KR20130043095A - 촬상 장치, 고체 촬상 소자 및 촬상 방법 - Google Patents

촬상 장치, 고체 촬상 소자 및 촬상 방법 Download PDF

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히로키 우이
유타카 니시무라
신이치 후지이
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소니 주식회사
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Abstract

고체 촬상 장치는 광을 전기 신호로 변환하는 제 1 유닛 및 광을 전기 신호로 변환하는 제 2 유닛을 구비한다. 제 1 유닛은 제 1 렌즈 및 제 1 렌즈로부터 수광하기 위한 제 1의 한 쌍의 수광 소자를 구비한다. 제 2 유닛은 제 2 렌즈 및 제 2 렌즈로부터 수광하기 위한 제 2의 한 쌍의 수광 소자를 구비한다. 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다르다.

Description

촬상 장치, 고체 촬상 소자 및 촬상 방법{IMAGE PICKUP APPARATUS, SOLID-STATE IMAGE PICKUP ELEMENT, AND IMAGE PICKUP METHOD}
본 발명은 촬상 장치에 관한 것으로서, 특히 위상차 검출을 행하는 촬상 장치, 고체 촬상 소자, 촬상 방법 및 당해 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램에 관한 것이다.
근래, 인물 등의 피사체를 촬상하여 촬상 화상을 생성하고, 이 생성된 촬상 화상을 기록하는 디지털 스틸 카메라 등의 촬상 장치가 보급되어 있다. 또한, 이 촬상 장치로서, 유저의 촬영 조작을 간편하게 하기 위해, 촬상시의 포커스(핀트, 초점(focus point, focal point)) 조정을 자동적으로 행하는 오토 포커스(AF : Auto Focus) 기능을 구비하는 촬상 장치가 널리 보급되어 있다.
이와 같은 촬상 장치로서, 예를 들면, 촬상 렌즈를 통과한 광을 동분할(瞳分割)하여 한 쌍의 상을 형성하고, 그 형성된 상의 간격을 계측(위상차를 검출)함에 의해 촬상 렌즈의 위치를 결정하는 촬상 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.). 이 촬상 장치는, 하나의 화소에 한 쌍의 수광 소자가 마련되어 있는 초점 검출용의 화소를 이미지 센서에 마련함에 의해 한 쌍의 상을 형성하고, 그 형성된 상의 간격을 계측함에 의해 포커스의 어긋남의 양을 산출하고 있다. 그리고, 이 촬상 장치는, 산출한 포커스의 어긋남의 양에 의거하여 촬상 렌즈의 이동량을 산출하고, 산출한 이동량에 의거하여 촬상 렌즈의 위치를 조정함에 의해 포커스를 맞추고 있다(포커스 조정).
일본 특개2000-305010호 공보(도 1)
상술한 종래 기술에서는, 위상차 검출(초점 검출)용의 화소와 촬상 화상의 생성용의 화소의 양쪽의 화소를 하나의 이미지 센서에 마련하기 때문에, 초점 검출용의 센서와 촬상 화상용의 센서의 2개의 센서를 제각기 마련한 필요가 없다.
그러나, 상술한 종래 기술에서는, 촬상 렌즈의 조리개를 개방한 상태에서 초점을 검출하기 때문에, F값이 작은 촬상 렌즈(밝은 촬상 렌즈)를 이용할 때에, 초점 심도가 얕아져서, 핀트를 맞추기 어려운 상황이 생기는 경우가 있다.
본 발명은, 이와 같은 상황을 감안하여, 포커스 조정의 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
예를 들면, 하나의 실시의 형태에서, 고체 촬상 장치는 광을 전기 신호로 변환하는 제 1 유닛 및 광을 전기 신호로 변환하는 제 2 유닛을 구비한다. 제 1 유닛은 제 1 렌즈 및 제 1 렌즈로부터 수광하기 위한 제 1의 한 쌍의 수광 소자를 구비한다. 제 2 유닛은 제 2 렌즈 및 제 2 렌즈로부터 수광하기 위한 제 2의 한 쌍의 수광 소자를 구비한다. 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다르다.
실시의 형태에서, 촬상 장치는 광을 전기 신호로 변환하는 제 1 유닛, 광을 전기 신호로 변환하는 제 2 유닛, 및 제 1의 한 쌍의 수광 소자와 제 2의 한 쌍의 수광 소자로부터 전기 신호를 처리하는 신호 처리부를 구비한다. 제 1 유닛은 (a) 제 1 렌즈 및 (b) 제 1 렌즈로부터 수광하는 제 1의 한 쌍의 수광 소자를 구비한다. 제 2 유닛은 (a) 제 2 렌즈 및 (b) 제 2 렌즈로부터 수광하는 제 1의 한 쌍의 수광 소자를 구비한다. 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다르다.
실시의 형태에서, 촬상 장치를 제어하는 방법은 (a) 이미지 센서의 제 1의 한 쌍의 수광 소자로부터 전기 신호를 수신하고, (b) 이미지 센서의 제 2의 한 쌍의 수광 소자로부터 전기 신호를 수신하고, (c) 제 1의 한 쌍의 수광 소자 및 제 2의 한 쌍의 수광 소자로부터의 전기 신호를 처리하는 것을 포함한다. 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다르다.
도 1은 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 장치의 한 구성례를 도시하는 블록도.
도 2의 A는 기존의 촬상 소자와 동일한 화소인 촬상 소자의 한 예를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 2의 B는 상면도.
도 3의 A 및 도 3의 B는 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소의 한 예를 도시하는 모식도.
도 4의 A 및 도 4의 B는 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소를 모식적으로 도시하는 상면도.
도 5는 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소를 모식적으로 도시하는 상면도.
도 6의 A는 기존의 초점 검출 화소와 동일한 화소인 초점 검출 화소의 한 예를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 6의 B는 상면도.
도 7의 A 및 도 7의 B는 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소를 모식적으로 도시하는 상면도.
도 8은 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소를 모식적으로 도시하는 상면도.
도 9는 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소 및 초점 검출 화소가 배치되는 영역의 한 예를 도시하는 모식도.
도 10은 제 1의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도.
도 11은 제 1의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도.
도 12는 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소 및 초점 검출 화소의 초점 검출 특성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13은 포커스의 어긋남이 큰 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면.
도 14는 초점 검출 화소를 이용하여 포커스를 조정한 후에 초점 검출 화소를 이용하여 포커스를 미세하게 조정하는 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면.
도 15는 포커스의 어긋남이 작은 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면.
도 16은 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 장치에 의한 포커스 제어 순서례를 도시하는 플로 차트.
도 17의 A는 제 2의 실시의 형태에서의 다른 초점 검출 화소의 한 예를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 17의 B는 상면도.
도 18의 A 및 도 18의 B는 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소를 모식적으로 도시하는 상면도.
도 19는 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소를 모식적으로 도시하는 상면도.
도 20은 제 2의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도.
도 21은 제 2의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도.
도 22는 제 2의 실시의 형태에서의 포커스의 어긋남이 큰 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면.
도 23은 제 2의 실시의 형태에서의 포커스의 어긋남이 작은 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면.
도 24의 A 및 도 24의 B는 제 3의 실시의 형태에서의 이미지 센서의 신호선의 한 예를 도시한 모식도.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 칭한다)에 관해 설명한다. 설명은 이하의 순서에 의해 행한다.
1. 제 1의 실시의 형태(촬상 제어 : 가는 사각형의 수광 소자를 구비하는 초점 검출 화소와 굵은 사각형의 수광 소자를 구비하는 초점 검출 화소를 마련하는 예)
2. 제 2의 실시의 형태(촬상 제어 : 가는 사각형의 수광 소자를 다른 위치에 구비하는 2개의 초점 검출 화소를 마련하는 예)
3. 제 3의 실시의 형태(촬상 제어 : 2개의 신호선을 배치하는 예)
<1. 제 1의 실시의 형태>
[촬상 장치의 기능 구성례]
도 1은, 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 장치(100)의 한 구성례를 도시하는 블록도이다. 이 촬상 장치(100)는, 렌즈부(110)와, 이미지 센서(200)와, 신호 처리부(130)와, 제어부(140)와, 구동부(150)와, 기억부(160)와, 표시부(170)를 구비한다.
또한, 이 촬상 장치(100)는, 위상차 검출 방식에 의한 AF(Auto Focus) 제어를 행하는 것으로 한다. 이 위상차 검출 방식은, 2개의 렌즈에 의해 분리된 피사체의 상간격(像間隔)을 계측하고, 이 상간격이 소정치가 된 위치에 의거하여 촬상 렌즈의 위치를 결정하는 방식이다. 또한, 이 촬상 장치(100)는, AF에 의해 초점을 검출하는 경우에는, 렌즈부(110)에서의 조리개를 개방상태(예를 들면, 개방 F값이 "1. 4"의 렌즈인 경우에는 F값의 설정이 "1. 4")로 한 채로 초점 검출을 행하는 것을 상정한다.
렌즈부(110)는, 포커스 렌즈나 줌렌즈 등의 복수의 촬상 렌즈에 의해 구성되고, 이들의 렌즈를 통하여 입력된 피사체로부터의 입사광을 이미지 센서(200)에 공급하는 것이다. 이 렌즈부(110)는, 복수의 촬상 렌즈의 위치가 구동부(150)에 의해 조정됨에 의해, 피사체에 대한 포커스(초점(focus point 또는 focal point)이라고도 한다)가 맞도록 조정된다. 또한, 이 렌즈부(110)는, 광량을 조정하는 조리개를 구비하고 있고, 이 조리개를 조임으로서 피사체를 촬상할 때의 광량을 조정한다.
이미지 센서(200)는, 제어부(140)의 제어에 의거하여, 렌즈부(110)를 통과한 피사체로부터의 입사광을 전기 신호로 광전 변환하는 촬상 소자이다. 이 이미지 센서(200)는, 촬상 화상을 생성하기 위한 전기 신호(촬상 신호)를 생성하는 화소와, 포커스를 조정하기 위한 전기 신호(초점 조정 신호)를 생성하는 화소에 의해 구성된다. 이 이미지 센서(200)는, 광전 변환에 의해 발생한 전기 신호를 신호 처리부(130)에 공급한다. 또한, 이미지 센서(200)는, 개략 장방형상인 것으로 한다. 또한, 촬상 신호를 생성하는 화소(촬상 화소)에 관해서는, 도 2를 이용하여 상세히 설명한다. 또한, 초점 조정 신호를 생성하는 화소(초점 검출 화소)에 관해서는, 도 3 내지 8을 이용하여 상세히 설명한다. 또한, 이 이미지 센서(200)에 관해서는, 도 9 내지 11을 이용하여 상세히 설명한다. 그리고, 이미지 센서(200)는, 특허청구의 범위에 기재된 촬상 소자의 한 예이다. 또한, 초점 조정 신호는, 특허청구의 범위에 기재된 초점 검출 신호의 한 예이다.
