(57)【要約】  本発明は、光電変換を行う撮像素子を備えた撮像ユニットに関するものである。  撮像素子を用いた種々の処理における利便性を向上させるべく、光に撮像素子を透過させつつ、該撮像素子の強度を確保できる撮像ユニットを提供する。  撮像ユニット（１）は、基板（１１ａ）と基板（１１ａ）に設けられた受光部（１１ｂ）とを有し、受光部（１１ｂ）で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子（１０）と、撮像素子（１０）に接合され、光を透過させるガラス基板（１９）とを備える。
2010050184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と該半導体基板に設けられた受光部とを有し、該受光部で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子と、
上記撮像素子に接合され、光を透過させる光学的透明基板とを備える撮像ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出部をさらに備える撮像ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記撮像素子に対して上記光学的透明基板と反対側に設けられている撮像ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記撮像素子を透過した光を瞳分割するセパレータレンズと、該セパレータレンズに分割された光を検出するセンサとを有する撮像ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記セパレータレンズよりも上記撮像素子側に設けられ、上記撮像素子の複数の上記受光部を透過した光を集光させて該セパレータレンズに入射させるコンデンサレンズをさらに有する撮像ユニット。
【請求項６】
請求項２に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記光学的透明基板に対して上記撮像素子と反対側に設けられている撮像ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記撮像素子を透過した光を瞳分割するセパレータレンズと、該セパレータレンズに分割された光を検出するセンサとを有する撮像ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記セパレータレンズよりも上記撮像素子側に設けられ、上記撮像素子を透過した光を集光させて該セパレータレンズに入射させるコンデンサレンズをさらに有する撮像ユニット。
【請求項９】
請求項４又は５に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記半導体基板上に半導体プロセスによって形成されている撮像ユニット。
【請求項１０】
請求項２乃至８の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部が配設されるパッケージをさらに備え、
上記撮像素子は、上記パッケージに取り付けられている撮像ユニット。
【請求項１１】
請求項４、５、７、８の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記センサは、ラインセンサである撮像ユニット。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子と上記光学的透明基板とは、陽極接合されている撮像ユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子の上記半導体基板は、Ｓｉ単結晶であり、
上記光学的透明基板は、硼珪酸ガラス基板である撮像ユニット。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子の上記半導体基板の厚みは、５μｍ以下である撮像ユニット。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記半導体基板の周縁部に電気的接続端子が設けられている撮像ユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子は、上記光学的透明基板を透過した光を受光するように構成されており、
上記光学的透明基板における、上記撮像素子と対向する面には干渉フィルタが設けられている撮像ユニット。
【請求項１７】
請求項１６に記載の撮像ユニットにおいて、
上記干渉フィルタは、干渉現象によりＲＧＢ３原色をそれぞれ透過させるベイヤ配列のフィルタである撮像ユニット。
【請求項１８】
受光部を有し、該受光部で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子と、
上記撮像素子に接合され、光を透過させる光学的透明基板とを備える撮像ユニット。
【請求項１９】
請求項１８に記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出部をさらに備える撮像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換を行う撮像素子を備えた撮像ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を用いて、被写体像を電気信号に変換し、この電気信号をデジタル化して記録するデジタルカメラが普及している。【０００３】
デジタル一眼レフカメラは、被写体像の位相差を検出する位相差検出部を有し、これによりオートフォーカス（以下、単にＡＦともいう）を行う位相差検出方式ＡＦ機能を備えている。位相差検出方式ＡＦ機能によれば、デフォーカス方向及びデフォーカス量を検出できるため、フォーカスレンズの移動時間を短縮でき、迅速にフォーカスできるという利点を有する（例えば、特許文献１）。従来のデジタル一眼レフカメラでは、位相差検出部に被写体からの光を導くために、レンズ鏡筒から撮像素子への光路上に進出／退避可能に構成された可動ミラーを設けている。【０００４】
また、いわゆるコンパクトデジタルカメラは、撮像素子を用いたビデオＡＦによるオートフォーカス機能を採用している（例えば、特許文献２）。こうして、コンパクトデジタルカメラでは、被写体からの光を位相差検出部へ導くためのミラーをなくすことにより小型化を実現している。このようなコンパクトデジタルカメラでは、撮像素子を露光しながらオートフォーカスを行うことができる。すなわち、オートフォーカスを行いながら、撮像素子を用いた種々の処理、例えば、撮像素子上に結像する被写体像から画像信号を取得して、カメラの背面に設けた画像表示部へ表示したり、記録部へ記録したりすることができる。このビデオＡＦによるオートフォーカス機能は、一般的に位相差検出方式ＡＦに比べて精度が高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６３５４５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３５１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に係るデジタルカメラのようにビデオＡＦではデフォーカス方向を瞬時に検出することができない。例えば、コントラスト検出方式ＡＦによれば、コントラストピークを検出することで焦点を検出するが、フォーカスレンズを現在の位置から前後に移動させる等しないと、コントラストピークの方向、即ち、デフォーカス方向を検出することができない。そのため、焦点検出に時間がかかってしまう。【０００７】
つまり、焦点検出に要する時間を短縮する観点からは、位相差検出方式ＡＦの方が有利である。しかしながら、特許文献１に係るデジタル一眼レフカメラのように位相差検出方式ＡＦを採用している撮像装置においては、被写体からの光を位相差検出部へ導くために、レンズ鏡筒から撮像素子への光路上に可動ミラーを進出させる必要がある。そのため、位相差検出方式ＡＦを行いながら、撮像素子を用いた種々の処理を行うことができない。また、入射光の進路を位相差検出部へ向かう進路と撮像素子へ向かう進路とで切り替える際には可動ミラーを移動させる必要があり、この可動ミラーの移動のためのタイムラグや騒音が生じる。【０００８】
すなわち、従来の位相差検出方式ＡＦを行う撮像装置においては、撮像素子を用いた種々の処理との関係で利便性が悪かった。【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、撮像素子を用いた種々の処理と位相差検出部を用いた位相差検出とを行う上での利便性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願出願人は、上記課題を解決すべく、鋭意研究の結果、撮像素子を透過した光を利用することを見出した。すなわち、撮像素子を透過した光を用いて位相差検出方式の焦点検出を行うことで、可動ミラーを無くすことができると共に、撮像素子による処理と位相差検出とを並行して行うことができる。さらに、光に撮像素子を透過させることによって、位相差検出に限らず、種々の処理を行う上での利便性を向上させることができる。【００１１】
しかしながら、光に撮像素子を透過させるためには、撮像素子を薄く形成する必要があり、そうすると、撮像素子の強度が低下してしまう。つまり、本発明の目的とするところは、光に撮像素子を透過させつつ、該撮像素子の強度を確保できる撮像ユニットを提供することにある。【００１２】
そこで、本発明は、撮像素子の基板に光学的透明基板を接合して、撮像素子を補強するようにしたものである。具体的には、本発明に係る撮像ユニットは、半導体基板と該半導体基板に設けられた受光部とを有し、該受光部で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子と、上記撮像素子に接合され、光を透過させる光学的透明基板とを備えるものとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像素子に光学的透過基板を接合することによって、撮像素子を光が透過する程度に薄く形成したとしても、該撮像素子を補強することができる。そして、この補強用の基板を光学的透明基板で構成することによって、該光学的透明基板も光を透過させることがきるため、光が撮像素子に入射又は撮像素子から出射する際に、該光学的透明基板が該光の入射又は出射を妨害してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１に係る撮像素子の断面図である。
【図２】図２は、カメラのブロック図である。
【図３】図３は、撮像ユニットの断面図である。
【図４】図４は、撮像素子の平面図である。
【図５】図５は、撮像素子とパッケージとの接合部を示す部分拡大断面図である。
【図６】図６は、位相検出ユニットの平面図である。
【図７】図７は、撮像ユニットの斜視図である。
【図８】図８は、レリーズボタンが全押しされるまでの撮影動作を示すフローチャート図である。
【図９】図９は、レリーズボタンが全押しされた後の撮影動作を示すフローチャート図である。
【図１０】図１０は、変形例１に係る撮像ユニットの断面図である。
【図１１】図１１は、変形例２に係る撮像素子の断面図である。
【図１２】図１２は、変形例３に係る撮像素子の断面図である。
【図１３】図１３は、変形例３に係る撮像素子とパッケージとの接合を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る撮像素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る撮像ユニット１を備えたカメラについて説明する。
【００１７】
実施形態１に係るカメラ１００は、図２に示すように、交換レンズ式の一眼レフデジタルカメラであり、主に、カメラシステムの主要な機能を有するカメラ本体４と、カメラ本体４に取り外し可能に装着された交換レンズ７とから構成されている。交換レンズ７は、カメラ本体４の前面に設けられたボディマウント４１に装着されている。ボディマウント４１には電気切片４１ａが設けられている。
【００１８】
−カメラ本体の構成−
カメラ本体４は、被写体像を撮影画像として取得する撮像ユニット１と、撮像ユニット１の露光状態を調節するシャッタユニット４２と、撮像ユニット１に入射する被写体像の赤外光除去とモアレ現象を軽減するためのＩＲカット兼ＯＬＰＦ（Optical Low Pass Filter）４３と、液晶モニタで構成され、撮影画像やライブビュー画像や各種情報を表示する画像表示部４４と、ボディ制御部５とを有している。このカメラ本体４が撮像装置本体を構成する。
【００１９】
カメラ本体４には、カメラシステムの電源の入切を操作する電源スイッチ４０ａと、撮影者がフォーカシング時およびレリーズ時に操作するレリーズボタン４０ｂとが設けられている。
【００２０】
電源スイッチ４０ａにより電源がＯＮ状態になると、カメラ本体４および交換レンズ７の各部に電源が供給される。
【００２１】
レリーズボタン４０ｂは、２段式であって、半押しすることで後述するオートフォーカスやＡＥ等を行う一方、全押しすることでレリーズが行われる。
【００２２】
撮像ユニット１は、詳しくは後述するが、光電変換により被写体像を電気信号に変換するものである。この撮像ユニット１は、ブレ補正ユニット４５によって光軸Ｘに直行する平面内で移動可能に構成されている。
【００２３】
ボディ制御部５は、ボディマイコン５０と、不揮発性メモリ５０ａと、シャッタユニット４２の駆動を制御するシャッタ制御部５１と、撮像ユニット１の動作を制御すると共に撮像ユニット１からの電気信号をＡ／Ｄ変換してボディマイコン５０へ出力する撮像ユニット制御部５２と、例えばカード型記録媒体や内部メモリである画像格納部５８からの画像データの読み出し及び該画像格納部５８への画像データの記録を行う画像読み出し/記録部５３と、画像読み出し/記録部５３を制御する画像記録制御部５４と、画像表示部４４の表示を制御する画像表示制御部５５と、カメラ本体４のブレにより生じる像ブレ量を検出するブレ検出部５６と、ブレ補正ユニット４５を制御する補正ユニット制御部５７とを含む。このボディ制御部５が制御部を構成する。
【００２４】
ボディマイコン５０は、カメラ本体４の中枢を司る制御装置であり、各種シーケンスの制御を行う。ボディマイコン５０には、例えば、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭが搭載されている。そして、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、ボディマイコン５０は様々な機能を実現することができる。
【００２５】
このボディマイコン５０は、電源スイッチ４０ａ及びレリーズボタン４０ｂからの入力信号が入力されると共に、シャッタ制御部５１、撮像ユニット制御部５２、画像読み出し/記録部５３、画像記録制御部５４及び補正ユニット制御部５７等に対し制御信号を出力するように構成されており、シャッタ制御部５１、撮像ユニット制御部５２、画像読み出し/記録部５３、画像記録制御部５４及び補正ユニット制御部５７等にそれぞれの制御を実行させる。また、ボディマイコン５０は、後述するレンズマイコン８０とマイコン間通信を行う。
【００２６】
例えば、ボディマイコン５０の指示により、撮像ユニット制御部５２が撮像ユニット１からの電気信号をＡ／Ｄ変換してボディマイコン５０へ出力する。ボディマイコン５０は、取り込んだ電気信号に所定の画像処理を施して画像信号を作成する。そして、ボディマイコン５０は、画像読み出し/記録部５３に画像信号を送信すると共に、画像記録制御部５４に画像の記録及び表示の指示を行って、画像格納部５８への画像信号の保存と画像表示制御部５５への画像信号の送信を行わせる。画像表示制御部５５は、送信されてきた画像信号に基づいて画像表示部４４を制御して、該画像表示部４４に画像を表示させる。
【００２７】
不揮発性メモリ５０ａには、カメラ本体４に関する各種情報（本体情報）が格納されている。この本体情報には、例えば、カメラ本体４のメーカー名、製造年月日、型番、ボディマイコン５０にインストールされているソフトのバージョン、およびファームアップに関する情報などのカメラ本体４を特定するための型式に関する情報（本体特定情報）、カメラ本体４がブレ補正ユニット４５及びブレ検出部５６等の像ブレを補正するための手段を搭載しているか否かに関する情報、ブレ検出部５６の型番および感度などの検出性能に関する情報、エラー履歴なども含まれている。尚、これらの情報は、不揮発性メモリ５０ａの代わりにボディマイコン５０内のメモリ部に格納されていてもよい。
【００２８】
ブレ検出部５６は、手ブレなどに起因するカメラ本体４の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、カメラ本体４が静止している状態での出力を基準としてカメラ本体４が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。尚、本実施の形態では、ヨーイング方向及びピッチング方向の２方向を検出するために角速度センサを２個設けている。出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理等を経て、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されてボディマイコン５０に与えられる。
【００２９】
−交換レンズの構成−
交換レンズ７は、カメラ本体４内の撮像ユニット１に被写体像を結ぶための撮像光学系を構成しており、主に、フォーカシングを行うフォーカス調節部７Ａと、絞りを調節する絞り調節部７Ｂと、光路を調節することで像ブレを補正するレンズ用像ブレ補正部７Ｃと、交換レンズ７の動作を制御するレンズ制御部８とを有している。
【００３０】
交換レンズ７は、レンズマウント７１を介して、カメラ本体４のボディマウント４１に取り付けられている。また、レンズマウント７１には、交換レンズ７がカメラ本体４に取り付けられてときにボディマウント４１の電気切片４１ａと電気的に接続される電気切片７１ａが設けられている。
【００３１】
フォーカス調節部７Ａは、フォーカスを調節するフォーカスレンズ群７２で構成されている。フォーカスレンズ群７２は、交換レンズ７の規格として定められた最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間で光軸Ｘ方向に移動可能である。また、フォーカスレンズ群７２は、後述するコントラスト検出方式による合焦位置検出の場合、合焦位置を挟んで光軸Ｘ方向前後に移動可能である必要があるため、上述の最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間よりもさらに光軸Ｘ方向前後に移動可能なレンズシフト余裕区間を有している。なお、フォーカスレンズ群７２は、必ずしも複数のレンズで構成される必要はなく、１枚のレンズで構成されていてもよい。
【００３２】
絞り調節部７Ｂは、絞りまたは開放を調節する絞り部７３で構成されている。この絞り部７３が光量調節部を構成する。
【００３３】
レンズ用像ブレ補正部７Ｃは、ブレ補正レンズ７４と、ブレ補正レンズ７４を光軸Ｘに直行する平面内で移動させるブレ補正レンズ駆動部７４ａとを有している。
【００３４】
レンズ制御部８は、レンズマイコン８０と、不揮発性メモリ８０ａと、フォーカスレンズ群７２の動作を制御するフォーカスレンズ群制御部８１と、フォーカスレンズ群制御部８１の制御信号を受けてフォーカスレンズ群７２を駆動するフォーカス駆動部８２と、絞り部７３の動作を制御する絞り制御部８３と、交換レンズ７のブレを検出するブレ検出部８４と、ブレ補正レンズ駆動部７４ａを制御するブレ補正レンズユニット制御部８５とを有する。
【００３５】
レンズマイコン８０は、交換レンズ７の中枢を司る制御装置であり、交換レンズ７に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン８０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、様々な機能を実現することができる。例えば、レンズマイコン８０は、ボディマイコン５０からの信号に基づいてレンズ用像ブレ補正装置（ブレ補正レンズ駆動部７４ａ等）を補正可能状態または補正不能状態に設定する機能を有している。また、レンズマウント７１に設けられた電気切片７１ａとボディマウント４１に設けられた電気切片４１ａとの接触により，ボディマイコン５０およびレンズマイコン８０は電気的に接続されており、互いに情報の送受信が可能となっている。
【００３６】
また、不揮発性メモリ８０ａには、交換レンズ７に関する各種情報（レンズ情報）が格納されている。このレンズ情報には、例えば、交換レンズ７のメーカー名、製造年月日、型番、レンズマイコン８０にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などの交換レンズ７を特定するための型式に関する情報（レンズ特定情報）、交換レンズ７がブレ補正レンズ駆動部７４ａ及びブレ検出部８４等の像ブレを補正するための手段を搭載しているか否かに関する情報、像ブレを補正するための手段を搭載している場合は、ブレ検出部８４の型番および感度などの検出性能に関する情報、ブレ補正レンズ駆動部７４ａの型番および最大補正可能角度などの補正性能に関する情報（レンズ側補正性能情報）、像ブレ補正を行うためのソフトのバージョンなどが含まれている。さらに、レンズ情報には、ブレ補正レンズ駆動部７４ａの駆動に必要な消費電力に関する情報（レンズ側消費電力情報）およびブレ補正レンズ駆動部７４ａの駆動方式に関する情報（レンズ側駆動方式情報）も含まれている。尚、不揮発性メモリ８０ａは、ボディマイコン５０から送信された情報を格納可能である。尚、これらの情報は、不揮発性メモリ８０ａの代わりに、レンズマイコン８０内のメモリ部に格納されていてもよい。
【００３７】
フォーカスレンズ群制御部８１は、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の絶対位置を検出する絶対位置検出部８１ａと、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の相対位置を検出する相対位置検出部８１ｂとを有している。絶対位置検出部８１ａは、交換レンズ７の筐体におけるフォーカスレンズ群７２の絶対位置を検出するものである。絶対位置検出部８１ａは、例えば、数ｂｉｔの接触型エンコーダ基板とブラシとによって構成され、絶対位置を検出可能に構成されている。相対位置検出部８１ｂは、それのみではフォーカスレンズ群７２の絶対位置を検出することができないが、フォーカスレンズ群７２の移動方向は検出可能であり、例えば二相エンコーダを用いている。二相エンコーダは回転パルスエンコーダや、ＭＲ素子、ホール素子など、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の位置に応じて等しいピッチで２値の信号を交互に出力するものが２つ設けられており、これらのピッチの位相をずらすように設置されている。レンズマイコン８０は、相対位置検出部８１ｂの出力からフォーカスレンズ群７２の光軸方向の相対位置を算出する。
【００３８】
ブレ検出部８４は，手ブレなどに起因する交換レンズ７の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、交換レンズ７が静止している状態での出力を基準として交換レンズ７が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。尚、本実施の形態では、ヨーイング方向及びピッチング方向の２方向を検出するために角速度センサを２個設けている。出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理等を経て、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されてレンズマイコン８０に与えられる。
【００３９】
ブレ補正レンズユニット制御部８５は、移動量検出部（図示せず）を備える。移動量検出部は、ブレ補正レンズ７４の実際の移動量を検出する検出部である。ブレ補正レンズユニット制御部８５は、移動量検出部からの出力に基づいて、ブレ補正レンズ７４を帰還制御している。
