撮像素子および撮像装置

【課題】位相差検出方式の焦点検出を精度良く行えるとともに、画素の微細化が進んでも良好な製造が可能な位相差検出機能付き撮像素子の技術を提供する。
【解決手段】撮像装置に設けられる撮像素子は、射出瞳における一対の部分領域Qa、Qbを通過した被写体光束を受光することにより瞳分割機能を実現するAF画素対11fと、瞳分割機能を持たない通常画素とを備えている。AF画素対11fは、通常画素の光電変換部と同等のサイズを有し、水平方向に沿って隣接して配置された一対の光電変換部PDを備えている。そして、一対の光電変換部PDの上方には、射出瞳を通過した光束を遮光する2つの遮光領域Ea、Ebを有した遮光部LSと、これら2つの遮光領域Ea、Ebに挟まれた1つのマイクロレンズMLが設けられている。これにより、位相差検出方式の焦点検出を精度良く行え、画素の微細化が進んでも良好な製造が可能な撮像素子を実現できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮影光学系の射出瞳を通った被写体光束を受光可能な撮像素子の技術に関する。
【背景技術】
【0002】
レンズ交換式の一眼レフデジタルカメラなどの撮像装置においては、交換レンズ(撮影光学系)の射出瞳における一対の部分領域(例えば左側・右側の瞳部分)を通過した被写体光束を受光して各画素信号を生成する一対の光電変換部(フォトダイオード)を複数備えて位相差検出方式の焦点検出が可能な撮像素子(以下では「位相差検出機能付き撮像素子」ともいう)の利用が提案されている。この撮像素子については、次のようなものが知られている。
【0003】
例えば特許文献1では、被写体の画像信号を取得する通常画素(RGBの各画素)において光電変換部を2分割したような構造のもの(以下では「ハーフサイズの光電変換部」という)、つまり1つのマイクロレンズの下方に一対のハーフサイズの光電変換部が配置された位相差検出機能付き撮像素子が開示されている。
【0004】
また、例えば特許文献2では、隣接する一対の画素において、メタル層を利用した遮光マスクの小さな開口で被写体光束を制限することにより上記射出瞳における一対の部分領域を一対の光電変換部で受光する位相差検出機能付き撮像素子が開示されている。
【0005】
【特許文献1】特開2001−250931号公報
【特許文献2】特開2005−303409号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献1の撮像素子では、ハーフサイズの光電変換部それぞれの出力を電気信号に変換するためのトランジスタを各光電変換部の近傍に設置する必要があるため、その設置スペースの分、光電変換部を小さくしなければならず、光電変換部での受光量(感度)が低下する。これでは、位相差検出方式の焦点検出を精度良く行うのは困難である。
【0007】
一方、上記特許文献2の撮像素子では、画素毎に遮光マスクの小さな開口で被写体光束を制限するため、撮像素子の高画素化等に伴い各画素の微細化が進むと遮光マスクの開口も一層の小型化が要請されることとなるが、そのような開口の形成は製造上困難となる恐れがある。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、位相差検出方式の焦点検出を精度良く行えるとともに、画素の微細化が進んでも良好な製造が可能な位相差検出機能付き撮像素子の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の1つの側面は、撮像素子であって、撮影光学系の射出瞳において所定方向に沿って互いに逆向きに偏った一対の部分領域を通過した被写体光束を受光することにより瞳分割機能を実現する一対の第1画素と、前記瞳分割機能を持たない第2画素からなる第2画素群とを備えており、前記第2画素群は、前記所定方向に沿って所定のピッチで配置された複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部それぞれの上方に設けられた各マイクロレンズとを有するとともに、前記一対の第1画素は、前記複数の光電変換部それぞれと同等のサイズを有し、前記所定方向に沿って前記所定のピッチで隣接して配置された一対の光電変換部を有し、前記一対の光電変換部の上方には、前記射出瞳を通過した光束を遮光する2の遮光領域を有した遮光部と、前記2の遮光領域に挟まれた1のマイクロレンズとが設けられている。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、撮像素子は、撮影光学系の射出瞳において所定方向に沿って互いに逆向きに偏った一対の部分領域を通過した被写体光束を受光することにより瞳分割機能を実現する一対の第1画素と、前記瞳分割機能を持たない第2画素からなって所定のピッチで所定方向に沿って配置された複数の光電変換部を有する第2画素群とを備えている。そして、一対の第1画素は、第2画素の光電変換部と同等のサイズを有し所定方向に沿って所定のピッチで隣接して配置された一対の光電変換部を有しており、この一対の光電変換部の上方には、射出瞳を通過した光束を遮光する2の遮光領域を有した遮光部と、これら2の遮光領域に挟まれた1のマイクロレンズとが設けられている。以上のような撮像素子(位相差検出機能付き撮像素子)では、位相差検出方式の焦点検出を精度良く行えるとともに、画素の微細化が進んでも良好な製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
<第1実施形態>
[撮像装置の要部構成]
図1および図2は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置1の外観構成を示す図である。ここで、図1および図2は、それぞれ正面図および背面図を示している。
【0012】
撮像装置1は、例えば一眼レフレックスタイプのデジタルスチルカメラとして構成されており、カメラボディ10と、カメラボディ10に着脱自在な撮影レンズとしての交換レンズ2とを備えている。
【0013】
図1において、カメラボディ10の正面側には、正面略中央に交換レンズ2が装着されるマウント部301と、マウント部301の右横に配置されたレンズ交換ボタン302と、把持可能とするためのグリップ部303と、正面左上部に配置されたモード設定ダイアル305と、正面右上部に配置された制御値設定ダイアル306と、グリップ部303の上面に配置されたシャッターボタン307とが設けられている。
【0014】
また、図2において、カメラボディ10の背面側には、LCD(Liquid Crystal Display)311と、LCD311の左方に配置された設定ボタン群312と、LCD311の右方に配置された十字キー314と、十字キー314の中央に配置されたプッシュボタン315とが備えられている。また、カメラボディ10の背面側には、LCD311の上方に配設されたEVF(Electronic View Finder)316と、EVF316の周囲を囲むアイカップ321と、EVF316の左方に配設されたメインスイッチ317と、EVF316の右方に配設された露出補正ボタン323およびAEロックボタン324と、EVF316の上方に配設されたフラッシュ部318および接続端子部319とが備えられている。