신호 처리부(130)는, 이미지 센서(200)로부터 공급된 전기 신호에 대해 각종의 신호 처리를 시행하는 것이다. 예를 들면, 이 신호 처리부(130)는, 이미지 센서(200)로부터 공급된 촬상 신호에 의거하여 촬상 화상 데이터를 생성하고, 이 생성한 촬상 화상 데이터를 기억부(160)에 공급하여 화상 파일로서 기억부(160)에 기록시킨다. 또한, 신호 처리부(130)는, 그 생성한 촬상 화상 데이터를 표시부(170)에 공급하여 촬상 화상으로서 표시시킨다. 또한, 이 신호 처리부(130)는, 이미지 센서(200)로부터 공급된 초점 조정 신호에 의거하여 초점 조정용 화상 데이터를 생성하고, 이 생성한 초점 조정용 화상 데이터를 제어부(140)에 공급한다.
제어부(140)는, 신호 처리부(130)로부터 공급된 초점 조정용 화상 데이터에 의거하여 포커스의 어긋남의 양(디포커스(defocus)양)을 산출하고, 그 산출된 디포커스양에 의거하여 렌즈부(110)의 촬상 렌즈의 이동량을 산출하는 것이다. 그리고, 이 제어부(140)는, 산출한 촬상 렌즈의 이동량에 관한 정보를 구동부(150)에 공급한다. 즉, 이 제어부(140)는, 포커스의 어긋남의 양을 산출함에 의해 초점맞춤 판정을 행하고, 이 초점맞춤점 판정의 결과에 의거하여, 촬상 렌즈의 이동량에 관한 정보를 생성하고, 이 생성한 정보를 구동부(150)에 공급한다. 그리고, 제어부(140)는, 특허청구의 범위에 기재된 판정부의 한 예이다.
구동부(150)는, 제어부(140)로부터 공급된 촬상 렌즈의 이동량에 관한 정보에 의거하여, 렌즈부(110)의 촬상 렌즈를 이동시키는 것이다.
기억부(160)는, 신호 처리부(130)로부터 공급된 촬상 화상 데이터를 화상 파일로서 기억하는 것이다.
표시부(170)는, 신호 처리부(130)로부터 공급된 촬상 화상 데이터를 촬상 화상(예를 들면, 슬루 화상)으로서 표시하는 것이다.
[촬상 화소의 구성례]
도 2의 A는, 기존의 촬상 화소와 동일한 화소인 촬상 화소(310)의 한 예를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 2의 B는 상면도이다. 도 2의 A 및 도 2의 B에 도시되는 촬상 화소(310)는, 이미지 센서(200)를 구성하는 각 화소 중, 촬상 신호를 생성하는 화소(촬상 화소)의 한 예이다.
도 2의 a에는, 이미지 센서(200)에서의 촬상 화소(310)의 단면 구성이 모식적으로 도시되어 있다.
이 촬상 화소(310)는, 평탄화막(312)과, 절연막(313)과, 수광 소자(314)를 구비한다. 또한, 촬상 화소(310)에 입사되는 광을 수광 소자(314)에 집광하는 마이크로 렌즈(311)가, 촬상 화소(310)상에 마련되어 있다.
또한, 여기서는, 마이크로 렌즈(311)를 통과한 광은, 수광 소자(314)의 수광면상에서 초점맞춤하는 것으로 한다.
마이크로 렌즈(311)는, 마이크로 렌즈(311)의 중심과, 수광 소자(314)의 중심이 동일 축상에 위치하도록 배치된다. 또한, 이 마이크로 렌즈(311)는, 수광 소자(314)의 수광 위치와 마이크로 렌즈(311)의 초점(F1)의 위치가 동일면상이 되도록 배치된다.
평탄화막(312) 및 절연막(313)은, 수광 소자(314)의 수광면을 덮는 투명한 절연체에 의해 구성되는 층이다. 또한, 실제의 장치에서의 평탄화막(312)과 절연막(313)과의 사이에는, 적, 녹 또는 청의 컬러 필터가 배치되지만, 제 1의 실시의 형태에서는, 설명의 편의상, 모노크롬(monochrome, 광의 명암)을 검출하는 이미지 센서(200)를 상정한다.
수광 소자(314)은, 받은 광을 전기 신호로 변환(광전 변환)함에 의해, 받은 광의 양에 응한 강도의 전기 신호를 생성하는 것이다. 이 수광 소자(314)는, 예를 들면, 포토 다이오드(PD : Photo Diode)에 의해 구성된다.
여기서, 수광 소자(314)에 입사하는 광(입사광)에 관해, 도 2의 A를 이용하여 설명한다. 도 2의 A에는, 수광 소자(314)에의 입사광 중, 마이크로 렌즈(311)의 중심 위치를 통과하고 광축 방향에 평행한 축(L1)에 대해 평행한 각도로 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광(도 2의 A에 도시하는 범위(R1) 내에 조사하는 광)이 모식적으로 도시되어 있다. 또한, 도 2의 A에는, 축(L1)에 대해 소정 각도만큼 기울어진 각도(도 2의 A에 도시하는 각도(-α 및 α))로 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광(도 2의 A에 도시하는 범위(R2 및 R3) 내에 입사하는 광)이 모식적으로 도시되어 있다. 그리고, 축(L1)은, 특허청구의 범위에 기재된 마이크로 렌즈의 광축의 한 예이다.
범위(R1) 내에 입사하는 광(범위(R1) 입사광)은, 축(L1)에 대해 평행한 각도로 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광이다. 이 범위(R1) 입사광은, 마이크로 렌즈(311)에 의해 초점(F1)에 집광한다.
범위(R2 및 R3) 내에 입사하는 광(범위(R2) 입사광 및 범위(R3) 입사광)은, 축(L1)에 대해 소정 각도(-α 및 α)만큼 기울어진 각도로 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광이다. 이 범위(R2) 입사광 및 범위(R3) 입사광은, 축(L1)에 대해 소정 각도만큼 기울어진 각도로 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광의 한 예를 나타내는 입사광이다. 이 범위(R2) 입사광 및 범위(R3) 입사광은, 수광 소자(314)의 수광면에서의 소정의 영역에 집광한다.
도 2의 B에는, 도 2의 A에서 도시한 촬상 화소(310)에 입사하는 광의 조사 위치의 한 예가 도시되어 있다.
또한, 이 도 2의 B에서는, 마이크로 렌즈(311)의 중심 위치를 통과하고 광축 방향에 평행한 축(L1)과 수광 소자(314)의 수광면과의 교점을 원점으로 하고, 이미지 센서(200)에서의 장변 방향을 x축으로 하고, 그 단변 방향을 y축으로 한 xy좌표를 상정하여 설명한다. 또한, 이하에 도시하는 xy좌표에 대해서도 마찬가지로, 마이크로 렌즈의 중심 위치를 통과하고 광축에 평행한 축과 수광 소자의 수광면과의 교점을 원점으로 하고, 이미지 센서(200)에서의 장변 방향을 x축으로 하고, 그 단변 방향을 y축으로 한 xy좌표를 상정하여 설명한다.
이 도 2의 B에서, 광 분포 영역(A3) 이외는, 도 2의 A에서 도시한 것과 동일하기 때문에, 도 2의 A와 동일한 부호를 붙이고 여기에서의 설명을 생략한다.
광 분포 영역(A3)은, 마이크로 렌즈(311)에의 입사광이 수광 소자(314)의 수광면에 조사하는 영역이다. 이 광 분포 영역(A3)에 조사하는 광(조사 광)은, 도 2의 A에서 도시하는 바와 같이, 축(L1)으로부터 떨어질수록 마이크로 렌즈(311)에의 입사각도가 큰 광으로 된다.
여기서, 광 분포 영역(A3)에서의 조사광에 관해 설명한다. 수광 소자(314)의 중심 부근(축(L1) 부근)의 조사광은, 촬상 렌즈의 중심을 통과하여 조사한 광이다. 즉, 이 조사광은, 렌즈부(110)에서의 조리개를 조여도 (예를 들면, F값 "5.6"정도를 상정)촬상 렌즈의 중심을 통과하여 조사하는 광은 차단되지 않음에 의해, 조리개를 조여도 개방상태인 때와 마찬가지로 조사하는 광이다.
한편, 수광 소자(314)의 중심으로부터 떨어진 개소에서의 조사광은, 촬상 렌즈의 중심으로부터 떨어진 개소를 통과하여 조사한 광이다. 즉, 이 조사광은, 렌즈부(110)에서의 조리개를 닫으면 촬상 렌즈의 중심으로부터 떨어진 개소를 통과하는 광은 조리개에 의해 차단됨에 의해, 조사가 차단되는 광이다.
[초점 검출 화소의 구성례]
도 3의 A 및 도 3의 B는, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(410)의 한 예를 도시하는 모식도이다.
또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(410)에서의 마이크로 렌즈(311)는, 도 2의 A 및 도 2의 B에서 도시한 촬상 화소(310)의 마이크로 렌즈(311)와 동일한 것으로 한다.
또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(410)의 화소 전체의 크기는, 도 2의 A 및 도 2의 B에서 도시한 촬상 화소(310)의 크기와 동일한 것으로 한다. 또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(410)의 중심과 축(L1)이 동일한 축상에 위치하는 것으로 한다.
도 3의 A에는, 초점 검출 화소(410)의 단면 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 이 도 3의 A에서는, 도 3의 A의 좌우 방향을, 초점 검출 화소(410)에서의 수광 소자의 단변 방향으로 하는 경우에 있어서의 단면 구성을 도시한다.
또한, 이 도 3의 A에서는, 제 1 수광 소자(401), 제 2 수광 소자(402) 및 소자 분리 영역(403) 이외의 구성은, 도 2의 A에서 도시한 촬상 화소(310)의 각 구성과 동일하기 때문에, 도 2의 A와 동일한 부호를 붙이고 여기에서의 설명을 생략한다. 또한, 초점 검출 화소(410)의 입사광에 관해서는, 도 2의 A와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
제 1 수광 소자(401)는, 제 2 수광 소자(402)와 쌍을 이루는 수광 소자이고, 동분할된 입사광 중의 한쪽의 광 중, 축(L1)에 대한 각도가 작은 광을 수광하는 것이다. 즉, 이 제 1 수광 소자(401)는, 촬상 렌즈의 중심 부근을 통과한 광(조리개를 조여도 개방상태인 때와 마찬가지로 조사하는 광)을 수광한다. 이 제 1 수광 소자(401)는, 예를 들면, 가는 사각형이고, 축(L1)에 가까운 위치로서, 범위(R3) 입사광은 조사되지 않는 위치에 배치된다. 이 제 1 수광 소자(401)는, 도 2의 A에서 도시한 수광 소자(314)와 마찬가지로, 받은 광을 전류로 변환(광전 변환)함에 의해, 받은 광의 양에 응한 강도의 전류를 생성한다.
제 2 수광 소자(402)는, 제 1 수광 소자(401)와 쌍을 이루는 수광 소자이고, 제 1 수광 소자(401)가 수광하는 광과는 다른쪽의 동분할된 입사광을 수광하는 것이다. 이 제 2 수광 소자(402)는, 크기 및 성능이 제 1 수광 소자(401)와 동일한 수광 소자이다. 이 제 2 수광 소자(402)의 기능에 관해서는, 제 1 수광 소자(401)의 기능과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
소자 분리 영역(403)은, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)와의 사이에 위치하는 절연체의 영역이고, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)가 접하지 않도록 분리하기 위한 영역이다. 이 소자 분리 영역(403)은, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)가 평행하게 위치하도록, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)와의 사이에 구성된다. 또한, 이 소자 분리 영역(403)은, 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)가 축(L1)으로부터 동등한은 거리에 위치하도록 구성된다. 예를 들면, 축(L1)을 포함하는 면을 대칭면으로 하여, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)가 대칭이 되도록 소자 분리 영역(403)이 구성된다.
