(57)【要約】【課題】  １．装置の構造を複雑にせず、被写体の同ラインから発せられた光束を短い検出ピッチで受光し、高精度の焦点検出を実現。  ２．一対の焦点検出用像信号が同じ形状になり、高精度の焦点検出を実現。  ３．特定画像間のマイクロレンズ間隔を短くせずに焦点検出機能を有する撮像装置を提供する。【解決手段】  隣接して一列に並んだ同色画素の開口部が、マイクロレンズ中心以外の点を縮小中心として縮小した形状を有し、前記縮小中心は前記一列に並んだ同色画素のマイクロレンズ中心を通る直線上に並び、隣接画素同士でマイクロレンズ中心に対して逆向きにずれている。【選択図】  図１
2005303409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置され、前記光電変換部上に色フィルターとマイクロレンズが配置された１つの画素を構成する固体撮像装置において、隣接して１列に並んだ同色色フィルターが介入されている前記画素の開口部が、マイクロレンズ中心以外の点を縮小中心として縮小した形状を有し、前記縮小中心は前記隣接して１列に並んだ同色色フィルターが介入されている画素のマイクロレンズ中心を通る直線上に並び、隣接画素同士でマイクロレンズ中心に対して逆向きにずれていることを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系の焦点検出機能を有しながら電子的画像を取得し得る固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラの焦点検出方式にはいくつかの方法があるが、センサの各画素にマイクロレンズが形成された２次元の受光センサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行う装置が特開昭５８−２４１０５号公報に開示されている。
【０００３】
図１２は同公報で提案している瞳分割方式の焦点検出を行う方法の原理説明図である。イメージセンサ１０は撮影レンズ５の予定結像面に配置されている。また、イメージセンサ１０の１画素は２つの光電変換部１３α，１３βとから構成されており、各光電変換部の撮影レンズ側に形成されたマイクロレンズ１１によって光電変換部１３α，１３βは撮影レンズ５の瞳の異なる位置を透過した光束を受光するように構成されている。
【０００４】
ここで、光電変換部１３αは主に撮影レンズ５の瞳の図中上方を透過する光束を受光し、光電変換部１３βは主に撮影レンズ５の瞳の図中下方を透過する光束を受光する。焦点検出時は、各光電変換部からの出力をそれぞれ読み出し、さらに複数の画素からの出力より撮影レンズの異なる瞳位置を透過した光束による像信号が生成される。撮影レンズの異なる瞳位置を透過した光束より生成される像信号を用いて焦点検出を行う方法は特開平５−１２７０７４号公報に開示されているように公知の技術である。
【０００５】
また、本出願人は瞳分割方式の焦点検出を行うことが可能な固体撮像装置を特開２０００−１５６８２３号公報に開示している。同公報の固体撮像装置は、光電変換部群の一部が撮影レンズの瞳の特定領域を透過する光束を受光するように構成されており、これら特定の光電変換部の出力から得られる第一の像信号と第二の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出するものである。ここで、位相差とは二つの像信号の相対的な位置関係のことである。また、通常の画像を撮像する場合は、前記撮影レンズの特定領域を透過する光束を受光する光電変換部を除いた光電変換部群で画像を生成している。
【０００６】
特開２０００−２９２６８５号公報にも、焦点検出機能を有する撮像素子が公開されている。単一の光電変換部を構成する第一光電変換部群と、２分割された光電変換部を構成する第二光電変換部群を有し、第二光電変換部群の１対の光電変換部から第一の像信号と第二の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出するものである。
【０００７】