【0015】
マウント部301には、装着された交換レンズ2との電気的接続を行うためコネクタEc(図4参照)や、機械的接続を行うためのカプラ75(図4参照)が設けられている。
【0016】
レンズ交換ボタン302は、マウント部301に装着された交換レンズ2を取り外す際に押下されるボタンである。
【0017】
グリップ部303は、ユーザが撮影時に撮像装置1を把持する部分であり、フィッティング性を高めるために指形状に合わせた表面凹凸が設けられている。なお、グリップ部303の内部には電池収納室およびカード収納室(不図示)が設けられている。電池収納室にはカメラの電源として電池69B(図4参照)が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカード67(図4参照)が着脱可能に収納されるようになっている。なお、グリップ部303には、当該グリップ部303をユーザが把持したか否かを検出するためのグリップセンサを設けるようにしても良い。
【0018】
モード設定ダイアル305及び制御値設定ダイアル306は、カメラボディ10の上面と略平行な面内で回転可能な略円盤状の部材からなる。モード設定ダイアル305は、自動露出(AE)制御モードや自動焦点(AF;オートフォーカス)制御モード、或いは1枚の静止画を撮影する静止画撮影モードや連続撮影を行う連続撮影モード等の各種撮影モード、記録済みの画像を再生する再生モード等、撮像装置1に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。一方、制御値設定ダイアル306は、撮像装置1に搭載された各種の機能に対する制御値を設定するためのものである。
【0019】
シャッターボタン307は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン307が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(露出制御値の設定や焦点検出等の準備動作)が実行され、シャッターボタン307が全押しされると、撮影動作(撮像素子101(図3参照)を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作)が実行される。
【0020】
LCD311は、画像表示が可能なカラー液晶パネルを備えており、撮像素子101(図3参照)により撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、撮像装置1に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。なお、LCD311に代えて、有機ELやプラズマ表示装置を用いるようにしても良い。
【0021】
設定ボタン群312は、撮像装置1に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。この設定ボタン群312には、例えばLCD311に表示されるメニュー画面で選択された内容を確定するための選択確定スイッチ、選択取り消しスイッチ、メニュー画面の内容を切り替えるメニュー表示スイッチ、表示オン/オフスイッチ、表示拡大スイッチなどが含まれる。
【0022】
十字キー314は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部(図中の三角印の部分)を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図示省略の接点(スイッチ)により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン315は、十字キー314の中央に配置されている。十字キー314及びプッシュボタン315は、撮影倍率の変更(ズームレンズ212(図4参照)のワイド方向やテレ方向への移動)、LCD311等に再生する記録画像のコマ送り、及び撮影条件(絞り値、シャッタスピード、フラッシュ発光の有無等)の設定等の指示を入力するためのものである。
【0023】
EVF316は、液晶パネル310(図3参照)を備えており、撮像素子101(図3参照)によって撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行う。このEVF316やLCD311において、本撮影(画像記録用の撮影)前に撮像素子101で順次に生成される画像信号に基づき動画的態様で被写体を表示するライブビュー(プレビュー)表示が行われることにより、ユーザは、実際に撮像素子101にて撮影される被写体を視認することが可能となる。
【0024】
メインスイッチ317は、左右にスライドする2接点のスライドスイッチからなり、左にセットすると撮像装置1の電源がオンされ、右にセットすると電源がオフされる。
【0025】
フラッシュ部318は、ポップアップ式の内蔵フラッシュとして構成されている。一方、外部フラッシュ等をカメラボディ10に取り付ける場合には、接続端子部319を使用して接続する。
【0026】
アイカップ321は、遮光性を有してEVF316への外光の侵入を抑制する「コ」字状の遮光部材である。
【0027】
露出補正ボタン323は、露出値(絞り値やシャッタースピード)を手動で調整するためのボタンであり、AEロックボタン324は、露出を固定するためのボタンである。
【0028】
交換レンズ2は、被写体からの光(光像)を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該被写体光をカメラボディ10の内部に配置されている撮像素子101に導くための撮影光学系として機能するものである。この交換レンズ2は、上述のレンズ交換ボタン302を押下操作することで、カメラボディ10から取り外すことが可能となっている。
【0029】
交換レンズ2は、光軸LTに沿って直列的に配置された複数のレンズからなるレンズ群21を備えている(図4参照)。このレンズ群21には、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ211(図4参照)と、変倍を行うためのズームレンズ212(図4参照)とが含まれており、それぞれ光軸LT(図3参照)方向に駆動されることで、変倍や焦点調節が行われる。また、交換レンズ2には、その鏡胴の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な操作環が備えられており、上記のズームレンズ212は、マニュアル操作或いはオート操作により、上記操作環の回転方向及び回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率(撮影倍率)に設定されるようになっている。
【0030】
[撮像装置1の内部構成]
次に、撮像装置1の内部構成について説明する。図3は、撮像装置1の縦断面図である。図3に示すように、カメラボディ10の内部には、撮像素子101、EVF316などが備えられている。
【0031】