즉, 초점 검출 화소(410)에서는, 소자 분리 영역(403)의 중앙에 축(L1)이 위치한다. 또한, 초점 검출 화소(410)의 중심은 축(L1)과 일치하기 때문에, 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)는, 초점 검출 화소(410)의 중심으로부터 동등한 거리에 위치하도록 구성된다.
또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 이 소자 분리 영역(403)에 의한 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)와의 사이 간격은, 초점 검출 화소를 작성할 때에, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)가 접하지 않도록 작성할 수 있는 가장 좁은 간격인 것으로 한다.
도 3의 B에는, 도 3의 A에서 도시한 초점 검출 화소(410)에 입사하는 광의 조사 위치례가 도시되어 있다.
또한, 광 분포 영역(A1) 및 광 분포 영역(A2) 이외는, 도 2의 B 및 도 3의 A에서 도시한 것과 같기 때문에, 동일한 부호를 붙이고 여기에서의 설명을 생략한다.
광 분포 영역(A1)은, 축(L1)에 대한 각도가 작은 광(평행 광선(텔레센트릭 광(telecentric light))에 가까운 비텔레센트릭한 광)이 조사되는 영역이다. 예를 들면, 이 광 분포 영역(A1)은, F값 "5.6"로 설정한 렌즈부(110)로부터의 입사광이 조사하는 영역이다. 또한, 이 광 분포 영역(A1)은, 렌즈부(110)가 F값 "1.4"의 설정인 경우에 있어서, 초점 검출 화소(410)의 초점면에 조사하는 광 중 F값 "5.6"에 상당하는 광의 조사 영역을 나타낸다.
광 분포 영역(A2)은, 광 분포 영역(A1)의 외측의 영역이고, 광 분포 영역(A1)에서의 조사광보다 큰 입사각도로 마이크로 렌즈(311)에 입사한 광(평행 광선과 크게 각도가 다른 비텔레센트릭한 광)이 조사되는 영역이다. 예를 들면, 이 광 분포 영역(A2)은, F값 "5.6"로 설정된 렌즈부(110)로부터의 입사광은 조사되지 않는 영역이다. 또한, 이 광 분포 영역(A1)은, 렌즈부(110)가 F값 "1.4"의 설정인 경우에 있어서, 초점 검출 화소(410)의 초점면에 조사하는 광 중 F값 "5.6"일 때의 조사광을 제외한 광의 조사 영역을 나타낸다.
이 도 3의 A 및 도 3의 B에 도시하는 바와 같이, 초점 검출 화소(410)의 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)는, 축(L1)에 가까운 영역(광 분포 영역(A1))에 조사하는 광(축(L1)에 대한 각도가 작은 광)을 수광한다. 이 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)는, 소자 분리 영역(403)에 조사하는 광은 수광할 수 없는 것이지만, F값 "5.6"일 때의 조사광의 대부분을 수광하고, 그 수광한 광의 강도에 응한 초점 조정 전기 신호를 출력한다.
이와 같이, 초점 검출 화소(410)는, AF에 의해 초점을 검출하는 경우에 있어서, 초점 검출 화소(410)에 입사하는 광(F값의 설정이 "1.4") 중, F값 "5.6"에 상당하는 광을 수광한다.
또한, 이 도 3의 A 및 도 3의 B에서는, 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)의 형상을 가는 사각형으로 하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 이 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)는, 축(L1)에 가까운 영역(예를 들면, 광 분포 영역(A1))에 조사하는 광을 수광할 수 있는 형상이면 좋다. 그 때문에, 예를 들면, 도 3에서 도시한 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)보다도, 광 분포 영역(A1)의 형상에 가까운 작은 사각형이나, 반원형상의 것 등이 생각된다.
[초점 검출 화소(420 내지 440)의 수광례]
도 4의 A, 도 4의 B 및 5는, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(420 내지 440)에 입사하는 광의 수광례를 도시하는 모식도이다.
이 도 4의 A, 도 4의 B 및 5에서는, 초점 검출 화소(420 내지 440)에 관해, 도 3의 B에서 도시한 초점 검출 화소(410)와의 차이에 관해 설명한다. 또한, 초점 검출 화소(420 내지 440)의 단면 구성은, 도 3의 A에서 도시한 초점 검출 화소(410)의 단면 구성과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
도 4의 A 및 도 4의 B는, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(420 및 430)를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
초점 검출 화소(420)는, 도 4의 A에서 도시하는 바와 같이, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 4의 A에 도시하는 초점 검출 화소(410)를 시계방향으로 90° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(420)는, 마이크로 렌즈(311)의 상하(y축의 정부)방향으로 동분할된 광 중, F값 "5.6"일 때의 조사광에 상당하는 조사광을 수광할 수 있다.
초점 검출 화소(430)는, 도 4의 B에서 도시하는 바와 같이, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 4의 A에 도시하는 초점 검출 화소(410)를 시계방향으로 315° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(430)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌상우하(y=x의 선으로 분할)방향으로 동분할된 광 중, F값 "5.6"일 때의 조사광에 상당하는 광을 수광할 수 있다.
도 5는, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(440)를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
초점 검출 화소(440)는, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 4의 A에 도시하는 초점 검출 화소(410)를 시계방향으로 225° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(440)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌하우상(y=-x의 선으로 분할)방향으로 동분할된 광 중, F값 "5.6"일 때의 조사광에 상당하는 광을 수광할 수 있다.
이와 같이, 도 3 내지 5에 도시하는 초점 검출 화소(410 내지 440)에서는, 초점 검출 화소에 입사하는 F값 "1.4"의 조사광 중 F값 "5.6"(렌즈부(110)의 조리개를 조인 상태)일 때의 조사광에 상당하는 광을 한 쌍의 수광 소자로 수광할 수 있다. 이에 의해, 제어부(140)는, F값 "5.6"의 조사광에 의거하여 초점을 조정할 수 있다.
또한, 여기서는, 초점면에 수광 소자의 수광면을 맞추었지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 마이크로 렌즈(311)에의 입사광을 정확하게 분리하기 위해, 수광 소자의 수광면은 초점면보다 후방이라도 좋다.
[초점 검출 화소의 구성례]
도 6의 A는, 기존의 초점 검출 화소와 동일한 화소인 초점 검출 화소(510)의 한 예를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 6의 B는 상면도이다.
또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(510)에서의 마이크로 렌즈(311)는, 도 2의 A 및 도 2의 B에서 도시한 촬상 화소(310)의 마이크로 렌즈(311)와 동일한 것으로 한다. 또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(510)의 화소 전체의 크기는, 도 2의 A 및 도 2의 B에서 도시한 촬상 화소(310)의 크기와 동일한 것으로 한다. 또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(510)의 중심과 축(L1)이 동일한 축상에 위치하는 것으로 한다.
도 6의 A에는, 초점 검출 화소(510)의 단면 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 이 도 6의 A에서는, 도 6의 A의 좌우 방향을, 초점 검출 화소(510)에서의 수광 소자의 단변 방향으로 하는 경우에 있어서의 단면 구성을 도시한다.
또한, 이 도 6의 A에서는, 제 1 수광 소자(501), 제 2 수광 소자(502) 및 소자 분리 영역(503) 이외의 구성은, 도 2의 A에서 도시한 촬상 화소(310)의 각 구성과 동일하기 때문에, 도 2의 A와 동일한 부호를 붙이고 여기에서의 설명을 생략한다. 또한, 초점 검출 화소(510)의 입사광에 관해서는, 도 2의 A와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
제 1 수광 소자(501)는, 제 2 수광 소자(502)와 쌍을 이루는 수광 소자이고, 동분할된 입사광 중의 한쪽의 광의 대부분을 수광하는 것이다. 즉, 이 제 1 수광 소자(501)는, 촬상 렌즈의 중심 부근을 통과한 광과, 촬상 렌즈의 중심으로부터 떨어진 개소을 통과하는 광(조리개를 조이면 차단되는 광)의 양쪽의 광을 수광한다. 이 제 1 수광 소자(501)는, 예를 들면, 이 도 3의 A 및 도 3의 B에서 도시하는 축(L1)의 우측으로부터 마이크로 렌즈(311)에 입사하는 광의 대부분을 수광하는 대형의 사각형의 수광 소자로 구성된다. 즉, 이 제 1 수광 소자(401)의 형상은, 도 3의 A 및 도 3의 B에서 도시한 초점 검출 화소(410)의 제 1 수광 소자(401)보다 굵은 사각형이다. 이 제 1 수광 소자(401)는, 도 2의 A에서 도시한 수광 소자(314)와 마찬가지로, 받은 광을 전류로 변환(광전 변환)함에 의해, 받은 광의 양에 응한 강도의 전류를 생성한다.
제 2 수광 소자(502)는, 제 1 수광 소자(501)와 쌍을 이루는 수광 소자이고, 제 1 수광 소자(501)가 수광하는 광과는 다른쪽의 동분할된 입사광을 수광하는 것이다. 이 제 2 수광 소자(402)는, 크기 및 성능이 제 1 수광 소자(501)와 동일한 수광 소자이다. 이 제 2 수광 소자(502)의 기능에 관해서는, 제 1 수광 소자(501)의 기능과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
소자 분리 영역(503)은, 도 3의 A에서 도시한 소자 분리 영역(403)과 마찬가지로, 제 1 수광 소자(401)와 제 2 수광 소자(402)와의 사이에 위치한 절연체의 영역이다. 이 소자 분리 영역(503)은, 소자 분리 영역(403)과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
도 6의 B에는, 도 6의 A에서 도시한 초점 검출 화소(510)에 입사하는 광의 조사 위치례가 도시되어 있다.
여기서는, 초점 검출 화소(510)에서의 조사 위치와, 도 3의 B에서 도시한 초점 검출 화소(410)에서의 조사 위치와의 차이에 관해 설명한다.
이 도 6의 B에 도시하는 바와 같이, 초점 검출 화소(510)의 제 1 수광 소자(501)는, 광 분포 영역(A1 및 A2)의 좌측(초점면에서 축(L1)보다 x축방향으로 마이너스측)에 조사하는 광의 대부분을 수광할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 수광 소자(502)는, 광 분포 영역(A1 및 A2)의 우측(초점면에서 축(L1)보다 x축방향으로 플러스측)에 조사하는 광의 대부분을 수광할 수 있다.
이 도 6의 A 및 도 6의 B에 도시하는 바와 같이, 초점 검출 화소(510)의 제 1 수광 소자(501) 및 제 2 수광 소자(502)는, 축(L1)에 가까운 영역(광 분포 영역(A1))에 조사하는 광과, 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))에 조사하는 광과의 양쪽을 수광한다. 즉, 초점 검출 화소(510)는, AF에 의해 초점을 검출하는 경우에 있어서, 초점 검출 화소(410)에 입사하는 광 중(F값의 설정이 "1.4")의 대부분의 광을 수광한다.