特開平０４−２６７２１１号公報にも瞳分割方式の焦点検出を行うことが可能な固体撮像装置が開示されている。これは、光電変換部に対してマイクロレンズが偏心配置している画素列が存在し、隣接画素で偏心方向が異なる。隣接画素でレンズの瞳の異なる領域の光束を受光し、これらの画素列から得られる第一の像信号と第二の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開２０００−１５６８２３号公報に開示されている撮影レンズの焦点検出が可能な従来の撮像装置は、開口部がマイクロレンズ中心に対して偏りを持つ第一の光電変換部が並ぶ第一のラインと、第一の光電変換部と逆方向に偏りを持つ第二の光電変換部が並ぶ第二のラインが異なるため、第一のラインが受光する光束と第二のラインが受光する光束は被写体の異なる部分から発せられたものとなる。第一のラインは被写体のある一ラインである第一の範囲の画像信号を形成し、第二のラインは第一の範囲とは異なるある一ラインである第二の範囲の画像信号を形成する。すると撮影レンズが合焦状態にあっても二つの像信号は完全には一致せず、位相差は完全にはなくならない。そのため精度に問題が残る。
【０００９】
特開２０００−１５６８２３号公報において、第一の光電変換部と第二の光電変換部を撮像面上で交互に並べて、第一の光電変換部と第二の光電変換部が被写体の同一ラインから発せられた光を受光するようにすると、焦点検出に用いる信号のサンプルピッチが２倍になってしまう。撮影レンズが合焦近傍にあるときには二つの像信号は高周波成分が多く含まれたものとなるため、焦点検出に用いる信号のサンプルピッチは小さい方が望ましい。しかし同公報に公開されている方式では、サンプルピッチが大きくなると、精度の高い焦点検出が困難になる。
【００１０】
そこで、特開２０００−２９２６８５号公報では、単一の光電変換部を構成する第一光電変換部群と、２分割された光電変換部を構成する第二光電変換部群を有し、第二光電変換部群の１対の光電変換部から第一の像信号と第二の像信号の位相差に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出している。光電変換部を２分割した第二光電変換部群における１対の光電変換部で焦点検出を行うため、焦点検出に用いる信号のサンプルピッチは第一光電変換部のピッチと同一であり、細かいサンプルピッチが実現できる。しかし、光電変換部を２分割すると、光電変換部に蓄積された電荷を垂直転送路に転送するためのトランスファーゲートが２倍必要になるばかりではなく、トランスファーゲートを駆動するための回路も必要になり、撮像素子自体の構造が非常に複雑になってしまう。
【００１１】
図１３は、特開２０００−２９２６８５号公報において、光電変換部を撮影レンズの射出瞳上に投影したものである。４２ａ−１，４２ｂ−１は光電変換部を撮影レンズの瞳４０に投影したものである。光電変換部の射出瞳領域４３ａ，４３ｂは、投影されている光電変換部４２ａ−１，４２ｂ−１と撮影レンズの瞳とが重なっている部分となる。図１３からわかるように、第一の像の射出瞳形状と第二の像の射出瞳形状は、一対の光電変換部の並び方向と垂直な線４６に対してそれぞれ線対称な形状となっていない。
【００１２】
すると一対の光電変換部の射出瞳形状が異なるため、撮影レンズの焦点状態が合焦状態からずれた場合に、一対の光電変換部から得られる第一の像信号と第二の像信号は、図１４に示すようなそれぞれ異なる方向に広がりをもつ像信号となる。第一の像信号と第二の像信号の形状が異なる場合には、二つの像信号の位相差を求める際の精度が落ちてしまう。
【００１３】
特開平０４−２６７２１１号公報の方式では、固体撮像装置の微細化が進み、画素間隔が短くなってきたときに、偏心方向が異なるマイクロレンズのエッジ同士がつながってしまう恐れがある。マイクロレンズの球面を製作する際は、熱処理を行って溶解させることで所望の球面形状を得るため、マイクロレンズのエッジ間隔が狭いと、隣り合うレンズ同士が一つになってしまう危険がある。今後、固体撮像装置はますます小型化されていくことが予想されるため、特定画素間のマイクロレンズのエッジ間隔を短くすることは好ましくない。
【００１４】
図１５は、特開平０４−２６７２１１号公報において、光電変換部を撮影レンズの射出瞳上に投影したものである。４４ａ−１，４４ｂ−１は光電変換部を撮影レンズの瞳４０に投影したものである。光電変換部の射出瞳領域４５ａ，４５ｂは、投影されている光電変換部４４ａ−１，４４ｂ−１と撮影レンズの瞳とが重なっている部分となる。図１５からわかるように、第一の像の射出瞳形状と第二の像の射出瞳形状は、一対の光電変換部の並び方向と垂直な線４６に対してそれぞれ線対称な形状となっていない。
