JP2959142B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に適用
される固体撮像装置に関する。
される固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラ装置として、撮像レンズの
フォーカス制御を自動的に行ういわゆるオートフォーカ
ス機構が備わり、被写体に常に合焦状態となるようにし
たものがある。このオートフォーカス機構は、合焦方式
の原理から分類すると、測距方式とピント検出方式があ
る。測距方式は、被写体までの距離を測距し、これに応
じてレンズを位置制御するものである。ピント検出方式
は、撮像面でのピントを検出し、ピントが合った位置に
レンズを位置制御するものである。
フォーカス制御を自動的に行ういわゆるオートフォーカ
ス機構が備わり、被写体に常に合焦状態となるようにし
たものがある。このオートフォーカス機構は、合焦方式
の原理から分類すると、測距方式とピント検出方式があ
る。測距方式は、被写体までの距離を測距し、これに応
じてレンズを位置制御するものである。ピント検出方式
は、撮像面でのピントを検出し、ピントが合った位置に
レンズを位置制御するものである。
【０００３】ピント検出方式の一例を図５〜図７を参照
して説明すると、例えばピントが合った合焦時には、図
５のＡに示すように、撮像レンズｌの各部を通過した光
ａ0 ，ｂ0 ，ｃ0 が撮像面ｍに収束し、図５のＢに示す
ように、撮像面ｍでピントの合った像Ｚ0 が得られる。
そして、この図５に示す合焦状態よりもフォーカス位置
がずれていわゆる前ピン状態になると、図６のＡに示す
ように、撮像レンズｌの各部を通過した光ａ1 ，ｂ1 ，
ｃ1 が撮像面ｍよりも後に収束し、図６のＢに示すよう
に、撮像面ｍで各光がそれぞれ別の像Ｚａ1 ，Ｚｂ1 ，
Ｚｃ1 となってしまう。また、いわゆる後ピン状態にな
ると、図７のＡに示すように、撮像レンズｌの各部を通
過した光ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 が撮像面ｍよりも前で収束
し、図７のＢに示すように、撮像面ｍで各光がそれぞれ
別の像Ｚａ2 ，Ｚｂ2 ，Ｚｃ2 となってしまう。この場
合、前ピン状態と後ピン状態とでは、像のずれる方向が
逆になり、ずれる方向とずれ量を検知することで図５に
示す合焦状態にさせるオートフォーカス制御ができる。
この方式のオートフォーカス制御機構は、例えば特開昭
５４−１４５１３３号公報に記載されている。
して説明すると、例えばピントが合った合焦時には、図
５のＡに示すように、撮像レンズｌの各部を通過した光
ａ0 ，ｂ0 ，ｃ0 が撮像面ｍに収束し、図５のＢに示す
ように、撮像面ｍでピントの合った像Ｚ0 が得られる。
そして、この図５に示す合焦状態よりもフォーカス位置
がずれていわゆる前ピン状態になると、図６のＡに示す
ように、撮像レンズｌの各部を通過した光ａ1 ，ｂ1 ，
ｃ1 が撮像面ｍよりも後に収束し、図６のＢに示すよう
に、撮像面ｍで各光がそれぞれ別の像Ｚａ1 ，Ｚｂ1 ，
Ｚｃ1 となってしまう。また、いわゆる後ピン状態にな
ると、図７のＡに示すように、撮像レンズｌの各部を通
過した光ａ2 ，ｂ2 ，ｃ2 が撮像面ｍよりも前で収束
し、図７のＢに示すように、撮像面ｍで各光がそれぞれ
別の像Ｚａ2 ，Ｚｂ2 ，Ｚｃ2 となってしまう。この場
合、前ピン状態と後ピン状態とでは、像のずれる方向が
逆になり、ずれる方向とずれ量を検知することで図５に
示す合焦状態にさせるオートフォーカス制御ができる。
この方式のオートフォーカス制御機構は、例えば特開昭
５４−１４５１３３号公報に記載されている。
【０００４】ここで、このずれる方向とずれ量の検知
は、例えば複合プリズムと複数の受光素子とで構成され
るセンサで行われ、このセンサは撮像装置とは別に設置
される。即ち、図８に示すように、撮像レンズ１１を介
した像光を固体撮像装置１３の撮像面に結像させるよう
に光路が構成される場合、撮像レンズ１１と固体撮像装
置１３との間に、ビームスプリッタ１２を配置し、この
ビームスプリッタ１２で分岐された光をフォーカス位置
検出用のセンサ１４に入射させる。
は、例えば複合プリズムと複数の受光素子とで構成され
るセンサで行われ、このセンサは撮像装置とは別に設置
される。即ち、図８に示すように、撮像レンズ１１を介
した像光を固体撮像装置１３の撮像面に結像させるよう
に光路が構成される場合、撮像レンズ１１と固体撮像装
置１３との間に、ビームスプリッタ１２を配置し、この
ビームスプリッタ１２で分岐された光をフォーカス位置
検出用のセンサ１４に入射させる。
【０００５】このようにすることで、センサ１４で固体
撮像装置１３の撮像面での合焦状態が検出でき、このセ
ンサ１４の検出出力に応じて撮像レンズ１１を駆動させ
ることで、オートフォーカス制御ができる。
撮像装置１３の撮像面での合焦状態が検出でき、このセ
ンサ１４の検出出力に応じて撮像レンズ１１を駆動させ
ることで、オートフォーカス制御ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
ビームスプリッタを使用して固体撮像装置の撮像面に向
かう光を分岐させると、それだけ撮像光にロスが生じ、
撮像される画像が暗くなってしまう。また、合焦状態を
検出するセンサの構成も複雑である不都合があった。こ
