JP2017188633A - Imaging device and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device having a plurality of division patterns of photoelectric converter parts suitable for focus detection, with the reduction of an influence on an imaged image.SOLUTION: An imaging device includes a pixel part including a first pixel group and a second pixel group having a plurality of pixels. Each pixel included in the first pixel group and the second pixel group includes: a plurality of photoelectric converter parts; and a plurality of transfer gates, each corresponding to each of the plurality of photoelectric converter parts and having a transfer gate electrode which covers the same partial region of each photoelectric converter part. An average position of the centroid positions of light receivable regions of the plurality of photoelectric converter parts, which are included in each pixel of the first pixel group, and an average position of the centroid positions of light receivable regions of the plurality of photoelectric converter parts, which are included in each pixel of the second pixel group, are in mutually different pixel positions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は撮像素子及び撮像装置に関し、特に焦点検出機能を有する画素を含む撮像素子及び撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging element and an imaging apparatus, and more particularly to an imaging element and an imaging apparatus that include pixels having a focus detection function.

動画や静止画が記録可能な電子カメラにおいて、画像記録用の撮像素子を用いて位相差検出方式の焦点検出を実現する技術が提案されている。この撮像面位相差検出方式では、撮影光学系の射出瞳を通過した光束を一組の焦点検出用受光素子群で受光し、その受光量に応じて出力される１対２像の信号波形のずれ量、すなわち、光束の瞳分割方向に生ずる相対的位置ずれ量を検出する。そして、検出した相対的位置ずれ量から、撮影光学系の焦点ずれ量（デフォーカス量）を求める。この撮像面位相差検出方式による焦点検出の特性として、焦点検出用画素の配列や該画素の瞳分割特性形状に依存する特性があるため、焦点検出の特性を向上させるための画素内構造や配列に関する様々な技術が提案されている。   In an electronic camera capable of recording a moving image or a still image, a technique for realizing focus detection by a phase difference detection method using an image recording image sensor has been proposed. In this imaging plane phase difference detection method, a pair of focus detection light receiving element groups receives a light beam that has passed through the exit pupil of the photographing optical system, and a signal waveform of a one-to-two image that is output according to the amount of received light. A deviation amount, that is, a relative positional deviation amount generated in the pupil division direction of the light beam is detected. Then, a defocus amount (defocus amount) of the photographing optical system is obtained from the detected relative positional shift amount. As the characteristics of focus detection by this imaging surface phase difference detection method, there are characteristics depending on the array of focus detection pixels and the pupil division characteristic shape of the pixels, so the structure and arrangement in the pixel for improving the focus detection characteristics Various techniques have been proposed.

特許文献１には、光電変換部の分割位置が異なる複数の画素列を備え、マイクロレンズの偏心誤差や、交換レンズの種類や像高による瞳変化に応じて、最適な画素列を選択することで、画素出力のアンバランスを軽減させることが開示されている。   Patent Document 1 includes a plurality of pixel columns having different division positions of the photoelectric conversion unit, and selects an optimal pixel column in accordance with a decentration error of a microlens, a pupil change due to an interchangeable lens type and an image height, and the like. Thus, it is disclosed to reduce imbalance of pixel output.

特開２００９−０１５１６４号公報JP 2009-015164 A

しかしながら、特許文献１のように光電変換部の分割位置が像高によって異なる構成を実現する場合、光電変換部から浮遊拡散領域へ電荷を転送する転送ゲート電極が遮光材料であるために、画素として光学特性のアンバランスを新たに生み出してしまう。   However, when realizing a configuration in which the division position of the photoelectric conversion unit is different depending on the image height as in Patent Document 1, the transfer gate electrode that transfers charges from the photoelectric conversion unit to the floating diffusion region is a light-shielding material. It creates new imbalance of optical properties.

ここで、転送ゲート電極に起因する画素の光学特性のアンバランスについて、説明する。図５は、特許文献１に開示された、光電変換部の分割位置を異ならせた画素群を有する撮像素子の画素構造と、この画素構造が切り出す瞳面上の様子を説明するための模式図である。   Here, the unbalance of the optical characteristics of the pixel caused by the transfer gate electrode will be described. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a pixel structure of an image sensor having a pixel group with different division positions of the photoelectric conversion unit disclosed in Patent Document 1, and a state on a pupil plane cut out by the pixel structure. It is.

図５（ａ）中には２行２列の画素配列が描かれており、１行目（画素群Ａ）、２行目（画素群Ｂ）で分割中心位置が異なっている構造をとることで、焦点検出信号の受光光量のアンバランスを軽減させている。図５に示した分割中心位置の異なる光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂのそれぞれに対応した転送ゲート電極４０３が、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂに一部覆い被さる形で配設される。転送ゲート電極４０３は、隣接する浮遊拡散領域４０４との間で信号電荷のポテンシャルを制御する。   In FIG. 5A, a pixel array of 2 rows and 2 columns is drawn, and the division center position is different in the first row (pixel group A) and the second row (pixel group B). Thus, the unbalance of the received light amount of the focus detection signal is reduced. The transfer gate electrode 403 corresponding to each of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b having different division center positions shown in FIG. 5 is disposed so as to partially cover the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b. Is done. The transfer gate electrode 403 controls the potential of the signal charge between the adjacent floating diffusion region 404.

転送ゲート電極４０３は転送効率を考慮し、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂそれぞれの幅に合わせて設計される。転送ゲート電極４０３は遮光部材であることから、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂの光電変換領域を光学的に遮光することとなる。分割中心位置を異ならせた光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂの構成では、分割中心位置の異なる画素群Ａと画素群Ｂで、転送ゲート電極４０３が光学的に光電変換部４０１ａ、４０１ｂおよび４０２ａ、４０２ｂを制限する領域が異なってしまう。   The transfer gate electrode 403 is designed in accordance with the widths of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b in consideration of transfer efficiency. Since the transfer gate electrode 403 is a light shielding member, the photoelectric conversion regions of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b are optically shielded. In the configuration of the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b with different division center positions, the transfer gate electrode 403 is optically photoelectrically converted into the photoelectric conversion units 401a, 401b, and pixel groups B and B in different division center positions. The regions that limit 402a and 402b are different.

