特許 6435612 撮像素子および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6435612

(24)【登録日】2018年11月22日

(45)【発行日】2018年12月12日

(54)【発明の名称】撮像素子および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20181203BHJP

   G02B 7/34 20060101ALI20181203BHJP

   H04N 5/335 20110101ALI20181203BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20181203BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20181203BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/146 D

   G02B7/34

   H01L27/146 F

   H04N5/335

   H04N5/225 300

   H04N5/225 400

   G03B13/36

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-35218(P2014-35218)

(22)【出願日】2014年2月26日

(65)【公開番号】特開2015-162493(P2015-162493A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2017年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】村田 寛信

【審査官】 鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１９１８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１４７１９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１３４４１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８５９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１８２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２７６８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／２８ − ７／４０

Ｇ０３Ｂ ３／００ − ３／１２

Ｇ０３Ｂ １３／３０ −１３／３６

Ｇ０３Ｂ ２１／５３

Ｈ０１Ｌ ２１／３３９

Ｈ０１Ｌ ２７／１４ −２７／１４８

Ｈ０１Ｌ ２７／３０

Ｈ０１Ｌ ２９／７６２

Ｈ０４Ｎ ５／２２２− ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ５／３０ − ５／３７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マイクロレンズと、光学系と前記マイクロレンズとを透過した光のうち、第１波長の光を光電変換して信号を出力する複数の第１画素と、前記第１波長と異なる波長の第２波長の光を光電変換して信号を出力する複数の第２画素とをそれぞれ有する第１ブロックと第２ブロックとを有する撮像素子と、
前記光学系による像が前記撮像素子に合焦する合焦位置を検出する検出部と、
前記光学系のＦ値に基づいて、前記検出部が前記合焦位置を検出するために用いる前記第１画素または前記第２画素を選択する範囲を算出する算出部と、を備え、
前記検出部は、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックのそれぞれにおいて前記範囲にある前記第１画素または前記第２画素を選択して、選択した前記第１画素または前記第２画素から出力される信号に基づいて、前記合焦位置を検出する撮像装置。

【請求項2】

前記検出部は、前記第１ブロックと前記第２ブロックとにおいて前記範囲にある複数の前記第１画素または複数の前記第２画素を選択して、選択した前記第１画素または前記第２画素から出力される信号に基づいて前記合焦位置を検出する請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記算出部は、前記光学系のＦ値に基づいて、前記第１ブロックと前記第２ブロックとのそれぞれにおいて前記範囲を算出し、
前記検出部は、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックのそれぞれにおいて前記範囲にある前記第１画素または前記第２画素を選択して、選択した前記第１画素または前記第２画素から出力される信号に基づいて、前記合焦位置を検出する請求項１または２に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記検出部は、前記第１ブロックにおいて前記範囲にある前記第１画素または前記第２画素から出力される信号と、前記第２ブロックにおいて前記範囲にある前記第１画素または前記第２画素から出力される信号とに基づいて、前記合焦位置を検出する請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記算出部は、前記光学系のＦ値が小さくなると前記範囲を広くする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記算出部は、前記光学系のＦ値が大きくなると前記範囲を狭くする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項7】

前記算出部は、前記光学系の射出瞳の位置に基づいて、前記範囲の位置を算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項8】

前記第１ブロックの前記第１画素と前記第２ブロックの前記第１画素とは、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの境界に対して対称の位置関係にあり、前記第１ブロックの前記第２画素と前記第２ブロックの前記第２画素とは、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの境界に対して対称の位置関係にある請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項9】

前記検出部は、前記第１ブロックと前記第２ブロックとの境界に対して対称の位置関係にある前記第１画素または前記第２画素を選択して前記合焦位置を検出する請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項10】

前記第１ブロックと前記第２ブロックとはそれぞれ、前記第１画素を４つ以上、前記第２画素を４つ以上有する請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項11】

複数の前記画素が設けられる撮像チップと、
前記撮像チップに積層され、複数の前記画素が出力する信号を処理する信号処理チップとを備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。