【００１５】
すると一対の光電変換部の射出瞳形状が異なるため、撮影レンズの焦点状態が合焦状態からずれた場合に、一対の光電変換部から得られる画像は、図１６に示すようにそれぞれ異なる方向に広がりをもつ像信号となる。第一の像信号と第二の像信号の形状が異なる場合には、二つの像信号の位相差を求める際の精度が落ちてしまう。
【００１６】
したがって本発明の第一の目的は、撮像装置自体の構造を複雑にすることなく、被写体の同じラインから発せられる光束を短いサンプルピッチで受光することで、高精度の焦点検出が可能な固体撮像装置を提供することである。
【００１７】
本発明の第二の目的は、一対の光電変換部から得られる第一の像信号と第二の像信号の形状がほぼ一致しており、高精度の焦点検出が可能な固体撮像装置を提供することである。
【００１８】
本発明の第三の目的は、特定画素間のマイクロレンズ間隔を短くする必要がなく、撮像装置の微細化に対応可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置され、前記光電変換部上に色フィルターとマイクロレンズが配置されて１つの画素を構成する固体撮像装置において、隣接して１列に並んだ同色色フィルターが介入されている前記画素の開口部が、マイクロレンズ中心以外の点を縮小中心として縮小した形状を有し、前記縮小中心は前記隣接して１列に並んだ同色色フィルターが介入されている画素のマイクロレンズ中心を通る直線上に並び、隣接画素同士でマイクロレンズ中心に対して逆向きにずれていることで、撮像装置自体の構造を複雑にすることなく、被写体の同じラインから発せられる光束を短いサンプルピッチで受光することで、高精度の焦点検出が可能な固体撮像装置を実現するものである。
【００２０】
また、一対の光電変換部から得られる第一の像信号と第二の像信号の形状がほぼ一致しており、高精度の焦点検出が可能な固体撮像装置を実現するものである。
【００２１】
さらに、特定画素間のマイクロレンズ間隔を短くする必要がなく、撮像装置の微細化に対応可能な固体撮像装置を実現するものである。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、光学系により結像された光学像を電気信号に変換する光電変換部が二次元状に配置され、前記光電変換部上に色フィルターとマイクロレンズが配置されて１つの画素を構成する固体撮像装置において、隣接して１列に並んだ同色色フィルターが介入されている前記画素の開口部が、マイクロレンズ中心以外の点を縮小中心として縮小した形状を有し、前記縮小中心は前記隣接して１列に並んだ同色色フィルターが介入されている画素のマイクロレンズ中心を通る直線上に並び、隣接画素同士でマイクロレンズ中心に対して逆向きにずれていることにより、次の効果が得られた。
【００２３】
（１）撮像装置自体の構造を複雑にすることなく、被写体の同じラインから発せられる光束を短いサンプルピッチで受光することで、高精度の焦点検出が可能な固体撮像装置を提供することができた。
【００２４】
（２）一対の光電変換部から得られる第一の像信号と第二の像信号の形状がほぼ一致しており、高精度の焦点検出が可能な固体撮像装置を提供することができた。
【００２５】
（３）特定画素間のマイクロレンズ間隔を短くする必要がなく、撮像装置の微細化に対応可能な固体撮像装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は本発明の固体撮像装置を具備するカメラの構成図、図２は本発明の固体撮像装置の画素配列、図３は４つの画素の拡大図、図４と図５と図６は画素の構造を示している。図９はデジタルスチルカメラの動作説明フロー、図１０は焦点検出サブルーチンの動作フローである。
【００２７】
