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JP2002250860A - 撮像素子、撮像装置及び情報処理装置 - Google Patents

撮像素子、撮像装置及び情報処理装置

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JP2002250860A
JP2002250860A JP2001050906A JP2001050906A JP2002250860A JP 2002250860 A JP2002250860 A JP 2002250860A JP 2001050906 A JP2001050906 A JP 2001050906A JP 2001050906 A JP2001050906 A JP 2001050906A JP 2002250860 A JP2002250860 A JP 2002250860A
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light receiving
image sensor
region
imaging device
photographing lens
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JP2001050906A
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Akihiko Nagano
明彦 長野
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】撮影時の撮影レンズの絞り値に拘わらず精度の
高い露出を可能にする。 【解決手段】１つの画素が、撮影レンズの主光線が入射
する領域を含む第１の受光領域119cと、撮影レンズの主
光線が入射する領域を含まない第２の受光領域119a、11
9bとを含み、第１の受光領域119cが２つの第２の受光領
域119a、119bによって挟まれて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子、カメラ
及び情報処理装置に係り、例えば、撮影レンズの瞳を通
る光束を受光して瞳分割方式の焦点検出をするために好
適な撮像素子、該撮像素子を有するカメラ及び情報処理
装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】カメラにおける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55-111928号公報及び特開昭58-24
105号公報に開示されている。
【０００３】また、本出願人はデジタルスチルカメラに
用いられるイメージセンサ（撮像素子）を用いて瞳分割
方式の焦点検出を行う装置を特願平11-306815号で提案
している。
【０００４】図12は、特願平11-306815号で提案されて
いる、イメージセンサを用いて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つの画素は２つの受光部13a、13bで構成
されており、各受光部13a、13bは、撮影レンズ側に形成
されたマイクロレンズ11によって撮影レンズ５の瞳と略
共役になるように配置されている。
【０００５】ここで、受光部13aは、撮影レンズ５の瞳
の図中下方の所定領域を透過する光束を受光し、受光部
13bは、撮影レンズ５の瞳の図中上方の所定領域を透過
する光束を受光する。焦点検出時は、複数の画素の受光
部13a、13bから各々信号が独立して読み出され、これに
より撮影レンズ５の瞳の互いに異なる位置を透過した光
束による２つの像が生成される。なお、撮影レンズの瞳
の互いに異なる領域を透過した光束より生成される２つ
の像を用いて焦点検出を行う方法が特開平5-127074号公
報に開示されている。一方、特願平11-306815号に記載
されたイメージセンサでは、通常撮影時は、１つの画素
の受光部13aの出力と受光部13bの出力が加算して出力さ
れる。
【０００６】また、焦点検出時に焦点検出用のセンサの
露出を制御する方法が、特公平5-61610号公報に開示さ
れている。同公報の焦点検出用センサでは、焦点検出用
センサに入射する光量をモニタするために、焦点検出を
行うための画素を生成する画素の間に、センサに入射す
る光量をモニタするためのモニタ画素が配設されてお
り、そのモニタ画素の出力によって焦点検出用の画素の
蓄積時間等が制御される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、瞳分割
方式の焦点検出を行うイメージセンサは、イメージセン
サの1つの画素内の受光部が２つの領域に分割された構
造を有し、各受光部に挟まれた領域の受光感度が低い。
【０００８】図13a、図13bは、通常撮像時にイメージセ
ンサの１つの画素に入射する光束を示す図である。図中
13a、13bは、２分割された受光部であり、各受光部に挟
まれた領域では受光感度が低い。図13aの点線による円
は撮影レンズの絞りが開放のときの入射光束を示したも
のであり、絞りが開放のときは受光部13a、13bに入射す
る光束に対して低感度領域に入射する光束が少ないた
め、イメージセンサ出力の低下の度合いは小さく露出制
御への影響はほとんどない。
【０００９】一方、撮影レンズの絞りが絞り込まれる
と、図13bに示すように受光部13a、13bに入射する光束
に対して低感度領域に入射する光束の割合が増えて、イ
メージセンサ出力の低下の度合いが大きくなる。その結
果、撮影レンズの絞り開放の状態で測光を行って露出値
を決定し、その結果に従って撮影レンズの絞りを絞った
場合において、絞った効果以上にイメージセンサ出力が
低下してしまうという欠点があった。
【００１０】また、イメージセンサの受光部と撮影レン
ズの瞳とはマイクロレンズによって略共役関係になって
いるため、撮影レンズの瞳面において、撮影レンズの瞳
とセンサ受光領域との関係は図13aと同様の関係とな
る。そのため、イメージセンサの各受光部13a、13bに入
射する光束の瞳形状（撮影レンズの瞳(点線の円)と受光
部(実線の長方形)との重なる部分）は半円状となり、ま
た、その形状は受光部13aと受光部13bとで異なった形状
（鏡像の関係）となる。
【００１１】図14はイメージセンサの各受光部13a及び1
3bで生成される、１本の白線の像のイメージセンサ出力
を示したものである。図中ａの像は複数画素の受光部13
aからの出力で形成される像を示し、図中ｂの像は複数
画素の受光部13bからの出力で形成される像を示してい
る。上記のイメージセンサでは、この２つの像ａ、ｂの
相似性は低く、この２つの像を用いて相関演算を行って
も演算結果に誤差が生じ、結果的に焦点検出誤差が生じ
てしまうという欠点があった。
【００１２】さらに、撮影レンズの焦点状態を検出する
場合、焦点検出を行うための画像を取得する画素の近傍
に、それらの画素への電荷の蓄積時間等を決定するため
のモニタ画素を配設して、コントラストの高い焦点検出
用の画像を取得することが望ましい。しかし、上記のイ
メージセンサでは、撮影レンズの焦点状態の検出するた
めの画素への電荷の蓄積時間を決定するためのモニタ画
素がイメージセンサ内に配設されていない。したがっ
て、上記のイメージセンサでは、別体の測光センサの出