図５（ｂ）は画素群Ａの画素が、また、図５（ｃ）は画素群Ｂの画素が、瞳面上で光束を分離する様子を示した模式図であり、図５（ａ）に示す画素が瞳面上に投影された形状を図の上部に示している。図５（ｂ）、（ｃ）において、領域４２０が、画素が受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域４２１ａ、４２１ｂ、４２２ａ、４２２ｂはそれぞれ、光電変換部４０１ａ、４０１ｂ、４０２ａ、４０２ｂが受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域４２３は、転送ゲート電極４０３による遮光の影響を受ける瞳領域の範囲を示している。   FIG. 5B is a schematic diagram showing a state in which the pixels of the pixel group A and the pixel of the pixel group B separate the light beams on the pupil plane, and FIG. The shape of the projected pixels on the pupil plane is shown in the upper part of the figure. 5B and 5C, a region 420 indicates the range of the pupil region that the pixel receives. Regions 421a, 421b, 422a, and 422b indicate ranges of pupil regions received by the photoelectric conversion units 401a, 401b, 402a, and 402b, respectively. A region 423 indicates a range of a pupil region that is affected by light shielding by the transfer gate electrode 403.

中央に配置された円４１０は、撮像素子に取り付けられる結像光学系の絞り枠が切り出す範囲を示している。そのため、実際には、この円４１０の内側の領域が、画素が受光する範囲となる。説明を簡略化するため、図５（ｂ）、（ｃ）においては、撮像素子に取り付けられた結像光学系の射出瞳距離Ｄｌは撮像素子の設定瞳距離Ｄｓとほぼ等価であり、円４１０は、中央像高の画素から観測される絞り枠を描画したものである。図５（ｂ）、（ｃ）に示す通り、画素群Ａと画素群Ｂとで転送ゲート電極４０３が光学的に遮光する領域が異なってしまうために、画素群Ａと画素群Ｂが絞り枠を経て切り出す受光可能領域の形状に差が生じる。このため、画素群Ａと画素群Ｂとで、受光可能領域の重心が異なってしまい、撮像画像として好ましくない横縞が発生してしまう要因となっていた。   A circle 410 arranged in the center indicates a range cut out by a diaphragm frame of the imaging optical system attached to the image sensor. Therefore, in practice, the area inside this circle 410 is the range in which the pixels receive light. In order to simplify the explanation, in FIGS. 5B and 5C, the exit pupil distance Dl of the imaging optical system attached to the image sensor is substantially equivalent to the set pupil distance Ds of the image sensor, and a circle 410 Is a drawing of the aperture frame observed from the pixel of the central image height. As shown in FIGS. 5B and 5C, the area where the transfer gate electrode 403 is optically shielded differs between the pixel group A and the pixel group B. A difference occurs in the shape of the light-receiving area that is cut out through the process. For this reason, the center of gravity of the light receiving area is different between the pixel group A and the pixel group B, which is a factor that causes undesirable horizontal stripes as a captured image.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce the influence on a captured image while having a plurality of photoelectric conversion unit division patterns suitable for focus detection.

上記目的を達成するために、本発明の撮像素子は、複数の画素から成り、第１の画素群と第２の画素群とを含む画素部を有し、前記第１の画素群と前記第２の画素群に含まれる各画素が、複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部それぞれに対応し、各光電変換部における同じ一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置の平均位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image pickup device of the present invention includes a plurality of pixels, a pixel portion including a first pixel group and a second pixel group, and the first pixel group and the first pixel group. Each pixel included in the two pixel groups includes a plurality of photoelectric conversion units, and a plurality of transfer gates corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units and having a transfer gate electrode covering the same partial region in each photoelectric conversion unit; , And an average position of barycentric positions of light receiving regions of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group, and the plurality of pixels included in each pixel of the second pixel group The average position of the barycentric positions of the light receivable areas of the photoelectric conversion unit is different from each other in each pixel.

本発明によれば、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the influence on a captured image while having a plurality of photoelectric conversion unit division patterns suitable for focus detection.

本発明の第１の実施形態における撮像素子の画素構成および結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the pixel structure of the image pick-up element in the 1st Embodiment of this invention, and the mode on the pupil plane of an imaging optical system. 第１の実施形態にかかる像高Ｘ１における画素と結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the mode on the pupil surface of the pixel and imaging optical system in image height X1 concerning 1st Embodiment. 第２の実施形態における撮像素子の画素構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the pixel structure of the image pick-up element in 2nd Embodiment. 第３の実施形態における撮像装置の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the imaging device in 3rd Embodiment. 従来の撮像素子の画素構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the pixel structure of the conventional image pick-up element.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における撮像素子１の画素構成と、結像光学系の瞳面上の様子を示した模式図である。図１（ａ）は、撮像素子１を構成する複数の画素１０（画素部）が配設される２次元平面を、光の入射する側から観察した平面図であり、画素１０の２次元配列のうち、２行２列の４画素のみを示している。上の行の画素１０を画素群Ａ（第１の画素群）、下の行の画素１０を画素群Ｂ（第２の画素群）とする。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a pixel configuration of the image sensor 1 and a state on the pupil plane of the imaging optical system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a two-dimensional plane in which a plurality of pixels 10 (pixel units) constituting the image sensor 1 are arranged, as observed from the light incident side. Of these, only 4 pixels in 2 rows and 2 columns are shown. The pixels 10 in the upper row are defined as a pixel group A (first pixel group), and the pixels 10 in the lower row are defined as a pixel group B (second pixel group).

各画素１０はマイクロレンズ１００を１つ有しており、図１（ａ）のＺ方向下側に複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、または１０２ａおよび１０２ｂが配設される。光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂの横には浮遊拡散領域１０４が配設される。転送トランジスタのゲートである転送ゲート電極１０３は、光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂで発生した電荷を接続された浮遊拡散領域１０４に各々転送する。各浮遊拡散領域１０４は複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、または１０２ａおよび１０２ｂで共有される構成となっている。転送ゲート電極１０３と光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂとは、Ｚ方向から見た場合に、画素配列平面上に重複領域を持つ形で構成されている。このとき、この重複領域（一部領域）は画素群Ａ、画素群Ｂに関わらず、各画素１０内で形状および位置が同一となるよう設計されている。なお、浮遊拡散領域１０４は各光電変換部で発生した電荷を保持する保持部に相当する。   Each pixel 10 has one microlens 100, and a plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b or 102a and 102b are arranged on the lower side in the Z direction of FIG. A floating diffusion region 104 is disposed beside the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b. The transfer gate electrode 103 that is the gate of the transfer transistor transfers the charges generated in the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b to the connected floating diffusion regions 104, respectively. Each floating diffusion region 104 is configured to be shared by a plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b or 102a and 102b. The transfer gate electrode 103 and the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b are configured to have overlapping regions on the pixel array plane when viewed from the Z direction. At this time, the overlapping region (partial region) is designed to have the same shape and position in each pixel 10 regardless of the pixel group A and the pixel group B. Note that the floating diffusion region 104 corresponds to a holding unit that holds charges generated in each photoelectric conversion unit.

