되기 때문에, 촬상 소자 전체의 화소의 총수에 대한 초점 검출 화소의 화소수 비율을 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 다음으로, 초점 검출 화소가 연속하여 길게 배열되면, 선 이미지가 중첩됐을 경우에 보간 오차가 커지고, 화상 품질이 열화되기 때문에, 초점 검출 화소의 배열 길이를 가능한 한 짧게 할 필요가 있다. 즉, 이들 초점 검출 화소수를 제한하는 방향의 요구이다.

한편, 초점 검출 기능의 관점으로부터의 요구로는, 우선, 초점 검출을 실시하는 대상의 이미지가 화면 내의 어떤 위치에 존재하고 있는 경우라도 확실하게 이미지를 포착하기 위해서, 화면 내에 가능한 한 많은 초점 검출 에리어를 배치하여 커버할 필요가 있다. 또, 초점 검출을 실시하는 대상의 이미지가 특정 방향으로밖에 콘트라스트 변화가 없는 경우에도 초점 검출을 가능하게 하기 위해서, 가능한 한 많은 방향에서 초점 검출을 실시하는 것이 바람직하여, 복수 방향에서 초점 검출 화소를 배열할 필요가 있다. 단, 촬상 소자의 화소는 서로 직교하는 방향 (행렬 방향) 에 이차원 형상으로 배열되고, 화소 피치가 가장 짧아지는 화소 배열은 2 개가 직교하는 방향 (행 방향과 열 방향) 이 되어, 초점 검출 정밀도가 초점 검출 화소의 화소 피치가 짧을수록 높아지므로, 적어도 행 방향의 초점 검출 화소 배열과 열 방향의 초점 검출 화소 배열을 화면 상에 배치할 필요가 있다. 이들은 초점 검출 화소수를 증가시키는 방향의 요구이다.

여기서, 이 일 실시형태에서는, 촬상 기능의 관점으로부터의 요구와, 초점 검출 기능의 관점으로부터의 요구의 균형을 맞추어, 제한된 초점 검출 화소수로 초점 검출 성능을 효율적으로 발휘할 수 있는 촬상 소자를 제안한다.

도 2 는, 촬상 소자 (212) 의 평면도이다. 촬상 소자 (212) 는 행 방향과 거기에 직교하는 방향의 열 방향으로 이차원 정방 배열된 촬상 화소와 초점 검출 화소로 구성된다. 즉, 촬상 화소는 행 방향과 열 방향으로 조밀하게 배열 되어 있고, 화소의 조밀 배열 방향은 행 방향과 열 방향이 된다. 도 2 에 있어서, 점 (100) 은 촬상 소자 (212) 의 촬영 화면의 중심, 즉 교환 렌즈 (202) 의 광축과 촬상 소자 (212) 의 촬영 화면의 교점이고, 직선 (101) 은 화면 중심 (100) 을 통과하는 행 방향 (수평 방향) 의 직선이며, 직선 (102) 은 화면 중심 (100) 을 통과하는 열 방향 (수직 방향) 의 직선이다. 또, 직선 (103) 은 화면 중심 (100) 을 중심으로 직선 (101) 을 반시계 방향으로 45 도 회전한 직선이고, 직선 (104) 은 화면 중심 (100) 을 중심으로 직선 (101) 을 반시계 방향으로 45 도 회전한 직선이다.

촬상 소자 (212) 의 촬영 화면은 화면 중심 (100) 으로부터 방사 방향으로 연장되는 직선 (103) 과 직선 (104) 을 경계선으로 하여 4 개의 구역으로 분할되고, 구역 (110) 과 구역 (130) 은 점 (100) 에 대해서 행 방향 (도면의 좌우 방향) 의 우 방향과 좌 방향으로 넓어지는 구역이며, 구역 (150) 과 구역 (170) 은 화면 중심 (100) 에 대해서 열 방향 (도면의 상하 방향) 의 상 방향과 하 방향으로 넓어지는 구역이다. 또, 도 2 에 파선으로 나타내는 타원 (105, 106) 은 화면 중심 (100) 을 중심으로 한 타원이고, 화면 중심 (100) 을 포함하는 타원 (105) 의 내측 이 화면 중심 근방의 영역 (107) 이며, 타원 (105) 의 외측에서 또한 타원 (106) 의 내측 영역은 중간적인 영역 (108) 이고, 타원 (106) 의 외측 영역은 화면 주변의 영역 (109) 이다.

도 2 에 있어서, 작은 직사각형으로 나타내는 영역에 초점 검출 화소가 배열 되어 있고, 이 영역이 초점 검출 영역 (초점 검출 에리어) 이 된다. 직사각형의 길이 방향이 초점 검출 화소의 배열 방향을 나타내고 있고, 초점 검출 화소가 열 방향으로 배열된 영역을 흰색의 직사각형으로 나타내며, 초점 검출 화소가 행 방향으로 배열된 영역을 검게 칠한 직사각형으로 나타낸다. 직사각형의 길이 방향의 길이는 초점 검출 영역의 길이 (초점 검출 화소의 배열 화소수) 를 나타내고 있고, 영역 (122, 142, 162, 182) 은 다른 영역보다 그 길이가 짧게 설정되어 있다. 초점 검출 영역 이외에는 촬상 화소가 배열되어 있고, 복수의 초점 검출 영역 사이의 영역은 촬상 화소만의 영역으로 되어 있다.

화면 중심 (100) 에 대해서 수평 방향의 오른쪽에 있는 구역 (110) 내에서는, 화면 중심 근방 영역 (107) 에, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (111, 112, 113) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (121) 이 배치된다. 또, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (114, 115, 116) 과 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (122) 이 배치된다. 또한, 주변 영역 (109) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (117, 118, 119) 이 배치되고, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역은 배치되지 않는다.

화면 중심 (100) 에 대해서 수평 방향의 왼쪽에 있는 구역 (130) 내에서는, 화면 중심 근방 영역 (107) 에, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (131, 132, 133) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (141) 이 배치된다. 또, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (134, 135, 136) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (142) 이 배치된다. 또한, 주변 영역 (109) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (137, 138, 139) 이 배치되고, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역은 배치되지 않는다.

화면 중심 (100) 에 대해서 수직 방향 위에 있는 구역 (150) 내에서는, 화면 중심 근방 영역 (107) 에, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (151, 152, 153) 과, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (161) 이 배치된다. 또, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (154, 155, 156) 과, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (162) 이 배치된다. 또한, 주변 영역 (109) 에는, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (157, 158, 159) 이 배치되고, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역은 배치되지 않는다.

화면 중심 (100) 에 대해서 수직 방향 아래에 있는 구역 (170) 내에서는, 화면 중심 근방 영역 (107) 에, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (171, 172, 173) 과, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (181) 이 배치된다. 또, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수평 방향으 로 배열된 초점 검출 영역 (174, 175, 176) 과, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (182) 이 배치된다. 또한, 주변 영역 (109) 에는, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (177, 178, 179) 이 배치되고, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역은 배치되지 않는다.

도 3 은, 촬상 소자 (212) 의 촬상 화소 배열의 확대도이다. 또한, 도 3 에서는 촬상 화소만의 영역을 확대하여 나타낸다. 촬상 화소는 녹색 화소 (310), 적색 화소 (311), 청색 화소 (312) 의 3 종류의 화소로 이루어지고, 이들의 화소가 베이어 배열로 이차원 배열되어 있다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 촬상 화소 (녹색 화소 (310), 적색 화소 (311), 청색 화소 (312)) 는 마이크로 렌즈 (10), 광전 변환부 (11), 도시 생략한 색필터로 구성된다. 색필터는 적색 (R), 녹색 (G), 청색 (B) 의 3 종류로 이루어지고, 각각의 분광 감도는 도 9 에 나타내는 특성이 되어 있다.