撮像素子101は、カメラボディ10に交換レンズ2が装着された場合の当該交換レンズ2が備えているレンズ群の光軸LT上において、光軸LTに対して垂直となる方向に配置されている。撮像素子101としては、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に2次元配置されたCMOSカラーエリアセンサ(CMOS型の撮像素子)が用いられる。撮像素子101は、交換レンズ2を通って受光された被写体光束に関するR(赤)、G(緑)、B(青)各色成分のアナログの電気信号(画像信号)を生成し、R、G、B各色の画像信号として出力する。この撮像素子101の構成については、後で詳述する。
【0032】
撮像素子101の光軸方向前方には、シャッタユニット40が配置されている。このシャッタユニット40は、上下方向に移動する幕体を備え、その開動作および閉動作により光軸LTに沿って撮像素子101に導かれる被写体光の光路開口動作および光路遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッタとして構成されている。なお、シャッタユニット40は、撮像素子101が完全電子シャッター可能な撮像素子である場合には省略可能である。
【0033】
EVF316は、液晶パネル310と、接眼レンズ106とを備えている。液晶パネル310は、例えば画像表示が可能なカラー液晶パネルとして構成されており、撮像素子101により撮像された画像の表示が可能である。接眼レンズ106は、液晶パネル310に表示された被写体像をEVF316の外側に導く。このようなEVF316の構成により、ユーザは、撮像素子101で撮影される被写体を視認できることとなる。
【0034】
[撮像装置1の電気的構成]
図4は、撮像装置1の電気的な構成を示すブロック図である。ここで、図1〜図3と同一の部材等については、同一の符号を付している。なお、説明の便宜上、交換レンズ2の電気的構成について先ず説明する。
【0035】
交換レンズ2は、上述した撮影光学系を構成するレンズ群21に加え、レンズ駆動機構24と、レンズ位置検出部25と、レンズ制御部26と、絞り駆動機構27とを備えている。
【0036】
レンズ群21では、フォーカスレンズ211及びズームレンズ212と、カメラボディ10に備えられた撮像素子101へ入射される光量を調節するための絞り23とが、鏡胴内において光軸LT(図3)方向に保持されており、被写体の光像を取り込んで撮像素子101に結像させる。AF制御では、フォーカスレンズ211が交換レンズ2内のAFアクチュエータ71Mにより光軸LT方向に駆動されることで焦点調節が行われる。
【0037】
フォーカス駆動制御部71Aは、レンズ制御部26を介してメイン制御部62から与えられるAF制御信号に基づき、フォーカスレンズ211を合焦位置に移動させるために必要な、AFアクチュエータ71Mに対する駆動制御信号を生成するものである。AFアクチュエータ71Mは、ステッピングモータ等からなり、レンズ駆動機構24にレンズ駆動力を与える。
【0038】
レンズ駆動機構24は、例えばヘリコイド及び該ヘリコイドを回転させる図示省略のギア等で構成され、AFアクチュエータ71Mからの駆動力を受けて、フォーカスレンズ211等を光軸LTと平行な方向に駆動させるものである。なお、フォーカスレンズ211の移動方向及び移動量は、それぞれAFアクチュエータ71Mの回転方向及び回転数に従う。
【0039】
レンズ位置検出部25は、レンズ群21の移動範囲内において光軸LT方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながらレンズと一体的に移動するエンコーダブラシとを備えており、レンズ群21の焦点調節時の移動量を検出する。なお、レンズ位置検出部24で検出されたレンズ位置は、例えばパルス数として出力される。
【0040】
レンズ制御部26は、例えば制御プログラム等を記憶するROMや状態情報に関するデータを記憶するフラッシュメモリ等のメモリが内蔵されたマイクロコンピュータからなっている。
【0041】
また、レンズ制御部26は、コネクタEcを介してカメラボディ10のメイン制御部62との間で通信を行う通信機能を有している。これにより、例えばレンズ群21の焦点距離、射出瞳位置、絞り値、合焦距離及び周辺光量状態等の状態情報データや、レンズ位置検出部25で検出されるフォーカスレンズ211の位置情報をメイン制御部62に送信できるとともに、メイン制御部62から例えばフォーカスレンズ211の駆動量のデータを受信できる。
【0042】
絞り駆動機構27は、カプラ75を介して絞り駆動アクチュエータ76Mからの駆動力を受けて、絞り23の絞り径を変更するものである。
【0043】
続いて、カメラボディ10の電気的構成について説明する。カメラボディ10には、先に説明した撮像素子101、シャッタユニット40等の他に、AFE(アナログフロントエンド)5、画像処理部61、画像メモリ614、メイン制御部62、フラッシュ回路63、操作部64、VRAM65(65a、65b)、カード・インターフェース(I/F)66、メモリカード67、通信用インターフェース(I/F)68、電源回路69、電池69B、シャッタ駆動制御部73A及びシャッタ駆動アクチュエータ73M、絞り駆動制御部76A及び絞り駆動アクチュエータ76Mを備えて構成されている。
【0044】
撮像素子101は、先に説明した通りCMOSカラーエリアセンサからなり、後述のタイミング制御回路51により、当該撮像素子101の露光動作の開始(及び終了)や、撮像素子101が備える各画素の出力選択、画素信号の読出し等の撮像動作が制御される。
【0045】
AFE5は、撮像素子101に対して所定の動作を行わせるタイミングパルスを与えると共に、撮像素子101から出力される画像信号(CMOSエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群)に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部61に出力するものである。このAFE5は、タイミング制御回路51、信号処理部52及びA/D変換部53などを備えて構成されている。
【0046】
タイミング制御回路51は、メイン制御部62から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス(垂直走査パルスφVn、水平走査パルスφVm、リセット信号φVr等を発生させるパルス)を生成して撮像素子101に出力し、撮像素子101の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスを信号処理部52やA/D変換部53にそれぞれ出力することにより、信号処理部52及びA/D変換部53の動作を制御する。
【0047】
信号処理部52は、撮像素子101から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。この信号処理部52には、CDS(相関二重サンプリング)回路、AGC(オートゲインコントロール)回路及びクランプ回路等が備えられている。A/D変換部53は、信号処理部52から出力されたアナログのR、G、Bの画像信号を、タイミング制御回路51から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット(例えば12ビット)からなるデジタルの画像信号に変換するものである。