次に、第１の実施形態における撮像素子１の画素群に関して説明する。図１（ａ）に示すように、画素群Ａの光電変換部１０１ａ、１０１ｂと、画素群Ｂの光電変換部１０２ａ、１０２ｂとは、互いに異なった形状となっている。すなわち、画素群Ａを構成する光電変換部１０１ａ、１０１ｂは、その分割境界が画素中心（１点鎖線）よりも−Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。一方、画素群Ｂを構成する光電変換部１０２ａ、１０２ｂは、その分割境界が画素中心よりも＋Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。これにより、画素群Ａは、射出瞳の中心よりも−Ｘ側を中心に分割し、画素群Ｂは、射出瞳の中心よりも＋Ｘ側を中心に分割し、光電変換がなされる。これは、光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂの各々の重心位置が、画素群間で互いに反対方向にオフセットしており、且つ、画素単位で合算された受光面の重心位置は画素群間で同一の構成となっていることを示す。なお、本実施形態においてい光電変換部１０１ａ及び１０１ｂを分割している分割境界は分割帯に相当する。特に、重複領域近傍の分離帯は第１の分離帯、分割境界がオフセットしている領域近傍の分離帯は第２の分離帯に相当する。   Next, the pixel group of the image sensor 1 in the first embodiment will be described. As shown in FIG. 1A, the photoelectric conversion units 101a and 101b of the pixel group A and the photoelectric conversion units 102a and 102b of the pixel group B have different shapes. That is, in the photoelectric conversion units 101a and 101b constituting the pixel group A, the division boundaries are offset by Dx to the −X side from the pixel center (one-dot chain line). On the other hand, in the photoelectric conversion units 102a and 102b constituting the pixel group B, the division boundary is offset by Dx to the + X side from the pixel center. Thereby, the pixel group A is divided around the −X side from the center of the exit pupil, and the pixel group B is divided around the + X side from the center of the exit pupil, and photoelectric conversion is performed. This is because the centroid position of each of the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b is offset in the opposite direction between the pixel groups, and the centroid position of the light receiving surface summed up in units of pixels is between the pixel groups. It shows that it is the same structure. In this embodiment, the division boundary dividing the photoelectric conversion units 101a and 101b corresponds to a division band. In particular, the separation band near the overlapping region corresponds to the first separation band, and the separation band near the region where the division boundary is offset corresponds to the second separation band.

図１（ｂ）は画素群Ａの画素が、また、図１（ｃ）は画素群Ｂの画素が、瞳面上で光束を分離する様子を示した模式図であり、図１（ａ）に示す画素が瞳面上に投影された形状を図の上部に示している。図１（ｂ）、（ｃ）において、領域１２０が、画素１０が受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂはそれぞれ、光電変換部１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂが受光する瞳領域の範囲を示している。また、領域１２３は、転送ゲート電極１０３による遮光の影響を受ける瞳領域の範囲を示している。   FIG. 1B is a schematic diagram showing a state in which the pixels in the pixel group A and the pixel in the pixel group B separate the light beams on the pupil plane, and FIG. The shape of the projected pixels on the pupil plane is shown in the upper part of the figure. In FIGS. 1B and 1C, a region 120 indicates a range of a pupil region that the pixel 10 receives light. Regions 121a, 121b, 122a, and 122b indicate ranges of pupil regions received by the photoelectric conversion units 101a, 101b, 102a, and 102b, respectively. A region 123 indicates a range of a pupil region that is affected by light shielding by the transfer gate electrode 103.

中央に配置された円１１０は、撮像素子１に取り付けられる結像光学系の絞り枠が切り出す範囲を示している。そのため、実際には、この円１１０の内側の領域が、画素１０が受光する範囲となる。説明を簡略化するため、図１（ｂ）、（ｃ）においては、撮像素子１に取り付けられた結像光学系の射出瞳距離Ｄｌは撮像素子１の設定瞳距離Ｄｓとほぼ等価であり、円１１０は、中央像高の画素から観測される絞り枠を描画したものである。   A circle 110 arranged at the center indicates a range cut out by a diaphragm frame of the imaging optical system attached to the image sensor 1. Therefore, in practice, the area inside the circle 110 is a range in which the pixel 10 receives light. In order to simplify the explanation, in FIGS. 1B and 1C, the exit pupil distance Dl of the imaging optical system attached to the image sensor 1 is substantially equivalent to the set pupil distance Ds of the image sensor 1, A circle 110 is a drawing of a diaphragm frame observed from a pixel having a central image height.

上述した撮像素子１の画素構造を採用することにより、撮像画像として用いられる分割された光電変換部１０１ａと１０１ｂ、および、１０２ａと１０２ｂの合算領域が、転送ゲート電極１０３に遮光される様子が等価であることが分かる。すなわち、画素群Ａと画素群Ｂとで、絞り枠を経て切り出す受光可能領域の形状が同一であることから、撮像画像での横縞の要因を排除することができる。   By adopting the pixel structure of the image sensor 1 described above, it is equivalent that the divided photoelectric conversion units 101a and 101b and the combined area of 102a and 102b used as a captured image are shielded from light by the transfer gate electrode 103. It turns out that it is. That is, since the pixel group A and the pixel group B have the same shape of the light receiving area that is cut out through the aperture frame, it is possible to eliminate the cause of horizontal stripes in the captured image.

