(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換部の位置とマイクロレンズの位置が設計上の値に対してずれが生じている場合でも、画面周辺においても良好に焦点検出を行えるようにする。【解決手段】撮影レンズの第３の瞳領域を受光する画素群と第４の瞳領域を受光する画素群とが第１の相関方向に周期的に配列された第３の焦点検出用画素群と、第３の瞳領域を通過した光を受光する画素群と第４の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、第１の相関方向に周期的に配列された第４の焦点検出用画素群とを有し、第１及び第２の焦点検出用画素群の第１の瞳領域における重心と第２の瞳領域における重心とを結ぶ方向及び重心の間隔と、第３及び第４の焦点検出用画素群の第３の瞳領域における重心と第４の瞳領域における重心とを結ぶ方向及び重心の間隔とは略一致する。【選択図】図６
2010113162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズのそれぞれ異なる瞳領域を通過した光を受光する複数種類の画素群を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子を構成する複数種類の画素群のうち受光する光が通過する瞳領域が異なる画素群からそれぞれ得られる画像に基づいて前記撮影レンズの合焦状態を検出する演算手段とを備え、
前記固体撮像素子は、
前記撮影レンズの第１の瞳領域を通過する光を受光する画素群と第２の瞳領域を通過する光を受光する画素群とが、前記第１の瞳領域の重心と前記第２の瞳領域の重心との位置関係で決まる第１の相関方向に第１の位置に周期的に配列された第１の焦点検出用画素群と、
前記第１の相関方向とは直交する方向にずれた位置に、前記第１の瞳領域を通過する光を受光する画素群と前記第２の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、前記第１の相関方向に第２の位置に周期的に配列された第２の焦点検出用画素群と、
前記撮影レンズの第３の瞳領域を通過した光を受光する画素群と第４の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、前記第３の瞳領域の重心と前記第４の瞳領域の重心との位置関係で決まる第１の相関方向に第１の位置に周期的に配列された第３の焦点検出用画素群と、
前記第１の相関方向とは直交する方向にずれた位置に、前記第３の瞳領域を通過した光を受光する画素群と前記第４の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、前記第１の相関方向に第２の位置に周期的に配列された第４の焦点検出用画素群とを有し、
前記固体撮像素子を構成する、前記第１及び第２の焦点検出用画素群の第１の瞳領域における重心と第２の瞳領域における重心とを結ぶ方向及び該重心の間隔と、第３及び第４の焦点検出用画素群の第３の瞳領域における重心と第４の瞳領域における重心とを結ぶ方向及び該重心の間隔とは略一致していることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記演算手段は、第１及び第２の焦点検出用画素群の相関方向の所定の画素数により生成される像の相関、第３及び第４の焦点検出用画素群の相関方向の所定の画素数により生成される像の相関の少なくとも１つにもとづいて前記撮影レンズの合焦状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像を行うための固体撮像素子から得られる像に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出可能なデジタルスチルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズの焦点状態を検出する方式の一つとして、センサの各画素にマイクロレンズが形成された２次元のセンサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の装置では、センサを構成する各画素の光電変換部が複数に分割されており、分割された光電変換部がマイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の異なる領域を受光するように構成している。
【０００３】
また、近年デジタルスチルカメラやデジタルビデオカムコーダでは、固体撮像素子の多画素化に伴い画像信号を高速に読み出し可能なＣＭＯＳ型イメージセンサが使用されている。
【０００４】
そこで、本願出願人はデジタルスチルカメラ等に用いられるＣＭＯＳ型イメージセンサ（固体撮像素子）を用いて瞳分割方式の焦点検出を行う撮像装置を特許文献２に開示している。特許文献２のイメージセンサは、イメージセンサを構成する多数の画素のうち一部の画素は撮影レンズの焦点状態を検出するために光電変換部が２つに分割された構成になっている。光電変換部は、マイクロレンズを介して撮影レンズの瞳の所定領域を通過した光を受光するように構成されている。
【０００５】
図１１は特許文献２にて開示されているイメージセンサの一部平面図で、画素配列を示している。図中、Ｒ、Ｇ、Ｂは公知のカラーフィルタが形成された焦点検出に使用されない画素群を示している。一方、ベイヤー配列のＧ画素に相当する画素の一部には、光電変換部が２分割された焦点検出用画素群が配置されている。同図で、焦点検出用画素群の光電変換部は白地で示されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されたイメージセンサは、大口径の撮影レンズに対して焦点検出精度を確保するとともに、小口径の撮影レンズでも焦点検出が可能となるように、２分割された光電変換部の分割方向の大きさが異なる２種類の焦点検出用画素群を有している。さらに、焦点検出用画素は相関方向に離散的に配列されているため、配列周期より細かい周期の被写体に対しても焦点検出が可能なように、２分割された光電変換部の分割方向の大きさが同じ焦点検出用画素群が、分割方向と直交する方向にずれた異なる位置に配列されている。
【０００７】
このようなイメージセンサを有するカメラにおいては、撮影レンズの瞳上の第１領域を透過した光束により生成される像と第２領域を透過した光束により生成される像の相関演算を行って、撮影レンズの焦点状態が検出される。このとき、撮影レンズが合焦状態であれば、撮影レンズの瞳上の第１領域を透過した光束により生成された像と第２領域を透過した光束により生成された像の位相は一致する。一方、撮影レンズが合焦状態でなければ、撮影レンズの瞳上の第１領域を透過した光束により生成された像と第２領域を透過した光束により生成された像の位相はずれる。
【０００８】
撮影レンズの異なる瞳領域を透過した光束より生成される像の相関演算を行って撮影レンズの焦点検出を行う方法は、特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−２４１０５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】特開２００５−１０６９９４号公報（第７頁、図３）
【特許文献３】特開平５−１２７０７４号公報（第１５頁、図３４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般的にデジタル一眼レフカメラに使用されるＣＭＯＳ型固体撮像素子は、複数回のマスクプロセスを経て製造される。そして、各マスクプロセス間で位置合わせを行いながら製造が行われるため、初期の工程で製造された部分と後の工程で製造された部分には位置ずれが生じてしまう。
【００１０】