【0002】

従来、単位画素における光電変換部を一方向において４分割していた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００８−１３４４１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、単位画素における光電変換部を一方向に４分割すると、受光領域が小さくなるので、撮像素子の感度が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第１の態様においては、２次元に配列された複数の光電変換部をそれぞれ有する複数の光電変換ブロックを備える撮像素子であって、それぞれの光電変換ブロックは、第１の波長の入射光を光電変換する第１の光電変換部と、第２の波長の入射光を光電変換する第２の光電変換部とを有し、第１の光電変換ブロックに含まれる第１の光電変換部と、第１の光電変換ブロックに隣接する第２の光電変換ブロックに含まれる第１の光電変換部とが、第１の光電変換ブロックおよび第２の光電変換ブロックの境界に対して対称の位置に配置された撮像素子を提供する。

【0005】

本発明の第２の態様においては、第１の態様における撮像素子を備える、撮像装置を提供する。

【0006】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一眼レフカメラ４００の断面図である。

【図2】撮像素子２００の構成例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態における撮像チップ１０の一部および当該一部を拡大した領域を示す図である。

【図4】領域２０における第１の光電変換ブロック１２−１から第４の光電変換ブロック１２−４を示す図である。

【図5】領域２０における第１の光電変換ブロック１２−１から第４の光電変換ブロック１２−４の他の例を示す図である。

【図6】Ｆ値の大きさに応じて、第１および第２の光電変換ブロック１２に照射される光スポットの範囲を示す図である。

【図7】射出瞳の位置に応じて、第１の光電変換ブロック１２−１に照射される光スポットの位置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0009】

図１は、一眼レフカメラ４００の断面図である。撮像装置としての一眼レフカメラ４００は、撮像素子２００を有する。一眼レフカメラ４００は、レンズユニット５００およびカメラボディ６００を備える。カメラボディ６００には、レンズユニット５００が装着される。レンズユニット５００は、その鏡筒内に、光軸４１０に沿って配列された光学系を備え、入射する被写体光束をカメラボディ６００の撮像素子２００へ導く。

【0010】

本例においては、撮像装置として一眼レフカメラ４００を例に説明するが、カメラボディ６００を撮像装置と捉えても良い。また、撮像装置は、ミラーユニットを備えるレンズ交換式カメラに限らず、ミラーユニットを持たないレンズ交換式カメラ、ミラーユニットの有無に関わらずレンズ一体式カメラであっても良い。

【0011】

図１におけるｘ方向、ｙ方向およびｚ方向は、互いに垂直な方向である。本明細書において、ｘ方向は撮像素子２００における行方向であってよく、ｙ方向は撮像素子２００における列方向であってよい。また、ｘ方向は後述の第１方向であってよく、ｙ方向は後述の第２方向であってよい。さらには、ｘ方向は水平方向と読み替えてよく、ｙ方向は垂直方向と読み替えてもよい。ｚ方向は、光軸４１０に平行である。ｚ方向は後述の第３向と読み替えてもよい。

【0012】

カメラボディ６００は、レンズマウント５５０に結合されるボディマウント６６０の後方にミラー６７２を備える。ミラー６７２は、レンズユニット５００から入射した被写体光束に斜設される斜設位置と、被写体光束から退避する退避位置との間で回動可能に軸支される。

【0013】

ミラー６７２が斜設位置にある場合、レンズユニット５００を通じて入射した被写体光束の多くはミラー６７２に反射されてピント板６５２に導かれる。ピント板６５２は、撮像素子２００の受光面と共役な位置に配されて、レンズユニット５００の光学系が形成した被写体像を可視化する。ピント板６５２に形成された被写体像は、ペンタプリズム６５４およびファインダ光学系６５６を通じてファインダ６５０から観察される。

【0014】

ピント板６５２、ペンタプリズム６５４、ミラー６７２は、構造体としてのミラーボックス６７０に支持される。撮像素子２００は、ミラーボックス６７０に取り付けられる。ミラー６７２が退避位置に退避し、シャッタユニット３４０の先幕および後幕が開状態となれば、レンズユニット５００を透過する被写体光束は、撮像素子の受光面に到達する。

