(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズと、
この撮影レンズを通過した光束を電子的に撮像する撮像領域及び焦点検出領域とを有する撮像素子と、
この撮像素子の撮像領域及び焦点検出領域のうち撮像領域の前面にのみ配置された色フィルタと、
上記撮影レンズを通過した被写体光束の少なくとも一部の光束を上記撮像素子上の焦点検出領域に再結像させる焦点検出光学系と、
上記撮影レンズを通過した被写体光束の少なくとも一部を上記焦点検出光学系に導く光学部材と、
上記撮像素子の出力に基いて焦点検出を行う焦点検出手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記撮像素子の焦点検出領域の画素ピッチは、上記撮像領域の画素ピッチよりも大きい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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子的撮像素子を用いて撮影を行う撮像装置に関し、より詳細には該撮像装置に使用される焦点検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子的撮像素子を使用する撮像装置が多数開示されている。
【０００３】
例えば、特開平８−２６２５６４号公報には、被写体観察のための結像系を１つの撮影レンズからの光束によって行う一眼レフレックスタイプのカメラであって、映像記録部に銀塩フィルムの代わりに固体撮像素子を用いた撮像装置が開示されている。この撮像装置には、ＴＴＬ位相差ＡＦ方式が採用されている。
【０００４】
また、特開平９−２７４１３６号公報には、撮影レンズ内にＴＴＬ位相差検出ユニットを内蔵しているビデオカメラが開示されている。
【０００５】
更に、特開平７−２８１０８０号公報には、電子ビューファインダを有する銀塩カメラが開示されている。これは、電子ビューファインダ用の撮像素子に測距用の受光素子領域を設け、電子ビューファインダ用の光束を分割して測距用受光素子に導き、焦点検出を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平８−２６２５６４号に記載の一眼レフレックスカメラタイプの撮像装置や、上記特開平９−２７４１３６号に記載のビデオカメラでは、ＴＴＬ位相差検出用の専用ＡＦセンサを撮像素子とは別に有している。そのため、コストアップするという課題を有している。
【０００７】
また、上記特開平７−２８１０８０号に開示のカメラは、電子ビューファインダを有する銀フィルムカメラに限定されている。
【０００８】
更に、測距用受光素子領域についての具体的な記述はないが、撮像領域と同一の構成をすると以下のような課題がある。
【０００９】
通常、撮像素子上にはマイクロレンズが配置されており、測距用受光素子領域では、ＡＦ光学系の焦点検出光束がマイクロレンズによりけられて周辺減光が極めて大きくなり、測距精度が大幅に劣化したり測距不能となる課題がある。
【００１０】
更に、通常、撮像素子上には受光素子前面に、規則的に色フィルタが配置されており、測距用受光素子領域に於いては色フィルタの配列が考慮されていないので、色情報が混在して測距不能となる課題がある。
【００１１】
また、撮像素子の画素ピッチは、撮影画像の必要画質に基いて設定されているので、測距用受光素子領域に於いては、必要な測距精度に応じた画素ピッチと比較して細かすぎるので、オーバースペックとなってしまう。
【００１２】
加えて、画素面積が小さいため蓄積時間が長く必要になる。また、測距演算に使用する画素数が多いので、測距演算時間が増大し、測距に要するタイムラグが増大するという課題を有している。
【００１３】
したがってこの発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、電子的撮像素子により撮像を行う撮像装置に於いて、撮像素子と別に専用のＡＦセンサを必要とせず、より低コスト化すると共に、焦点検出精度を向上させ、焦点調節によるタイムラグを減少させることのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、第１の本発は、撮影レンズと、この撮影レンズを通過した光束を電子的に撮像する撮像領域及び焦点検出領域とを有する撮像素子と、この撮像素子の撮像領域及び焦点検出領域のうち撮像領域の前面にのみ配置された色フィルタと、上記撮影レンズを通過した被写体光束の少なくとも一部の光束を上記撮像素子上の焦点検出領域に再結像させる焦点検出光学系と、上記撮影レンズを通過した被写体光束の少なくとも一部を上記焦点検出光学系に導く光学部材と、上記撮像素子の出力に基いて焦点検出を行う焦点検出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