이와 같이, 초점 검출 화소(510)는, 초점 검출 화소(410)와 비교하여, 수광 소자의 크기만이 다르다. 즉, 초점 검출 화소(510)는, 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)측의 단부 사이의 거리(소자 분리 영역(503)의 폭)가 초점 검출 화소(410)의 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)측의 단부 사이의 거리(소자 분리 영역(403)의 폭)와 같다. 또한, 초점 검출 화소(510)는, 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)에 대해 외측의 단부 사이의 거리(한 쌍의 수광 소자와 소자 분리 영역(503)과의 폭의 합계)가, 초점 검출 화소(410)의 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)에 대해 외측의 단부 사이의 거리보다도 크다.
또한, 초점 검출 화소(510)가 수광하는 광으로서, F값 "1.4"에 상당하는 광을 한 예로 하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 초점 검출 화소(410)가 수광하는 광보다도 조사 각도가 큰 광을 포함한 F값이면 좋다. 즉, 초점 검출 화소(410)가 수광하는 광과 비교하여, 작은 F값이면 좋다. 또한, 마찬가지로, 초점 검출 화소(410)도 F값 "5.6"에 상당하는 광으로 한정되는 것이 아니고, 초점 검출 화소(510)가 수광하는 광과 비교하여, 큰 F값이면 좋다.
[초점 검출 화소(520 내지 540)의 수광례]
도 7의 A, 도 7의 B 및 8은, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(520 내지 540)에 입사하는 광의 수광례를 도시하는 모식도이다.
이 도 7의 A, 도 7의 B 및 8은, 초점 검출 화소(520 내지 540)에 관해, 도 6의 B에서 도시한 초점 검출 화소(510)와의 차이에 관해 설명한다. 또한, 초점 검출 화소(520 내지 540)의 단면 구성은, 도 6의 A에서 도시한 초점 검출 화소(510)의 단면 구성과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
도 7의 A 및 도 7의 B는, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(520 및 530)를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
초점 검출 화소(520)는, 도 7의 A에서 도시하는 바와 같이, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 6의 A에 도시하는 초점 검출 화소(510)를 시계방향으로 90° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(520)는, 마이크로 렌즈(311)의 상하(y축의 정부)방향으로 동분할된 광 중의 대부분의 조사광을 수광할 수 있다.
초점 검출 화소(530)는, 도 7의 B에서 도시하는 바와 같이, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 6의 A에 도시하는 초점 검출 화소(510)를 시계방향으로 315° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(530)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌상우하(y=x의 선으로 분할)방향으로 동분할된 광 중의 대부분의 조사광을 수광할 수 있다.
도 8은, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(540)를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
초점 검출 화소(540)는, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 6의 A에 도시하는 초점 검출 화소(510)를 시계방향으로 225° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(540)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌하우상(y=-x의 선으로 분할)방향으로 동분할된 광 중의 대부분의 조사광을 수광할 수 있다.
이와 같이, 도 6 내지 8에 도시하는 초점 검출 화소(510 내지 540)에서는, 초점 검출 화소에 입사하는 F값 "1.4"의 조사광 중의 대부분의 조사광을 한 쌍의 수광 소자로 수광할 수 있다. 이에 의해, 제어부(140)는, F값 "1.4"(개방 F값)의 조사광에 의거하여 초점을 조정할 수 있다.
[이미지 센서에서의 초점 검출 화소의 배치예]
도 9는, 제 1의 실시의 형태에서의 이미지 센서(200)에서 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(510 내지 540)가 배치되는 영역의 한 예를 도시하는 모식도이다.
이 도 9에는, 이미지 센서(200)와, 초점 검출 에어리어(210 및 220)가 도시되어 있다. 또한, 이 도 9에서는, 이미지 센서(200)의 중심을 원점으로 하여, 좌우 방향을 x축으로 하고, 상하 방향을 y축으로 한 xy축을 상정하고 설명한다.
초점 검출 에어리어(210 및 220)는, 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(510 내지 540)가 배치되는 영역의 한 예를 나타내는 영역이다. 이 초점 검출 에어리어에서는, 촬상 화소(310)와, 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(510 내지 540) 중의 어느 하나가 소정의 패턴으로 배치된다. 또한 이미지 센서(200)의 초점 검출 에어리어 이외의 영역에서는, 촬상 화소(310)만이 배치된다.
이 초점 검출 에어리어(210 및 220)에 관해서는 도 10 및 도 11을 이용하여 상세히 설명한다.
도 10은, 제 1의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어(210)에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도이다.
초점 검출 에어리어(210)는, 이미지 센서(200)의 중심과, 좌단에서의 중앙과, 우단에서의 중앙과, 상단에서의 중앙과, 하단에서의 중앙에서의 초점 검출 화소가 배치되는 영역이다. 이 초점 검출 에어리어(230)에서는, 예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 촬상 화소(310)와, 초점 검출 화소(410, 420, 510 및 520)가 소정의 패턴으로 배치된다. 이 패턴은, 초점 검출 화소(410, 420, 510 및 520)가 배치되는 화소의 촬상 데이터를 보관할 수 있도록 촬상 화소(310)가 배치되는 패턴이다. 이 소정의 패턴은, 예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 초점 검출 화소(410, 420, 510 및 520)의 상하 좌우에 촬상 화소(310)가 배치되는 패턴이다.
도 11은, 제 1의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어(220)에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도이다.
초점 검출 에어리어(220)는, 이미지 센서(200)의 상단에서의 좌단과, 하단에서의 우단과, 상단에서의 우단과, 하단에서의 좌단에서의 초점 검출 화소가 배치되는 영역이다. 이 초점 검출 에어리어(220)에서는, 예를 들면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 촬상 화소(310)와, 초점 검출 화소(410 내지 440)와, 초점 검출 화소(510 내지 540)가, 도 10과 같은 패턴으로 배치된다.
이와 같이, 동분할의 방향에 맞추어서, 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(510 내지 540)를 이미지 센서(200)에 배치함에 의해, 제 1 수광 소자 및 제 2 수광 소자에 효율적으로 광을 조사할 수 있다.
또한, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소가 배치되는 영역의 한 예로서, 초점 검출 에어리어(210 및 220)를 나타냈지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 초점 검출 화소의 배치는, 포커스의 어긋남을 검출할 수 있는 것이면 무엇이라도 좋고, 예를 들면, x축방향에 일렬로 배치시키는 경우 등도 생각된다.
[초점 검출 화소(410 및 510)에서의 초점 검출 특성]
도 12는, 제 1의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(510 내지 540)의 초점 검출 특성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
여기서, 초점 검출 특성이란, 초점맞춤 상태를 기준으로 하여, 초점 검출 화소에 의해 검출할 수 있는 디포커스양과 초점 검출 화소가 생성하는 상의 중심 위치의 어긋남의 양과의 사이의 상관을 나타내는 특성이다. 또한, 도 12 내지 14에서는, 편의상, 초점 검출 화소로서 초점 검출 화소(410 및 510)가 횡일렬(예를 들면, 도 9에서 도시한 x축방향)로 교대로 배치되어 있는 이미지 센서(200)를 상정하여 설명한다. 또한, 도 12 내지 14에서 도시하는 예에서는, 이미지 센서(200)의 중앙에 광원(피사체)이 있는 것을 상정한다.
이 도 12에서 도시하는 그래프에서는, 초점맞춤 상태를 원점으로 하여, 횡축을 포커스의 어긋남의 양(디포커스양)으로 하고, 종축을 초점 조정용 화상 데이터에서의 화상의 중심 위치의 어긋남의 양으로 한다. 또한, 도 12에서는, 횡축의 플러스측은 후(後)핀(back focus)에서의 디포커스양이고, 횡축의 마이너스측은 전(前)핀(front focus)에서의 디포커스양인 것을 상정한다. 이 도 12의 그래프에서는, 검출 특성(411) 및 검출 특성(511)이 도시되어 있다.
검출 특성(411)은, 초점 검출 화소(410)의 초점 검출 특성을 모식적으로 도시하는 선이다. 이 검출 특성(411)은, 초점 검출 화소(410)가 생성하는 초점 조정용 화상 데이터의 상(像)의 중심 위치가, 초점맞춤 상태로부터의 포커스의 어긋남과 함께 어긋나는 것을 나타내고 있다. 또한, 이 검출 특성(411)은, 초점 검출 화소(410)가 포커스의 어긋남을 검출할 수 있는 범위를 나타내고 있다. 예를 들면, 후핀의 경우에는, 초점 검출 화소(410)는, 디포커스량 구간(T2)에서 나타내는 범위의 포커스의 어긋남을 검출할 수 있다. 여기서, 디포커스량 구간(T2)은, 초점 검출 화소(410)로부터의 초점 조정 신호에 의거하여, 상의 중심 위치의 판정 가능한 초점 검출용 화상 데이터를 신호 처리부(130)가 생성할 수 있는 디포커스양을 나타낸다.
검출 특성(511)은, 초점 검출 화소(510)의 초점 검출 특성을 모식적으로 도시하는 선이다. 이 검출 특성(511)은, 초점 검출 화소(510)가 생성하는 초점 조정용 화상 데이터의 상의 중심 위치가, 초점맞춤 상태로부터의 포커스의 어긋남과 함께 어긋나는 것을 나타내고 있다. 또한, 이 검출 특성(511)은, 초점 검출 화소(510)가 포커스의 어긋남을 검출할 수 있는 범위를 나타내고 있다. 이 검출 특성(511)의 경사는, 검출 특성(411)보다도 큰 경사이다. 즉, 이 검출 특성(511)은, 초점 검출 화소(410)보다도 초점 검출 화소(510)의 쪽이, 디포커스양을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 것을 나타내고 있다.
또한, 이 검출 특성(511)은, 검출 특성(411)보다도 포커스의 어긋남을 검출할 수 있는 범위가 작다. 예를 들면, 후핀의 경우에는, 초점 검출 화소(510)는, 디포커스량 구간(T1)에서 나타내는 범위의 포커스의 어긋남을 검출할 수 있다. 여기서, 디포커스량 구간(T1)은, 초점 검출 화소(510)로부터의 초점 조정 신호에 의거하여, 상의 중심 위치의 판정 가능한 초점 검출용 화상 데이터를 신호 처리부(130)가 생성할 수 있는 디포커스양을 나타낸다. 또한, 디포커스량 구간(T1)은, 디포커스량 구간(T2)과 비교하여 좁은 구간이고, 초점맞춤부터의 포커스의 어긋남이 작은 디포커스양을 나타내는 구간이다. 또한, 이 검출 특성(411)과 검출 특성(511)에서의 경사 및 디포커스량 구간의 차이는, 초점 검출 화소에 입사하는 광의 입사각도가 클수록 포커스가 어긋난 때에 크게 확산하기 때문에 생긴다.
디포커스양(S1)은, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)의 어느쪽의 초점 조정 신호를 이용하여도 디포커스양을 산출할 수 있는 디포커스양의 한 예를 나타내고 있다. 이 디포커스양(S1)에 관해서는, 도 15를 이용하여 상세히 설명한다.
또한, 디포커스양(S2)은, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정 신호에서는 디포커스양을 산출할 수 없지만, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정 신호를 이용하면 디포커스양을 산출할 수 있는 디포커스양의 한 예를 나타내고 있다. 이 디포커스양(S2)에 관해서는, 도 13을 이용하여 상세히 설명한다.