固体撮像素子の光電変換部は製造工程の初期工程で形成され、マイクロレンズは最終工程で形成されるため、光電変換部とマイクロレンズとの間には通常位置ずれが生じてしまう。光電変換部とマイクロレンズとの間に位置ずれが生じると、固体撮像素子の撮影レンズの瞳上での受光可能な領域が設計時点で想定した領域からずれてしまう。
【００１１】
一方、カメラの撮影レンズの焦点状態を検出する場合、撮影画面の中央に位置する被写体のみならず、撮影画面の周辺に位置する被写体に対しても焦点検出を行う。撮影画面の周辺では、撮影レンズのレンズ枠により光束がけられ、いわゆる口径蝕が生じてしまう。
【００１２】
特許文献２に開示されたイメージセンサは、２分割された光電変換部の分割方向の大きさが異なる２種類の焦点検出用画素群を有しているが、各画素の中心に対して対称の位置に光電変換部が形成されている。
【００１３】
そのため、光電変換部の位置とマイクロレンズの位置が設計上の値に対してずれが生じている固体撮像素子で撮影画面の周辺に位置する被写体に対して焦点検出を行うと、焦点検出光束は撮影レンズのレンズ枠によるけられが大きくなる。そして、精度の高い焦点検出ができない場合があるという欠点があった。
【００１４】
したがって、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光電変換部の位置とマイクロレンズの位置が設計上の値に対してずれが生じている場合でも、画面周辺においても良好に焦点検出を行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮影レンズのそれぞれ異なる瞳領域を通過した光を受光する複数種類の画素群を備える固体撮像素子と、前記固体撮像素子を構成する複数種類の画素群のうち受光する光が通過する瞳領域が異なる画素群からそれぞれ得られる画像に基づいて前記撮影レンズの合焦状態を検出する演算手段とを備え、前記固体撮像素子は、前記撮影レンズの第１の瞳領域を通過する光を受光する画素群と第２の瞳領域を通過する光を受光する画素群とが、前記第１の瞳領域の重心と前記第２の瞳領域の重心との位置関係で決まる第１の相関方向に第１の位置に周期的に配列された第１の焦点検出用画素群と、前記第１の相関方向とは直交する方向にずれた位置に、前記第１の瞳領域を通過する光を受光する画素群と前記第２の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、前記第１の相関方向に第２の位置に周期的に配列された第２の焦点検出用画素群と、前記撮影レンズの第３の瞳領域を通過した光を受光する画素群と第４の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、前記第３の瞳領域の重心と前記第４の瞳領域の重心との位置関係で決まる第１の相関方向に第１の位置に周期的に配列された第３の焦点検出用画素群と、前記第１の相関方向とは直交する方向にずれた位置に、前記第３の瞳領域を通過した光を受光する画素群と前記第４の瞳領域を通過した光を受光する画素群とが、前記第１の相関方向に第２の位置に周期的に配列された第４の焦点検出用画素群とを有し、前記固体撮像素子を構成する、前記第１及び第２の焦点検出用画素群の第１の瞳領域における重心と第２の瞳領域における重心とを結ぶ方向及び該重心の間隔と、第３及び第４の焦点検出用画素群の第３の瞳領域における重心と第４の瞳領域における重心とを結ぶ方向及び該重心の間隔とは略一致していることを特徴とする
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光電変換部の位置とマイクロレンズの位置が設計上の値に対してずれが生じている場合でも、画面周辺においても良好に焦点検出を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１乃至図５は本発明の第１の実施形態を説明する図であり、図１は本発明の撮像装置であるところのデジタルスチルカメラの構成図、図２はＣＭＯＳ型固体撮像素子であるイメージセンサの一部断面図である。また、図３はイメージセンサの一部平面図、図４はイメージセンサの概略的回路構成図、図５はイメージセンサのタイミングチャート説明図である。
【００１９】
図１のカメラの構成図において、１００はＣＭＯＳ型イメージセンサ（固体撮像素子）で、デジタルスチルカメラ１の撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。デジタルスチルカメラ１は、カメラ全体を制御するＣＰＵ２０、イメージセンサ１００を駆動制御するイメージセンサ制御回路２１、イメージセンサ１００にて撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路２４、画像処理された画像を表示する液晶表示素子９とそれを駆動する液晶表示素子駆動回路２５を備えている。また、液晶表示素子９に表示された被写体像を観察するための接眼レンズ３、イメージセンサ１００にて撮像された画像を記録するメモリ回路２２、画像処理回路２４にて画像処理された画像をカメラ外部に出力するためのインターフェース回路２３も備えている。
【００２０】
撮影レンズ５はカメラ本体１に対して着脱可能で、便宜上２枚のレンズ５ａ、５ｂで図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成されている。撮影レンズ５は、デジタルスチルカメラ１のＣＰＵ２０から送られてくる焦点調節情報を電気接点２６を介してレンズＣＰＵ５０にて受信し、その焦点調節情報に基づいて撮影レンズ駆動機構５１によって合焦状態に調節される。また５３は撮影レンズ５の瞳近傍に配設された絞り装置で、絞り駆動機構５２によって所定の絞り値に絞り込まれるようになっている。また５４は、振動ジャイロ等で構成されるカメラ振れ検出装置である。
【００２１】
またＣＰＵ２０は、撮影レンズ５の焦点状態を算出する演算部を兼ねている。
【００２２】
図２はイメージセンサ１００の一部断面図で、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示したＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【００２３】
図２の右側の画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を受光可能な画素を示し、図中左側の画素は、撮影レンズ５の一部の瞳領域からの光束を受光可能な焦点検出用画素を示している。
【００２４】
イメージセンサ１００は、シリコン基板１１０の内部に光電変換部１１１が形成されている。光電変換部１１１で発生した信号電荷は、不図示のフローティングディフュージョン部、第１の電極１３１及び第２の電極１３２を介して外部に出力される。光電変換部１１１と電極１３１との間には層間絶縁膜１２１が形成され、電極１３１と電極１３２との間には層間絶縁膜１２２が形成されている。また、電極１３２の光入射側には層間絶縁膜１２３が形成され、さらにパッシべーション膜１４０、平坦化層１５０が形成されている。平坦化層１５０の光入射側には、カラーフィルタ層１５１、平坦化層１５２及びマイクロレンズ１５３が形成されている。ここで、マイクロレンズ１５３のパワーは、撮影レンズ５の瞳と光電変換部１１１が略共役になるように設定されている。また、イメージセンサ１００の中央に位置する画素ではマイクロレンズ１５３は画素の中心に配設され、周辺に位置する画素では、撮影レンズ５の光軸側に偏位して配設される。
【００２５】
撮影レンズ５を透過した被写体光はイメージセンサ１００近傍に集光する。さらにイメージセンサ１００の各画素に到達した光は、マイクロレンズ１５３で屈折され光電変換部１１１に集光する。通常の撮像に使う図中右側の画素では、入射する光を遮光しないように第１の電極１３１及び第２の電極１３２が配設されている。