図２は、第１の実施形態における撮像素子１に取り付けられる結像光学系の射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１の設定瞳距離Ｄｓよりも短い場合に、−Ｘ方向の像高Ｘ１における、絞り枠と画素分１の画素１０の瞳分離の様子を示す模式図である。この図からも明らかな通り、−Ｘ側の像高において、画素群Ａの画素１０による瞳分離は、分離される２像の光量バランスの崩れを低減できることから、より測距精度の高い焦点検出を行うことが可能となる。他方、＋Ｘ方向に関しては、画素群Ｂの画素１０で同じ状況となることから、像高に応じて適切な画素群を選択することで、射出瞳距離Ｄｌの短い結像光学系にも対応することが可能となる。不図示ではあるが、射出瞳距離Ｄｌが撮像素子１の設定瞳距離Ｄｓよりも長い場合には、上記と逆の関係となり、この場合も適切な画素群の選択により、測距精度を向上することができる。   FIG. 2 shows the aperture at the image height X1 in the −X direction when the exit pupil distance Dl of the imaging optical system attached to the image sensor 1 in the first embodiment is shorter than the set pupil distance Ds of the image sensor 1. It is a schematic diagram which shows the mode of the pupil isolation | separation of the pixel 10 of the frame and the pixel part 1. As is clear from this figure, the pupil separation by the pixel 10 of the pixel group A at the image height on the −X side can reduce the collapse of the light amount balance of the two separated images, and therefore focus detection with higher ranging accuracy is possible. Can be performed. On the other hand, in the + X direction, since the same situation occurs in the pixels 10 of the pixel group B, an imaging optical system with a short exit pupil distance Dl can be handled by selecting an appropriate pixel group according to the image height. It becomes possible. Although not shown, when the exit pupil distance Dl is longer than the set pupil distance Ds of the image sensor 1, the relationship is opposite to the above, and in this case as well, ranging accuracy is improved by selecting an appropriate pixel group. be able to.

上記の通り第１の実施形態によれば、焦点検出に適した光電変換部の分割パターンを複数有しながら、撮像画像への影響を低減することができる。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to reduce the influence on the captured image while having a plurality of photoelectric conversion unit division patterns suitable for focus detection.

＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態における撮像素子２の画素構造を説明するための模式図である。図３は、撮像素子２を構成する複数の画素２０が配設される２次元平面を、光の入射する側から観察した平面図であり、画素２０の２次元配列のうち、±Ｘ軸方向に関して最も像高の高い位置および中央像高に配置された合計１０画素のみを示している。上の行の画素１０を画素群Ａ、下の行の画素１０を画素群Ｂとする。 <Second Embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the pixel structure of the image sensor 2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a two-dimensional plane on which a plurality of pixels 20 constituting the imaging device 2 are disposed, as observed from the light incident side. Only a total of 10 pixels arranged at the highest image height position and the central image height are shown. The pixels 10 in the upper row are referred to as a pixel group A, and the pixels 10 in the lower row are referred to as a pixel group B.

各画素２０はマイクロレンズ２００を１つ有しており、図３のＺ方向下側に光電変換部２０１ａおよび２０１ｂ、または２０２ａおよび２０２ｂが配設される。光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの横には浮遊拡散領域２０４が配設される。転送トランジスタのゲートである転送ゲート電極２０３は、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂで発生した電荷を浮遊拡散領域２０４に各々転送する。浮遊拡散領域２０４は複数の光電変換部２０１ａおよび２０１ｂ、または２０２ａおよび２０２ｂで共有される構成となっている。転送ゲート電極２０３と光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂとは、Ｚ方向から見た場合に、画素配列平面上に重複部分を持つ形で構成されている。このとき、この重複部分は画素群Ａ、画素群Ｂに関わらず同一方向に配置されている。つまり、画素２０内で形状および位置が同一となるよう設計されている。   Each pixel 20 has one microlens 200, and photoelectric conversion units 201a and 201b or 202a and 202b are arranged on the lower side in the Z direction in FIG. A floating diffusion region 204 is disposed beside the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b. The transfer gate electrode 203 that is the gate of the transfer transistor transfers charges generated in the photoelectric conversion units 201 a, 201 b, 202 a, and 202 b to the floating diffusion region 204, respectively. The floating diffusion region 204 is configured to be shared by a plurality of photoelectric conversion units 201a and 201b or 202a and 202b. The transfer gate electrode 203 and the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b are configured to have overlapping portions on the pixel array plane when viewed from the Z direction. At this time, the overlapping portions are arranged in the same direction regardless of the pixel group A and the pixel group B. That is, the shape and the position are designed to be the same in the pixel 20.

次に、第２の実施形態における撮像素子２の画素群に関して説明する。図３に示すように、画素群Ａの光電変換部２０１ａ、２０１ｂと、画素群Ｂの光電変換部２０２ａ、２０２ｂとは、互いに異なった形状となっている。最も左の１列を例にとって説明する。画素群Ａの光電変換部２０１ａ、２０１ｂは、その分割境界が画素２０の中心（１点鎖線）よりも−Ｘ側にＤｘだけオフセットしており、画素群Ｂの光電変換部２０２ａ、２０２ｂは、その分割境界が画素中心よりも＋Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。この関係が次の列においては±Ｄｘ２だけオフセットした関係になり、中央像高（３列目）においてオフセットが無くなり、分割境界は一致する。   Next, the pixel group of the image sensor 2 in the second embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the photoelectric conversion units 201a and 201b of the pixel group A and the photoelectric conversion units 202a and 202b of the pixel group B have different shapes. An explanation will be given taking the leftmost column as an example. The photoelectric conversion units 201a and 201b of the pixel group A have their division boundaries offset by -Dx from the center (one-dot chain line) of the pixel 20 by Dx, and the photoelectric conversion units 202a and 202b of the pixel group B The division boundary is offset by Dx to the + X side from the pixel center. This relationship is offset by ± Dx2 in the next column, the offset disappears at the center image height (third column), and the division boundaries coincide.