이와 같이, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)는, 서로 다른 초점 검출 특성이 된다. 초점 검출 화소(410)는, F값 "5.6"일 때의 조사광에 상당하는 광을 수광함에 의해, 검출할 수 있는 디포커스양의 폭이 넓은 초점 검출 특성이 된다. 한편, 초점 검출 화소(510)는, F값 "1.4"일 때의 조사광에 상당하는 광을 수광함에 의해, 검출할 수 있는 디포커스양의 폭이 좁은 것이지만 정밀도 좋게 포커스 양을 검출할 수 있는 초점 검출 특성이 된다.
[위상차 검출례]
도 13 내지 15는, 제 1의 실시의 형태에서의 위상차 검출례를 도시하는 모식도이다. 도 13 및 도 14에서는, 한 예로서, 포커스의 어긋남이 큰 경우에서 초점 검출 화소(410)를 이용하여 포커스를 조정한 후에, 초점 검출 화소(510)를 이용하여 포커스를 미조정하는 경우를 상정하여 설명한다. 또한, 도 15에서는, 한 예로서, 포커스의 어긋남이 작은 경우에 있어서, 초점 검출 화소(410)를 이용하여 포커스를 조정하지 않고, 초점 검출 화소(510)를 이용하여 포커스를 조정하는 것을 상정한다.
도 13은, 포커스의 어긋남이 큰 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면이다. 이 도 13에서는, 예를 들면, 도 12에서 도시한 디포커스양(S2)과 마찬가지로, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정 신호에서는 디포커스양을 산출할 수 없지만, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정 신호를 이용하면 디포커스양을 산출할 수 있는 상태를 상정한다. 이 도 13에서는, 초점 검출 화소(410 및 510)의 초점 조정 신호로부터 생성된 초점 조정용 화상 데이터로부터 초점 검출 화소(410)의 초점 조정용 화상 데이터를 선택하고, 그리고, 제어부(140)가 포커스의 어긋남을 검출하기까지의 흐름을 모식적으로 설명한다.
우선, 신호 처리부(130)에 의해 생성된 초점 조정용 화상 데이터에 관해 설명한다.
화상 데이터(811)는, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정 신호로부터 생성하는 화상 데이터(초점 조정용 화상 데이터)를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 이 화상 데이터(811)는, 횡축을 이미지 센서에서의 초점 검출 화소(410)의 화소 위치로 하고, 종축을 초점 검출 화소(410)의 초점 조정 신호의 강도를 나타내는 계조(階調, gradation)로 하는 초점 조정용 화상 데이터를 나타낸다. 이 화상 데이터(811)에는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)가 도시되어 있다.
제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)는, 초점 검출 화소(410)의 제 1 수광 소자(401)가 공급하는 초점 조정 신호에 의거하여 생성된 화상 데이터이다. 즉, 이 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)는, 마이크로 렌즈(311)의 우측(도 5의 A에서 도시한 마이크로 렌즈(311)의 x축에서의 우측)으로부터 입사한 광의 이미지 센서에서의 강도 분포를 나타내고 있다. 이 도 13에서는 후핀이기 때문에, 이 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)는, 초점맞춤시의 화상 데이터의 중심 위치를 나타내는 위치(F1)(이미지 센서의 중앙)보다 왼쪽에 상이 형성된다.
제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)는, 초점 검출 화소(410)의 제 2 수광 소자(402)가 공급하는 초점 조정 신호에 의거하여 생성된 화상 데이터이다. 즉, 이 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌측(도 5의 A에서 도시한 마이크로 렌즈(311)의 x축의 좌측)으로부터 입사한 광의 이미지 센서에서의 강도 분포를 나타내고 있다. 이 도 13에서는 후핀이기 때문에, 이 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)는, 초점맞춤시의 화상 데이터의 중심 위치를 나타내는 위치(F1)보다 오른쪽에 상이 형성된다.
화상 데이터(812)는, 초점 검출 화소(510)로부터의 초점 조정 신호로부터 생성하는 화상 데이터를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 이 화상 데이터(812)는, 횡축을 이미지 센서에서의 초점 검출 화소(510)의 화소 위치로 하고, 종축을 초점 검출 화소(510)의 초점 조정 신호의 강도를 나타내는 계조로 하는 초점 조정용 화상 데이터를 나타낸다. 이 화상 데이터(812)에는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)가 도시되어 있다.
제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)는, 초점 검출 화소(510)의 제 1 수광 소자(501)가 공급하는 초점 조정 신호에 의거하여 생성된 화상 데이터이다. 즉, 이 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)는, 마이크로 렌즈(311)의 우측(도 5의 A에서 도시한 마이크로 렌즈(311)의 x축에서의 우측)으로부터 입사한 광의 이미지 센서에서의 강도 분포를 나타내고 있다. 이 도 13에서는 후핀이기 때문에, 이 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)는, 위치(F1)보다 왼쪽에 상이 형성된다. 또한, 이 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)와 비교하여, 광의 강도 분포가 완만한 화상 데이터이고, 화상의 중심이 불명확한 화상 데이터이다. 이 화상의 중심이 불명확한 화상 데이터가 형성된 이유는, 광이 확산함에 의해 상의 흐림이 생겼기 때문이다.
제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)는, 초점 검출 화소(510)의 제 2 수광 소자(502)가 공급하는 초점 조정 신호에 의거하여 생성된 화상 데이터이다. 즉, 이 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌측(도 5의 A에서 도시한 마이크로 렌즈(311)의 x축의 좌측)으로부터 입사한 광의 이미지 센서에서의 강도 분포를 나타내고 있다. 이 도 13에서는 후핀이기 때문에, 이 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)는, 위치(F1)보다 오른쪽에 화상이 형성된다. 이 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)의 특징은, 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
이와 같이, 신호 처리부(130)는, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)로부터의 초점 조정 신호에 의거하여, 4개의 초점 조정용 화상 데이터를 생성한다. 그리고, 이 신호 처리부(130)는, 생성한 초점 조정용 화상 데이터를 제어부(140)에 공급한다.
다음에, 제어부(140)에서의 포커스 검출의 한 예에 관해 설명한다.
초점 검출 비교 화상 데이터(813)는, 초점 검출할 때에 비교하는 2개의 화상 데이터를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 이 초점 검출 비교 화상 데이터(813)에는, 포커스 검출에 있어서 비교하는 2개의 화상 데이터(제 1 수광 소자 화상 데이터(C1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2))가 도시되어 있다. 또한, 이 초점 검출 비교 화상 데이터(813)는, 상간격(E1) 이외에 관해서는 화상 데이터(811)와 같은 그래프이다.
여기서 제어부(140)의 동작에 관해, 초점 검출 비교 화상 데이터(813)를 참조하여 설명한다. 우선, 제어부(140)는, 신호 처리부(130)로부터 공급된 4개의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하여, 초점 검출 화소(410 또는 510)의 어느쪽의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하는지 판단한다. 이 제어부(140)는, 화상의 중심 위치가 명확함과 함께 화상의 간격이 넓은 초점 조정용 화상 데이터를 사용함에 의해, 정확하게 포커스의 차이를 검출할 수 있다. 이 때문에, 제어부(140)는, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터는 화상의 중심 위치가 불명확하기 때문에, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하여 포커스를 검출한다고 판정한다.
그리고, 제어부(140)는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)와 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2) 사이의 상의 어긋남(상간격(E1))을 검출한다. 그 후, 제어부(140)는, 상간격(E1)에 의거하여 촬상 렌즈의 이동량을 결정하고, 구동부(150)에 촬상 렌즈를 이동시키기 위한 신호를 공급한다.
이와 같이, 포커스의 어긋남의 양이 큰 경우에는, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터에서는 디포커스양을 검출할 수가 없다. 그러나, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정용 화상 데이터를 이용함에 의해, 디포커스양을 검출할 수 있다.
도 14는, 초점 검출 화소(410)를 이용하여 포커스를 조정한 후에 초점 검출 화소(510)를 이용하여 포커스를 미세하게 조정하는 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면이다. 이 도 14에서는, 도 13에서 도시한 상간격(E1)에 의거하여 포커스가 조정된 후를 상정하여 설명한다.
우선, 상간격(E1)(도 13)에 의거하여 촬상 렌즈의 위치가 조정되면, 그 조정된 촬상 렌즈의 위치에 의거하여 피사체가 촬상되고, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터가 신호 처리부(130)에 의해 생성된다.
화상 데이터(821)는, 조정된 촬상 렌즈의 위치에 의거한 초점 검출 화소(410)의 초점 조정용 화상 데이터의 한 예이다. 이 화상 데이터(821)는, 도 13의 화상 데이터(811)와 마찬가지로, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정용 화상 데이터를 도시하는 그래프이기 때문에, 여기서는, 도 13에서 도시한 화상 데이터(811)와의 차이에 관해 설명한다.
도 14에서의 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)는, 상의 중심이 위치(F1)와 개략 동일한 화상 데이터이다. 이것은, 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)에 관해서도 마찬가지이다. 이 도 14에서는 상간격(E1)에 의거하여 포커스가 조정된 후이기 때문에, 초점 검출 화소(410)의 초점 조정용 화상 데이터에서는 포커스의 조정이 곤란할 정도로, 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)가 위치(F1)에 근접하여 있다.
화상 데이터(822)는, 조정된 촬상 렌즈의 위치에 의거한 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터의 한 예이다. 이 화상 데이터(822)는, 도 13의 화상 데이터(812)와 마찬가지로, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터를 도시하는 그래프이기 때문에, 여기서는, 도 13에서 도시한 화상 데이터(812)와의 차이에 관해 설명한다.
도 14에서의 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)는, 도 13의 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)와 비교하여, 상의 위치가 위치(F1)에 가까움과 함께, 상의 중심 위치가 명확한 화상 데이터이다. 이것은, 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)에 관해서도 마찬가지이다. 이 도 14에서는 상간격(E1)에 의거하여 포커스가 조정된 후이기 때문에, 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1) 및 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)의 상의 흐림이, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하여 포커스의 조정이 가능할 정도로 해소하고 있다.
다음에, 제어부(140)에서의 포커스 검출에 관해 설명한다.
초점 검출 비교 화상 데이터(823)는, 도 13에서 도시한 초점 검출 비교 화상 데이터(813)와 마찬가지로, 초점 검출할 때에 비교하는 2개의 화상 데이터를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 이 초점 검출 비교 화상 데이터(823)에는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)가 도시되어 있다. 또한, 이 초점 검출 비교 화상 데이터(823)는, 상간격(E2) 이외는 화상 데이터(822)와 같은 것이다.
여기서 제어부(140)의 동작에 관해, 초점 검출 비교 화상 데이터(823)를 참조하여 설명한다.
우선, 제어부(140)는, 초점 검출 화소(410 또는 510)의 어느쪽의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하는지 판단한다. 이 제어부(140)는, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터의 상의 중심 위치가 명확하기 때문에, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하여 포커스를 검출한다고 판정한다.
그리고, 제어부(140)는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)와 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)와의 사이의 상의 어긋남(상간격(E2))을 검출한다. 그 후, 제어부(140)는, 상간격(E2)에 의거하여 촬상 렌즈의 이동량을 결정하고, 구동부(150)에 촬상 렌즈를 이동시키기 위한 신호를 공급한다.