도 4 와 도 5 는, 촬상 소자 (212) 의 초점 검출 화소 배열의 확대도이다. 또한, 도 4 는, 도 2 에 있어서 초점 검출 화소가 행 방향으로 배열된 영역 (검게 칠한 직사각형으로 나타내는 영역) 을 확대하여 나타낸다. 도 4 에 있어서, 초점 검출 화소 (320) 는 행 방향으로 연속적으로 배열되어 초점 검출 영역을 형성한다. 초점 검출 화소 (320) 배열의 주위는 촬상 화소에 의해 둘러싸여 있다. 또, 도 5 는, 도 2 에 있어서 초점 검출 화소가 열 방향으로 배열된 영역 (흰색의 직사각형으로 나타내는 영역) 을 확대하여 나타낸다. 도 5 에 있어서, 초점 검출 화소 (330) 는 열 방향으로 연속적으로 배열되어 초점 검출 영역을 형성한다. 초점 검출 화소 (330) 의 배열 주위는 촬상 화소에 의해 둘러싸여 있다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 초점 검출 화소 (320, 330) 는 마이크로 렌즈 (10), 한쌍의 광전 변환부 (12, 13) 로 구성된다. 초점 검출 화소 (330) 는 초점 검출 화소 (320) 를 90 도 회전한 구성으로 되어 있다. 또한, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 면적이 작은 한쌍의 광전 변환부 (14 , 15) 를 사용하여 초점 검출 화소를 구성할 수도 있고, 이런 종류의 초점 검출 화소 (340, 350) 에 대해서는 후술한다. 초점 검출 화소 (320, 330) 에는, 광량을 모으기 위해서 색필터는 배치되어 있지 않고, 그 분광 특성은 광전 변환을 실시하는 포트 다이오드의 분광 감도, 적외 컷 필터 (도시 생략) 의 분광 특성을 종합한 도 10 에 나타내는 분광 특성이 된다. 이 초점 검출 화소 (320, 330) 의 분광 특성은 도 9 에 나타내는 녹색 화소, 적색 화소, 청색 화소의 분광 특성을 가산한 분광 특성이 되고, 그 감도의 광 파장 영역은 녹색 화소, 적색 화소, 청색 화소의 감도의 광파장 영역을 포괄하고 있다.

도 6 에 나타내는 촬상 화소의 광전 변환부 (11) 는, 마이크로 렌즈 (10) 에 의해 소정의 조리개 개구 직경 (예를 들어, F1.0) 의 광속을 모두 수광하는 형상으로 설계된다. 한편, 도 7 에 나타내는 초점 검출 화소의 한쌍의 광전 변환부 (12, 13) 는 마이크로 렌즈 (10) 에 의해 소정의 조리개 개구 직경 (예를 들어, F2.8) 의 광속을 모두 수광하는 형상으로 설계된다. 촬상에 의해 화상 데이터를 얻는 경우에는 촬상 화소의 화상 데이터를 그대로 사용한다. 초점 검출 화소 위치에 있어서의 화상 데이터는 초점 검출 화소의 근방 주위에 있는 촬상 화소 의 화상 데이터에 의해 보간된다.

예를 들어, 도 4 와 도 5 에 있어서, 촬상 화소의 청색 화소가 있어야 할 위치에 배치된 초점 검출 화소 위치의 화상 데이터는, 이 초점 검출 화소의 오른쪽 근처 (윗쪽 근처) 의 녹색 화소를 사이에 두고 하나의 오른쪽 근처 (위쪽 근처) 의 청색 화소의 화상 데이터와, 이 초점 검출 화소의 왼쪽 근처 (아래쪽 근처) 의 녹색 화소를 사이에 두고 하나의 왼쪽 근처 (아래쪽 근처) 의 청색 화소의 화상 데이터의 평균으로서 보간된다. 또, 촬상 화소의 녹색 화소가 있어야 할 위치에 배치된 초점 검출 화소 위치의 화상 데이터는, 이 초점 검출 화소의 사선으로 우상, 우하, 좌상, 좌하 45 도 방향의 근처에 있는 4 개의 녹색 화소의 화상 데이터의 평균으로서 보간된다.

도 11 은, 촬상 화소의 단면도이다. 촬상 화소에 있어서, 촬상용의 광전 변환부 (11) 의 전방에 마이크로 렌즈 (10) 가 배치되고, 마이크로 렌즈 (10) 에 의해 광전 변환부 (11) 가 전방으로 투영된다. 광전 변환부 (11) 는 반도체 회로 기판 (29) 상에 형성된다. 또한, 색필터 (도시 생략) 는 마이크로 렌즈 (10) 와 광전 변환부 (11) 의 중간에 배치된다.

도 12 는, 초점 검출 화소의 단면도이다. 초점 검출 화소에 있어서, 초점 검출용의 광전 변환부 (12, 13) 의 전방에 마이크로 렌즈 (10) 가 배치되고, 마이크로 렌즈 (10) 에 의해 광전 변환부 (12, 13) 가 전방으로 투영된다. 광전 변환부 (12, 13) 는 반도체 회로 기판 (29) 상에 형성된다.

도 13 은, 마이크로 렌즈를 사용한 동공 분할 방식에 의한 초점 검출의 설명 도이다. (90) 은, 교환 렌즈의 예정 결상면에 배치된 마이크로 렌즈의 전방 d0 의 거리에 설정되는 사출 동공이다. 거리 (d0) 는 마이크로 렌즈의 곡률, 굴절률, 마이크로 렌즈와 광전 변환부 사이의 거리 등에 따라 결정되는 "측거동공거리 (測距瞳孔距離)" 이다. 50, 60 은 마이크로 렌즈, (52, 53), (62, 63) 은 초점 검출 화소 한쌍의 광전 변환부, (72, 73), (82, 83) 은 초점 검출용 광속이다. 또, (92) 는 마이크로 렌즈 (50, 60) 에 의해 투영된 광전 변환부 (52, 62) 의 영역 (이하에서는 측거 동공이라고 함), (93) 은 마이크로 렌즈 (50, 60) 에 의해 투영된 광전 변환부 (53, 63) 의 영역 (측거 동공) 이다.

도 13 에서는, 편의적으로 광축 상에 있는 초점 검출 화소 (마이크로 렌즈 (50) 와 한쌍의 광전 변환부 (52, 53) 로 이루어짐) 와, 인접하는 초점 검출 화소 (마이크로 렌즈 (60) 와 한쌍의 광전 변환부 (62, 63) 로 이루어짐) 를 모식적으로 예시하고 있는데, 초점 검출 화소가 화면 주변의 광축으로부터 떨어진 위치에 있는 경우에도, 한쌍의 광전 변환부는 각각 한쌍의 측거 동공으로부터 각 마이크로 렌즈에 도래하는 광속을 수광한다. 초점 검출 화소의 배열 방향은 한쌍의 측거 동공의 나열 방향, 즉 한쌍의 광전 변환부의 나열 방향과 일치시킨다.

마이크로 렌즈 (50, 60) 는 광학계의 예정 결상면 근방에 배치되어 있고, 마이크로 렌즈 (50) 에 의해 그 배후에 배치된 한쌍의 광전 변환부 (52, 53) 의 형상이 마이크로 렌즈 (50, 60) 로부터 투영 거리 (d0) 만큼 이간된 사출 동공 (90) 상에 투영되고, 그 투영 형상은 측거 동공 (92,93) 을 형성한다. 또, 마이크로 렌즈 (60) 에 의해 그 배후에 배치된 한쌍의 광전 변환부 (62, 63) 의 형상이 투영 거리 (d0) 만큼 이간된 사출 동공 (90) 상에 투영되고, 그 투영 형상은 측거 동공 (92,93) 을 형성한다. 즉, 투영 거리 (d0) 에 있는 사출 동공 (90) 상에서 각 초점 검출 화소의 광전 변환부의 투영 형상 (측거 동공 (92, 93)) 이 일치하도록, 각 화소의 투영 방향이 결정되어 있다. 바꿔 말하면, 한쌍의 측거 동공 (92, 93) 과 한쌍의 광전 변환부 (52, 53) 는 마이크로 렌즈 (50) 를 통하여, 한쌍의 측거 동공 (92, 93) 과 한쌍의 광전 변환부 (62, 63) 는 마이크로 렌즈 (60) 를 통하여, 각각 공액 관계로 되어 있다.

광전 변환부 (52) 는 측거 동공 (92) 을 통과하여, 마이크로 렌즈 (50) 로 향하는 초점 검출용 광속 (72) 에 의해 마이크로 렌즈 (50) 상에 형성되는 이미지의 강도에 대응하는 신호를 출력한다. 광전 변환부 (53) 는 측거 동공 (93) 을 통과하여, 마이크로 렌즈 (50) 로 향하는 초점 검출용 광속 (73) 에 의해 마이크로 렌즈 (50) 상에 형성되는 이미지의 강도에 대응하는 신호를 출력한다. 광전 변환부 (62) 는 측거 동공 (92) 을 통과하여, 마이크로 렌즈 (60) 로 향하는 초점 검출용 광속 (82) 에 의해 마이크로 렌즈 (60) 상에 형성되는 이미지의 강도에 대응하는 신호를 출력한다. 광전 변환부 (63) 는 측거 동공 (93) 을 통과하여, 마이크로 렌즈 (60) 로 향하는 초점 검출용 광속 (83) 에 의해 마이크로 렌즈 (60) 상에 형성되는 이미지의 강도에 대응하는 신호를 출력한다.