力に基づいて蓄積時間等が制御され、その結果、必ずし
もコントラストの高い画像が得られないという欠点があ
った。
【００１３】本発明は、上記の背景に鑑みてなされたも
のであり、例えば、撮影時の撮影レンズの絞り値に拘わ
らず精度の高い露出を可能にすることを主たる目的とす
る。
【００１４】また、本発明は、例えば、焦点検出の際に
相関演算の対象となる２像の一致度を向上させ、焦点検
出精度を向上させることを可能にすることを副次的な目
的とする。
【００１５】また、本発明は、例えば、焦点検出の際に
相関演算の対象となる像として適正な露出で撮像された
像を得ることを可能にすることを副次的な目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面は、
撮影レンズによって形成される像を撮像する撮像素子に
係り、前記撮影レンズの主光線が入射する領域を含む第
１の受光領域と、前記撮影レンズの主光線が入射する領
域を含まない第２の受光領域とを含む画素を有すること
を特徴とする。
【００１７】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第２の受光領域は、分離された２つの受光領域を含み、
該分離された２つの受光領域は、前記第１の受光領域を
挟むように配置されていることが好ましい。前記分離さ
れた２つの受光領域は、少なくとも前記撮影レンズの焦
点状態を検出するために、或いは、前記撮影レンズの焦
点状態を検出するため、及び、被写体を撮像するために
好適である。また、前記第１の受光領域は、前記第２の
受光領域に電荷を蓄積する時間を決定するために好適で
ある。
【００１８】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
撮像素子は、前記第１の受光領域に蓄積された電荷及び
前記分離された２つの受光領域に各々蓄積された電荷を
個別に出力する機能、及び、前記第１の受光領域に蓄積
された電荷及び前記分離された２つの受光領域に各々蓄
積された電荷の和を出力する機能を有することが好まし
い。
【００１９】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
分離された２つの受光領域の間隔は、前記第１の受光領
域の中央部では相対的に狭く、前記第１の受光領域の両
端部では相対的に広いことが好ましい。或いは、前記第
１の受光領域は、中央部では相対的に狭く、両端部では
相対的に広いことが好ましい。或いは、前記第１の受光
領域は、中央部では前記分離された２つの受光領域の各
幅よりも狭く、両端部では前記分離された２つの受光領
域の各幅よりも広いことが好ましい。
【００２０】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
画素は、線対称な構造を有することが好ましい。
【００２１】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第１の受光領域及び第２の受光領域で構成される領域
は、実質的に正多角形であることが好ましい。或いは、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域で構成され
る領域は、実質的に、正方形の各角を落とした形状を有
することが好ましい。
【００２２】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第１の受光領域及び前記第２の受光領域で構成される領
域の上にマイクロレンズを更に有することが好ましい。
ここで、前記マイクロレンズは、撮影レンズの光軸を挟
んだ瞳からの光束を前記分離された２つの受光領域にそ
れぞれ受光させることが好ましい。
【００２３】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
分離された２つの受光領域は、撮影レンズの光軸を挟ん
だ瞳からの光束をそれぞれ受光することが好ましい。
【００２４】本発明の第２の側面は、カメラに係り、上
記の撮像素子と、前記撮像素子を制御する制御部とを備
え、前記制御部は、前記撮像素子を利用して前記撮影レ
ンズの焦点状態を検出し、検出結果に従って前記撮影レ
ンズを駆動して焦点調節を行うことを特徴とする。この
カメラは、例えば、デジタルスチルカメラ若しくはデジ
タルビデオカメラ又はこれらの複合機、又は、これらに
他の機能を付加したカメラとして具体化され得る。
【００２５】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
制御部は、焦点調節を行う際に、前記撮像素子の第１の
受光領域の露光量に応じて、前記第２の受光領域に電荷
を蓄積する時間を制御することが好ましい。
【００２６】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
制御部は、焦点調節を行う際は、前記第１の受光領域に
蓄積された電荷及び前記第２の受光領域に蓄積された電
荷を個別に読み出し、撮影を行う際は、前記第１の受光
領域に蓄積された電荷及び前記第２の受光領域に蓄積さ
れた電荷の和を読み出すことが好ましい。
【００２７】本発明の第３の側面は、情報処理装置に係
り、上記の撮像素子又はカメラを有することを特徴とす
る。この情報処理装置は、例えば、携帯電話機、携帯型
コンピュータ等の携帯端末等として具体化され得る。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２９】図１〜図11は本発明の好適な実施の形態を
示す図であり、具体的には、図１は本発明の好適な実施
の形態に係る撮像素子（以下、イメージセンサともい
う）を具備したデジタルスチルカメラの構成図、図２は
イメージセンサの回路構成図、図３はイメージセンサの
断面図、図４、図６ａ、図６ｂはイメージセンサ平面
図、図５は撮影光学系の概略図、図７はイメージセンサ
出力の説明図、図８ａ及び図８ｂはタイミングチャー
ト、図９はデジタルスチルカメラの動作説明フロー、図
10は焦点検出の動作フロー、図11はイメージセンサ平面
図である。
【００３０】図１において、10は本発明の好適な実施の
形態に係るイメージセンサであり、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CPU2
0、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で撮像された画像信号を画
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及び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撮
影者が観察するための接眼レンズ３、イメージセンサ10
で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で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、並びに、撮影者が撮影され
た画像の記録を指示するための操作スイッチSW2とを備
えている。メモリ回路22には、撮影レンズの固有情報も
記憶されている。
【００３１】撮影レンズ5は、便宜上２枚のレンズ5a、5
bで図示されているが、典型的には多数枚のレンズで構
成され、CPU20から送られてくる焦点調節情報に基づい
