KR20140050556A - 촬상소자 및 촬상장치 - Google Patents

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KR20140050556A
KR20140050556A KR1020130123688A KR20130123688A KR20140050556A KR 20140050556 A KR20140050556 A KR 20140050556A KR 1020130123688 A KR1020130123688 A KR 1020130123688A KR 20130123688 A KR20130123688 A KR 20130123688A KR 20140050556 A KR20140050556 A KR 20140050556A
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코이치 후쿠다
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

촬상소자는, 결상광학계의 촬상 동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 화상형성용 화소와, 촬상 동공영역보다 작은 제1동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제1초점검출용 화소와, 촬상 동공영역보다 작은 제2동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제2초점검출용 화소를 구비한다. 상기 제1동공영역의 기하학적 중심이 상기 제2동공영역의 기하학적 중심과 다르다. 상기 제1초점검출용 화소의 마이크로렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심이, 상기 제1초점검출용 화소와 인접한 화상형성용 화소의 마이크로렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 상기 상기 제1초점검출용 화소의 편심과 다르다.

Description

촬상소자 및 촬상장치{IMAGE SENSOR AND IMAGE CAPTURING APPARATUS}
본 발명은, 촬상소자 및 그것을 사용한 촬상장치에 관한 것이다.
촬영 렌즈의 초점상태를 검출하는 방식의 하나로서, 각 화소에 마이크로렌즈가 형성된 2차원 촬상소자를 사용한 동공 분할 위상차방식(촬상면 위상차방식)에 의한 촬상장치가 제안되어 있다.
카메라 렌즈부 등의 광학계에 있어서, 입사동공은, 상기 렌즈의 정면에서 본 개구 조리개의 광학상이다. 상기 렌즈의 후방에서 본 개구의 대응한 화상은, 사출동공으로서 알려져 있다. 상기 개구 조리개의 화상은 카메라 렌즈부 이상의 특별한 거리에서 초점이 맞추어져 있고, 이 거리는 촬영렌즈의 동공거리로서 알려져 있다. 현대의 촬상소자는, 광 포획 효율을 향상시키기 위해서 상기 화소들 주변의 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 경우가 있다. 이에 따라, 상기 촬상소자는, 제한된 범위의 각도와 각 포토다이오드로부터 수광하는 것만 가능하므로, 상기 촬상소자는 마이크로렌즈를 통해 본 포토다이오드에 대한 개구부들의 화상인 입사동공을 갖는다. 상기 촬상소자의 입사동공거리는, 상기 마이크로렌즈를 통해 상기 개구부들이 초점이 맞추어져 있는 거리다.
미국 특허 제4410804호에는, 1개의 화소에 대하여, 1개의 마이크로렌즈와 복수로 분할된 광전변환부가 형성되어 있는 2차원 촬상소자를 사용한 촬상장치가 개시되어 있다. 분할된 광전변환부는, 1개의 마이크로렌즈를 거쳐서 촬영 렌즈의 사출 동공의 다른 영역으로부터 수광하도록 구성되어서, 동공분할을 행하고 있다. 이 촬상장치는, 이것들의 분할된 광전변환부에서 수광한 각각의 신호로부터 상 어긋남량을 구하여서 초점검출을 행하고, 그 분할된 광전변환부에서 수광한 신호들을 합하여서 촬상신호를 취득한다. 또한, 본 특허문헌에는, 상기 장치가, 각 화소에서 좌우로 분할된 광전변환부에서 수광한 시차신호를, 우안용과 좌안용으로 따로따로 표시함으로써 입체화상을 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다. 일본국 공개특허공보 특개2000-156823호에는, 복수의 화상 형성용 화소로 이루어진 2차원 촬상소자에, 부분적으로 한 쌍의 초점검출용 화소가 배치된 촬상장치가 개시되어 있다. 한 쌍의 초점검출용 화소는, 개구부를 가지는 차광층에 의해, 촬영 렌즈의 사출 동공의 다른 영역으로부터 수광하도록 구성되어서, 동공분할을 행하고 있다. 이 촬상장치는, 2차원 센서의 대부분에 배치된 화상형성용 화소로 촬상신호를 취득하고, 부분적으로 상기 촬상소자에 배치된 상기 초점검출용 화소의 신호로부터 상 어긋남량을 구하여서 초점검출을 행한다.
예를 들면, 렌즈 교환식 카메라를 생각해본다. 이 경우에, 상기 촬영 렌즈의 사출 동공거리와 상기 촬상소자의 입사동공거리가 다른 경우, 촬상소자의 상높이가 높게 되면, 촬영 렌즈의 사출 동공과 촬상소자의 입사동공간의 동공 어긋남이 생긴다. 또한, 양산 변동으로 인해, 마이크로렌즈와 분할된 광전변환부와의 사이나, 마이크로렌즈와 개구부를 가지는 차광층과의 사이의 위치 어긋남에 의해, 촬영 렌즈의 사출 동공과 촬상소자의 입사동공과의 사이에서 동공 어긋남이 생긴다. 촬상면 위상차방식에 의한 초점검출에서는, 동공 어긋남이 생김에 따라, 동공분할된 각 동공부분영역의 비대칭성이 커지고, 초점검출 정밀도가 저하하게 된다.
일본국 공개특허공보 특개2009-15164호에는, 동공 어긋남에 대응하기 위해서, 마이크로렌즈와 분할된 광전변환부간에 위치 결정을 행하기 위한 다른 어긋남량에 의해 서로 어긋난 복수의 초점 검출용 화소를 배치해두는 기술이 개시되어 있다. 이 기술은, 촬영 렌즈와 초점검출을 행하는 상높이에 따라, 동공분할된 각각의 동공부분 영역의 비대칭성을 최소화하는 초점검출용 화소를 선택함으로써 상기 촬상면 위상차방식에 의한 초점검출을 행한다.