상기와 같은 초점 검출 화소를 직선 형상으로 복수개 배치하고, 각 화소의 한쌍의 광전 변환부의 출력을 측거 동공 (92) 및 측거 동공 (93) 에 대응한 출력 그룹으로 모음으로써, 측거 동공 (92) 과 측거 동공 (93) 을 각각 통과하는 초점 검출용 광속이 초점 검출 화소열 상에 형성하는 한쌍의 이미지의 강도 분포에 관한 정보가 얻어진다. 이들의 정보에 대해서 후술하는 이미지 엇갈림 검출 연산 처리 (상관 연산 처리, 위상차 검출 처리) 를 실시함으로써, 이른바 동공 분할형 위상차 검출 방식으로 한쌍의 이미지의 이미지 엇갈림량이 검출된다. 즉, 이미지 엇갈림량에 한쌍의 측거 동공의 중심 간격에 따른 변환 연산을 실시함으로써, 예정 결상면에 대한 현재의 결상면 (예정 결상면 상의 마이크로 렌즈 어레이의 위치에 대응한 초점 검출 위치에 있어서의 결상면) 의 편차 (디포커스량) 가 산출된다.

또한, 상기 설명에서는, 측거 동공이 교환 렌즈의 개구 제한 요소 (조리개 개구, 렌즈 외형, 후드 등) 에 의해 제한되어 있지 않은 (비네팅되어 있지 않은) 상태로서 설명했지만, 교환 렌즈의 개구 제한 요소에 의해 측거 동공이 제한되는 경우에는, 초점 검출 화소의 광전 변환부는 제한을 받은 측거 동공을 통과하는 광속을 초점 검출용 광속으로서 수광하게 된다.

도 14 는, 화면 중심으로부터 멀어진 초점 검출 영역에 있어서의 측거 동공의 비네팅 설명도이다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 초점 검출 영역의 위치가 예정 초점면 P0 에 설정된 화면 주변의 S 에 있는 경우에, 사출 동공 (90) 에 있는 조리개 개구 (97) 에 의해 측거 동공 (92, 93) 에 비네팅은 생기지 않지만, 사출 동공면 (90) 보다 멀리 있는 면 (99) 에 존재하는 개구 제한 요소 (98 ; 개구 조리개, 렌즈단 등) 에 의해 측거 동공 (92) 에 비네팅이 생긴다. 측거 동공 (92, 93) 에 대해서, 개구 제한 요소 (98) 의 개구가 화면 중심과 초점 검출 위치 S 를 연결하는 방향으로, 화면 중심과 초점 검출 위치 S 사이의 거리에 따른 양만 큼 어긋난다.

도 15 는, 촬상 화소와 사출 동공의 관계를 설명하는 도면이다. 또한, 도 13 에 나타내는 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명한다. (70) 은 마이크로 렌즈, (71) 은 촬상 화소의 광전 변환부, (81) 은 촬상용 광속이다. 또, (94) 는 마이크로 렌즈 (70) 에 의해 투영된 광전 변환부 (71) 영역이다. 도 15 에서는, 광축 상에 있는 촬상 화소 (마이크로 렌즈 (70) 와 광전 변환부 (71) 로 이루어진다) 를 모식적으로 예시하고 있지만, 그 외의 촬상 화소에 있어서도 광전 변환부는 각각 영역 (94) 으로부터 각 마이크로 렌즈에 도래하는 광속을 수광한다.

마이크로 렌즈 (70) 는 광학계의 예정 결상면 근방에 배치되어 있고, 마이크로 렌즈 (70) 에 의해 그 배후에 배치된 광전 변환부 (71) 의 형상이 마이크로 렌즈 (70) 로부터 투영 거리 d0 만큼 이간된 사출 동공 (90) 상에 투영되고, 그 투영 형상은 영역 (94) 을 형성한다. 광전 변환부 (71) 는 영역 (94) 을 통과하고, 마이크로 렌즈 (70) 로 향하는 촬상용 광속 (81) 에 의해 마이크로 렌즈 (70) 상에 형성되는 이미지의 강도에 대응하는 신호를 출력한다. 상기와 같은 촬상 화소를 2 차원 형상으로 다수 배치함으로써, 각 화소의 광전 변환부에 기초하여 화상 정보를 얻을 수 있다.

도 16 및 도 17 은, 사출 동공면에 있어서의 측거 동공의 정면도이고, 초점 검출 영역의 위치 S 가 도 2 에 나타내는 화면 중심에 대해서 수평 방향로 분리된 영역 (110) 및 영역 (130) 중에 있는 경우의, 측거 동공의 비네팅 모습을 나타낸 다. 도 16 에 있어서, 초점 검출 화소 (320) 로부터 한쌍의 광전 변환부를 마이크로 렌즈에 의해 사출 동공면 (90) 에 투영한 측거 동공 (922, 933) 의 외접원은, 결상면으로부터 봤을 경우에 소정의 개구 F 값 (이하에서는 측거 동공 F 값이라고 부른다. 여기에서는 F2.8) 이 된다. 파선으로 나타내는 영역 (901) 은, 조리개 값 F2.8 보다 큰 조리개 값 (예를 들어, F2) 에 대응하는 영역을 나타내고, 측거 동공 (922, 933) 을 내부에 포함하고 있다. 측거 동공 (922, 933) 의 나열 방향 (도면에서는 좌우 방향) 에 있어서의 측거 동공 (922, 933) 을 통과하는 광속 (초점 검출용 광속) 의 중심 (952, 953) 간격은 G1 이 된다.

도 14 에 나타내는 바와 같은, 초점 검출용 광속의 비네팅이 발생된 경우에는, 개구 제한에 의한 개구가 측거 동공에 대해서 수평 방향으로 어긋나게 겹쳐진다 (영역 (903) 은 개구 제한의 일부를 나타내고 있다). 이러한 상태에서는 측거 동공 (922) 이 영역 (903) 에 의해 비네팅되어 있고, 영역 (903) 에 의해 제한된 측거 동공 (922) 을 통과하는 광속 (초점 검출용 광속) 의 중심 (972) 은, 비네팅되어 있지 않은 경우의 중심 (952) 보다 중심으로 치우쳐 있다. 한편, 측거 동공 (933) 은 영역 (903) 에 의해 비네팅되어 있지 않고, 측거 동공 (922) 을 통과하는 광속 (초점 검출용 광속) 의 중심 (953) 위치는 변화되지 않는다. 따라서, 측거 동공 중심 (972) 과 (953) 의 간격은, 비네팅이 생기지 않은 경우의 중심 간격 G1 보다 좁은 중심 간격 Gl' 이 된다.

또, 비네팅에 의해 측거 동공의 면적비가 불균형해져서, 결과적으로 한쌍의 측거 동공에 의해 형성되는 한쌍의 이미지의 강도비가 불균형해져 일치성 (동일성) 이 무너지기 때문에, 초점 검출 정밀도가 저하되고, 비네팅의 정도가 큰 경우에는 초점 검출 불능이 된다. 일반적으로, 비네팅의 정도는 화면 중심으로부터 초점 검출 영역까지의 거리에 비례하여 커진다.

도 17 에 있어서, 초점 검출 화소 (330) 로부터 한쌍의 광전 변환부를 마이크로 렌즈에 의해 사출 동공면 (90) 에 투영한 측거 동공 (822, 833) 의 외접원은, 결상면으로부터 봤을 경우에 소정의 개구 F 값 (측거 동공 F 값, 여기에서는 F2.8) 이 된다. 파선으로 나타내는 영역 (901) 은, 조리개 값 F2.8 보다 큰 조리개 값 (예를 들어, F2) 에 대응하는 영역을 나타내고, 측거 동공 (822, 833) 을 내부에 포함하고 있다. 측거 동공 (822, 823) 의 나열 방향 (도면에서는 상하 방향) 에 있어서의 측거 동공 (822, 833) 을 통과하는 광속 (초점 검출용 광속) 의 중심 (852, 853) 의 간격은 G2 (=G1) 가 된다. 도 14 에 나타내는 바와 같은 초점 검출용 광속의 비네팅이 발생했을 경우에는, 개구 제한에 의한 개구가 측거 동공에 대해서 수평 방향으로 어긋나게 겹쳐진다 (영역 (903) 은 개구 제한의 일부를 나타내고 있다).