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。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。
【００３２】図２は、本発明の好適な実施の形態に係る
イメージセンサ10の概略的な回路構成図である。図２
は、便宜上２列×2行の２次元エリアセンサを示したも
のであるが、実際には、例えば数百万個の画素で構成さ
れる。
【００３３】図２において、101a,101b,101cはMOSトラ
ンジスタゲートとゲート下の空乏層からなる光電変換素
子の光電変換部、102a,102b,102cはフォトゲート、103
は転送スイッチとしてのMOSトランジスタ、104はリセッ
ト用MOSトランジスタ、105はソースフォロワアンプとし
てのMOSトランジスタ、106は水平選択スイッチとしてのM
OSトランジスタ、107はソースフォロワ接続による負荷M
OSトランジスタ、108は暗出力転送用のMOSトランジス
タ、109は明出力転送用のMOSトランジスタ、110は暗出
力蓄積用の容量CTN、111は明出力蓄積用の容量CTS、112
は水平転送用のMOSトランジスタ、113は水平出力線リセ
ット用のMOSトランジスタ、114は差動出力アンプであ
る。115は水平走査回路、116は垂直走査回路で、これら
は図１のイメージセンサ制御回路21を構成している。
【００３４】図３は画素部の断面図である。同図におい
て、117はP型ウェル、118はMOSのゲート絶縁膜であるSi
O2膜、119はフォトゲート電極であるポリSi電極、120は
フォトゲート電極の下に蓄積された光電荷をフローティ
ングディフュージョン部（以下、FD部ともいう）121へ
転送するための転送ゲートである。129はカラーフィル
タ、130はマイクロレンズである。マイクロレンズ130
は、撮影レンズ５の瞳とイメージセンサ10の光電変換部
とが略共役になるような形状及び位置に形成されてい
る。
【００３５】図４はイメージセンサ10の１つの画素の平
面図である。イメージセンサ10の１つの画素は、ポリSi
電極で区分けされた３つの受光領域119a、119b、119cを
有し、各受光領域の端部にはそれぞれ転送ゲート120a、
120b、120cが設けられ、各受光領域で発生した光電荷を
FD部121へ転送することができる。また、受光領域119a
と119cとの間の領域、受光領域119bと119cとの間の領域
は受光感度が低くなるように構成されている。なお、図
中の円はマイクロレンズ130が形成されている領域を示
している。
【００３６】図５は、本発明の好適な実施の形態に係る
デジタルスチルカメラ１の撮影光学系の概略図であり、
イメージセンサ10の各画素に入射する主光線40の様子を
示している。ここで、主光線40とは絞り装置30の開口の
中心を通る光線をいい、イメージセンサ10の各画素は主
光線40がマイクロレンズ130及びカラーフィルタ129を透
過した後に、各画素の受光領域119cに到達するように構
成されている。
【００３７】図６ａ、図６ｂは、イメージセンサ10の１
つの画素に入射する光束を示す図である。イメージセン
サ10に形成されたマイクロレンズ130は、撮影レンズ５
の瞳とイメージセンサ10の光電変換部とが略共役になる
ような形状及び位置に形成されているため、撮影レンズ
５の絞り装置30により形成された絞り形状と略同一形状
の光束がイメージセンサ10の画素内に入射する。通常撮
影時は、図４に示した転送ゲート120a、120b、120cが働
いて、３つの受光領域119a、119b、119cに入射した光束
に対応する出力が加算されてセンサ外部に出力される。
【００３８】図６ａの点線による円は、撮影レンズ５の
絞りが開放のときの入射光束を示しており、絞り装置30
が開放状態の時は受光領域119a、119b、119cに入射する
光束に対して低感度領域に入射する光束が少ないため、
センサ出力の低下の度合いが小さく露出制御への影響は
ほとんどない。
【００３９】また、撮影レンズ５の絞り装置30の絞りが
絞り込まれると、図６ｂに示すように入射光束の大部分
は１つの画素の中央に位置する受光領域119cに入射し、
低感度領域に入射する光束の割合が少ないため、センサ
出力の低下の度合いは小さく露出制御への影響はほとん
どない。
【００４０】このように、各画素内の受光領域を、撮影
レンズ５の絞り装置30を通過する撮影光束のうち主光線
を含む光束を受光する第１の受光領域119cと、該主光線
を含まない光束を受光する第２の受光領域119a及び119b
とに分割することにより、撮影レンズ５の絞りを絞り込
んでも正しい露出制御を行うことができる。
【００４１】また、焦点検出時は、撮影レンズ５の絞り
装置30の絞りが開放状態に設定されるため、イメージセ
ンサ10の１つの画素に入射する光束は図６ａの点線のよ
うになる。また、イメージセンサ10の1つの画素は、図
４に示すように、撮影光束の主光線が入射する位置（図
中×印）を含む中央の受光領域119cは、他の２つの受光
領域119a及び119bに挟まれた構造になっており、各画素
の中央部では受光領域119cの幅Wc0が他の２つの受光領
域119a及び119bの各幅Wa0、Wb0より狭いように決定さ
れ、一方、各画素の端部（周辺部）では受光領域119cの
幅Wc1が他の２つの受光領域119a及び119bの各幅Wa1、Wb
1より広くなるように形成されている。その結果、受光
領域119aに入射する光束と受光領域119bに入射する光束
とがほぼ対称な形状となる。
【００４２】図７は、焦点検出時に例えば１本の白線を
撮像したときに、イメージセンサ10の複数画素の受光部
119a及び119bで生成される像を示している。複数画素の
受光部119aで生成された像ａと複数画素の受光部119bで
生成された像ｂとは相似しているため、２つの像を用い
て相関演算を行った場合に精度の高い結果が得られる。
ここで、受光部119a及び119bの出力は、転送ゲート120a
及び120bを個々に動作させることにより個別に出力され
る。
【００４３】次に、図８ａ及び図８ｂのタイミングチャ
ートを参照してイメージセンサ10の動作を説明する。図
８ａ、図８ｂは、イメージセンサ10で焦点検出を行う際
の第０ラインのタイミングチャートを示している。撮影
レンズ５の焦点状態は、受光領域119a及び119bのそれぞ
れの出力から得られる２つの画像の相関演算を行い、２
つの画像のずれ量（位相差）を算出することにより検出
される。ここで、コントラストの高い画像を得るため
に、受光領域119cの出力に基づいて受光領域119a及び11
9bの蓄積時間が設定される。
【００４４】図８ａにおいて、まず、受光領域119a及び
119bの蓄積時間を決定するために受光領域119cからモニ
タ出力を得る。まず、垂直走査回路116は、所定のタイ
ミングで制御パルスΦLをハイとして垂直出力線をリセ
ットする。また、垂直走査回路116は、制御パルスΦR0
をハイとしリセット用MOSトランジスタ104をオンさせ
て、FD部121の残存電子を消滅させる。さらに、垂直走
査回路116は、制御パルスΦPGa0、ΦPGb0、ΦPGc0をハ
イにして、フォトゲート102a、102b、102cのポリSi電極
119a、119b、119cをハイにする。マイクロレンズ130、
カラーフィルタ129及びフォトゲート電極119を透過した
光により、Ｐ型ウェル117の点線で示した空乏層中に電