第１の発明の撮像装置にあっては、撮影レンズを通過した光束を電子的に撮像する撮像領域及び焦点検出領域とを撮像素子が有している。そして、この撮像素子の撮像領域及び焦点検出領域のうち、撮像領域の前面にのみ色フィルタが配置されている。また、上記撮影レンズを通過した被写体光束の少なくとも一部の光束は、焦点検出光学系によって上記撮像素子上の焦点検出領域に再結像される。更に、上記撮影レンズを通過した被写体光束の少なくとも一部は、光学部材によって上記焦点検出光学系に導かれる。そして、上記撮像素子の出力に基いて、焦点検出手段によって焦点検出が行われる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図２は、この発明の第１の実施の形態を示すもので、撮像装置が適用された電子的撮像素子を有するカメラの光路図である。
【００２０】
図２に於いて、撮像光学系１１は、焦点調節光学系１１ａ、絞り１１ｂを有して成る。絞り１１ｂは、所定の絞り開口を保持することが可能であると共に、完全に閉じて遮光する機能を有している。
【００２１】
撮影光学系１１を通過した被写体光束は、赤外光成分をカットする赤外光カットフィルタ１２、モアレを低減させる光学的ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１３を通過した後、ハーフミラーであるメインミラー１４でその一部が反射される。
【００２２】
メインミラー１４で反射された一部の被写体光束は、ピント板１５、コンデンサレンズ１６を通ってペンタプリズム１７により正立像となり、接眼レンズ１８を通して撮影者に被写体像が観察されるようになっている。
【００２３】
一方、メインミラー１４を透過した一部の被写体光束は、全反射ミラーであるサブミラー１９によって反射され、焦点検出光学系２１に導かれる。
【００２４】
焦点検出光学系２１は、視野マスク２２と、フィールドレンズ２３と、全反射ミラー２４と、瞳マスク２５と、再結像レンズ２６とから構成される。この焦点検出光学系２１は、焦点検出光束を撮像素子３０上の焦点検出領域に再結像させる。
【００２５】
また、被写体像を撮影する時には、メインミラー１４及びサブミラー１９は値図示矢印Ａ方向に回転して同図の破線で示される位置に退避される。これにより、撮影光束は撮像素子３０の後述する撮像領域３８に導かれる。
【００２６】
次に、焦点検出光学系について説明する。
【００２７】
図３は、焦点検出光学系（位相差検出光学系）２１の構成を示したもので、（ａ）は各レンズと像との関係を示した図、（ｂ）は該位相差検出光学系の斜視図である。
【００２８】
尚、図３に於いては、上述したメインミラー１４、サブミラー１９、全反射ミラー２４等は、説明の簡略化のために省略している。
【００２９】
図３に於いて、左側より光束が入射されるが、撮影レンズ１１の後方に、視野マスク３１、フィールドレンズ３２、撮影レンズ１１の光軸に対して略対称に配置された開口部３３ａ、３３ｂを有する瞳マスク３３、該瞳マスク３３の開口部３３ａ、３３ｂに対応してその後方に配置された再結像レンズ３４ａ、３４ｂが、順次配置されている。
【００３０】
撮影レンズ１１の射出瞳Ｈの領域Ｈａ、Ｈｂを通過して入射された被写体光束は、視野マスク３１、フィールドレンズ３２、瞳マスク３３の開口部３３ａ、３３ｂ及び再結像レンズ３４ａ、３４ｂを通過して撮像素子３０の焦点検出領域３６（Ｐ）上に再結像される。
【００３１】
撮影レンズ１１が合焦、すなわち結像面Ｇ上に被写体像Ｉが形成される場合、その被写体像Ｉは、フィールドレンズ３２及び再結像レンズ３４ａ、３４ｂによって、光軸Ｏに対して垂直な２次結像面である撮像素子３０の焦点検出領域３６（Ｐ）上の領域３７ａ、３７ｂに再結像されて、第１像Ｉ1 、第２像Ｉ2 となる。
【００３２】