그렇지만, 실제의 촬상소자에서는, 각 화소의 크기가 유한하기 때문에, 분할된 광전변환부나 개구부들을 가지는 차광층이 화소내부에서 어긋나 있는 어긋남량에는 상한이 있다. 이에 따라 촬상소자의 주변 상높이에서의 동공 어긋남에 대응할 수 없고, 초점검출 정밀도가 저하하게 된다. 그 후, 이것은, 동공분할 위상차방식에 의한 초점검출 가능한 상높이 범위를 한정한다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 촬상면에서의 동공분할 위상차방식에 의한 초점검출에 있어서, 초점검출 가능한 상높이 범위를 확대한다.
본 발명의 제1 국면에 따른 촬상소자는, 결상광학계의 촬상 동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 화상형성용 화소; 상기 촬상 동공영역보다 작은 제1동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제1초점검출용 화소; 및 상기 촬상 동공영역보다 작은 제2동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제2초점검출용 화소를 구비한 촬상소자로서, 상기 제1동공영역의 기하학적 중심이 상기 제2동공영역의 기하학적 중심과 다르고, 상기 제1초점검출용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심이 상기 제1초점검출용 화소와 인접한 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다르고, 상기 제1초점검출용 화소는, 상기 제1초점검출용 화소의 상기 렌즈와 상기 제1초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제1개구부를 가지는 제1차광층을 구비하고, 상기 제2초점검출용 화소는, 상기 제2초점검출용 화소의 상기 렌즈와 상기 제2초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제2개구부를 가지는 제2차광층을 구비하고, 상기 제1초점검출용 화소 및 상기 제2초점검출용 화소의 각 렌즈의 상기 각 화소의 중심에 대한 편심의 방향이, 상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 상기 화소의 중심에 대한 편심의 방향과 반대 방향이다.
본 발명의 제2 국면에 따른 촬상소자는, 결상광학계의 촬상 동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 화상형성용 화소와, 상기 촬상 동공영역보다 작은 제1동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제1초점검출용 화소와, 상기 촬상 동공영역보다 작은 제2동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제2초점검출용 화소를 구비한, 촬상소자로서, 상기 복수의 화상형성용 화소는, 상기 결상광학계의 광축과 직교하는 제1의 방향으로 배열되고, 상기 복수의 제1초점검출용 화소는, 상기 복수의 화상형성용 화소로부터, 상기 제1의 방향과 직교하는 제2의 방향과 상기 광축의 방향으로부터 어긋나도록, 상기 제1의 방향으로 배열되고, 상기 복수의 제2초점검출용 화소는, 상기 복수의 화상형성용 화소로부터 상기 제2의 방향으로 어긋나도록, 상기 제1의 방향으로 배열되고, 상기 제1초점검출용 화소는, 상기 제1초점검출용 화소의 렌즈와 상기 제1초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제1개구부를 가지는 제1차광층을 구비하고, 상기 제2초점검출용 화소는, 상기 제2초점검출용 화소의 렌즈와 상기 제2초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 상기 제1의 방향으로 상기 제1의 개구부의 위치와 다른 위치에 배치된 제2개구부를 가지는 제2차광층을 구비하고, 상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치는, 상기 제1초점검출용 화소의 광전변환부의 기하학적 중심에 대하여 상기 제1의 방향으로 편심하고 있고, 상기 제1의 방향에서의 동일 상높이에 있어서, 상기 제1초점검출용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심이, 상기 제1의 방향으로 상기 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다르고, 상기 제1의 방향에서의 동일 상높이에 있어서, 상기 제2초점검출용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심은, 상기 제1의 방향으로 상기 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다르고, 상기 제1의 방향으로 상기 제1초점검출용 화소 및 상기 제2초점검출용 화소의 각 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심의 방향이, 상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 화소의 중심에 대한 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 편심의 방향과 반대 방향이다.
본 발명의 제3 국면에서는, 상술한 것과 같은 촬상장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도1은, 본 발명의 실시예에 따른 촬상장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도;
도2는, 본 발명의 실시예에 있어서의 화소배열의 개략도;
도3a, 3b는, 제1의 실시예에 있어서의 구성1의 제1초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도4a, 4b는, 제1의 실시예에 있어서의 구성1의 제2초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도5a, 5b는, 제1의 실시예에 있어서의 화상형성용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도6a∼6c는, 제1의 실시예에 있어서의 구성1의 동공분할을 설명하는 개략도;
도7a, 7b는, 제1의 실시예에 있어서의 구성2의 제1초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도8a, 8b는, 제1의 실시예에 있어서의 구성2의 제2초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도9a∼9c는, 제1의 실시예에 있어서의 구성2의 동공분할을 설명하는 개략도;
도10a, 10b는, 제1의 실시예에 있어서의 구성3의 제1초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도11a, 11b는, 제1의 실시예에 있어서의 구성3의 제2초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도12a∼12c는, 제1의 실시예에 있어서의 구성3의 동공분할을 설명하는 개략도;
도13a∼13c는, 동공 어긋남을 설명하는 개략도;
도14a, 14b는, 동공 어긋남을 설명하는 개략도;
도15a, 15b는, 제2의 실시예에 있어서의 구성1의 제1초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도16a, 16b는, 제2의 실시예에 있어서의 구성1의 제2초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도17a, 17b는, 제2의 실시예에 있어서의 화상형성용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도;
도18a, 18b는, 제2의 실시예에 있어서의 구성2의 제1초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도; 및
도19a, 19b는, 제2의 실시예에 있어서의 구성2의 제2초점검출용 화소를 각각 나타내는 개략적인 평면도와 개략적인 단면도다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서, 첨부도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
(제1의 실시예)
[전체 구성]
도1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 촬상소자를 가지는 카메라인 촬상장치의 구성을 나타내는 블록도다. 도1을 참조하면, 참조번호 101은 결상광학계의 선단에 배치된 제1렌즈 군이고, 광축방향으로 진퇴 가능하게 유지되고; 102는 조리개/셔터로서, 그 개구경을 조절함으로써 촬영시의 광량조절을 행하는 것 이외에, 정지 화상 촬영시에는 노광 초시 조절용 셔터로서도 기능하고; 103은 제2렌즈 군이다. 조리개/셔터(102) 및 제2렌즈 군(103)은 일체로 광축방향으로 진퇴하여, 제1렌즈 군(101)의 진/퇴 동작과의 연동에 의해, 변배작용(줌 기능)을 행한다.