【0015】

撮像素子２００の後方には、ボディ基板６２０および背面表示部６３４が順次配置される。液晶パネル等が採用される背面表示部６３４は、カメラボディ６００の背面に現れる。ボディ基板６２０には、ＣＰＵ６２２、画像処理ＡＳＩＣ６２４等の電子回路が実装される。撮像素子の出力は、画像処理ＡＳＩＣ６２４へ引き渡される。

【0016】

図２は、撮像素子２００の構成例を示すブロック図である。撮像素子２００は、撮像チップ１０および信号処理チップ３０を備える。撮像チップ１０には、第３方向から光束が入射する。撮像チップ１０は、バンプ２４を通じて、信号処理チップ３０に電気的に接続される。撮像チップ１０は、第３方向から入射する光束を電気信号に変換して、アナログの画像信号を出力する。当該アナログの画像信号は信号処理部３２へ出力される。

【0017】

信号処理チップ３０は、第３方向において撮像チップ１０に積層される。信号処理チップ３０は、信号処理部３２、ＡＤ変換部３４、および、焦点検出部３６を有する。信号処理部３２は、撮像チップ１０から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理をする。信号処理部３２は、増幅回路およびＣＤＳ(相関二重サンプリング)回路などを有する。増幅回路は、アナログの画像信号の信号電圧値を増幅する。また、ＣＤＳ回路は、ノイズによる当該信号電圧値のばらつきを補正する。

【0018】

ＡＤ変換部３４は、信号処理部３２から出力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。ＡＤ変換部３４は、デジタルの画像信号を焦点検出部３６および画像処理ＡＳＩＣ６２４に出力する。

【0019】

焦点検出部３６は、入射光が通過した光学系の焦点位置を検出する。具体的には、焦点検出部３６は、デジタルの画像信号に基づいて、一対の像の像ズレ量を検出する。さらに、焦点検出部３６は、像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔と測距瞳距離の比例関係に応じた変換演算を行い、予定結像面に対する現在の結像面の偏差（デフォーカス量）を算出する。当該デフォーカス量を調整するべく、一眼レフカメラ４００のレンズユニット５００の位置が調整される。

【0020】

画像処理ＡＳＩＣ６２４は、メモリ５０をワークスペースとして種々の画像処理を施し、画像データを生成する。例えば、ＪＰＥＧファイル形式の画像データを生成する場合は、ホワイトバランス処理、ガンマ処理等を施した後に圧縮処理を実行する。生成された画像データは、記録部に記録されるとともに、表示信号に変換されて予め設定された時間の間、背面表示部６３４に表示される。

【0021】

図３は、第１の実施形態における撮像チップ１０の一部および当該一部を拡大した領域を示す図である。撮像チップ１０は、２次元に配列された複数の光電変換部１６を備える。光電変換部１６は、第１方向および第２方向において行列状に配置される。なお本例において、第１方向および第２方向は必ずしも行方向および列方向に限定されない。第１方向および第２方向は互いに斜交してもよい。

【0022】

複数の光電変換ブロック１２は、撮像チップ１０に設けられる。複数の光電変換ブロック１２は、２次元に配列された複数の光電変換部１６をそれぞれ有する。本例における１つの光電変換ブロック１２は、第１方向に４つの光電変換部１６を有し、かつ、第２方向に４つの光電変換部１６を有する。図３において、１つの光電変換ブロック１２を四角形の破線で示す。

【0023】

複数の光電変換ブロック１２のそれぞれには、１つのマイクロレンズ１４が設けられる。つまり、マイクロレンズ１４は、第１方向および第２方向において４×４個の光電変換部１６に対して１つ設けられる。１つのマイクロレンズ１４は、レンズユニット５００を通じて入射する光を、対応して設けられた光電変換部１６に導く。

【0024】

それぞれの光電変換ブロック１２は、第１の波長の入射光を光電変換する第１の光電変換部１６−１と、第２の波長の入射光を光電変換する第２の光電変換部１６−２と、第３の波長の入射光を光電変換する第３の光電変換部１６−３とを有する。本例では、第１の光電変換部１６−１は、緑（Ｇ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６である。また、第２の光電変換部１６−２および第３の光電変換部１６−３は、赤（Ｒ）および青（Ｂ）のフィルタに対応してそれぞれ設けられた光電変換部１６である。なお、配色は例示に過ぎない。予め定められた色のフィルタが、一の光電変換部１６に対応して設けられてよい。例えば、第１の光電変換部１６−１は、赤（Ｒ）または青（Ｂ）のフィルタに対応して設けられてもよい。