子正孔対が発生する。制御パルスΦPGa0、ΦPGb0、ΦPG
c0で正パルスの電界が印加されているとき、正孔はＰ型
ウェル方向へ、電子はポリSi電極119の下へ移動する。
そして、入射光量に応じて発生した電子量の光電荷はポ
リSi電極119の下に蓄積される。
【００４５】次に、制御パルスΦS0をハイとして水平選
択スイッチ用MOSトランジスタ106をオンさせ第０ライン
の画素部を選択する。次に、制御パルスΦR0をローとし
てFD部121のリセットを止めることによりＦＤ部121をフ
ローティング状態にすると共にソースフォロワアンプと
してのMOSトランジスタ105を動作状態にし、その所定時
間後に制御パルスΦTNをハイとし、FD部121の暗電圧を
ソースフォロワ動作で蓄積容量CTN110に出力させる。
【００４６】次に、第０ラインの画素の受光領域119cか
らモニタ出力を得るために、制御パルスΦTXc0をハイと
して転送スイッチとしてのMOSトランジスタ103cを導通
させ、その所定時間後に制御パルスΦPGc0をローにす
る。この時、フォトゲート102c（フォトゲート電極11
9）の下に拡がっていたポテンシャル井戸が上がり、光
発生キャリアはFD部121に転送される。フォトダイオー
ドの光電変換部101cからの電荷がFD部121に転送される
ことにより、FD部121の電位が光量に応じて変化するこ
とになる。この時、ソースフォロワアンプとしてのMOS
トランジスタ105がフローティング状態であるので、FD
部121の電位を、制御パルスΦTSをハイとして蓄積容量C
TS111に出力する。この時点で所定ラインの画素の暗出
力と光出力はそれぞれ蓄積容量CTN110とCTS111に蓄積さ
れている。次に、制御パルスΦHCを一時的にハイとして
水平出力線リセット用MOSトランジスタ113を導通させる
ことにより水平出力線をリセットし、水平転送期間にお
いて水平走査回路115が水平転送用MOSトランジスタ112
に走査タイミング信号を出力することにより水平出力線
に画素の暗出力と光出力とが出力される。このとき、差
動増幅器114によって蓄積容量CTN110とCTS111との差動
出力Voutが得られるため、画素のランダムノイズ、固定
パターンノイズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られ
る。
【００４７】引き続き、水平走査回路115が各画素の水
平転送MOSトランジスタ112に順番に走査タイミング信号
を出すことによって各画素のモニタ出力が得られる。
【００４８】焦点検出が複数ラインにわたる場合は、垂
直走査回路116は次のラインの各画素からのモニタ出力
を開始する。
【００４９】焦点検出を行う所定ラインのモニタ出力が
終了すると、そのモニタ出力に応じた蓄積時間で各画素
の受光領域119a及び119bの読み出しが行われる。この実
施の形態では、CPU20は、同一ラインの各画素の受光領
域119cからのモニタ出力に対して画素間の重み付けを
し、その結果に従って当該ラインの適正蓄積時間を算出
して、同一ラインでは各画素の蓄積時間が同一になるよ
うにイメージセンサ制御回路である垂直走査回路116及
び水平走査回路115を制御する。
【００５０】垂直走査回路116は、設定された蓄積時間
に応じたタイミングで制御パルスΦLをハイとして垂直
出力線をリセットし、また、制御パルスΦR0をハイとし
リセット用MOSトランジスタ104をオンさせてFD部121の
残存電子を消滅させる。
【００５１】次に、制御パルスΦS0をハイとして水平選
択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ第０ラインの
画素部を選択する。次に、制御パルスΦR0をローとしFD
部121のリセットを止めることによりＦＤ部121をフロー
ティング状態にすると共にソースフォロワアンプとして
のMOSトランジスタ105を動作状態にし、その所定時間後
に制御パルスΦTNをハイとし、FD部121の暗電圧をソー
スフォロワ動作で蓄積容量CTN110に出力させる。
【００５２】次に、第０ラインの画素の受光領域119aの
出力を得るために、制御パルスΦTxa0をハイとして転送
スイッチMOSトランジスタ103aを導通させ、その所定時
間後に制御パルスΦPGa0をローにする。この時、フォト
ゲート102a（フォトゲート電極119）の下に拡がってい
たポテンシャル井戸が上がり、光発生キャリアはFD部12
1に転送される。フォトダイオードの光電変換部101aか
らの電荷がFD部121に転送されることにより、FD部121の
電位が光量に応じて変化することになる。この時、ソー
スフォロワアンプとしてのMOSトランジスタ105がフロー
ティング状態であるので、FD部121の電位を、制御パル
スΦTSをハイとして蓄積容量CTS111に出力する。この時
点で所定ラインの画素の暗出力と光出力はそれぞれ蓄積
容量CTN110とCTS111に蓄積されている。次に、制御パル
スΦHCを一時的にハイとして水平出力線リセット用MOS
トランジスタ113を導通させることにより水平出力線を
リセットし、水平転送期間において水平走査回路115が
水平転送用MOSトランジスタ112に走査タイミング信号を
出力することにより水平出力線に画素の暗出力と光出力
とが出力される。このとき、作動増幅器114によって蓄
積容量CTN110とCTS111との差動出力Voutが得られるた
め、画素のランダムノイズ、固定パターンノイズを除去
したＳ／Ｎの良い信号が得られる。
【００５３】引き続き、同様の過程で、受光領域119bの
出力が行われる。
【００５４】さらに、水平走査回路115が各画素の水平
転送MOSトランジスタに順番に走査タイミング信号を出
すことによって、各画素から焦点検出用の出力が得られ
る。所定ラインの受光領域119a及び受光領域119bの出力
を示したのが図７である。この実施の形態によれば、焦
点検出用の受光領域119a及び受光領域119bに挟まれた受
光領域119cからのモニタ出力に基づいて、焦点検出用の
受光領域119a及び受光領域119b蓄積時間が適切に制御さ
れるため、焦点検出用の画像としてコントラストの高い
画像が得られ、高い焦点検出精度が得られる。
【００５５】一方、イメージセンサ10で通常の撮像を行
う際の第０ラインのタイミングチャートを示したのが図
８ｂである。通常撮像時は、受光領域119a、119b及び11
9cで発生した光電荷が、それらの受光領域に共通のFD部
121で加算されてイメージセンサ１０の外に出力され
る。
【００５６】図８ｂにおいて、垂直走査回路116は、所
定のタイミングで制御パルスΦLをハイとして垂直出力
線をリセットする。また、垂直走査回路116は、制御パ
ルスΦR0をハイとしリセット用MOSトランジスタ104をオ
ンさせて、FD部121の残存電子を消滅させる。さらに、
垂直走査回路116は、制御パルスΦPGa0、ΦPGb0、ΦPGc
0をオンし、フォトゲート102a、102b、102cのポリSi電
極119a、119b、119c（図３には、作図の都合上、代表的
にポリSi電極119として示されているが、実際には、フ
ォトゲート102a、102b、102cに各々対応してポリSi電極
119a、119b、119cが設けられている）をハイとする。マ
イクロレンズ130、カラーフィルタ129及びフォトゲート
電極119を透過した光により、Ｐ型ウェル117の点線で示