참조번호 105는 제3렌즈 군으로, 광축방향으로 진퇴하여, 초점조절을 행하고; 106은 광학적 로패스(low-pass) 필터로서, 촬영 화상의 가짜색이나 모아레(moire)를 경감하기 위한 광학소자; 107은 2차원 CMOS 포토센서와 주변회로로 구성된 촬상소자다.
참조번호 111은 줌 액추에이터로, (도면에 나타내지 않은) 캠통을 회동하여서 제1렌즈 군(101), 제2렌즈 군(103) 및 제3렌즈 군(105)을 광축방향으로 진퇴구동하여, 변배조작을 행한다. 참조번호 112는 조리개 셔터 액추에이터로, 조리개/셔터(102)의 개구경을 제어해서 촬영 광량을 조절함과 아울러, 정지 화상 촬영시의 노광 시간을 제어한다. 참조번호 114는 포커스 액추에이터로, 제3렌즈 군(105)을 광축방향으로 진퇴구동해서 초점조절을 행한다.
참조번호 115는 촬영시의 피사체 조명용 전자 플래쉬를 의미한다. 이 플래쉬로서는, 크세논 관을 사용한 섬광 조명 장치가 적합하게 사용된다. 그렇지만, 연속 발광하는 LED를 구비한 조명 장치를 사용해도 된다. 참조번호 116은 AF보조광 장치로, 소정의 개구 패턴을 가진 마스크의 상을, 투광 렌즈를 거쳐서 피사계에 투영하고, 어두운 피사체 혹은 저콘트라스트 피사체에 대한 초점검출 성능을 향상시킨다.
참조번호 121은, 카메라 본체의 여러 가지의 제어를 행하는 카메라내CPU로, 연산부, ROM, RAM, A/D컨버터, D/A컨버터, 및 통신 인터페이스 회로를 구비한다. 그리고, CPU(121)는, ROM에 기억된 소정의 프로그램에 의거하여 카메라가 가지는 각종 회로를 구동하고, AF, 촬영, 화상처리 및 기록을 포함하는 일련의 동작을 실행한다.
참조번호 122는 전자 플래쉬 제어회로로, 촬영 동작에 동기해서 전자 플래쉬(115)를 온/오프 제어하고; 123은 보조광 구동회로로, 초점검출 동작에 동기해서 AF보조광 장치(116)를 온/오프 제어하고; 124는 촬상소자 구동회로로, 촬상소자(107)의 촬상동작을 제어함과 아울러, 취득한 화상신호를 A/D변환해서 CPU(121)에 송신하며; 125는 화상처리회로로, 촬상소자(107)가 취득한 화상의 γ변환, 컬러 보간 및 JPEG압축 등의 처리를 행한다.
참조번호 126은 포커스 구동회로로, 초점검출 결과에 의거하여 포커스 액추에이터(114)를 구동/제어하여, 제3렌즈 군(105)을 광축방향으로 진퇴구동해서 초점조절을 행하고; 128은 조리개 셔터 구동회로로, 조리개 셔터 액추에이터(112)를 구동/제어해서 조리개/셔터(102)의 개구를 제어하고; 129는 줌 구동회로로, 촬영자가 행한 줌 조작에 따라 줌 액추에이터(111)를 구동한다.
참조번호 131은 LCD등의 표시기로, 카메라의 촬영 모드에 관한 정보, 촬영전의 프리뷰 화상, 촬영후의 확인용 화상, 초점검출시의 합초 상태 표시 화상등을 표시하고; 132는 조작 스위치 군으로, 전원 스위치, 릴리즈(촬영 트리거) 스위치, 줌 조작 스위치, 촬영 모드 선택 스위치 등으로 구성되고; 133은 착탈가능한 플래시 메모리로, 촬영된 화상을 기록한다.
[촬상소자]
도2는 제1의 실시예에 있어서의 촬상소자의 화소배열을 나타내는 개략도다. 도2는, 제1의 실시예의 2차원 CMOS센서(촬상소자)의 화소배열을, 20(열)×20(행) 화소의 범위내에 나타낸 것이다. 도2에 나타낸 20(열)×20(행) 화소의 다수의 배열을 면 위에 배치하고, 고해상도 화상의 취득을 가능하게 하고 있다. 본 실시예에서는, 화소 피치가 4㎛, 유효 화소수가 가로 5575열×세로 3725행=약 2000만 화소, 및 촬상화면 사이즈가 22.3mm(가로)×14.9mm(세로)의 촬상소자를 예로 든다.
본 실시예에 있어서, 도2에 나타낸 2(행)×2(열)의 초점검출용 화소군(200)은, R(빨강)의 분광감도를 가지는 화소200R이 좌상에, G(초록)의 분광감도를 가지는 화소200G가 우상과 좌하에, B(파랑)의 분광감도를 가지는 화소200B가 우하에 배치되어 있다. 도2에 나타낸 2(행)×2(열)의 화소군210(220, 230, 240 또는 250)은, G의 분광감도를 갖고 우상과 좌하에 배치된 2개의 화상형성용 화소 210G(220G, 230G, 240G 또는 250G)를 구비한다. 또한, 이 화소군은, 좌상에 배치된 W(화이트)의 분광감도를 가지는 제1초점검출용 화소210SA(220SA, 230SA, 240SA 또는 250SA)와, 우하에 배치된 W의 분광감도를 가지는 제2초점검출용 화소210SB(220SB, 230SB, 240SB 또는 250SB)를 구비한다.