【００２６】
一方、図中左側の撮影レンズ５の焦点検出を行う画素では、電極１３１の一部が光電変換部１１１を覆うように構成されている。その結果図中左側の焦点検出用画素では、撮影レンズ５の瞳の一部を透過する光束を受光可能となっている。また、電極１３１が入射光束の一部を遮光しているために光電変換部１１１の出力が小さくなることを防ぐために、焦点検出用の画素のカラーフィルタ層１５４は光を吸収しない透過率の高い樹脂で形成されている。
【００２７】
本実施形態のイメージセンサ１００の一部に配設される焦点検出用の画素は、マイクロレンズ１５３の位置と電極１３１の開口中心の相対位置を異ならせることによって、撮影レンズ５の瞳上の受光領域を異ならせるように構成している。
【００２８】
図３はイメージセンサ１００の一部平面図である。
【００２９】
図中１３１、１３２は電極である。電極１３１及び１３２で区切られた領域が１画素を示しており、１画素中に書かれた「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字は各画素のカラーフィルタの色相を表している。「Ｒ」の文字の書かれた画素は赤の成分の光を透過し、「Ｇ」の文字の書かれた画素は緑の成分の光を透過し、「Ｂ」の文字の書かれた画素は青の成分の光を透過する。また、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字が書かれた各画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を通過した光を受光するように構成されている。
【００３０】
カラーフィルタの配列がベイヤ配列の場合、１絵素は「Ｒ」「Ｂ」の画素と２つの「Ｇ」の画素から構成されるが、本実施形態の撮像装置を構成するイメージセンサは「Ｒ」あるいは「Ｂ」であるべき画素の一部に、撮影レンズ５の一部の瞳領域を受光する焦点検出用画素が割り当てられている。すなわち、イメージセンサ１００は、複数種類の画素群を有している。
【００３１】
図中、Ｐα１、Ｐβ１、Ｐα２、Ｐβ２、Ｐα３、Ｐβ３、Ｐα４、Ｐβ４、Ｐα５、Ｐβ５は撮影レンズ５の焦点状態を検出するための画素である。そして、光電変換部１１１の位置とマイクロレンズ１５３の位置の製造上発生する位置ズレに対応するため、電極１３１にて図中ｘ方向の異なる位置に開口が設けられている。本実施形態のイメージセンサ１００の一部に配設される焦点検出用の画素は、電極１３１にて制限される開口のｘ方向の開口中心位置が画素中心に対して異なる１０種類が設定されている。そして、同一の電極開口を有する焦点検出用画素が、第１の相関方向である図中ｘ方向に４画素周期で（周期的に）配列され横（ｘ）方向の測距視野を形成している。
【００３２】
例えば、電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口が画素中心に対して−ｘ方向に偏位した焦点検出用画素Ｐα１に対して、ｘ方向に４画素隣接した位置に同様の電極開口を有する焦点検出用画素が配設されている。
【００３３】
また、焦点検出用画素Ｐα１に対して斜めに隣接する位置に、電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口が画素中心と略一致する焦点検出用画素Ｐβ１が配設されている。さらに、焦点検出用画素Ｐβ１に対して、ｘ方向に４画素隣接した位置に同様の電極開口を有する焦点検出用画素が配設されている。
【００３４】
ここで、焦点検出用画素Ｐα１と焦点検出用画素Ｐβ１とは隣接した所定の位置関係で配列している。
【００３５】
さらに演算手段であるＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１と同一の電極開口を有する焦点検出用画素配列Ａ１−１（撮影レンズの第１の瞳領域を通過する光を受光する画素群）と、焦点検出用画素Ｐβ１と同一の電極開口を有する焦点検出用画素配列Ｂ１−１（撮影レンズの第２の瞳領域を通過した光を受光する画素群）とで生成された像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態を検出する。
【００３６】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ１−１及び焦点検出用画素配列Ｂ１−１の「−１」は、相関方向（ｘ方向）に対する第１の位置を表わしている。
【００３７】
本実施形態のイメージセンサ１００では、焦点検出用画素配列Ａ１−１の相関方向に直交する方向のずれた位置に、焦点検出用画素Ｐα１と同一の電極開口を有する焦点検出用画素配列Ａ１−２が配設されている。同様に焦点検出用画素配列Ｂ１−１の相関方向に直交する方向のずれた位置に、焦点検出用画素Ｐβ１と同一の電極開口を有する焦点検出用画素配列Ｂ１−２が配設されている。なお、焦点検出用画素配列Ａ１−１と焦点検出用画素配列Ｂ１−１とで第１の焦点検出用画素群を形成している。また、焦点検出用画素配列Ａ１−２と焦点検出用画素配列Ｂ１−２とで第２の焦点検出用画素群を形成している。
【００３８】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ１−２の画素Ｐα１と焦点検出用画素配列Ｂ１−２の画素Ｐβ１の位置関係は、焦点検出用画素配列Ａ１−１の画素Ｐα１と焦点検出用画素配列Ｂ１−１の画素Ｐβ１の位置を入れ換えた関係となっている。
【００３９】
ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素Ｐα１と同一の電極開口を有する焦点検出用画素配列Ａ１−２と、焦点検出用画素Ｐβ１と同一の電極開口を有する焦点検出用画素配列Ｂ１−２とで生成された像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態を検出する。
【００４０】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ１−２及び焦点検出用画素配列Ｂ１−２の「−２」は、相関方向（ｘ方向）に対する第２の位置を表わしている。
【００４１】
さらにＣＰＵ２０は、焦点検出用画素配列Ａ１−１と焦点検出用画素配列Ｂ１−１とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果と焦点検出用画素配列Ａ１−２と焦点検出用画素配列Ｂ１−２とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果を平均する。
【００４２】
その結果、焦点検出用画素Ｐα１と焦点検出用画素Ｐβ１の位置が相関方向（図中ｘ方向）に１画素分ずれていることにより発生する検出誤差を相殺している。
【００４３】
焦点検出用画素Ｐα２及びＰβ２についても同様で、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素配列Ａ２−１（撮影レンズの第３の瞳領域を通過する光を受光する画素群）と焦点検出用画素配列Ｂ２−１（撮影レンズの第４の瞳領域を通過する光を受光する画素群）とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果と焦点検出用画素配列Ａ２−２と焦点検出用画素配列Ｂ２−２とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果を平均する。なお、焦点検出用画素配列Ａ２−１と焦点検出用画素配列Ｂ２−１とで第３の焦点検出用画素群を形成している。また、焦点検出用画素配列Ａ２−２と焦点検出用画素配列Ｂ２−２とで第４の焦点検出用画素群を形成している。