이와 같이, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터를 이용하여 포커스를 검출할 수 있는 경우에는, 초점 검출 화소(410)보다 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터를 우선적으로 이용함에 의해, 포커스를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
도 15는, 제 1의 실시의 형태에서의 포커스의 어긋남이 작은 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면이다. 또한, 이 도 15에서는, 도 12에서 도시한 디포커스양(S1)의 상태와 마찬가지로, 초점 검출 화소(510) 또는 초점 검출 화소(410)의 어느 초점 조정 신호를 이용하여도 디포커스양을 산출할 수 있는 상태를 상정한다.
이 도 15에서는, 도 13과의 차이에 관해 설명한다. 또한, 화상 데이터(831)는 도 13의 화상 데이터(811)에 상당하고, 화상 데이터(832)는 도 13의 화상 데이터(812)에 상당하고, 화상 데이터(833)는 도 13의 화상 데이터(813)에 상당하는 그래프이다. 또한, 이 도 15에서는, 포커스의 어긋남이 작은 경우이기 때문에, 제 1 수광 소자 화상 데이터(C1)와 제 2 수광 소자 화상 데이터(C2)는, 상의 위치가 위치(F1)에 가까운 화상이다. 또한, 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1)와 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)는, 도 13의 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)와 비교하여, 화상의 위치가 위치(F1)에 가까움과 함께, 화상의 중심 위치가 명확한 화상이다. 그러나, 이 도 15에서의 화상 데이터는, 아직 포커스의 조정을 한번도 하지 않은 상태이기 때문에, 도 14에서의 상과 비교하면, 상의 위치가 위치(F1)로부터 먼 화상 데이터이다.
이와 같이, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)의 어느 초점 조정용 화상 데이터를 이용하여도 포커스의 조정이나 가능한 경우에 있어서, 제어부(140)는, 도 14와 마찬가지로, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터를 우선적으로 이용한다. 이와 같이 함으로써, 신속하게 정밀도 좋게 포커스를 조정할 수 있다.
[제어부의 동작례]
다음에, 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 장치(100)의 동작에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
도 16은, 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 장치(100)에 의한 포커스 제어 순서례를 도시하는 플로 차트이다.
이 도 16에서는, 피사체를 촬영하는 경우에 있어서의 포커스 제어의 시작부터, 초점맞춤에 의한 포커스 제어의 종료까지의 순서에 관해 설명한다.
우선, 이미지 센서(200)에서 초점 검출 화소에 의해 피사체가 촬상됨에 의해, 초점 조정 신호가 생성된다(스텝 S901). 계속해서, 그 초점 조정 신호에 의거하여, 초점 조정용 화상 데이터가 신호 처리부(130)에 의해 생성된다(스텝 S902). 그리고, 스텝 S901은, 특허청구의 범위에 기재된 촬상 수단의 한 예이다.
다음에, 제어부(140)에 의해, 그 생성된 초점 조정용 화상 데이터 중 초점 검출 화소(510 내지 540)(이 도 16에서는 F값 대화소(大畵素)라고 칭한다)로부터 생성된 초점 조정용 화상 데이터가 상간격의 산출에 사용 가능한지의 여부가 판단된다(스텝 S903). 그리고, F값 소화소의 초점 조정용 화상 데이터가 사용 가능지 않다고 판단된 경우에는, 초점 검출 화소(410 내지 440)(도 16에서는 F값 소화소(小畵素)라고 칭한다)의 초점 조정 신호로부터 생성된 초점 조정용 화상 데이터가 제어부(140)에 의해 선택된다(스텝 S905). 여기서, F값 소화소의 초점 조정용 화상 데이터가 사용 가능치 않는다고 판단된 경우란, 예를 들면, 도 13에서 도시한 바와 같은, 포커스가 대폭적으로 어긋나 있는 경우를 의미한다. 그리고, 그 선택된 F값 소화소의 초점 조정용 화상 데이터에 의거하여, 상간격이 산출된다(스텝 S906). 그 후, 산출된 상간격에 의거하여, 렌즈부(110)에서의 촬상 렌즈의 구동량(이동량)이 제어부(140)에 의해 산출된다(스텝 S907). 계속해서, 구동부(150)에 의해, 렌즈부(110)에서의 촬상 렌즈가 구동되고(스텝 S908), 스텝 S901로 되돌아온다.
한편, F값 소화소의 초점 조정 신호로부터 생성된 초점 조정용 화상 데이터가 사용 가능하다고 판단된 경우에는(스텝 S903), F값 소화소의 초점 조정용 화상 데이터가 제어부(140)에 의해 선택된다(스텝 S909). 그리고, 그 선택된 F값 소화소의 초점 조정용 화상 데이터에 의거하여, 상간격이 산출된다(스텝 S911). 다음에, 그 산출된 상간격에 의거하여, 초점맞춤하고 있는지의 여부가 제어부(140)에 의해 판단된다(스텝 S912). 그리고, 초점맞춤하고 있지 않다고 판단된 경우에는(스텝 S912), 스텝 S907로 진행하여, F값 대화소의 초점 조정용 화상 데이터로부터 산출된 상간격에 의거하여 촬상 렌즈의 구동량(이동량)이 산출된다. 그리고, 스텝 S912는, 특허청구의 범위에 기재된 판정 수단의 한 예이다.
한편, 초점맞춤하고 있다고 판단된 경우에는(스텝 S912), 포커스 제어 순서는 종료한다.
이와 같이, 제 1의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(510 내지 540)를 이미지 센서(200)에 마련함에 의해, 포커스의 조정을 정밀도 좋게 행할 수 있다.
<2. 제 2의 실시의 형태>
제 1의 실시의 형태에서는, 한 쌍의 수광 소자의 크기가 가는 초점 검출 화소와, 한 쌍의 수광 소자의 크기가 큰 초점 검출 화소를 이용하는 예에 관해 설명하였다. 이 한 쌍의 수광 소자의 크기가 큰 초점 검출 화소인 초점 검출 화소(510 내지 540)는, 축(L1)에 가까운 영역(광 분포 영역(A1))에 조사하는 광과, 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))에 조사하는 광과의 양쪽을 수광한다. 이 초점 검출 화소(510 내지 540)는, 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))에 조사하는 광을 수광하는 것이 목적이기 때문에, 광 분포 영역(A2)에 조사하는 광만을 수광하는 초점 검출 화소를 초점 검출 화소(510 내지 540) 대신에 이용할 수 있다.
그래서, 제 2의 실시의 형태에서는, 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))에 조사하는 광만을 수광하는 초점 검출 화소를, 초점 검출 화소(510 내지 540) 대신에 이용하는 예에 관해 설명한다.
[초점 검출 화소의 구성례]
도 17은 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(610)의 한 예를 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 18은 상면도이다.
또한, 제 2의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(610)에서의 마이크로 렌즈(311)는, 도 2의 A 및 도 2의 B에서 도시한 촬상 화소(310)의 마이크로 렌즈(311)와 같은 것으로 한다.
또한, 제 2의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(610)의 화소 전체의 크기는, 도 2의 A 및 도 2의 B에서 도시한 촬상 화소(310)의 크기와 동일한 것으로 한다. 또한, 제 2의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(610)의 중심과 축(L1)이 동일한 축상에 위치하는 것으로 한다.
도 17의 A에는, 초점 검출 화소(610)의 단면 구성이 모식적으로 도시되어 있다. 이 도 17의 A에서는, 도 17의 A의 좌우 방향을, 초점 검출 화소(610)에서의 수광 소자의 단변 방향으로 하는 경우에 있어서의 단면 구성을 도시한다.
또한, 이 도 17의 A에서는, 제 1 수광 소자(601), 제 2 수광 소자(602) 및 소자 분리 영역(603) 이외의 구성은, 도 2의 A에서 도시한 촬상 화소(310)의 각 구성과 동일하기 때문에, 도 2의 A와 동일한 부호를 붙이고 여기에서의 설명을 생략한다. 또한, 초점 검출 화소(610)의 입사광에 관해서는, 도 2의 A와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
제 1 수광 소자(601)는, 제 2 수광 소자(602)와 쌍을 이루는 수광 소자이고, 동분할된 입사광 중의 한쪽의 광 중, 축(L1)에 대한 각도가 큰 광만을 수광하는 것이다. 즉, 이 제 1 수광 소자(601)는, 촬상 렌즈의 중심으로부터 떨어진 개소를 통과한 광만을 수광한다. 이 제 1 수광 소자(601)는, 예를 들면, 가는 사각형이고, 축(L1)으로부터 먼 위치에서의 범위(R3) 입사광이 조사되는 위치에 배치된다. 이 제 1 수광 소자(601)는, 도 2의 A에서 도시한 수광 소자(314)와 마찬가지로, 받은 광을 전류로 변환(광전 변환)함에 의해, 받은 광의 양에 응한 강도의 전류를 생성한다.
제 2 수광 소자(602)는, 제 1 수광 소자(601)와 쌍을 이루는 수광 소자이고, 제 1 수광 소자(601)가 수광하는 광과는 다른쪽의 동분할된 입사광을 수광하는 것이다. 이 제 2 수광 소자(402)는, 크기 및 성능이 제 1 수광 소자(601)와 동일한 수광 소자이다. 이 제 2 수광 소자(602)의 기능에 관해서는, 제 1 수광 소자(601)의 기능과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
소자 분리 영역(603)은, 도 3의 A에서 도시한 소자 분리 영역(403)과 마찬가지로, 제 1 수광 소자(601)와 제 2 수광 소자(602)와의 사이에 위치한 절연체의 영역이다. 제 1 수광 소자(601) 및 제 2 수광 소자(602)가 축(L1)으로부터 먼 위치에 배치되는 가는 사각형이기 때문에, 이 소자 분리 영역(603)은, 도 3의 A 및 도 2의 B에 도시한 소자 분리 영역(403)과 비교하여 폭이 넓은 영역이다. 이 소자 분리 영역(603)은, 폭 이외에 관해서는 소자 분리 영역(403)과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
도 17의 B에는, 도 17의 A에서 도시한 초점 검출 화소(610)에 입사하는 광의 조사 위치예가 도시되어 있다.
여기서는, 초점 검출 화소(610)의 제 1 수광 소자(601) 및 제 2 수광 소자(602)가 수광하는 광에 관해, 도 3의 B의 초점 검출 화소(410) 및 도 6의 B의 초점 검출 화소(510)와 비교하면서 설명한다.
이 도 17의 B에 도시하는 바와 같이, 초점 검출 화소(610)의 제 1 수광 소자(601)는, 광 분포 영역(A2)의 좌측(초점면에서 축(L1)보다 x축방향으로 마이너스측)에 조사하는 광을 수광할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 수광 소자(602)는, 광 분포 영역(A2)의 우측(초점면에서 축(L1)보다 x축방향으로 플러스측)에 조사하는 광을 수광할 수 있다. 즉, 이 초점 검출 화소(610)는, 초점 검출 화소(410)와 비교하여, 초점 검출 화소(410)는 수광하지 않는 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))의 조사광을 수광한다. 또한, 이 초점 검출 화소(610)는, 초점 검출 화소(510)와 비교하여, 광 분포 영역(A1)에 조사하는 광은 수광하지 않고, 광 분포 영역(A2)의 조사광만을 수광한다.