【0048】
画像処理部61は、AFE5から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路611、ホワイトバランス制御回路612及びガンマ補正回路613等を備えて構成されている。なお、画像処理部61へ取り込まれた画像データは、撮像素子101の読み出しに同期して画像メモリ614に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ614に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部61の各ブロックにおいて処理が行われる。
【0049】
黒レベル補正回路611は、A/D変換部53によりA/D変換されたR、G、Bの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。
【0050】
ホワイトバランス補正回路612は、光源に応じた白の基準に基づいて、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色成分のデジタル信号のレベル変換(ホワイトバランス(WB)調整)を行うものである。すなわちホワイトバランス制御回路612は、メイン制御部62から与えられるWB調整データに基づき、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のR、G、Bそれぞれを色成分の平均と、G/R比及びG/B比とを求め、これをR、Bの補正ゲインとしてレベル補正する。
【0051】
ガンマ補正回路613は、WB調整された画像データの階調特性を補正するものである。具体的にはガンマ補正回路613は、画像データのレベルを色成分毎に予め設定されたガンマ補正用テーブルを用いて非線形変換するとともにオフセット調整を行う。
【0052】
画像メモリ614は、撮影モード時において、画像処理部61から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対しメイン制御部62により所定の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、メモリカード67から読み出した画像データを一時的に記憶する。
【0053】
メイン制御部62は、例えば制御プログラムを記憶するROMや一時的にデータを記憶するRAM等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、撮像装置1各部の動作を制御するものである。
【0054】
フラッシュ回路63は、フラッシュ撮影モードにおいて、フラッシュ部318または接続端子部319に接続される外部フラッシュの発光量を、メイン制御部62により設定された発光量に制御するものである。
【0055】
操作部64は、上述のモード設定ダイアル305、制御値設定ダイアル306、シャッターボタン307、設定ボタン群312、十字キー314、プッシュボタン315、メインスイッチ317等を含み、操作情報をメイン制御部62に入力するためのものである。
【0056】
VRAM65a、65bは、LCD311およびEVF316の画素数に対応した画像信号の記憶容量を有し、メイン制御部62とLCD311およびEVF316との間のバッファメモリである。カードI/F66は、メモリカード67とメイン制御部62との間で信号の送受信を可能とするためのインターフェースである。メモリカード67は、メイン制御部62で生成された画像データを保存する記録媒体である。通信用I/F68は、パーソナルコンピュータやその他の外部機器に対する画像データ等の伝送を可能とするためのインターフェースである。
【0057】
電源回路69は、例えば定電圧回路等からなり、メイン制御部62等の制御部、撮像素子101、その他の各種駆動部等、撮像装置1全体を駆動させるための電圧を生成する。なお、撮像素子101への通電制御は、メイン制御部62から電源回路69に与えられる制御信号により行われる。電池69Bは、アルカリ乾電池等の一次電池や、ニッケル水素充電池等の二次電池からなり、撮像装置1全体に電力を供給する電源である。
【0058】
シャッタ駆動制御部73Aは、メイン制御部62から与えられる制御信号に基づき、シャッタ駆動アクチュエータ73Mに対する駆動制御信号を生成するものである。シャッタ駆動アクチュエータ73Mは、シャッタユニット40の開閉駆動を行うアクチュエータである。
【0059】
絞り駆動制御部76Aは、メイン制御部62から与えられる制御信号に基づき、絞り駆動アクチュエータ76Mに対する駆動制御信号を生成するものである。絞り駆動アクチュエータ76Mは、カプラ75を介して絞り駆動機構27に駆動力を与える。
【0060】
また、カメラボディ10は、黒レベル補正回路611から出力される黒レベル補正済みの画像データに基づき、撮像素子101を用いたオートフォーカス(AF)制御時に必要な演算を行う位相差AF演算回路77を備えている。
【0061】
次に、この位相差AF演算回路77を利用した撮像装置1の位相差AF動作について説明する。
【0062】
[撮像装置1の位相差AF動作について]
撮像装置1では、撮像素子101において射出瞳の異なった部分を透過(通過)した透過光を受光することにより位相差検出方式の焦点検出(位相差AF)が可能な構成となっている。この撮像素子101の構成と、撮像素子101を利用した位相差AFの原理とを、以下で説明する。
【0063】
図5および図6は、撮像素子101の構成を説明するための図である。
【0064】
撮像素子101では、その撮像面101fにおいてマトリックス状に規定された複数のAFエリアEfそれぞれで位相差検出方式の焦点検出が可能な構成となっている(図5)。
【0065】
各AFエリアEfには、集光レンズとして機能するマイクロレンズML(波線円で図示)とフォトダイオードとの間にR(赤)、G(緑)およびB(青)の各カラーフィルタが配設されたR画素111、G画素112およびB画素113からなる通常の画素(以下では「通常画素」ともいう)110が設けられている。一方、各AFエリアEfには、位相差AFを行うために瞳分割機能を実現する画素のペア(以下では「AF画素対」ともいう)11fが設けられている(図6)。このようなAFエリアEfでは、AF画素対11fの画素より画素数が多い通常画素110によって、原則的には被写体の画像情報が取得されることとなる。
【0066】
そして、AFエリアEfには、上記の瞳分割機能を持たない通常画素(第2画素)110の水平ライン(以下では「通常画素ライン」ともいう)としてG画素112とR画素111とが水平方向に交互に配置されたGrラインL1と、B画素113とG画素112とが水平方向に交互に配置されたGbラインL2とが形成されている。このGrラインL1とGbラインL2とが垂直方向に交互に配置されることで通常画素110の群(第2画素群)によるベイヤー配列が構成される。
【0067】