【００４０】
尚、カメラ本体４及び交換レンズ７の両方にブレ検出部５６，８４とブレ補正装置４５，７４ａを搭載した例を示したが、カメラ本体４及び交換レンズ７の何れかにブレ検出部及びブレ補正装置が搭載されていてもよく、何れにもブレ検出部及びブレ補正装置が搭載されていない場合であってもよい（その場合は、上述のブレ補正に関するシーケンスを排除すればよい）。
【００４１】
−撮像ユニットの構成−
撮像ユニット１は、図３に示すように、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子１０と、撮像素子１０に接合されたガラス基板１９と、撮像素子１０を保持するためのパッケージ３１と、位相差検出方式の焦点検出を行うための位相差検出ユニット２０とを有している。
【００４２】
撮像素子１０は、裏面照射型のインターライン型ＣＣＤイメージセンサであって、図１に示すように、半導体材料で構成された光電変換部１１と、垂直レジスタ１２と、転送路１３と、マスク１４と、カラーフィルタ１５とを有している。
【００４３】
光電変換部１１は、基板１１ａと、基板１１ａ上に配列された複数の受光部（画素ともいう）１１ｂ，１１ｂ，…とを有している。
【００４４】
基板１１ａは、Ｓｉ（シリコン）ベースで構成された半導体基板である。詳しくは、基板１１ａは、Ｓｉ単結晶基板又はＳＯＩ（Silicon On Insulator wafer）で構成されている。特に、ＳＯＩ基板は、Ｓｉ薄膜とＳｉＯ２薄膜のサンドイッチ構造をなし、エッチングの処理などにおいてＳｉＯ２層で反応をとめることが可能であり、安定した基板加工を行う上で有利である。
【００４５】
また、受光部１１ｂは、フォトダイオードで構成されていて、光を吸収して電荷を発生する。受光部１１ｂ，１１ｂ，…は、基板１１ａの表面（図１における下面）において行列状に配列された微小な方形の画素領域内にそれぞれ設けられている（図４参照）。
【００４６】
前述の如く、撮像素子１０は、裏面照射型であって、被写体からの光が、基板１１ａにおける、受光部１１ｂ，１１ｂ，…が設けられている面（以下、表面ともいう）と反対側の面（以下、裏面ともいう）から入射する。
【００４７】
垂直レジスタ１２は、基板１１ａの表面側において、受光部１１ｂごとに設けられており、受光部１１ｂに蓄積された電荷を一時蓄積する役割を有する。つまり、受光部１１ｂに蓄積された電荷は、垂直レジスタ１２に転送される。垂直レジスタ１２に転送された電荷は、転送路１３を介して水平レジスタ（図示省略）に転送され、増幅器（図示省略）に送られる。増幅器に送られた電荷は、増幅され電気信号として取り出される。
【００４８】
マスク１４は、基板１１ａの表面に設けられた入射側マスク１４ａと、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａとは反対側から覆うように設けられた出射側マスク１４ｂとを有している。入射側マスク１４ａは、基板１１ａの表面において各受光部１１ｂ，１１ｂの間に設けられている。そして、垂直レジスタ１２及び転送路１３は、この入射側マスク１４ａと重なるようにして設けられている。こうして、入射側マスク１４ａは、基板１１ａを透過してきた光が垂直レジスタ１２及び転送路１３に入射することを防止している。出射側マスク１４ｂは、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に吸収されずに該受光部１１ｂ，１１ｂ，…を透過した光を反射させて、再度、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に入射させる。また、出射側マスク１４ｂには、受光部１１ｂを透過した光を、撮像素子１０の背面側（本実施形態では、ガラス基板１９と反対側）へ出射させるための複数の通過孔１４ｃ（図１では１つのみ図示）が形成されている。尚、この出射側マスク１４ｂを設けなくてもよい。
【００４９】
また、基板１１ａの表面には、これら受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３及びマスク１４を覆うように、光学的に透明な樹脂で構成された保護層１８が設けられている。
【００５０】
カラーフィルタ１５は、基板１１ａの裏面側において、各受光部１１ｂに対応して上記微小な方形の画素領域ごとに設けられている。カラーフィルタ１５は、特定の色だけを透過させるためのものであり、誘電体で形成される薄膜干渉フィルタである。本実施形態では、図４に示すように、いわゆるベイヤー型の原色フィルタが用いられている。すなわち、撮像素子１０全体としては、２行２列に隣接する４つのカラーフィルタ１５，１５，…（又は４つの画素領域）を１つの繰り返し単位としたときに、該繰り返し単位中において、一方の対角方向に２つの緑のカラーフィルタ（即ち、緑色の可視光波長域に対して緑色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｇが配列され、他方の対角方向に赤のカラーフィルタ（即ち、赤色の可視光波長域に対して赤色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｒと青のカラーフィルタ（即ち、青色の可視光波長域に対して青色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｂとが配列されている。全体として緑のカラーフィルタ１５ｇ，１５ｇ，…が縦横に１つおきに配置されている。尚、カラーフィルタ１５として、ＣｙＭＹＧの各色を透過させる補色系のフィルタを採用してもよい。このカラーフィルタ１５は、ガラス基板１９の、撮像素子１０との接合面に蒸着させている。
【００５１】
ガラス基板１９は、硼珪酸ガラス基板で構成されている。このガラス基板１９が光学的透明基板に相当する。このガラス基板１９は、基板１１ａと陽極接合されている。ここで、硼珪酸ガラスは、可動イオンが豊富に含まれているため、ガラス基板１９を硼珪酸ガラスで構成することによって、基板１１ａとの陽極接合が可能となる。また、ガラス基板１９の、基板１１ａと接合される面には、上述の如く、カラーフィルタ１５が蒸着されているが、該カラーフィルタ１５は誘電体であるため、ガラス基板１９を基板１１ａに陽極接合することができる。
【００５２】
尚、ガラス基板１９の材質としては、例えば、コーニング社製のパイレックス（登録商標）、ショット社製のテンパックス・デュランを採用し得る。また、ガラス基板１９と基板１１ａとの接合は陽極接合に限られず、接着剤を介した接合等であってもよい。
【００５３】
ここで、ガラス基板１９に陽極接合される基板１１ａは、所望の厚さ（例えば、１〜５μｍ）に研磨されたものをガラス基板１９に陽極接合してもよいし、所望の厚さよりも厚い基板１１ａを陽極接合した後にエッチング等により所望の厚さまで研磨等してもよい。所望の厚さよりも厚い基板１１ａを用いる場合には、陽極接合した基板１１ａを熱処理して、基板１１ａのうち、ガラス基板１９と反対側の表面にＳｉＯ２層を形成する。そして、フッ化水素酸でＳｉＯ２層だけを溶かすことによって、薄い（例えば、１〜２μｍ）Ｓｉ層を形成し。それと共に、半導体プロセスによってＳｉ層に受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３等を形成する。
【００５４】
このように構成された撮像素子１０においては、ガラス基板１９側から光が入射する。詳しくは、ガラス基板１９を通過した光は、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに入射し、各カラーフィルタ１５に応じた色の光だけが該カラーフィルタ１５を透過して、基板１１ａの裏面に入射する。基板１１ａは非常に薄いため（即ち、基板１１ａを光が透過する程度の厚さに形成しているため）、基板１１ａに入射した光は、該基板１１ａを透過して、基板１１ａの表面に配設された受光部１１ｂ，１１ｂ，…に到達する。ここで、基板１１ａの表面における、受光部１１ｂ，１１ｂ，…が配設されていな領域には、入射側マスク１４ａが設けられているため、垂直レジスタ１２や転送路１３には光が入射しない。また、受光部１１ｂ，１１ｂ，…は、後述する実施形態２の撮像素子４１０と異なり、光が入射してくる側（基板１１ａ側）へ全面が開口しているため、量子効率が非常に高くなる。各受光部１１ｂは、光を吸収して電荷を発生する。ここで、受光部１１ｂの、基板１１ａとは反対側には出射側マスク１４ｂが設けられているため、受光部１１ｂに吸収されずに、該受光部１１ｂを透過した光は、該出射側マスク１４ｂで反射して、再び、受光部１１ｂに入射する。こうすることで、量子効率をさらに高めることができる。この各受光部１１ｂで発生した電荷は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。このとき、受光部１１ｂ，１１ｂ，…には、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過した特定の色の光が入射しているため、各受光部１１ｂからは、各カラーフィルタ１５に対応した色の受光光量が出力として得られる。
【００５５】
こうして、撮像素子１０は、その撮像面全体における受光部１１ｂ，１１ｂ，…で光電変換を行うことによって、撮像面に形成された被写体像を電気信号に変換する。
【００５６】
このように構成された撮像素子１０は、パッケージ３１に保持されている（図３参照）。このパッケージ３１が保持部を構成する。
【００５７】
詳しくは、パッケージ３１は、平板状の底板３１ａに回路基板３２が設けられていると共に、四方には立壁３１ｂ，３１ｂ，…が設けられている。撮像素子１０は、立壁３１ｂ，３１ｂ，…により四方を覆われるようにして、回路基板３２にマウントされる。
【００５８】
詳しくは、図５に示すように、撮像素子１０の基板１１ａの周縁部には、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３、マスク１４及び保護層１８等が設けられておらず、転送路１３や垂直レジスタ１２等との電気的接続を可能にするための配線が露出している。
【００５９】
一方、回路基板３２は、基板ベース３２ａを有し、該基板ベース３２ａの表面（被写体側の面）には、撮像素子１０の基板１１ａの配線と対向する位置に回路パターン３２ｂが設けられている。そして、撮像素子１０の基板１１ａの周縁部を被写体側から回路基板３２と重ね合わせ、熱溶着により、両者を接合して、撮像素子１０の基板１１ａの配線と回路パターン３２ｂとを電気的に接続している。
【００６０】
また、パッケージ３１の立壁３１ｂ，３１ｂ，…の先端には、撮像素子１０の撮像面（裏面）を覆うようにカバーガラス３３が取り付けられている。このカバーガラス３３によって、撮像素子１０の撮像面はゴミの付着などから保護されている。
【００６１】
ここで、パッケージ３１の底板３１ａには、撮像素子１０の出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する位置に該通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ個数（本実施形態では３個）だけ開口３１ｃ，３１ｃ，…が貫通形成されている。この開口３１ｃ，３１ｃ，…により、撮像素子１０を透過した光が、後述する位相差検出ユニット２０まで到達する。
【００６２】
尚、パッケージ３１の底板３１ａには、必ずしも開口３１ｃが貫通形成される必要はない。すなわち、撮像素子１０を透過した光が位相差検出ユニット２０まで到達する構成であれば、底板３１ａに透明部若しくは半透明部を形成する等の構成であってもよい。
【００６３】
位相差検出ユニット２０は、撮像素子１０の背面側（被写体と反対側）に設けられて、撮像素子１０からの透過光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う。詳しくは、位相差検出ユニット２０は、受光した透過光を測距のための電気信号に変換する。この位相差検出ユニット２０が位相差検出部を構成する。
【００６４】
この位相差検出ユニット２０は、図３，６に示すように、コンデンサレンズユニット２１と、マスク部材２２と、セパレータレンズユニット２３と、ラインセンサユニット２４と、これらコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４を取り付けるためのモジュール枠２５とを有している。コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４は、撮像素子１０の厚さ方向に沿って該撮像素子１０側からこの順で並んでいる。
【００６５】
コンデンサレンズユニット２１は、複数のコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を一体的にユニット化したものである。コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…は、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ数だけ設けられている。各コンデンサレンズ２１ａは、入射する光を集光するためのものであり、撮像素子１０を透過して拡がりつつある光を集光して、セパレータレンズユニット２３の後述するセパレータレンズ２３ａへと導く。各コンデンサレンズ２１ａは、入射面２１ｂが凸状に形成されていると共に、入射面２１ｂ近傍が円柱状に形成されている。
【００６６】
このコンデンサレンズ２１ａを設けることによって、セパレータレンズ２３ａへの入射角度が立つ（入射角が小さくなる）ため、セパレータレンズ２３ａの収差を抑えることができると共に、後述するラインセンサ２４ａ上の被写体像間隔を小さくすることができる。その結果、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａを小型化することができる。また、撮像光学系からの被写体像の焦点位置が撮像ユニット１から大きく外れたとき（詳しくは、撮像ユニット１の撮像素子１０から大きく外れたとき）、その像のコントラストが著しく下がるが、本実施形態によれば、コンデンサレンズ２１ａとセパレータレンズ２３ａによる縮小効果によりコントラストの低下を抑え、焦点検出範囲を広くすることもできる。尚、焦点位置近傍における高精度な位相差検出等の場合、セパレータレンズ２３ａやラインセンサ２４ａ等の寸法に余裕がある場合等においては、コンデンサレンズユニット２１を設けなくてもよい。
【００６７】
マスク部材２２は、コンデンサレンズユニット２１とセパレータレンズユニット２３との間に配設される。マスク部材２２は、各セパレータレンズ２３ａに対応する位置ごとに２つのマスク開口２２ａ，２２ａが形成されている。つまり、マスク部材２２は、セパレータレンズ２３ａのレンズ面を２つの領域に分割して、該２つの領域だけをコンデンサレンズ２１ａ側に露出させている。すなわち、マスク部材２２は、コンデンサレンズ２１ａにより集光された光を２つの光束に瞳分割して、セパレータレンズ２３ａへ入射させる。このマスク部材２２により隣り合う一方のセパレータレンズ２３ａからの有害光などが他方のセパレータレンズ２３ａに入らないようにすることができる。尚、このマスク部材２２は、設けなくともよい。
【００６８】
セパレータレンズユニット２３は、複数のセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を有し、これら複数のセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を一体的にユニット化したものである。セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…は、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…と同様に、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ数だけ設けられている。各セパレータレンズ２３ａは、マスク部材２２を通過して入射してきた２つの光束を、同一の２つの被写体像としてラインセンサ２４ａ上に結像させる。
【００６９】
ラインセンサユニット２４は、複数のラインセンサ２４ａ，２４ａ，…と該ラインセンサ２４ａ，２４ａ，…を設置する設置部２４ｂとを有する。ラインセンサ２４ａ，２４ａ，…は、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…と同様に、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ数だけ設けられている。各ラインセンサ２４ａは、撮像面上に結像する像を受光して電気信号に変換する。つまり、ラインセンサ２４ａの出力から、２つの被写体像の間隔を検出することができ、その間隔によって撮像素子１０に結像する被写体像の焦点のずれ量（即ち、デフォーカス量（Ｄｆ量））及び焦点がどちらの方向にずれているか（即ち、デフォーカス方向）を求めることができる（以下、これらＤｆ量及びデフォーカス方向等をデフォーカス情報ともいう）。
【００７０】
このように構成されたコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４は、モジュール枠２５に配設されている。
【００７１】
モジュール枠２５は、枠状に形成された部材であって、その内周には、内側に向かって突出する取付部２５ａが設けられている。取付部２５ａの撮像素子１０側には、階段状に第１取付部２５ｂ及び第２取付部２５ｃが形成されている。また、取付部２５ａの撮像素子１０と反対側には、第３取付部２５ｄが形成されている。
【００７２】
そして、撮像素子１０側から、モジュール枠２５の第２取付部２５ｃにマスク部材２２が取り付けられ、第１取付部２５ｂにコンデンサレンズユニット２１が取り付けられている。これらコンデンサレンズユニット２１及びマスク部材２２は、それぞれ第１取付部２５ｂ及び第２取付部２５ｃに取り付けられる際に、図３，６に示すように、周縁部がモジュール枠２５に嵌り込むように形成されており、それによりモジュール枠２５に対して位置決めされる。
【００７３】
一方、撮像素子１０の反対側から、モジュール枠２５の第３取付部２５ｄにセパレータレンズユニット２３が取り付けられている。第３取付部２５ｄには、コンデンサレンズユニット２１と反対側に突出する位置決めピン２５ｅと方向基準ピン２５ｆとが設けられている。一方、セパレータレンズユニット２３には、これら位置決めピン２５ｅ及び方向基準ピン２５ｆにそれぞれ対応する位置決め孔２３ｂ及び方向基準孔２３ｃが形成されている。位置決めピン２５ｅと位置決め孔２３ｂとは嵌合するようにそれぞれの径が設定されている。一方、方向基準ピン２５ｆと方向基準孔２３ｃとは緩やかに嵌るようにそれぞれの径が設定されている。すなわち、セパレータレンズユニット２３は、位置決め孔２３ｂ及び方向基準孔２３ｃをそれぞれ第３取付部２５ｄの位置決めピン２５ｅ及び方向基準ピン２５ｆに挿通させることによって、第３取付部２５ｄに取り付ける際の方向等の姿勢が規定されると共に、位置決め孔２３ｂと位置決めピン２５ｅとの嵌合によって第３取付部２５ｄに対して位置決めされる。こうして、セパレータレンズユニット２３が姿勢及び位置を決めて取り付けられたとき、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…の各レンズ面は、コンデンサレンズユニット２１の側を向くと共に、マスク開口２２ａ，２２ａと対向した状態になる。
【００７４】
こうして、コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２及びセパレータレンズユニット２３は、モジュール枠２５に対して位置決めされた状態で取り付けられる。すなわち、これらコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２及びセパレータレンズユニット２３は、モジュール枠２５を介して、互いの位置関係が位置決めされる。
【００７５】
そして、ラインセンサユニット２４が、セパレータレンズユニット２３の背面側（コンデンサレンズユニット２１と反対側）からモジュール枠２５に対して取り付けられる。このとき、ラインセンサユニット２４は、各セパレータレンズ２３ａを透過した光がラインセンサ２４ａに入射するように位置決めされた状態でモジュール枠２５に取り付けられる。
【００７６】
したがって、コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４をモジュール枠２５に取り付けることによって、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…に入射した光が、該コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を透過して、マスク部材２２を介してセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…に入射し、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を透過した光がラインセンサ２４ａ，２４ａ，…上に結像するように、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…、マスク部材２２、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…及びラインセンサ２４ａ，２４ａ，…がそれぞれ位置決めされた状態で配列される。
【００７７】
このように構成された撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とは、互いに接合される。詳しくは、撮像素子１０におけるパッケージ３１の開口３１ｃと位相差検出ユニット２０におけるコンデンサレンズ２１ａとが、互いに嵌合するように構成されている。つまり、位相差検出ユニット２０におけるコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を、撮像素子１０におけるパッケージ３１の開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌め込んだ状態で、モジュール枠２５をパッケージ３１に接着する。こうすることで撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とを互いに位置決めした状態で接合することができる。このように、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…及びラインセンサ２４ａ，２４ａ，…は、一体的にユニット化されると共に、ユニット化された状態でパッケージ３１に取り付けられる。
【００７８】
このとき、全ての開口３１ｃ，３１ｃ，…と全てのコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…とを互いに嵌合するように構成してもよい。あるいは、そのうちのいくつかの開口３１ｃ，３１ｃ，…とコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…だけを嵌合状態とし、残りの開口３１ｃ，３１ｃ，…とコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…とは緩やかに嵌るように構成してもよい。後者の場合には、最も撮像面中央に近いコンデンサレンズ２１ａと開口３１ｃとが嵌合するように構成して撮像面内における位置決めを行い、さらに、撮像面中央から最も離れたコンデンサレンズ２１ａと開口３１ｃとが嵌合するように構成して撮像面中央のコンデンサレンズ２１ａ及び開口３１ｃ回り（即ち、回転角度）の位置決めを行うことが好ましい。
【００７９】
こうして、撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とを接合した結果、撮像素子１０の背面側には、出射側マスク１４ｂの各通過孔１４ｃごとに、コンデンサレンズ２１ａ、マスク部材２２の一対のマスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａが配置される。