した空乏層中に電子正孔対が発生する。制御パルスΦPG
a0、ΦPGb0、ΦPGc0で正パルスの電界が印加されている
とき、正孔はＰ型ウェル方向へ、電子はポリSi電極119
の下へ移動する。そして、入射光量に応じて発生した電
子量の光電荷はポリSi電極119の下に蓄積される。
【００５７】次に、制御パルスΦS0をハイとして水平選
択スイッチMOSトランジスタ106をオンさせ第０ラインの
画素部を選択する。次に、制御パルスΦR0をローとしFD
部121のリセットを止めることによりＦＤ部121をフロー
ティング状態にすると共にソースフォロワアンプとして
のMOSトランジスタ105を動作状態にし、その所定時間後
に制御パルスΦTNをハイとし、FD部121の暗電圧をソー
スフォロワ動作で蓄積容量CTN110に出力させる。
【００５８】次に、第０ラインの画素の受光領域119a、
119b及び119cの出力を行うため、制御パルスΦTxa0、Φ
TXb0及びΦTXc0をハイとして転送スイッチMOSトランジ
スタ103a、103b及び103cを導通させ、その所定時間後に
制御パルスΦPGa0、ΦPGb0及びΦPGc0をローにする。こ
の時、フォトゲート102a、102b及び102cの下に拡がって
いたポテンシャル井戸が上がり、光発生キャリアはFD部
121に転送される。フォトダイオードの光電変換部101
a、101b及び101cからの電荷がFD部121に転送されること
により、FD部121の電位が光量に応じて変化することに
なる。この時、ソースフォロワアンプMOSトランジスタ1
05がフローティング状態であるので、FD部121の電位
を、制御パルスΦTSをハイとして蓄積容量CTS111に出力
する。この時点で所定ラインの画素の暗出力と光出力は
それぞれ蓄積容量CTN110とCTS111に蓄積されている。次
に、制御パルスΦHCを一時的にハイとして水平出力線リ
セット用MOSトランジスタ113を導通させることにより水
平出力線をリセットし、水平転送期間において水平走査
回路115が水平転送用MOSトランジスタ112に走査タイミ
ング信号を出力することにより水平出力線に画素の暗出
力と光出力とが出力される。このとき、作動増幅器114
によって蓄積容量CTN110とCTS111との差動出力Voutが得
られるため、画素のランダムノイズ、固定パターンノイ
ズを除去したＳ／Ｎの良い信号が得られる。
【００５９】引き続き、水平走査回路115が各画素の水
平転送MOSトランジスタに順番に走査タイミング信号を
出すことによって各画素の出力が得られる。同様に、垂
直走査回路116及び水平走査回路115の制御の下で、イメ
ージセンサ10の全画素が出力される。
【００６０】次に、図９に従って本発明の好適な実施の
形態に係る撮像素子（イメージセンサ）を具備したカメ
ラの動作フローを説明する。
【００６１】撮影者が、デジタルスチルカメラ１のメイ
ンスイッチ（不図示）をONすると(s200)、カメラ全体を
制御するCPU20が撮影レンズ5の焦点検出を実行する(s20
2)。ここで、焦点検出の演算のフローを図10を用いて説
明する。
【００６２】カメラ本体１のCPU20は、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に焦点検出用の光束の撮像を行わせる(s
211)。
【００６３】撮影レンズ5の予定結像面に配置されたイ
メージセンサ10の受光部の内、撮影レンズ５の瞳の一方
の所定領域を透過した光束が集光する受光部の出力がイ
メージセンサ制御回路21においてＡ／Ｄ変換されCPU20
に出力される。同様に、撮影レンズ５の瞳の他方の所定
領域を透過した光束が集光する受光部の出力がイメージ
センサ制御回路21においてＡ／Ｄ変換されCPU20に出力
される。
【００６４】CPU20は同一のカラーフィルタが配された
各画素の２つの焦点検出用の受光領域119a,119bより出
力された信号より、撮影レンズ５の瞳の一方の所定領域
を透過した焦点検出光束による被写体像と、撮影レンズ
５の瞳の他方の所定領域を透過した焦点検出光束による
被写体像とを生成する。図７は、各画素の焦点検出用の
２つの受光領域で得られた２つの被写体像（焦点検出信
号）を示したものである。図４に示すように、イメージ
センサ10の１つの画素のうち、焦点検出光束を受光する
受光領域119a及び119bは、図中画素中心部の領域の幅が
広く画素周辺の領域の幅が狭くなっているため、受光領
域119aに入射する光束と受光領域119bに入射する光束と
がほぼ対称な形状となり、生成された２つの被写体像は
相関演算時の一致度が高く焦点検出精度を向上させてい
る。また、イメージセンサ10の１つの画素の分割形状は
画素周辺の配線を考慮して、図11に示すように受光領域
119a及び119bの外側の角を削ったような形状にしても受
光光束は図中点線のようになるため実質的な害はない。
【００６５】２つの被写体像の検出に次いで、CPU20
は、その２つの被写体像を用いて相関演算を行い、各像
の像ずれ量から撮影レンズ5のデフォーカス量を算出
し、図９に示すフローに戻る(s212)。
【００６６】次いで、CPU20は、撮影レンズ駆動機構26
にレンズ駆動信号を送って、撮影レンズ5をそのデフォ
ーカス量に対応した量だけ駆動して合焦状態に設定する
(s203)。
【００６７】撮影レンズ5を所定位置まで駆動し焦点調
節が終了すると(s203)、カメラ本体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に撮像を行わせる(s204)。このとき、イメージセン
サ10の受光領域119a、119b及び119cで発生した電荷は画
素内部で加算された後にイメージセンサ制御回路21に出
力される。イメージセンサ10で撮像された画像信号は、
イメージセンサ制御回路21においてＡ／Ｄ変換された後
に画像処理回路24におい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(s20
5)。これにより、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。
【００６８】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(s206)。撮影者が操
作スイッチSW２を操作していなければ(s206)、引き続き
CPU20はメインスイッチの状態を確認する(s201)。
【００６９】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(s206)、CPU20はメージ
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
に本撮像を行わせる（s207）。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において画像処理された後に、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(s208)。
【００７０】同時に、CPU20は撮像された画像信号をそ
のままカメラ本体１のメモリ回路22に記憶する(s209)。
【００７１】撮影動作が終了し、撮影者がメインスイッ
チをOFFすると(s201)、カメラの電源が落ちて待機状態
となる(s210)。
【００７２】この実施の形態では、複数ラインの出力に