また、AFエリアEfには、通常画素110と同じ構成(径および曲率)のマイクロレンズMLを1つ備えたAF画素対11fが水平方向に沿って繰り返し配列されることにより、AF画素対11fが複数隣接して配置されたAFライン(第1画素対の配列)Lfが垂直方向に周期的に形成されている。なお、垂直方向に隣り合う各AFラインLfの間には、AFラインLfで欠落する被写体の画像情報を補完するのに必要な本数(例えば4本以上)の通常画素ラインを設けるのが好ましい。ここで、AFラインLfの上下に隣接する2つの通常画素ラインの組合せとしては、同系統の水平ライン(GrラインL1同士やGbラインL2同士)でも良く、異系統の水平ライン(一方がGrラインL1で他方がGbラインL2)でも良い。
【0068】
次に、通常画素110とAF画素対11fとの構成の違いを説明するが、まず通常画素110の構成について説明する。
【0069】
図7は、通常画素110の構成を説明するための縦断面図である。なお、図7に示す通常画素110の配列は、例えばGrラインL1(図6)に設けられているものである。
【0070】
通常画素110の配列では、水平方向に沿ってピッチαで配置された複数の光電変換部(フォトダイオード)PDそれぞれの上方に、マイクロレンズMLが設けられている。そして、マイクロレンズMLと光電変換部PDとの間に、3層のメタル層、具体的には上から順に第1メタル41、第2メタル42および第3メタル43が配設されている。ここで、第2メタル42および第3メタル43は、電気信号を通す配線(図7では配線が紙面の垂直方向に沿って配置)として構成されており、第1メタル41は、その接地面(グランド面)として構成されている。この第1メタル41上には、カラーフィルタFLが配設されるとともに、カラーフィルタFL上にはマイクロレンズMLが設けられている。カラーフィルタFLに関しては、例えばGrラインL1に配置された通常画素110の配列においては図7のように緑色のフィルタFgと赤色のフィルタFrとが交互に配置されることとなる。
【0071】
また、通常画素110の配列では、各マイクロレンズMLの間を通った不要な光が光電変換部PDで受光されるのを防ぐため、各マイクロレンズMLの間は第1メタル41で遮光されている。換言すれば、第1メタル41は、マイクロレンズMLの直下に開口OPが形成された遮光マスクの層として機能している。
【0072】
次に、AF画素対11fの構成について説明する。
【0073】
図8および図9は、AF画素対11fの構成を説明するための縦断面図および平面図である。なお、図8および図9に示すAF画素対11fの配列は、AFラインLf(図6)に設けられているものである。
【0074】
AF画素対11fは、図8に示すように交換レンズ2に関する射出瞳の左側部分Qaからの光束Taと右側部分Qbからの光束Tbとを分離(瞳分割)させるためにマイクロレンズMLの光軸AXを跨いで一対の光電変換部PDが配置された一対の画素(一対の第1画素)11a、11bで構成されている。一対の光電変換部PDは、それぞれ通常画素110の光電変換部PD(図7)と同等のサイズを有しており、水平方向に沿って通常画素110と等しいピッチαで隣接して配置されている。
【0075】
このようなAF画素対11fにおいて、瞳分割を精度良く行うためには、画素(以下では「第1AF画素」ともいう)11aの光電変換部PDと、画素(以下では「第2AF画素」ともいう)11bの光電変換部PDとの間に存在する空スペースを小さくするのが好ましい。よって、図9のように水平方向に長細い形状となる光電変換部PDを有した本実施形態の撮像素子101では、光電変換部PDの長手方向、つまり水平方向に沿ってAF画素対11fを配置するのが適切となる。このため、AF画素対11fが水平方向に沿って2以上配列されることで本実施形態のAFラインLfが形成されている。
【0076】
そして、AF画素対11fの配列の概略構成は、図7に示す通常画素110の配列に対して、光電変換部PDから上方に配置される部材、つまり第1〜第3メタル、カラーフィルタおよびマイクロレンズを水平方向に半ピッチずらせた構成となっている。すなわち、AF画素対11fにおける一対の光電変換部PDとマイクロレンズMLとの配置関係は、通常画素ラインで各マイクロレンズMLのうちAF画素対11fのマイクロレンズMLに対応した特定のマイクロレンズMLを各光電変換部PDに対して水平方向に、ピッチαの半分(所定量)だけ相対的にずらした場合の配置構成に相当している。そして、この配置構成において隣り合う上記特定のマイクロレンズMLの間に遮光部LSが設けられることでAF画素対11fの配列(AFラインLf)が形成されることとなる。このようにAFラインLfは通常画素ラインに対する多少の設計変更で生成できるため、AFラインLfの設計や製造を簡素化・容易化できる。以下では、AFラインLfにおいて隣り合うマイクロレンズMLの間に設けられる遮光部LSの構成について詳しく説明する。
【0077】
AFラインLfにおいては、通常画素110の配列に形成された第1メタル41の開口OP(図7)に対して図8や図9に示すように1つおきに第1メタル44による遮光が行われている。換言すれば、隣り合うAF画素対11fを最も近づけて位相差AFの精度向上を図るため、AFラインLfにおいて隣り合う各マイクロレンズMLの間に設けられる遮光部LSの配置間隔は、通常画素ラインで水平方向に配置された通常画素110の配列における1画素おきの間隔に等しくなっている。具体的には、図7に示す通常画素110の配列において開口OPが形成されていた箇所OQ(図8)が第1メタル44で塞がれ、その上に黒色のカラーフィルタ(ブラックフィルタ)Fbが1画素おきに載置されている。このようにブラックフィルタFbを第1メタル44上に配置するのは、第1メタル44の上面が剥き出しとなれば交換レンズ2から入射した光が反射してゴースト・フレアを生じさせるので、この反射光をブラックフィルタFbで吸収させてゴースト・フレアを抑制するためである。よって、本実施形態の各AF画素対11fでは、一対の光電変換部PDの上方に、箇所OQに形成された第1メタル44とブラックフィルタFbとからなり射出瞳を通過した被写体の光束を遮光する2つの遮光領域Ea、Ebが形成された遮光部LSが配置されている。このように遮光部LSにおいてブラックフィルタFbや第1メタル(メタル層)44によって遮光することにより、適切な遮光を簡易に行えることとなる。そして、各AF画素対11fでは、一対の光電変換部PDの両端上方それぞれから中央に向かって拡がる2つの遮光領域Ea、Ebに挟まれた1つのマイクロレンズMLが設けられている。
【0078】
また、AFラインLfにおいては、第1メタル44の開口OP上に設けられるカラーフィルタとして透明なフィルタFtが採用されている。これにより、AF画素対11fで受光する光量を増加させて、感度の向上が図れる。
【0079】
さらに、AFラインLfでは、第1メタル44の開口OP直下の光路を大きく確保するため、第2メタル45よび第3メタル46を開口OP直下の空間から離すようにしている。すなわち、図7に示す通常画素110の構成に比べて第2メタル45および第3メタル46が、スペースSPの分、奥の方に配置されている。これは、スペースSP内に第2・第3メタルが存在すれば実際の射出瞳が(設計上)想定したものより大きくなっている場合などに、その想定外の部分からの光束が第2・第3メタルに当たって反射し瞳分割に悪影響を及ぼす可能性があるので、これを防止するためである。