【００８０】
このように、光を透過させるように構成した撮像素子１０に対して、撮像素子１０を収容するパッケージ３１の底板３１ａに開口３１ｃ，３１ｃ，…を形成することによって、撮像素子１０を透過した光をパッケージ３１の背面側まで容易に到達させることができると共に、パッケージ３１の背面側に位相差検出ユニット２０を配設することによって、撮像素子１０を透過した光を位相差検出ユニット２０で受光する構成を容易に実現することができる。
【００８１】
また、パッケージ３１の底板３１ａに形成される開口３１ｃ，３１ｃ，…は撮像素子１０を透過した光をパッケージ３１の背面側に通過させる構成であれば任意の構成を採用することができるが、貫通孔である開口３１ｃ，３１ｃ，…を形成することによって、撮像素子１０を透過した光を減衰させることなくパッケージ３１の背面側まで到達させることができる。
【００８２】
また、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合させることによって、開口３１ｃ，３１ｃ，…を利用して、撮像素子１０に対する位相差検出ユニット２０の位置決めを行うことができる。尚、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を設けない場合は、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合させるように構成すれば、同様に、撮像素子１０に対する位相差検出ユニット２０の位置決めを行うことができる。
【００８３】
それと共に、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…にパッケージ３１の底板３１ａを貫かせて、基板１１ａに接近させて配設することができるため、撮像ユニット１をコンパクトに構成することができる。
【００８４】
また、撮像素子１０の出射側マスク１４ｂには、通過孔１４ｃが３つ形成されると共に、コンデンサレンズ２１ａ，セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａが通過孔１４ｃ，１４ｃ，１４ｃに対応して３セット設けられているが、これに限られるものではない。これらの個数は３つに限定されるものではなく、任意の個数に設定し得る。例えば、図７に示すように、９つの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…を形成すると共に、コンデンサレンズ２１ａ，セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａを９セット設けるようにしてもよい。
【００８５】
このように構成された撮像ユニット１の動作について、以下に説明する。
【００８６】
撮像ユニット１に被写体からの光が入射すると、該光は、カバーガラス３３を透過し、ガラス基板１９に入射する。該光は、ガラス基板１９を透過して撮像素子１０の基板１１ａの裏面に入射する。このとき、該光は、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過することにより各カラーフィルタ１５に対応した色の光だけが基板１１ａに入射する。基板１１ａに入射した光は、該基板１１ａを透過して、基板１１ａ表面の受光部１１ｂ，１１ｂ，…に到達する。基板１１ａの表面には、入射側マスク１４ａが設けられているため、垂直レジスタ１２や転送路１３には光が入射せず、受光部１１ｂ，１１ｂ，…にだけ光が入射する。各受光部１１ｂは光を吸収して電荷を発生する。ここで、受光部１１ｂに入射した光は、全てが該受光部１１ｂに吸収されるわけではなく、その一部は該受光部１１ｂを透過するが、該受光部１１ｂを透過した位置には出射側マスク１４ｂが設けられているため、受光部１１ｂを透過した光は出射側マスク１４ｂで反射して、再び、受光部１１ｂに入射する。受光部１１ｂで発生した電荷は垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。こうして、撮像素子１０は、その撮像面全体において各受光部１１ｂが光を電気信号に変換することによって、撮像面に形成された被写体像を、画像信号を作成するための電気信号に変換する。
【００８７】
ただし、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…では、撮像素子１０の受光部１１ｂ，１１ｂ，…を透過した光が、撮像素子１０の背面側へ出射する。そして、撮像素子１０を透過した光は、パッケージ３１の開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合されたコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…へ入射する。各コンデンサレンズ２１ａを透過することにより集光された光は、マスク部材２２に形成された各対のマスク開口２２ａ，２２ａを通過する際に２つの光束に分割されて各セパレータレンズ２３ａに入射する。こうして瞳分割された光は、セパレータレンズ２３ａを透過して、ラインセンサ２４ａ上の２つの位置に同一の被写体像として結像する。ラインセンサ２４ａは、光電変換により被写体像から電気信号を作成し出力する。
【００８８】
続いて、撮像素子１０で変換した電気信号についてのボディマイコン５０での処理について説明する。
【００８９】
撮像素子１０から出力される電気信号は、撮像ユニット制御部５２を介してボディマイコン５０に入力される。そして、ボディマイコン５０は、各受光部１１ｂの位置情報と該受光部１１ｂの受光光量に対応した出力データとを撮像素子１０の撮像面全体から得ることによって、撮像面に形成された被写体像を、電気信号として取得する。
【００９０】
ここで、受光部１１ｂ，１１ｂ，…では同じ光量の光を受光しても光の波長が異なると蓄積電荷量が異なるため、撮像素子１０の受光部１１ｂ，１１ｂ，…からの出力はそれぞれに設けられているカラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂの種類に応じて補正される。例えば、赤のカラーフィルタ１５ｒが設けられたＲ画素１１ｂ、緑のカラーフィルタ１５ｇが設けられたＧ画素１１ｂ及び青のカラーフィルタ１５ｂが設けられたＢ画素１１ｂがそれぞれのカラーフィルタに対応する色の光を同じ光量だけ受光したときに、Ｒ画素１１ｂ、Ｇ画素１１ｂ、Ｂ画素１１ｂからの出力が同じレベルとなるように各画素の補正量が設定される。
【００９１】
それに加えて、本実施形態では出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…を設けることによって、撮像素子１０のうち通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する部分の受光量が、それ以外の部分に比べて少なくなる。その結果、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する位置に設けられた画素１１ｂ，１１ｂ，…から出力された出力データにそれ以外の部分に設けられた画素１１ｂ，１１ｂ，…から出力された出力データと同様の画像処理を施したのでは、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する部分の画像が適切に撮影されない（例えば、暗く撮影されてしまう）可能性がある。そこで、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…における各画素１１ｂの出力を、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…の影響がなくなるように補正（例えば、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…における各画素１１ｂの出力を増幅する等）する。
【００９２】
また、この出力の低下は、光の波長により異なる。具体的には、波長が長いほど、基板１１ａの透過率が高くなるため、通過孔１４ｃによる出力の低下も大きくなる。そのため、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂの種類により、通過孔１４ｃによる出力の低下に差が生じる。そこで、通過孔１４ｃに対応する各画素１１ｂについての通過孔１４ｃの影響をなくす補正は、該各画素１１ｂが受光する光の波長に応じて補正量を異ならせている。具体的には、通過孔１４ｃに対応する各画素１１ｂについて、該各画素１１ｂが受光する光の波長が長いほど補正量を大きくしている。
【００９３】
ここで、各画素１１ｂでは、前述の如く、受光する色の種類による蓄積電荷量の差をなくすための補正量が設定されており、この色の種類による蓄積電荷量の差をなくす補正に加えて、通過孔１４ｃの影響をなくす補正がなされる。すなわち、通過孔１４ｃの影響をなくす補正の補正量は、通過孔１４ｃに対応する各画素１１ｂについての補正量と、通過孔１４ｃ以外の位置に対応する画素１１ｂであって且つ同じ色を受光する画素１１ｂについての補正量との差となる。本実施形態では、以下に示す関係で色ごとに補正量を異ならせている。こうすることで安定した画像出力を得ることができる。
【００９４】
Ｒｋ＞Ｇｋ＞Ｂｋ      ・・・（１）
ここで、
Ｒｋ：通過孔１４ｃのＲ画素補正量−通過孔１４ｃ以外のＲ画素補正量
Ｇｋ：通過孔１４ｃのＧ画素補正量−通過孔１４ｃ以外のＧ画素補正量
Ｂｋ：通過孔１４ｃのＢ画素補正量−通過孔１４ｃ以外のＢ画素補正量
とする。
【００９５】
すなわち、赤、緑、青の３色のうち長波長である赤が最も透過率が高いため、赤の画素での補正量の差が最も大きい。また、該３色のうち短波長である青が最も透過率が低いため、青の画素での補正量の差が最も小さい。
【００９６】
つまり、撮像素子１０の各画素１１ｂの出力の補正量は、各画素１１ｂが通過孔１４ｃに対応する位置に位置するか否か、および、各画素１１ｂに対応するカラーフィルタ１５の色の種類に基づいて決定される。各補正量は、例えば、通過孔１４ｃに対応する画素１１ｂからの出力と通過孔１４ｃ以外の位置に対応する画素１１ｂからの出力とにより表示される画像のホワイトバランス及び／又は輝度が等しくなるように決定される。
【００９７】
ボディマイコン５０は、受光部１１ｂ，１１ｂ，…からの出力データをこのように補正した後、該出力データに基づいて、各受光部、即ち、画素１１ｂにおける位置情報、色情報及び輝度情報とを含む画像信号を作成する。こうして、撮像素子１０の撮像面上に結像された被写体像の画像信号が得られる。
【００９８】
このように撮像素子１０からの出力を補正することによって、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…が設けられた撮像素子１０であっても、被写体像を適切に撮影することができる。
【００９９】
一方、ラインセンサユニット２４から出力される電気信号も、ボディマイコン５０に入力される。そして、ボディマイコン５０は、ラインセンサユニット２４からの出力に基づいて、ラインセンサ２４ａ上に結像する２つの被写体像の間隔を求め、求めた間隔から、撮像素子１０に結像する被写体像の焦点状態を検出することができる。例えば、ラインセンサ２４ａ上に結像する２つの被写体像は、撮像レンズを透過して撮像素子１０に結像する被写体像が正確に結像しているとき（合焦）には、所定の基準間隔を開けて所定の基準位置に位置する。それに対し、被写体像が撮像素子１０よりも光軸方向手前側に結像しているとき（前ピン）には、２つの被写体像の間隔が合焦時の基準間隔よりも狭くなる。一方、被写体像が撮像素子１０よりも光軸方向奥側に結像しているとき（後ピン）には、２つの被写体像の間隔が合焦時の基準間隔よりも広くなる。つまり、ラインセンサ２４ａからの出カを増幅した後、演算回路にて演算することによって、合焦か非合焦か、前ピンか後ピンか、Ｄｆ量はどの位かを知ることができる。
【０１００】
−カメラの動作説明−
このように構成されたカメラ１００の動作について、図８，９を参照しながら説明する。図８は、レリーズボタンが全押しされるまでのカメラ１００の動作を示すフローチャート図であり、図９は、レリーズボタンが全押しされた後のカメラ１００の動作を示すフローチャート図である。
【０１０１】
以下の各動作は、主に、ボディマイコン５０によって制御されている。
【０１０２】
まず、電源スイッチ４０ａがＯＮされると（ステップＳｔ１）、カメラ本体４と交換レンズ７との交信が行われる（ステップＳｔ２）。詳しくは、カメラ本体４内のボディマイコン５０及び各種ユニットに電力が供給され、ボディマイコン５０が起動する。同時に、電気切片４１ａ，７１ａを介して、交換レンズ７内のレンズマイコン８０及び各種ユニットに電極が供給され、レンズマイコン８０が起動する。ボディマイコン５０及びレンズマイコン８０は、起動時に互いに情報を送受信するようプログラミングされており、例えばレンズマイコン８０のメモリ部からボディマイコン５０へ交換レンズ７に関するレンズ情報が送信され、このレンズ情報はボディマイコン５０のメモリ部に格納される。
【０１０３】
続いて、ボディマイコン５０は、レンズマイコン８０を介してフォーカスレンズ群７２を予め設定された所定の基準位置に位置させる（ステップＳｔ３）と共に、それと並行して、シャッタユニット４２を開状態にする（ステップＳｔ４）。その後、ステップＳｔ５へ進み、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされるまで待機する。
【０１０４】
こうすることで、交換レンズ７を透過して、カメラ本体４内に入射した光は、シャッタユニット４２を通過して、さらにＩＲカット兼ＯＬＰＦ４３を透過し、撮像ユニット１へ入射する。そして、撮像ユニット１にて結像した被写体像は画像表示部４４に表示され、撮影者は画像表示部４４を介して被写体の正立像を観察できる。詳しくは、ボディマイコン５０は、撮像ユニット制御部５２を介して撮像素子１０からの電気信号を一定の周期で読み込み、読み込んだ電気信号に対して所定の画像処理を施した後、画像信号を作成し、画像表示制御部５５を制御して画像表示部４４にライブビュー画像を表示させる。
【０１０５】
また、撮像ユニット１へ入射した光の一部は、撮像素子１０を透過して位相差検出ユニット２０へ入射する。
【０１０６】
ここで、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされる（即ち、Ｓ１スイッチ（図示省略）がＯＮされる）と（ステップＳｔ５）、ボディマイコン５０は、位相差検出ユニット２０のラインセンサ２４ａからの出カを増幅した後、演算回路にて演算して、合焦か非合焦かを検出する（ステップＳｔ６）。さらに、ボディマイコン５０は、前ピンか後ピンか、デフォーカス量はどの位かを求め、デフォーカス情報を取得する（ステップＳｔ７）。その後、ステップＳｔ１０へ進む。
【０１０７】
ここで、本実施形態に係る位相差検出ユニット２０は、コンデンサレンズ２１ａ、マスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａのセットを３セット、即ち、位相差検出方式の焦点検出を行う測距ポイントを３つ有している。そして、位相差検出では、撮影者が任意に選択した測距ポイントに対応したセットのラインセンサ２４ａの出力に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動させる。
【０１０８】
あるいは、複数の測距ポイントのうち、最もカメラと被写体とが近接した測距ポイントを選択してフォーカスレンズ群７２の駆動を行うように、ボディマイコン５０に自動最適化アルゴリズムを設定しておいてもよい。この場合、中抜け写真などが発生する確率を低減することができる。
【０１０９】
一方、ステップＳｔ６，Ｓｔ７と並行して、測光を行う（ステップＳｔ８）と共に、像ブレ検出を開始する（ステップＳｔ９）。
【０１１０】
すなわち、ステップＳｔ８においては、撮像素子１０によって該撮像素子１０に入射してくる光の光量が測定される。つまり、本実施形態においては、撮像素子１０に入射して該撮像素子１０を透過した光を用いて上述の位相差検出を行っているため、該位相差検出と並行して、撮像素子１０を用いて測光を行うことができる。
【０１１１】
詳しくは、ボディマイコン５０が、撮像ユニット制御部５２を介して撮像素子１０からの電気信号を取り込み、該電気信号に基づいて被写体光の強度を測定することによって測光を行う。そして、ボディマイコン５０は、測光の結果から、撮影モードに応じた露光時におけるシャッタスピードと絞り値を所定のアルゴリズムに従って決定する。
【０１１２】
そして、ステップＳｔ８において測光が終了すると、ステップＳｔ９において像ブレ検出を開始する。尚、ステップＳｔ８とステップＳｔ９とは並行して行ってもよい。
【０１１３】
その後、ステップＳｔ１０へ進む。尚、ステップＳｔ９の後は、ステップＳｔ１０ではなく、ステップＳｔ１２へ進んでもよい。
【０１１４】
このように、本実施形態においては、撮像素子１０に入射して該撮像素子１０を透過した光を用いて上述の位相差に基づく焦点検出を行っているため、該焦点検出と並行して、撮像素子１０を用いて測光を行うことができる。
【０１１５】
ステップＳｔ１０では、ボディマイコン５０は、ステップＳｔ７で取得したデフォーカス情報に基づいて、フォーカスレンズ群７２を駆動する。
【０１１６】
そして、ボディマイコン５０は、コントラストピークが検出されたか否かを判定する（ステップＳｔ１１）。コントラストピークが検出されていない（ＮＯ）ときにはフォーカスレンズ群７２の駆動（ステップＳｔ１０）を繰り返す一方、コントラストピークが検出された（ＹＥＳ）ときにはフォーカスレンズ群７２の駆動を停止して、フォーカスレンズ群７２をコントラスト値がピークとなった位置まで移動させた後、ステップＳｔ１１へ進む。
【０１１７】
具体的には、ステップＳｔ７で算出したデフォーカス量に基づいて合焦位置と予測される位置よりも前後に離れた位置までフォーカスレンズ群７２を高速で駆動する。その後、合焦位置と予測される位置に向かってフォーカスレンズ群７２を低速で駆動しながらコントラストピークを検出する。
【０１１８】
また、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされると、画像表示部４４には、撮影画像と共に撮影に係る各種情報表示が表示され、撮影者は画像表示部４４を介して各種情報を確認することができる。
【０１１９】
ステップＳｔ１２では、撮影者にレリーズボタン４０ｂが全押しされる（即ち、Ｓ２スイッチ（図示省略）がＯＮされる）まで待機する。撮影者によりレリーズボタン４０ｂが全押しされると、ボディマイコン５０は、シャッタユニット４２を一旦、閉状態にする（ステップＳｔ１３）。こうして、シャッタユニット４２を閉状態にしている間に、後述する露光に備えて、撮像素子１０の受光部１１ｂ，１１ｂ，…に蓄積されている電荷を転送してしまう。
【０１２０】
その後、ボディマイコン５０は、カメラ本体４と交換レンズ７との交信情報、又は撮影者の任意の指定情報を基に像ブレの補正を開始する（ステップＳｔ１４）。具体的には、カメラ本体４内のブレ検出部５６の情報を基に交換レンズ７内のブレ補正レンズ駆動部７４ａを駆動する。また、撮影者の意図に応じて、（ｉ）交換レンズ７内のブレ検出部８４とブレ補正レンズ駆動部７４ａを用いる、（ii）カメラ本体４内のブレ検出部５６とブレ補正ユニット４５を用いる、（iii）交換レンズ７内のブレ検出部８４とカメラ本体４内のブレ補正ユニット４５を用いる、の何れかが選択可能である。
【０１２１】
尚、像ブレ補正手段の駆動開始は、レリーズボタン４０ｂ半押し時点から開始することで、合焦させたい被写体の動きが軽減され、ＡＦをより正確に行うことが可能となる。
【０１２２】
また、ボディマイコン５０は、像ブレの補正開始と並行して、ステップＳｔ８における測光の結果から求められた絞り値となるようにレンズマイコン８０を介して絞り部７３を絞り込む（ステップＳｔ１５）。
【０１２３】
こうして、像ブレの補正が開始されると共に、絞り込みが完了すると、ボディマイコン５０は、ステップＳｔ８における測光の結果から求められたシャッタスピードに基づいてシャッタユニット４２を開状態にする（ステップＳｔ１６）。こうして、シャッタユニット４２を開状態にすることで、被写体からの光が撮像素子１０に入射するようになり、撮像素子１０では所定時間だけ電荷の蓄積を行う（ステップＳｔ１７）。
【０１２４】
そして、ボディマイコン５０は、該シャッタスピードに基づいて、シャッタユニット４２を閉状態にして、露光を終了する（ステップＳｔ１８）。露光完了後、ボディマイコン５０では、撮像ユニット制御部５２を介して撮像ユニット１から画像データを読み出し、所定の画像処理後、画像読み出し/記録部５３を介して画像表示制御部５５へ画像データを出力する。これにより、画像表示部４４へ撮影画像が表示される。また、ボディマイコン５０は、必要に応じて、画像記録制御部５４を介して画像格納部５８に画像データを格納する。
【０１２５】
その後、ボディマイコン５０は、像ブレ補正を終了する（ステップＳｔ１９）共に、絞り部７３を開放する（ステップＳｔ２０）。そして、ボディマイコン５０は、シャッタユニット４２を開状態とする（ステップＳｔ２１）。
【０１２６】
レンズマイコン８０は、リセットが完了すると、ボディマイコン５０にリセット完了を伝える。ボディマイコン５０は、レンズマイコン８０からのリセット完了情報と露光後の一連処理の完了を待ち、その後、レリーズボタン４０ｂの状態が、押し込みされていないことを確認し、撮影シーケンスを終了する。その後、ステップＳｔ５へ戻り、レリーズボタン４０ｂが半押しされるまで待機する。
【０１２７】
尚、電源スイッチ４０ａがＯＦＦされる（ステップＳｔ２２）と、ボディマイコン５０は、フォーカスレンズ群７２を予め設定された所定の基準位置に移動させる（ステップＳｔ２３）と共に、シャッタユニット４２を閉状態にする（ステップＳｔ２４）。そして、カメラ本体４内のボディマイコン５０及び各種ユニット、並びに交換レンズ７内のレンズマイコン８０及び各種ユニットの作動を停止する。
【０１２８】
このように、本実施形態のＡＦ動作では、まず、位相差検出ユニット２０によってデフォーカス情報を取得し、これらのデフォーカス情報に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動する。そして、撮像素子１０からの出力に基づいて算出されるコントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ群７２の位置を検出し、フォーカスレンズ群７２を該位置に位置させる。こうすることで、フォーカスレンズ群７２の駆動前にデフォーカス情報を検出することができるため、従来のコントラスト検出方式ＡＦのようにフォーカスレンズ群７２をとりあえず駆動してみるというステップが必要ないため、オートフォーカスの処理時間を短縮することができる。また、最終的にはコントラスト検出方式ＡＦによって焦点を合わすため、ダイレクトにコントラストピークを捕らえることが可能となり、位相差検出方式ＡＦと異なり、開放バック補正（絞りの開口度合いによるピントズレ）などの様々な補正演算が必要ないため高精度なピント性能を得ることができる。特に繰り返しパターンのある被写体やコントラストが極端に低い被写体などに対して、従来の位相差検出方式ＡＦよりも精度良く焦点を合わせることができる。
【０１２９】
そして、本実施形態のＡＦ動作では位相差検出を含んでいるにもかかわらず、撮像素子１０を透過した光を用いて位相差検出ユニット２０によりデフォーカス情報を取得しているため、撮像素子１０による測光と位相差検出ユニット２０によるデフォーカス情報の取得とを並行して行うことができる。すなわち、位相差検出ユニット２０は撮像素子１０を透過した光を受けてデフォーカス情報を取得するため、デフォーカス情報を取得する際には必ず、被写体からの光が撮像素子１０に照射されている。そこで、オートフォーカス時に撮像素子１０を透過する光を用いて測光を行う。こうすることで、測光用のセンサを別途設ける必要がなくなると共に、レリーズボタン４０ｂが全押しされる前に測光を行っておくことができるため、レリーズボタン４０ｂが全押しされてから露光が完了するまでの時間（以下、レリーズタイムラグともいう）を短縮することができる。