【0025】

領域２０は、第１の光電変換ブロック１２−１、第２の光電変換ブロック１２−２、第３の光電変換ブロック１２−３、および、第４の光電変換ブロック１２−４を有する領域である。本例において、第２の光電変換ブロック１２−２は、第１方向において第１の光電変換ブロック１２−１と隣接する。また、第３の光電変換ブロック１２−３は、第２方向において第１の光電変換ブロック１２−１と隣接する。さらに、第４の光電変換ブロック１２−４は、第１方向において第３の光電変換ブロック１２−３と隣接し、かつ、第２方向において第２の光電変換ブロック１２−２と隣接する。

【0026】

領域２０は、撮像チップ１０において複数個が隣接して配置される。なお、本例の領域２０は、４つの光電変換ブロック１２を有し、光電変換ブロック１２は４×４個の光電変換部１６を有する。しかしながら、１つの光電変換ブロック１２における光電変換部１６の数は、６×６個としてもよく、また、８×８個としてもよい。

【0027】

図４は、領域２０における第１の光電変換ブロック１２−１から第４の光電変換ブロック１２−４を示す図である。なお、作図上、図４では各光電変換ブロック１２が離れているように描かれているが、各光電変換ブロック１２は隣接して配置される。第１の光電変換ブロック１２−１および第３の光電変換ブロック１２−３と、第２の光電変換ブロック１２−２および第４の光電変換ブロック１２−４との境界を境界１７とする。また、第１の光電変換ブロック１２−１および第２の光電変換ブロック１２−２と、第３の光電変換ブロック１２−３および第４の光電変換ブロック１２−４との境界を境界１８とする。さらに境界１７と境界１８との交点を交点１９とする。

【0028】

本明細書において光電変換ブロック１２の境界とは、光電変換部１６の境界線に対応する。それゆえ、光電変換ブロック１２の境界とは、単位画素としての光電変換部１６を横切る線ではない。つまり、一の光電変換部１６が分割された境界、すなわち分割画素の境界は、本明細書における光電変換ブロック１２の境界ではないとする。また、光電変換部１６が境界に対して対称であるとは、同一の波長の入射光を光電変換する光電変換部が境界１７または境界１８に対して対称な位置にあることを意味する。

【0029】

本例においては少なくとも、第１の光電変換ブロック１２−１に含まれる第１の光電変換部１６−１と、第２の光電変換ブロック１２−２に含まれる第１の光電変換部１６−１とが、第１の光電変換ブロック１２−１および第２の光電変換ブロック１２−２の境界１７に対して対称の位置に配置される。そして、焦点検出部３６は、第１の光電変換ブロック１２−１における少なくとも１つの第１の光電変換部１６−１が出力する信号と、第２の光電変換ブロック１２−２において、当該少なくとも一つの第１の光電変換部１６−１と対称の位置に設けられた少なくとも１つの第１の光電変換部１６−１が出力する信号とに基づいて、入射光が通過した光学系の焦点位置を検出する。

【0030】

例えば、第１の光電変換ブロック１２−１における第１の光電変換部１６−１の一つであるＧ２３と、第２の光電変換ブロック１２−２における第１の光電変換部１６−１の一つであるＧ２６とは、境界１７に対して対称の位置に配置される。これにより、光電変換部１６を分割する構成とすることなく、焦点検出が可能となる。

【0031】

境界１７または境界１８に対して対称の位置に配置される一対の光電変換部１６であれば、焦点検出に用いることができる。例えば、第１の光電変換ブロック１２−１におけるＧ２３と、第３の光電変換ブロック１２−３におけるＧ７３とは、境界１８に対して対称の位置に配置される。当該Ｇ２３およびＧ７３も、焦点検出に用いられてよい。