そして、中央像高（３列目）と線対称をなす形で、オフセットの関係が入れ替わり、最も右の列において、画素群Ａの光電変換部２０１ａ、２０１ｂは、分割境界が画素２０の中心（１点鎖線）よりも＋Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。一方、画素群Ｂの光電変換部２０２ａ、２０２ｂは、その分割境界が画素中心よりも−Ｘ側にＤｘだけオフセットしている。これはすなわち、画素群Ａと画素群Ｂにおいて、分割された光電変換部２０１ａ、２０１ｂおよび２０２ａ、２０２ｂの受光面の重心位置の平均位置が、像高の増大に応じて互いに離れて行くこととなっている。この構成により、像高に応じてより適切な瞳領域を分割する測距画素が像高ごとに配設されることとなり、交換レンズシステムなどにおいて結像光学系の瞳距離が大幅に変化する場合などに柔軟な対応をすることが可能となる。   Then, the offset relationship is switched in a line symmetry with the central image height (third column), and in the rightmost column, the photoelectric conversion units 201a and 201b of the pixel group A have a division boundary at the center of the pixel 20 ( It is offset by Dx to the + X side from the one-dot chain line. On the other hand, in the photoelectric conversion units 202a and 202b of the pixel group B, the division boundary is offset by Dx to the −X side from the pixel center. In other words, in the pixel group A and the pixel group B, the average position of the gravity center positions of the light receiving surfaces of the divided photoelectric conversion units 201a, 201b and 202a, 202b moves away from each other as the image height increases. It has become. With this configuration, distance measurement pixels that divide a more appropriate pupil region according to the image height are arranged for each image height, and the pupil distance of the imaging optical system changes significantly in an interchangeable lens system, etc. It becomes possible to respond flexibly to such as.

なお、図３に示すように、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの分割位置は、画素中心からオフセットしている位置と、オフセットしていない位置が存在する。オフセットしていない位置は転送ゲート電極２０３と近接する領域に存在する。さらに転送ゲート電極２０３はすべて同一形状で構成されている。前述の通り、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂはその一部を転送ゲート電極２０３に覆われている。転送ゲート電極２０３は光透過材料ではないため、光電変換部２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂにおいて転送ゲート電極２０３に覆われた領域は遮光されることになる。このとき、画素群Ａを構成する光電変換部２０１ａと２０１ｂの合算領域も、画素群Ｂを構成する光電変換部２０２ａと２０２ｂの合算領域も、転送ゲート電極２０３により同等に遮光されることとなる。このことにより、前述の通り、画素群毎に異なる瞳領域を切り出すという従来技術が抱える課題を克服することとなる。   As shown in FIG. 3, the division positions of the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b include a position that is offset from the pixel center and a position that is not offset. A position that is not offset exists in a region close to the transfer gate electrode 203. Further, all the transfer gate electrodes 203 are configured in the same shape. As described above, the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b are partially covered by the transfer gate electrode 203. Since the transfer gate electrode 203 is not a light-transmitting material, regions covered by the transfer gate electrode 203 in the photoelectric conversion units 201a, 201b, 202a, and 202b are shielded from light. At this time, the combined region of the photoelectric conversion units 201a and 201b constituting the pixel group A and the combined region of the photoelectric conversion units 202a and 202b constituting the pixel group B are equally shielded by the transfer gate electrode 203. . This overcomes the problem of the prior art of cutting out different pupil regions for each pixel group as described above.

本発明の第２の実施形態である撮像素子２によって、焦点検出に適した光電変換部分割パターンを複数有しながら、撮像画像に悪影響を与えることのない撮影が可能となった。   The imaging device 2 according to the second embodiment of the present invention enables photographing without adversely affecting the captured image while having a plurality of photoelectric conversion unit division patterns suitable for focus detection.

なお上述した第１および第２の実施形態においては、境界をすべて直線として、光電変換部が分割されているが、これには限定されず、曲線により分割してもよい。また、上述した第１および第２の実施形態においては、瞳分割が２分割に限定されているが、これには限定されず、たとえば４分割など、３以上の領域に分割しても良い。その場合であっても、転送ゲート電極と光電変換部の重複部分がすべての画素群で、形状および位置を同一にすることで、同様の効果を得ることができる。   In the first and second embodiments described above, the photoelectric conversion units are divided with the boundaries as straight lines. However, the present invention is not limited to this, and the photoelectric conversion units may be divided by curves. Further, in the first and second embodiments described above, the pupil division is limited to two divisions. However, the pupil division is not limited thereto, and may be divided into three or more regions such as four divisions. Even in such a case, the same effect can be obtained by making the overlapping portion of the transfer gate electrode and the photoelectric conversion portion have the same shape and position in all the pixel groups.

なお上述した第１及び第２の実施形態においては、画素群Ａ及び画素群Ｂとして２種類の画素群に関して説明したが、本発明はこれには限定されるものではない。例えばベイヤー配列のカラーフィルターを備えている場合には、同一色のフィルタ―が配置された画素ごとに画素群を構成するようにしてもよい。   In the first and second embodiments described above, two types of pixel groups have been described as the pixel group A and the pixel group B. However, the present invention is not limited to this. For example, when a Bayer color filter is provided, a pixel group may be configured for each pixel in which filters of the same color are arranged.

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は本発明の第１及び第２の実施形態における撮像素子１または２を有する撮像装置３００であるカメラの概略構成を示したものである。図４において、撮像装置３００は、カメラ本体とカメラ本体に着脱可能な交換レンズ（結像光学系または撮影光学系）とを備えたデジタルカメラシステムである。ただし本実施形態は、これに限定されるものではなく、カメラ本体と被写体からの光を集光するレンズとが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a schematic configuration of a camera which is an image pickup apparatus 300 having the image pickup element 1 or 2 in the first and second embodiments of the present invention. In FIG. 4, an imaging apparatus 300 is a digital camera system that includes a camera body and an interchangeable lens (imaging optical system or photographing optical system) that can be attached to and detached from the camera body. However, the present embodiment is not limited to this, and can also be applied to an imaging apparatus in which a camera body and a lens that collects light from a subject are integrally configured.