のため、このような方式のオートフォーカス制御は、銀
塩フィルムによるスチルカメラに使用されることが多
く、合焦状態の検出と撮像とを同時に行う必要があるビ
デオカメラにはほとんど使用されていない。特に、３原
色等の複数の色成分に分離して、それぞれ別の撮像体で
撮像を行う３板式のビデオカメラに適用すると、色成分
の分離手段としてのビームスプリッタと合焦状態検出用
センサのためのビームスプリッタが必要になり、光路構
成が非常に複数になってしまい、実現が困難であった。
ビームスプリッタを使用して固体撮像装置の撮像面に向
かう光を分岐させると、それだけ撮像光にロスが生じ、
撮像される画像が暗くなってしまう。また、合焦状態を
検出するセンサの構成も複雑である不都合があった。こ
のため、このような方式のオートフォーカス制御は、銀
塩フィルムによるスチルカメラに使用されることが多
く、合焦状態の検出と撮像とを同時に行う必要があるビ
デオカメラにはほとんど使用されていない。特に、３原
色等の複数の色成分に分離して、それぞれ別の撮像体で
撮像を行う３板式のビデオカメラに適用すると、色成分
の分離手段としてのビームスプリッタと合焦状態検出用
センサのためのビームスプリッタが必要になり、光路構
成が非常に複数になってしまい、実現が困難であった。
【０００７】本発明の目的は、この種の方式のオートフ
ォーカス制御が、固体撮像装置を使用して簡単にできる
ようにすることにある。
ォーカス制御が、固体撮像装置を使用して簡単にできる
ようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図２に
示すように、マトリクス状に配置された複数の撮像子Ｄ
ａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥‥に被写体からの被撮像光が入
射され、撮像子Ｄａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥‥で被撮像光
が光電変換されて出力されるようになされた固体撮像装
置において、複数の撮像子Ｄａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥‥
の上面にそれぞれレンズＬａ，Ｌｂ，Ｌａ，Ｌｂ‥‥を
設けると共に、複数の撮像子Ｄａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥
‥の上面にそれぞれ設けられたレンズＬａ，Ｌｂ，Ｌ
ａ，Ｌｂ‥‥のうち互いに隣接した第１、第２のレンズ
Ｌａ，Ｌｂに、同一方向から入射した光が第１、第２の
レンズＬａ，Ｌｂの下面にそれぞれ位置する第１、第２
の撮像子Ｄａ，Ｄｂ上の異なる部分にそれぞれ入射する
ように、第１、第２のレンズＬａ，Ｌｂが位置決めさ
れ、第１、第２の撮像子Ｄａ，Ｄｂの出力信号の比較結
果に基づいて、合焦状態を検出するようにしたものであ
る。
示すように、マトリクス状に配置された複数の撮像子Ｄ
ａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥‥に被写体からの被撮像光が入
射され、撮像子Ｄａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥‥で被撮像光
が光電変換されて出力されるようになされた固体撮像装
置において、複数の撮像子Ｄａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥‥
の上面にそれぞれレンズＬａ，Ｌｂ，Ｌａ，Ｌｂ‥‥を
設けると共に、複数の撮像子Ｄａ，Ｄｂ，Ｄａ，Ｄｂ‥
‥の上面にそれぞれ設けられたレンズＬａ，Ｌｂ，Ｌ
ａ，Ｌｂ‥‥のうち互いに隣接した第１、第２のレンズ
Ｌａ，Ｌｂに、同一方向から入射した光が第１、第２の
レンズＬａ，Ｌｂの下面にそれぞれ位置する第１、第２
の撮像子Ｄａ，Ｄｂ上の異なる部分にそれぞれ入射する
ように、第１、第２のレンズＬａ，Ｌｂが位置決めさ
れ、第１、第２の撮像子Ｄａ，Ｄｂの出力信号の比較結
果に基づいて、合焦状態を検出するようにしたものであ
る。
【０００９】
【作用】このようにしたことで、第１、第２の撮像子Ｄ
ａ，Ｄｂの出力信号による２つの像が一致したとき、合
焦状態であると判断でき、この固体撮像装置の出力だけ
で合焦状態の検出ができ、合焦状態の検出用センサが不
用になる。
ａ，Ｄｂの出力信号による２つの像が一致したとき、合
焦状態であると判断でき、この固体撮像装置の出力だけ
で合焦状態の検出ができ、合焦状態の検出用センサが不
用になる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図２を参照
して説明する。
して説明する。
【００１１】図２は本例の固体撮像装置の要部を示す図
で、図１は本例の固体撮像装置を使用したビデオカメラ
の、オートフォーカス制御に関する回路構成を示した図
である。まず、図１を用いて固体撮像装置の配置状態を
説明すると、図中１は撮像レンズを示し、この撮像レン
ズ１を介して被写体よりの像光を、固体撮像装置（以下
ＣＣＤと称する）２の撮像面に結像させる。なお、撮像
レンズ１は実際には複数枚（群）のレンズで構成され、
この複数枚のレンズの内の一部のレンズでフォーカス調
整レンズが構成される。そしてＣＣＤ２は、受光部であ
る撮像子がマトリクス状に複数個（例えば４１万個）配