撮影レンズ１１が前ピン、すなわち結像面Ｇの前方に被写体像Ｆが形成される場合、その被写体像Ｆは、互いにより光軸Ｏに近付いた形で光軸Ｏに対して垂直に再結像され、第１像Ｆ1 、第２像Ｆ2 となる。
【００３３】
更に、撮影レンズ１１が後ピン、すなわち結像面Ｇの後方に被写体像Ｒが形成される場合、その被写体像Ｒは、互いにより光軸Ｏから離れた形で、光軸Ｏに対して垂直に再結像されて、第１像Ｒ1 、第２像Ｒ2 となる。
【００３４】
これら第１像と第２像の間隔を検出することにより、撮影レンズ１１の合焦状態を前ピン、後ピンを含めて検出することができる。具体的には、上記第１像と第２像の光強度分布が撮像素子３０の焦点検出領域３６の画像データ出力により求められて、両像の間隔が測定される。
【００３５】
尚、図３（ｂ）に於いて、３８は撮像素子３０の撮像領域である。
【００３６】
また、図４は、撮影画面４０内の焦点検出領域４１を示した図である。
【００３７】
次に、図５を参照して、このカメラの電気的ブロック図について説明する。
【００３８】
マイクロコンピュータ４５は、このカメラの制御装置であり、内部にＣＰＵ（中央処理装置）４６、ＲＯＭ４７、ＲＡＭ４８、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）４９及びＥＥＰＲＯＭ５０等を有するコントローラである。このカメラは、マイクロコンピュータ４５の内部のＲＯＭ４７に格納されているシーケンスプログラムに従って、一連の動作を行っている。
【００３９】
上記ＥＥＰＲＯＭ５０は、焦点調節、測光・露出演算、オートホワイトバランス（ＡＷＤ）等に関する補正データをカメラ毎に記憶しているものである。
【００４０】
このマイクロコンピュータ４５には、該マイクロコンピュータ４５からの司令に基いて、焦点調節光学系１１ａを駆動するレンズ駆動部５２と、マイクロコンピュータ４５からの司令に基いて絞り１１ｂを駆動する絞り駆動部５３とが接続されている。
【００４１】
上記マイクロコンピュータ４５には、また、撮像素子（ＣＣＤ）３０に対して駆動信号を出力してその動作を制御するための撮像素子制御部５５が接続されている。
【００４２】
上記撮像素子３０では、撮影光学系１１により形成される被写体像を、撮像領域３８にて撮像して電気信号に変換する。また、焦点検出領域３６に於いて、焦点検出光束を受光して電気信号に変換する。
【００４３】
映像信号処理部５６は、上記撮像素子３０からの画素信号である電気信号を処理して映像信号を作成するためのものである。この映像信号処理部５６には、焦点検出演算部５７と、記録部５８と、測光・露出演算部５９と、オートホワイトバランス部６０と、表示部６１とが接続されている。
【００４４】
上記焦点検出演算部５７は、上記映像信号処理部５６に於いて処理された映像信号に基いて、焦点検出演算を行うためのものである。ここで、焦点検出演算の結果、合焦の判定データやフォーカシングレンズ駆動量等が、マイクロコンピュータ４５に送信される。
【００４５】
上記記録部５８は、上記映像信号処理部５６内の後述するプロセス処理回路１１４から出力される映像信号（画素データ）を記憶するためのものである。また、測光・露出演算部５９は、上記映像信号処理部５６に於いて処理された映像信号に基いて、測光値、露出制御値を算出する。
【００４６】
また、撮像素子制御部５５は、上記測光・露出演算部５９の出力であるシャッタスピードに基いて、撮影時の撮像素子３０の電子シャッタを制御する。そして、上記測光部・露出演算部５９の露出演算により算出された絞り値データに基いて、撮影時に撮影光学系１１内の絞り１１ｂの制御が行われる。
【００４７】
オートホワイトバランス部６０は、上記映像信号処理部５６に於いて処理された映像信号に基いて、ホワイトバランスを自動的に制御するためのものである。更に、表示部６１は、撮像素子３０により撮像された映像やカメラ内部の情報をＬＣＤ等の表示素子により表示するためのもので、マイクロコンピュータ４５により制御される。
【００４８】
更に、上記マイクロコンピュータ４５には、ファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）６３と、セカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）６４とが接続されている。ファーストレリーズスイッチ６３及びセカンドレリーズスイッチ６４は、図示されないレリーズ釦に連動したスイッチであり、レリーズ釦の第１段階の押し下げによりファーストレリーズスイッチ６３がオンし、引続いて第２段階の押し下げでセカンドレリーズスイッチ６４がオンするようになっている。
