JP2019041178A - 撮像素子およびこの撮像素子を用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】常に高精度に像面位相差方式による焦点検出を行うことができるようにする。【解決手段】撮像素子は、複数の画素３０１および３０２を備える単位画素部が２次元マトリックス状に配列されており、複数の画素に対してそれぞれ光を導く複数の光導波路３１１および３１２と、複数の導波路の間に形成された分離帯３１０ａとを有している。そして、分離帯の高さおよび位置を像高に応じて変化させ、単位画素部の各々において複数の画素の瞳距離を異ならせる。【選択図】図６

Description

本発明は、撮像素子およびこの撮像素子を用いた撮像装置に関する。

一般に、像面位相差方式（瞳分割位相差方式）によって焦点検出（つまり、オートフォーカス）を行うデジタルカメラなどの撮像装置においては、撮像素子が焦点検出素子としての機能を有している。このような撮像素子では、マイクロレンズ（ＭＬ）と光電変換部との相対的位置を偏位させた画素を２次元マトリックス状に配置する。そして、画像を撮像する際には、ＭＬと光電変換部との相対的偏位方向が異なる画素を加算して画像を生成する。一方、撮影レンズ（結像光学系）の焦点位置を算出する際には、ＭＬと光電変換部との相対的偏位方向が異なる画素列で生成される一対の像信号を用いて相関演算を行って撮影レンズの焦点位置を算出する。

ところで、結像光学系から光を光電変換部に導くため、ＭＬと光電変換部との間に光導波路を設けるようにした撮像素子がある（特許文献１）。そして、特許文献１では、１つのＭＬと１つの光電変換部とを有する画素において、ＭＬと光電変換部との間に光導波路を設ける構成が示されている。

さらには、複数の方向において瞳分割位相差方式における焦点検出を可能として、かつ前述の光導波路を有する画素を備える撮像素子が知られている（特許文献２参照）。

特開２００８−１６６６７７号公報 特開２０１５−１６２５６２号公報

ところが、特許文献１に記載の撮像素子においては、画素の各々は１つの光電変換部および光導波路を有しているのみで、光を瞳分割するための構成も備えられていない。よって、特許文献１に記載の撮像素子では、像面位相差方式による焦点検出を高精度に行うことができない。

また、特許文献２に記載の撮像素子においては、複数の方向に瞳分割された画素によって像面位相差方式の焦点検出を行うものの、瞳分割の方向が同一である。よって、撮像装置に所定の範囲以外の射出瞳距離を有する撮影レンズが装着されると、高精度に焦点検出を行うことが困難となる。

よって、本発明の目的は、常に高精度に像面位相差方式による焦点検出を行うことができる撮像素子およびこの撮像素子を用いた撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による撮像素子は、複数の画素を備える単位画素部が２次元マトリックス状に配列された撮像素子であって、前記複数の画素に対してそれぞれ光を導く複数の光導波路と、前記複数の導波路の間に形成された分離体と、を有し、前記分離体の高さおよび位置を像高に応じて変化させ、前記単位画素部の各々において前記複数の画素の瞳距離を異ならせることを特徴とする。

本発明によれば、撮像光学系の射出瞳距離が変化しても常に高精度に像面位相差方式による焦点検出を行うことができる。

本発明の実施の形態による撮像素子の一例についてその画素配列を概略的に示す図である。 図１に示す単位画素の構造を説明するための図である。 図２（ｂ）に示す画素構造を＋ｙ側から示すとともに、結像光学系の射出瞳面を示す図である。 図１に示す撮像素子における設計瞳距離と撮像光学系における射出瞳距離との関係を説明するための図である。 図４に示す設計瞳距離および射出瞳距離における線像の一例を説明するための図である。 図４に示す周辺像高に配置された撮像画素を拡大して示す図である。 本発明の実施の形態による撮像素子を用いた撮像装置の一例についてその構成を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態による撮像素子の一例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態による撮像素子の一例についてその画素配列を概略的に示す図である。