置され、この撮像子に蓄積した信号電荷を、各水平ライ
ン毎に順次読出して撮像信号とするものである。この場
合、本例においてはＣＣＤ２の撮像面の直前に、レンズ
アレー３を配置する。このレンズアレー３は、それぞれ
の撮像子に対応した微小な凸レンズがマトリクス状に配
置されて構成される。
で、図１は本例の固体撮像装置を使用したビデオカメラ
の、オートフォーカス制御に関する回路構成を示した図
である。まず、図１を用いて固体撮像装置の配置状態を
説明すると、図中１は撮像レンズを示し、この撮像レン
ズ１を介して被写体よりの像光を、固体撮像装置（以下
ＣＣＤと称する）２の撮像面に結像させる。なお、撮像
レンズ１は実際には複数枚（群）のレンズで構成され、
この複数枚のレンズの内の一部のレンズでフォーカス調
整レンズが構成される。そしてＣＣＤ２は、受光部であ
る撮像子がマトリクス状に複数個（例えば４１万個）配
置され、この撮像子に蓄積した信号電荷を、各水平ライ
ン毎に順次読出して撮像信号とするものである。この場
合、本例においてはＣＣＤ２の撮像面の直前に、レンズ
アレー３を配置する。このレンズアレー３は、それぞれ
の撮像子に対応した微小な凸レンズがマトリクス状に配
置されて構成される。
【００１２】図２は、このＣＣＤ２の各撮像子とレンズ
アレー３の各レンズとの配置状態を示す図で、所定水平
ラインの隣接する４画素の構成を示す。この図２におい
て、Ｄａ，ＤｂはＣＣＤ２の撮像子を示し、第１群の撮
像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとに別れている。また、
Ｌａ，Ｌｂはレンズアレー３のレンズを示し、第１群の
レンズＬａと第２群のレンズＬｂとに別れている。そし
て、ＣＣＤ２の撮像面には、各ラインで１個毎に第１群
の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとが配置してある。
そして、第１群の撮像子Ｄａの真上に第１群のレンズＬ
ａを配置し、第２群の撮像子Ｄｂの真上に第２群のレン
ズＬｂを配置する。そして、ＣＣＤ２を構成する全ての
水平ラインの各撮像子とレンズアレー３の各レンズと
を、同様に第１群と第２群とに分けて構成する。
アレー３の各レンズとの配置状態を示す図で、所定水平
ラインの隣接する４画素の構成を示す。この図２におい
て、Ｄａ，ＤｂはＣＣＤ２の撮像子を示し、第１群の撮
像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとに別れている。また、
Ｌａ，Ｌｂはレンズアレー３のレンズを示し、第１群の
レンズＬａと第２群のレンズＬｂとに別れている。そし
て、ＣＣＤ２の撮像面には、各ラインで１個毎に第１群
の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとが配置してある。
そして、第１群の撮像子Ｄａの真上に第１群のレンズＬ
ａを配置し、第２群の撮像子Ｄｂの真上に第２群のレン
ズＬｂを配置する。そして、ＣＣＤ２を構成する全ての
水平ラインの各撮像子とレンズアレー３の各レンズと
を、同様に第１群と第２群とに分けて構成する。
【００１３】そして本例においては、第１群の撮像子Ｄ
ａを、第１群のレンズＬａの中心軸に対して所定距離ｄ
だけ一方にずらして配置すると共に、第２群の撮像子Ｄ
ｂを、第２群のレンズＬｂの中心軸に対して所定距離ｄ
だけ他方にずらして配置する。
ａを、第１群のレンズＬａの中心軸に対して所定距離ｄ
だけ一方にずらして配置すると共に、第２群の撮像子Ｄ
ｂを、第２群のレンズＬｂの中心軸に対して所定距離ｄ
だけ他方にずらして配置する。
【００１４】このように配置したことで、第１群の撮像
子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとで、受光角度に選択性を
持つようになる。即ち、例えば第１群の撮像子Ｄａ，第
２群の撮像子Ｄｂ共に、レンズＬａ，Ｌｂの中心軸を通
過する光ａは、それぞれの撮像子Ｄａ，Ｄｂに到達する
が、一方に所定角度ずれてレンズＬａ，Ｌｂに入射した
光ｂは、第２群の撮像子Ｄｂにだけ到達し、第１群の撮
像子Ｄａにはこの光ｂは到達しない。また、他方に所定
角度ずれてレンズＬａ，Ｌｂに入射した光ｃは、第１群
の撮像子Ｄａにだけ到達し、第２群の撮像子Ｄｂにはこ
の光ｃは到達しない。
子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとで、受光角度に選択性を
持つようになる。即ち、例えば第１群の撮像子Ｄａ，第
２群の撮像子Ｄｂ共に、レンズＬａ，Ｌｂの中心軸を通
過する光ａは、それぞれの撮像子Ｄａ，Ｄｂに到達する
が、一方に所定角度ずれてレンズＬａ，Ｌｂに入射した
光ｂは、第２群の撮像子Ｄｂにだけ到達し、第１群の撮
像子Ｄａにはこの光ｂは到達しない。また、他方に所定
角度ずれてレンズＬａ，Ｌｂに入射した光ｃは、第１群
の撮像子Ｄａにだけ到達し、第２群の撮像子Ｄｂにはこ
の光ｃは到達しない。
【００１５】ここで、図１による構成の説明に戻ると、
図中４は駆動パルス発生回路を示し、この駆動パルス発
生回路４が出力するパルスに同期して、ＣＣＤ２の各撮
像子Ｄａ，Ｄｂに蓄積した信号電荷を各水平ライン毎に
読出す。そして、読出された信号電荷を出力回路５に供
給し、この出力回路５で電荷量に応じて信号レベルが変