基づいて焦点検出を行う例を挙げたが、１ラインの出力
に基づいて焦点検出を行っても構わない。
【００７３】また、この実施の形態では、焦点検出用の
受光領域の蓄積時間を、対応するラインのモニタ出力に
基づいてライン毎に決める例を挙げたが、焦点検出に利
用する複数ラインのモニタ出力の平均を行って該複数ラ
インに共通の蓄積時間を決定してもよい。
【００７４】また、この実施の形態では、垂直走査回路
及び水平走査回路がイメージセンサ制御回路としてイメ
ージセンサの外部に構成される例を示したが、これらが
イメージセンサ内部に組み込まれてもよい。
【００７５】また、上記の実施の形態におけるソフトウ
ェアの全部又は一部は、ハードウェハで置き換えられて
もよいし、上記の実施の形態におけるハードウェアの全
部又は一部は、ソフトウェアで置き換えられてもよい。
【００７６】また、上記の実施の形態に係る装置及び方
法は、全体でも一部でも発明を構成し得る。
【００７７】また、上記の実施の形態における装置及び
その構成要素は、他の装置の一部として、或いは他の装
置と結合して実施されてもよい。
【００７８】また、本発明は、例えば、ビデオムービー
カメラ、ビデオスチルカメラ、レンズ交換式カメラ、一
眼レフカメラ、レンズシャッターカメラ、監視カメラ等
の種々の撮像装置、更には、それらを含む装置にも適用
され得る。
【００７９】また、上記の実施の形態の機能は、所定の
ソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体
（または記録媒体）をシステムあるいは装置に提供する
ことによっても達成され得る。ここで、コンピュータが
記憶媒体に格納されたプログラムコードを実行すること
によっても、そのプログラムコードの指示に基づいてコ
ンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム
(OS)などが実際の処理の一部または全部を実行すること
によっても、上記の実施の形態の機能を実現することが
できる。また、記憶媒体から読み出されたプログラムコ
ードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコ
ンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモ
リに書込まれた後に、そのプログラムコードの指示に基
づいて、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに搭載
されたCPUなどが実際の処理の一部または全部を実行す
ることによっても、上記の実施の形態の機能が実現され
得るる。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、例えば、撮影時の撮影
レンズの絞り値に拘わらず精度の高い露出が可能にな
る。
【００８１】本発明の好適な実施の形態によれば、例え
ば、焦点検出の際に相関演算の対象となる２像の一致度
を向上させ、焦点検出精度を向上させることができる。
【００８２】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、例えば、焦点検出の際に相関演算の対象となる像と
して適正な露出で撮像された像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るカメラの構成
図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセン
サの回路構成図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセン
サの断面図である。
【図４】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセン
サの平面図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態に係る撮影光学系の
概略図である。
【図６ａ】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセ
ンサの平面図である。
【図６ｂ】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセ
ンサの平面図である。
【図７】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセン
サの出力を示す図である。
【図８ａ】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセ
ンサのタイミングチャートである。
【図８ｂ】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセ
ンサのタイミングチャートである。
【図９】本発明の好適な実施の形態に係るカメラの動作
を示すフローチャートである。
【図10】本発明の好適な実施の形態に係るカメラの焦点
検出動作を示すフローチャートである。
【図11】本発明の好適な実施の形態に係るイメージセン
サの平面図である。
【図12】焦点検出原理の説明図である。
【図13a】イメージセンサの平面図である。
【図13b】イメージセンサの平面図である。
【図14】イメージセンサの出力を示す図である。
【符号の説明】
１ カメラ本体 ３ 接眼レンズ ５ 撮影レンズ ９ 液晶表示素子 10 イメージセンサ 20 CPU 21 イメージセンサ制御回路 22 メモリ回路 23 インターフェイス回路 24 画像処理回路 25 液晶表示素子駆動回路 26 レンズ駆動機構 27 絞り駆動機構 30 絞り装置 119c 第１の受光領域 119a、119b 第２の受光領域 120a、120b、120c 転送ゲート 121 フローティングディフュージョン部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年２月２７日（２００２．２．２
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】撮像素子、撮像装置及び情報処理装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮影レンズによって形成される像を撮像
    する撮像素子であって、 前記撮影レンズの主光線が入射する領域を含む第１の受
    光領域と、前記撮影レンズの主光線が入射する領域を含
    まない第２の受光領域とを含む画素を有することを特徴
    とする撮像素子。
  2. 【請求項２】 前記第２の受光領域は、分離された２つ
    の受光領域を含み、該分離された２つの受光領域は、前
    記第１の受光領域を挟むように配置されていることを特
    徴とする請求項１に記載の撮像素子。
  3. 【請求項３】 前記分離された２つの受光領域は、少な
    くとも前記撮影レンズの焦点状態を検出するために利用
    されることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
  4. 【請求項４】 前記分離された２つの受光領域は、前記
    撮影レンズの焦点状態を検出するため、及び、被写体を
    撮像するために利用されることを特徴とする請求項２に
    記載の撮像素子。
  5. 【請求項５】 前記第１の受光領域は、前記第２の受光