【0032】

加えて、第２の光電変換ブロック１２−２におけるＧ２６と、第４の光電変換ブロック１２−４におけるＧ７６とは、境界１８に対して対称の位置に配置される。さらに、第３の光電変換ブロック１２−３におけるＧ７３と、第４の光電変換ブロック１２−４におけるＧ７６とは、境界１７に対して対称の位置に配置される。

【0033】

これにより、光電変換部１６を分割する構成とすることなく、第１方向、第２方向、第１方向と第２方向とが成す角を二分する方向、ならびに、第１方向と第２方向とは反対の方向とが成す角を二分する方向、のいずれの方向と平行な直線上においても、焦点検出が可能となる。なお、第１方向と第２方向とが成す角を二分する方向とは、等角二分する方向に限定するものではない。

【0034】

本例では、同一波長の光を光電変換する複数の光電変換部１６は、第１の光電変換ブロック１２−１および第２の光電変換ブロック１２−２において、ブロック間の境界１７に対して対称の位置に配置される。具体的には、同一波長の光を光電変換する全ての光電変換部１６が、第１の光電変換ブロック１２−１および第２の光電変換ブロック１２−２において、ブロック間の境界１７に対して対称の位置に配置されてよい。

【0035】

同様に、同一波長の光を光電変換する複数の光電変換部１６は、第１の光電変換ブロック１２−１および第３の光電変換ブロック１２−３において、ブロック間の境界１８に対して対称の位置に配置される。さらに、同一波長の光を光電変換する複数の光電変換部１６は、第２の光電変換ブロック１２−２および第４の光電変換ブロック１２−４において、ブロック間の境界１８に対して対称の位置に配置され、第３の光電変換ブロック１２−３および第４の光電変換ブロック１２−４において、ブロック間の境界１７に対して対称の位置に配置される。つまり、同一波長の光を光電変換する全ての光電変換部１６は、境界１７または境界１８に対して対称の位置に配置されてよい。これにより、光電変換部１６を分割する構成とすることなく、第１方向と第２方向とで規定される平面内において、あらゆる方向で焦点検出が可能となる。

【0036】

本例においては、第１の光電変換ブロック１２−１から第４の光電変換ブロック１２−４はそれぞれ異なるベイヤ配列となる。本明細書において、光電変換ブロック１２間においてベイヤ配列が異なるとは、Ｒ、ＧおよびＢの光電変換部１６の数を１：２：１の割合で有する光電変換ブロック１２において、同一波長の光を光電変換する光電変換部１６の配置が、光電変換ブロック１２間において異なることを意味する。例えば、第１の光電変換ブロック１２−１は、最も左上の光電変換部１６がＲ１１である。これに対して、第２の光電変換ブロック１２−２、第３の光電変換ブロック１２−３、および、第４の光電変換ブロック１２−４は、最も左上の光電変換部１６がそれぞれＧ１５、Ｇ５１、Ｂ５５である。

【0037】

さらに、第２の光電変換ブロック１２−２は、最も左上の光電変換部１６であるＧ１５に対して第１方向に隣接する光電変換部１６がＲ１６である。これに対して、第３の光電変換ブロック１２−３は、最も左上の光電変換部１６であるＧ５１に対して第１方向に隣接する光電変換部１６がＢ５２である。なお、いずれの光電変換ブロック１２も、Ｒ、ＧおよびＢの光電変換部１６の数を１：２：１の割合で有する。したがって、同一波長の光を光電変換する光電変換部１６の配置が、光電変換ブロック１２間において異なる。

【0038】

各光電変換ブロック１２における全ての光電変換部１６は、境界１７または境界１８に対して対称である。それゆえ、境界１７および境界１８が交差する交点１９に対して、光電変換ブロック１２−１の光電変換部１６と光電変換ブロック１２−４の光電変換部１６とは対称な位置にある。同様に、交点１９に対して、光電変換ブロック１２−２の光電変換部１６と光電変換ブロック１２−３の光電変換部１６とも対称な位置にある。

【0039】

それゆえ、光電変換ブロック１２は、交点１９に対して点対称に配置されてもよい。本例では、第１の光電変換ブロック１２−１から第４の光電変換ブロック１２−４は、交点１９に対してそれぞれ点対称である。例えば、第３の光電変換ブロック１２−３、第４の光電変換ブロック１２−４、および、第２の光電変換ブロック１２−２は、第１の光電変換ブロック１２−１を交点１９に対して、それぞれ９０度、１８０度、および２７０度だけ回転させた位置にある。