[구성1]
구성1의 초점검출용 화소군(230)에 대해서, 이하에 설명한다. 도3a는 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제1초점검출용 화소230SA를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도3b는 도3a의 a-a단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도4a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제2초점검출용 화소230SB를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도4b는, 도4a의 b-b단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도5a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 화상형성용 화소230G를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도5b는 도5a의 c-c단면을 -y측으로부터 본 단면도다.
도3a∼도5b에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시예의 제1초점검출용 화소230SA, 제2초점검출용 화소230SB 및 화상형성용 화소230G 각각에서는, p형 층(300)과 n형 층(301)의 사이에 n-진성(intrinsic)층(302)을 끼운 pin구조의 포토다이오드(광전변환부)PD가 형성된다. 광전변환부PD의 영역은, n-진성층(302)에 형성된 공핍층의 영역과 소수 캐리어가 확산하는 거리만큼 확장되는 그 주변 영역과 같고, 거의 n-진성층(302)과 n형 층(301)의 총 영역과 겹친다. 필요에 따라서, n-진성층(302)을 생략하고, p-n 접합 포토다이오드를 형성해도 된다. 각 화소의 수광측에는, 입사광을 초점을 맞추기 위한 마이크로렌즈(305)가 형성된다.
도3a, 3b에 나타낸 제1초점검출용 화소230SA에서는, 마이크로렌즈(305)와 광전변환부PD와의 사이에, 제1개구부를 가지는 제1차광층(330a)이 형성되고, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여, 제1개구부의 기하학적 중심이 -x방향으로 편심해서 구성된다.
도4a, 4b에 나타낸 제2초점검출용 화소230SB에서는, 마이크로렌즈(305)와 광전변환부PD와의 사이에, 제2개구부를 가지는 제2차광층(330b)이 형성되고, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여, 제2개구부의 기하학적 중심이 +x방향으로 편심해서 구성된다.
구성1에서는, 제1차광층(330a)의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층(330b)의 제2개구부의 기하학적 중심이 다르다. 또한, 제1차광층(330a)의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층(330b)의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심과 대략 일치시킨다.
본 실시예에서는 촬상소자를 구동하기 위한 배선층을 이용해서 제1개구부를 가지는 제1차광층과 제2개구부를 가지는 제2차광층을 형성한다. 즉, 그 형성된 층들은, 상기 배선층과 차광층을 겸한다.
본 실시예에서는, 제1초점검출용 화소는, 제1초점검출용 화소의 마이크로렌즈와 제1초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제1개구부를 가지는 제1차광층을 구비하고 있다. 또한, 제2초점검출용 화소는, 제2초점검출용 화소의 마이크로렌즈와 제2초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제2개구부를 가지는 제2차광층을 구비하고 있다.
도3a, 3b(도4a, 4b)에 나타낸 제1초점검출용 화소230SA(제2초점검출용 화소230SB)에 입사한 광은, 마이크로렌즈(305)에 의해 집광된다. 그리고, 상기 집광된 광의 일부는, 제1차광층(330a)(제2차광층(330b))의 제1개구부(제2개구부)를 통과하고, 광전변환부PD에서 수광된다. 광전변환부PD에서는, 수광량에 따라 전자-정공 쌍을 생성하여, 공핍층을 통해 분리한다. 그 후, 광전변환부PD는, 부전하의 전자를 n형 층(301)에 축적하고, 또한, 상기 정공을 정전압원(미도시됨)에 접속된 p형 층(300)을 통해서 촬상소자외부에 배출한다.
초점검출용 화소에 대하여, 도5a, 5b에 나타낸 화상형성용 화소230G에서는, 배선층(330c)은 화소주변부에만 형성되고, 화소중앙부에 차광층은 형성되지 않는다. 마이크로렌즈(305)와 광전변환부PD와의 사이에, G(초록)의 컬러 필터(도면에 나타내지 않는다)가 형성된다.
도6a∼6c는, 구성1에서의 화소에 형성된 차광층의 개구부와 동공분할과의 대응관계를 나타내는 개략도다. 도6a는, 제1초점검출용 화소230SA의 도3a의 a-a단면을 +y측으로부터 본 단면도이고, 결상광학계의 사출 동공면을 나타낸다. 도6b는, 제2초점검출용 화소230SB의 도4a의 b-b단면을 +y측으로부터 본 단면도이고 결상광학계의 사출 동공면을 나타낸다. 도6c는, 화상형성용 화소230G의 도5a의 c-c단면을 +y측으로부터 본 단면도이고 결상광학계의 사출 동공면을 나타낸다. 도6a∼6c 각각에서는, 사출 동공면의 좌표축과 일치시키기 위해서, 단면도의 x축과 y축을 도3a∼도5b 각각에 대하여 반전시킨다.
도6a∼6c를 참조하면, 참조번호 400은 결상광학계의 사출 동공; 500은 화상형성용 화소230G의 동공 강도분포(촬상 동공영역); 530a는 제1초점검출용 화소230SA의 동공 강도분포(제1동공영역); 및 530b는 제2초점검출용 화소230SB의 동공 강도분포(제2동공영역)다. 이때, 참조 기호 PD는 광전변환부다. 피사체로부터의 광빔은, 결상광학계의 사출 동공(400)을 통과해서 각 화소에 입사된다.
도6c를 참조하면, 화상형성용 화소의 촬상 동공영역(500)은, 광전변환부PD의 수광면과, 마이크로렌즈에 의해, 대략, 공역관계가 되어 있고, 화상형성용 화소를 통해 수광가능한 동공영역을 나타낸다. 동공거리가 수 10mm인데 반해, 마이크로렌즈의 직경은 수㎛다. 그 때문에, 마이크로렌즈의 조리개 값이 수만이 되므로, 수10mm레벨의 회절 흐려짐이 생긴다. 이 때문에, 광전변환부PD의 수광면의 상은, 명료한 영역이 아니지만, 수광율 분포를 나타낸다.