【００４４】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ２−１及び焦点検出用画素配列Ｂ２−１の「−１」は、相関方向（ｘ方向）に対する第１の位置、焦点検出用画素配列Ａ２−２及び焦点検出用画素配列Ｂ２−２の「−２」は、相関方向（ｘ方向）に対する第２の位置を表わしている。
【００４５】
ここで、焦点検出用画素Ｐα１の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ１の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔と、焦点検出用画素Ｐα２の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ２の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔とは略一致するよう構成されている。
【００４６】
焦点検出用画素Ｐα３及びＰβ３についても同様で、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素配列Ａ３−１と焦点検出用画素配列Ｂ３−１とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果と焦点検出用画素配列Ａ３−２と焦点検出用画素配列Ｂ３−２とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果を平均する。
【００４７】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ３−１及び焦点検出用画素配列Ｂ３−１の「−１」は、相関方向（ｘ方向）に対する第１の位置、焦点検出用画素配列Ａ３−２及び焦点検出用画素配列Ｂ３−２の「−２」は、相関方向（ｘ方向）に対する第２の位置を表わしている。
【００４８】
ここで、焦点検出用画素Ｐα２の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ２の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔と、焦点検出用画素Ｐα３の電極開口のｘ方向（第２の相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ３の電極開口のｘ方向（第２の相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔とは略一致するよう構成されている。
【００４９】
焦点検出用画素Ｐα４及びＰβ４についても同様で、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素配列Ａ４−１と焦点検出用画素配列Ｂ４−１とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果と焦点検出用画素配列Ａ４−２と焦点検出用画素配列Ｂ４−２とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果を平均する。
【００５０】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ４−１及び焦点検出用画素配列Ｂ４−１の「−１」は、相関方向（ｘ方向）に対する第１の位置、焦点検出用画素配列Ａ４−２及び焦点検出用画素配列Ｂ４−２の「−２」は、相関方向（ｘ方向）に対する第２の位置を表わしている。
【００５１】
ここで、焦点検出用画素Ｐα３の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ３の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔と、焦点検出用画素Ｐα４の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ４の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔とは略一致するよう構成されている。
【００５２】
焦点検出用画素Ｐα５及びＰβ５についても同様で、ＣＰＵ２０は、焦点検出用画素配列Ａ５−１と焦点検出用画素配列Ｂ５−１とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果と焦点検出用画素配列Ａ５−２と焦点検出用画素配列Ｂ５−２とで生成された像に基づいて算出された焦点検出結果を平均する。
【００５３】
ここで、焦点検出用画素配列Ａ５−１及び焦点検出用画素配列Ｂ５−１の「−１」は、相関方向（ｘ方向）に対する第１の位置、焦点検出用画素配列Ａ５−２及び焦点検出用画素配列Ｂ５−２の「−２」は、相関方向（ｘ方向）に対する第２の位置を表わしている。
【００５４】
ここで、焦点検出用画素Ｐα４の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ４の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔と、焦点検出用画素Ｐα５の電極開口のｘ方向（相関方向）中心と焦点検出用画素Ｐβ５の電極開口のｘ方向（相関方向）中心との画素中心を基準にした相対間隔とは略一致するよう構成されている。
【００５５】
このように、焦点検出用画素Ｐα１と焦点検出用画素Ｐβ１にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度と、焦点検出用画素Ｐα２と焦点検出用画素Ｐβ２にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度は略一致する。焦点検出用画素Ｐα２と焦点検出用画素Ｐβ２にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度と、焦点検出用画素Ｐα３と焦点検出用画素Ｐβ３にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度は略一致する。焦点検出用画素Ｐα３と焦点検出用画素Ｐβ３にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度と、焦点検出用画素Ｐα４と焦点検出用画素Ｐβ４にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度は略一致する。焦点検出用画素Ｐα４と焦点検出用画素Ｐβ４にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度と、焦点検出用画素Ｐα５と焦点検出用画素Ｐβ５にて生成された像の焦点ズレに伴う像ずれ敏感度は略一致する。
【００５６】
その結果、ＣＰＵ２０は、各焦点検出画素配列において同一の計算条件で焦点検出演算を行うことが可能となり、演算の複雑化を防止している。
【００５７】
図４は本実施形態のイメージセンサ１００の概略的回路構成図を示したものである。同図は２次元Ｃ−ＭＯＳエリアセンサの２列×４行画素の範囲を示したものであるが、イメージセンサとして利用する場合は、当図に示した画素を多数配置し、高解像度画像の取得を可能としている。本実施形態おいては、画素ピッチが２μm、有効画素数が横３０００列×縦２０００行＝６００万画素、撮像画面サイズが横６ｍｍ×縦４ｍｍの撮像素子として説明を行なう。
【００５８】