図１において１はデジタルスチルカメラ本体であり、１０は固体撮像装置（以下イメージセンサと称す）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には、カメラ全体を制御するＣＰＵ２０、イメージセンサ１０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１０にて撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路２４、撮像された画像を表示するための液晶表示素子９とそれを駆動する液晶表示素子駆動回路２５、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１０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、撮影者が撮影された画像を記録するための操作スイッチＳＷ２とから構成されている。
【００２８】
撮影レンズ５はデジタルカメラ１に取り付けられる交換レンズである。撮影レンズ５は、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、ＣＰＵ２０から送られてくるレンズ駆動量に基づいて撮影レンズ駆動機構２６によって合焦状態に調節される。ＣＰＵ２０とイメージセンサ１０は焦点検出装置を兼ねている。また３０は絞り装置で、絞り駆動機構２７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。３１は撮影レンズメモリ回路であり、撮影レンズ固有の情報を記録している。レンズ駆動回路２６、絞り駆動機構２７、撮影レンズメモリ回路３１は、デジタルスチルカメラ１との取り付け部に設けられた通信端子を通して、デジタルスチルカメラ１のＣＰＵ２０と通信可能となっている。
【００２９】
本発明のイメージセンサ１０の画素配列を図２に示す。基本画素配列は緑画素、赤画素、青画素のベイヤー配列となっている。各画素には光電変換部で受光する光束が通過する開口部を有する。図２では、緑画素における開口部をＧ、赤画素における開口部をＲ、青画素における開口部をＢとしている。緑画素の開口部Ｇには緑色光束を通過させる色フィルターが、赤画素の開口部Ｒには赤色光束を通過させる色フィルターが、そして青画素の開口部Ｂには青色光束を通過させる色フィルターが配置されている。各開口部の下には光電変換部が存在する。１１は各開口部の上面に配置されるマイクロレンズである。一つの光電変換部と、その上に配置される色フィルターと、さらにその上に配置されるマイクロレンズで一つの画素を形成している。
【００３０】
斜めに一列に並ぶ緑画素のうち少なくとも一列が焦点検出用画素列となっている。隣接して一列に並ぶ焦点検出用画素の開口部の一部に遮光層を設けることで、光電変換部の射出瞳が撮影レンズの光軸に対して偏りを持つように構成した。偏りの向きは隣り合う焦点検出用画素同士で逆向きとなっている。
【００３１】
図３に２つの焦点検出用画素、１つの赤画素、１つの青画素で構成される４画素の拡大図を示し、開口部の形状について説明する。左上と右下の画素が焦点検出用画素（緑色画素）、右上が赤画素、左下が青画素である。１１は各開口部の上面に配置されるマイクロレンズである。３７ａ，３７ｂは隣り合う焦点検出用画素におけるマイクロレンズ中心である。３６は、隣接して１列に並んだ焦点検出用画素のマイクロレンズ中心が通る直線である。３８ａ，３８ｂは焦点検出用画素ではない通常の緑画素の開口部形状である。３９ａ，３９ｂは焦点検出用画素の開口部形状であり、通常の緑画素の開口部形状３８ａ，３８ｂを縮小中心３５ａ，３５ｂを中心としてそれぞれ縮小した形状になっている。ここで縮小中心３５ａ，３５ｂは、マイクロレンズ中心３７ａ，３７ｂを直線３６上それぞれ逆向きに等距離だけ離れた点である。焦点検出用画素の開口部形状３９ａ，３９ｂは、縮小中心３５ａ，３５ｂを中心として縮小した形状であるため、隣り合う画素同士で異なる向きに偏りをもったものとなる。また、直線３６と垂直な線４６に対して、線対称な形状となっている。
【００３２】
図４にイメージセンサ１０の画素構造を示す。（ａ）は上部から見た構造図、（ｂ）はＡ−Ａ断面の構造である。２０１は光透過性のあるポリシリコンで形成されるクロックゲート電極であり、この電極下の半導体表面がクロックフェーズ領域である。クロックフェーズ領域はイオンの打ち込みにより二つの領域に分けられ、その一方が、クロックバリア領域２０２であり、もう一方がクロックバリアよりもポテンシャルが高くなるようにイオンを打ち込むことで形成されるクロックウエル領域２０３である。