화상형성용 화소의 촬상 동공영역(500)은, 결상광학계의 사출 동공(400)을 통과한 광빔을 보다 많이 수광하도록 최대화된다. 또한, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심이, 소정의 동공거리로 결상광학계의 광축과 대략 일치한다.
도6a를 참조하면, 제1초점검출용 화소230SA의 제1동공영역(530a)에서, 제1차광층(330a)의 기하학적 중심이 -x방향으로 편심하고 있는 제1개구부와, 마이크로렌즈에 의해 대략 공역관계로 되어 있다. 또한, 도6a는, 제1초점검출용 화소230SA로 수광가능한 동공영역을 나타낸다. 제1초점검출용 화소230SA의 제1동공영역(530a)은, 화상형성용 화소의 촬상 동공영역(500)보다 작고, 동공면상에서 +X측에 기하학적 중심이 편심하고 있다.
도6b를 참조하면, 제2초점검출용 화소230SB의 제2동공영역530b에서, 제2차광층(330b)의 기하학적 중심이 +x방향으로 편심하고 있는 제2개구부와, 마이크로렌즈에 의해, 대략, 공역관계로 되어 있다. 또한, 도6b는, 제2초점검출용 화소230SB로 수광가능한 동공영역을 나타낸다. 제2초점검출용 화소230SB의 제2동공영역(530b)은, 화상형성용 화소의 촬상 동공영역(500)보다 작고, 동공면상에서 -Ⅹ측에 기하학적 중심이 편심하고 있다.
제1초점검출용 화소230SA의 제1동공영역(530a)의 기하학적 중심과 제2초점검출용 화소230SB의 제2동공영역(530b)의 기하학적 중심이 서로 다르고, 반대 방향으로 편심하고 있다. 이에 따라 결상광학계의 사출 동공(400)을 Ⅹ방향으로 동공분할 하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 제1차광층의 제1개구부의 기하학적 중심을 -y방향으로 편심시키고, 제2차광층의 제2개구부의 기하학적 중심을 +y방향으로 편심시키면, 결상광학계의 사출 동공(400)을 Y방향으로 동공분할 할 수 있다.
구성1에서는, 제1동공영역(530a)의 기하학적 중심과 제2동공영역(530b)의 기하학적 중심이 다르다. 또한, 제1동공영역(530a)의 기하학적 중심과 제2동공영역(530b)의 기하학적 중심과의 평균을, 소정의 동공거리로, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심과 대략 일치시킨다.
본 실시예의 촬상소자는, 결상광학계의 촬상 동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 화상형성용 화소와, 촬상 동공영역보다 작은 제1동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제1초점검출용 화소와, 그 촬상 동공영역보다 작은 제2동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제2초점검출용 화소를 구비하고, 제1동공영역의 기하학적 중심과 상기 제2동공영역의 기하학적 중심이 다르도록 구성된다.
[구성2]
구성2의 초점검출용 화소군(220)에 대해서 이하에 설명한다. 도7a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제1초점검출용 화소220SA를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도7b는, 도7a의 a-a단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도8a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제2초점검출용 화소220SB를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도8b는 도8a의 b-b단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 화상형성용 화소220G는, 구성1의 화상형성용 화소230G와 같다.
구성2에서, 제1초점검출용 화소220SA의 제1차광층(320a)의 제1개구부의 기하학적 중심은, 제2초점검출용 화소220SB의 제2차광층(320b)의 제2개구부의 기하학적 중심과 다르다. 또한, 제1차광층(320a)의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층(320b)의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 -x방향으로 편심시킨다.
이와 대조하여, 도2에 나타낸 초점검출용 화소군(240)의 제1초점검출용 화소240SA와 제2초점검출용 화소240SB는, 제1차광층의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여, +x방향으로 편심시킨다.
도9a∼9c는, 구성2에서의 화소에 형성되는 차광층의 개구부와 동공분할과의 대응관계를 설명하는 개략도다. 도9a는, 제1초점검출용 화소220SA의 도7a의 a-a단면을 +y측으로부터 본 단면도다. 도9b는, 제2초점검출용 화소220SB의 도8a의 b-b단면을 +y측으로부터 본 단면도이고, 결상광학계의 사출 동공면을 나타낸다. 도9a∼9c 각각에서 사출 동공면의 좌표축과 일치시키기 위해서, 단면도의 x축과 y축을 도7a∼도8b에 대하여 반전시키고 있다.
구성2에서, 제1초점검출용 화소220SA의 제1동공영역(520a)의 기하학적 중심은, 제2초점검출용 화소220SB의 제2동공영역(520b)의 기하학적 중심과 다르다. 제1동공영역(520a)의 기하학적 중심과 제2동공영역(520b)의 기하학적 중심과의 평균을, 소정의 동공거리로, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심에 대하여, +Ⅹ측에 편심시킨다.
이와 대조하여, 도2에 나타낸 초점검출용 화소군(240)의 제1초점검출용 화소240SA와 제2초점검출용 화소240SB는, 제1동공영역의 기하학적 중심과 제2동공영역의 기하학적 중심과의 평균이, 소정의 동공거리로, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심에 대하여, -Ⅹ측에 편심하도록 구성된다.
[구성3]
구성3의 초점검출용 화소군(210)에 대해서 이하에 설명한다. 도10a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제1초점검출용 화소210SA를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도10b는, 도10a의 a-a단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도11a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제2초점검출용 화소210SB를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도11b는, 도11a의 b-b단면을 -y측으로부터 본 제2초점검출용 화소210SB의 단면도다. 화상형성용 화소210G는, 구성1의 제1화상형성용 화소230G와 같다.