초점 검출 화소(610)는, 제 1 수광 소자(601) 및 제 2 수광 소자(602)의 크기가 도 3에서 도시한 초점 검출 화소(410)의 수광 소자와 동일하다고 하면, 초점 검출 화소(410)는 수광 소자의 배치 위치만이 다르다. 즉, 초점 검출 화소(610)는, 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)측의 단부 사이의 거리(소자 분리 영역(603)의 폭)이, 초점 검출 화소(410)의 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)측의 단부 사이의 거리(소자 분리 영역(403)의 폭)보다도 크다. 또한, 초점 검출 화소(610)는, 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)에 대해 외측의 단부 사이의 거리(한 쌍의 수광 소자와 소자 분리 영역(503)과의 폭의 합계)가, 초점 검출 화소(410)의 한 쌍의 수광 소자의 축(L1)에 대해 외측의 단부 사이의 거리보다도 크다.
또한, 이 도 17의 A 및 도 17의 B에서는, 제 1 수광 소자(601) 및 제 2 수광 소자(602)의 형상을 가는 사각형으로 하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 이 제 1 수광 소자(601) 및 제 2 수광 소자(602)는, 축(L1)으로부터 먼 영역(예를 들면, 광 분포 영역(A2))에 조사하는 광을 수광할 수 있는 형상이면 좋다. 그 때문에, 예를 들면, 도 6의 A 및 도 6의 B에서 도시한 초점 검출 화소(510)의 제 1 수광 소자(501) 및 제 2 수광 소자(502) 중, 광 분포 영역(A1)에 상당하는 영역의 부분을 삭제한 것 등이 생각된다.
[초점 검출 화소(620 내지 640)의 수광례]
도 18의 A, 도 18의 B 및 19는, 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(620 내지 640)에 입사하는 광의 수광례를 도시하는 모식도이다.
이 도 18의 A, 도 18의 B 및 19는, 초점 검출 화소(620 내지 640)에 관해, 도 17의 B에서 도시한 초점 검출 화소(610)와의 차이에 관해 설명한다. 또한, 초점 검출 화소(620 내지 640)의 단면 구성은, 도 17의 A에서 도시한 초점 검출 화소(610)의 단면 구성과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
도 18의 A 및 도 18의 B는, 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(620 및 630)를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
초점 검출 화소(620)는, 도 18의 A에서 도시하는 바와 같이, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 17의 A에 도시하는 초점 검출 화소(610)를 시계방향으로 90° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(620)는, 마이크로 렌즈(311)의 상하(y축의 정부)방향으로 동분할된 광 중의 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))의 조사광을 수광할 수 있다.
초점 검출 화소(630)는, 도 18의 B에서 도시하는 바와 같이, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 17의 A에 도시하는 초점 검출 화소(610)를 시계방향으로 315° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(630)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌상우하(y=x의 선으로 분할)방향으로 동분할된 광 중의 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))의 조사광을 수광할 수 있다.
도 19는, 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소(640)를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
초점 검출 화소(640)는, xy좌표의 원점을 회전 중심으로 하여, 도 17의 A에 도시하는 초점 검출 화소(610)를 시계방향으로 225° 회전시킨 것이다. 이 초점 검출 화소(640)는, 마이크로 렌즈(311)의 좌하우상(y=-x의 선으로 분할)방향으로 동분할된 광 중의 축(L1)으로부터 먼 영역(광 분포 영역(A2))의 조사광을 수광할 수 있다.
이와 같이, 도 17 및 18에 도시하는 초점 검출 화소(610 내지 640)에서는, 초점 검출 화소에 입사하는 F값 "1.4"의 조사광 중의 낮은 F값(예를 들면, F값 "5.6" 이하)일 때에만 조사하는 광을 한 쌍의 수광 소자로 수광할 수 있다. 이에 의해, 제어부(140)는, 낮은 F값일 때에만 조사하는 광에 의거하여 초점을 조정할 수 있다.
[이미지 센서에서의 초점 검출 화소의 배치예]
도 20 및 도 21에서는, 제 1의 실시의 형태에서 도시한 초점 검출 에어리어(210 및 220)에 상당하는 초점 검출 화소가 배치되는 영역의 한 예로서, 초점 검출 에어리어(250) 및 초점 검출 에어리어(260)를 도시한다.
도 20은, 제 2의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어(250)에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도이다.
초점 검출 에어리어(250)는, 도 10에서 도시한 초점 검출 에어리어(250)에서의 초점 검출 화소(510 및 520) 대신에 초점 검출 화소(610 및 620)를 마련한 것이다. 이 초점 검출 에어리어(250)와 같은 영역이 이미지 센서(200)에 마련된다.
도 21은, 제 2의 실시의 형태의 초점 검출 에어리어(260)에서의 화소 배치의 한 예를 도시하는 모식도이다.
초점 검출 에어리어(260)는, 도 11에서 도시한 초점 검출 에어리어(220)에서의 초점 검출 화소(510 내지 540) 대신에 초점 검출 화소(610 내지 640)를 마련한 것이다. 이 초점 검출 에어리어(260)와 같은 영역이 이미지 센서(200)에 마련된다.
이와 같이 제 2의 실시의 형태에서는, 초점 검출 화소(410 내지 440) 및 초점 검출 화소(610 내지 640)를 이미지 센서(200)에 마련함에 의해, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로, 포커스의 조정을 정밀도 좋게 행할 수 있다.
[위상차 검출례]
도 22 및 도 23은, 제 2의 실시의 형태에서의 위상차 검출례를 도시하는 모식도이다. 도 22에서는, 도 13에서 도시한 포커스의 어긋남이 큰 경우에 있어서의 위상차 검출례에 상당하는 한 예를 도시한다. 또한, 도 23에서는, 도 15에서 도시한 포커스의 어긋남이 작은 경우에 있어서의 위상차 검출례에 상당하는 한 예를 도시한다.
도 22는, 제 2의 실시의 형태에서의 포커스의 어긋남이 큰 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면이다.
화상 데이터(841)는, 초점 검출 화소(410)로부터의 초점 조정 신호로부터 생성하는 화상 데이터를 모식적으로 도시한다. 이 화상 데이터(841)는, 도 13에서 도시한 화상 데이터(811)와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
화상 데이터(842)는, 초점 검출 화소(610)로부터의 초점 조정 신호로부터 생성한 화상 데이터(초점 조정용 화상 데이터)를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 또한, 이 화상 데이터(842)에는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(G1)와, 제 2 수광 소자 화상 데이터(G2)가 도시되어 있다.
제 1 수광 소자 화상 데이터(G1)는, 초점 검출 화소(610)의 제 1 수광 소자(601)가 공급하는 초점 조정 신호에 의거하여 생성된 화상 데이터이다. 제 2 수광 소자 화상 데이터(G2)는, 초점 검출 화소(610)의 제 2 수광 소자(602)가 공급하는 초점 조정 신호에 의거하여 생성된 화상 데이터이다. 이 제 1 수광 소자 화상 데이터(G1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(G2)는, 도 13에서 도시한 제 1 수광 소자 화상 데이터(D1) 및 제 2 수광 소자 화상 데이터(D2)와 개략 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
초점 검출 비교 화상 데이터(843)는, 초점 검출할 때에 비교하는 2개의 화상 데이터를 모식적으로 도시한다. 이 초점 검출 비교 화상 데이터(843)는, 도 13에서 도시한 초점 검출 비교 화상 데이터(813)와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
이와 같이, 포커스의 어긋남이 큰 경우에 있어서, 초점 검출 화소(510) 대신에 초점 검출 화소(610)를 이용하였다고 하여도, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로 하여 포커스를 조정할 수 있다.
도 23은, 제 2의 실시의 형태에서의 포커스의 어긋남이 작은 경우에 있어서의 위상차 검출례를 도시하는 도면이다.
화상 데이터(851)는, 초점 검출 화소(410)로부터의 초점 조정 신호로부터 생성하는 화상 데이터를 모식적으로 도시한다. 이 화상 데이터(851)는, 도 13에서 도시한 화상 데이터(811)와 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
화상 데이터(852)는, 초점 검출 화소(610)로부터의 초점 조정 신호로부터 생성하는 화상 데이터를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 이 화상 데이터(852)에는, 제 1 수광 소자 화상 데이터(G1)와, 제 2 수광 소자 화상 데이터(G2)가 도시되어 있다. 또한, 이 화상 데이터(852)의 설명은, 도 15에서 도시한 화상 데이터(832) 및 도 23에서 도시한 화상 데이터(842)의 설명과 개략 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
이와 같이, 포커스의 어긋남이 작은 경우에서 초점 검출 화소(510) 대신에 초점 검출 화소(610)를 이용하였다고 하여도, 제 1의 실시의 형태와 마찬가지로 하여, 포커스를 조정할 수 있다.
또한, 초점 검출 화소(610)는, 축(L1)으로부터 먼 영역(예를 들면, 광 분포 영역(A2))에 조사하는 광(입사각도가 크기 때문에, 포커스가 어긋나면 재빠르게 확산하여 상이 흐려지는 광)만을 수광한다. 이 때문에, 초점 검출 화소(610)의 초점 조정용 화상 데이터는, 초점 검출 화소(510)의 초점 조정용 화상 데이터와 비교하여, 포커스의 어긋남에 대한 상의 변화가 커진다.
<3. 제 3의 실시의 형태>
제 1의 실시의 형태 및 제 2의 실시의 형태에서의 초점 검출 화소는, 1개의 초점 검출 화소에 한 쌍의 수광 소자를 구비하고 있기 때문에, 2개의 초점 조정 신호를 생성한다. 그 때문에, 이 2개의 초점 조정 신호의 판독 방식을 궁리함에 의해, 포커스 제어의 속도를 향상시킬 수 있다. 그래서, 제 3의 실시의 형태에서는, 2개의 초점 조정 신호중의 하나의 초점 조정 신호의 판독에만 사용하는 제 2의 신호선을 마련하는 예에 관해 설명한다.
[이미지 센서의 구성례]
도 24의 A 및 도 25의 B는, 제 3의 실시의 형태에서의 이미지 센서(200)의 신호선의 한 예를 도시한 모식도이다.
이 도 24의 A 및 도 24의 B에서는, 종래의 촬상 장치에서의 이미지 센서(200)와 같은 신호선에 접속된 촬상 화소(310), 초점 검출 화소(410 및 510)와, 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 화소(310), 초점 검출 화소(730 및 740)를 도시한다.
도 24의 A에는, 종래의 촬상 장치에서의 이미지 센서(200)와 마찬가지로 하여 신호선에 접속되는 촬상 화소(310) 및 초점 검출 화소(410 및 510)가 모식적으로 도시되어 있다. 이 도 22의 A에서는, 상단에 초점 검출 화소(410)가 도시되고, 중앙에 촬상 화소(310)가 도시되고, 하단에 초점 검출 화소(510)가 도시되어 있다.
또한, 촬상 화소(310)로서, 수광 소자(314), FD(Floating Diffusion)(316) 및 앰프(317)가 도시되어 있다. 또한, 초점 검출 화소(410)로서, 제 1 수광 소자(401), 제 2 수광 소자(402), FD(416) 및 앰프(417)가 도시되어 있다. 또한, 초점 검출 화소(510)로서, 제 1 수광 소자(501), 제 2 수광 소자(502), FD(516) 및 앰프(517)가 도시되어 있다.