【００３３】
２０４は半導体表面にＰ＋層を形成することでチヤネルポテンシャルを固定するためのバーチャルゲートであり、この領域がバーチャルフェーズ領域である。この領域もまた、Ｐ＋層より深い層にＮ型イオンを打ち込むことで二つの領域にわけられ、その一方がバーチャルバリア領域２０５、もう一方がバーチャルウエル領域２０６である。２０７は電極と半導体の間にもうけられる酸化膜などによる絶縁層である。２０８は各ＶＣＣＤのチヤネルを分離するためのチヤネルストップである。
【００３４】
クロックゲート電極２０１、クロックバリア領域２０２、クロックウエル領域２０３、バーチャルゲート２０４、バーチャルバリア領域２０５、バーチャルウエル領域２０６で光電変換部を形成し、入射した光束を電気信号に変換する。
【００３５】
なお、ここでは図示しなかったが、強い光が入射した場合に電荷が隣接画素にあふれて擬似信号となるブルーミング現象の防御の機能が付加される。その代表的な方法は横形オーバーフロードレインを設ける方法である。
【００３６】
図４に示されたイメージセンサの上部には色フィルタが設けられる。また、色フィルタとＣＣＤセルの間には、各色の混色を防止するためのメタル遮光層が設けられる。
【００３７】
図５に通常撮影用画素の構造図を示す。（ａ）は上部から見た構造図、（ｂ）はＡ−Ａ断面の構造である。
【００３８】
２０９は半導体表面の保護層である。２１０は混色防止のためのメタル遮光層である。但し、これは色フィルタと同様の材料で作られる黒の色素層で構成されることもある。メタル遮光層によって切り出された領域が開口部であり、この開口部を通過した光束が光電変換部に到達する。２１１は色フィルタ層をのせる表面を平らにするための平滑層、２１２は赤・緑・青のカラーフィルタ層、２１３はフィルタ層を保護する保護層である。保護層の上面にマイクロレンズ１１が構成される。
【００３９】
通常撮影用画素では、マイクロレンズ中心はメタル遮光層２１０によって形成される開口部の中心となるように構成される。
【００４０】
図６に焦点検出用画素の構造図を示す。（ａ）は上部から見た構造図、（ｂ）はＡ−Ａ断面の構造である。２０９は半導体表面の保護層である。２１０は混色防止のためのメタル遮光層である。但し、これは色フィルタと同様の材料で作られる黒の色素層で構成されることもある。メタル遮光層によって切り出された領域が開口部であり、この開口部を通過した光束が光電変換部に到達する。２１１は色フィルタ層をのせる表面を平らにするための平滑層、２１２は緑のカラーフィルタ層、２１３はフィルタ層を保護する保護層である。保護層の上面にマイクロレンズ１１が構成される。
【００４１】
焦点検出用画素では、メタル遮光層２１０の形状が通常撮影用画素とは異なる。開口部の形状がマイクロレンズ中心に対して偏った位置になるように、メタル遮光層２１０が形成されている。
【００４２】
図７に撮影レンズの瞳に投影された焦点検出用画素の光電変換部を示す。図７は焦点検出用画素が並ぶ方向（３６）を横向きにして描いてある。３９ａ−１，３９ｂ−１は焦点検出用画素の光電変換部を撮影レンズの瞳４０に投影したものである。投影されている光電変換部３９ａ−１，３９ｂ−１は、開口部によって一部遮光されているため、撮影レンズの光軸に対して偏りを持った形状となっている。４１ａ，４１ｂは焦点検出用画素の射出瞳領域である。光電変換部の射出瞳領域４１ａ，４１ｂは、投影されている光電変換部３９ａ−１，３９ｂ−１と撮影レンズの瞳とが重なっている部分となる。
【００４３】
焦点検出用画素が並ぶ方向（３６）に対して垂直な線を４６とすると、光電変換部の射出瞳領域４１ａ，４１ｂは、４６に対してほぼ線対称な形状となる。そのため、光電変換部の射出瞳領域４１ａ，４１ｂを通過した光束を受光して得られるＡ像信号−Ｂ像信号は図８に示すようにほぼ左右対称な形状となる。そのため得られるＡ像信号−Ｂ像信号もほぼ同一の形状をシフトしたものとなる。
【００４４】
焦点検出を行う際には、このＡ像信号−Ｂ像信号に対して相関演算を行ない、二つの像信号の位相差から焦点状態を検出する。このときＡ像信号−Ｂ像信号の形状が一致していないと精度に問題が生じる。しかし本発明で提案する焦点検出装置では、図８に示すように、Ａ像信号−Ｂ像信号の形状がほぼ一致しているため、精度の高い焦点検出が実現できる。