【０１３０】
また、レリーズボタン４０ｂの全押し前に測光を行う構成であっても、測光をオートフォーカスと並行して行うことによって、レリーズボタン４０ｂ半押し後の処理時間を長くしてしまうことも防止できる。その際、被写体からの光を測光用センサや位相差検出ユニットへ導くためのミラーを設ける必要がない。
【０１３１】
また、従来は、被写体から撮像装置に導かれる光の一部をミラー等で、撮像装置外に設けられた位相差検出ユニットへ導いていたのに対し、撮像ユニット１に導かれた光をそのまま用いて位相差検出ユニット２０によって焦点状態を検出することができるため、デフォーカス情報を高い精度で取得することができる。
【０１３２】
尚、上記実施形態では、位相差検出をした後、コントラスト方式ＡＦを行う、いわゆるハイブリッド方式ＡＦを採用しているが、これに限られるものではない。例えば、位相差検出によって取得したデフォーカス情報に基づいてＡＦを行う位相差検出方式ＡＦであってもよい。また、上記ハイブリッド方式ＡＦと、位相差検出方式ＡＦと、位相差検出を行わず、コントラスト値だけに基づいて合焦させるコントラスト検出方式ＡＦとを、切り替えて行うようにしてもよい。
【０１３３】
−実施形態１の効果−
したがって、本実施形態１によれば、撮像素子１０を光が通過するように構成し且つ該撮像素子１０を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出ユニット２０を設けると共に、ボディ制御部５が撮像素子１０を制御し且つ、少なくとも位相差検出ユニット２０の検出結果に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動制御することにより焦点調節を行うことによって、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを並行して行うことができ、処理時間を短縮することができる。
【０１３４】
また、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを並行して行わないとしても、上記構成によれば撮像素子１０に光が入射しているときには位相差検出ユニット２０にも光が入射しているため、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとをボディ制御部５の制御の切替により容易に切り替えることができる。すなわち、従来のように被写体からの光の進む方向を可動ミラーを進退させて撮像素子と位相差検出ユニットとに切り替える構成と比較して、可動ミラーを進退させる必要がないため、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを即座に切り替えることができると共に、可動ミラーの進退に伴う音も生じ得ないため、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを静かに切り替えることができる。
【０１３５】
こうして、カメラ１００の利便性を向上させることができる。
【０１３６】
具体的には、撮像素子１０を光が通過するように構成し且つ該撮像素子１０を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出ユニット２０を設けることによって、上記位相差検出方式ＡＦのように、位相差検出ユニット２０を用いたＡＦと撮像素子１０を用いた測光とを並行して行うことができる。こうすることによって、レリーズボタン４０ｂの全押し後に測光を行う必要がなくなり、レリーズタイムラグを短縮することができる。また、レリーズボタン４０ｂの全押し前に測光を行う構成であっても、測光をオートフォーカスと並行して行うことによって、レリーズボタン４０ｂ半押し後の処理時間を長くしてしまうことも防止できる。さらに、撮像素子１０を用いて測光を行うため、測光用センサを別途設ける必要がない。さらにまた、被写体からの光を測光用センサや位相差検出ユニットへ導くための可動ミラーを設ける必要がない。そのため、電力消費を抑制することができる。
【０１３７】
また、上記のハイブリッド方式ＡＦであっても、位相差検出ユニット２０による位相差検出から撮像素子１０を用いたコントラスト検出への切り替えを、従来の可動ミラーを用いた光路の切り替え等を行うことなく、ボディ制御部５内の制御で即座に行うことができるため、ハイブリッド方式ＡＦに要する時間を短縮することができる。また、可動ミラーが不要なため、可動ミラーによる騒音もなくなり、ハイブリッド方式ＡＦを静かに行うことができる。
【０１３８】
さらに、被写体から撮像素子１０へ向かう光を可動ミラー等を用いて、撮像素子１０の背面側とは別の場所に配設された位相差検出ユニットへ向かわせる従来の構成においては、露光時の光路と位相差検出時の光路とが異なることや可動ミラーの設置誤差等によって焦点調節の精度が高くないが、本実施形態においては位相差検出ユニット２０が撮像素子１０を通過する光を受けて位相差検出方式の焦点検出を行うため、露光時の光路と同じ光路のまま位相差検出方式の焦点検出を行うことができると共に、可動ミラーのような誤差を生じさせる部材がないため、位相差検出に基づくデフォーカス量の取得を高い精度で行うことができる。
【０１３９】
そして、上記のように、撮像素子１０を、光が透過するように構成した場合であっても、該撮像素子１０にガラス基板１９を接合することによって、撮像素子１０を補強することができる。すなわち、撮像素子１０を、光が透過するように構成すると、該撮像素子１０は非常に薄くなり、強度が低下する。そこで、該撮像素子１０にガラス基板１９を接合することによって、該撮像素子１０を補強することができる。そして、本実施形態では、裏面照射型の撮像素子１０に対して、基板１１ａの裏面にガラス基板１９を接合しているが、該ガラス基板１９は光学的に透明であって光を透過するため、ガラス基板１９が撮像素子１０への光の入射を妨害することを防止することができる。つまり、ガラス基板１９を用いることによって、撮像素子１０への光の入射又は出射に影響を与えることなく、該撮像素子１０を補強することができる。
【０１４０】
−変形例１−
以下に、本実施形態の変形例について説明する。図１０は、変形例１に係る撮像ユニット２１０の断面図である。
【０１４１】
上記撮像ユニット１においては、撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とをパッケージ３１を介して接合することで撮像ユニット１を構成しているが、変形例１に係る撮像ユニット２０１は、これらを半導体プロセスで製造している。この撮像ユニット２０１は、撮像素子１０及びガラス基板１９の基本的構成については、上記撮像ユニット１と同様である。ただし、撮像素子１０の基板１１ａの表面には、保護層１８が設けられておらず、その代わりに、基板１１ａの表面からの順に、第１低屈折率層２２５、コンデンサレンズ層２２１、第２低屈折率層２２６、第３低屈折率層２２７、セパレータレンズ層２２３、第４低屈折率層２２８及び保護層２２９が積層されている。
【０１４２】
第１、第２、第３及び第４低屈折率層２２５，２２６，２２７，２２８は、屈折率が比較的低い、透明な材料で構成されている。一方、コンデンサレンズ層２２１及びセパレータレンズ層２２３は、屈折率が比較的高い、透明な材料で構成されている。尚、第１、第２、第３及び第４低屈折率層２２５，２２６，２２７，２２８は、それぞれ、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。同様に、コンデンサレンズ層２２１及びセパレータレンズ層２２３も、それぞれ、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【０１４３】
そして、第１低屈折率層２２５における、コンデンサレンズ層２２１との接合面は、基板１１ａに設けられた出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凹状に窪んでいる一方、それに対応して、コンデンサレンズ層２２１における、第１低屈折率層２２５との接合面は、該通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凸状に膨出している。つまり、第１低屈折率層２２５とコンデンサレンズ層２２１との接合面のうち、通過孔１４ｃに対応する部分はレンズ面を形成しており、コンデンサレンズ層２２１はコンデンサレンズとして機能する。
【０１４４】
また、第２低屈折率層２２６と第３低屈折率層２２７との接合面には、マスク部材２２２が設けられている。マスク部材２２２は、該通過孔１４ｃに対応する位置ごとに２つのマスク開口２２２ａ，２２２ａが形成されている。
【０１４５】
さらに、第３低屈折率層２２７における、セパレータレンズ層２２３との接合面は、通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凹状に窪んでいる。詳しくは、かかる凹状の部分は、２つの凹曲面を隣接させた形状をしている。一方、セパレータレンズ層２２３における、第３低屈折率層２２７との接合面は、該第３低屈折率層２２７に対応して、該通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凸状に膨出している。詳しくは、かかる凸状の部分は、２つの凸曲面を隣接させた形状をしている。つまり、第３低屈折率層２２７とセパレータレンズ層２２３との接合面のうち、通過孔１４ｃに対応する部分は２つのレンズ面を形成しており、セパレータレンズ層２２３はセパレータレンズとして機能する。
【０１４６】
さらにまた、第４低屈折率層２２８と保護層２２９との接合面には、該通過孔１４ｃに対応する位置に、ラインセンサ２２４が設けられている。
【０１４７】
これら第１低屈折率層２２５、コンデンサレンズ層２２１、第２低屈折率層２２６、第３低屈折率層２２７、セパレータレンズ層２２３、第４低屈折率層２２８及び保護層２２９によって、位相差検出ユニット２２０が構成されている。このように、ガラス基板１９、撮像素子１０及び位相差検出ユニット２２０を半導体プロセスによって製造してもよい。
【０１４８】
−変形例２−
次に、変形例２に係る撮像素子３１０について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、撮像素子３１０の断面図を示す。
【０１４９】
この撮像素子３１０は、ＣＣＤイメージセンサである撮像素子１０と異なり、ＣＭＯＳイメージセンサである。詳しくは、撮像素子３１０は、半導体材料で構成された光電変換部３１１と、トランジスタ３１２と、信号線３１３と、マスク３１４と、カラーフィルタ３１５とを有している。
【０１５０】
光電変換部３１１は、基板３１１ａと、フォトダイオードで構成された受光部３１１ｂ，３１１ｂ，…とを有している。各受光部３１１ｂごとに、トランジスタ３１２が設けられている。受光部３１１ｂで蓄積された電荷は、トランジスタ３１２で増幅され、信号線３１３を介して外部へ出力される。
【０１５１】
マスク３１４は、上記マスク１４と同様に、入射側マスク３１４ａと出射側マスク３１４ｂとで構成されている。入射側マスク３１４ａは、受光部３１１ｂと隣接して設けられており、光がトランジスタ３１２及び信号線３１３に入射することを防止している。また、出射側マスク３１４ｂには、受光部３１１ｂを透過した光を、撮像素子３１０の背面側へ出射させるための複数の通過孔３１４ｃが設けられている。
【０１５２】
カラーフィルタ３１５は、上記カラーフィルタ１５と同様の構成である。
【０１５３】
また、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、トランジスタ３１２の増幅率を受光部３１１ｂごとに設定することができるため、各トランジスタ３１２の増幅率を各受光部３１１ｂが通過孔３１４ｃに対応する位置に位置するか否か、および、各受光部３１１ｂに対応するカラーフィルタ３１５の色の種類に基づいて設定することによって、通過孔３１４ｃ，３１４ｃ，…に対応する部分の画像が、適切に撮影されないことを防止することができる。
【０１５４】
−変形例３−
続いて、変形例３に係る撮像ユニット４０１について図１２，１３を参照しながら説明する。図１２は、撮像ユニット４０１の撮像素子４１０の断面図であり、図１３は、撮像素子４１０の、回路基板４３２への取り付け状態を示す断面図である。
【０１５５】
この撮像ユニット４０１は、撮像素子の基板の裏面ではなく、表面に被写体からの光が入射する点で上記撮像ユニット１と異なる。そこで、撮像ユニット１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１５６】
撮像ユニット４０１は、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子４１０と、撮像素子４１０に接合されたガラス基板１９と、撮像素子４１０を保持するためのパッケージと、位相差検出方式の焦点検出を行うための位相差検出ユニットとを有している。パッケージと位相差検出ユニットについては、図示を省略するが、撮像ユニット１と同様の構成をしている。
【０１５７】
撮像素子４１０は、裏面照射型のインターライン型ＣＣＤイメージセンサであって、図１２に示すように、半導体材料で構成された光電変換部１１と、垂直レジスタ１２と、転送路１３と、マスク４１４と、カラーフィルタ１５と、マイクロレンズ４１６とを有している。
【０１５８】
基板１１ａの表面には、受光部１１ｂ，１１ｂ，…が行列状に配列された微小な方形の画素領域内にそれぞれ設けられている。また、基板１１ａの表面には、各受光部１１ｂに隣接して垂直レジスタ１２が設けられている。さらに、この垂直レジスタ１２に重なるように転送路１３が設けられている。そして、これら垂直レジスタ１２及び転送路１３を覆うようにマスク４１４が設けられている。
【０１５９】
このマスク４１４は、撮像ユニット１に係るマスク１４と異なり、被写体からの光の入射側だけに設けられている。具体的には、マスク４１４は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａと反対側から覆うように設けられている。こうして、マスク４１４は、被写体側からの光が垂直レジスタ１２及び転送路１３に入射することを防止している。
【０１６０】
さらに、基板１１ａの表面には、これら受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３及びマスク４１４を覆うように、光学的に透明な樹脂で構成された保護層１８が設けられている。
【０１６１】
そして、カラーフィルタ１５は、保護層１８の表面（即ち、保護層１８における基板１１ａと反対側の面）に積層されている。このカラーフィルタ１５は、染色系又は顔料系色素を含むカラーフィルタである。
【０１６２】
マイクロレンズ４１６は、光学的に透明な樹脂で構成され、光を集光して受光部１１ｂに入射させるものであって、カラーフィルタ１５の上に積層されている。詳しくは、マイクロレンズ４１６は、受光部１１ｂごと、即ち、カラーフィルタ１５ごとに設けられ且つ、被写体側（即ち、基板１１ａと反対側）に凸状に膨出した凸レンズとなっている。このマイクロレンズ４１６によって受光部１１ｂを効率良く照射できる。
【０１６３】
さらに、マイクロレンズ４１６の表面（凸面）には、光学的に透明な樹脂で構成された保護層１７が積層されている。
【０１６４】
そして、ガラス基板１９は、基板１１ａの裏面に陽極接合によって接合されている。
【０１６５】
このように構成された撮像素子１０においては、マイクロレンズ４１６，４１６，…によって集光された光が、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに入射し、各カラーフィルタ１５に応じた色の光だけが該カラーフィルタ１５を透過して、基板１１ａの表面に到達する。基板１１ａでは、受光部１１ｂ，１１ｂ，…のみが露出し、垂直レジスタ１２及び転送路１３等はマスク４１４で覆われているため、基板１１ａに到達した光は、受光部１１ｂ，１１ｂ，…にだけ入射する。各受光部１１ｂは、光を吸収して電荷を発生する。この各受光部１１ｂで発生した電荷は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。このとき、受光部１１ｂ，１１ｂ，…には、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過した特定の色の光が入射しているため、各受光部１１ｂからは、各カラーフィルタ１５に対応した色の受光光量が出力として得られる。こうして、撮像素子４１０は、その撮像面全体における受光部１１ｂ，１１ｂ，…で光電変換を行うことによって、撮像面に形成された被写体像を電気信号に変換する。
【０１６６】
一方、受光部１１ｂに入射した光の一部は、該受光部１１ｂに吸収されずに、該受光部１１ｂを透過する。基板１１ａは非常に薄いため（即ち、基板１１ａを光が透過する程度の厚さに形成しているため）、受光部１１ｂを透過した光は、該基板１１ａを透過し、さらに、ガラス基板１９を透過して、撮像素子４１０の背面側へ出射する。
【０１６７】
撮像素子４１０の背面側には、撮像ユニット１と同様に、位相差検出ユニットが設けられており、該位相差検出ユニットは、撮像素子４１０を透過した光を用いて位相差検出方式の焦点検出を行う。
【０１６８】
このように構成された撮像素子４１０は、パッケージの回路基板４３２にマウントされる。
【０１６９】
詳しくは、撮像素子４１０の基板１１ａの周縁部には、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３、マスク４１４、カラーフィルタ１５、マイクロレンズ４１６及び保護層１７，１８等が設けられておらず、転送路１３や垂直レジスタ１２等との電気的接続を可能にするための配線が露出している。一方、回路基板４３２の裏面（被写体と反対側の面）には、撮像素子４１０の基板１１ａの配線と対向する位置に回路パターンが設けられている。そして、図１３に示すように、撮像素子４１０の基板１１ａの周縁部を被写体と反対側から回路基板４３２と重ね合わせ、熱溶着により、両者を接合して、撮像素子４１０の基板１１ａの配線と回路基板４３２の回路パターンとを電気的に接続している。
【０１７０】
したがって、撮像素子４１０を、光が透過するように構成した場合であっても、該撮像素子４１０にガラス基板１９を接合することによって、撮像素子４１０を補強することができる。すなわち、撮像素子４１０を、光が透過するように構成すると、該撮像素子４１０は非常に薄くなり、強度が低下する。そこで、該撮像素子４１０にガラス基板１９を接合することによって、該撮像素子４１０を補強することができる。そして、裏面照射ではなく、基板１１ａの表面から光を入射させる構成において、基板１１ａの裏面にガラス基板１９を接合しているが、該ガラス基板１９は光学的に透明であって光を透過するため、ガラス基板１９が撮像素子４１０からの光の出射を妨害することを防止することができる。つまり、ガラス基板１９を用いることによって、撮像素子４１０からの光の出射に影響を与えることなく、該撮像素子４１０を補強することができる。
【０１７１】
その他、撮像ユニット１と同様の作用効果を奏することができる。
【０１７２】
《発明の実施形態２》
続いて、本発明の実施形態２に係る撮像ユニット５０１について図１４を参照しながら説明する。図１４は、撮像ユニット５０１の撮像素子５１０の断面図である。
【０１７３】
本実施形態２に係る撮像ユニット５０１は、位相差検出ユニットを備えていない点で、実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１７４】
撮像ユニット５０１は、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子５１０と、撮像素子５１０に接合されたガラス基板１９とを有している。
【０１７５】
撮像素子５１０の構成は、出射側マスク５１４ｂの構成以外は、実施形態１と同様である。つまり、マスク５１４は、基板１１ａの表面に設けられた入射側マスク５１４ａと、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａとは反対側から覆うように設けられた出射側マスク５１４ｂとを有している。そして、この出射側マスク５１４ｂは、通過孔が設けられておらず、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａとは反対側から完全に覆っている。
【０１７６】
このように構成された撮像素子５１０においては、受光部１１ｂ，１１ｂ，…を透過した光を、全て出射側マスク５１４ｂにより反射させて、再度、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に入射させ、該光を撮像素子５１０の背面側に出射させない。
【０１７７】
つまり、本実施形態２に係る撮像素子５１０は、裏面照射型の撮像素子であって且つ、位相差検出を行わないものである。このように、位相差検出方式の焦点検出を行うか否かにかかわらず、裏面照射型の撮像素子である限りは、光に基板１１ａを透過させる必要がある。そして、光に基板１１ａを透過させる構成においては、基板１１ａを光が透過する程度に薄く形成する必要があるが、上記の如く、撮像素子５１０にガラス基板１９を接合することによって、撮像素子５１０への光の入射に影響を与えることなく、該撮像素子５１０を補強することができる。
【０１７８】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１７９】
例えば、撮像素子の構成は、上記の構成に限られるものではなく、光が撮像素子を透過する構成であれば、任意の構成を採用することができる。また、位相差検出ユニットについても、上記の構成に限られるものではない。
【０１８０】
また、撮像素子と光学的透明基板との接合は、例えば、光学的透明基板上に撮像素子を形成することによって実現されてもよい。
【０１８１】
また、上記実施形態では、撮像ユニット１をカメラに搭載した構成について説明しているが、これに限られるものではない。例えば、撮像ユニット１はビデオカメラに搭載することもできる。
【０１８２】
また、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされる（即ち、Ｓ１スイッチがＯＮされる）とＡＦが開始される構成ついて説明したが、レリーズボタン４０ｂは半押しされる前からＡＦを行ってもよい。また、合焦と判断するとＡＦを終了する構成について説明したが、合焦判定後もＡＦを継続するようにしてもよく、合焦判定をせずに継続してＡＦを行ってもよい。
【０１８３】
また、上述の実施形態において、基板１１ａが研磨やエッチング等により完全に除去されていてもよい。その場合、受光部１１ｂにガラス基板１９が直接接合されていてもよい。また、ガラス基板１９上に、受光部１１ｂが直接形成されてもよい。
【０１８４】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
以上説明したように、本発明は、光電変換を行う撮像素子を備えた撮像ユニットについて有用である。
【符号の説明】
【０１８６】
１，２０１，４０１，５０１    撮像ユニット
１０，３１０，４１０          撮像素子
１１ａ                        基板（半導体基板）
１１ｂ                        受光部
１５                          カラーフィルタ（干渉フィルタ）
２０，２２０                  位相差検出ユニット（位相差検出部）
２１ａ                        コンデンサレンズ
２２１                        コンデンサレンズ層（コンデンサレンズ）
２３ａ                        セパレータレンズ
２２３                        セパレータレンズ層（セパレータレンズ）
２４ａ，２２４                ラインセンサ
３１                          パッケージ
【図１】
2010050184.tif 000003
【図２】
2010050184.tif 000004
【図３】
2010050184.tif 000005