図４において、１０１はＭＯＳトランジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換素子の光電変換部、１０３は転送スイッチＭＯＳトランジスタ、１０４はリセット用ＭＯＳトランジスタ、１０５はソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタである。１０６は水平選択スイッチＭＯＳトランジスタ、１０７はソースフォロワの負荷ＭＯＳトランジスタ、１０８は暗出力転送ＭＯＳトランジスタ、１０９は明出力転送ＭＯＳトランジスタである。さらに、１１０は暗出力蓄積容量ＣTN、１１１は明出力蓄積容量ＣTS、１１２は水平転送ＭＯＳトランジスタ、１１３は水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ、１１４は差動出力アンプ、１１５は水平走査回路、１１６は垂直走査回路である。
【００５９】
次に、図５のタイミングチャートを用いて動作を説明する。
【００６０】
まず垂直走査回路１６からのタイミング出力によって、制御パルスφＬをハイとして垂直出力線をリセットする。また制御パルスφＲ0をハイとし、リセット用ＭＯＳトランジスタ１０４をオンとする。時刻Ｔ0において、制御パルスφＳ0をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ１０６をオンさせ、第１、第２ラインの画素部を選択する。次に制御パルスφＲ0をローとし、不図示のフローティングディフュージョン（ＦＤ）部をフローティング状態とし、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ１０５のゲート・ソース間をスルーとする。その後、時刻Ｔ1において制御パルスφＴNをハイとし、ＦＤ部の暗電圧をソースフォロワ動作で蓄積容量ＣTN１１０に出力させる。
【００６１】
次に、第１ライン（奇数ライン）の画素の光電変換出力を行うため、第１ラインの制御パルスφＴＸo0をハイとして転送スイッチＭＯＳトランジスタ１０３を導通する。
【００６２】
時刻Ｔ2 でフォトダイオードの光電変換部１０１からの電荷がＦＤ部に転送されることにより、ＦＤ部の電位が光に応じて変化することになる。この時ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ１０５がフローティング状態であるので、ＦＤ部の電位を時刻Ｔ3 において制御パルスφＴs をハイとして蓄積容量ＣTS１１１に出力する。この時点で第１ラインの画素の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積容量ＣTN１１０とＣTS１１１に蓄積されおり、時刻Ｔ4 の制御パルスφＨＣを一時ハイとして水平出力線リセットＭＯＳトランジスタ１１３を導通して水平出力線をリセットする。そして、水平転送期間において水平走査回路１１５の走査タイミング信号により水平出力線に画素の暗出力と光出力が出力される。この時、蓄積容量ＣTN１１０とＣTS１１１の差動増幅器１１４によって、差動出力ＶOUTを取れば、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られる。
【００６３】
またライン方向に隣接する画素の光電荷は同時に夫々の蓄積容量ＣTN１１０とＣTS１１１に蓄積されるが、その読み出しは水平走査回路１１５からのタイミングパルスを１画素分遅らして水平出力線に読み出して差動増幅器１１４から出力される。
【００６４】
本実施形態では、差動出力ＶOUTをチップ内で行う構成を示しているが、チップ内に含めず、外部で従来のＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路を用いても同様の効果が得られる。
【００６５】
蓄積容量ＣTS１１１に明出力を出力した後、制御パルスφＲ0をハイとしてリセット用ＭＯＳトランジスタ１０４を導通しＦＤ部を電源ＶDDにリセットする。第１ライン（奇数ライン）の水平転送が終了した後、第２ライン（偶数ライン）の読み出しを行う。第２ラインの読み出しは、制御パルスφＴＸe0を同様に駆動させ、制御パルスφＴN、φＴSに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣTN１１０とＣTS１１１に夫々光電荷を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。以上の駆動により、第１、第２ラインの読み出しが夫々独立に行える。
【００６６】
第１、第２ラインの読み出しが終了すると、第３、第４ラインの読み出しが行われる。
【００６７】
垂直走査回路１６からのタイミング出力によって、制御パルスφＬをハイとして垂直出力線をリセットする。また制御パルスφＲ１をハイとし、リセット用ＭＯＳトランジスタ１０４をオンとする。制御パルスφＳ１をハイとし、選択スイッチＭＯＳトランジスタ１０６をオンさせ、第３、第４ラインの画素部を選択する。
【００６８】
第３ライン（奇数ライン）の読み出しは、時刻Ｔ５に制御パルスφＴＸo1を同様に駆動させ、制御パルスφＴN、φＴSに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣTN１１０とＣTS１１１に夫々光電荷を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。
【００６９】
同様に、第４ラインの読み出しは、制御パルスφＴＸe1を同様に駆動させ、制御パルスφＴN、φＴSに夫々ハイパルスを供給して、蓄積容量ＣTN１１０とＣTS１１１に夫々光電荷を蓄積し、暗出力及び明出力を取り出す。以上の駆動により、第３、第４ラインの読み出しが夫々独立に行える。
【００７０】
この後、垂直走査回路を走査させ、同様に第２ｎ＋１，第２ｎ＋２（ｎ＝２，３，…）の読み出しを行えば全画素独立出力が行える。
【００７１】
図６及び図７は本実施形態の特徴的な部分を説明する図であり、図６はイメージセンサの測距領域説明図、図７はイメージセンサの焦点検出用画素の瞳受光領域説明図である。
【００７２】
まず、イメージセンサ１００上の略中央に位置するｐ１に相当する場所の被写体に対して撮影レンズ５の焦点調節を指示された場合について説明する。
【００７３】
撮像装置であるカメラ１において、イメージセンサ１００上の略中央に位置するｐ１に相当する場所の被写体に対して撮影レンズ５の焦点調節を指示された場合、ＣＰＵ２０は座標ｐ１を中心に所定領域を測距領域として設定する。例えば、測距領域の中心ｐ１は、図３のイメージセンサの一部平面図に×点で示すように、焦点検出画素配列Ｂ４−１とＢ４−２との間に位置している。また測距領域の大きさは、被写体の遠近競合が発生しない程度の大きさに設定される。
【００７４】
図７は、イメージセンサ１００の略中央に位置する焦点検出用画素の撮影レンズ５の瞳上での受光領域の説明図で、黒く示した撮影レンズ５の瞳に対して、白い領域が焦点検出用画素の受光領域を示している。撮影レンズ５の射出瞳は、口径蝕が発生していないため円形状である。また同図では、イメージセンサ１００の光電変換部１１１とマイクロレンズ１５３との製造上の位置ズレが生じていない例を示している。
【００７５】
図７（ａ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα１の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα１の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα１の光電変換部の受光可能な領域Ｓα１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα１偏位している。
【００７６】
図７（ｂ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ１の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ１の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向にわずかに偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ１の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ１偏位している。