그리고, 촬상 화소(310)에서의 수광 소자(314)와, 초점 검출 화소(410)에서의 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)는, 제 1의 실시의 형태에서 도시한 것과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다. 또한, 초점 검출 화소(510)에서의 제 1 수광 소자(501) 및 제 2 수광 소자(502)는, 제 1의 실시의 형태에서 도시한 것과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
FD(316), FD(416) 및 FD(516)는, 촬상 화소(310), 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)의 플로팅·디퓨전이다. 이 FD(316), FD(416) 및 FD(516)는, 수광 소자의 전하를 검출한다. 이 FD(316), FD(416) 및 FD(516)는, 검출한 전하를 전압으로 바꾸어서 앰프(317), 앰프(417) 및 앰프(517)에 공급한다.
앰프(317), 앰프(417) 및 앰프(517)는, FD(316), FD(416) 및 FD(516)로부터 공급된 전압을 증폭하는 것이다. 이 앰프(317), 앰프(417) 및 앰프(517)는, 증폭한 전압을 제 1 열신호선(710)에 공급한다.
제 1 열신호선(710)은, 촬상 화소(310)가 생성한 촬상 신호와, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)가 생성한 초점 조정 신호를 판독하기 위한 신호선이다. 촬상 신호 및 초점 조정 신호는, 이 제 1 열신호선(710)을 통하여 신호 처리부(130)에 판독된다. 예를 들면, 우선, 도 24의 A의 상단의 초점 검출 화소(410)에서의 제 1 수광 소자(401)의 초점 조정 신호가 판독된다. 계속해서, 상단의 초점 검출 화소(410)에서의 제 2 수광 소자(402)의 초점 조정 신호가 판독되고, 그리고, 중앙의 촬상 화소(310)의 촬상 신호가 판독된다. 그 후, 하단의 초점 검출 화소(510)에서의 제 1 수광 소자(501)의 초점 조정 신호가 판독되고, 최후로, 하단의 초점 검출 화소(510)에서의 제 2 수광 소자(502)의 초점 조정 신호가 판독된다.
이와 같이, 1개의 신호선을 통하여 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)의 초점 조정 신호을 판독한 경우에는, 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)의 각각으로부터 초점 조정 신호의 판독을 2회씩 행할 필요가 생긴다.
도 24의 B에는, 제 3의 실시의 형태에서의 이미지 센서(200)의 신호선이 접속된 촬상 화소(310), 초점 검출 화소(410) 및 초점 검출 화소(510)가 모식적으로 도시되어 있다. 이 도 24의 B에서는, 상단에 초점 검출 화소(730)가 도시되고, 중앙에 촬상 화소(310)가 도시되고, 하단에 초점 검출 화소(740)가 도시되어 있다.
제 1 열신호선(710)에는, 촬상 화소(310)(중앙), 초점 검출 화소(730)의 제 2 수광 소자(402) 및 초점 검출 화소(740)의 제 2 수광 소자(502)가 접속된다. 제 2 열신호선(720)에는, 초점 검출 화소(730)의 제 1 수광 소자(401) 및 초점 검출 화소(740)의 제 1 수광 소자(501)가 접속된다.
여기서는, 도 24의 A에서 도시한 종래의 촬상 장치에서의 이미지 센서(200)와의 차이에 관해 설명한다. 또한, 초점 검출 화소(730), 초점 검출 화소(740) 및 제 2 열신호선(720) 이외는, 도 24의 A에서 도시한 것과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.
초점 검출 화소(730)는, 도 24의 A에서 도시한 초점 검출 화소(410)의 제 1 수광 소자(401) 및 제 2 수광 소자(402)가, 제 1 열신호선(710) 및 제 2 열신호선(720)에 제각기 접속된 것이다. 이 초점 검출 화소(730)는, 제 1 수광 소자(401)의 전하를 검출하여 전압으로 변환하기 위한 FD(733)와, 그 변환된 전압을 증폭하기 위한 앰프(734)를 구비한다. 또한, 이 초점 검출 화소(730)는, 제 2 수광 소자(402)의 전하를 검출하여 전압으로 변환하기 위한 F(731)와, 그 변환된 전압을 증폭하기 위한 앰프(732)를 구비한다.
초점 검출 화소(740)는, 도 24의 A에서 도시한 초점 검출 화소(510)의 제 1 수광 소자(501) 및 제 2 수광 소자(502)가, 제 1 열신호선(710) 및 제 2 열신호선(720)에 제각기 접속된 것이다. 이 초점 검출 화소(740)는, 제 1 수광 소자(501)의 전하를 검출하여 전압으로 변환하기 위한 FD(743)과, 그 변환된 전압을 증폭하기 위한 앰프(744)를 구비한다. 또한, 이 초점 검출 화소(740)는, 제 2 수광 소자(502)의 전하를 검출하여 전압으로 변환하기 위한 FD(741)와, 그 변환된 전압을 증폭하기 위한 앰프(742)를 구비한다.
제 2 열신호선(720)은, 초점 검출 화소(730)에서의 제 1 수광 소자(401) 및 초점 검출 화소(740)에서의 제 1 수광 소자(501)가 생성한 초점 조정 신호를 판독하기 위한 신호선이다. 이 제 2 열신호선(720)은, 제 1 열신호선(710)이 초점 검출 화소(730)의 제 2 수광 소자(402)의 초점 조정 신호를 취출하는 타이밍과 동시에, 초점 검출 화소(730)에서의 제 1 수광 소자(401)의 초점 조정 신호를 취출한다. 또한, 이 제 2 열신호선(720)은, 제 1 열신호선(710)이 초점 검출 화소(740)의 제 2 수광 소자(502)의 초점 조정 신호를 취출하는 타이밍과 동시에, 초점 검출 화소(740)에서의 제 1 수광 소자(501)의 초점 조정 신호를 취출한다.
이와 같이, 본 발명의 제 3의 실시의 형태에서는, 제 2 열신호선(720)을 마련함에 의해, 신호 처리부(130)에의 초점 조정 신호의 공급에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 이에 의해, 초점 조정용 화상 데이터의 생성에 걸리는 시간이 단축되고, 포커스 제어에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시의 형태에 의하면, 축(L1)에 가까운 영역에 조사하는 광을 수광하는 수광 소자와, 축(L1)으로부터 먼 영역에 조사하는 광을 수광하는 수광 소자를 이미지 센서에 마련함에 의해, 포커스 조정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시의 형태는 본 발명을 구현화하기 위한 한 예를 나타낸 것이고, 본 발명의 실시의 형태에서의 명시한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태에서의 사항과, 특허청구의 범위에서의 발명 특정 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 마찬가지로, 특허청구의 범위에서의 발명 특정 사항과, 이것과 동일 명칭을 붙인 본 발명의 실시의 형태에서의 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 단, 본 발명은 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 실시의 형태에 여러 가지의 변형을 행함에 의해 구현화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시의 형태에서 설명한 처리 순서는, 이들 일련의 순서를 갖는 방법으로서 파악하여도 좋고, 또한, 이들 일련의 순서를 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램 내지 그 프로그램을 기억하는 기록 매체로서 파악하여도 좋다. 이 기록 매체로서, 예를 들면, CD(Compact Disc), MD(MiniDisc), DVD(Digital Versatile Disk), 메모리 카드, 블루 레이 디스크(Blu-ray Disc(등록상표)) 등을 이용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 제 1 렌즈 및 상기 제 1 렌즈로부터 수광하는 제 1의 한 쌍의 수광 소자를 포함하는 광을 전기 신호로 변환하는 제 1 유닛 및
    제 2 렌즈 및 상기 제 2 렌즈로부터 수광하는 제 2의 한 쌍의 수광 소자를 포함하는 광을 전기 신호로 변환하는 제 2 유닛를 구비하고,
    상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 크기는 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 크기보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈의 광축으로부터 상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 거리는 상기 제 1 렌즈의 광축으로부터 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. (a) 제 1 렌즈 및 (b) 상기 제 1 렌즈로부터 수광하는 제 1의 한 쌍의 수광 소자를 포함하는 광을 전기 신호로 변환하는 제 1 유닛,
    (a) 제 2 렌즈 및 (b) 상기 제 2 렌즈로부터 수광하는 제 2의 한 쌍의 수광 소자를 포함하는 광을 전기 신호로 변환하는 제 2 유닛 및
    상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자 및 상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자로부터의 전기 신호를 처리하는 신호 처리부를 구비하고,
    상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 크기는 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 크기보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈의 광축으로부터 상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 거리는 상기 제 1 렌즈의 광축으로부터 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    제 1 유닛 및 제 2 유닛을 포함하는 초점 검출 영역을 갖는 이미지 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 (a) 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 전기 신호에 의거하여 제 1 유닛이 화상 데이터를 생성하고, (b) 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 전기 신호에 의거하여 제 2 유닛이 화상 데이터를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    (a) 신호 처리부로부터 화상 데이터를 수신하고, (b) 제 1 유닛에 상응하는 화상 데이터 또는 제 2 유닛에 상응하는 화상 데이터를 선택하고, (c) 선택된 화상 데이터에 의거하여 상간격을 산출하도록 구성된 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    촬상 렌즈를 더 구비하고,
    상기 제어부는 (a) 상간격에 의거하여 촬상 렌즈의 현재 상태가 초점맞춤인지 여부를 나타내는 초점 검출 신호를 생성하고, (b) 촬상 렌즈가 초점맞춤이 아닌 경우에 초점 검출 신호에 의거하여 촬상 렌즈의 위치에 관한 신호를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 재 10항에 있어서,
    상기 제어부는 (a) 다른 상간격을 산출하고, (b) 다른 상간격에 의거하여 촬상 렌즈가 초점맞춤인지 여부를 나타내는 다른 초점 검출 신호를 생성하고, (c) 촬상 렌즈가 초점맞춤이 아닌 경우에 다른 초점 검출 신호에 의거하여 촬상 렌즈의 위치에 관한 다른 신호를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 이미지 센서의 제 1의 한 쌍의 수광 소자로부터 전기 신호를 수신하고,
    이미지 센서의 제 2의 한 쌍의 수광 소자로부터 전기 신호를 수신하고,
    제 1의 한 쌍의 수광 소자 및 제 2의 한 쌍의 수광 소자로부터의 전기 신호를 처리하고,
    상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 외형은, 평면에서 보았을 때, 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 외형과 다른 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 크기는 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 크기보다 더 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈의 광축으로부터 상기 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 거리는 상기 제 1 렌즈의 광축으로부터 상기 제 1의 한 쌍의 수광 소자의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    제 1의 한 쌍의 수광 소자의 전기 신호에 의거하여 제 1 유닛이 화상 데이터를 생성하고, 제 2의 한 쌍의 수광 소자의 전기 신호에 의거하여 제 2 유닛이 화상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    화상 데이터를 제어부에 제공하고,
    상기 제어부는 (a) 신호 처리부로부터 화상 데이터를 수신하고, (b) 제 1 유닛에 상응하는 화상 데이터 또는 제 2 유닛에 상응하는 화상 데이터를 선택하고, (c) 선택된 화상 데이터에 의거하여 상간격을 산출하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제어부는 (a) 상간격에 의거하여 촬상 렌즈의 현재 상태가 초점맞춤인지 여부를 나타내는 초점 검출 신호를 생성하고, (b) 촬상 렌즈가 초점맞춤이 아닌 경우에 초점 검출 신호에 의거하여 촬상 렌즈의 위치에 관한 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
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