図示の撮像素子は、例えば、ＣＭＯＳセンサーであり、ここでは、説明の便宜上、４行×４列の画素構造が示されている。図示の例では、２行×２列の画素群２００が一組とされている。つまり、図示の例では、２行×２列の画素群２００が４つ備えられている。

当該画素群２００においては、左上の位置にＲ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが配置され、右上および左下にそれぞれＧ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが配置される。また、右下にＢ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが配置される。以下画素２００Ｒ、２００Ｇ、および２００Ｂの各々を単位画素部（単に単位画素ともいう）と呼ぶことがある。

さらに、単位画素は第１焦点検出画素２０１、第２焦点検出画素２０２、第３焦点検出画素２０３、および第４焦点検出画素２０４を有し、これら画素は２行×２列に配列されている。なお、図示の例では、４行×４列の画素構造が示されているが、実際には多数の画素が２次元マトリックス状に配列されている。例えば、撮像素子は、画素の周期Ｐが４μｍで、画素数Ｎが横５５７５行×縦３７２５列＝約２０７５万画素である。また、撮像素子は焦点検出画素の行方向周期ＰＡＦが２μｍで、焦点検出画素数ＮＡＦが横１１１５０行×縦７４５０列＝約８３０６万画素である。

図２は、図１に示す単位画素の構造を説明するための図である。そして、図２（ａ）はその構成を平面図であり、図２（ｂ）は図２（ｂ）のａ−ａ線に沿った断面図である。また、図２（ｃ）は図２（ｂ）に示す画素において撮像光学系の光軸と光の入射角との関係を示す図である。

図２（ａ）に示す例では、単位画素２００Ｇの構成が示されており、単位画素２００Ｇは光電変換部３０１〜３０４を有している。これら光電変換部３０１〜３０４は後述するようにして撮像光学系を通過した光を受光する。なお、図２（ａ）において、光電変換部３０１〜３０４はそれぞれ図１に示す第１焦点検出画素２０１、第２焦点検出画素２０２、第３焦点検出画素２０３、および第４焦点検出画素２０４である。

図２（ｂ）を参照すると、撮像光学系を通過した光（光学像）は、ＭＬ（集光レンズ）３０５によって集光され、カラーフィルター（図示せず）で分光されて、第１光導波路３１０を伝搬する。そして、光は第１光導波路３１０を伝搬した後、第２導波路３１１を伝搬して光電変換部３０１で受光されるか又は第２導波路３１２を伝搬して光電変換部３０２で受光される。これによって、光電変換部３０１および３０２は光電変換によって光に応じた電気信号を出力する。

第１導波路３１１および第２導波路３１２の間には光導波路分離帯（分離体）３１０ａが形成されている。この光導波路分離帯３１０ａは第１導波路３１１および第２導波路３１２、つまり、光電変換部３０１および３０２に入射光を分離するためのものである。同様に、光導波路分離帯３１０ａは光電変換部３０３および３０４に入射光を分離するためにも用いられる。つまり、入射光が光電変換部に対して斜めに入射すると、入射光は第１光導波路３１０の壁面で反射される。そして、反射光が反射壁面と逆側に位置する光電変換部に入射するクロストークと呼ばれる現象が発生する。図示のように光導波路分離帯３１０ａを配置すれば、反射光が逆側に位置する光電変化部に入射することが抑制される結果、クロストークを抑制することが可能となる。

図２（ｃ）を参照して、いま図２（ｃ）においてその中央の図に示すように、入射光が光軸に対して０度で（光軸に平行に）入射したとする。この場合には、第２導波路３１１を伝搬して光電変換部３０１で受光される受光量と第２導波路３１２を伝搬して光電変換部３０２で受光される受光量とがほぼ同一となる。

一方、図２（ｃ）において左側の図に示すように、入射光が光軸に対して−１５度で入射した場に合は、第２導波路３１２を伝搬して光電変換部３０２で受光される受光量が多くなる。また、図２（ｃ）において右側の図に示すように、入射光が光軸に対して＋１５度で入射した場合には、第１導波路３１１を伝搬して光電変換部３０１で受光される受光量が多くなる。