【００７７】
図７（ｃ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα２の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα２の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に所定量偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα２の光電変換部の受光可能な領域Ｓα２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα２偏位している。
【００７８】
図７（ｄ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ２の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ２の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心と略一致している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ２の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）と略一致している。
【００７９】
図７（ｅ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα３の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα３の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向にわずかに偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα３の光電変換部の受光可能な領域Ｓα３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα３偏位している。
【００８０】
図７（ｆ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ３の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ３の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に所定量偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ３の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ３偏位している。
【００８１】
図７（ｇ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα４の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα４の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心と略一致している。そのため、焦点検出用画素Ｐα４の光電変換部の受光可能な領域Ｓα４の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）と略一致している。
【００８２】
図７（ｈ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ４の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ４の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ４の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ４の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ４偏位している。
【００８３】
図７（ｉ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα５の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα５の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は＋ｘ方向にわずかに偏位してしている。そのため、焦点検出用画素Ｐα５の光電変換部の受光可能な領域Ｓα５の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα５偏位している。
【００８４】
図７（ｊ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ５の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ５の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ５の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ５の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ５偏位している。
【００８５】
本実施形態のイメージセンサ１００は、焦点検出演算を行う対の画素群の電極開口のｘ方向（相関方向）中心の画素中心を基準とした相対間隔は、各演算画素群で略一致するように構成されている。そのため、焦点検出演算を行う対の画素群が、撮影レンズ５の射出瞳上で受光可能な領域の各重心間隔｜ｘα１−ｘβ１｜、｜ｘα２−ｘβ２｜、｜ｘα３−ｘβ３｜、｜ｘα４−ｘβ４｜、｜ｘα５−ｘβ５｜は略一致する。
【００８６】
ＣＰＵ２０は、各焦点検出用画素群の焦点検出光束の撮影レンズ５のレンズ枠によるケラレ状況を判定して、焦点検出演算を行う焦点検出画素配列を選択する。ここで、焦点検出光束のケラレ状況は、イメージセンサ１００の一部を構成する焦点検出画素の受光角度分布と撮影レンズ５のレンズ枠情報から算出される。
【００８７】
上記の例では、測距領域がイメージセンサ１００の略中央に位置するため、撮影レンズ５のレンズ枠による焦点検出光束のケラレが小さく、焦点検出画素配列Ａ２及びＢ２、焦点検出画素配列Ａ３及びＢ３、焦点検出画素配列Ａ４及びＢ４、焦点検出画素配列Ａ５及びＢ５、焦点検出画素配列Ａ１及びＢ１のそれぞれの画素配列によって生成される像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態が演算される。
【００８８】
次に、イメージセンサ１００上の図８の中央からずれた場所の被写体に対して撮影レンズ５の焦点調節を指示された場合について、図８及び図９を用いて説明する。
【００８９】
図８はイメージセンサの測距領域の説明図、図９はイメージセンサの焦点検出用画素の瞳受光領域の説明図である。
【００９０】
撮像装置であるカメラ１において、イメージセンサ１００上の図８の左側に位置するｐ２に相当する場所の被写体に対して撮影レンズ５の焦点調節を指示された場合、ＣＰＵ２０は座標ｐ２を中心に所定領域を測距領域として設定する。例えば、測距領域の中心ｐ２は、図３のイメージセンサの一部平面図に×点で示すように、焦点検出画素配列Ｂ４−１とＢ４−２との間に位置している。また測距領域の大きさは、被写体の遠近競合が発生しない程度の大きさに設定される。