化する撮像信号とし、この撮像信号を撮像信号出力端子
６を介して後段の映像信号処理回路（図示せず）に供給
し、所定のフォーマットの映像信号に変換する。この場
合、この出力回路５が出力する撮像信号には、第１群の
撮像子Ｄａが蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓａと、
第２群の撮像子Ｄｂが蓄積した信号電荷による撮像信号
Ｓｂとが順次得られる撮像信号（Ｓａ＋Ｓｂ）が出力さ
れる。
図中４は駆動パルス発生回路を示し、この駆動パルス発
生回路４が出力するパルスに同期して、ＣＣＤ２の各撮
像子Ｄａ，Ｄｂに蓄積した信号電荷を各水平ライン毎に
読出す。そして、読出された信号電荷を出力回路５に供
給し、この出力回路５で電荷量に応じて信号レベルが変
化する撮像信号とし、この撮像信号を撮像信号出力端子
６を介して後段の映像信号処理回路（図示せず）に供給
し、所定のフォーマットの映像信号に変換する。この場
合、この出力回路５が出力する撮像信号には、第１群の
撮像子Ｄａが蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓａと、
第２群の撮像子Ｄｂが蓄積した信号電荷による撮像信号
Ｓｂとが順次得られる撮像信号（Ｓａ＋Ｓｂ）が出力さ
れる。
【００１６】また、出力回路５が出力する撮像信号（Ｓ
ａ＋Ｓｂ）を分離回路７に供給する。そして、駆動パル
ス発生回路４が出力するパルスを、この分離回路７にも
供給し、このパルスに同期して、第１群の撮像子Ｄａが
蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓａと、第２群の撮像
子Ｄｂが蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓｂとに分離
する。そして、この分離した撮像信号Ｓａと撮像信号Ｓ
ｂとを、比較回路８に供給する。この比較回路８では、
撮像信号Ｓａによって構成される像と撮像信号Ｓｂによ
って構成される像を比較し、そのずれの結果をレンズ駆
動回路９に供給する。このレンズ駆動回路９は、比較回
路８での比較結果に基づいて撮像レンズ１のフォーカス
調整レンズを駆動させる駆動信号を作成し、この駆動信
号をレンズ駆動用モータ１０に供給し、フォーカス調整
レンズを所定位置に移動させる。この場合、レンズ駆動
回路９では、予め設定された所定範囲内の画素の撮像信
号についての比較結果だけを用いて、駆動信号を作成す
る。なお、この駆動信号の作成に使用する画素範囲の設
定は、合焦状態を検出する範囲に応じて行われる。そし
て、この駆動信号としては、撮像信号Ｓａによる像と撮
像信号Ｓｂによる像とが等しいとき、レンズ駆動用モー
タ１０を停止させてフォーカス調整レンズを固定させ、
撮像信号Ｓａによる像と撮像信号Ｓｂによる像とにずれ
があるとき、そのずれの方向に応じて、対応した方向に
フォーカス調整レンズを移動させるようにレンズ駆動用
モータ１０を駆動させる。
ａ＋Ｓｂ）を分離回路７に供給する。そして、駆動パル
ス発生回路４が出力するパルスを、この分離回路７にも
供給し、このパルスに同期して、第１群の撮像子Ｄａが
蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓａと、第２群の撮像
子Ｄｂが蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓｂとに分離
する。そして、この分離した撮像信号Ｓａと撮像信号Ｓ
ｂとを、比較回路８に供給する。この比較回路８では、
撮像信号Ｓａによって構成される像と撮像信号Ｓｂによ
って構成される像を比較し、そのずれの結果をレンズ駆
動回路９に供給する。このレンズ駆動回路９は、比較回
路８での比較結果に基づいて撮像レンズ１のフォーカス
調整レンズを駆動させる駆動信号を作成し、この駆動信
号をレンズ駆動用モータ１０に供給し、フォーカス調整
レンズを所定位置に移動させる。この場合、レンズ駆動
回路９では、予め設定された所定範囲内の画素の撮像信
号についての比較結果だけを用いて、駆動信号を作成す
る。なお、この駆動信号の作成に使用する画素範囲の設
定は、合焦状態を検出する範囲に応じて行われる。そし
て、この駆動信号としては、撮像信号Ｓａによる像と撮
像信号Ｓｂによる像とが等しいとき、レンズ駆動用モー
タ１０を停止させてフォーカス調整レンズを固定させ、
撮像信号Ｓａによる像と撮像信号Ｓｂによる像とにずれ
があるとき、そのずれの方向に応じて、対応した方向に
フォーカス調整レンズを移動させるようにレンズ駆動用
モータ１０を駆動させる。
【００１７】このようにして本例のビデオカメラを構成
したことで、ＣＣＤ２の撮像信号に基づいてオートフォ
ーカス制御が行える。即ち、ＣＣＤ２の出力回路５から
出力される撮像信号（Ｓａ＋Ｓｂ）を分離回路７で、第
１群の撮像子Ｄａが蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓ
ａと、第２群の撮像子Ｄｂが蓄積した信号電荷による撮
像信号Ｓｂとに分離した後、比較回路８で両撮像信号Ｓ
ａ，Ｓｂによる像のずれを検出することで、合焦状態に
あるか否かが判別できる。この判別は、従来例として図
５〜図７で説明した合焦状態，前ピン状態，後ピン状態
の検出と同様の原理に基づいて行われるものである。
したことで、ＣＣＤ２の撮像信号に基づいてオートフォ