【0040】

本例では、単位画素における光電変換部１６を分割しない。これにより、撮像素子の製造において高度な微細化技術が要求されない。また、読出回路が従来よりも複雑とならず、読出信号の制御は従来よりも高度にならない。さらに、受光領域が小さくならないので、撮像素子の感度が低下することもない。また、同一波長の光を光電変換する光電変換部１６が、光電変換ブロック１２間において対称に配置される。これにより、第１方向と第２方向とで規定される平面内において、あらゆる方向で焦点検出が可能となる。

【0041】

図５は、領域２０における第１の光電変換ブロック１２−１から第４の光電変換ブロック１２−４の他の例を示す図である。第４の光電変換部１６−４は、白（Ｗ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６である。

【0042】

白（Ｗ）のフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のいずれの波長の光も透過させる。それゆえ、図５の例において光電変換部１６が境界に対して対称であるとは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）および白（Ｗ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６が境界１７または境界１８に対して対称な位置にあることを意味するとする。

【0043】

本例においては、一部の第１の光電変換部１６−１に代えて、第４の光電変換部１６−４が用いられる。具体的には、第１の光電変換部１６−１であるＧ１４、Ｇ２３、Ｇ３２、Ｇ４１、Ｇ１５、Ｇ２６、Ｇ３７、Ｇ４８、Ｇ５１、Ｇ６２、Ｇ７３、Ｇ８４、Ｇ５８、Ｇ６７、Ｇ７６およびＧ８５がそれぞれ、第４の光電変換部１６−４であるＷ１４からＷ８５に代替される。当該構成により、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）および白（Ｗ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６が境界１７または境界１８に対して対称な位置にある。よって、光電変換部１６を分割する構成とすることなく、第１方向と第２方向とで規定される平面内において、あらゆる方向で焦点検出が可能となる。

【0044】

本例では、第４の光電変換部１６−４として白（Ｗ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６を用いたが、他の例においては、第４の光電変換部１６−４として白（Ｗ）の減光（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを用いてもよい。さらに他の例においては、第１の光電変換部１６−１としてシアン（Ｃｙ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６を設け、第２の光電変換部１６−２としてマゼンダ（Ｍｇ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６を設け、第３の光電変換部１６−３として黄色（Ｙｅ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６を設け、かつ、第４の光電変換部１６−４として緑色（Ｇ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６を設けてもよい。シアン（Ｃｙ）、マゼンダ（Ｍｇ）、黄色（Ｙｅ）および緑色（Ｇ）のフィルタに対応して設けられた光電変換部１６が境界１７または境界１８に対して対称な位置にある限り、光電変換部１６を分割する構成とすることなく、第１方向と第２方向とで規定される平面内において、あらゆる方向で焦点検出が可能となる。

【0045】

図６は、Ｆ値の大きさに応じて、第１および第２の光電変換ブロック１２に照射される光スポットの範囲を示す図である。Ｆ値は、レンズの焦点距離を有効口径で除した値である。レンズの焦点距離は一のレンズにおいて一定であるので、有効口径が減少するのに比例してＦ値は大きくなる。第１領域６０の光スポットの範囲は、第２領域６２の光スポットの範囲よりも小さい。第１領域６０の光スポットに対応するＦ値は、第２領域６２の光スポットに対応するＦ値よりも大きい。

【0046】

撮像素子２００の焦点検出部３６は、光学系のＦ値に基づいて、焦点位置を検出するのに用いる光電変換部１６を選択してよい。例えば撮像素子２００に設けられるＣＰＵ６２２により、レンズの焦点距離および有効口径の情報から光スポットの範囲が算出される。それゆえ焦点検出部３６は、焦点位置を検出するのに適した光電変換部１６を知ることができる。