なお、光電変化部３０３および３０４に関する構造は光電変化部３０１および３０２に関する構造と同様である。

光電変換部３０１および３０２においては、受光量に応じて電子およびホールが対生成されて空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層（図示せず）に蓄積される。一方、ホールは定電圧源（図示せず）に接続されたｐ型層を介して撮像素子の外部に排出される。

図３は、図２（ｂ）に示す画素構造を＋ｙ側から示すとともに、結像光学系の射出瞳面を示す図である。なお、図３においては、射出瞳面の座標軸と対応させるため、画素構造におけるｘ軸およびｙ軸を反転させている。

図３において、瞳領域５００は、第１〜第４瞳部分領域５０１〜５０４を有し、第１瞳部分領域５０１および第３瞳部分領域５０３は、重心が＋Ｘ方向に偏心している光電変換部３０１および３０３とＭＬとによって、概ね共役関係になっている。

第２瞳部分領域５０２および第４瞳部分領域５０４は、瞳面上で−Ｘ側にその重心が偏心している。第２瞳部分領域５０２および第４瞳部分領域５０４は、重心が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２および３０４の受光面とＭＬとによって、概ね共役関係になっている。

なお、瞳領域５００は、光電変換部３０１〜３０４の全て、つまり、単位画素２００Ｇで受光可能な瞳領域である。

第１瞳部分領域５０１〜第４瞳部分領域５０４を通過した光は、撮像素子の各画素にそれぞれ異なる角度で入射する。ここでは、第１焦点検出画素２０１は第１瞳部分領域５０１を通過する光を受光する。第２焦点検出画素２０２は第２瞳部分領域５０２を通過する光を受光する。第３焦点検出画素２０３は第３瞳部分領域５０３を通過する光を受光する。第４焦点検出画素２０４は第４瞳部分領域５０４を通過する光束を受光する。

図示の例では、第１焦点検出画素２０１および第３焦点検出画素２０３の出力を加算して第１焦点信号とする。また、第２焦点検出画素２０２および第４焦点検出画素２０４の出力を加算して第２焦点信号とする。さらに、第１焦点検出画素２０１および第２焦点検出画素２０２の出力を加算して第３焦点信号とし、第３焦点検出画素２０３および第４焦点検出画素２０４の出力を加算して第４焦点信号とする。そして、これら第１〜４焦点検出信号に基づいて焦点検出が行われる。

例えば、ｘ方向における焦点検出を行う際には、第１焦点信号および第２焦点検出信号が用いられ、ｙ方向の焦点検出を行う際には第３焦点検出信号および第４焦点検出信号が用いられる。また、第１〜第４焦点検出画素２０１〜２０４の出力を加算して、有効画素数Ｎの解像度の撮像信号（撮像画像）が生成される。

なお、上述の例では、単位画素が第１〜第４焦点検出画素を備える例について説明したが、画像を生成する画素（撮像画素）と焦点検出用の画素とを区分して個別の画素構成とし、撮像画素配列に、第１焦点検出画素２０１および第２焦点検出画素２０２を配置するようにしてもよい。

図４は、図１に示す撮像素子における設計瞳距離と撮像光学系における射出瞳距離との関係を説明するための図である。そして、図４（ａ）〜図４（ｃ）は射出瞳によるケラレを示す図である。

図４において、入射角受光感度特性６０１は第１焦点検出画素２０１に係る入射角受光感度特性を示し、入射角受光感度特性６０２は第２焦点検出画素２０２に係る入射角受光感度特性を示す。主光線６０５は中央像高における単位画素（撮像画素）に係る主光線を示し、主光線７０５ａ〜７０５ｃは周辺像高における撮像画素に係る主光線を示す。また、光束６０６は中央像高における撮像画素で受光される光束を示し、光束７０６ａ〜７０６ｃは周辺像高におれる撮像画素で受光される光束を示す。

設計瞳距離６０７は撮像素子の設計瞳距離を示し、距離６０８は中央像高における撮像画素の中心（ＭＬの頂点と撮像画素の中心とは一致しそれぞれが撮像画素の中心である）から周辺像高におけるＭＬの頂点までの距離を示す。距離６０９は中央像高における撮像画素中心（開口部中心）から周辺像高における撮像画素中心までの距離を示す。射出瞳距離６１０ａは撮像光学系の射出瞳距離を示し、射出瞳７１１ａ〜７１１ｃはそれぞれ撮像光学系における射出瞳を示す。