이러한 상태에서는, 측거 동공 (822) 과 측거 동공 (823) 의 우단 부분이 영역 (903) 에 의해 비네팅되어 있지만, 이 비네팅이 측거 동공 (822, 823) 에 대칭적으로 발생되고 있으므로, 영역 (903) 에 의해 측거 동공 (822, 823) 의 중심 위치 (852, 853) 는 거의 변화되지 않고, 따라서, 측거 동공 (822, 823) 을 통과하는 광속 (초점 검출용 광속) 의 중심 (852, 853) 의 간격 G2 는 변화되지 않는다. 또, 비네팅된 경우라도 한쌍의 측거 동공의 면적은 동일하기 때문에, 한쌍의 측거 동공에 의해 형성되는 한쌍의 이미지의 일치성 (동일성) 도 유지되어, 초점 검출 정밀도가 저하되는 일은 없다.

이상, 설명한 바와 같이, 도 2 에 있어서, 화면 중심 (100) 에 대해서 수평 방향으로 분리된 구역 (110) 과 구역 (130) 에서는, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역이 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과 비교하여 초점 검출 성능을 유지하기 쉽다. 반대로, 도 2 에 있어서, 화면 중심 (100) 에 대해서 수직 방향로 분리한 구역 (150) 과 구역 (170) 에서는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역이 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역과 비교하여 초점 검출 성능을 유지하기 쉽다.

이어서, 도 2 에 나타내는 촬상 소자 (212) 의 구성, 특히 초점 검출 영역의 배치에 대한 특징을 설명한다. 우선, 구역 (110, 130, 150, 170) 의 각 구역에, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을 각각 복수 배치함으로써, 초점 검출 대상을 화면 상에 있어서 가능한 한 많은 위치에서 포착할 수 있음과 함께, 이미지 콘트라스트의 방향에 의한 초점 검출 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또, 초점 검출 대상이 존재할 가능성이 높은 화면 중심 영역 (107) 에서는, 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330), 또는 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을, 중간 영역 (108) 및 주변 영역 (109) 에 비해 단위 면적당 의 밀도를 높게 하여 배치함으로써, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분할 수 있다.

또한, 화면 중심에 대해서 수평 방향으로 분리한 구역 (110) 과 구역 (130) 에서는, 초점 검출 화소 (330) 의 수를 초점 검출 화소 (320) 의 수보다 많게 함과 함께, 화면 중심에 대해서 수직 방향으로 분리한 구역 (150) 과 구역 (170) 에서는, 초점 검출 화소 (320) 의 수를 초점 검출 화소 (330) 의 수보다 많게 함으로써, 비네팅에 대한 초점 검출 성능 유지를 도모하고, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분할 수 있다.

화면 중심에 대해서 수평 방향으로 분리한 구역 (110) 과 구역 (130) 에서는, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수가, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수보다 많게 함과 함께, 화면 중심에 대해서 수직 방향으로 분리한 구역 (150) 과 구역 (170) 에서는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수가, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수보다 많게 함으로써, 비네팅에 대한 초점 검출 성능 유지를 도모하고, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분할 수 있다.

한편, 화면 중심 근방에 있어서는 초점 검출 성능에 주어지는 비네팅의 영향 은 적고, 화면 중심으로부터 멀어짐에 따라 그 영향이 증대되므로, 화면 중심에 대해서 수평 방향의 좌우에 있는 구역 (110, 130) 내에 있어서는, 화면 중심으로부터의 거리가 커짐에 따라, 초점 검출 화소 (320) 및 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수를 줄임과 함께, 단위 면적당 밀도를 낮게 하고 있다. 또, 초점 검출 화소 (330) 및 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수 및 밀도와의 상대비도 화면 중심으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 하고 있다.

화면 중심에 대해서 수직 방향의 상하에 있는 구역 (150, 170) 내에 있어서는, 화면 중심으로부터의 거리가 커짐에 따라, 초점 검출 화소 (330) 및 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수를 줄임과 함께, 단위 면적당 밀도를 낮게 하고 있다. 또, 초점 검출 화소 (320) 및 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수 및 밀도와의 상대비도 화면 중심으로부터 멀어짐에 따라 작아지도록 하고 있다. 이로써, 비네팅에 대한 초점 검출 성능 유지를 도모하고, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분할 수 있다.

화면 중심에 대해서 수평 방향의 좌우에 있는 구역 (110, 130) 내에 있어서는, 주변 영역에 초점 검출 성능이 비네팅의 영향을 받기 어려운 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역만을 배치하고 있다. 한편, 화면 중심에 대해서 수직 방향의 상하에 있는 구역 (150, 170) 내에 있어서는, 주변 영역에 초점 검출 성능이 비네팅의 영향을 받기 어려운 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역만을 배치하고 있다. 결과적으로, 복수의 초점 검출 영역을 포괄하는 범위의 수평 방향의 외주 영역에 있어서는, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역만이 배치되고, 한편, 수직 방향의 외주 영역에 있어서는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역만이 배치된다. 이로써, 비네팅에 대한 초점 검출 성능 유지를 도모하고, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분할 수 있다.

도 18 은, 도 1 에 나타내는 디지털 스틸카메라 (촬상 장치) 의 동작을 나타내는 플로우 차트를 나타낸다. 보디 구동 제어 장치 (214) 는, 단계 (100) 에서 카메라의 전원이 온이 되면 촬상 동작을 개시한다. 단계 (110) 에서, 측광 장치 (도시 생략) 에 의해 측광된 피사계 휘도에 따라 자동적으로 결정된 촬영 조리개 값, 또는 조작 부재 (도시 생략) 에 의해 촬영자가 수동으로 설정한 촬영 조리개 값에 따른 조리개 제어 정보를 렌즈 구동 제어 장치 (206) 에 보내어, 조리개 개구 직경을 촬영 조리개 값으로 설정하고, 이 조리개 개구 직경에서 촬상 화소의 데이터를 판독하여, 전자 뷰파인더에 표시시킨다.

단계 (120) 에 있어서, 조리개 개구 직경이 촬영 조리개 값으로 설정된 상태에서 초점 검출 화소열로부터 데이터를 읽어낸다. 이어지는 단계 (130) 에서는, 초점 검출 화소열에 대응하는 한쌍의 이미지 데이터에 기초하여 후술하는 이미지 엇갈림 검출 연산 처리 (상관 연산 처리) 를 실시하고, 이미지 엇갈림량을 연산 하여, 디포커스량을 산출한다. 또한, 초점 검출에 사용하는 초점 검출 영역은 촬영자에 의해 선택된다. 단계 (140) 에서 합초 (合焦) 근방인지의 여부, 즉, 산출된 디포커스량의 절대치가 소정치 이내인지 아닌지를 판별한다. 합초 근방이 아니라고 판별되었을 경우에는 단계 (150) 으로 진행되어, 디포커스량을 렌즈 구동 제어 장치 (206) 에 송신하고, 교환 렌즈의 포커싱 렌즈를 합초 위치에 구동시켜, 단계 (110) 으로 돌아와 상기 동작을 반복한다. 초점 검출 불능인 경우에도 이 단계로 분기하고, 렌즈 구동 제어 장치 (206) 에 스캔 구동 명령을 송신하여, 교환 렌즈의 포커싱 렌즈를 무한으로부터 매우 가까운 사이에서 스캔 구동시켜, 단계 (110) 으로 돌아와 상기 동작을 반복한다.

한편, 단계 (140) 에서 합초 근방이라고 판별되었을 경우에는, 단계 (160) 으로 진행되고, 릴리즈 버튼 (도시 생략) 의 조작에 의해 셔터 릴리즈가 되었는지의 여부를 판별하여, 되지 않은 경우에는 단계 (110) 으로 돌아와 상기 동작을 반복한다. 셔터 릴리즈가 되었을 경우는 단계 (170) 으로 진행되고, 렌즈 구동 제어 장치 (206) 에 조리개 제어 정보를 송신하여, 교환 렌즈의 조리개 값을 촬영 조리개 값으로 한다. 조리개 제어가 종료된 시점에서, 촬상 소자에 촬상 동작을 실시하게 하여, 촬상 소자의 촬상 화소 및 모든 초점 검출 화소로부터 화상 데이터를 읽어낸다. 단계 (180) 에서, 초점 검출 화소열의 각 화소 위치의 화소 데이터를 주위의 촬상 화소의 데이터에 기초하여 보간하고, 이어지는 단계 (190) 에서, 촬상 화소의 데이터 및 보간된 데이터로 이루어지는 화상 데이터를 메모리 카드에 보존하고, 단계 (110) 으로 돌아와 상기 동작을 반복한다.