【0047】

焦点検出部３６は、例えば光スポットの範囲が第１領域６０である場合、第１の光電変換ブロック１２−１における第１の光電変換部１６−１であるＧ２３と、第２の光電変換ブロック１２−２における第１の光電変換部１６−１であるＧ２６とを用いて、焦点検出をしてよい。しかしながら、焦点検出部３６は、光スポットの範囲が第１領域６０である場合、第１領域６０の外にある光電変換部１６を用いては焦点検出をしない。例えば光スポットの範囲が第１領域６０である場合、焦点検出部３６はＢ４２およびＢ４７を用いては焦点検出をしない。

【0048】

焦点検出部３６は、光スポットの範囲が第２領域６２である場合、第１の光電変換ブロック１２−１における第３の光電変換部１６−３であるＢ４２と、第２の光電変換ブロック１２−２における第３の光電変換部１６−３であるＢ４７とを用いて、焦点検出をしてよい。光スポットの範囲が第２領域６２である場合、焦点検出部３６はＧ２３およびＧ２６等の他の光電変換部１６を用いて焦点検出をしてもよい。これにより、焦点検出部３６は、Ｆ値に応じた適切な焦点検出ができる。

【0049】

図７は、射出瞳の位置に応じて、第１の光電変換ブロック１２−１に照射される光スポットの位置を示す図である。なお、領域６４および領域６６は、光電変換ブロック１２−１に光スポットが当たる領域を示す。なお、第１の光電変換ブロック１２−１の二次元的な中心位置を中心点６８として図示する。

【0050】

射出瞳の第３方向における位置に起因して、光電変換ブロック１２の中心点６８からずれて、光スポットが照射される現象が生じ得る。この現象を評価する指標としてＰＯ値が存在する。なお、当該ＰＯ値は、第３方向における射出瞳の位置に等しい。光スポットが中心点６８に対して略対称な領域６６になる場合、ＰＯ値がジャストであると称する。これに対して、光スポットが領域６４になる場合、ＰＯ値はジャストの値と比較して相対的に小さいまたは大きいと称する。

【0051】

撮像素子２００の焦点検出部３６は、光学系の射出瞳の位置に基づいて、焦点位置を検出するのに用いる光電変換部１６を選択してよい。ＰＯ値がジャストである場合には、領域６６に対応する光電変換部１６（Ｂ２２、Ｇ２３、Ｇ３２およびＲ３３）に光スポットが当たる。よって、焦点検出部３６は、光電変換ブロック１２−１における一つの光電変換部１６（Ｂ２２、Ｇ２３、Ｇ３２およびＲ３３のいずれか一つ）と、他の光電変換ブロック１２における当該一つの光電変換部１６に対して対称な位置にある他の光電変換部１６を用いて焦点検出をしてよい。

【0052】

これに対して、ＰＯ値がジャストでない場合には、領域６４に対応する光電変換部１６（Ｇ２１およびＲ３１またはＢ２４およびＧ３４）に光スポットが当たる。よって、焦点検出部３６は、光電変換ブロック１２−１における一つの光電変換部１６（Ｇ２１およびＲ３１またはＢ２４およびＧ３４のいずれか一つ）と、他の光電変換ブロック１２における当該一つの光電変換部１６に対して対称な位置にある他の光電変換部１６を用いて焦点検出をしてよい。これにより、焦点検出部３６は、射出瞳に応じて適切な焦点検出ができる。

【0053】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0054】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0055】

１０ 撮像チップ、１２ 光電変換ブロック、１４ マイクロレンズ、１６ 光電変換部、１７ 境界、１８ 境界、１９ 交点、２０ 領域、２４ バンプ、３０ 信号処理チップ、３２ 信号処理部、３４ ＡＤ変換部、３６ 焦点検出部、５０ メモリ、６０ 第１領域、６２ 第２領域、６４ 領域、６６ 領域、６８ 中心点、２００ 撮像素子、３４０ シャッタユニット、４１０ 光軸、４００ 一眼レフカメラ、５００ レンズユニット、５５０ レンズマウント、６００ カメラボディ、６２０ ボディ基板、６２２ ＣＰＵ、６２４ 画像処理ＡＳＩＣ、６３４ 背面表示部、６５０ ファインダ、６５２ ピント板、６５４ ペンタプリズム、６５６ ファインダ光学系、６６０ ボディマウント、６７０ ミラーボックス、６７２ ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】