【図４】
2010050184.tif 000006
【図５】
2010050184.tif 000007
【図６】
2010050184.tif 000008
【図７】
2010050184.tif 000009
【図８】
2010050184.tif 000010
【図９】
2010050184.tif 000011
【図１０】
2010050184.tif 000012
【図１１】
2010050184.tif 000013
【図１２】
2010050184.tif 000014
【図１３】
2010050184.tif 000015
【図１４】
2010050184.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月17日(2010.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換を行う撮像素子を備えた撮像ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子を用いて、被写体像を電気信号に変換し、この電気信号をデジタル化して記録するデジタルカメラが普及している。
【０００３】
デジタル一眼レフカメラは、被写体像の位相差を検出する位相差検出部を有し、これによりオートフォーカス（以下、単にＡＦともいう）を行う位相差検出方式ＡＦ機能を備えている。位相差検出方式ＡＦ機能によれば、デフォーカス方向及びデフォーカス量を検出できるため、フォーカスレンズの移動時間を短縮でき、迅速にフォーカスできるという利点を有する（例えば、特許文献１）。従来のデジタル一眼レフカメラでは、位相差検出部に被写体からの光を導くために、レンズ鏡筒から撮像素子への光路上に進出／退避可能に構成された可動ミラーを設けている。
【０００４】
また、いわゆるコンパクトデジタルカメラは、撮像素子を用いたビデオＡＦによるオートフォーカス機能を採用している（例えば、特許文献２）。こうして、コンパクトデジタルカメラでは、被写体からの光を位相差検出部へ導くためのミラーをなくすことにより小型化を実現している。このようなコンパクトデジタルカメラでは、撮像素子を露光しながらオートフォーカスを行うことができる。すなわち、オートフォーカスを行いながら、撮像素子を用いた種々の処理、例えば、撮像素子上に結像する被写体像から画像信号を取得して、カメラの背面に設けた画像表示部へ表示したり、記録部へ記録したりすることができる。このビデオＡＦによるオートフォーカス機能は、一般的に位相差検出方式ＡＦに比べて精度が高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６３５４５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３５１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に係るデジタルカメラのようにビデオＡＦではデフォーカス方向を瞬時に検出することができない。例えば、コントラスト検出方式ＡＦによれば、コントラストピークを検出することで焦点を検出するが、フォーカスレンズを現在の位置から前後に移動させる等しないと、コントラストピークの方向、即ち、デフォーカス方向を検出することができない。そのため、焦点検出に時間がかかってしまう。
【０００７】
つまり、焦点検出に要する時間を短縮する観点からは、位相差検出方式ＡＦの方が有利である。しかしながら、特許文献１に係るデジタル一眼レフカメラのように位相差検出方式ＡＦを採用している撮像装置においては、被写体からの光を位相差検出部へ導くために、レンズ鏡筒から撮像素子への光路上に可動ミラーを進出させる必要がある。そのため、位相差検出方式ＡＦを行いながら、撮像素子を用いた種々の処理を行うことができない。また、入射光の進路を位相差検出部へ向かう進路と撮像素子へ向かう進路とで切り替える際には可動ミラーを移動させる必要があり、この可動ミラーの移動のためのタイムラグや騒音が生じる。
【０００８】
すなわち、従来の位相差検出方式ＡＦを行う撮像装置においては、撮像素子を用いた種々の処理との関係で利便性が悪かった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、撮像素子を用いた種々の処理と位相差検出部を用いた位相差検出とを行う上での利便性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願出願人は、上記課題を解決すべく、鋭意研究の結果、撮像素子を透過した光を利用することを見出した。すなわち、撮像素子を透過した光を用いて位相差検出方式の焦点検出を行うことで、可動ミラーを無くすことができると共に、撮像素子による処理と位相差検出とを並行して行うことができる。さらに、光に撮像素子を透過させることによって、位相差検出に限らず、種々の処理を行う上での利便性を向上させることができる。
【００１１】
しかしながら、光に撮像素子を透過させるためには、撮像素子を薄く形成する必要があり、そうすると、撮像素子の強度が低下してしまう。つまり、本発明の目的とするところは、光に撮像素子を透過させつつ、該撮像素子の強度を確保できる撮像ユニットを提供することにある。
【００１２】
そこで、本発明は、撮像素子の基板に光学的透明基板を接合して、撮像素子を補強するようにしたものである。具体的には、本発明に係る撮像ユニットは、半導体基板と該半導体基板に設けられた受光部とを有し、該受光部で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子と、上記撮像素子に接合され、光を透過させる光学的透明基板とを備えるものとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像素子に光学的透過基板を接合することによって、撮像素子を光が透過する程度に薄く形成したとしても、該撮像素子を補強することができる。そして、この補強用の基板を光学的透明基板で構成することによって、該光学的透明基板も光を透過させることがきるため、光が撮像素子に入射又は撮像素子から出射する際に、該光学的透明基板が該光の入射又は出射を妨害してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１に係る撮像素子の断面図である。
【図２】図２は、カメラのブロック図である。
【図３】図３は、撮像ユニットの断面図である。
【図４】図４は、撮像素子の平面図である。
【図５】図５は、撮像素子とパッケージとの接合部を示す部分拡大断面図である。
【図６】図６は、位相検出ユニットの平面図である。
【図７】図７は、撮像ユニットの斜視図である。
【図８】図８は、レリーズボタンが全押しされるまでの撮影動作を示すフローチャート図である。
【図９】図９は、レリーズボタンが全押しされた後の撮影動作を示すフローチャート図である。
【図１０】図１０は、変形例１に係る撮像ユニットの断面図である。
【図１１】図１１は、変形例２に係る撮像素子の断面図である。
【図１２】図１２は、変形例３に係る撮像素子の断面図である。
【図１３】図１３は、変形例３に係る撮像素子とパッケージとの接合を示す断面図である。
【図１４】図１４は、実施形態２に係る撮像素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る撮像ユニット１を備えたカメラについて説明する。
【００１７】
実施形態１に係るカメラ１００は、図２に示すように、交換レンズ式の一眼レフデジタルカメラであり、主に、カメラシステムの主要な機能を有するカメラ本体４と、カメラ本体４に取り外し可能に装着された交換レンズ７とから構成されている。交換レンズ７は、カメラ本体４の前面に設けられたボディマウント４１に装着されている。ボディマウント４１には電気切片４１ａが設けられている。
【００１８】
−カメラ本体の構成−
カメラ本体４は、被写体像を撮影画像として取得する撮像ユニット１と、撮像ユニット１の露光状態を調節するシャッタユニット４２と、撮像ユニット１に入射する被写体像の赤外光除去とモアレ現象を軽減するためのＩＲカット兼ＯＬＰＦ（Optical Low Pass Filter）４３と、液晶モニタで構成され、撮影画像やライブビュー画像や各種情報を表示する画像表示部４４と、ボディ制御部５とを有している。このカメラ本体４が撮像装置本体を構成する。
【００１９】
カメラ本体４には、カメラシステムの電源の入切を操作する電源スイッチ４０ａと、撮影者がフォーカシング時およびレリーズ時に操作するレリーズボタン４０ｂとが設けられている。
【００２０】
電源スイッチ４０ａにより電源がＯＮ状態になると、カメラ本体４および交換レンズ７の各部に電源が供給される。
【００２１】
レリーズボタン４０ｂは、２段式であって、半押しすることで後述するオートフォーカスやＡＥ等を行う一方、全押しすることでレリーズが行われる。
【００２２】
撮像ユニット１は、詳しくは後述するが、光電変換により被写体像を電気信号に変換するものである。この撮像ユニット１は、ブレ補正ユニット４５によって光軸Ｘに直行する平面内で移動可能に構成されている。
【００２３】
ボディ制御部５は、ボディマイコン５０と、不揮発性メモリ５０ａと、シャッタユニット４２の駆動を制御するシャッタ制御部５１と、撮像ユニット１の動作を制御すると共に撮像ユニット１からの電気信号をＡ／Ｄ変換してボディマイコン５０へ出力する撮像ユニット制御部５２と、例えばカード型記録媒体や内部メモリである画像格納部５８からの画像データの読み出し及び該画像格納部５８への画像データの記録を行う画像読み出し/記録部５３と、画像読み出し/記録部５３を制御する画像記録制御部５４と、画像表示部４４の表示を制御する画像表示制御部５５と、カメラ本体４のブレにより生じる像ブレ量を検出するブレ検出部５６と、ブレ補正ユニット４５を制御する補正ユニット制御部５７とを含む。このボディ制御部５が制御部を構成する。
【００２４】
ボディマイコン５０は、カメラ本体４の中枢を司る制御装置であり、各種シーケンスの制御を行う。ボディマイコン５０には、例えば、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭが搭載されている。そして、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、ボディマイコン５０は様々な機能を実現することができる。
【００２５】
このボディマイコン５０は、電源スイッチ４０ａ及びレリーズボタン４０ｂからの入力信号が入力されると共に、シャッタ制御部５１、撮像ユニット制御部５２、画像読み出し/記録部５３、画像記録制御部５４及び補正ユニット制御部５７等に対し制御信号を出力するように構成されており、シャッタ制御部５１、撮像ユニット制御部５２、画像読み出し/記録部５３、画像記録制御部５４及び補正ユニット制御部５７等にそれぞれの制御を実行させる。また、ボディマイコン５０は、後述するレンズマイコン８０とマイコン間通信を行う。
【００２６】
例えば、ボディマイコン５０の指示により、撮像ユニット制御部５２が撮像ユニット１からの電気信号をＡ／Ｄ変換してボディマイコン５０へ出力する。ボディマイコン５０は、取り込んだ電気信号に所定の画像処理を施して画像信号を作成する。そして、ボディマイコン５０は、画像読み出し/記録部５３に画像信号を送信すると共に、画像記録制御部５４に画像の記録及び表示の指示を行って、画像格納部５８への画像信号の保存と画像表示制御部５５への画像信号の送信を行わせる。画像表示制御部５５は、送信されてきた画像信号に基づいて画像表示部４４を制御して、該画像表示部４４に画像を表示させる。
【００２７】
不揮発性メモリ５０ａには、カメラ本体４に関する各種情報（本体情報）が格納されている。この本体情報には、例えば、カメラ本体４のメーカー名、製造年月日、型番、ボディマイコン５０にインストールされているソフトのバージョン、およびファームアップに関する情報などのカメラ本体４を特定するための型式に関する情報（本体特定情報）、カメラ本体４がブレ補正ユニット４５及びブレ検出部５６等の像ブレを補正するための手段を搭載しているか否かに関する情報、ブレ検出部５６の型番および感度などの検出性能に関する情報、エラー履歴なども含まれている。尚、これらの情報は、不揮発性メモリ５０ａの代わりにボディマイコン５０内のメモリ部に格納されていてもよい。
【００２８】
ブレ検出部５６は、手ブレなどに起因するカメラ本体４の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、カメラ本体４が静止している状態での出力を基準としてカメラ本体４が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。尚、本実施の形態では、ヨーイング方向及びピッチング方向の２方向を検出するために角速度センサを２個設けている。出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理等を経て、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されてボディマイコン５０に与えられる。
【００２９】
−交換レンズの構成−
交換レンズ７は、カメラ本体４内の撮像ユニット１に被写体像を結ぶための撮像光学系を構成しており、主に、フォーカシングを行うフォーカス調節部７Ａと、絞りを調節する絞り調節部７Ｂと、光路を調節することで像ブレを補正するレンズ用像ブレ補正部７Ｃと、交換レンズ７の動作を制御するレンズ制御部８とを有している。
【００３０】
交換レンズ７は、レンズマウント７１を介して、カメラ本体４のボディマウント４１に取り付けられている。また、レンズマウント７１には、交換レンズ７がカメラ本体４に取り付けられてときにボディマウント４１の電気切片４１ａと電気的に接続される電気切片７１ａが設けられている。
【００３１】
フォーカス調節部７Ａは、フォーカスを調節するフォーカスレンズ群７２で構成されている。フォーカスレンズ群７２は、交換レンズ７の規格として定められた最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間で光軸Ｘ方向に移動可能である。また、フォーカスレンズ群７２は、後述するコントラスト検出方式による合焦位置検出の場合、合焦位置を挟んで光軸Ｘ方向前後に移動可能である必要があるため、上述の最至近合焦位置から無限合焦位置までの区間よりもさらに光軸Ｘ方向前後に移動可能なレンズシフト余裕区間を有している。なお、フォーカスレンズ群７２は、必ずしも複数のレンズで構成される必要はなく、１枚のレンズで構成されていてもよい。
【００３２】
絞り調節部７Ｂは、絞りまたは開放を調節する絞り部７３で構成されている。この絞り部７３が光量調節部を構成する。
【００３３】
レンズ用像ブレ補正部７Ｃは、ブレ補正レンズ７４と、ブレ補正レンズ７４を光軸Ｘに直行する平面内で移動させるブレ補正レンズ駆動部７４ａとを有している。
【００３４】
レンズ制御部８は、レンズマイコン８０と、不揮発性メモリ８０ａと、フォーカスレンズ群７２の動作を制御するフォーカスレンズ群制御部８１と、フォーカスレンズ群制御部８１の制御信号を受けてフォーカスレンズ群７２を駆動するフォーカス駆動部８２と、絞り部７３の動作を制御する絞り制御部８３と、交換レンズ７のブレを検出するブレ検出部８４と、ブレ補正レンズ駆動部７４ａを制御するブレ補正レンズユニット制御部８５とを有する。
【００３５】
レンズマイコン８０は、交換レンズ７の中枢を司る制御装置であり、交換レンズ７に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン８０には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、様々な機能を実現することができる。例えば、レンズマイコン８０は、ボディマイコン５０からの信号に基づいてレンズ用像ブレ補正装置（ブレ補正レンズ駆動部７４ａ等）を補正可能状態または補正不能状態に設定する機能を有している。また、レンズマウント７１に設けられた電気切片７１ａとボディマウント４１に設けられた電気切片４１ａとの接触により，ボディマイコン５０およびレンズマイコン８０は電気的に接続されており、互いに情報の送受信が可能となっている。
【００３６】
また、不揮発性メモリ８０ａには、交換レンズ７に関する各種情報（レンズ情報）が格納されている。このレンズ情報には、例えば、交換レンズ７のメーカー名、製造年月日、型番、レンズマイコン８０にインストールされているソフトのバージョンおよびファームアップに関する情報などの交換レンズ７を特定するための型式に関する情報（レンズ特定情報）、交換レンズ７がブレ補正レンズ駆動部７４ａ及びブレ検出部８４等の像ブレを補正するための手段を搭載しているか否かに関する情報、像ブレを補正するための手段を搭載している場合は、ブレ検出部８４の型番および感度などの検出性能に関する情報、ブレ補正レンズ駆動部７４ａの型番および最大補正可能角度などの補正性能に関する情報（レンズ側補正性能情報）、像ブレ補正を行うためのソフトのバージョンなどが含まれている。さらに、レンズ情報には、ブレ補正レンズ駆動部７４ａの駆動に必要な消費電力に関する情報（レンズ側消費電力情報）およびブレ補正レンズ駆動部７４ａの駆動方式に関する情報（レンズ側駆動方式情報）も含まれている。尚、不揮発性メモリ８０ａは、ボディマイコン５０から送信された情報を格納可能である。尚、これらの情報は、不揮発性メモリ８０ａの代わりに、レンズマイコン８０内のメモリ部に格納されていてもよい。
【００３７】
フォーカスレンズ群制御部８１は、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の絶対位置を検出する絶対位置検出部８１ａと、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の相対位置を検出する相対位置検出部８１ｂとを有している。絶対位置検出部８１ａは、交換レンズ７の筐体におけるフォーカスレンズ群７２の絶対位置を検出するものである。絶対位置検出部８１ａは、例えば、数ｂｉｔの接触型エンコーダ基板とブラシとによって構成され、絶対位置を検出可能に構成されている。相対位置検出部８１ｂは、それのみではフォーカスレンズ群７２の絶対位置を検出することができないが、フォーカスレンズ群７２の移動方向は検出可能であり、例えば二相エンコーダを用いている。二相エンコーダは回転パルスエンコーダや、ＭＲ素子、ホール素子など、フォーカスレンズ群７２の光軸方向の位置に応じて等しいピッチで２値の信号を交互に出力するものが２つ設けられており、これらのピッチの位相をずらすように設置されている。レンズマイコン８０は、相対位置検出部８１ｂの出力からフォーカスレンズ群７２の光軸方向の相対位置を算出する。
【００３８】
ブレ検出部８４は，手ブレなどに起因する交換レンズ７の動きを検出する角速度センサを備える。角速度センサは、交換レンズ７が静止している状態での出力を基準として交換レンズ７が動く方向に応じて正負の角速度信号を出力する。尚、本実施の形態では、ヨーイング方向及びピッチング方向の２方向を検出するために角速度センサを２個設けている。出力された角速度信号は、フィルタ処理、アンプ処理等を経て、Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されてレンズマイコン８０に与えられる。
【００３９】
ブレ補正レンズユニット制御部８５は、移動量検出部（図示せず）を備える。移動量検出部は、ブレ補正レンズ７４の実際の移動量を検出する検出部である。ブレ補正レンズユニット制御部８５は、移動量検出部からの出力に基づいて、ブレ補正レンズ７４を帰還制御している。
【００４０】
尚、カメラ本体４及び交換レンズ７の両方にブレ検出部５６，８４とブレ補正装置４５，７４ａを搭載した例を示したが、カメラ本体４及び交換レンズ７の何れかにブレ検出部及びブレ補正装置が搭載されていてもよく、何れにもブレ検出部及びブレ補正装置が搭載されていない場合であってもよい（その場合は、上述のブレ補正に関するシーケンスを排除すればよい）。
【００４１】
−撮像ユニットの構成−
撮像ユニット１は、図３に示すように、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子１０と、撮像素子１０に接合されたガラス基板１９と、撮像素子１０を保持するためのパッケージ３１と、位相差検出方式の焦点検出を行うための位相差検出ユニット２０とを有している。
【００４２】
撮像素子１０は、裏面照射型のインターライン型ＣＣＤイメージセンサであって、図１に示すように、半導体材料で構成された光電変換部１１と、垂直レジスタ１２と、転送路１３と、マスク１４と、カラーフィルタ１５とを有している。
【００４３】
光電変換部１１は、基板１１ａと、基板１１ａ上に配列された複数の受光部（画素ともいう）１１ｂ，１１ｂ，…とを有している。
【００４４】
基板１１ａは、Ｓｉ（シリコン）ベースで構成された半導体基板である。詳しくは、基板１１ａは、Ｓｉ単結晶基板又はＳＯＩ（Silicon On Insulator wafer）で構成されている。特に、ＳＯＩ基板は、Ｓｉ薄膜とＳｉＯ２薄膜のサンドイッチ構造をなし、エッチングの処理などにおいてＳｉＯ２層で反応をとめることが可能であり、安定した基板加工を行う上で有利である。
【００４５】
また、受光部１１ｂは、フォトダイオードで構成されていて、光を吸収して電荷を発生する。受光部１１ｂ，１１ｂ，…は、基板１１ａの表面（図１における下面）において行列状に配列された微小な方形の画素領域内にそれぞれ設けられている（図４参照）。
【００４６】
前述の如く、撮像素子１０は、裏面照射型であって、被写体からの光が、基板１１ａにおける、受光部１１ｂ，１１ｂ，…が設けられている面（以下、表面ともいう）と反対側の面（以下、裏面ともいう）から入射する。
【００４７】
垂直レジスタ１２は、基板１１ａの表面側において、受光部１１ｂごとに設けられており、受光部１１ｂに蓄積された電荷を一時蓄積する役割を有する。つまり、受光部１１ｂに蓄積された電荷は、垂直レジスタ１２に転送される。垂直レジスタ１２に転送された電荷は、転送路１３を介して水平レジスタ（図示省略）に転送され、増幅器（図示省略）に送られる。増幅器に送られた電荷は、増幅され電気信号として取り出される。
【００４８】
マスク１４は、基板１１ａの表面に設けられた入射側マスク１４ａと、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａとは反対側から覆うように設けられた出射側マスク１４ｂとを有している。入射側マスク１４ａは、基板１１ａの表面において各受光部１１ｂ，１１ｂの間に設けられている。そして、垂直レジスタ１２及び転送路１３は、この入射側マスク１４ａと重なるようにして設けられている。こうして、入射側マスク１４ａは、基板１１ａを透過してきた光が垂直レジスタ１２及び転送路１３に入射することを防止している。出射側マスク１４ｂは、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に吸収されずに該受光部１１ｂ，１１ｂ，…を透過した光を反射させて、再度、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に入射させる。また、出射側マスク１４ｂには、受光部１１ｂを透過した光を、撮像素子１０の背面側（本実施形態では、ガラス基板１９と反対側）へ出射させるための複数の通過孔１４ｃ（図１では１つのみ図示）が形成されている。尚、この出射側マスク１４ｂを設けなくてもよい。
【００４９】
また、基板１１ａの表面には、これら受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３及びマスク１４を覆うように、光学的に透明な樹脂で構成された保護層１８が設けられている。
【００５０】