여기서, 도 18 의 단계 (130) 의 이미지 엇갈림 검출 연산 처리 (상관 연산 처리) 에 대해서 설명한다. 초점 검출 화소열로부터 출력되는 한쌍의 데이터 열 (α1 ∼ αM, β1 ∼ βM : M 은 데이터수) 에 대해서, 하기 (1) 식에 나타내는 고주파 컷 필터 처리를 실시하여, 제 1 데이터열, 제 2 데이터열 (A1 ∼ AN, B1 ∼ BN) 을 생성함으로써, 데이터열로부터 상관 처리에 악영향을 미치는 노이즈 성분이나 고주파 성분을 제거한다. α1 ∼ αM 은, 도 13 에 있어서, 측거 동공 (92) 을 통과하는 초점 검출 광속에 의해 형성되는 이미지의 화상 데이터에 상당하고, β1 ∼ βM 은, 측거 동공 (93) 을 통과하는 초점 검출 광속에 의해 형성되는 이미지의 화상 데이터에 상당한다. 또한, 연산 시간의 단축을 도모하는 경우나, 이미 크게 디포커스하고 있어 고주파 성분이 적은 것을 알고 있는 경우 등에는, 이 처리를 생략할 수도 있다.

An = αn ＋ 2 × αn + 1 ＋ αn + 2,

Bn = βn ＋ 2 × βn + 1 ＋ βn + 2 단, n = 1 ∼ N … (1)

(1) 식에 의해 구한 데이터 열 An, Bn 에 대해서, (2) 식에 나타내는 상관 연산을 실시하여 상관량 C(k) 를 연산한다.

C(k) = Σ｜An - Bn + k｜ … (2)

(2) 식에 있어서, Σ 연산은 n 에 대해서 누적되고, n 이 취하는 범위는 어긋남량 k 에 따라 An, Bn + k 의 데이터가 존재하는 범위로 한정된다. 어긋남량 k 는 정수이고, 데이터열의 데이터 간격 (화소 피치) 을 단위로 한 상대적 시프트량이다. (2) 식의 연산 결과는, 도 19(a) 에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 데 이터의 상관이 높은 시프트량 (도 19(a) 에서는 k = kj = 2) 에 있어서 상관량 C(k) 가 극소 (작을수록 상관도가 높음) 가 된다.

다음으로, (3) 식 ∼ (6) 식에 의한 3 점 내삽의 수법을 사용하여 연속적인 상관량에 대한 극소값 C(x) 를 부여하는 시프트량 x 를 구한다.

x = kj + D/SLOP …(3),

C(x) = C(kj) - ｜D｜ …(4),

D = ｛C(kj - 1) ― C(kj + 1)｝/2 …(5),

SLOP = MAX｛C(kj + 1) ― C(kj), C(kj - 1) ― C(kj)｝…(6)

(3) 식에서 산출된 어긋남량 x 의 신뢰성 여부는, 이하와 같이하여 판정된다. 도 19(b) 에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 데이터의 상관도가 낮은 경우에는, 내삽된 상관량의 극소값 C(x) 의 값이 커진다. 따라서, C(x) 가 소정의 역치 이상인 경우에는 산출된 어긋남량의 신뢰성이 낮다고 판정하고, 산출된 어긋남량 x 를 캔슬한다. 또는, C(x) 를 데이터의 콘트라스트로 규격화하기 위해서, 콘트라스트에 비례한 값이 되는 SLOP 으로 C(x) 를 나눈 값이 소정치 이상의 경우에는, 산출된 어긋남량의 신뢰성이 낮다고 판정하여, 산출된 어긋남량 x 를 캔슬한다. 또, 콘트라스트에 비례한 값이 되는 SLOP 이 소정치 이하인 경우에는, 피사체가 저콘트라스트이고, 산출된 어긋남량의 신뢰성이 낮다고 판정하여, 산출된 어긋남량 x 를 캔슬한다. 도 19(c) 에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 데이터의 상관도가 낮고, 시프트 범위 kmin ∼ kmax 사이에 상관량 C(x) 의 부진이 없는 경우에는, 극소치 C(x) 를 구할 수 없고, 이러한 경우에는 초점 검출 불능으로 판정 한다.

산출된 어긋남량 x 의 신뢰성이 있다고 판정된 경우에는, 피사체 이미지면의 예정 결상면에 대한 디포커스량 DEF 를 (7) 식으로 구할 수 있다.

DEF = KX·PY·x … (7)

(7) 식에 있어서, PY 는 검출 피치 (초점 검출 화소의 피치) 이고, KX 는 한쌍의 측거 동공을 통과하는 광속의 중심의 열림각의 크기 (측거 동공 중심 간격과 측거 동공 거리에 의해 결정된다) 에 의해 결정되는 변환 계수이다.

또한, 이상의 설명에서는 복수의 초점 검출 영역 중에서 소정의 초점 검출 영역이 미리 선택되고 있다고 하였지만, 복수의 초점 검출 영역에서 동시에 초점 검출을 실시하여, 산출된 복수의 초점 검출 결과에 기초해 소정의 알고리즘 (예를 들어, 평균 처리) 에 의해 최종적인 초점 검출 결과를 구하도록 하여도 된다.

《발명의 일 실시형태의 변형예》

도 20 및 도 21 은, 변형 예의 촬상 소자 (212A) 에 있어서의 초점 검출 화소 배열의 확대도이다. 상기 서술한 도 4, 도 5 에 나타내는 일 실시형태의 촬상 소자 (212) 에서는, 1 개의 초점 검출 화소가 한쌍의 측거 동공에 대응하는 한쌍의 광전 변환부를 구비하고 있는 예를 나타냈지만, 이 변형 예의 촬상 소자 (212A) 에서는, 1 개의 초점 검출 화소가 한쌍의 측거 동공의 편방에 대응하는 하나의 광전 변환부를 구비함과 함께, 인접하는 초점 검출 화소가 한쌍의 측거 동공의 다른 일방에 대응하는 하나의 광전 변환부를 구비하고, 쌍이 된 초점 검출 화소를 배열함으로써 초점 검출 영역을 형성한다. 도 20 및 도 21 은, 이와 같이 하여 형성된 초점 검출 화소가 배열된 영역을 확대한 도면이다.

도 20 은, 도 2 에 있어서 초점 검출 화소가 행 방향으로 배열된 영역 (검게 칠한 직사각형으로 나타내는 영역) 에 대응하고 있고, 도 21 은, 도 2 에 있어서 초점 검출 화소가 열 방향으로 배열된 영역 (흰색의 직사각형으로 나타내는 영역) 에 대응하고 있다. 도 20 에 있어서, 초점 검출 화소 (321, 322) 의 페어는 행 방향에 연속적으로 배열되어 초점 검출 영역을 형성한다. 초점 검출 화소 (321, 322) 의 배열의 주위는 촬상 화소에 의해 둘러싸여져 있다. 한편, 도 21 에 있어서, 초점 검출 화소 (331, 332) 의 페어는 열 방향으로 연속적으로 배열되어 초점 검출 영역을 형성한다. 초점 검출 화소 (331, 332) 의 배열의 주위는 촬상 화소에 의해 둘러싸여져 있다. 이상과 같이 초점 검출 화소가 1 개의 광전 변환부를 구비하도록 구성함으로써, 단위 화소의 회로 구성이 촬상 화소의 회로 구성과 동일하게 할 수 있으므로, 촬상 소자 전체의 회로를 심플하게 구성할 수 있다.

다음으로, 도 2 에 나타내는 촬상 소자에 있어서, 초점 검출 화소 (320, 330) 의 일부를 도 8 에 나타내는 초점 검출 화소 (340, 350) 로 치환할 수 있다. 도 8 에 나타내는 초점 검출 화소 (340, 350) 의 구성은 도 7 에 나타내는 초점 검출 화소의 구성과 동일하고, 한쌍의 광전 변환부 (14, 15) 의 사이즈가 광전 변환부 (12, 13) 보다 작게 되어 있을 뿐이다. 초점 검출 화소 (350) 는 초점 검출 화소 (340) 를 90 도 회전한 구성으로 되어 있다.