ここで、図４（ａ）を用いて、撮像素子の設計瞳距離について説明すると、距離６０９と比べて、距離６０８は短く設定されている。距離６０８と距離６０９とが同一の距離であると、光束７０６ａには射出瞳７１１ａによってケラレが生じて感度が低下する。距離６０９と比べて距離６０８は短くすれば、このような感度低下を抑制することができる。撮像素子の焦点検出性能を設計する際、設計瞳距離６０７と射出瞳距離６１０ａとの関係が重要となる。

撮影レンズが交換可能なカメラおよびレンズ一体型のズームレンズを備えるカメラにおいて、設計瞳距離を設定する手法の一例として、想定される最大の射出瞳距離と最小の射出瞳距離とに基づいて設計瞳距離を設定する手法がある。

図５は、図４に示す設計瞳距離および射出瞳距離における線像の一例を説明するための図である。そして、図５（ａ）は図４（ａ）に示す条件における線像を示す図であり、図５（ｂ）は図４（ｂ）に示す条件における線像を示す図である。また、図５（ｃ）は図４（ｃ）に示す条件における線像を示す図である。

図５（ａ）には、図４（ａ）に示す光束７０６ａの射出瞳７１１ａによるケラレを考慮した線像が示されており、図５（ｂ）には、図４（ｂ）に示す光束７０６ｂの射出瞳７１１ｂによるケラレを考慮した線像が示されている。また、図５（ｃ）には、図４（ｃ）に示す光束７０６ｃの射出瞳７１１ｃによるケラレを考慮した線像が示されている。

図５において、光軸９０１ａ〜９０１ｃはそれぞれ線像８０１ａ〜８０１ｃの光軸（線像の重心又はピーク位置）を示し、光軸９０２ａ〜９０２ｃはそれぞれ線像８０２ａ〜８０２ｃの光軸を示す。距離９０３ａ〜９０３ｃはそれぞれ光軸９０１ａ〜９０１ｃから光軸９０２ａ〜９０２ｃまでの距離を示す。

線像はデフォーカス量に比例して変化する。よって、第１焦点検出信号および第２焦点検出信号の位相差を用いて焦点検出を行う場合には、距離９０３ａ〜９０３ｃの大きさに焦点検出精度が依存していることが分かる。具体的には、距離９０３ａ〜９０３ｃが大きい程、焦点検出精度が向上する。

図５（ｂ）と図５（ｃ）とを比較すると、図５（ｂ）の方が焦点検出精度は低いことが分かる。図５（ｂ）に示す線像は、図４（ｂ）を参照すると、設計瞳距離６０７に対して射出瞳距離６１０ｂが短い場合の線像であることが分かる。設計瞳距離６０７に対して射出瞳距離６１０ｂが短い場合には、撮像素子における入射角受光特性に関して、厳しい角度の光を周辺像高の撮像画素が受光しやすい。設計瞳距離６０７を射出瞳距離６１０ｂに近づけると、射出瞳距離６１０ｂにおける焦点検出精度の向上を図ることができるものの、射出瞳距離６１０ａ又は６１０ｃにおける焦点検出精度は低下する。

撮影レンズが交換可能なカメラにおいては、交換レンズ毎にその射出瞳距離は大きく異なる。このため、射出瞳距離が異なる交換レンズにおいて所定以上の焦点検出性能を保証するためには、距離６０８と距離６０９との関係を調整するのみでは対応可能な交換レンズは限られる。

この解決策の１つとして、撮像画素に互いに異なる設計瞳距離を有する画素（光電変換部）を設けるようにすればよい。撮像画素が４つの焦点検出用画素を備える場合には、ｘ方向およびｙ方向において光導波路分離帯の位置および高さを変えるようにすればよい。

図６は、図４に示す周辺像高に配置された撮像画素を拡大して示す図である。そして、図６（ａ）〜図６（ｃ）はそれぞれ光導波路分離帯の位置および高さを異ならせて撮像画素を示す図である。

なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示す光導波路分離帯はそれぞれ図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す状態に対応する。また、図６において、図２に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号を付す。

図６において、中心９０４は撮像画素の中心を示し、高さ９０５は光導波路分離帯３１０ａの基準高さ（中央像高における撮像画素の光導波路分離帯の高さ）を示す。また、偏心量９０６ｂおよび９０６ｃはそれぞれ撮像画素中心９０４から光導波路分離帯３１０ｂおよび３１０ｃの中心までの偏芯量を示す。さらに、高低差９０７ｂおよび９０７ｃはそれぞれ基準高さ９０５から光導波路分離帯３１０ｂおよび３１０ｃのｚ軸方向の頂点までの高低差を示す。

図６（ａ）に示す状態（基準瞳距離）から、設計瞳距離を短くするためには、図６（ｂ）に示すように、光導波路分離帯３１０ｂの位置を撮像画素中心９０４から外周方向に（図６（ｂ）中では−ｘ方向）に偏芯させる。さらに、光導波路分離帯３１０ｂのｚ方向の頂点の高さを基準高さ９０５よりも高くする。これによって、設計瞳距離が短くなる。

一方、図６（ａ）に示す状態から設計瞳距離を長くするためには、図６（ｃ）に示すように、光導波路分離帯３１０ｃの位置を撮像画素中心９０４から撮像素子の中心方向にずらす（図６（ｃ）中では＋ｘ方向）。さらに、光導波路分離帯３１０ｃのｚ方向の頂点の高さを基準高さ９０５よりも低くする。これによって、設計瞳距離が長くなる。

なお、図６においては、ｘ方向における設計瞳距離を変更する場合について説明したが、同様の設定をｙ方向において行えば、ｙ方向についても設計瞳距離を変更することができる。このようにして、ｘ方向およびｙ方向において設計瞳距離を異ならせることによって、１つの撮像画素で異なる設計瞳距離を設定することが可能となる。

上述の手法を用いる際には、撮像の際に、ｘ方向およびｙ方向おいて異方性が生じる。この異方性を低減するためには、図６に示す偏芯量９０６ｂおよび９０６ｃと高低差９０７ｂおよび９０７ｃとを撮像素子の像高に比例して連続的に変化させることが望ましい。撮像素子の中央像高から周辺像高に向うにつれて連続的に光導波路分離帯の偏芯量を増すか又は像高に拘わらず一律の偏心量とするかについては、撮像素子の用途に応じて決定される。

上述のように、複数の設計瞳距離を有する撮像素子を用いて焦点検出を行う際には、撮像光学系の射出瞳距離に応じて設計瞳距離を選択するか複数の設計瞳距離の撮像画素を用いて焦点検出して重み付けを行って最終の焦点検出結果を得る。

このようにして、本実施形態による撮像素子では、光導波路分離帯によって１つの撮像画素に複数の設定瞳距離を有する焦点検出画素を規定することができる。

以上にように、本発明の実施の形態による撮像素子では、１つの撮像画素に複数の設定瞳距離を有する撮像画素を設けるようにしたので、射出瞳距離が異なる撮影レンズを用いた際においても高精度に焦点検出を行うことができる。

図７は、本発明の実施の形態による撮像素子を用いた撮像装置の一例についてその構成を示す図である。なお、図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）である。

撮像光学系（結像光学系）はその先端に第１レンズ群１０１が配置されており、当該第１レンズ群１０１は光軸に沿って進退可能に保持されている。第１レンズ群１０１の後段には絞り兼用シャッタ１０２が配置され、絞り兼用シャッタ１０２はその開口径が調節すされて撮影の際に光量調節を行うとともに、静止画撮影の際には露光秒時調節用シャッタとして機能する。絞り兼用シャッタ１０２の後段には第２レンズ群１０３が配置されている。そして、絞り兼用シャッタ１０２および第２レンズ群１０３は一体となって光軸に沿って進退し、第１レンズ群１０１の進退動作と動して変倍作用（ズーム）が行われる。