구성3에서, 제1초점검출용 화소210SA의 제1차광층(310a)의 제1개구부의 기하학적 중심은, 제2초점검출용 화소210SB의 제2차광층(310b)의 제2개구부의 기하학적 중심과 다르다. 제1차광층(310a)의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층(310b)의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 -x방향으로 편심시킨다. 제1초점검출용 화소210SA와 제2초점검출용 화소210SB의 마이크로렌즈를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 +x방향으로 편심시킨다.
이와 대조하여, 도2에 나타낸 초점검출용 화소군(250)의 제1초점검출용 화소250SA와 제2초점검출용 화소250SB는, 제1차광층의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여, +x방향으로 편심시킨다. 제1초점검출용 화소250SA와 제2초점검출용 화소250SB의 마이크로렌즈를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 -x방향으로 편심시킨다.
제1초점검출용 화소 및 제2초점검출용 화소의 마이크로렌즈의 편심이, 제1개구부의 기하학적 중심과 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 편심과 반대 방향으로 편심되어 있다.
본 실시예의 제1초점검출용 화소210SA의 제1차광층(310a)은, 촬상소자를 구동하기 위한 배선층으로 형성되어 있기 때문에, 제1차광층(310a)의 제1개구부는, 더욱 -x방향으로 편심시킬 수 없다. 그 대신, 제1초점검출용 화소210SA의 마이크로렌즈를 반대 방향의 +x방향으로 편심시킨다. 제1초점검출용 화소210SA의 마이크로렌즈에 대한 제1차광층(310a)의 제1개구부의 편심량을, 구성2와 비교하여 한층 더 증가시킬 수 있다. 화상형성용 화소210G의 마이크로렌즈는, 구성1과 같다.
도2에 나타나 있는 바와 같이, 화소군(210)을 구성하는 제1초점검출용 화소210SA와 화상형성용 화소210G는 서로 인접한다. 도10a, 10b에 나타낸 제1초점검출용 화소210SA의 마이크로렌즈의 편심은, 도5에 나타낸 화상형성용 화소210G의 마이크로렌즈의 편심과 다르다. 마찬가지로, 도2에 나타나 있는 바와 같이, 화소군(210)을 구성하는 제2초점검출용 화소210SB와 화상형성용 화소210G는 서로 인접한다. 도11a, 11b에 나타낸 제2초점검출용 화소210SB의 마이크로렌즈의 편심과, 도5a, 5b에 나타낸 화상형성용 화소210G의 마이크로렌즈의 편심이 다르다.
따라서, 본 실시예에서는, 제1초점검출용 화소210SA의 마이크로렌즈의 편심은, 본 실시예에서의 상기 인접한 화상형성용 화소210G의 마이크로렌즈의 편심과 다르다. 또한, 제2초점검출용 화소210SB의 마이크로렌즈의 편심은, 상기 인접한 화상형성용 화소210G의 마이크로렌즈의 편심과 다르다.
도12a∼12c는, 구성3에서의 화소에 형성된 차광층의 개구부와 동공분할과의 대응관계를 나타내는 개략도다. 도12a는, 제1초점검출용 화소210SA의 도10a의 a-a단면을 +y측으로부터 본 단면도이고, 결상광학계의 사출 동공면을 나타낸다. 도12b는, 제2초점검출용 화소210SB의 도11a의 b-b단면을 +y측으로부터 본 단면도이고, 결상광학계의 사출 동공면을 나타낸다. 도12a∼12c 각각에서 사출 동공면의 좌표축과 일치시키기 위해서, 단면도의 x축과 y축을 도10a∼도11b에 대하여 반전시키고 있다.
구성3에서, 제1초점검출용 화소210SA의 제1동공영역(510a)의 기하학적 중심은, 제2초점검출용 화소210SB의 제2동공영역(510b)의 기하학적 중심과 다르다. 제1동공영역(510a)의 기하학적 중심과 제2동공영역(510b)의 기하학적 중심과의 평균을, 소정의 동공거리로, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심에 대하여, +Ⅹ측으로 편심시킨다.
이와 대조하여, 도2에 나타낸 초점검출용 화소군(250)의 제1초점검출용 화소250SA와 제2초점검출용 화소250SB는, 제1동공영역의 기하학적 중심과 제2동공영역의 기하학적 중심과의 평균이, 소정의 동공거리로, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심에 대하여, -Ⅹ측으로 편심하도록 구성된다.
[초점검출]
도2에 나타낸 제1초점검출용 화소210SA(220SA, 230SA, 240SA 또는 250SA)를 x방향으로 규칙적으로 배열하고, 복수의 제1초점검출용 화소로부터 취득한 피사체상을 A상이라고 한다. 마찬가지로, 도2에 나타낸 제2초점검출용 화소210SB(220SB, 230SB, 240SB 또는 250SB)를 x방향으로 규칙적으로 배열하고, 복수의 제2초점검출용 화소로부터 취득한 피사체상을 B상이라고 한다. A상과 B상간의 상 어긋남량(상대 위치)으로부터 디포커스량(흐림량)을 산출하여서 초점검출을 행할 수 있다.
[동공 어긋남의 대응]
이하, 본 실시예에 있어서의 촬상소자의 주변 상높이에서의 동공 어긋남에의 대응에 관하여 설명한다. 도13a∼13c 및 도14a, 14b는, 촬상소자의 주변 상높이에 있어서의 제1초점검출용 화소의 제1동공영역, 제2초점검출용 화소의 제2동공영역, 및 결상광학계의 사출 동공간의 관계를 나타낸다.
도13a는, 결상광학계의 사출 동공거리Dl과 촬상소자의 설정 동공거리Ds가, 대략, 일치하는 경우를 나타낸다. 이 경우에는, 제1초점검출용 화소230SA의 제1동공영역(530a)과 제2초점검출용 화소230SB의 제2동공영역(530b)에 의해, 결상광학계의 사출 동공(400)이, 대략, 균등하게 동공분할된다.