第１レンズ群３０１は、撮影レンズ（結像光学系）を構成する複数のレンズ群のうち最も前方（被写体側）に配置されており、光軸ＯＡの方向（光軸方向）に進退可能な状態でレンズ鏡筒に保持される。絞り兼用シャッタ３０２（絞り）は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行うとともに、静止画撮影時には露光時間調節用シャッタとして機能する。第２レンズ群３０３は、絞り兼用シャッタ３０２と一体的に光軸方向に進退し、第１レンズ群３０１の進退動作と連動して変倍動作を行うズーム機能を有する。第３レンズ群３０５は、光軸方向に進退することにより焦点調節（フォーカス動作）を行うフォーカスレンズ群である。光学的ローパスフィルタ３０６は、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。   The first lens group 301 is disposed in the forefront (subject side) of the plurality of lens groups constituting the photographing lens (imaging optical system), and can advance and retreat in the direction of the optical axis OA (optical axis direction). The lens barrel is held in a state. The aperture / shutter 302 (aperture) adjusts the light amount at the time of shooting by adjusting the aperture diameter, and also functions as an exposure time adjustment shutter at the time of still image shooting. The second lens group 303 has a zoom function of moving forward and backward in the optical axis direction integrally with the diaphragm / shutter 302 and performing a zooming operation in conjunction with the forward / backward movement of the first lens group 301. The third lens group 305 is a focus lens group that performs focus adjustment (focus operation) by moving back and forth in the optical axis direction. The optical low-pass filter 306 is an optical element for reducing false colors and moire in the captured image.

撮像素子１（または２）は、結像光学系を介して被写体像（光学像）の光電変換を行い、例えばＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサ、および、その周辺回路により構成される。   The image sensor 1 (or 2) performs photoelectric conversion of a subject image (optical image) via an imaging optical system, and is configured by, for example, a CMOS sensor or a CCD sensor and its peripheral circuits.

ズームアクチュエータ３１１は、不図示のカム筒を回動（駆動）することで第１レンズ群３０１および第２レンズ群３０３を光軸方向に沿って移動させることにより、変倍動作を行う。絞りシャッタアクチュエータ３１２は、絞り兼用シャッタ３０２の開口径を制御して光量（撮影光量）を調節するとともに、静止画撮影時の露光時間を制御する。フォーカスアクチュエータ３１４は、第３レンズ群３０５を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。   The zoom actuator 311 performs a zooming operation by moving the first lens group 301 and the second lens group 303 along the optical axis direction by rotating (driving) a cam cylinder (not shown). The aperture shutter actuator 312 controls the aperture diameter of the aperture / shutter 302 to adjust the light amount (photographing light amount), and also controls the exposure time during still image shooting. The focus actuator 314 performs focus adjustment by moving the third lens group 305 in the optical axis direction.

電子フラッシュ３１５は、被写体を照明するために用いられる照明装置である。電子フラッシュ３１５としては、キセノン管を備えた閃光照明装置または連続発光するＬＥＤ（発光ダイオード）を備えた照明装置が用いられる。ＡＦ補助光手段３１６は、所定の開口パターンを有するマスクの像を、投光レンズを介して、被写体に投影する。これにより、暗い被写体や低コントラストの被写体に対する焦点検出能力を向上させることができる。   The electronic flash 315 is an illumination device used to illuminate a subject. As the electronic flash 315, a flash illumination device including a xenon tube or an illumination device including a continuously emitting LED (light emitting diode) is used. The AF auxiliary light unit 316 projects an image of a mask having a predetermined opening pattern onto a subject via a light projection lens. As a result, the focus detection capability for a dark subject or a low-contrast subject can be improved.

ＣＰＵ３２１は、撮像装置３００の種々の制御を司る制御装置（制御手段）である。ＣＰＵ３２１は、演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。ＣＰＵ３２１は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置３００の各種回路を駆動し、焦点検出（ＡＦ）、撮影、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。   The CPU 321 is a control device (control means) that performs various controls of the imaging device 300. The CPU 321 includes a calculation unit, a ROM, a RAM, an A / D converter, a D / A converter, a communication interface circuit, and the like. The CPU 321 reads out and executes a predetermined program stored in the ROM, thereby driving various circuits of the imaging apparatus 300 and controlling a series of operations such as focus detection (AF), shooting, image processing, or recording. To do.

電子フラッシュ制御回路３２２は、撮影動作に同期して電子フラッシュ３１５の点灯制御を行う。補助光駆動回路３２３は、焦点検出動作に同期してＡＦ補助光手段３１６の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路３２４は、撮像素子１（または２）の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ３２１に送信する。   The electronic flash control circuit 322 controls the lighting of the electronic flash 315 in synchronization with the photographing operation. The auxiliary light driving circuit 323 performs lighting control of the AF auxiliary light unit 316 in synchronization with the focus detection operation. The image sensor driving circuit 324 controls the image capturing operation of the image sensor 1 (or 2), A / D converts the acquired image signal, and transmits it to the CPU 321.

画像処理回路３２５（画像処理装置）は、撮像素子１（または２）から出力された画像データのγ（ガンマ）変換、カラー補間、または、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）圧縮などの処理を行う。第３の実施形態において、画像処理回路３２５は、取得手段３２５ａおよび画像処理手段３２５ｂ（補正手段）を有する。取得手段３２５ａは、撮像素子１（または２）から、撮像画素および少なくとも一つの視差画像を取得する。撮像画素は、結像光学系の互いに異なる瞳部分領域を通過する光束を受光する複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、１０２ａおよび１０２ｂ、２０１ａおよび２０１ｂ、または、２０２ａおよび２０２ｂの複数の信号を合成して生成される画像である。以下、光電変換部１０１ａ、１０２ａ、２０１ａおよび２０２ａを光電変換部Ａと呼び、光電変換部１０１ｂ、１０２ｂ、２０１ｂおよび２０２ｂを光電変換部Ｂと呼ぶ。視差画像は、複数の光電変換部１０１ａおよび１０１ｂ、１０２ａおよび１０２ｂ、２０１ａおよび２０１ｂ、または、２０２ａおよび２０２ｂのそれぞれの光電変換部の信号から生成される画像である。   The image processing circuit 325 (image processing apparatus) performs processing such as γ (gamma) conversion, color interpolation, or JPEG (Joint Photographic Experts Group) compression of image data output from the image sensor 1 (or 2). In the third embodiment, the image processing circuit 325 includes an acquisition unit 325a and an image processing unit 325b (correction unit). The acquisition unit 325a acquires an imaging pixel and at least one parallax image from the imaging device 1 (or 2). The imaging pixel synthesizes a plurality of signals from a plurality of photoelectric conversion units 101a and 101b, 102a and 102b, 201a and 201b, or 202a and 202b that receive light beams passing through different pupil partial regions of the imaging optical system. It is an image generated. Hereinafter, the photoelectric conversion units 101a, 102a, 201a, and 202a are referred to as a photoelectric conversion unit A, and the photoelectric conversion units 101b, 102b, 201b, and 202b are referred to as a photoelectric conversion unit B. A parallax image is an image produced | generated from the signal of each photoelectric conversion part of several photoelectric conversion part 101a and 101b, 102a and 102b, 201a and 201b, or 202a and 202b.