【００９１】
図９は、イメージセンサ１００の左側に位置する焦点検出用画素の撮影レンズ５の瞳上での受光領域の説明図で、黒く示した撮影レンズ５の瞳に対して、白い領域が焦点検出用画素の受光領域を示している。撮影レンズ５の射出瞳は、口径蝕のために楕円状に変形している。また同図では、イメージセンサ１００の光電変換部１１１とマイクロレンズ１５３との製造上の位置ズレが生じている例を示している。
【００９２】
図９（ａ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα１の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα１の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα１の光電変換部の受光可能な領域Ｓα１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα１偏位している。
【００９３】
図９（ｂ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ１の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ１の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向にわずかに偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ１の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ１の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ１偏位している。
【００９４】
図９（ｃ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα２の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα２の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向に所定量偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα２の光電変換部の受光可能な領域Ｓα２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα２偏位している。
【００９５】
図９（ｄ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ２の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ２の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心と略一致しているが、イメージセンサ１００の光電変換部１１１とマイクロレンズ１５３との製造上の位置ズレが生じている。そのため、焦点検出用画素Ｐβ２の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ２の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ２偏位している。
【００９６】
図９（ｅ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα３の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα３の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心に対して−ｘ方向にわずかに偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐα３の光電変換部の受光可能な領域Ｓα３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα３偏位している。
【００９７】
図９（ｆ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ３の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ３の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に所定量偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ３の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ３の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ３偏位している。
【００９８】
図９（ｇ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα４の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα４の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は画素の中心と略一致しているが、イメージセンサ１００の光電変換部１１１とマイクロレンズ１５３との製造上の位置ズレが生じている。そのため、焦点検出用画素Ｐα４の光電変換部の受光可能な領域Ｓα４の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα４偏位している。  図９（ｈ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ４の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ４の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ４の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ４の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ４偏位している。
【００９９】
図９（ｉ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐα５の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐα５の電極１３１_１と電極１３１_２とで決まる開口の中心は＋ｘ方向にわずかに偏位してしている。そのため、焦点検出用画素Ｐα５の光電変換部の受光可能な領域Ｓα５の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘα５偏位している。
【０１００】
図９（ｊ）は、図３のイメージセンサ１００の一部平面図に示した焦点検出用画素Ｐβ５の、撮影レンズ５の瞳上での受光領域を示している。焦点検出用画素Ｐβ５の電極１３１_３と電極１３１_４とで決まる開口の中心は画素の中心に対して＋ｘ方向に大きく偏位している。そのため、焦点検出用画素Ｐβ５の光電変換部の受光可能な領域Ｓβ５の中心は、撮影レンズ５の射出瞳上で光軸（図中ｘ軸とｙ軸の交点）に対してｘβ５偏位している。
【０１０１】
本実施形態のイメージセンサ１００は、焦点検出演算を行う対の画素群の電極開口のｘ方向（相関方向）中心の画素中心を基準とした相対間隔は、各演算画素群で略一致するように構成されている。そのため、焦点検出演算を行う対の画素群が、撮影レンズ５の射出瞳上で受光可能な領域の各重心間隔｜ｘα１−ｘβ１｜、｜ｘα２−ｘβ２｜、｜ｘα３−ｘβ３｜、｜ｘα４−ｘβ４｜、｜ｘα５−ｘβ５｜は略一致する。