カラーフィルタ１５は、基板１１ａの裏面側において、各受光部１１ｂに対応して上記微小な方形の画素領域ごとに設けられている。カラーフィルタ１５は、特定の色だけを透過させるためのものであり、誘電体で形成される薄膜干渉フィルタである。本実施形態では、図４に示すように、いわゆるベイヤー型の原色フィルタが用いられている。すなわち、撮像素子１０全体としては、２行２列に隣接する４つのカラーフィルタ１５，１５，…（又は４つの画素領域）を１つの繰り返し単位としたときに、該繰り返し単位中において、一方の対角方向に２つの緑のカラーフィルタ（即ち、緑色の可視光波長域に対して緑色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｇが配列され、他方の対角方向に赤のカラーフィルタ（即ち、赤色の可視光波長域に対して赤色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｒと青のカラーフィルタ（即ち、青色の可視光波長域に対して青色以外の他の色の可視光波長域よりも高い透過率を持つカラーフィルタ）１５ｂとが配列されている。全体として緑のカラーフィルタ１５ｇ，１５ｇ，…が縦横に１つおきに配置されている。尚、カラーフィルタ１５として、ＣｙＭＹＧの各色を透過させる補色系のフィルタを採用してもよい。このカラーフィルタ１５は、ガラス基板１９の、撮像素子１０との接合面に蒸着させている。
【００５１】
ガラス基板１９は、硼珪酸ガラス基板で構成されている。このガラス基板１９が光学的透明基板に相当する。このガラス基板１９は、基板１１ａと陽極接合されている。ここで、硼珪酸ガラスは、可動イオンが豊富に含まれているため、ガラス基板１９を硼珪酸ガラスで構成することによって、基板１１ａとの陽極接合が可能となる。また、ガラス基板１９の、基板１１ａと接合される面には、上述の如く、カラーフィルタ１５が蒸着されているが、該カラーフィルタ１５は誘電体であるため、ガラス基板１９を基板１１ａに陽極接合することができる。
【００５２】
尚、ガラス基板１９の材質としては、例えば、コーニング社製のパイレックス（登録商標）、ショット社製のテンパックス・デュランを採用し得る。また、ガラス基板１９と基板１１ａとの接合は陽極接合に限られず、接着剤を介した接合等であってもよい。
【００５３】
ここで、ガラス基板１９に陽極接合される基板１１ａは、所望の厚さ（例えば、１〜５μｍ）に研磨されたものをガラス基板１９に陽極接合してもよいし、所望の厚さよりも厚い基板１１ａを陽極接合した後にエッチング等により所望の厚さまで研磨等してもよい。所望の厚さよりも厚い基板１１ａを用いる場合には、陽極接合した基板１１ａを熱処理して、基板１１ａのうち、ガラス基板１９と反対側の表面にＳｉＯ２層を形成する。そして、フッ化水素酸でＳｉＯ２層だけを溶かすことによって、薄い（例えば、１〜２μｍ）Ｓｉ層を形成し。それと共に、半導体プロセスによってＳｉ層に受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３等を形成する。
【００５４】
このように構成された撮像素子１０においては、ガラス基板１９側から光が入射する。詳しくは、ガラス基板１９を通過した光は、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに入射し、各カラーフィルタ１５に応じた色の光だけが該カラーフィルタ１５を透過して、基板１１ａの裏面に入射する。基板１１ａは非常に薄いため（即ち、基板１１ａを光が透過する程度の厚さに形成しているため）、基板１１ａに入射した光は、該基板１１ａを透過して、基板１１ａの表面に配設された受光部１１ｂ，１１ｂ，…に到達する。ここで、基板１１ａの表面における、受光部１１ｂ，１１ｂ，…が配設されていな領域には、入射側マスク１４ａが設けられているため、垂直レジスタ１２や転送路１３には光が入射しない。また、受光部１１ｂ，１１ｂ，…は、後述する実施形態２の撮像素子４１０と異なり、光が入射してくる側（基板１１ａ側）へ全面が開口しているため、量子効率が非常に高くなる。各受光部１１ｂは、光を吸収して電荷を発生する。ここで、受光部１１ｂの、基板１１ａとは反対側には出射側マスク１４ｂが設けられているため、受光部１１ｂに吸収されずに、該受光部１１ｂを透過した光は、該出射側マスク１４ｂで反射して、再び、受光部１１ｂに入射する。こうすることで、量子効率をさらに高めることができる。この各受光部１１ｂで発生した電荷は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。このとき、受光部１１ｂ，１１ｂ，…には、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過した特定の色の光が入射しているため、各受光部１１ｂからは、各カラーフィルタ１５に対応した色の受光光量が出力として得られる。
【００５５】
こうして、撮像素子１０は、その撮像面全体における受光部１１ｂ，１１ｂ，…で光電変換を行うことによって、撮像面に形成された被写体像を電気信号に変換する。
【００５６】
このように構成された撮像素子１０は、パッケージ３１に保持されている（図３参照）。このパッケージ３１が保持部を構成する。
【００５７】
詳しくは、パッケージ３１は、平板状の底板３１ａに回路基板３２が設けられていると共に、四方には立壁３１ｂ，３１ｂ，…が設けられている。撮像素子１０は、立壁３１ｂ，３１ｂ，…により四方を覆われるようにして、回路基板３２にマウントされる。
【００５８】
詳しくは、図５に示すように、撮像素子１０の基板１１ａの周縁部には、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３、マスク１４及び保護層１８等が設けられておらず、転送路１３や垂直レジスタ１２等との電気的接続を可能にするための配線が露出している。
【００５９】
一方、回路基板３２は、基板ベース３２ａを有し、該基板ベース３２ａの表面（被写体側の面）には、撮像素子１０の基板１１ａの配線と対向する位置に回路パターン３２ｂが設けられている。そして、撮像素子１０の基板１１ａの周縁部を被写体側から回路基板３２と重ね合わせ、熱溶着により、両者を接合して、撮像素子１０の基板１１ａの配線と回路パターン３２ｂとを電気的に接続している。
【００６０】
また、パッケージ３１の立壁３１ｂ，３１ｂ，…の先端には、撮像素子１０の撮像面（裏面）を覆うようにカバーガラス３３が取り付けられている。このカバーガラス３３によって、撮像素子１０の撮像面はゴミの付着などから保護されている。
【００６１】
ここで、パッケージ３１の底板３１ａには、撮像素子１０の出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する位置に該通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ個数（本実施形態では３個）だけ開口３１ｃ，３１ｃ，…が貫通形成されている。この開口３１ｃ，３１ｃ，…により、撮像素子１０を透過した光が、後述する位相差検出ユニット２０まで到達する。
【００６２】
尚、パッケージ３１の底板３１ａには、必ずしも開口３１ｃが貫通形成される必要はない。すなわち、撮像素子１０を透過した光が位相差検出ユニット２０まで到達する構成であれば、底板３１ａに透明部若しくは半透明部を形成する等の構成であってもよい。
【００６３】
位相差検出ユニット２０は、撮像素子１０の背面側（被写体と反対側）に設けられて、撮像素子１０からの透過光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う。詳しくは、位相差検出ユニット２０は、受光した透過光を測距のための電気信号に変換する。この位相差検出ユニット２０が位相差検出部を構成する。
【００６４】
この位相差検出ユニット２０は、図３，６に示すように、コンデンサレンズユニット２１と、マスク部材２２と、セパレータレンズユニット２３と、ラインセンサユニット２４と、これらコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４を取り付けるためのモジュール枠２５とを有している。コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４は、撮像素子１０の厚さ方向に沿って該撮像素子１０側からこの順で並んでいる。
【００６５】
コンデンサレンズユニット２１は、複数のコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を一体的にユニット化したものである。コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…は、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ数だけ設けられている。各コンデンサレンズ２１ａは、入射する光を集光するためのものであり、撮像素子１０を透過して拡がりつつある光を集光して、セパレータレンズユニット２３の後述するセパレータレンズ２３ａへと導く。各コンデンサレンズ２１ａは、入射面２１ｂが凸状に形成されていると共に、入射面２１ｂ近傍が円柱状に形成されている。
【００６６】
このコンデンサレンズ２１ａを設けることによって、セパレータレンズ２３ａへの入射角度が立つ（入射角が小さくなる）ため、セパレータレンズ２３ａの収差を抑えることができると共に、後述するラインセンサ２４ａ上の被写体像間隔を小さくすることができる。その結果、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａを小型化することができる。また、撮像光学系からの被写体像の焦点位置が撮像ユニット１から大きく外れたとき（詳しくは、撮像ユニット１の撮像素子１０から大きく外れたとき）、その像のコントラストが著しく下がるが、本実施形態によれば、コンデンサレンズ２１ａとセパレータレンズ２３ａによる縮小効果によりコントラストの低下を抑え、焦点検出範囲を広くすることもできる。尚、焦点位置近傍における高精度な位相差検出等の場合、セパレータレンズ２３ａやラインセンサ２４ａ等の寸法に余裕がある場合等においては、コンデンサレンズユニット２１を設けなくてもよい。
【００６７】
マスク部材２２は、コンデンサレンズユニット２１とセパレータレンズユニット２３との間に配設される。マスク部材２２は、各セパレータレンズ２３ａに対応する位置ごとに２つのマスク開口２２ａ，２２ａが形成されている。つまり、マスク部材２２は、セパレータレンズ２３ａのレンズ面を２つの領域に分割して、該２つの領域だけをコンデンサレンズ２１ａ側に露出させている。すなわち、マスク部材２２は、コンデンサレンズ２１ａにより集光された光を２つの光束に瞳分割して、セパレータレンズ２３ａへ入射させる。このマスク部材２２により隣り合う一方のセパレータレンズ２３ａからの有害光などが他方のセパレータレンズ２３ａに入らないようにすることができる。尚、このマスク部材２２は、設けなくともよい。
【００６８】
セパレータレンズユニット２３は、複数のセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を有し、これら複数のセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を一体的にユニット化したものである。セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…は、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…と同様に、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ数だけ設けられている。各セパレータレンズ２３ａは、マスク部材２２を通過して入射してきた２つの光束を、同一の２つの被写体像としてラインセンサ２４ａ上に結像させる。
【００６９】
ラインセンサユニット２４は、複数のラインセンサ２４ａ，２４ａ，…と該ラインセンサ２４ａ，２４ａ，…を設置する設置部２４ｂとを有する。ラインセンサ２４ａ，２４ａ，…は、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…と同様に、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…と同じ数だけ設けられている。各ラインセンサ２４ａは、撮像面上に結像する像を受光して電気信号に変換する。つまり、ラインセンサ２４ａの出力から、２つの被写体像の間隔を検出することができ、その間隔によって撮像素子１０に結像する被写体像の焦点のずれ量（即ち、デフォーカス量（Ｄｆ量））及び焦点がどちらの方向にずれているか（即ち、デフォーカス方向）を求めることができる（以下、これらＤｆ量及びデフォーカス方向等をデフォーカス情報ともいう）。
【００７０】
このように構成されたコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４は、モジュール枠２５に配設されている。
【００７１】
モジュール枠２５は、枠状に形成された部材であって、その内周には、内側に向かって突出する取付部２５ａが設けられている。取付部２５ａの撮像素子１０側には、階段状に第１取付部２５ｂ及び第２取付部２５ｃが形成されている。また、取付部２５ａの撮像素子１０と反対側には、第３取付部２５ｄが形成されている。
【００７２】
そして、撮像素子１０側から、モジュール枠２５の第２取付部２５ｃにマスク部材２２が取り付けられ、第１取付部２５ｂにコンデンサレンズユニット２１が取り付けられている。これらコンデンサレンズユニット２１及びマスク部材２２は、それぞれ第１取付部２５ｂ及び第２取付部２５ｃに取り付けられる際に、図３，６に示すように、周縁部がモジュール枠２５に嵌り込むように形成されており、それによりモジュール枠２５に対して位置決めされる。
【００７３】
一方、撮像素子１０の反対側から、モジュール枠２５の第３取付部２５ｄにセパレータレンズユニット２３が取り付けられている。第３取付部２５ｄには、コンデンサレンズユニット２１と反対側に突出する位置決めピン２５ｅと方向基準ピン２５ｆとが設けられている。一方、セパレータレンズユニット２３には、これら位置決めピン２５ｅ及び方向基準ピン２５ｆにそれぞれ対応する位置決め孔２３ｂ及び方向基準孔２３ｃが形成されている。位置決めピン２５ｅと位置決め孔２３ｂとは嵌合するようにそれぞれの径が設定されている。一方、方向基準ピン２５ｆと方向基準孔２３ｃとは緩やかに嵌るようにそれぞれの径が設定されている。すなわち、セパレータレンズユニット２３は、位置決め孔２３ｂ及び方向基準孔２３ｃをそれぞれ第３取付部２５ｄの位置決めピン２５ｅ及び方向基準ピン２５ｆに挿通させることによって、第３取付部２５ｄに取り付ける際の方向等の姿勢が規定されると共に、位置決め孔２３ｂと位置決めピン２５ｅとの嵌合によって第３取付部２５ｄに対して位置決めされる。こうして、セパレータレンズユニット２３が姿勢及び位置を決めて取り付けられたとき、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…の各レンズ面は、コンデンサレンズユニット２１の側を向くと共に、マスク開口２２ａ，２２ａと対向した状態になる。
【００７４】
こうして、コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２及びセパレータレンズユニット２３は、モジュール枠２５に対して位置決めされた状態で取り付けられる。すなわち、これらコンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２及びセパレータレンズユニット２３は、モジュール枠２５を介して、互いの位置関係が位置決めされる。
【００７５】
そして、ラインセンサユニット２４が、セパレータレンズユニット２３の背面側（コンデンサレンズユニット２１と反対側）からモジュール枠２５に対して取り付けられる。このとき、ラインセンサユニット２４は、各セパレータレンズ２３ａを透過した光がラインセンサ２４ａに入射するように位置決めされた状態でモジュール枠２５に取り付けられる。
【００７６】
したがって、コンデンサレンズユニット２１、マスク部材２２、セパレータレンズユニット２３及びラインセンサユニット２４をモジュール枠２５に取り付けることによって、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…に入射した光が、該コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を透過して、マスク部材２２を介してセパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…に入射し、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を透過した光がラインセンサ２４ａ，２４ａ，…上に結像するように、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…、マスク部材２２、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…及びラインセンサ２４ａ，２４ａ，…がそれぞれ位置決めされた状態で配列される。
【００７７】
このように構成された撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とは、互いに接合される。詳しくは、撮像素子１０におけるパッケージ３１の開口３１ｃと位相差検出ユニット２０におけるコンデンサレンズ２１ａとが、互いに嵌合するように構成されている。つまり、位相差検出ユニット２０におけるコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を、撮像素子１０におけるパッケージ３１の開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌め込んだ状態で、モジュール枠２５をパッケージ３１に接着する。こうすることで撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とを互いに位置決めした状態で接合することができる。このように、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…及びラインセンサ２４ａ，２４ａ，…は、一体的にユニット化されると共に、ユニット化された状態でパッケージ３１に取り付けられる。
【００７８】
このとき、全ての開口３１ｃ，３１ｃ，…と全てのコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…とを互いに嵌合するように構成してもよい。あるいは、そのうちのいくつかの開口３１ｃ，３１ｃ，…とコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…だけを嵌合状態とし、残りの開口３１ｃ，３１ｃ，…とコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…とは緩やかに嵌るように構成してもよい。後者の場合には、最も撮像面中央に近いコンデンサレンズ２１ａと開口３１ｃとが嵌合するように構成して撮像面内における位置決めを行い、さらに、撮像面中央から最も離れたコンデンサレンズ２１ａと開口３１ｃとが嵌合するように構成して撮像面中央のコンデンサレンズ２１ａ及び開口３１ｃ回り（即ち、回転角度）の位置決めを行うことが好ましい。
【００７９】
こうして、撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とを接合した結果、撮像素子１０の背面側には、出射側マスク１４ｂの各通過孔１４ｃごとに、コンデンサレンズ２１ａ、マスク部材２２の一対のマスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａが配置される。
【００８０】
このように、光を透過させるように構成した撮像素子１０に対して、撮像素子１０を収容するパッケージ３１の底板３１ａに開口３１ｃ，３１ｃ，…を形成することによって、撮像素子１０を透過した光をパッケージ３１の背面側まで容易に到達させることができると共に、パッケージ３１の背面側に位相差検出ユニット２０を配設することによって、撮像素子１０を透過した光を位相差検出ユニット２０で受光する構成を容易に実現することができる。
【００８１】
また、パッケージ３１の底板３１ａに形成される開口３１ｃ，３１ｃ，…は撮像素子１０を透過した光をパッケージ３１の背面側に通過させる構成であれば任意の構成を採用することができるが、貫通孔である開口３１ｃ，３１ｃ，…を形成することによって、撮像素子１０を透過した光を減衰させることなくパッケージ３１の背面側まで到達させることができる。
【００８２】
また、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合させることによって、開口３１ｃ，３１ｃ，…を利用して、撮像素子１０に対する位相差検出ユニット２０の位置決めを行うことができる。尚、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…を設けない場合は、セパレータレンズ２３ａ，２３ａ，…を開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合させるように構成すれば、同様に、撮像素子１０に対する位相差検出ユニット２０の位置決めを行うことができる。
【００８３】
それと共に、コンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…にパッケージ３１の底板３１ａを貫かせて、基板１１ａに接近させて配設することができるため、撮像ユニット１をコンパクトに構成することができる。
【００８４】
また、撮像素子１０の出射側マスク１４ｂには、通過孔１４ｃが３つ形成されると共に、コンデンサレンズ２１ａ，セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａが通過孔１４ｃ，１４ｃ，１４ｃに対応して３セット設けられているが、これに限られるものではない。これらの個数は３つに限定されるものではなく、任意の個数に設定し得る。例えば、図７に示すように、９つの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…を形成すると共に、コンデンサレンズ２１ａ，セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａを９セット設けるようにしてもよい。
【００８５】
このように構成された撮像ユニット１の動作について、以下に説明する。
【００８６】
撮像ユニット１に被写体からの光が入射すると、該光は、カバーガラス３３を透過し、ガラス基板１９に入射する。該光は、ガラス基板１９を透過して撮像素子１０の基板１１ａの裏面に入射する。このとき、該光は、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過することにより各カラーフィルタ１５に対応した色の光だけが基板１１ａに入射する。基板１１ａに入射した光は、該基板１１ａを透過して、基板１１ａ表面の受光部１１ｂ，１１ｂ，…に到達する。基板１１ａの表面には、入射側マスク１４ａが設けられているため、垂直レジスタ１２や転送路１３には光が入射せず、受光部１１ｂ，１１ｂ，…にだけ光が入射する。各受光部１１ｂは光を吸収して電荷を発生する。ここで、受光部１１ｂに入射した光は、全てが該受光部１１ｂに吸収されるわけではなく、その一部は該受光部１１ｂを透過するが、該受光部１１ｂを透過した位置には出射側マスク１４ｂが設けられているため、受光部１１ｂを透過した光は出射側マスク１４ｂで反射して、再び、受光部１１ｂに入射する。受光部１１ｂで発生した電荷は垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。こうして、撮像素子１０は、その撮像面全体において各受光部１１ｂが光を電気信号に変換することによって、撮像面に形成された被写体像を、画像信号を作成するための電気信号に変換する。
【００８７】
ただし、出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…では、撮像素子１０の受光部１１ｂ，１１ｂ，…を透過した光が、撮像素子１０の背面側へ出射する。そして、撮像素子１０を透過した光は、パッケージ３１の開口３１ｃ，３１ｃ，…に嵌合されたコンデンサレンズ２１ａ，２１ａ，…へ入射する。各コンデンサレンズ２１ａを透過することにより集光された光は、マスク部材２２に形成された各対のマスク開口２２ａ，２２ａを通過する際に２つの光束に分割されて各セパレータレンズ２３ａに入射する。こうして瞳分割された光は、セパレータレンズ２３ａを透過して、ラインセンサ２４ａ上の２つの位置に同一の被写体像として結像する。ラインセンサ２４ａは、光電変換により被写体像から電気信号を作成し出力する。