【００４９】
マイクロコンピュータ４５は、ファーストレリーズスイッチ６３のオンで測光、ＡＦ動作を行い、セカンドレリーズスイッチ６４のオンで露出動作と画像記録動作を行う。
【００５０】
次に、上述した撮像素子３０の構成について説明する。
【００５１】
図６に於いて、撮像素子３０の撮像領域３８は、水平方向と垂直方向に二次元状に配置されたフォトダイオード７１と、該フォトダイオード７１に蓄積された電荷を垂直シフトレジスタ７３に転送するトランスファーゲート７２と、転送された電荷を順次垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ７３と、この垂直シフトレジスタ７３により垂直方向に転送された電荷を水平方向に順次転送する水平シフトレジスタ７４と、この水平シフトレジスタ７４により水平方向に転送された電荷を電圧信号に変換して出力する出力部７５とから構成されている。
【００５２】
撮像素子３０の焦点検出領域３６は、上述した撮像領域３８と同様に、水平方向と垂直方向に二次元状に配置されたフォトダイオード７６と、該フォトダイオード７６に蓄積された電荷を垂直シフトレジスタ７８に転送するトランスファーゲート７７と、転送された電荷を順次垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ７８と、この垂直シフトレジスタ７８により垂直方向に転送された電荷を水平方向に順次転送する水平シフトレジスタ７９と、この水平シフトレジスタ７９により水平方向に転送された電荷を電圧信号に変換して出力する出力部８０とから構成されている。
【００５３】
撮像領域３８の受光素子フォトダイオード７１の前面には、それぞれマイクロレンズが構成されている。
【００５４】
撮像素子の光感度を向上させる技術として、各フォトダイオードに対応した位置にマイクロレンズを設けることにより、入射光を効率よく受光部に集光する、いわゆるオンチップマイクロレンズと呼ばれる技術が確立されている。
【００５５】
図１（ａ）は、オンチップマイクロレンズを形成した撮像素子３０の撮像領域３８の水平方向、すなわち垂直シフトレジスタの転送方向と直交する方向に於ける断面図である。
【００５６】
シリコンから成る半導体基板８５内に、拡散層等により、垂直シフトレジスタ９５を構成する電荷転送部８６と、受光部８７を構成するフォトダイオードが形成される。上記電荷転送部８６上には、図示されない絶縁膜を介して垂直転送電極８８が形成されている。更に、この垂直転送電極８８を覆うようにして、遮光膜８９が形成されている。尚、上記受光部８７は、遮光膜８９の開口に対応して形成されている。
【００５７】
受光部８７上及び遮光膜８９上には、両者を覆うようにして透明平坦化層９０が形成される。そして、この透明平坦化層９０上には、色フィルタ９１及び透明平坦化層９２が、順次形成される。
【００５８】
更に、透明平坦化層９２上には、所定の曲率ｒを有し、焦点距離ｆ１の球面であるマイクロレンズ９３が形成されている。
【００５９】
また、図１（ｂ）は、焦点検出領域３６の水平方向、すなわち垂直シフトレジスタの転送方向と直交する方向に於ける断面図である。
【００６０】
図１（ｂ）に示されるように、焦点検出領域３６には、上述した撮像領域３８のようなマイクロレンズが配置されていない。
【００６１】
撮像素子上のマイクロレンズは、上述したように、撮像面に対して垂直に入射する光束に対して有効となるように設定されており、いわゆるテレセントリックな撮影光学系（射出瞳が無限遠の光学系）に対応している。
【００６２】
したがって、焦点検出領域３６のフォトダイオード上に上記マイクロレンズを配置した場合は、マイクロレンズの作用により焦点検出光学系２１の焦点検出光束がけられてしまい、焦点検出領域の周辺部が減光してしまう。このため、焦点検出精度が低下したり焦点検出不能となる。
【００６３】
このような課題を解消するため、焦点検出領域３６は、以下のように構成される。
【００６４】