【０１０２】
ＣＰＵ２０は、各焦点検出用画素群の焦点検出光束の撮影レンズ５のレンズ枠によるケラレ状況を判定して、焦点検出演算を行う焦点検出画素配列を選択する。ここで、焦点検出光束のケラレ状況は、イメージセンサ１００の一部を構成する焦点検出画素の受光角度分布と撮影レンズ５のレンズ枠情報から算出される。
【０１０３】
本実施形態においては、焦点検出用画素Ｐβ５の撮影レンズ５による焦点検出光束のケラレが大きいため、ＣＰＵ２０は焦点検出画素配列Ａ５及びＢ５では焦点検出のための演算は行わない。そしてＣＰＵ２０は、撮影レンズ５のレンズ枠による焦点検出光束のケラレが小さい、焦点検出画素配列Ａ２及びＢ２、焦点検出画素配列Ａ３及びＢ３、焦点検出画素配列Ａ４及びＢ４、焦点検出画素配列Ａ１及びＢ１のそれぞれの画素配列によって生成される像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態を演算する。
【０１０４】
本実施形態では、イメージセンサ１００の光電変換部１１１とマイクロレンズ１５３との製造上の位置ズレがさらに大きい場合、あるいは撮影レンズ５の口径蝕がさらに大きい場合、その焦点検出光束のけられ状況に応じて、演算に用いられる測距領域が焦点検出画素配列Ａ２及びＢ２、焦点検出画素配列Ａ３及びＢ３、焦点検出画素配列Ａ１及びＢ１に制限される場合があることはいうまでもない。
【０１０５】
また本実施形態では、イメージセンサ１００上の図中左側に位置するｐ２に相当する場所の被写体に対して撮影レンズ５の焦点調節を行う場合の測距領域の設定方法を説明した。しかし、イメージセンサ１００上の図中右側に位置する被写体に対して撮影レンズ５の焦点調節を行う場合、焦点検出画素配列Ａ２及びＢ２、焦点検出画素配列Ａ３及びＢ３、焦点検出画素配列Ａ４及びＢ４、焦点検出画素配列Ａ５及びＢ５のそれぞれの画素配列によって生成される像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態が演算されるのはいうまでもない。
【０１０６】
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態を示しており、イメージセンサ１００の一部平面図である。
【０１０７】
図中１３１、１３２は電極である。電極１３１及び１３２で区切られた領域が１画素を示しており、１画素中に書かれた「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字は各画素のカラーフィルタの色相を表している。「Ｒ」の文字の書かれた画素は赤の成分の光を透過し、「Ｇ」の文字の書かれた画素は緑の成分の光を透過し、「Ｂ」の文字の書かれた画素は青の成分の光を透過する。また、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の文字が書かれた各画素は、撮影レンズ５の全瞳領域を通過した光を受光するように構成されている。
【０１０８】
カラーフィルタの配列がベイヤ配列の場合、１絵素は「Ｒ」「Ｂ」の画素と２つの「Ｇ」の画素から構成されるが、本実施形態の撮像装置を構成するイメージセンサは「Ｒ」あるいは「Ｂ」であるべき画素の一部に、撮影レンズ５の一部の瞳領域を受光する焦点検出用画素が割り当てられている。
【０１０９】
図中、Ｐα１、Ｐβ１、Ｐα２、Ｐβ２、Ｐα３、Ｐβ３は撮影レンズ５の焦点状態を検出するための画素である。そして、光電変換部１１１の位置とマイクロレンズ１５３の位置の製造上発生する位置ズレに対応するため、電極１３１にて図中ｘ方向の異なる位置に開口が設けられている。
【０１１０】
本実施形態のイメージセンサ１００の一部に配設される焦点検出用の画素は、電極１３１にて制限される開口のｘ方向の開口中心位置が画素中心に対して異なる６種類が設定されている。そして、同一の電極開口を有する焦点検出用画素が、相関方向である図中ｘ方向に４画素周期で配列され横（ｘ）方向の測距視野を形成している。
【０１１１】
焦点検出演算を行う対の画素群の電極開口のｘ方向（相関方向）中心の画素中心を基準とした相対間隔は、各演算画素群で略一致するように構成されている。そのため、焦点検出演算を行う対の画素群は、撮影レンズ５の射出瞳上で受光可能な領域の各重心間隔は略一致する。
【０１１２】
撮影レンズ５のレンズ枠による焦点検出光束のケラレが小さい場合、焦点検出画素配列Ａ１及びＢ１、焦点検出画素配列Ａ２及びＢ２、焦点検出画素配列Ａ３及びＢ３のそれぞれの画素配列によって生成される像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態が演算される。
【０１１３】
同様に図中、Ｑα１、Ｑβ１、Ｑα２、Ｑβ２、Ｑα３、Ｑβ３は撮影レンズ５の焦点状態を検出するための画素である。そして、光電変換部１１１の位置とマイクロレンズ１５３の位置の製造上発生する位置ズレに対応するため、電極１３２にて図中ｙ方向の異なる位置に開口が設けられている。本実施形態のイメージセンサ１００の一部に配設される焦点検出用の画素は、電極１３２にて制限される開口のｙ方向の開口中心位置が画素中心に対して異なる６種類が設定されている。そして、同一の電極開口を有する焦点検出用画素が、相関方向である図中ｙ方向に４画素周期で配列され縦（ｙ）方向の測距視野を形成している。
【０１１４】
焦点検出演算を行う対の画素群の電極開口のｙ方向（相関方向）中心の画素中心を基準とした相対間隔は、各演算画素群で略一致するように構成されている。そのため、焦点検出演算を行う対の画素群は、撮影レンズ５の射出瞳上で受光可能な領域の各重心間隔は略一致する。
【０１１５】
撮影レンズ５のレンズ枠による焦点検出光束のケラレが小さい場合、焦点検出画素配列Ｃ１及びＤ１、焦点検出画素配列Ｃ２及びＤ２、焦点検出画素配列Ｃ３及びＤ３のそれぞれの画素配列によって生成される像に基づいて、撮影レンズ５の焦点状態が演算される。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の位置実施携帯に係わるカメラの構成を示す図である。
【図２】イメージセンサの一部断面図である。
【図３】イメージセンサの一部平面図である。
【図４】イメージセンサの概略的回路構成を示す図である。
【図５】イメージセンサの動作を示すタイミングチャートである。
【図６】イメージセンサの測距領域の説明図である。
【図７】イメージセンサの焦点検出用画素の瞳受光領域の説明図である。
【図８】イメージセンサの測距領域の説明図である。
【図９】イメージセンサの焦点検出用画素の瞳受光領域の説明図である。
【図１０】イメージセンサの一部平面図である。
【図１１】従来のイメージセンサの一部平面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  カメラ
１００  イメージセンサ
１１０  シリコン基板
１１１  光電変換部
１２１，１２２，１２３  層間絶縁膜
１３１，１３２  電極
１５１  カラーフィルタ
１５３  オンチップレンズ
【図１】
2010113162.tif 000003
【図２】
2010113162.tif 000004
【図３】
2010113162.tif 000005
【図４】
2010113162.tif 000006
【図５】
2010113162.tif 000007
【図６】
2010113162.tif 000008
【図７】
2010113162.tif 000009
【図８】
2010113162.tif 000010
【図９】
2010113162.tif 000011
【図１０】
2010113162.tif 000012
【図１１】
2010113162.tif 000013