이에 대하여, 도13b에 나타낸 결상광학계의 사출 동공거리Dl이 촬상소자의 상기 설정 동공거리Ds보다 짧은 경우나, 도13c에 나타낸 결상광학계의 사출 동공거리Dl이 촬상소자의 설정 동공거리Ds보다 긴 경우에는, 촬상소자의 주변 상높이에서는, 결상광학계의 사출 동공(400)이, 불균일하게 동공분할된다.
동공분할이 불균일해짐에 따라, A상과 B상의 강도도 불균일해진다(도13). 그 때문에, A상과 B상의 한쪽의 강도가 보다 커지고, 다른쪽의 강도가 보다 작아진다. A상과 B상의 강도가 주변 상높이 등으로 인해 크게 불균일해지므로, 그 얻어진 A상과 B상의 신호 중 한쪽의 강도가 충분할 수 없어서, 초점검출 성능이 저하하게 된다.
본 실시예에서는, 제1동공영역(510a)의 기하학적 중심과 제2동공영역(510b)의 기하학적 중심과의 평균을, 소정의 동공거리로, 촬상 동공영역(500)의 기하학적 중심에 대하여, +Ⅹ측으로 크게 편심시킨, 구성3의 제1초점검출용 화소210SA와 제2초점검출용 화소210SB를, 미리, 배치해둔다.
도14a, 14b는, 결상광학계의 사출 동공거리Dl과 촬상소자의 설정 동공거리Ds가 다르고, 주변 상높이에 있어서, 촬상소자의 설정 동공거리Ds에 해당한 위치의 동공면 위에, 결상광학계의 사출 동공(400)이 +Ⅹ측으로 크게 편심했을 경우를 나타낸다. 도14a는, +Ⅹ측으로 크게 편심한 결상광학계의 사출 동공(400)을, 구성1의 제1초점검출용 화소230SA의 제1동공영역(530a)과 제2초점검출용 화소230SB의 제2동공영역(530b)에 의해 동공분할한 경우다. 이 경우에, 동공 어긋남이 크고, 불균일한 동공분할이 일어난다. 이에 대하여, 도14b는, +Ⅹ측으로 편심한 결상광학계의 사출 동공(400)을, 구성3의 제1초점검출용 화소210SA의 제1동공영역(510a)과 제2초점검출용 화소210SB의 제2동공영역(510b)에 의해 동공분할된 경우를 나타낸다. 이 경우에, 주변 상높이에서도, 동공 어긋남을 감소시킬 수 있고, 균일한 동공분할을 행할 수 있다. 이것은, 초점검출 성능을 향상시킬 수 있다.
이상의 구성은, 촬상소자의 주변 상높이에서의 동공 어긋남에 따라 동공분할 위상차방식에 의해 초점검출 가능한 상높이 범위를 확대할 수 있다.
(제2의 실시예)
본 발명의 제2의 실시예에 대해서, 이하에 설명한다.
[구성1]
구성1의 초점검출용 화소군(230)에 대해서, 이하에 설명한다. 도15a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제1초점검출용 화소230SA를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도15b는, 도15a의 a-a단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도16a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제2초점검출용 화소230SB를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도16b는, 도16a의 b-b단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도17a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 화상형성용 화소230G를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도17b는, 도17a의 c-c단면을 -y측으로부터 본 단면도다.
도15b에 나타나 있는 바와 같이, 제1초점검출용 화소230SA는, 마이크로렌즈(305)와, 제1개구부를 가지는 제1차광층(330a)과의 사이에, 층내 렌즈(306)를 갖는다. 도16b에 나타나 있는 바와 같이, 제2초점검출용 화소230SB는, 마이크로렌즈(305)와, 제2개구부를 가지는 제2차광층(330b)과의 사이에, 층내 렌즈(306)를 갖는다. 도17b에 나타나 있는 바와 같이, 화상형성용 화소230G에는, 층내 렌즈(306)가 형성되지 않는다. 기타의 구성요소는, 상기 제1의 실시예의 구성1과 같다.
[구성2]
구성2의 초점검출용 화소군(220)의 제1초점검출용 화소220SA와 제2초점검출용 화소220SB의 각각에, 구성1과 같이, 층내 렌즈(306)가 형성된다. 초점검출용 화소군(240)의 제1초점검출용 화소240SA와 제2초점검출용 화소240SB에도 마찬가지로 적용한다. 기타의 구성요소는, 제1의 실시예의 구성2와 같다.
[구성3]
구성3의 초점검출용 화소군(210)에 대해서, 이하에 설명한다. 도18a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제1초점검출용 화소210SA를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도18b는, 도18a의 a-a단면을 -y측으로부터 본 단면도다. 도19a는, 도2에 나타낸 촬상소자의 1개의 제2초점검출용 화소210SB를, 촬상소자의 수광면측(+z측)으로부터 본 평면도다. 도19b는, 도19a의 b-b단면을 -y측으로부터 본 단면도다.
도18b에 나타나 있는 바와 같이, 제1초점검출용 화소210SA에서는, 마이크로렌즈(305)와, 제1개구부를 가지는 제1차광층(310a)과의 사이에, 층내 렌즈(306)가 +x방향으로 편심하도록 형성된다. 마이크로렌즈와 층내 렌즈로 구성된 합성 마이크로렌즈가, +x방향으로 편심되도록 구성된다. 마찬가지로, 제2초점검출용 화소210SB에서는, 마이크로렌즈(305)와, 제2개구부를 가지는 제2차광층(310b)과의 사이에, 층내 렌즈(306)가 +x방향으로 편심되도록 구성된다. 마이크로렌즈와 층내 렌즈로 구성된 합성 마이크로렌즈가, +x방향으로 편심되도록 구성된다. 기타의 구성요소는, 제1의 실시예의 구성3과 같다.