    領域に電荷を蓄積する時間を決定するために利用される
    ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項
    に記載の撮像素子。
  6. 【請求項６】 前記第１の受光領域に蓄積された電荷及
    び前記分離された２つの受光領域に各々蓄積された電荷
    を個別に出力する機能、及び、前記第１の受光領域に蓄
    積された電荷及び前記分離された２つの受光領域に各々
    蓄積された電荷の和を出力する機能を有することを特徴
    とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮
    像素子。
  7. 【請求項７】 前記分離された２つの受光領域の間隔
    は、前記第１の受光領域の中央部では相対的に狭く、前
    記第１の受光領域の両端部では相対的に広いことを特徴
    とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の撮
    像素子。
  8. 【請求項８】 前記第１の受光領域は、中央部では相対
    的に狭く、両端部では相対的に広いことを特徴とする請
    求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の撮像素子。
  9. 【請求項９】 前記第１の受光領域は、中央部では前記
    分離された２つの受光領域の各幅よりも狭く、両端部で
    は前記分離された２つの受光領域の各幅よりも広いこと
    を特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記
    載の撮像素子。
  10. 【請求項１０】 前記画素は、線対称な構造を有するこ
    とを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に
    記載の撮像素子。
  11. 【請求項１１】 前記第１の受光領域及び第２の受光領
    域で構成される領域は、実質的に正多角形であることを
    特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記
    載の撮像素子。
  12. 【請求項１２】 前記第１の受光領域及び前記第２の受
    光領域で構成される領域は、実質的に、正方形の各角を
    落とした形状を有することを特徴とする請求項１乃至請
    求項１０のいずれか１項に記載の撮像素子。
  13. 【請求項１３】 前記第１の受光領域及び前記第２の受
    光領域で構成される領域の上にマイクロレンズを更に有
    することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれ
    か１項に記載の撮像素子。
  14. 【請求項１４】 前記マイクロレンズは、撮影レンズの
    光軸を挟んだ瞳からの光束を前記分離された２つの受光
    領域にそれぞれ受光させることを特徴とする請求項１３
    記載の撮像素子。
  15. 【請求項１５】 前記分離された２つの受光領域は、撮
    影レンズの光軸を挟んだ瞳からの光束をそれぞれ受光す
    ることを特徴とする請求項２乃至請求項１２のいずれか
    １項に記載の撮像素子。
  16. 【請求項１６】 カメラであって、 請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の撮像素
    子と、 前記撮像素子を制御する制御部と、 を備え、前記制御部は、前記撮像素子を利用して前記撮
    影レンズの焦点状態を検出し、検出結果に従って前記撮
    影レンズを駆動して焦点調節を行うことを特徴とするカ
    メラ。
  17. 【請求項１７】 前記制御部は、焦点調節を行う際に、
    前記撮像素子の第１の受光領域の露光量に応じて、前記
    第２の受光領域に電荷を蓄積する時間を制御することを
    特徴とする請求項１６に記載のカメラ。
  18. 【請求項１８】 前記制御部は、焦点調節を行う際は、
    前記第１の受光領域に蓄積された電荷及び前記第２の受
    光領域に蓄積された電荷を個別に読み出し、撮影を行う
    際は、前記第１の受光領域に蓄積された電荷及び前記第
    ２の受光領域に蓄積された電荷の和を読み出すことを特
    徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のカメラ。
  19. 【請求項１９】 請求項１６乃至請求項１８のいずれか
    １項に記載のカメラを有することを特徴とする情報処理
    装置。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007282108A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Nikon Corp 撮像装置、カメラおよび画像処理方法
US7468746B2 (en) * 2003-01-17 2008-12-23 Fujifilm Corporation Digital camera
US7488923B2 (en) 2005-11-09 2009-02-10 Nikon Corporation Focus detection device, optical system and focus detection method
JP2010160313A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Sony Corp 撮像素子および撮像装置
US8139139B2 (en) 2007-08-13 2012-03-20 Panasonic Corporation Imaging apparatus with phase difference detecting sensor
JP2012128248A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Nikon Corp 撮像装置
WO2013094121A1 (ja) * 2011-12-21 2013-06-27 シャープ株式会社 撮像装置および電子情報機器
JP2014116472A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Canon Inc 固体撮像装置およびその製造方法
JP2016106472A (ja) * 2016-01-07 2016-06-16 株式会社ニコン 撮像装置
JP2018037672A (ja) * 2017-10-18 2018-03-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4243462B2 (ja) * 2002-08-19 2009-03-25 富士フイルム株式会社 固体撮像装置および受光素子の感度対応出力調整方法
JP4279562B2 (ja) * 2003-01-17 2009-06-17 富士フイルム株式会社 固体撮像装置の制御方法
US8446508B2 (en) * 2005-07-27 2013-05-21 Sony Corporation Solid state imaging device with optimized locations of internal electrical components