【0080】
以上のような構成のAF画素対11fにより、射出瞳における瞳分割、つまり射出瞳の左側部分Qaからの光束TaがマイクロレンズMLおよび透明なカラーフィルタFtを通って第2AF画素11bの光電変換部PDで受光されるとともに、射出瞳の右側部分Qbからの光束TbがマイクロレンズMLおよびフィルタFtを通って第1AF画素11aの光電変換部PDで受光されることとなる。換言すれば、AF画素対11fでは、交換レンズ2の射出瞳において水平方向に沿って互いに逆向きに偏った一対(左側部分および右側部分)の部分領域Qa、Qbを通過した被写体の光束Ta、Tbが受光される。
【0081】
以下では、第1AF画素11aにおいて得られる受光データを「A系列のデータ」と呼び、第2AF画素11bにおいて得られる受光データを「B系列のデータ」と呼ぶこととし、例えば、ある1つのAFラインLf(図6)に配置されたAF画素対11fの群から得られるA系列のデータとB系列のデータとを表した図10〜図14を参照して位相差AFの原理を説明する。
【0082】
図10は、焦点面が撮像素子101の撮像面101fから200μm近側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図であり、図11は、焦点面が撮像面101fから100μm近側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図である。また、図12は、焦点面が撮像面101fに一致している合焦状態のシミュレーション結果を示す図である。さらに、図13は、焦点面が撮像面101fから100μm遠側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図であり、図14は、焦点面が撮像面101fから200μm遠側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図である。ここで、図10〜図14においては、横軸がAFラインLf方向に関する第1AF画素11a、第2AF画素11bの画素位置を示し、縦軸が第1AF画素11aおよび第2AF画素11bそれぞれの光電変換部PDからの出力を示している。また、図10〜図14では、グラフGa1〜Ga5(実線で図示)がA系列のデータを表し、グラフGb1〜Gb5(破線で図示)がB系列のデータを表している。
【0083】
図10〜図14においてA系列のグラフGa1〜Ga5で示される各A系列の像列とB系列のグラフGb1〜Gb5で示される各B系列の像列とを比較すると、デフォーカス量が大きいほど、A系列の像列とB系列の像列との間に生じるAFラインLf(水平方向)方向のシフト量(ずれ量)が増大していることが分かる。
【0084】
このような一対の像列(A系列およびB系列の像列)におけるシフト量と、デフォーカス量との関係をグラフ化すると、図15に示すグラフGcのように表される。この図15においては、横軸がA系列の像列の重心位置に対するB系列の像列の重心位置の差(画素ピッチ)を示し、縦軸がデフォーカス量(μm)を示している。なお、各像列の重心位置Xgは、例えば次のような演算式(1)により求められる。
【0085】
【数1】

【0086】
ただし、上式(1)において、X1〜Xnは、例えばAFラインLfにおける左端からの画素位置を表し、Y1〜Ynは、各位置X1〜Xnの第1AF画素11a、第2AF画素11bからの出力値を表している。
【0087】
図15に示すグラフGcのように一対の像列における重心位置の差とデフォーカス量との関係は、比例関係となっている。この関係について、デフォーカス量をDF(μm)とし重心位置の差をC(μm)として数式で表現すると、次の式(2)のようになる。
【0088】
【数2】

【0089】
ここで、上式(2)の係数kは、図15のグラフGcに関する傾きGk(破線で図示)を表しており、工場試験等によって事前に取得できるものである。
【0090】
以上より、AF画素対11fから得られるA系列のデータとB系列のデータとに関する重心位置の差(位相差)を位相差AF演算回路77で求めた後に、上式(2)を利用してデフォーカス量を算出し、算出されたデフォーカス量に相当する駆動量をフォーカスレンズ211に与えることで、検出された焦点位置にフォーカスレンズ211を移動させるオートフォーカス(AF)制御が可能となる。なお、上記のデフォーカス量とフォーカスレンズ211の駆動量との関係は、カメラボディ10に装着されている交換レンズ2の設計値より一意に定まるものである。
【0091】
以上のような撮像装置1においては、撮像素子(位相差検出機能付き撮像素子)101が、図7に示す通常画素110の配列に対して光電変換部PDより上方の部材を水平方向に半ピッチずらせて、1画素おきに遮光部LS(図8)を設けたAFラインLfの構成を備えている。その結果、撮像素子101では、位相差検出方式の焦点検出を精度良く行えるとともに、画素の微細化が進んでも良好な製造が可能となる。また、上述した特許文献2の位相差検出機能付き撮像素子のようにメタル層(遮光マスク)の小さな開口で被写体光束を制限して瞳分割を行うタイプに比べて、必要な光束がカットされるのを抑制できるため、光電変換部での感度低下を抑えることができる。さらに、特許文献2の位相差検出機能付き撮像素子では、小さな開口を形成するメタル層が光電変換部上に張り出して剥き出しとなるためゴースト・フレアの原因となる可能性があるが、本実施形態の撮像素子101では、第1メタル(メタル層)44上にブラックフィルタFbを配置しているため、ゴースト・フレアを防止できる。
【0092】
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る撮像装置1Aは、図1〜4に示す撮像装置1と類似の構成を有しているが、撮像素子の構成が異なっている。
【0093】
すなわち、撮像装置1Aに設けられる撮像素子101Aにおいては、撮像面101fにマトリックス状に規定された各AFエリアEfr(図5)の構成が異なっている。このAFエリアEfrの構成を、以下で詳しく説明する。
【0094】
図16は、撮像素子101Aに規定されるAFエリアEfrの構成を説明するための図である。
【0095】
本実施形態のAFエリアEfrには、第1実施形態と同様の構成を有した通常画素110の水平ラインであるGrラインL1およびGbラインL2が形成されている。一方、AFエリアEfrに形成されるAFラインLfrには、第1実施形態のAFラインLfに設置されたマイクロレンズMLや上記の通常画素110に設置されたマイクロレンズMLより直径が大きいマイクロレンズMLrが設けられている。このような構成のマイクロレンズMLrを備えたAF画素対11frについて以下で説明する。
【0096】
図17は、図8に対応しており、AF画素対11frの構成を説明するための縦断面図である。
【0097】