구성3에서, 제1초점검출용 화소210SA의 제1차광층(310a)의 제1개구부의 기하학적 중심은, 제2초점검출용 화소210SB의 제2차광층(310b)의 제2개구부의 기하학적 중심과 다르다. 제1차광층(310a)의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층(310b)의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 -x방향으로 편심시킨다. 제1초점검출용 화소210SA와 제2초점검출용 화소210SB의 합성 마이크로렌즈를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 +x방향으로 편심시킨다.
이와 대조하여, 도2에 나타낸 초점검출용 화소군(250)의 제1초점검출용 화소250SA와 제2초점검출용 화소250SB는, 제1차광층의 제1개구부의 기하학적 중심과 제2차광층의 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여, +x방향으로 편심시킨다. 제1초점검출용 화소250SA와 제2초점검출용 화소250SB의 합성 마이크로렌즈를, 광전변환부의 수광면의 기하학적 중심에 대하여 -x방향으로 편심시킨다.
본 실시예에서는, 제1초점검출용 화소 및 제2초점검출용 화소의 각 합성 마이크로렌즈의 편심이, 제1개구부의 기하학적 중심과 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 편심과 반대 방향으로 편심되어 있다. 제1초점검출용 화소 및 제2초점검출용 화소의 각 합성 마이크로렌즈가, 복수의 마이크로렌즈로 구성되어 있다.
그 밖의 구성요소는, 상기 제1의 실시예와 같다. 이상의 구성에 의해, 촬상소자의 주변 상높이에서의 동공 어긋남에 따라 동공분할 위상차방식에 의해 초점검출 가능한 상높이 범위를 확대하는 것이 가능하다.
본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예와 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

Claims (7)

  1. 결상광학계의 촬상 동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 화상형성용 화소;
    상기 촬상 동공영역보다 작은 제1동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제1초점검출용 화소; 및
    상기 촬상 동공영역보다 작은 제2동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제2초점검출용 화소를 구비한 촬상소자로서,
    상기 제1동공영역의 기하학적 중심이 상기 제2동공영역의 기하학적 중심과 다르고, 상기 제1초점검출용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심이 상기 제1초점검출용 화소와 인접한 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다르고,
    상기 제1초점검출용 화소는, 상기 제1초점검출용 화소의 상기 렌즈와 상기 제1초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제1개구부를 가지는 제1차광층을 구비하고,
    상기 제2초점검출용 화소는, 상기 제2초점검출용 화소의 상기 렌즈와 상기 제2초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제2개구부를 가지는 제2차광층을 구비하고,
    상기 제1초점검출용 화소 및 상기 제2초점검출용 화소의 각 렌즈의 상기 각 화소의 중심에 대한 편심의 방향이, 상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 상기 화소의 중심에 대한 편심의 방향과 반대 방향인, 촬상소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2초점검출용 화소의 상기 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심이, 상기 제2초점검출용 화소와 인접하는 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다른, 촬상소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1초점검출용 화소 및 상기 제2초점검출용 화소의 각 렌즈가, 복수의 렌즈를 구비한, 촬상소자.
  4. 결상광학계의 촬상 동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 화상형성용 화소와, 상기 촬상 동공영역보다 작은 제1동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제1초점검출용 화소와, 상기 촬상 동공영역보다 작은 제2동공영역을 통과하는 광빔을 수광하는 복수의 제2초점검출용 화소를 구비한, 촬상소자로서,
    상기 복수의 화상형성용 화소는, 상기 결상광학계의 광축과 직교하는 제1의 방향으로 배열되고,
    상기 복수의 제1초점검출용 화소는, 상기 복수의 화상형성용 화소로부터, 상기 제1의 방향과 직교하는 제2의 방향과 상기 광축의 방향으로부터 어긋나도록, 상기 제1의 방향으로 배열되고,
    상기 복수의 제2초점검출용 화소는, 상기 복수의 화상형성용 화소로부터 상기 제2의 방향으로 어긋나도록, 상기 제1의 방향으로 배열되고,
    상기 제1초점검출용 화소는, 상기 제1초점검출용 화소의 렌즈와 상기 제1초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 제1개구부를 가지는 제1차광층을 구비하고,
    상기 제2초점검출용 화소는, 상기 제2초점검출용 화소의 렌즈와 상기 제2초점검출용 화소의 광전변환부와의 사이에, 상기 제1의 방향으로 상기 제1의 개구부의 위치와 다른 위치에 배치된 제2개구부를 가지는 제2차광층을 구비하고,
    상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치는, 상기 제1초점검출용 화소의 광전변환부의 기하학적 중심에 대하여 상기 제1의 방향으로 편심하고 있고,
    상기 제1의 방향에서의 동일 상높이에 있어서, 상기 제1초점검출용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심이, 상기 제1의 방향으로 상기 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다르고,
    상기 제1의 방향에서의 동일 상높이에 있어서, 상기 제2초점검출용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심은, 상기 제1의 방향으로 상기 화상형성용 화소의 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심과 다르고,
    상기 제1의 방향으로 상기 제1초점검출용 화소 및 상기 제2초점검출용 화소의 각 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심의 방향이, 상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 화소의 중심에 대한 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 편심의 방향과 반대 방향인, 촬상소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1초점검출용 화소 및 상기 제2초점검출용 화소의 각 렌즈의 상기 화소의 중심에 대한 편심의 방향은 상기 결상광학계의 광축에 근접하는 방향이고, 상기 제1개구부의 기하학적 중심과 상기 제2개구부의 기하학적 중심과의 평균 위치의 상기 화소의 중심에 대한 편심의 방향은 상기 결상광학계의 광축으로부터 따로 떨어진 방향인, 촬상소자.
  6. 청구항 1에 기재된 촬상소자를 구비한 촬상장치.
  7. 청구항 4에 기재된 촬상소자를 구비한 촬상장치.
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