도 22 는, 도 8 에 나타내는 초점 검출 화소의 사출 동공면에 있어서의 측거 동공의 정면도이고, 초점 검출 화소 (340) 가 도 2 의 화면 중심에 대해서 수평 방향으로 이간된 위치에 있는 경우의 측거 동공의 비네팅 모습을 나타낸다. 도면에 있어서, 초점 검출 화소 (340) 로부터 한쌍의 광전 변환부를 마이크로 렌즈에 의해 사출 동공면 (90) 에 투영한 측거 동공 (722, 733) 의 외접원은, 결상면으로부터 봤을 경우에 소정의 개구 F 값 (측거 동공 F 값, 여기에서는 F5.6) 이 된다. 파선으로 나타내는 영역 (901) 은, 조리개 값 F2.8 보다 큰 조리개 값 (예를 들어, F2) 에 대응하는 영역을 나타내고, 측거 동공 (722, 733) 을 내부에 포함하고 있다. 측거 동공 (722, 733) 의 나열 방향 (도면에서는, 좌우 방향) 에 있어서의 측거 동공 (722, 733) 을 통과하는 광속 (초점 검출 광속) 의 중심 (752, 753) 의 간격은 G3 이 된다.

도 14 에 나타내는 바와 같은 초점 검출 광속의 비네팅이 발생했을 경우에는, 개구 제한에 의한 개구가 측거 동공에 대해서 수평 방향으로 엇갈리게 쌓인다 (영역 (903) 은 개구 제한의 일부를 나타내고 있다). 이러한 상태에 있어서도 측거 동공 (722, 733) 의 사이즈가 작기 때문에, 영역 (903) 에 의해 비네팅되기 어렵고, 도 2 에 나타내는 중간 영역 (108) 에 있어서도, 초점 검출 성능을 유지하는 것이 용이해진다. 따라서, 도 2 에 있어서, 초점 검출 영역 (122, 142) 을 초점 검출 화소 (340) 의 배열에 의해 구성하고, 초점 검출 영역 (162, 182) 을 초점 검출 화소 (350) 의 배열에 의해 구성함으로써, 중간 영역에 있어서도 초점 검출 성능을 유지할 수 있게 된다.

도 23 은, 변형 예의 촬상 소자 (212B) 의 평면도이다. 도 2 에 나타내 는 촬상 소자 (212) 에서는, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역과, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역은 위치적으로 분리하여 배치되어 있다. 도 23 에 나타내는 변형 예의 촬상 소자 (212B) 에서는, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역과, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역을 동일 위치에 교차시켜서 배치하고 있다. 여기에서는, 도 2 에 나타내는 구성과 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고, 차이점만을 설명한다.

화면 중심 (100) 에 대해서 수평 방향의 오른쪽에 있는 구역 (110) 내에 있어서, 화면 중심 근방 영역 (107) 에는 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (125) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (123) 이 교차되어 배치된다. 또, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (126) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (124) 이 교차되어 배치된다. 한편, 화면 중심 (100) 에 대해서 수평 방향의 왼쪽에 있는 구역 (130) 내에 있어서, 화면 중심 근방 영역 (107) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (145) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (143) 이 교차되어 배치되고, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (146) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (144) 이 교차되어 배치된다.

화면 중심 (100) 에 대해서 수직 방향 위에 있는 구역 (150) 내에 있어서, 화면 중심 근방 영역 (107) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (163) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (165) 이 교차되어 배치되고, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (164) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (166) 이 교차되어 배치된다. 화면 중심 (100) 에 대해서 수직 방향의 아래에 있는 구역 (170) 내에 있어서, 화면 중심 근방 영역 (107) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (183) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (185) 이 교차되어 배치되고, 중간 영역 (108) 에는, 초점 검출 화소가 수직 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (184) 과, 초점 검출 화소가 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역 (186) 이 교차되어 배치된다.

도 24 는, 도 23 에 나타내는 초점 검출 영역 (123) 과 초점 검출 영역 (125) 이 교차된 영역을 확대한 도면이다. 초점 검출 영역 (123) 은 초점 검출 화소 (340) 의 배열에 의해 형성되고, 초점 검출 영역 (125) 은 초점 검출 화소 (330) 의 배열에 의해 형성된다. 또한, 교차 위치에는 초점 검출 화소 (330) 가 배치된다. 초점 검출 화소 (320) 의 배열 및 초점 검출 화소 (330) 의 배열 주위는 촬상 화소에 의해 둘러싸여져 있다. 또한, 초점 검출 영역 (124) 과 초점 검출 영역 (126) 이 교차된 영역, 초점 검출 영역 (143) 과 초점 검출 영역 (145) 이 교차된 영역, 초점 검출 영역 (144) 과 초점 검출 영역 (146) 이 교차된 영역도, 동일한 구성이 된다.

또, 초점 검출 영역 (163) 과 초점 검출 영역 (165) 이 교차된 영역, 초점 검출 영역 (164) 과 초점 검출 영역 (166) 이 교차된 영역, 초점 검출 영역 (183) 과 초점 검출 영역 (185) 이 교차된 영역, 초점 검출 영역 (184) 과 초점 검출 영역 (186) 이 교차된 영역도, 동일한 구성이 되지만, 교차 위치에는 초점 검출 화소 (320) 가 배치된다.

이상과 같은 구성에 의해, 화면 상의 동일 위치에서 수평 방향 및 수직 방향에서 초점 검출이 가능해지므로, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분할 수 있다.

다음으로, 도 23 에 나타내는 촬상 소자 (212B) 의 구성, 특히 초점 검출 영역의 배치의 특징에 대해서 설명한다. 구역 (110, 130) 의 각 구역에는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을 교차시킨 초점 검출 영역 및 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 단독의 초점 검출 영역을 각각 복수 배치한다. 또, 구역 (150, 170) 의 각 구역에는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을 교차시킨 초점 검출 영역, 및 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 단독의 초점 검출 영역을 각각 복수 배치한다. 이로써, 초점 검출 대상을 화면 상에 있어서 가능한 한 많은 위치에서 포착할 수 있도록 함과 함께, 교차하는 초점 검출 영역의 존재에 의해 화면 상의 동일한 위치에 있어서 수평 방향과 수직 방향의 이미지 콘트라스트가 동시에 검출 가능하게 되어, 초점 검 출 성능이 향상된다.

또, 초점 검출 대상이 존재할 가능성이 높은 화면 중심 영역 (107) 에 있어서는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을 교차시킨 초점 검출 영역만을 배치 함으로써, 초점 검출 성능의 향상을 도모하고 있다.

또한, 비네팅의 영향이 나오는 중간 영역 (108) 에 있어서는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을 교차시킨 초점 검출 영역, 및 비네팅의 영향을 받기 어려운 단독의 초점 검출 영역 (구역 (110, 130) 에서는 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역, 구역 (150, 170) 에서는 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역) 을 배치함으로써, 초점 검출 성능의 유지를 도모할 수 있다.

비네팅의 영향이 커지는 주변 영역 (109) 에 있어서는, 비네팅의 영향을 받기 어려운 단독의 초점 검출 영역 (구역 (110, 130) 에서는 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역, 구역 (150, 170) 에서는 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역) 만을 배치함으로써, 초점 검출 성능 유지를 도모하고 있다.

화면 중심에 대해서 수평 방향으로 분리한 구역 (110) 과 (130) 에 있어서는, 초점 검출 화소 (330) 의 수를 초점 검출 화소 (320) 의 수보다 많게 함과 함께, 화면 중심에 대해서 수직 방향으로 분리한 구역 (150) 과 (170) 에 있어서는, 초점 검출 화소 (320) 의 수를 초점 검출 화소 (330) 의 수보다 많게 함으로써, 비네팅에 대한 초점 검출 성능 유지를 도모하고, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분하고 있다.

화면 중심에 대해서 수평 방향으로 분리한 구역 (110) 과 (130) 에 있어서는, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수를, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수보다 많게 함과 함께, 화면 중심에 대해서 수직 방향로 분리된 구역 (150) 과 (170) 에 있어서는, 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열된 초점 검출 영역의 수를, 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역의 수보다 많게 함으로써, 비네팅에 대한 초점 검출 성능 유지를 도모하고, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능을 효율적으로 달성할 수 있도록 초점 검출 화소 (320) 와 초점 검출 화소 (330) 를 배분하고 있다.