AF画素対11frは、一対の画素11c、11dからなり、第1実施形態のAF画素対11fと同様の構成を有する光電変換部PD、第2・第3メタル45、46および透明・黒色のカラーフィルタFt、Fbを備えている。一方、AF画素対11frは、第1実施形態と異なり、上述した大型のマイクロレンズMLrと、このマイクロレンズMLrに対応した大型の開口OPrが第1メタル44rに形成されている。この第1メタル44rの開口OPrは、透明なフィルタFtより若干小さいサイズとなっており、図8に示す第1実施形態の開口OPや通常画素110の開口OPに対して大型化している。すなわち、AFラインLfrに設けられる各マイクロレンズMLrの下方には、通常画素110に設けられる各マイクロレンズMLの下方に形成された開口OPより大きい第1メタル(遮光マスク)44rの開口OPrが形成されている。
【0098】
ここで、AF画素対11frのマイクロレンズMLrについては、単に通常画素110のマイクロレンズMLの径を単に大きくするだけでなく、曲率を大きく(曲率半径を小さく)して瞳分離の精度を向上するのが好ましい。これに関し、図18を参照して説明する。
【0099】
図18は、マイクロレンズの径・曲率と瞳分離との関係を説明するための図である。
【0100】
図18(a)は、例えば第1実施形態のように通常画素110のマイクロレンズMLをAF画素対11fで採用する場合における瞳分割の状態を表している。ここで、光電変換部PDの上面(受光面)では、例えば射出瞳の左側・右側部分からの光束Ta、Tbが幅W1a、W1bで拡がっている。
【0101】
ここで、集光効率を向上させるために図18(a)に示すマイクロレンズMLを単に大型化させたマイクロレンズMLs(図18(b))では、マイクロレンズの径が大きくなった分、光電変換部PDの受光面において射出瞳の左側・右側部分からの光束Ta、Tbが、図18(a)の場合より大きい幅W2a、W2bで拡がることとなる。
【0102】
そこで、図18(b)に示すような受光面での光束Ta、Tbの拡がりを抑えるため、通常画素110に設けられるマイクロレンズMLの曲率を大きくしたマイクロレンズMLr(図18(c))を考える。このマイクロレンズMLrでは、マイクロレンズMLより曲率が大きくなった分、光電変換部PDの受光面において射出瞳の左側・右側部分からの光束Ta、Tbが、図18(b)の場合より小さい幅W3a、W3bだけ拡がることとなる。その結果、例えば図18(c)に示すように射出瞳の左側部分からの光束Taを右側の光電変換部PDだけで受光し、射出瞳の右側部分からの光束Tbを左側の光電変換部PDだけで受光することが可能となるため、良好な瞳分割による位相差AFの精度向上が図れる。
【0103】
以上のような構成を有する位相差検出機能付き撮像素子101Aを備えた撮像装置1Aでは、第1実施形態と同様の効果を奏する。さらに、撮像素子101Aでは、AF画素対11frにおけるマイクロレンズMLrの径および第1メタル44rの開口OPrが通常画素110に設けられる各マイクロレンズMLおよび第1メタル41の開口OPより大きいため、AF画素対11fにおける各画素の感度向上が図れる。
【0104】
<変形例>
・上記の第1実施形態における撮像素子については、図8のようにブラックフィルタFb直下の箇所OQが塞がれた第1メタル44を採用するのは必須でなく、図19のようにブラックフィルタFb直下に開口OPが形成された第1メタル44aを採用するようにしても良い。この場合には、ブラックフィルタFbを透過する光が、その直下の光電変換部PDで受光されるのを抑制するため、ブラックフィルタFbは透過率が低いもの(例えば3%以下)を使用するのが好ましい。このようにブラックフィルタFb直下に開口OPを形成することとすれば、AFラインLfにおいても、通常画素110の配列と同様のピッチで第1メタルに開口OPを設けることができ、通常画素110における第1メタルの設計を流用できる。なお、図19のようにブラックフィルタFb直下に開口OPが形成された第1メタル44aを採用することは、第2実施形態の撮像素子でも可能である。
【0105】
一方、上記の各実施形態では、図8や図17のような構成においてブラックフィルタFbを省略するようにしても良い。この場合には、上述したように第1メタルが剥き出しとなってゴースト・フレアが懸念されるが、これは例えば第1メタルの上面を黒色に着色したり、黒色の導電性材料で形成された導電層を第1メタルとして採用するなどして抑制することが可能である。
【0106】
・上記の第1実施形態における撮像素子については、図6のようにAF画素対11fのみで構成されるAFラインLfを有したAFエリアEfを採用するのは必須でなく、図20のようにAF画素対11faの間に通常画素110が介挿されたAFラインLfaを有したAFエリアEfaを採用しても良い。この場合には、AF画素対11fで欠落する被写体の画像情報を、AFラインLfaに介挿された通常画素110の画像情報を利用して補完できるため、画像品質の向上が図れる。なお、図20のようにAFラインLfaにおいてAF画素対11faの間に通常画素110を介挿することは、第2実施形態の撮像素子でも可能である。
【0107】
・上記の各実施形態においては、通常画素110の水平ラインに形成される第1メタル41の各開口OPに対して1つおきに開口OPを設けたAFラインを採用するのは必須でなく、2つおきや、3つおき以上に開口OPを設けたAFラインを採用しても良い。
【0108】
・上記の各実施形態におけるAFラインについては、光電変換部PDより上方の部材(マイクロレンズやカラーフィルタ)を通常画素110の水平ラインに対して半ピッチずらずのは必須でなく、光電変換部PDより上方の部材はそのままにして光電変換部PDの方を通常画素110の水平ラインに対して半ピッチずらずようにしても良い。このように光電変換部PDより上方の部材を光電変換部PDに対して相対的に半ピッチずらすことにより、上述した各実施形態の効果が奏される。
【0109】
・上記の各実施形態においては、AFラインLfを備えた撮像素子101を、一眼レフレックスタイプのデジタルカメラに設けるのは必須でなく、コンパクトタイプのデジタルカメラに設けるようにしても良い。
【0110】
・上記の各実施形態におけるAF画素対については、第1メタル44の開口OP上に透明なカラーフィルタを設けるのは必須でなく、ピント合わせの精度を重視する観点から視感度特性に優れた緑色のカラーフィルタを設けても良く、また赤色や青色のカラーフィルタを設けても良い。
【0111】
・上記の各実施形態においては、ブラックフィルタFb上にマイクロレンズを設置するようにしても良い。このようにマイクロレンズを設置することとすれば、通常画素110の配列と同様のピッチでマイクロレンズを配置することができ、通常画素110におけるマイクロレンズの配置設計を流用できる。
【0112】
・上記の各実施形態においては、AF画素対11fの各画素からの出力バランスを良好にするのに適した半ピッチ(5割のピッチ)のズレを生じさせるのは必須でなく、例えば任意(例えば4割程度)のピッチのズレを生じさせても良い。この場合には、射出瞳が2等分されなくなるため第1AF画素と第2AF画素との間で出力のアンバランスが生じるが、例えば受光量が小さい方の画素出力に、それぞれの画素で受光される射出瞳の各部分領域に関する面積比などに基づくゲインβを乗算してアンバランスを改善する処置を施すことが可能である。
【0113】