ーカス制御が行える。即ち、ＣＣＤ２の出力回路５から
出力される撮像信号（Ｓａ＋Ｓｂ）を分離回路７で、第
１群の撮像子Ｄａが蓄積した信号電荷による撮像信号Ｓ
ａと、第２群の撮像子Ｄｂが蓄積した信号電荷による撮
像信号Ｓｂとに分離した後、比較回路８で両撮像信号Ｓ
ａ，Ｓｂによる像のずれを検出することで、合焦状態に
あるか否かが判別できる。この判別は、従来例として図
５〜図７で説明した合焦状態，前ピン状態，後ピン状態
の検出と同様の原理に基づいて行われるものである。
【００１８】ここで、図５のＢに示した合焦状態にある
一点に収束した像Ｚ0 のＣＣＤ２への入射状態について
考えると、所定の範囲内の隣接する第１群の撮像子Ｄａ
と第２群の撮像子Ｄｂとにこのピントの合った像Ｚ0 が
入射したとすると、第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像
子Ｄｂとの何れにも、同様の像が結像する。ところが、
図６のＢ或いは図７のＢに示したように、合焦状態でな
い像光が入射すると、所定の角度以上で入射する光ａと
光ｃとは、それぞれの撮像子Ｄａ，Ｄｂが選択的に受光
するので、第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂ上
に結像する像にはずれが生じる。
一点に収束した像Ｚ0 のＣＣＤ２への入射状態について
考えると、所定の範囲内の隣接する第１群の撮像子Ｄａ
と第２群の撮像子Ｄｂとにこのピントの合った像Ｚ0 が
入射したとすると、第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像
子Ｄｂとの何れにも、同様の像が結像する。ところが、
図６のＢ或いは図７のＢに示したように、合焦状態でな
い像光が入射すると、所定の角度以上で入射する光ａと
光ｃとは、それぞれの撮像子Ｄａ，Ｄｂが選択的に受光
するので、第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂ上
に結像する像にはずれが生じる。
【００１９】ここで、図５のＢに示した合焦状態にある
一点に収束した像Ｚ0 のＣＣＤ２への入射状態について
考えると、所定の範囲内の隣接する第１群の撮像子Ｄａ
と第２群の撮像子Ｄｂとにこのピントの合った像Ｚ0 が
入射したとすると、第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像
子Ｄｂとの何れにも、同様の光量の像光が入射して、蓄
積する電荷量が隣接する撮像子Ｄａ，Ｄｂで等しくな
る。ところが、図６のＢ或いは図７のＢに示したよう
に、合焦状態でない像光が入射すると、所定の角度以上
で入射する光ｂと光ｃとは、それぞれの撮像子Ｄａ，Ｄ
ｂが選択的に受光するので、各隣接画素間での受光光量
が等しくなくなる。
一点に収束した像Ｚ0 のＣＣＤ２への入射状態について
考えると、所定の範囲内の隣接する第１群の撮像子Ｄａ
と第２群の撮像子Ｄｂとにこのピントの合った像Ｚ0 が
入射したとすると、第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像
子Ｄｂとの何れにも、同様の光量の像光が入射して、蓄
積する電荷量が隣接する撮像子Ｄａ，Ｄｂで等しくな
る。ところが、図６のＢ或いは図７のＢに示したよう
に、合焦状態でない像光が入射すると、所定の角度以上
で入射する光ｂと光ｃとは、それぞれの撮像子Ｄａ，Ｄ
ｂが選択的に受光するので、各隣接画素間での受光光量
が等しくなくなる。
【００２０】従って、所定の範囲内の第１群の撮像子Ｄ
ａが出力する撮像信号Ｓａによる像と、第２群の撮像子
Ｄｂが出力する撮像信号Ｓｂによる像とは、合焦状態で
ない像光が入射するとその像に位相的なずれが生じ、焦
点のずれを像のずれとして検出できる。このとき、前ピ
ン状態の場合と後ピン状態の場合とでは、像のずれる方
向が逆になり、またその像のずれの量の大小でピントの
ずれ量を知ることができる。
ａが出力する撮像信号Ｓａによる像と、第２群の撮像子
Ｄｂが出力する撮像信号Ｓｂによる像とは、合焦状態で
ない像光が入射するとその像に位相的なずれが生じ、焦
点のずれを像のずれとして検出できる。このとき、前ピ
ン状態の場合と後ピン状態の場合とでは、像のずれる方
向が逆になり、またその像のずれの量の大小でピントの
ずれ量を知ることができる。
【００２１】このため、比較回路８で判別した両撮像信
号Ｓａ，Ｓｂのずれが少なくなるように、撮像レンズ１
のフォーカス調整状態を変化させることで、合焦状態に
近づき、最も両撮像信号Ｓａ，Ｓｂの差が少なくなった
とき、合焦状態と判断して撮像レンズ１のフォーカス調
整を停止させることで、自動的にフォーカス調整を行う
オートフォーカス制御が行われる。
号Ｓａ，Ｓｂのずれが少なくなるように、撮像レンズ１
のフォーカス調整状態を変化させることで、合焦状態に
近づき、最も両撮像信号Ｓａ，Ｓｂの差が少なくなった
とき、合焦状態と判断して撮像レンズ１のフォーカス調
整を停止させることで、自動的にフォーカス調整を行う
オートフォーカス制御が行われる。
【００２２】このようにして行われるオートフォーカス
制御は、ＣＣＤ２が出力する撮像信号に基づいて行われ
るので、合焦状態の判定用の専用のセンサとこのセンサ
へ撮像光を分岐させる手段が必要なく、それだけ構成が