화면 중심 근방에 있어서는 초점 검출 성능에 주어지는 비네팅의 영향이 적고, 화면 중심으로부터 멀어짐에 따라 그 영향이 증대되므로, 화면 중심에 대해서 수평 방향의 좌우에 있는 구역 (110) 과 (130) 의 범위 내에 있어서는, 비네팅의 영향을 받기 쉬운 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역을, 비네팅의 영향을 받기 어려운 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역과 페어 (교차하여) 로 사용함과 함께, 화면 중심에 대해서 수직 방향의 상하에 있는 구역 (150) 과 (170) 의 범위 내에 있어서는, 비네팅의 영향을 받기 쉬운 초점 검출 화소 (330) 를 수직 방향으로 배열한 초점 검출 영역을, 비네팅의 영향을 받기 어려운 초점 검출 화소 (330) 를 수평 방향으로 배열한 초점 검출 영역과 페어 (교차하여) 로 사용함으로써, 초점 검출 화소수를 제한하면서 초점 검출 성능 유지를 꾀하고 있다.

도 25 는, 도 24 에 나타내는 초점 검출 화소 (320) 의 배열을 비네팅의 영향을 받기 어려운 도 8 에 나타내는 초점 검출 화소 (340) 의 배열로 치환한 예를 나타낸다. 또, 도 26 은, 도 24 에 나타내는 초점 검출 화소 (320) 의 배열 및 초점 검출 화소 (330) 의 배열을, 1 화소당 광전 변환부의 수가 1 개의 초점 검출 화소 (321) 와 (322) 의 페어의 배열 및 초점 검출 화소 (331) 와 (332) 의 페어의 배열로 치환한 예를 나타낸다.

도 2 와 도 23 에 나타내는 촬상 소자에서는, 촬상 화소가 베이어 배열의 색필터를 구비한 예를 나타냈지만, 색필터의 구성이나 배열은 이것으로 한정되지 않고, 보색 필터 (녹색 : G, 옐로우 : Ye, 마젠타 : Mg, 시안 : Cy) 를 채용해도 된다.

도 2 와 도 23 에 나타내는 촬상 소자에서는, 초점 검출 화소에 색필터를 형성하지 않는 예를 나타냈지만, 촬상 화소와 동일한 색의 색필터 중 하나의 필터 (예를 들어, 녹색 필터) 를 구비하도록 한 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이와 같이 하면, 화상 데이터의 보간에 있어서 초점 검출 화소의 화상 데이터도 이용할 수 있기 때문에, 화상 품질이 향상된다.

도 2 와 도 23 에 나타내는 촬상 소자에서는, 초점 검출 화소를 연속하여 배 열한 예를 나타냈지만, 화상 품질의 열화를 방지하기 위해서, 초점 검출 화소의 사이에 촬상 화소를 사이에 두고 배열해도 된다. 또한, 촬상 소자에 있어서의 초점 검출 화소의 배열은 도 2 및 도 23 에 나타내는 배열로 한정되지 않고, 본 발명의 의도를 반영한 형태에서 이외의 배열에도 응용할 수 있다.

도 2 와 도 23 에 나타내는 촬상 소자에 있어서, 수평선 (101) 과 수직선 (102) 에 대해서 45 도 경사진 화면 중심을 통과하는 직선 (102) 과 직선 (103) 에 의해 화면을 상하 좌우의 4 개의 영역으로 구분하고, 각각의 영역에 있어서 화상 품질과 초점 검출 성능의 밸런스가 맞도록 초점 검출 화소를 배열한 예를 나타냈지만, 이것은 촬상 화소 및 초점 검출 화소를 정방 배열로 했기 때문이다. 촬상 화소 및 초점 검출 화소를 정방 배열 이외의 배열로 할 수도 있다.

촬상 화소 및 초점 검출 화소를 정방 배열 이외의, 예를 들어, 육방 조밀 배열 (허니컴 배열) 로 했을 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 도 27 은, 촬상 화소와 초점 검출 화소를 평면 상에 육방 조밀 배열한 촬상 소자 (400) 의 평면도, 도 28 은, 촬상 소자 (400) 의 촬상 화소 (310 ∼ 312 ; 도 6 참조) 의 배열 부분의 확대도, 도 29 는, 촬상 소자 (400) 의 초점 검출 화소 (320 ; 도 7 참조) 의 배열 부분의 확대도, 도 30 은, 촬상 소자 (400) 의 초점 검출 화소 (410 ; 도 7 참조) 의 배열 부분의 확대도, 도 31 은, 촬상 소자 (400) 의 초점 검출 화소 (420 ; 도 7 참조) 의 배열 부분 확대도이다.

이 촬상 소자 (400) 에서는, 도 28 에 나타내는 바와 같이, 촬상 화소 (310 ∼ 312) 를 육방 조밀 배열 (벌집 배열) 하고, 그 배열 중의 일부의 촬상 화소 (310 ∼ 312) 대신에 초점 검출 화소 (320, 410, 420) 를 배열한 것이다. 도 29 에서는, 복수의 초점 검출 화소 (320) 를 수평 방향 (도의 좌우 방향) 으로 배열하여 수평 방향의 초점 검출 영역을 형성한다. 도 30 에서는, 복수의 초점 검출 화소 (410) 를 오른쪽 위로 경사진 방향으로 배열하여, 오른쪽 위로 경사진 방향의 초점 검출 영역을 형성한다. 또한, 초점 검출 화소 (410) 는 초점 검출 화소 (320) 를 반시계 방향으로 60 도 회전한 것이다. 도 31 에서는, 복수의 초점 검출 화소 (420) 를 왼쪽 위로 경사진 방향으로 배열하여, 왼쪽 위로 경사진 방향의 초점 검출 영역을 형성한다. 또한, 초점 검출 화소 (420) 는 초점 검출 화소 (320) 를 시계 방향으로 60 도 회전한 것이다.

화소를 육방 조밀 배열로 했을 경우에는, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 화소가 조밀하게 배열되는 방향이 3 방향 (상대 각도가 60 도) 이 되므로, 3 방향을 사이에 두고 화면 중심을 통과하는 3 개의 직선 (상대적인 각도가 60 도 ; 431, 432, 433) 에 의해 화면을 6 개의 영역 (441 ∼ 446) 으로 구분할 수 있고, 각각의 영역에 있어서 초점 검출 성능의 유지와 화상 품질의 밸런스를 취해 3 개의 방향에 대해서 초점 검출 화소 (320, 410, 420) 을 배열할 수 있다.

또한, 본 발명은 마이크로 렌즈를 사용한 동공 분할형 위상차 검출 방식의 초점 검출 화소를 갖는 촬상 소자로 한정되지 않고, 다른 방식의 동공 분할형 위상차 검출 방식의 초점 검출 화소를 갖는 촬상 소자에 적용할 수 있다. 예를 들어, 편광을 이용한 동공 분할형 위상차 검출 방식의 초점 검출 화소를 구비한 촬상 소자에도 적용할 수 있다.

또, 촬상 장치는 교환 렌즈와 카메라 보디로 구성되는 디지털 스틸카메라나 필름 스틸카메라로 한정되지 않는다. 렌즈일체형의 디지털 스틸카메라나 필름 스틸카메라나 비디오 카메라에도 적용할 수 있다. 또한, 휴대전화 등에 내장되는 소형 카메라 모듈이나 감시 카메라 등에도 적용할 수 있다. 또는 카메라 이외의 초점 검출 장치나 측거 장치나 스테레오 측거 장치에도 적용할 수 있다.

도 1 은, 일 실시형태의 구성을 나타내는 도면.

도 2 는, 촬상 소자의 평면도.

도 3 은, 도 2 에 나타내는 촬상 소자의 촬상 화소 배열의 확대도.

도 4 는, 도 2 에 나타내는 촬상 소자의 초점 검출 화소가 행 방향으로 배열된 영역의 확대도.

도 5 는, 도 2 에 나타내는 촬상 소자의 초점 검출 화소가 열 방향으로 배열된 영역의 확대도.

도 6 은, 촬상 화소의 구성을 나타내는 도면.

도 7 은, 초점 검출 화소의 구성을 나타내는 도면.

도 8 은, 변형 예의 초점 검출 화소의 구성을 나타내는 도면.

도 9 는, 촬상 화소의 분광 특성을 나타내는 도면.

도 10 은, 초점 검출 화소의 분광 특성을 나타내는 도면.

도 11 은, 촬상 화소의 횡단면도.

도 12 는, 초점 검출 화소의 횡단면도.

도 13 은, 마이크로 렌즈를 사용한 동공 분할 방식에 의한 초점 검출의 설명도.

도 14 는, 화면 중심으로부터 멀어진 초점 검출 영역에 있어서의 측거 동공의 비네팅의 설명도.

도 15 는, 촬상 화소와 사출 동공의 관계를 설명하는 도면.