【００８８】
続いて、撮像素子１０で変換した電気信号についてのボディマイコン５０での処理について説明する。
【００８９】
撮像素子１０から出力される電気信号は、撮像ユニット制御部５２を介してボディマイコン５０に入力される。そして、ボディマイコン５０は、各受光部１１ｂの位置情報と該受光部１１ｂの受光光量に対応した出力データとを撮像素子１０の撮像面全体から得ることによって、撮像面に形成された被写体像を、電気信号として取得する。
【００９０】
ここで、受光部１１ｂ，１１ｂ，…では同じ光量の光を受光しても光の波長が異なると蓄積電荷量が異なるため、撮像素子１０の受光部１１ｂ，１１ｂ，…からの出力はそれぞれに設けられているカラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂの種類に応じて補正される。例えば、赤のカラーフィルタ１５ｒが設けられたＲ画素１１ｂ、緑のカラーフィルタ１５ｇが設けられたＧ画素１１ｂ及び青のカラーフィルタ１５ｂが設けられたＢ画素１１ｂがそれぞれのカラーフィルタに対応する色の光を同じ光量だけ受光したときに、Ｒ画素１１ｂ、Ｇ画素１１ｂ、Ｂ画素１１ｂからの出力が同じレベルとなるように各画素の補正量が設定される。
【００９１】
それに加えて、本実施形態では出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃ，１４ｃ，…を設けることによって、撮像素子１０のうち通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する部分の受光量が、それ以外の部分に比べて少なくなる。その結果、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する位置に設けられた画素１１ｂ，１１ｂ，…から出力された出力データにそれ以外の部分に設けられた画素１１ｂ，１１ｂ，…から出力された出力データと同様の画像処理を施したのでは、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…に対応する部分の画像が適切に撮影されない（例えば、暗く撮影されてしまう）可能性がある。そこで、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…における各画素１１ｂの出力を、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…の影響がなくなるように補正（例えば、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…における各画素１１ｂの出力を増幅する等）する。
【００９２】
また、この出力の低下は、光の波長により異なる。具体的には、波長が長いほど、基板１１ａの透過率が高くなるため、通過孔１４ｃによる出力の低下も大きくなる。そのため、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂの種類により、通過孔１４ｃによる出力の低下に差が生じる。そこで、通過孔１４ｃに対応する各画素１１ｂについての通過孔１４ｃの影響をなくす補正は、該各画素１１ｂが受光する光の波長に応じて補正量を異ならせている。具体的には、通過孔１４ｃに対応する各画素１１ｂについて、該各画素１１ｂが受光する光の波長が長いほど補正量を大きくしている。
【００９３】
ここで、各画素１１ｂでは、前述の如く、受光する色の種類による蓄積電荷量の差をなくすための補正量が設定されており、この色の種類による蓄積電荷量の差をなくす補正に加えて、通過孔１４ｃの影響をなくす補正がなされる。すなわち、通過孔１４ｃの影響をなくす補正の補正量は、通過孔１４ｃに対応する各画素１１ｂについての補正量と、通過孔１４ｃ以外の位置に対応する画素１１ｂであって且つ同じ色を受光する画素１１ｂについての補正量との差となる。本実施形態では、以下に示す関係で色ごとに補正量を異ならせている。こうすることで安定した画像出力を得ることができる。
【００９４】
Ｒｋ＞Ｇｋ＞Ｂｋ      ・・・（１）
ここで、
Ｒｋ：通過孔１４ｃのＲ画素補正量−通過孔１４ｃ以外のＲ画素補正量
Ｇｋ：通過孔１４ｃのＧ画素補正量−通過孔１４ｃ以外のＧ画素補正量
Ｂｋ：通過孔１４ｃのＢ画素補正量−通過孔１４ｃ以外のＢ画素補正量
とする。
【００９５】
すなわち、赤、緑、青の３色のうち長波長である赤が最も透過率が高いため、赤の画素での補正量の差が最も大きい。また、該３色のうち短波長である青が最も透過率が低いため、青の画素での補正量の差が最も小さい。
【００９６】
つまり、撮像素子１０の各画素１１ｂの出力の補正量は、各画素１１ｂが通過孔１４ｃに対応する位置に位置するか否か、および、各画素１１ｂに対応するカラーフィルタ１５の色の種類に基づいて決定される。各補正量は、例えば、通過孔１４ｃに対応する画素１１ｂからの出力と通過孔１４ｃ以外の位置に対応する画素１１ｂからの出力とにより表示される画像のホワイトバランス及び／又は輝度が等しくなるように決定される。
【００９７】
ボディマイコン５０は、受光部１１ｂ，１１ｂ，…からの出力データをこのように補正した後、該出力データに基づいて、各受光部、即ち、画素１１ｂにおける位置情報、色情報及び輝度情報とを含む画像信号を作成する。こうして、撮像素子１０の撮像面上に結像された被写体像の画像信号が得られる。
【００９８】
このように撮像素子１０からの出力を補正することによって、通過孔１４ｃ，１４ｃ，…が設けられた撮像素子１０であっても、被写体像を適切に撮影することができる。
【００９９】
一方、ラインセンサユニット２４から出力される電気信号も、ボディマイコン５０に入力される。そして、ボディマイコン５０は、ラインセンサユニット２４からの出力に基づいて、ラインセンサ２４ａ上に結像する２つの被写体像の間隔を求め、求めた間隔から、撮像素子１０に結像する被写体像の焦点状態を検出することができる。例えば、ラインセンサ２４ａ上に結像する２つの被写体像は、撮像レンズを透過して撮像素子１０に結像する被写体像が正確に結像しているとき（合焦）には、所定の基準間隔を開けて所定の基準位置に位置する。それに対し、被写体像が撮像素子１０よりも光軸方向手前側に結像しているとき（前ピン）には、２つの被写体像の間隔が合焦時の基準間隔よりも狭くなる。一方、被写体像が撮像素子１０よりも光軸方向奥側に結像しているとき（後ピン）には、２つの被写体像の間隔が合焦時の基準間隔よりも広くなる。つまり、ラインセンサ２４ａからの出カを増幅した後、演算回路にて演算することによって、合焦か非合焦か、前ピンか後ピンか、Ｄｆ量はどの位かを知ることができる。
【０１００】
−カメラの動作説明−
このように構成されたカメラ１００の動作について、図８，９を参照しながら説明する。図８は、レリーズボタンが全押しされるまでのカメラ１００の動作を示すフローチャート図であり、図９は、レリーズボタンが全押しされた後のカメラ１００の動作を示すフローチャート図である。
【０１０１】
以下の各動作は、主に、ボディマイコン５０によって制御されている。
【０１０２】
まず、電源スイッチ４０ａがＯＮされると（ステップＳｔ１）、カメラ本体４と交換レンズ７との交信が行われる（ステップＳｔ２）。詳しくは、カメラ本体４内のボディマイコン５０及び各種ユニットに電力が供給され、ボディマイコン５０が起動する。同時に、電気切片４１ａ，７１ａを介して、交換レンズ７内のレンズマイコン８０及び各種ユニットに電極が供給され、レンズマイコン８０が起動する。ボディマイコン５０及びレンズマイコン８０は、起動時に互いに情報を送受信するようプログラミングされており、例えばレンズマイコン８０のメモリ部からボディマイコン５０へ交換レンズ７に関するレンズ情報が送信され、このレンズ情報はボディマイコン５０のメモリ部に格納される。
【０１０３】
続いて、ボディマイコン５０は、レンズマイコン８０を介してフォーカスレンズ群７２を予め設定された所定の基準位置に位置させる（ステップＳｔ３）と共に、それと並行して、シャッタユニット４２を開状態にする（ステップＳｔ４）。その後、ステップＳｔ５へ進み、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされるまで待機する。
【０１０４】
こうすることで、交換レンズ７を透過して、カメラ本体４内に入射した光は、シャッタユニット４２を通過して、さらにＩＲカット兼ＯＬＰＦ４３を透過し、撮像ユニット１へ入射する。そして、撮像ユニット１にて結像した被写体像は画像表示部４４に表示され、撮影者は画像表示部４４を介して被写体の正立像を観察できる。詳しくは、ボディマイコン５０は、撮像ユニット制御部５２を介して撮像素子１０からの電気信号を一定の周期で読み込み、読み込んだ電気信号に対して所定の画像処理を施した後、画像信号を作成し、画像表示制御部５５を制御して画像表示部４４にライブビュー画像を表示させる。
【０１０５】
また、撮像ユニット１へ入射した光の一部は、撮像素子１０を透過して位相差検出ユニット２０へ入射する。
【０１０６】
ここで、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされる（即ち、Ｓ１スイッチ（図示省略）がＯＮされる）と（ステップＳｔ５）、ボディマイコン５０は、位相差検出ユニット２０のラインセンサ２４ａからの出カを増幅した後、演算回路にて演算して、合焦か非合焦かを検出する（ステップＳｔ６）。さらに、ボディマイコン５０は、前ピンか後ピンか、デフォーカス量はどの位かを求め、デフォーカス情報を取得する（ステップＳｔ７）。その後、ステップＳｔ１０へ進む。
【０１０７】
ここで、本実施形態に係る位相差検出ユニット２０は、コンデンサレンズ２１ａ、マスク開口２２ａ，２２ａ、セパレータレンズ２３ａ及びラインセンサ２４ａのセットを３セット、即ち、位相差検出方式の焦点検出を行う測距ポイントを３つ有している。そして、位相差検出では、撮影者が任意に選択した測距ポイントに対応したセットのラインセンサ２４ａの出力に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動させる。
【０１０８】
あるいは、複数の測距ポイントのうち、最もカメラと被写体とが近接した測距ポイントを選択してフォーカスレンズ群７２の駆動を行うように、ボディマイコン５０に自動最適化アルゴリズムを設定しておいてもよい。この場合、中抜け写真などが発生する確率を低減することができる。
【０１０９】
一方、ステップＳｔ６，Ｓｔ７と並行して、測光を行う（ステップＳｔ８）と共に、像ブレ検出を開始する（ステップＳｔ９）。
【０１１０】
すなわち、ステップＳｔ８においては、撮像素子１０によって該撮像素子１０に入射してくる光の光量が測定される。つまり、本実施形態においては、撮像素子１０に入射して該撮像素子１０を透過した光を用いて上述の位相差検出を行っているため、該位相差検出と並行して、撮像素子１０を用いて測光を行うことができる。
【０１１１】
詳しくは、ボディマイコン５０が、撮像ユニット制御部５２を介して撮像素子１０からの電気信号を取り込み、該電気信号に基づいて被写体光の強度を測定することによって測光を行う。そして、ボディマイコン５０は、測光の結果から、撮影モードに応じた露光時におけるシャッタスピードと絞り値を所定のアルゴリズムに従って決定する。
【０１１２】
そして、ステップＳｔ８において測光が終了すると、ステップＳｔ９において像ブレ検出を開始する。尚、ステップＳｔ８とステップＳｔ９とは並行して行ってもよい。
【０１１３】
その後、ステップＳｔ１０へ進む。尚、ステップＳｔ９の後は、ステップＳｔ１０ではなく、ステップＳｔ１２へ進んでもよい。
【０１１４】
このように、本実施形態においては、撮像素子１０に入射して該撮像素子１０を透過した光を用いて上述の位相差に基づく焦点検出を行っているため、該焦点検出と並行して、撮像素子１０を用いて測光を行うことができる。
【０１１５】
ステップＳｔ１０では、ボディマイコン５０は、ステップＳｔ７で取得したデフォーカス情報に基づいて、フォーカスレンズ群７２を駆動する。
【０１１６】
そして、ボディマイコン５０は、コントラストピークが検出されたか否かを判定する（ステップＳｔ１１）。コントラストピークが検出されていない（ＮＯ）ときにはフォーカスレンズ群７２の駆動（ステップＳｔ１０）を繰り返す一方、コントラストピークが検出された（ＹＥＳ）ときにはフォーカスレンズ群７２の駆動を停止して、フォーカスレンズ群７２をコントラスト値がピークとなった位置まで移動させた後、ステップＳｔ１１へ進む。
【０１１７】
具体的には、ステップＳｔ７で算出したデフォーカス量に基づいて合焦位置と予測される位置よりも前後に離れた位置までフォーカスレンズ群７２を高速で駆動する。その後、合焦位置と予測される位置に向かってフォーカスレンズ群７２を低速で駆動しながらコントラストピークを検出する。
【０１１８】
また、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされると、画像表示部４４には、撮影画像と共に撮影に係る各種情報表示が表示され、撮影者は画像表示部４４を介して各種情報を確認することができる。
【０１１９】
ステップＳｔ１２では、撮影者にレリーズボタン４０ｂが全押しされる（即ち、Ｓ２スイッチ（図示省略）がＯＮされる）まで待機する。撮影者によりレリーズボタン４０ｂが全押しされると、ボディマイコン５０は、シャッタユニット４２を一旦、閉状態にする（ステップＳｔ１３）。こうして、シャッタユニット４２を閉状態にしている間に、後述する露光に備えて、撮像素子１０の受光部１１ｂ，１１ｂ，…に蓄積されている電荷を転送してしまう。
【０１２０】
その後、ボディマイコン５０は、カメラ本体４と交換レンズ７との交信情報、又は撮影者の任意の指定情報を基に像ブレの補正を開始する（ステップＳｔ１４）。具体的には、カメラ本体４内のブレ検出部５６の情報を基に交換レンズ７内のブレ補正レンズ駆動部７４ａを駆動する。また、撮影者の意図に応じて、（ｉ）交換レンズ７内のブレ検出部８４とブレ補正レンズ駆動部７４ａを用いる、（ii）カメラ本体４内のブレ検出部５６とブレ補正ユニット４５を用いる、（iii）交換レンズ７内のブレ検出部８４とカメラ本体４内のブレ補正ユニット４５を用いる、の何れかが選択可能である。
【０１２１】
尚、像ブレ補正手段の駆動開始は、レリーズボタン４０ｂ半押し時点から開始することで、合焦させたい被写体の動きが軽減され、ＡＦをより正確に行うことが可能となる。
【０１２２】
また、ボディマイコン５０は、像ブレの補正開始と並行して、ステップＳｔ８における測光の結果から求められた絞り値となるようにレンズマイコン８０を介して絞り部７３を絞り込む（ステップＳｔ１５）。
【０１２３】
こうして、像ブレの補正が開始されると共に、絞り込みが完了すると、ボディマイコン５０は、ステップＳｔ８における測光の結果から求められたシャッタスピードに基づいてシャッタユニット４２を開状態にする（ステップＳｔ１６）。こうして、シャッタユニット４２を開状態にすることで、被写体からの光が撮像素子１０に入射するようになり、撮像素子１０では所定時間だけ電荷の蓄積を行う（ステップＳｔ１７）。
【０１２４】
そして、ボディマイコン５０は、該シャッタスピードに基づいて、シャッタユニット４２を閉状態にして、露光を終了する（ステップＳｔ１８）。露光完了後、ボディマイコン５０では、撮像ユニット制御部５２を介して撮像ユニット１から画像データを読み出し、所定の画像処理後、画像読み出し/記録部５３を介して画像表示制御部５５へ画像データを出力する。これにより、画像表示部４４へ撮影画像が表示される。また、ボディマイコン５０は、必要に応じて、画像記録制御部５４を介して画像格納部５８に画像データを格納する。
【０１２５】
その後、ボディマイコン５０は、像ブレ補正を終了する（ステップＳｔ１９）共に、絞り部７３を開放する（ステップＳｔ２０）。そして、ボディマイコン５０は、シャッタユニット４２を開状態とする（ステップＳｔ２１）。
【０１２６】
レンズマイコン８０は、リセットが完了すると、ボディマイコン５０にリセット完了を伝える。ボディマイコン５０は、レンズマイコン８０からのリセット完了情報と露光後の一連処理の完了を待ち、その後、レリーズボタン４０ｂの状態が、押し込みされていないことを確認し、撮影シーケンスを終了する。その後、ステップＳｔ５へ戻り、レリーズボタン４０ｂが半押しされるまで待機する。
【０１２７】
尚、電源スイッチ４０ａがＯＦＦされる（ステップＳｔ２２）と、ボディマイコン５０は、フォーカスレンズ群７２を予め設定された所定の基準位置に移動させる（ステップＳｔ２３）と共に、シャッタユニット４２を閉状態にする（ステップＳｔ２４）。そして、カメラ本体４内のボディマイコン５０及び各種ユニット、並びに交換レンズ７内のレンズマイコン８０及び各種ユニットの作動を停止する。
【０１２８】
このように、本実施形態のＡＦ動作では、まず、位相差検出ユニット２０によってデフォーカス情報を取得し、これらのデフォーカス情報に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動する。そして、撮像素子１０からの出力に基づいて算出されるコントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ群７２の位置を検出し、フォーカスレンズ群７２を該位置に位置させる。こうすることで、フォーカスレンズ群７２の駆動前にデフォーカス情報を検出することができるため、従来のコントラスト検出方式ＡＦのようにフォーカスレンズ群７２をとりあえず駆動してみるというステップが必要ないため、オートフォーカスの処理時間を短縮することができる。また、最終的にはコントラスト検出方式ＡＦによって焦点を合わすため、ダイレクトにコントラストピークを捕らえることが可能となり、位相差検出方式ＡＦと異なり、開放バック補正（絞りの開口度合いによるピントズレ）などの様々な補正演算が必要ないため高精度なピント性能を得ることができる。特に繰り返しパターンのある被写体やコントラストが極端に低い被写体などに対して、従来の位相差検出方式ＡＦよりも精度良く焦点を合わせることができる。
【０１２９】
そして、本実施形態のＡＦ動作では位相差検出を含んでいるにもかかわらず、撮像素子１０を透過した光を用いて位相差検出ユニット２０によりデフォーカス情報を取得しているため、撮像素子１０による測光と位相差検出ユニット２０によるデフォーカス情報の取得とを並行して行うことができる。すなわち、位相差検出ユニット２０は撮像素子１０を透過した光を受けてデフォーカス情報を取得するため、デフォーカス情報を取得する際には必ず、被写体からの光が撮像素子１０に照射されている。そこで、オートフォーカス時に撮像素子１０を透過する光を用いて測光を行う。こうすることで、測光用のセンサを別途設ける必要がなくなると共に、レリーズボタン４０ｂが全押しされる前に測光を行っておくことができるため、レリーズボタン４０ｂが全押しされてから露光が完了するまでの時間（以下、レリーズタイムラグともいう）を短縮することができる。
【０１３０】
また、レリーズボタン４０ｂの全押し前に測光を行う構成であっても、測光をオートフォーカスと並行して行うことによって、レリーズボタン４０ｂ半押し後の処理時間を長くしてしまうことも防止できる。その際、被写体からの光を測光用センサや位相差検出ユニットへ導くためのミラーを設ける必要がない。
【０１３１】
また、従来は、被写体から撮像装置に導かれる光の一部をミラー等で、撮像装置外に設けられた位相差検出ユニットへ導いていたのに対し、撮像ユニット１に導かれた光をそのまま用いて位相差検出ユニット２０によって焦点状態を検出することができるため、デフォーカス情報を高い精度で取得することができる。
【０１３２】
尚、上記実施形態では、位相差検出をした後、コントラスト方式ＡＦを行う、いわゆるハイブリッド方式ＡＦを採用しているが、これに限られるものではない。例えば、位相差検出によって取得したデフォーカス情報に基づいてＡＦを行う位相差検出方式ＡＦであってもよい。また、上記ハイブリッド方式ＡＦと、位相差検出方式ＡＦと、位相差検出を行わず、コントラスト値だけに基づいて合焦させるコントラスト検出方式ＡＦとを、切り替えて行うようにしてもよい。
【０１３３】
−実施形態１の効果−
したがって、本実施形態１によれば、撮像素子１０を光が通過するように構成し且つ該撮像素子１０を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出ユニット２０を設けると共に、ボディ制御部５が撮像素子１０を制御し且つ、少なくとも位相差検出ユニット２０の検出結果に基づいてフォーカスレンズ群７２を駆動制御することにより焦点調節を行うことによって、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを並行して行うことができ、処理時間を短縮することができる。
【０１３４】
また、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを並行して行わないとしても、上記構成によれば撮像素子１０に光が入射しているときには位相差検出ユニット２０にも光が入射しているため、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとをボディ制御部５の制御の切替により容易に切り替えることができる。すなわち、従来のように被写体からの光の進む方向を可動ミラーを進退させて撮像素子と位相差検出ユニットとに切り替える構成と比較して、可動ミラーを進退させる必要がないため、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを即座に切り替えることができると共に、可動ミラーの進退に伴う音も生じ得ないため、撮像素子１０を用いた種々の処理と位相差検出ユニット２０を用いたオートフォーカスとを静かに切り替えることができる。
【０１３５】
こうして、カメラ１００の利便性を向上させることができる。
【０１３６】
具体的には、撮像素子１０を光が通過するように構成し且つ該撮像素子１０を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出ユニット２０を設けることによって、上記位相差検出方式ＡＦのように、位相差検出ユニット２０を用いたＡＦと撮像素子１０を用いた測光とを並行して行うことができる。こうすることによって、レリーズボタン４０ｂの全押し後に測光を行う必要がなくなり、レリーズタイムラグを短縮することができる。また、レリーズボタン４０ｂの全押し前に測光を行う構成であっても、測光をオートフォーカスと並行して行うことによって、レリーズボタン４０ｂ半押し後の処理時間を長くしてしまうことも防止できる。さらに、撮像素子１０を用いて測光を行うため、測光用センサを別途設ける必要がない。さらにまた、被写体からの光を測光用センサや位相差検出ユニットへ導くための可動ミラーを設ける必要がない。そのため、電力消費を抑制することができる。
【０１３７】
また、上記のハイブリッド方式ＡＦであっても、位相差検出ユニット２０による位相差検出から撮像素子１０を用いたコントラスト検出への切り替えを、従来の可動ミラーを用いた光路の切り替え等を行うことなく、ボディ制御部５内の制御で即座に行うことができるため、ハイブリッド方式ＡＦに要する時間を短縮することができる。また、可動ミラーが不要なため、可動ミラーによる騒音もなくなり、ハイブリッド方式ＡＦを静かに行うことができる。
【０１３８】
さらに、被写体から撮像素子１０へ向かう光を可動ミラー等を用いて、撮像素子１０の背面側とは別の場所に配設された位相差検出ユニットへ向かわせる従来の構成においては、露光時の光路と位相差検出時の光路とが異なることや可動ミラーの設置誤差等によって焦点調節の精度が高くないが、本実施形態においては位相差検出ユニット２０が撮像素子１０を通過する光を受けて位相差検出方式の焦点検出を行うため、露光時の光路と同じ光路のまま位相差検出方式の焦点検出を行うことができると共に、可動ミラーのような誤差を生じさせる部材がないため、位相差検出に基づくデフォーカス量の取得を高い精度で行うことができる。