【００４５】
また、焦点検出用画素は、撮像画像を記録する際には通常画素と同じように緑光束を受光して撮像用画素としても機能する。つまり本発明の撮像装置は、画像撮像と焦点検出の二つの機能を持ち合わせており、焦点検出を行う画素で撮像も行う。
【００４６】
本発明の固体撮像装置において、焦点検出に用いるＡ像信号−Ｂ像信号を受光する焦点検出用画素は図２に示すように同一ラインに並んでいる。Ａ像信号−Ｂ像信号は被写体の同一ラインから発せられた光による像信号である。そのため、焦点検出状態を検出する際に、Ａ像信号−Ｂ像信号はほぼ一致した形状が得られ、精度の高い焦点検出が実現できる。
【００４７】
また従来技術では、Ａ像信号とＢ像信号が被写体の同一ラインから発せられた光による像信号となるように撮像装置を構成すると、信号のサンプルピッチは通常画素のピッチの２倍になってしまった。しかし本発明の固体撮像装置では、図２に示すように斜めに一列に並ぶ焦点検出用画素を用いることで、サンプルピッチを通常画素のピッチの１．４倍程度に抑えることが可能となった。このため、撮影レンズが合焦近傍にあり、二つの像信号が高周波成分を多く含んだものとなったとしても、高精度の焦点検出が実現できる。
【００４８】
細かいサンプルピッチを実現している従来技術の焦点検出機能を有する撮像素子では、光電変換部を２分割するため、光電変換部に蓄積された電荷を垂直転送路に転送するためのトランスファーゲートが２倍必要になるばかりではなく、トランスファーゲートを駆動するための回路も必要になり、撮像素子自体の構造が非常に複雑になってしまった。しかし本発明の固体撮像装置では、焦点検出用画素の開口部の一部に遮光膜を設けるだけの簡単な構成であるため、焦点検出機能を有さない通常の固体撮像装置とほぼ同じ技術レベルで実現可能である。
【００４９】
さらに本発明の固体撮像装置では、特定画素間のマイクロレンズ間隔を短くする必要がないため、熱処理でマイクロレンズの球面形状を製作する際に、隣り合うマイクロレンズ同士がくっついてしまう心配がない。そのため、今後の撮像装置の微細化にも十分に対応可能である。
【００５０】
次に、図９に従って本発明のカメラの動作フローを説明する。撮影者が、図１には不図示のデジタルスチルカメラ１のメインスイッチをＯＮすると（Ｓ１０２）、ＣＰＵ２０は撮影レンズ５の焦点検出を実行する（Ｓ２０１）。焦点検出Ｓ２０１では、撮影レンズ５のデフォーカス量が算出され、得られたデフォーカス量を用いて撮影レンズの駆動量が算出される。焦点検出Ｓ２０１において算出された撮影レンズの駆動量に基づいて、ＣＰＵ２０は撮影レンズ駆動機構２６にレンズ駆動信号を送り、撮影レンズを駆動して合焦状態に設定する（Ｓ１０３）。レンズ駆動Ｓ１０３が完了すると、カメラ１のＣＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１に撮像信号を送ってイメージセンサ１０にて撮像を行わせる（Ｓ１０４）。イメージセンサ１０にて撮像された画像信号は、イメージセンサ制御回路２１にてＡ／Ｄ変換された後に画像処理回路２４にて画像処理が行われる。画像処理が行われた画像信号はＣＰＵ２０を介して液晶表示素子駆動回路２５に送られ液晶表示素子９に表示される（Ｓ１０５）。撮影者は接眼レンズ３を通して液晶表示素子９に表示された被写体像を観察することが可能となる。さらにＣＰＵ２０は撮像画像を記録するための操作スイッチＳＷ２の状態を確認する（Ｓ１０６）。撮影者が操作スイッチＳＷ２を操作していなければ（Ｓ１０６）、引き続きＣＰＵ２０はメインスイッチの状態を確認する（Ｓ１０２）。
【００５１】
一方、撮影者が被写体を撮影しようとして操作スイッチＳＷ２を押したならば（Ｓ１０６）、ＣＰＵ２０はイメージセンサ制御回路２１に撮像信号を送ってイメージセンサ１０にて本撮像を行う（Ｓ１０７）。イメージセンサ制御回路２１によってＡ／Ｄ変換された画像信号は、画像処理回路２４にて画像処理された後、液晶表示素子駆動回路２５に送られ液晶表示素子９に表示される（Ｓ１０８）。
【００５２】
同時に、ＣＰＵ２０は撮像された画像信号をそのままカメラ１のメモリ回路２２に記憶する（Ｓ１０９）。撮影動作が終了し、撮影者がメインスイッチをＯＦＦすると（Ｓ１０２）カメラの電源が落ちて待機状態となる（Ｓ１１０）。