すなわち、シリコンから成る半導体基板１００内に、電荷転送部１０１と、受光部１０２を構成するフォトダイオードが形成される。そして、上記電荷転送部１０１上には、図示されない絶縁膜を介して垂直転送電極１０３が形成されている。更に、この垂直転送電極１０３を覆うようにして、遮光膜１０４が形成されている。尚、上記受光部１０２は、遮光膜１０４の開口に対応して形成されている。
【００６５】
そして、焦点検出領域３６のフォトダイオード上には、マイクロレンズが配置されずに透明平坦化層１０５が形成される。これにより、焦点検出光学系２１の焦点検出光束は、受光部１０２上に再結像される。
【００６６】
また、撮像領域３８のフォトダイオード７１の前面には、色フィルタ９１が配置されている。この色フィルタ９１の配列は、図７に示されるように、いわゆるベイヤー配列で構成されている。
【００６７】
図７に示される色フィルタの配列に於いて、図中Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ赤、緑、青を選択的に透過する色フィルタである。
【００６８】
一方、焦点検出領域３６は、フォトダイオードの前面に色フィルタは配置されていない。これは焦点検出に色情報は必要ないからである。
【００６９】
ここで、焦点検出領域３６のフォトダイオード７６のピッチ及び面積は、撮像領域３８のフォトダイオード７１のピッチ及び面積より、それぞれ大きい。
【００７０】
撮像領域３８の画素ピッチをＰ１とすると、このピッチＰ１は必要な撮影解像度より決定されるものであるが、焦点検出領域３６に於いては画素ピッチはより大きく設定されている。焦点検出領域３６の画素ピッチは、必要な焦点検出精度に基いて決定される。
【００７１】
焦点検出精度に関しては、公知の補間演算等により、検出ピッチの１／１００〜１／２００の精度で検出可能であることが知られている。
【００７２】
一方、撮像素子として必要な焦点調節精度は、撮像領域３８の画素ピッチをＰ１とすると、２・Ｐ１以下の検出精度が必要であることが知られている。したがって、焦点検出領域３６のフォトダイオード７６の検出ピッチＰ２（瞳分割方向のピッチ）を、例えば１０倍としても、２０倍程度の余裕があり（１０・Ｐ１・（１／１００）＜＜２・Ｐ１）、焦点検出精度上の問題はない。
【００７３】
また、焦点検出領域３６のフォトダイオード７６の面積は、撮像領域３８のフォトダイオード７１の面積より大きく設定されている。
【００７４】
これにより、同一照度の被写体光に対する蓄積時間をより短縮することができ、焦点検出動作のタイムラグを縮小している。
【００７５】
図８は、映像信号処理部５６及びその周辺部の構成を示したブロック図である。
【００７６】
図８に於いて、相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ）１１１は、撮像素子（ＣＣＤ）３０の画像信号からリセットノイズ等を除去するための回路である。この相関２重サンプリング回路１１１からの出力は、ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）１１２に供給されて所定のゲインで増幅される。
【００７７】
上記ゲインコントロールアンプ１１２の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１１３にてＡ／Ｄ変換されてデジタル信号に変換される。そして、プロセス処理回路１１４にて、上記デジタル信号に変換された映像信号に対して、各種の処理が行われる。
【００７８】
撮像素子制御部（ＣＣＤ制御部）５５は、撮像素子（ＣＣＤ）３０に対して駆動信号を出力してその動作を制御するもので、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１１６及びシグナルジェネレータ（ＳＧ）１１７より構成されている。
【００７９】
上記タイミングジェネレータ１１６は、撮像素子３０を駆動するための転送パルス等の駆動信号を発生すると共に、上記相関２重サンプリング回路１１１のサンプルホールドパルス、上記Ａ／Ｄコンバータ１１３のＡ／Ｄ変換タイミングパルスを発生する。シグナルジェネレータ１１７は、上記タイミングジェネレータ１１６とマイクロコンピュータ４５との同期をとるための信号を発生するものである。
【００８０】
上記記録部５８は、ＤＲＡＭ１１８と、圧縮伸長回路１１９と、記録媒体１２０とから構成される。
【００８１】