도 16 은, 사출 동공면에 있어서의 측거 동공의 정면도.

도 17 은, 사출 동공면에 있어서의 측거 동공의 정면도.

도 18 은, 도 1 에 나타내는 디지털 스틸카메라 (촬상 장치) 의 동작을 나타내는 플로우 챠트.

도 19 는, 상관 연산의 설명도.

도 20 은, 변형 예의 촬상 소자에 있어서의 초점 검출 화소 배열의 확대도.

도 21 은, 변형 예의 촬상 소자에 있어서의 초점 검출 화소 배열의 확대도.

도 22 는, 초점 검출 화소의 사출 동공면에 있어서의 측거 동공의 정면도.

도 23 은, 변형 예의 촬상 소자의 평면도.

도 24 는, 도 23 에 나타내는 초점 검출 영역 (123) 과 초점 검출 영역 (125) 이 교차된 영역을 확대한 도면.

도 25 는, 도 24 에 나타내는 초점 검출 화소의 배열을 비네팅의 영향을 받기 어려운 초점 검출 화소의 배열로 치환한 예를 나타내는 도면.

도 26 은, 도 24 에 나타내는 초점 검출 화소 (320) 의 배열 및 초점 검출 화소 (330) 의 배열을, 1 화소당의 광전 변환부 수가 하나의 초점 검출 화소 (321) 와 (322) 의 페어의 배열 및 초점 검출 화소 (331) 와 (332) 의 페어의 배열로 치환한 예를 나타내는 도면.

도 27 은, 촬상 화소 및 초점 검출 화소를 육방 조밀 배열로 한 촬상 소자의 평면도.

도 28 은, 도 27 에 나타내는 촬상 소자의 촬상 화소 배열 부분의 확대도.

도 29 는, 도 27 에 나타내는 촬상 소자의 초점 검출 화소 배열 부분의 확대도.

도 30 은, 도 27 에 나타내는 촬상 소자 이외의 초점 검출 화소 배열 부분의 확대도.

도 31 은, 도 27 에 나타내는 촬상 소자 이외의 초점 검출 화소 배열 부분의 확대도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 마이크로 렌즈

11, 12, 13, 14, 15: 광전 변환부

201: 교환 렌즈

214: 보디 구동 제어 장치

310: 촬상 화소

320, 330, 340, 350, 410, 420: 초점 검출 화소

Claims

이차원 형상으로 배열된 촬상용 화소를 가지고, 광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상 소자로서,

상기 촬상용 화소의 배열 중에, 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 1 초점 검출용 화소군과,

상기 촬상용 화소의 배열 중에, 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 2 초점 검출용 화소군을 구비하고,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 방향에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 촬상 소자를, 상기 각 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소가 배열되는 제 1 방향을 따른 제 1 구역과, 상기 각 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소가 배열되는 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 많이 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 많이 배치한, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계는, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라 결정되는, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 촬상용 화소의 배열 중의 화소 배열이 조밀한 제 1 방향과 제 2 방향의 각각을 따라 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소를 배열하고,

상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치한, 촬상 소자.
제 4 항에 있어서,

상기 경계선은, 상기 제 1 및 제 2 방향에 대해서 45 도 경사져 있는, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기와 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기가 상이한, 촬상 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기는, 상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기보다 작은, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소와 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소는, 각각 하나의 광전 변환부를 가짐과 함께, 서로 인접하는 상기 제 1 화소끼리의 상기 광전 변환부를 세트로 하고, 서로 인접하는 상기 제 2 화소끼리의 상기 광전 변환부를 세트로 한, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 제 1 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 1 화소를 상기 제 1 방향에 대응되는 방향으로 배열하 여 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하고,

상기 제 2 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 2 화소를 상기 제 2 방향에 대응되는 방향으로 배열하여 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하며,

상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향에 대응되는 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향에 대응되는 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치한, 촬상 소자.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 구역에서는, 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 함과 함께, 상기 제 2 구역에서는, 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 한, 촬상 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 촬상 소자의 화소 배열의 중앙부에는, 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군을 교차시켜 배치한, 촬상 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 촬상 소자의 화소 배열의 주변부에 있어서의 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군만을 배치함과 함께, 상기 촬상 소자의 화소 배열의 주변부에 있어서의 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군만을 배치한, 촬상 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은, 상기 촬상 소자의 화소 배열 중 화소가 조밀해지는 방향인, 촬상 소자.
제 1 항에 기재된 촬상 소자와,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 출력에 기초하여 상기 광학계의 초점 조절 상태를 검출하는 초점 검출부를 구비하는, 초점 검출 장치.
제 1 항에 기재된 촬상 소자와,

상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소의 위치에 있어서의 화상 출력을, 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소 주위의 상기 촬상용 화소 출력에 기초하여 보간하는 보간부와,

상기 보간부에 의해 보간된 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소의 위치에 있어서의 화상 출력과, 상기 촬상용 화소 출력에 기초하여 화상 신호를 생성하는 제어부를 구비하는, 촬상 장치.
이차원 형상으로 배열된 촬상용 화소를 가지고, 광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상 소자로서,

상기 촬상용 화소의 배열 중에, 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 1 초점 검출용 화소군과,

상기 촬상용 화소의 배열 중에, 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여 각각 형성한 제 2 초점 검출용 화소군을 구비하고,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는, 촬상 소자.
광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상용 화소를 이차원 형상으로 배열하는 단계;

상기 촬상용 화소의 배열 중에 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여, 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계; 및

상기 촬상용 화소의 배열 중에 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여, 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계를 포함하고,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 방향에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는, 촬상 소자 제조 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 촬상 소자를, 상기 각 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소가 배열되는 제 1 방향을 따른 제 1 구역과, 상기 각 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소가 배열되는 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 많이 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 많이 배치하는, 촬상 소자 제조 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계 는, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라 결정되는, 촬상 소자 제조 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 촬상용 화소의 배열 중의 화소 배열이 조밀한 제 1 방향과 제 2 방향의 각각을 따라 상기 제 1 화소와 상기 제 2 화소를 배열하고,

상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치하는, 촬상 소자 제조 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기와 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기가 상이한, 촬상 소자 제조 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 상기 제 1 화소의 광전 변환부의 크기는, 상기 제 1 구역에 배치된 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 상기 제 2 화소의 광전 변환부의 크기보다 작은, 촬상 소자 제조 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 제 1 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 제 1 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 1 화소를 상기 제 1 방향에 대응되는 방향으로 배열하여 상기 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하고,

상기 제 2 화소는 각각, 상기 광학계의 사출 동공 상의 상기 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 나열되는 한쌍의 영역 세트의 적어도 일방을 통과한 광속을 수광하는 광전 변환부를 가짐과 함께, 복수의 상기 제 2 화소를 상기 제 2 방향에 대응되는 방향으로 배열하여 상기 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하며,

상기 촬상 소자를, 상기 광학계의 광축이 통과하는 위치를 기준으로 하여 상기 제 1 및 제 2 방향과는 상이한 방사 방향으로 연장되는 경계선에 의해, 상기 제 1 방향에 대응되는 방향을 따른 제 1 구역과 상기 제 2 방향에 대응되는 방향을 따른 제 2 구역으로 구분했을 경우에, 상기 제 1 구역에는 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 상기 제 1 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치함과 함께, 상기 제 2 구역에는 상기 제 1 초점 검출용 화소군이 상기 제 2 초점 검출용 화소군보다 다수 존재하도록 배치하는, 촬상 소자 제조 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 제 1 구역에서는, 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 함과 함께, 상기 제 2 구역에서는, 상기 제 1 초점 검출용 화소군의 수에 대한 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 비율을 상기 광축이 통과하는 위치로부터 멀어짐에 따라 작게 하는, 촬상 소자 제조 방법.
광학계에 의해 결상된 이미지를 전기 신호로 변환하는 촬상용 화소를 이차원 형상으로 배열하는 단계;

상기 촬상용 화소의 배열 중에 동공 분할식의 제 1 화소를 복수 배열하여, 제 1 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계; 및

상기 촬상용 화소의 배열 중에 상기 제 1 화소와 상이한 동공 분할식의 제 2 화소를 복수 배열하여, 제 2 초점 검출용 화소군을 각각 형성하는 단계를 포함하고,

상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군이 배치되는 위치의, 상기 촬상 소자의 중심으로부터의 거리에 따라, 배치되는 상기 제 1 초점 검출용 화소군과 상기 제 2 초점 검출용 화소군의 수의 대소 관계를 결정하는, 촬상 소자 제조 방법.