フォーカス駆動回路３２６は、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ３１４を駆動し、第３レンズ群３０５を光軸方向に沿って移動させることにより、焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路３２８は、絞りシャッタアクチュエータ３１２を駆動して、絞り兼用シャッタ３０２の開口径を制御する。ズーム駆動回路３２９は、撮影者のズーム操作に応じて、ズームアクチュエータ３１１を駆動する。   The focus drive circuit 326 performs focus adjustment by driving the focus actuator 314 based on the focus detection result and moving the third lens group 305 along the optical axis direction. The aperture shutter drive circuit 328 drives the aperture shutter actuator 312 to control the aperture diameter of the aperture / shutter 302. The zoom drive circuit 329 drives the zoom actuator 311 according to the zoom operation of the photographer.

表示器３３１は、例えばＬＣＤ（液晶表示装置）を備えて構成される。表示器３３１は、撮像装置３００の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態の表示画像などを表示する。操作部３３２（操作スイッチ群）は、電源スイッチ、レリーズ（撮影トリガ）スイッチ、ズーム操作スイッチ、および、撮影モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態（ＳＷ１がＯＮの状態）、および、全押し状態（ＳＷ２がＯＮの状態）の２段階のスイッチを有する。記録媒体３３３は、例えば撮像装置３００に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影画像（画像データ）を記録する。   The display device 331 includes, for example, an LCD (liquid crystal display device). The display 331 displays information related to the shooting mode of the imaging apparatus 300, a preview image before shooting, a confirmation image after shooting, a display image in a focused state at the time of focus detection, and the like. The operation unit 332 (operation switch group) includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The release switch has a two-stage switch in a half-pressed state (a state where SW1 is ON) and a full-pressed state (a state where SW2 is ON). The recording medium 333 is, for example, a flash memory that can be attached to and detached from the imaging apparatus 300, and records captured images (image data).

次に、第３の実施形態の撮像装置３００における焦点検出動作に関して説明する。上述したように、撮像素子１（または２）の画素群は複数の光電変換部（光電変換部Ａ、光電変換部Ｂ）を備えている。そのために、互いに異なる瞳領域からの一対の光束によってそれぞれの受光面に視差を有する一対の被写体像を得ることができる。一対の被写体像は夫々画像データ１および画像データ２に相当する。また、画像データ１および画像データ２が有する視差は、撮像レンズ１２の焦点位置等によって変化する。具体的には、合焦している場合に視差はなくなり、合焦状態からのずれ量に応じて視差は増加する。つまり、ピント状態によって視差量は異なる。このことにより、各画像データ間に生じる視差量を用いることによって、適切なピント位置を求めたり、画像データ内の被写体までの距離を求めたりすることが可能となる。   Next, a focus detection operation in the imaging apparatus 300 according to the third embodiment will be described. As described above, the pixel group of the image sensor 1 (or 2) includes a plurality of photoelectric conversion units (photoelectric conversion unit A and photoelectric conversion unit B). Therefore, a pair of subject images having parallax on each light receiving surface can be obtained by a pair of light beams from different pupil regions. A pair of subject images correspond to image data 1 and image data 2, respectively. The parallax included in the image data 1 and the image data 2 varies depending on the focal position of the imaging lens 12 and the like. Specifically, the parallax disappears when focused, and the parallax increases according to the amount of deviation from the focused state. That is, the amount of parallax varies depending on the focus state. Thus, by using the amount of parallax generated between the respective image data, it is possible to obtain an appropriate focus position and to obtain the distance to the subject in the image data.

視差量を求める方法として、以下の式(１)を用いる方法に関して例示する。   As a method for obtaining the amount of parallax, a method using the following formula (1) will be exemplified.

Figure 2017188633
ただし、Ａx、Ｂxは画像データにおいて指定した行の複数の光電変換部それぞれの出力信号値である。ｓはシフト量であり、ｑ、ｐは所定の列番号である。つまり、光電変換部Ａの信号と行方向にｓ画素分だけ光電変換部Ｂの信号値をシフトさせたものとの差分をとることで、相関値Ｃを求めることができる。そして、所定の範囲でシフト量ｓを変化させて相関値Ｃを求め、極小となるシフト量ｓが視差量に相当する。そして、極小となるシフト量ｓに対して所定の係数を蒸散することによって、フォーカス位置を算出可能である。このフォーカス位置に基づいてフォーカス駆動回路３２６を制御することで、被写体に対して焦点調節を行うことが可能となる。
Figure 2017188633
However, Ax and Bx are output signal values of the plurality of photoelectric conversion units in the row designated in the image data. s is a shift amount, and q and p are predetermined column numbers. That is, the correlation value C can be obtained by taking the difference between the signal of the photoelectric conversion unit A and the signal value of the photoelectric conversion unit B shifted by s pixels in the row direction. The correlation value C is obtained by changing the shift amount s within a predetermined range, and the minimum shift amount s corresponds to the parallax amount. The focus position can be calculated by evaporating a predetermined coefficient with respect to the minimum shift amount s. By controlling the focus drive circuit 326 based on this focus position, it is possible to perform focus adjustment on the subject.

なお、第３の実施形態においては、光電変換部Ｂの信号をシフトさせたが、光電変換部Ａの信号をシフトしてもよい。また、式（１）以外の式を用いて、視差量を算出するようにしてもよい。   In the third embodiment, the signal of the photoelectric conversion unit B is shifted. However, the signal of the photoelectric conversion unit A may be shifted. Further, the parallax amount may be calculated using an expression other than the expression (1).