ＤＲＡＭ１１８は、映像信号処理部５６内のプロセス処理回路１１４から出力される映像信号（画素データ）を記憶するメモリである。また、圧縮伸長回路１１９は、上記ＤＲＡＭ１１８に蓄積された画素データを、データ量を減らして記録するために圧縮し、また記録媒体１２０から読出した圧縮データの伸長を行うためのものである。更に、記録媒体１２０は、上記圧縮された静止画データを記録するためのものである。
【００８２】
次に、図９のフローチャート及び図１０のタイミングチャートを参照して、この発明の実施の形態に於けるカメラのメインルーチンの動作について説明する。
【００８３】
図示されない電源スイッチがオンされるか電池がカメラ本体に挿入されると、マイクロコンピュータ４５の動作が開始されて、マイクロコンピュータ４５内部のＲＯＭ４７に格納されたシーケンスプログラムが実行される。
【００８４】
そして、先ず、ステップＳ１にて、カメラ内の各ブロックの初期化が行われる。次いで、ステップＳ２に於いて、ファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）６３の状態が検出される。
【００８５】
ここで、ファーストレリーズスイッチ６３がオフの場合は、ステップＳ３に移行して、撮像素子３０の撮像領域３８に於ける蓄積（露光）、読出し動作である撮像動作が行われる。
【００８６】
続いて、ステップＳ４にて、映像信号処理部５６からの撮像領域３８の映像信号に基いて、測光・露出演算部５９により測光、露出演算が行われる。そして、本露光（画像記録）時の絞り１２の絞り制御値、撮像素子３０の電子シャッタスピード等が計算される。その後、上記ステップＳ２に移行する。
【００８７】
上記ステップＳ２にて、ファーストレリーズスイッチ６３がオンされると、ステップＳ５に移行して、撮像素子３０の焦点検出領域３６内の領域３７ａ、３７ｂの蓄積動作（ＡＦ用露光）が行われる。次いで、ステップＳ６にて、焦点検出用受光領域３７ａ、３７ｂの画像信号が読出されて、それに基く焦点検出演算が行われる。
【００８８】
ステップＳ７に於いては、焦点検出演算の結果が合焦か非合焦かが判定される。ここで、合焦ならばステップＳ９に移行する。一方、非合焦の場合はステップＳ８に移行し、焦点検出演算結果に基いて合焦になるようなフォーカシングレンズ１１ａの移動量が算出されて駆動される。そして、この後、ステップＳ２に移行し、ＡＦ動作が繰返される。
【００８９】
ステップＳ９では、セカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）６４がオンされているか否かが検出される。ここで、セカンドレリーズスイッチ６４がオンされている場合はステップＳ１０に移行する。一方、セカンドレリーズスイッチ６４がオフの場合は、上記ステップＳ２に移行し、セカンドレリーズスイッチ６４のオンを待ちながらＡＦ動作が継続される。
【００９０】
ステップＳ１０以降では、本露光動作が行われる。
【００９１】
ステップＳ１０では、マイクロコンピュータ４５により絞り駆動部５３が制御されて、絞り１１ｂが露出用絞り値に絞り込まれる。
【００９２】
次いで、ステップＳ１１にて、撮像素子制御部５５により電荷掃出し信号ＳＵＢがオフされて、撮像素子３０の蓄積がスタートされ、露出演算に基く電子シャッタスピードで制御されて露出（本露光）が行われる。電子シャッタ動作では、撮像素子制御部５５によりシャッタスピードに応じた所定のタイミングで電荷転送パルスＴＧＰが発生されて、フォトダイオード７１の蓄積電荷が垂直シフトレジスタ７３に転送される。
【００９３】
そして、ステップＳ１２では、スミアを防止するために、絞り駆動部５３が制御されて絞り１１ｂが完全に閉じられ、撮像素子３０が遮光状態とされる。
【００９４】
次に、ステップＳ１３にて、撮像素子３０が遮光された状態で、撮像素子制御部５５により、画像読出し信号ＤＣＬＫが撮像素子３０に対して出力される。そして、映像信号処理部５６により、上記画像読出し信号ＤＣＬＫに同期して出力される撮像領域３８の画像信号（ＣＣＤ信号）が、Ａ／Ｄ変換されて読出される。
【００９５】
ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ４５によって、絞り駆動部５３が制御されて、絞り開放のコマンドが送信されて絞り１１ｂが開放状態にされる。更に、ステップＳ１５では、読出された画像信号の圧縮等の処理が行われ、その後、記録部５８内の記録媒体１２０に格納される。