【００５３】
焦点検出サブルーチン（Ｓ２０１）の動作フローを図１０に示す。カメラ本体１のＣＰＵ２０は、焦点検出が実行されるとイメージセンサ制御回路２１に焦点検出のための撮像開始信号を送ってイメージセンサ１０にて焦点検出光束の撮像を行わせる（Ｓ２０２）。ＣＰＵ２０は同一色相の出力信号より、撮影レンズ５の異なる瞳領域を透過した焦点検出光束により、それぞれＡ像信号−Ｂ像信号を生成する。撮影（Ｓ２０２）において生成されるＡ像信号−Ｂ像信号を用いて相関演算を行い、二つの像信号のずれ量から撮影レンズ５のデフォーカス量が算出される（Ｓ２０３）。デフォーカス量算出（Ｓ２０３）で算出されたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズの駆動量が算出される（Ｓ２０４）。撮影レンズの駆動量が算出されると（Ｓ２０４）、ＣＰＵ２０はメインルーチンへリターンする（Ｓ２０５）。
【００５４】
ここで、デフォーカス量算出（Ｓ２０３）における相関演算処理について説明する。焦点検出のための撮像（Ｓ２０２）後に、撮影レンズ５の異なる瞳領域を透過した焦点検出光束により図１１に示すようなＡ像信号，Ｂ像信号が得られたとすると、生成した２つの像信号の位相差は撮影レンズの結像状態（合焦状態，前ピン状態，後ピン状態）により変化する。撮影レンズが合焦状態において２つの像信号の位相差は無くなり、前ピン状態と後ピン状態では異なる方向の位相差が生じる。さらにこの２つの像信号の位相差は撮影レンズのデフォーカス量と一定の関係がある。ここでデフォーカス量とは撮影レンズにより被写体像が結像している位置とマイクロレンズ上面との距離である。この２つの像信号の位相差から撮影レンズのデフォーカス量を求め、撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点検出を行う。
【００５５】
２つの像信号の位相差は、２つの像信号の相関を取ることで求める。相関の取り方は“ＭＩＮアルゴリズム”と呼ばれるもので、Ａ像信号の出力データをＡ［１］〜Ａ［ｎ］とし、Ｂ像信号の出力データをＢ［１］〜Ｂ［ｎ］とすると、相関量Ｕ０は
【００５６】
【数１】
2005303409.tif 000003
となる。ここでｍｉｎ（ａ，ｂ）はａ，ｂの小さい方の値のことである。まずこのＵ０を計算する。次に図１１に示すように、Ａ像信号を信号電圧の１ビットシフトしたデータとＢ像信号のデータの相関量Ｕ１を計算する。このＵ１は
【００５７】
【数２】
2005303409.tif 000004
となる。このように１ビットずつシフトした相関量を次々に計算する。二つの像信号が一致していればこの相関量は最大値をとるので、その最大値をとるシフト量を求め、その前後のデータから相関量の真の最大値を補間して求め、そのシフト量を２つの像信号の位相差とする。この２つの像信号の位相差から撮影レンズのデフォーカス量を求め、撮影レンズが合焦状態になるようなレンズ駆動量を算出することで焦点検出を行なう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】カメラとレンズの構成図。
【図２】撮像装置の画素配列。
【図３】画素配列の拡大図。
【図４】光電変換部の構成図。
【図５】通常撮影用画素の構成図。
【図６】焦点検出用画素の構成図。
【図７】撮影レンズの瞳に投影された焦点検出用画素の光電変換部。
【図８】焦点検出用画素列から得られる二つの像信号。
【図９】カメラの動作フロー。
【図１０】焦点検出サブルーチンの動作フロー。
【図１１】相関演算処理の説明図。
【図１２】瞳分割方式の焦点検出の原理図（従来例）。
【図１３】撮影レンズの瞳に投影された光電変換部（従来例：特開２０００−２９２６８５）。
【図１４】一対の光電変換部から得られる二つの像信号（従来例：特開２０００−２９２６８５）。
【図１５】撮影レンズの瞳に投影された光電変換部（従来例：特開平０４−２６７２１１）。
【図１６】一対の光電変換部から得られる二つの像信号（従来例：特開平０４−２６７２１１）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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