簡単であると共に、撮像レンズ１を通過した像光を焦点
検出用のセンサに分岐させる必要がないので、ＣＣＤ２
の撮像面に到達する像光にロスがなく、明るい像光を撮
像することができる。このため、合焦状態の判定を連続
的に行う必要のあるビデオカメラに好適であり、３原色
等の複数の色成分に分離して、それぞれ別の撮像体で撮
像を行う３板式のビデオカメラにも本例の方式によるオ
ートフォーカス制御を適用することが可能になる。
制御は、ＣＣＤ２が出力する撮像信号に基づいて行われ
るので、合焦状態の判定用の専用のセンサとこのセンサ
へ撮像光を分岐させる手段が必要なく、それだけ構成が
簡単であると共に、撮像レンズ１を通過した像光を焦点
検出用のセンサに分岐させる必要がないので、ＣＣＤ２
の撮像面に到達する像光にロスがなく、明るい像光を撮
像することができる。このため、合焦状態の判定を連続
的に行う必要のあるビデオカメラに好適であり、３原色
等の複数の色成分に分離して、それぞれ別の撮像体で撮
像を行う３板式のビデオカメラにも本例の方式によるオ
ートフォーカス制御を適用することが可能になる。
【００２３】なお、上述実施例においては、ＣＣＤ２に
おいて第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとを単
に１画素ずつ交互に配置するようにしたが、例えば図３
に示すように、或る水平ラインの所定位置に第１群の撮
像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとを配置したとき、次の
水平ラインでは第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄ
ｂとが逆に配置される（即ち、第１群の撮像子Ｄａ，第
２群の撮像子Ｄｂ‥‥と並んだ水平ラインの次では第２
群の撮像子Ｄｂ，第１群の撮像子Ｄａ‥‥の順序で並
ぶ）ようにし、斜め方向の像のずれを検出できるように
しても良い。このようにすることで、像のずれ（即ち焦
点のずれ）の検出精度がより高くなる。なおこの場合
に、図３ではレンズＬａ，Ｌｂを等間隔で配置して、撮
像子Ｄａ，Ｄｂの配置位置をこのレンズＬａ，Ｌｂに対
して所定距離ｄだけずらすようにしたが、逆に撮像子Ｄ
ａ，Ｄｂを等間隔で配置して、レンズＬａ，Ｌｂを撮像
子Ｄａ，Ｄｂに対して所定距離ｄだけずらすようにして
も良い。
おいて第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとを単
に１画素ずつ交互に配置するようにしたが、例えば図３
に示すように、或る水平ラインの所定位置に第１群の撮
像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄｂとを配置したとき、次の
水平ラインでは第１群の撮像子Ｄａと第２群の撮像子Ｄ
ｂとが逆に配置される（即ち、第１群の撮像子Ｄａ，第
２群の撮像子Ｄｂ‥‥と並んだ水平ラインの次では第２
群の撮像子Ｄｂ，第１群の撮像子Ｄａ‥‥の順序で並
ぶ）ようにし、斜め方向の像のずれを検出できるように
しても良い。このようにすることで、像のずれ（即ち焦
点のずれ）の検出精度がより高くなる。なおこの場合
に、図３ではレンズＬａ，Ｌｂを等間隔で配置して、撮
像子Ｄａ，Ｄｂの配置位置をこのレンズＬａ，Ｌｂに対
して所定距離ｄだけずらすようにしたが、逆に撮像子Ｄ
ａ，Ｄｂを等間隔で配置して、レンズＬａ，Ｌｂを撮像
子Ｄａ，Ｄｂに対して所定距離ｄだけずらすようにして
も良い。
【００２４】また、ＣＣＤ２の各撮像子の上に配置した
レンズアレーの微小レンズは、ＣＣＤ２の撮像面に平行
に所定距離ｄだけずらすようにしたが、図４に示すよう
に、レンズアレー３′の各レンズＬａ′，Ｌｂ′を、Ｃ
ＣＤ２′の各撮像子Ｄａ′，Ｄｂ′の真上に所定角度θ
だけそれぞれ異なる方向に傾斜させて配置するようにし
ても良い。このようにすることで、各群の撮像子Ｄ
ａ′，Ｄｂ′で入射角度による受光状態の選択性を持つ
ようになり、上述したＣＣＤ２と同様の効果が得られ
る。
レンズアレーの微小レンズは、ＣＣＤ２の撮像面に平行
に所定距離ｄだけずらすようにしたが、図４に示すよう
に、レンズアレー３′の各レンズＬａ′，Ｌｂ′を、Ｃ
ＣＤ２′の各撮像子Ｄａ′，Ｄｂ′の真上に所定角度θ
だけそれぞれ異なる方向に傾斜させて配置するようにし
ても良い。このようにすることで、各群の撮像子Ｄ
ａ′，Ｄｂ′で入射角度による受光状態の選択性を持つ
ようになり、上述したＣＣＤ２と同様の効果が得られ
る。
【００２５】また、本発明は上述実施例に限らず、その
他種々の構成が取り得ることは勿論である。
他種々の構成が取り得ることは勿論である。
【００２６】
【発明の効果】本発明の固体撮像装置によると、隣接す
る第１，第２の撮像子に入力角度による受光状態の選択
性を持たせるようにしたことで、この第１、第２の撮像
子の出力信号が同じ位相であるとき、合焦状態であると
判断でき、この固体撮像装置の出力だけで合焦状態の検
出ができ、合焦状態の検出用センサ等が不用になり、簡
単で効率の良い構成で合焦状態の検出ができる。
る第１，第２の撮像子に入力角度による受光状態の選択
性を持たせるようにしたことで、この第１、第２の撮像
子の出力信号が同じ位相であるとき、合焦状態であると
判断でき、この固体撮像装置の出力だけで合焦状態の検
出ができ、合焦状態の検出用センサ等が不用になり、簡
単で効率の良い構成で合焦状態の検出ができる。