JP2007123414A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Fujifilm Corp 固体撮像素子
JP5098405B2 (ja) * 2007-04-11 2012-12-12 株式会社ニコン 撮像素子、焦点検出装置および撮像装置
JP5191168B2 (ja) * 2007-06-11 2013-04-24 株式会社ニコン 焦点検出装置および撮像装置
JP5537905B2 (ja) * 2009-11-10 2014-07-02 富士フイルム株式会社 撮像素子及び撮像装置
JP5888914B2 (ja) * 2011-09-22 2016-03-22 キヤノン株式会社 撮像装置およびその制御方法
JP6099373B2 (ja) * 2012-11-29 2017-03-22 オリンパス株式会社 固体撮像装置および電子カメラ
JP2017049318A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 キヤノン株式会社 焦点調節装置及びそれを用いた撮像装置及び焦点調節方法
JP6700751B2 (ja) * 2015-11-30 2020-05-27 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像装置の制御方法およびプログラム

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4185191A (en) * 1978-06-05 1980-01-22 Honeywell Inc. Range determination system
JPS55111928A (en) 1979-02-21 1980-08-29 Ricoh Co Ltd Automatic focusing device
US4410804A (en) 1981-07-13 1983-10-18 Honeywell Inc. Two dimensional image panel with range measurement capability
JPS58199307A (ja) * 1982-05-18 1983-11-19 Olympus Optical Co Ltd 合焦検出装置
JPS5999407A (ja) 1982-11-29 1984-06-08 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Ｔｔｌ方式の焦点検出装置
JPH0333708A (ja) 1990-07-03 1991-02-14 Minolta Camera Co Ltd ピント検出装置
US5245173A (en) * 1991-03-29 1993-09-14 Olympus Optical Co., Ltd. Automatic focal-point sensing apparatus sensing high and low magnification
JP3240648B2 (ja) 1991-11-01 2001-12-17 キヤノン株式会社 焦点検出装置
US5751354A (en) * 1994-04-28 1998-05-12 Canon Kabushiki Kaisha Image sensing apparatus and method with exposure performed based on focus evaluation values
JP3434621B2 (ja) 1995-06-14 2003-08-11 オリンパス光学工業株式会社 焦点検出及び測光光学系
US6195509B1 (en) * 1998-10-01 2001-02-27 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Exposure control apparatus for a camera
JP2000171846A (ja) 1998-10-01 2000-06-23 Asahi Optical Co Ltd カメラの露出制御装置
JP4007716B2 (ja) 1999-04-20 2007-11-14 オリンパス株式会社 撮像装置
JP2000330002A (ja) 1999-05-20 2000-11-30 Olympus Optical Co Ltd 測距装置
JP3731392B2 (ja) 1999-07-21 2006-01-05 コニカミノルタフォトイメージング株式会社 焦点検出装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7468746B2 (en) * 2003-01-17 2008-12-23 Fujifilm Corporation Digital camera
US7488923B2 (en) 2005-11-09 2009-02-10 Nikon Corporation Focus detection device, optical system and focus detection method
JP2007282108A (ja) * 2006-04-11 2007-10-25 Nikon Corp 撮像装置、カメラおよび画像処理方法
US8482657B2 (en) 2007-08-13 2013-07-09 Panasonic Corporation Imaging apparatus and camera
US8139139B2 (en) 2007-08-13 2012-03-20 Panasonic Corporation Imaging apparatus with phase difference detecting sensor
JP2010160313A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Sony Corp 撮像素子および撮像装置
JP2012128248A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Nikon Corp 撮像装置
WO2013094121A1 (ja) * 2011-12-21 2013-06-27 シャープ株式会社 撮像装置および電子情報機器
JPWO2013094121A1 (ja) * 2011-12-21 2015-04-27 シャープ株式会社 撮像装置および電子情報機器
US9979950B2 (en) 2011-12-21 2018-05-22 Sharp Kabushiki Kaisha Imaging device and electronic information instrument
JP2014116472A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Canon Inc 固体撮像装置およびその製造方法
JP2016106472A (ja) * 2016-01-07 2016-06-16 株式会社ニコン 撮像装置
JP2018037672A (ja) * 2017-10-18 2018-03-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ

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