・本発明における「所定のピッチの半分」とは、所定のピッチに対する50%のピッチを含むのは勿論、この50%に製造誤差等の変動分γを加味した(50±γ)%の範囲内のピッチをも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【0114】
【図1】本発明の第1実施形態に係る撮像装置1の外観構成を示す図である。
【図2】撮像装置1の外観構成を示す図である。
【図3】撮像装置1の縦断面図である。
【図4】撮像装置1の電気的な構成を示すブロック図である。
【図5】撮像素子101の構成を説明するための図である。
【図6】撮像素子101の構成を説明するための図である。
【図7】通常画素110の構成を説明するための縦断面図である。
【図8】AF画素対11fの構成を説明するための縦断面図である。
【図9】AF画素対11fの構成を説明するための平面図である。
【図10】焦点面が撮像素子101の撮像面から200μm近側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図11】焦点面が撮像面から100μm近側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図12】焦点面が撮像面に一致している合焦状態のシミュレーション結果を示す図である。
【図13】焦点面が撮像面から100μm遠側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図14】焦点面が撮像面から200μm遠側にデフォーカスしている場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図15】一対の像列における重心位置の差とデフォーカス量との関係を示すグラフGcを説明するための図である。
【図16】本発明の第2実施形態に係る撮像素子101Aに規定されるAFエリアEfrの構成を説明するための図である。
【図17】AF画素対11frの構成を説明するための縦断面図である。
【図18】マイクロレンズの径・曲率と瞳分離との関係を説明するための図である。
【図19】本発明の変形例に係る第1メタル44aの構成を説明するための図である。
【図20】本発明の変形例に係るAFエリアEfaの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【0115】
1、1A 撮像装置
2 交換レンズ
10 カメラボディ
11a、11c 第1AF画素
11b、11d 第2AF画素
11f、11fr AF画素対
41、44、44a、44r 第1メタル
42、45 第2メタル
43、46 第3メタル
62 メイン制御部
77 位相差AF演算回路
101、101A 撮像素子
101f 撮像面
110 通常画素
Ef、Efa、Efr AFエリア
Fb 黒色のカラーフィルタ(ブラックフィルタ)
Lf、Lfa、Lfr AFライン
ML、MLr マイクロレンズ
Qa 射出瞳の左側部分
Qb 射出瞳の左側部分
PD 光電変換部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮影光学系の射出瞳において所定方向に沿って互いに逆向きに偏った一対の部分領域を通過した被写体光束を受光することにより瞳分割機能を実現する一対の第1画素と、
前記瞳分割機能を持たない第2画素からなる第2画素群と、
を備えており、
前記第2画素群は、
前記所定方向に沿って所定のピッチで配置された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部それぞれの上方に設けられた各マイクロレンズと、
を有するとともに、
前記一対の第1画素は、
前記複数の光電変換部それぞれと同等のサイズを有し、前記所定方向に沿って前記所定のピッチで隣接して配置された一対の光電変換部、
を有し、
前記一対の光電変換部の上方には、前記射出瞳を通過した光束を遮光する2の遮光領域を有した遮光部と、前記2の遮光領域に挟まれた1のマイクロレンズとが設けられている撮像素子。
【請求項2】
前記所定方向に沿って前記一対の第1画素が複数隣接して配置された第1画素対の配列を備えており、
前記第1画素対の配列における前記一対の光電変換部と前記1のマイクロレンズとの配置関係は、前記第2画素群で前記複数の光電変換部に対して前記各マイクロレンズのうちの所定のマイクロレンズを前記所定方向に所定量だけ相対的にずらした場合の配置構成に相当し、
前記第1画素対の配列は、前記配置構成において隣り合う前記所定のマイクロレンズの間に前記遮光部が設けられることで形成される請求項1記載の撮像素子。
【請求項3】
前記所定量は、前記所定のピッチの半分である請求項2記載の撮像素子。
【請求項4】
前記第1画素対の配列において隣り合う前記1のマイクロレンズの間に設けられる前記遮光部の配置間隔は、前記第2画素群で前記所定方向に配置された前記第2画素の配列における1画素おきの間隔に等しい請求項2記載の撮像素子。
【請求項5】
前記遮光部では、黒色のカラーフィルタにより遮光する請求項1記載の撮像素子。
【請求項6】
前記遮光部では、所定のメタル層により遮光する請求項1記載の撮像素子。
【請求項7】
前記1のマイクロレンズの径は、前記各マイクロレンズの径より大きい請求項1記載の撮像素子。
【請求項8】
前記各マイクロレンズの下方には、遮光マスクの第1開口が形成されるとともに、
前記1のマイクロレンズの下方には、前記第1開口より大きい遮光マスクの第2開口が形成される請求項7記載の撮像素子。
【請求項9】
前記1のマイクロレンズの曲率は、前記各マイクロレンズの曲率より大きい請求項1記載の撮像素子。
【請求項10】
撮影光学系と、
前記撮影光学系の射出瞳を通った被写体光束を受光する撮像素子と、
を備えており、
前記撮像素子は、
前記射出瞳において所定方向に沿って互いに逆向きに偏った一対の部分領域を通過した被写体光束を受光することにより瞳分割機能を実現する一対の第1画素と、
前記瞳分割機能を持たない第2画素からなる第2画素群と、
を有し、
前記第2画素群は、
前記所定方向に沿って所定のピッチで配置された複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部それぞれの上方に設けられた各マイクロレンズと、
を有するとともに、
前記一対の第1画素は、
前記複数の光電変換部それぞれと同等のサイズを有し、前記所定方向に沿って前記所定のピッチで隣接して配置された一対の光電変換部、
を有し、
前記一対の光電変換部の上方には、前記射出瞳を通過した光束を遮光する2の遮光領域を有した遮光部と、前記2の遮光領域に挟まれた1のマイクロレンズとが設けられている撮像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【公開番号】特開2010−78707(P2010−78707A)
【公開日】平成22年4月8日(2010.4.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−244690(P2008−244690)
【出願日】平成20年9月24日(2008.9.24)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】