【図１】本発明の一実施例による固体撮像装置を使用し
たビデオカメラの回路構成を示す構成図である。
たビデオカメラの回路構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例による固体撮像装置の要部を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図３】本発明の固体撮像装置の他の実施例の要部を示
す構成図である。
す構成図である。
【図４】本発明の固体撮像装置の他の実施例の要部を示
す構成図である。
す構成図である。
【図５】合焦状態を示す説明図である。
【図６】前ピン状態を示す説明図である。
【図７】後ピン状態を示す説明図である。
【図８】従来のオートフォーカス制御用センサの配置例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
１ 撮像レンズ ２ 固体撮像装置（ＣＣＤ） ３ レンズアレー ４ 駆動パルス発生回路 ５ 出力回路 ６ 撮像信号出力端子 ７ 分離回路 ８ 比較回路 ９ レンズ駆動回路 １０ レンズ駆動用モータ Ｄａ 第１群の撮像子 Ｄｂ 第２群の撮像子 Ｌａ 第１群のレンズ Ｌｂ 第２群のレンズ
Claims (1)
- 【請求項１】 マトリクス状に配置された複数の撮像子
に被写体からの被撮像光が入射され、上記撮像子で上記
被撮像光が光電変換されて出力されるようになされた固
体撮像装置において、上記複数の撮像子の上面にそれぞ
れレンズを設けると共に、上記複数の撮像子の上面にそ
れぞれ設けられたレンズのうち互いに隣接した第１，第
２のレンズに、同一方向から入射した光が上記第１，第
２のレンズの下面にそれぞれ位置する第１，第２の撮像
子上の異なる部分にそれぞれ入射するように、上記第
１，第２のレンズが位置決めされ、上記第１，第２の撮
像子の出力信号の比較結果に基づいて、合焦状態を検出
するようにしたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028777A JP2959142B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3028777A JP2959142B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04267211A JPH04267211A (ja) | 1992-09-22 |
| JP2959142B2 true JP2959142B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=12257836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3028777A Expired - Fee Related JP2959142B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959142B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049472A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 |
| WO2011061998A1 (ja) | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
| US8111982B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-02-07 | Fujifilm Corporation | Imaging device and electronic camera |
| US8471952B2 (en) | 2009-09-09 | 2013-06-25 | Fujifilm Corporation | Image pickup apparatus |
| US8654227B2 (en) | 2008-11-14 | 2014-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detection apparatus, focus detection method, and image sensing apparatus |
| US8913175B2 (en) | 2008-11-27 | 2014-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing element and image sensing apparatus for detecting a focus state of a photographing lens |
| US9571760B2 (en) | 2013-05-21 | 2017-02-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic sensor and method for controlling the same |
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|---|---|---|---|---|