【００９６】
このようにして、一連の撮影動作が終了するとステップＳ２に戻り、同様に動作が繰返される。
【００９７】
次に、焦点検出のための蓄積動作及び焦点検出演算の方法について説明する。
【００９８】
図１１は、図９のフローチャートのステップＳ３に於ける焦点検出領域３６の蓄積・読出し動作を説明するフローチャートである。
【００９９】
先ず、ステップＳ２１では、焦点検出領域３６内の有効画素範囲の領域３７ａ、３７ｂに関するデータが、ＥＥＰＲＯＭ５０より読出される。尚、上記有効範囲は、カメラ毎に異なるので、製造時に工場にてチェックされ、カメラ毎にＥＥＰＲＯＭ５０に書込まれる。
【０１００】
続くステップＳ２２では、前回の蓄積動作による焦点検出領域３７ａ、３７ｂ内の画素データが参照されて、適正な画素信号が得られる蓄積時間が求められる。そして、ステップＳ２３では、上記求められた蓄積時間に基いて、撮像素子３０の焦点検出領域３８の蓄積動作が制御される。
【０１０１】
ステップＳ２４では、画素信号の読出し動作が行われる。ここで、焦点検出有効領域３７ａ、３７ｂ以外の焦点検出領域３８の画素信号は、焦点検出に使用されないので、読出し時間を縮小するため高速掃き出し動作が行われる。
【０１０２】
その後、ステップＳ２５にて、上記ＥＥＰＲＯＭ５０に記憶された有効画素範囲である焦点検出領域３７ａ、３７ｂの部分だけ、画素信号が読出される。
【０１０３】
次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１０４】
図１２は、この発明の第２の実施の形態によるカメラの構成を示す光路図である。この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態と同様の撮像素子を電子ビューファインダを有する撮像装置に適用したものである。
【０１０５】
図１２に於いて、撮像レンズ１１を通過した光束は、全反射ミラーであるメインミラー１４で反射されてファインダ系に導かれる。上記メインミラー１４で反射された光束は、縮小光学系１６を通過し、更にハーフミラー１２５を透過した光束は、撮像素子３０の撮像領域３８に入射される。
【０１０６】
一方、上記ハーフミラー１２５で反射された光束は、全反射ミラー２４で光路が折曲げられた後、瞳マスク２６、再結像レンズ２６により撮像素子３０の焦点検出領域３６に再結像される。尚、上記全反射ミラー２４、瞳マスク２５、再結像レンズ２６は、焦点検出光学系２１を構成している。
【０１０７】
上記撮像素子３０の焦点検出領域３６の画像データは、焦点検出部１２６によって処理され、焦点検出が行われる。
【０１０８】
一方、撮像素子３０の撮像領域３８の画像データは、映像信号処理回路１２７により読出されて処理されて、液晶表示部１２８に画像が表示される。
【０１０９】
銀塩フィルム撮影時は、メインミラー１４が退避されて、フォーカルプレーンシャッタ１２９により銀塩フィルム１３０に露光される。
【０１１０】
上述した実施の形態に於いては、撮像素子をＣＣＤとして説明したが、ＭＯＳ型センサやその他のタイプの固体撮像素子であってもよい。
【０１１１】
また、銀塩フィルム撮影系と電子的撮像素子により撮影系を両方有するカメラシステムに適用することも可能である。
【０１１２】
尚、この発明の上記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。
【０１１３】
（１）  メインミラーで分割された光束をサブミラーでミラーボックス底部に導き、位相差方式焦点検出光学系を介して撮像用の撮像素子上に再結像させて位相差検出を行う撮像装置に於いて、
上記撮像素子は上記光束を電子的に撮像する撮像領域と、該撮像素子の出力に基いて焦点検出を行う焦点検出領域とを有し、
上記撮像領域の前面に配置された色フィルタを具備することを特徴とする撮像装置。
【０１１４】
（２）  上記焦点検出領域の画素ピッチは、上記撮像領域の画素ピッチより大きいことを特徴とする上記（１）に記載の撮像装置。
【０１１５】
（３）  上記焦点検出領域の画素面積は、上記撮像領域の画素面積より大きいことを特徴とする撮像装置。
【０１１６】
（４）  上記焦点検出領域の画素面積と上記撮像領域の画素面積が等しく、且つ上記焦点検出領域は画素データを加算して演算に使用することを特徴とする上記（１）に記載の撮像装置。