このように、視差を有する光電変換部ＡおよびＢの信号から生成した画像データ１及び画像データ２を用いることで、画面内の任意の場所の被写体までの距離を求めることができる。また、画像データ１および画像データ２を加算することで、画像データ３を得ることができる。つまり、画像データ３は画像データ１および画像データ２の合成画像に相当する。なお、第３の実施形態においては受光面を２分割する例を示したが、受光面を３分割以上に分割してもよい。なお、画像データ３を作成するために画像データ１および画像データ２の合成する場合に、所定の重みづけを行ってもよいし、いずれか一方の画像を加工した後に加算してもよい。   As described above, by using the image data 1 and the image data 2 generated from the signals of the photoelectric conversion units A and B having parallax, the distance to the subject at an arbitrary place in the screen can be obtained. Also, the image data 3 can be obtained by adding the image data 1 and the image data 2. That is, the image data 3 corresponds to a composite image of the image data 1 and the image data 2. In the third embodiment, the example in which the light receiving surface is divided into two parts has been described. However, the light receiving surface may be divided into three or more parts. In addition, when combining the image data 1 and the image data 2 in order to create the image data 3, a predetermined weight may be given, or may be added after any one of the images is processed.

１，２：撮像素子、１０，２０：画素、１００：マイクロレンズ、１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂ：光電変換部、１０３，２０３：転送ゲート電極、１０４：浮遊拡散領域、３００：撮像装置、３０１：第１レンズ群、３０２：絞り兼用シャッタ、３０３：第２レンズ群、３０５：第３レンズ群   1, 2: Image sensor, 10, 20: Pixel, 100: Micro lens, 101a, 101b, 102a, 102b, 201a, 201b, 202a, 202b: Photoelectric conversion unit, 103, 203: Transfer gate electrode, 104: Floating diffusion Area: 300: imaging device; 301: first lens group; 302: aperture / shutter; 303: second lens group; 305: third lens group

Claims (11)

複数の画素から成り、第１の画素群と第２の画素群とを含む画素部を有し、
前記第１の画素群と前記第２の画素群に含まれる各画素が、
複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部それぞれに対応し、各光電変換部における同じ一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置の平均位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする撮像素子。 A pixel portion including a plurality of pixels and including a first pixel group and a second pixel group;
Each pixel included in the first pixel group and the second pixel group is
A plurality of photoelectric conversion units;
A plurality of transfer gates corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units, and having a transfer gate electrode covering the same partial region in each photoelectric conversion unit,
The average position of the barycentric positions of the light receiving regions of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group, and the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the second pixel group. An image pickup device characterized in that the average position of the barycentric positions of the light receivable regions is different from each other. 前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置とが、各画素の同じ位置にあることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。   The barycentric positions of the light receiving regions of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group and the light receiving regions of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the second pixel group. The image sensor according to claim 1, wherein the position of the center of gravity is at the same position of each pixel. 前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部それぞれの受光可能領域の重心位置の平均位置とは、前記各画素における前記複数の光電変換部の分割方向について、互いに反対の方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像素子。   Each of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the second pixel group, and an average position of the centroid positions of the light receiving regions of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group. The average position of the barycentric positions of the light receivable regions is offset in opposite directions with respect to the dividing direction of the plurality of photoelectric conversion units in each pixel. Image sensor. 前記第１の画素群における前記平均位置と、前記第２の画素群における前記平均位置は、前記画素部における像高が高くなるにつれて、互いに離れていくことを特徴とする請求項３に記載の撮像素子。   The average position in the first pixel group and the average position in the second pixel group are separated from each other as the image height in the pixel portion increases. Image sensor. 前記画素部における中央像高において、前記第１の画素群における前記平均位置と、前記第２の画素群における前記平均位置は一致することを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。   5. The image sensor according to claim 4, wherein the average position in the first pixel group and the average position in the second pixel group coincide with each other at a central image height in the pixel portion. 前記複数の画素は前記光電変換部で発生した電荷を保持する保持部を更に備え、前記保持部は前記複数の転送ゲートと接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像素子。   The plurality of pixels further include a holding unit that holds charges generated in the photoelectric conversion unit, and the holding unit is connected to the plurality of transfer gates. The imaging device according to item. 前記第１の画素群における前記保持部と前記第２の画素群における前記保持部は同一方向に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像素子。   The imaging device according to claim 6, wherein the holding unit in the first pixel group and the holding unit in the second pixel group are arranged in the same direction. 前記画素は１つのマイクロレンズを更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像素子。   The image pickup device according to claim 1, wherein the pixel further includes one microlens. 複数の画素から成り、第１の画素群と第２の画素群とを含む画素部を有し、
前記第１の画素群と前記第２の画素群に含まれる各画素が、
複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部を分離する分離帯と、
前記複数の光電変換部それぞれに対応し、各光電変換部における同じ一部領域を覆う転送ゲート電極を有する複数の転送ゲートと、を含み、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置に対する前記第１の画素群に含まれる前記分離帯の位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記複数の光電変換部の受光可能領域の重心位置に対する前記第２の画素群に含まれる前記分離帯の位置とが、各画素の互いに異なる位置にあることを特徴とする撮像素子。 A pixel portion including a plurality of pixels and including a first pixel group and a second pixel group;
Each pixel included in the first pixel group and the second pixel group is
A plurality of photoelectric conversion units;
A separation band for separating the plurality of photoelectric conversion units;
A plurality of transfer gates corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units, and having a transfer gate electrode covering the same partial region in each photoelectric conversion unit,
The position of the separation band included in the first pixel group with respect to the barycentric position of the light receiving area of the plurality of photoelectric conversion units included in each pixel of the first pixel group, and each of the second pixel group The imaging device, wherein the position of the separation band included in the second pixel group with respect to the barycentric position of the light receivable region of the plurality of photoelectric conversion units included in the pixel is different from each other. . 前記分離帯は前記受光可能領域における第１の分離帯と前記一部領域における第２の分離帯を含み、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記第１の分離帯の位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記第１の分離帯の位置とが、各画素の互いに異なる位置にあり、
前記第１の画素群の各画素に含まれる前記第２の分離帯の位置と、前記第２の画素群の各画素に含まれる前記第２の分離帯の位置とが、各画素の同じ位置にあることを特徴とする請求項９に記載の撮像素子。 The separation band includes a first separation band in the light receiving region and a second separation band in the partial region,
The position of the first separation band included in each pixel of the first pixel group is different from the position of the first separation band included in each pixel of the second pixel group. In position
The position of the second separation band included in each pixel of the first pixel group and the position of the second separation band included in each pixel of the second pixel group are the same position of each pixel. The image pickup device according to claim 9, wherein the image pickup device is provided. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像素子と、
前記撮像素子に被写体からの光を集光するためのレンズと
を備えることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 10,
An imaging device comprising: a lens for condensing light from a subject on the imaging device.
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