| JP3774597B2 (ja) * | 1999-09-13 | 2006-05-17 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP4720508B2 (ja) | 2006-01-05 | 2011-07-13 | 株式会社ニコン | 撮像素子および撮像装置 |
| JP5045012B2 (ja) * | 2006-07-20 | 2012-10-10 | 株式会社ニコン | 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 |
| JP4992481B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2012-08-08 | 株式会社ニコン | 焦点検出装置および撮像装置 |
| JP4567712B2 (ja) * | 2007-07-30 | 2010-10-20 | オリンパス株式会社 | 撮像装置 |
| JP5225151B2 (ja) | 2008-03-11 | 2013-07-03 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び画像処理方法 |
| CN102713713B (zh) | 2009-10-13 | 2016-01-27 | 佳能株式会社 | 焦点调节设备和焦点调节方法 |
| CN103003944B (zh) | 2010-07-12 | 2016-01-20 | 富士胶片株式会社 | 固态成像装置 |
| JP5676962B2 (ja) | 2010-08-03 | 2015-02-25 | キヤノン株式会社 | 焦点検出装置および撮像装置 |
| JP5762002B2 (ja) | 2011-01-06 | 2015-08-12 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP5947601B2 (ja) | 2012-04-10 | 2016-07-06 | キヤノン株式会社 | 焦点検出装置、その制御方法および撮像装置 |
| JP6053347B2 (ja) | 2012-06-25 | 2016-12-27 | キヤノン株式会社 | 撮像装置およびその制御方法ならびにプログラム |
| JP6295526B2 (ja) * | 2013-07-11 | 2018-03-20 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および電子機器 |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP3028777A patent/JP2959142B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8654227B2 (en) | 2008-11-14 | 2014-02-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Focus detection apparatus, focus detection method, and image sensing apparatus |
| US8913175B2 (en) | 2008-11-27 | 2014-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing element and image sensing apparatus for detecting a focus state of a photographing lens |
| JP2011049472A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 |
| US8471952B2 (en) | 2009-09-09 | 2013-06-25 | Fujifilm Corporation | Image pickup apparatus |
| US8111982B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-02-07 | Fujifilm Corporation | Imaging device and electronic camera |
| WO2011061998A1 (ja) | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置 |
| US8102460B2 (en) | 2009-11-20 | 2012-01-24 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device |
| US9571760B2 (en) | 2013-05-21 | 2017-02-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic sensor and method for controlling the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04267211A (ja) | 1992-09-22 |
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