【０１１７】
（５）  上記撮像領域は、その前面にマイクロレンズが配置されることを特徴とする上記（１）に記載の撮像装置。
【０１１８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、撮影レンズを通過した被写体光束を、分岐して撮像素子上に再結像させて位相差検出することにより、専用のＡＦセンサを必要とせず低コスト化することが可能であると共に、焦点検出精度を向上させ、焦点検出によるタイムラグを減少させた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態による撮像装置の構成を示すもので、（ａ）はオンチップマイクロレンズを形成した撮像素子３０の撮像領域３８の水平方向に於ける断面図、（ｂ）は焦点検出領域３６の水平方向と直交する方向に於ける断面図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態を示すもので、撮像装置が適用された電子的撮像素子を有するカメラの光路図である。
【図３】焦点検出光学系２１の構成を示したもので、（ａ）は各レンズと像との関係を示した図、（ｂ）は該位相差検出光学系の斜視図である。
【図４】撮影画面４０内の焦点検出領域４１を示した図である。
【図５】第１の実施の形態によるカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】撮像素子３０の構成について説明する図である。
【図７】色フィルタ９１の配列の例を示した図である。
【図８】映像信号処理部５６及びその周辺部の構成を示したブロック図である。
【図９】第１の実施の形態に於けるマイクロコンピュータ４５のメインルーチンを説明するフローチャートである。
【図１０】第１の実施の形態の撮像動作を説明するタイミングチャートである。
【図１１】図９のフローチャートのステップＳ３に於ける焦点検出領域３６の蓄積・読出し動作を説明するフローチャートである。
【図１２】この発明の第２の実施の形態によるカメラの構成を示す光路図である。
【符号の説明】
１１  撮像光学系、
１１ａ  焦点調節光学系、
１１ｂ  絞り、
１２  赤外光カットフィルタ、
１３  光学的ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、
１４  メインミラー、
１５  ピント板、
１６  コンデンサレンズ、
１７  ペンタプリズム、
１８  接眼レンズ、
１９  サブミラー、
２１  焦点検出光学系、
２２、３１  視野マスク、
２３、３２  フィールドレンズ、
２４  全反射ミラー、
２５、３３  瞳マスク、
２６、３４ａ、３４ｂ  再結像レンズ、
３０  撮像素子、
３３ａ、３３ｂ  開口部、
３６  焦点検出領域、
３８  撮像領域、
４５  マイクロコンピュータ、
４６  ＣＰＵ（中央処理装置）、
４７  ＲＯＭ、
４８  ＲＡＭ、
４９  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）、
５０  ＥＥＰＲＯＭ、
５２  レンズ駆動部、
５３  絞り駆動部、
５５  撮像素子制御部、
５６  映像信号処理部、
５７  焦点検出演算部、
５８  記録部、
５９  測光・露出演算部、
６０  オートホワイトバランス（ＡＷＢ）部、
６１  表示部、
６３  ファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）、
６４  セカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）、
７１、７６  フォトダイオード、
７２、７７  トランスファーゲート、
７３、７８  垂直シフトレジスタ、
７４、７９  水平シフトレジスタ、
７５、８０  出力部、
８５、１００  半導体基板、
８６、１０１  電荷転送部、
８７、１０２  受光部、
８８、１０３  垂直転送電極、
８９、１０４  遮光膜、
９０、９２、１０５  透明平坦化層、
９１  色フィルタ、
９３  マイクロレンズ。
【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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