【０１３９】
そして、上記のように、撮像素子１０を、光が透過するように構成した場合であっても、該撮像素子１０にガラス基板１９を接合することによって、撮像素子１０を補強することができる。すなわち、撮像素子１０を、光が透過するように構成すると、該撮像素子１０は非常に薄くなり、強度が低下する。そこで、該撮像素子１０にガラス基板１９を接合することによって、該撮像素子１０を補強することができる。そして、本実施形態では、裏面照射型の撮像素子１０に対して、基板１１ａの裏面にガラス基板１９を接合しているが、該ガラス基板１９は光学的に透明であって光を透過するため、ガラス基板１９が撮像素子１０への光の入射を妨害することを防止することができる。つまり、ガラス基板１９を用いることによって、撮像素子１０への光の入射又は出射に影響を与えることなく、該撮像素子１０を補強することができる。
【０１４０】
−変形例１−
以下に、本実施形態の変形例について説明する。図１０は、変形例１に係る撮像ユニット２１０の断面図である。
【０１４１】
上記撮像ユニット１においては、撮像素子１０と位相差検出ユニット２０とをパッケージ３１を介して接合することで撮像ユニット１を構成しているが、変形例１に係る撮像ユニット２０１は、これらを半導体プロセスで製造している。この撮像ユニット２０１は、撮像素子１０及びガラス基板１９の基本的構成については、上記撮像ユニット１と同様である。ただし、撮像素子１０の基板１１ａの表面には、保護層１８が設けられておらず、その代わりに、基板１１ａの表面からの順に、第１低屈折率層２２５、コンデンサレンズ層２２１、第２低屈折率層２２６、第３低屈折率層２２７、セパレータレンズ層２２３、第４低屈折率層２２８及び保護層２２９が積層されている。
【０１４２】
第１、第２、第３及び第４低屈折率層２２５，２２６，２２７，２２８は、屈折率が比較的低い、透明な材料で構成されている。一方、コンデンサレンズ層２２１及びセパレータレンズ層２２３は、屈折率が比較的高い、透明な材料で構成されている。尚、第１、第２、第３及び第４低屈折率層２２５，２２６，２２７，２２８は、それぞれ、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。同様に、コンデンサレンズ層２２１及びセパレータレンズ層２２３も、それぞれ、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
【０１４３】
そして、第１低屈折率層２２５における、コンデンサレンズ層２２１との接合面は、基板１１ａに設けられた出射側マスク１４ｂの通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凹状に窪んでいる一方、それに対応して、コンデンサレンズ層２２１における、第１低屈折率層２２５との接合面は、該通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凸状に膨出している。つまり、第１低屈折率層２２５とコンデンサレンズ層２２１との接合面のうち、通過孔１４ｃに対応する部分はレンズ面を形成しており、コンデンサレンズ層２２１はコンデンサレンズとして機能する。
【０１４４】
また、第２低屈折率層２２６と第３低屈折率層２２７との接合面には、マスク部材２２２が設けられている。マスク部材２２２は、該通過孔１４ｃに対応する位置ごとに２つのマスク開口２２２ａ，２２２ａが形成されている。
【０１４５】
さらに、第３低屈折率層２２７における、セパレータレンズ層２２３との接合面は、通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凹状に窪んでいる。詳しくは、かかる凹状の部分は、２つの凹曲面を隣接させた形状をしている。一方、セパレータレンズ層２２３における、第３低屈折率層２２７との接合面は、該第３低屈折率層２２７に対応して、該通過孔１４ｃに対応する部分が基板１１ａ側に凸状に膨出している。詳しくは、かかる凸状の部分は、２つの凸曲面を隣接させた形状をしている。つまり、第３低屈折率層２２７とセパレータレンズ層２２３との接合面のうち、通過孔１４ｃに対応する部分は２つのレンズ面を形成しており、セパレータレンズ層２２３はセパレータレンズとして機能する。
【０１４６】
さらにまた、第４低屈折率層２２８と保護層２２９との接合面には、該通過孔１４ｃに対応する位置に、ラインセンサ２２４が設けられている。
【０１４７】
これら第１低屈折率層２２５、コンデンサレンズ層２２１、第２低屈折率層２２６、第３低屈折率層２２７、セパレータレンズ層２２３、第４低屈折率層２２８及び保護層２２９によって、位相差検出ユニット２２０が構成されている。このように、ガラス基板１９、撮像素子１０及び位相差検出ユニット２２０を半導体プロセスによって製造してもよい。
【０１４８】
−変形例２−
次に、変形例２に係る撮像素子３１０について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、撮像素子３１０の断面図を示す。
【０１４９】
この撮像素子３１０は、ＣＣＤイメージセンサである撮像素子１０と異なり、ＣＭＯＳイメージセンサである。詳しくは、撮像素子３１０は、半導体材料で構成された光電変換部３１１と、トランジスタ３１２と、信号線３１３と、マスク３１４と、カラーフィルタ３１５とを有している。
【０１５０】
光電変換部３１１は、基板３１１ａと、フォトダイオードで構成された受光部３１１ｂ，３１１ｂ，…とを有している。各受光部３１１ｂごとに、トランジスタ３１２が設けられている。受光部３１１ｂで蓄積された電荷は、トランジスタ３１２で増幅され、信号線３１３を介して外部へ出力される。
【０１５１】
マスク３１４は、上記マスク１４と同様に、入射側マスク３１４ａと出射側マスク３１４ｂとで構成されている。入射側マスク３１４ａは、受光部３１１ｂと隣接して設けられており、光がトランジスタ３１２及び信号線３１３に入射することを防止している。また、出射側マスク３１４ｂには、受光部３１１ｂを透過した光を、撮像素子３１０の背面側へ出射させるための複数の通過孔３１４ｃが設けられている。
【０１５２】
カラーフィルタ３１５は、上記カラーフィルタ１５と同様の構成である。
【０１５３】
また、ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、トランジスタ３１２の増幅率を受光部３１１ｂごとに設定することができるため、各トランジスタ３１２の増幅率を各受光部３１１ｂが通過孔３１４ｃに対応する位置に位置するか否か、および、各受光部３１１ｂに対応するカラーフィルタ３１５の色の種類に基づいて設定することによって、通過孔３１４ｃ，３１４ｃ，…に対応する部分の画像が、適切に撮影されないことを防止することができる。
【０１５４】
−変形例３−
続いて、変形例３に係る撮像ユニット４０１について図１２，１３を参照しながら説明する。図１２は、撮像ユニット４０１の撮像素子４１０の断面図であり、図１３は、撮像素子４１０の、回路基板４３２への取り付け状態を示す断面図である。
【０１５５】
この撮像ユニット４０１は、撮像素子の基板の裏面ではなく、表面に被写体からの光が入射する点で上記撮像ユニット１と異なる。そこで、撮像ユニット１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１５６】
撮像ユニット４０１は、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子４１０と、撮像素子４１０に接合されたガラス基板１９と、撮像素子４１０を保持するためのパッケージと、位相差検出方式の焦点検出を行うための位相差検出ユニットとを有している。パッケージと位相差検出ユニットについては、図示を省略するが、撮像ユニット１と同様の構成をしている。
【０１５７】
撮像素子４１０は、裏面照射型のインターライン型ＣＣＤイメージセンサであって、図１２に示すように、半導体材料で構成された光電変換部１１と、垂直レジスタ１２と、転送路１３と、マスク４１４と、カラーフィルタ１５と、マイクロレンズ４１６とを有している。
【０１５８】
基板１１ａの表面には、受光部１１ｂ，１１ｂ，…が行列状に配列された微小な方形の画素領域内にそれぞれ設けられている。また、基板１１ａの表面には、各受光部１１ｂに隣接して垂直レジスタ１２が設けられている。さらに、この垂直レジスタ１２に重なるように転送路１３が設けられている。そして、これら垂直レジスタ１２及び転送路１３を覆うようにマスク４１４が設けられている。
【０１５９】
このマスク４１４は、撮像ユニット１に係るマスク１４と異なり、被写体からの光の入射側だけに設けられている。具体的には、マスク４１４は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａと反対側から覆うように設けられている。こうして、マスク４１４は、被写体側からの光が垂直レジスタ１２及び転送路１３に入射することを防止している。
【０１６０】
さらに、基板１１ａの表面には、これら受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３及びマスク４１４を覆うように、光学的に透明な樹脂で構成された保護層１８が設けられている。
【０１６１】
そして、カラーフィルタ１５は、保護層１８の表面（即ち、保護層１８における基板１１ａと反対側の面）に積層されている。このカラーフィルタ１５は、染色系又は顔料系色素を含むカラーフィルタである。
【０１６２】
マイクロレンズ４１６は、光学的に透明な樹脂で構成され、光を集光して受光部１１ｂに入射させるものであって、カラーフィルタ１５の上に積層されている。詳しくは、マイクロレンズ４１６は、受光部１１ｂごと、即ち、カラーフィルタ１５ごとに設けられ且つ、被写体側（即ち、基板１１ａと反対側）に凸状に膨出した凸レンズとなっている。このマイクロレンズ４１６によって受光部１１ｂを効率良く照射できる。
【０１６３】
さらに、マイクロレンズ４１６の表面（凸面）には、光学的に透明な樹脂で構成された保護層１７が積層されている。
【０１６４】
そして、ガラス基板１９は、基板１１ａの裏面に陽極接合によって接合されている。
【０１６５】
このように構成された撮像素子１０においては、マイクロレンズ４１６，４１６，…によって集光された光が、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂに入射し、各カラーフィルタ１５に応じた色の光だけが該カラーフィルタ１５を透過して、基板１１ａの表面に到達する。基板１１ａでは、受光部１１ｂ，１１ｂ，…のみが露出し、垂直レジスタ１２及び転送路１３等はマスク４１４で覆われているため、基板１１ａに到達した光は、受光部１１ｂ，１１ｂ，…にだけ入射する。各受光部１１ｂは、光を吸収して電荷を発生する。この各受光部１１ｂで発生した電荷は、垂直レジスタ１２及び転送路１３を介して増幅器に送られ、電気信号として出力される。このとき、受光部１１ｂ，１１ｂ，…には、カラーフィルタ１５ｒ，１５ｇ，１５ｂを透過した特定の色の光が入射しているため、各受光部１１ｂからは、各カラーフィルタ１５に対応した色の受光光量が出力として得られる。こうして、撮像素子４１０は、その撮像面全体における受光部１１ｂ，１１ｂ，…で光電変換を行うことによって、撮像面に形成された被写体像を電気信号に変換する。
【０１６６】
一方、受光部１１ｂに入射した光の一部は、該受光部１１ｂに吸収されずに、該受光部１１ｂを透過する。基板１１ａは非常に薄いため（即ち、基板１１ａを光が透過する程度の厚さに形成しているため）、受光部１１ｂを透過した光は、該基板１１ａを透過し、さらに、ガラス基板１９を透過して、撮像素子４１０の背面側へ出射する。
【０１６７】
撮像素子４１０の背面側には、撮像ユニット１と同様に、位相差検出ユニットが設けられており、該位相差検出ユニットは、撮像素子４１０を透過した光を用いて位相差検出方式の焦点検出を行う。
【０１６８】
このように構成された撮像素子４１０は、パッケージの回路基板４３２にマウントされる。
【０１６９】
詳しくは、撮像素子４１０の基板１１ａの周縁部には、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２、転送路１３、マスク４１４、カラーフィルタ１５、マイクロレンズ４１６及び保護層１７，１８等が設けられておらず、転送路１３や垂直レジスタ１２等との電気的接続を可能にするための配線が露出している。一方、回路基板４３２の裏面（被写体と反対側の面）には、撮像素子４１０の基板１１ａの配線と対向する位置に回路パターンが設けられている。そして、図１３に示すように、撮像素子４１０の基板１１ａの周縁部を被写体と反対側から回路基板４３２と重ね合わせ、熱溶着により、両者を接合して、撮像素子４１０の基板１１ａの配線と回路基板４３２の回路パターンとを電気的に接続している。
【０１７０】
したがって、撮像素子４１０を、光が透過するように構成した場合であっても、該撮像素子４１０にガラス基板１９を接合することによって、撮像素子４１０を補強することができる。すなわち、撮像素子４１０を、光が透過するように構成すると、該撮像素子４１０は非常に薄くなり、強度が低下する。そこで、該撮像素子４１０にガラス基板１９を接合することによって、該撮像素子４１０を補強することができる。そして、裏面照射ではなく、基板１１ａの表面から光を入射させる構成において、基板１１ａの裏面にガラス基板１９を接合しているが、該ガラス基板１９は光学的に透明であって光を透過するため、ガラス基板１９が撮像素子４１０からの光の出射を妨害することを防止することができる。つまり、ガラス基板１９を用いることによって、撮像素子４１０からの光の出射に影響を与えることなく、該撮像素子４１０を補強することができる。
【０１７１】
その他、撮像ユニット１と同様の作用効果を奏することができる。
【０１７２】
《発明の実施形態２》
続いて、本発明の実施形態２に係る撮像ユニット５０１について図１４を参照しながら説明する。図１４は、撮像ユニット５０１の撮像素子５１０の断面図である。
【０１７３】
本実施形態２に係る撮像ユニット５０１は、位相差検出ユニットを備えていない点で、実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１７４】
撮像ユニット５０１は、被写体像を電気信号に変換するための撮像素子５１０と、撮像素子５１０に接合されたガラス基板１９とを有している。
【０１７５】
撮像素子５１０の構成は、出射側マスク５１４ｂの構成以外は、実施形態１と同様である。つまり、マスク５１４は、基板１１ａの表面に設けられた入射側マスク５１４ａと、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａとは反対側から覆うように設けられた出射側マスク５１４ｂとを有している。そして、この出射側マスク５１４ｂは、通過孔が設けられておらず、受光部１１ｂ、垂直レジスタ１２及び転送路１３を基板１１ａとは反対側から完全に覆っている。
【０１７６】
このように構成された撮像素子５１０においては、受光部１１ｂ，１１ｂ，…を透過した光を、全て出射側マスク５１４ｂにより反射させて、再度、受光部１１ｂ，１１ｂ，…に入射させ、該光を撮像素子５１０の背面側に出射させない。
【０１７７】
つまり、本実施形態２に係る撮像素子５１０は、裏面照射型の撮像素子であって且つ、位相差検出を行わないものである。このように、位相差検出方式の焦点検出を行うか否かにかかわらず、裏面照射型の撮像素子である限りは、光に基板１１ａを透過させる必要がある。そして、光に基板１１ａを透過させる構成においては、基板１１ａを光が透過する程度に薄く形成する必要があるが、上記の如く、撮像素子５１０にガラス基板１９を接合することによって、撮像素子５１０への光の入射に影響を与えることなく、該撮像素子５１０を補強することができる。
【０１７８】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１７９】
例えば、撮像素子の構成は、上記の構成に限られるものではなく、光が撮像素子を透過する構成であれば、任意の構成を採用することができる。また、位相差検出ユニットについても、上記の構成に限られるものではない。
【０１８０】
また、撮像素子と光学的透明基板との接合は、例えば、光学的透明基板上に撮像素子を形成することによって実現されてもよい。
【０１８１】
また、上記実施形態では、撮像ユニット１をカメラに搭載した構成について説明しているが、これに限られるものではない。例えば、撮像ユニット１はビデオカメラに搭載することもできる。
【０１８２】
また、撮影者によりレリーズボタン４０ｂが半押しされる（即ち、Ｓ１スイッチがＯＮされる）とＡＦが開始される構成ついて説明したが、レリーズボタン４０ｂは半押しされる前からＡＦを行ってもよい。また、合焦と判断するとＡＦを終了する構成について説明したが、合焦判定後もＡＦを継続するようにしてもよく、合焦判定をせずに継続してＡＦを行ってもよい。
【０１８３】
また、上述の実施形態において、基板１１ａが研磨やエッチング等により完全に除去されていてもよい。その場合、受光部１１ｂにガラス基板１９が直接接合されていてもよい。また、ガラス基板１９上に、受光部１１ｂが直接形成されてもよい。
【０１８４】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
以上説明したように、本発明は、光電変換を行う撮像素子を備えた撮像ユニットについて有用である。
【符号の説明】
【０１８６】
１，２０１，４０１，５０１    撮像ユニット
１０，３１０，４１０          撮像素子
１１ａ                        基板（半導体基板）
１１ｂ                        受光部
１５                          カラーフィルタ（干渉フィルタ）
２０，２２０                  位相差検出ユニット（位相差検出部）
２１ａ                        コンデンサレンズ
２２１                        コンデンサレンズ層（コンデンサレンズ）
２３ａ                        セパレータレンズ
２２３                        セパレータレンズ層（セパレータレンズ）
２４ａ，２２４                ラインセンサ
３１                          パッケージ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と該半導体基板に設けられた受光部とを有し、該受光部で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子と、
上記撮像素子に接合され、光を透過させる光学的透明基板とを備える撮像ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出部をさらに備える撮像ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記撮像素子に対して上記光学的透明基板と反対側に設けられている撮像ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記撮像素子を透過した光を瞳分割するセパレータレンズと、該セパレータレンズに分割された光を検出するセンサとを有する撮像ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記セパレータレンズよりも上記撮像素子側に設けられ、上記撮像素子の複数の上記受光部を透過した光を集光させて該セパレータレンズに入射させるコンデンサレンズをさらに有する撮像ユニット。
【請求項６】
請求項２に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記光学的透明基板に対して上記撮像素子と反対側に設けられている撮像ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記撮像素子を透過した光を瞳分割するセパレータレンズと、該セパレータレンズに分割された光を検出するセンサとを有する撮像ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記セパレータレンズよりも上記撮像素子側に設けられ、上記撮像素子を透過した光を集光させて該セパレータレンズに入射させるコンデンサレンズをさらに有する撮像ユニット。
【請求項９】
請求項４又は５に記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部は、上記半導体基板上に半導体プロセスによって形成されている撮像ユニット。
【請求項１０】
請求項２乃至８の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記位相差検出部が配設されるパッケージをさらに備え、
上記撮像素子は、上記パッケージに取り付けられている撮像ユニット。
【請求項１１】
請求項４、５、７、８の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記センサは、ラインセンサである撮像ユニット。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子と上記光学的透明基板とは、陽極接合されている撮像ユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子の上記半導体基板は、Ｓｉ単結晶であり、
上記光学的透明基板は、硼珪酸ガラス基板である撮像ユニット。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子の上記半導体基板の厚みは、５μｍ以下である撮像ユニット。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記半導体基板の周縁部に電気的接続端子が設けられている撮像ユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至３の何れか１つに記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子は、上記光学的透明基板を透過した光を受光するように構成されており、
上記光学的透明基板における、上記撮像素子と対向する面には干渉フィルタが設けられている撮像ユニット。
【請求項１７】
請求項１６に記載の撮像ユニットにおいて、
上記干渉フィルタは、干渉現象によりＲＧＢ３原色をそれぞれ透過させるベイヤ配列のフィルタである撮像ユニット。
【請求項１８】
受光部を有し、該受光部で受けた光を光電変換により電気信号に変換すると共に、光が透過するように構成されている撮像素子と、
上記撮像素子に接合され、光を透過させる光学的透明基板とを備える撮像ユニット。
【請求項１９】
請求項１８に記載の撮像ユニットにおいて、
上記撮像素子を通過した光を受光して位相差検出方式の焦点検出を行う位相差検出部をさらに備える撮像ユニット。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010050184.tif 000017
【図２】
2010050184.tif 000018
【図３】
2010050184.tif 000019
【図４】
2010050184.tif 000020
【図５】
2010050184.tif 000021
【図６】
2010050184.tif 000022
【図７】
2010050184.tif 000023
【図８】
2010050184.tif 000024
【図９】
2010050184.tif 000025
【図１０】
2010050184.tif 000026
【図１１】
2010050184.tif 000027
【図１２】
2010050184.tif 000028
【図１３】
2010050184.tif 000029
【図１４】
2010050184.tif 000030
【国際調査報告】
2010050184.tif 000031
2010050184.tif 000032
2010050184.tif 000033
2010050184.tif 000034