さらに、第２レンズ群１０３の後段には、第３レンズ群１０５が配置され、第３レンズ群１０５が光軸に沿って進退することによって、焦点調節が行われる。第３レンズ群１０５の後段には光学的ローパスフィルタ１０６が配置され、光学的ローパスフィルタ１０６は撮影画像における偽色およびモアレを軽減するための光学素子として用いられる。そして、光学的ローパスフィルタ１０６の後段には、前述の撮像素子１０７が配置される。

なお、撮像素子１０７は２次元ＣＭＯＳセンサーおよびその周辺回路を有し、結像光学系の結像面に配置される。

ズームアクチュエータ１１１はカム筒（図示せず）を回動させて第１レンズ群１１１〜第３レンズ群１０３を光軸に沿って駆動して変倍作用を行う。絞りシャッタアクチュエータ１１２は絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節するととともに静止画撮影の際には露光時間制御を行う。フォーカスアクチュエータ１１４は、第３レンズ群１０５を光軸に沿って駆動して焦点調節を行う。

被写体照明用電子フラッシュ１１５は撮影の際に被写体を照明する。電子フラッシュ１１５として、例えば、キセノン管を用いた閃光照明装置が用いられるが、連続発光するＬＥＤを備えた照明装置を用いるようにしてもよい。

ＡＦ補助光発光部１１６は、所定の開口パターンを有するマスク像を、投光レンズを介して被写界に投影して、暗い被写体又は低コントラスト被写体に対する焦点検出能力を向上させる。

ＣＰＵ１２１はカメラ全体の制御を司る。ＣＰＵ１２１は、例えば、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を有している。そして、ＣＰＵ１２１はＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラを駆動制御して、ＡＦ、撮影、画像処理、およびと記録などの一連の動作を実行する。なお、ＣＰＵ１２１は、ＡＦの際には撮像素子１０７で得られた複数の焦点検出信号に応じて像面位相差方式による焦点検出を行う。

電子フラッシュ制御回路１２２は、撮影動作に同期して電子フラッシュ１１５を点灯制御する。補助光駆動回路１２３は焦点検出動作に同期してＡＦ補助光発光部１１６を点灯制御する。撮像素子駆動回路１２４は撮像素子１０７における撮像動作を制御するとともに、撮像素子１０７の出力である画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送る。画像処理回路１２５は画像データについてγ変換処理、カラー補間処理、およびＪＰＥＧ圧縮などの所定の処理を行う。

フォーカス駆動回路１２６は焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御して、第３レンズ群１０５を光軸に沿って駆動して焦点調節を行う。絞りシャッタ駆動回路１２８は絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して、絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。ズーム駆動回路１２９は、撮影者によるズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動制御する。

表示装置１３１は、例えば、ＬＣＤである。表示装置１３１には、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像と撮影後の確認用画像、そして、焦点検出の際の合焦状態を示す画像などが表示される。操作スイッチ１３２には、例えば、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が備えられている。フラッシュメモリ１３３はカメラに対して着脱可能であり、フラッシュメモリ１３３には撮影によって得られた画像データが記録される。

図示のカメラには、前述の撮像素子が備えられているので、射出瞳距離が異なる結像光学系を用いたとしても高精度に焦点検出を行うことができる。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０７ 撮像素子
１２１ ＣＰＵ
２００ 単位画素部
２０１，２０２，２０３，２０４ 焦点検出画素
３０１，３０２．３０３．３０４ 光電変換部
３０５ マイクロレンズ（ＭＬ）
３１１，３１２ 光導波路
３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ 光導波路分離帯
５００ 瞳領域
５０１，５０２，５０３，５０４ 瞳部分領域

Claims (10)

1. 複数の画素を備える単位画素部が２次元マトリックス状に配列された撮像素子であって、
   前記複数の画素に対してそれぞれ光を導く複数の光導波路と、
   前記複数の導波路の間に形成された分離体と、を有し、
   前記分離体の高さおよび位置を像高に応じて変化させ、前記単位画素部の各々において前記複数の画素の瞳距離を異ならせることを特徴とする撮像素子。
2. 前記単位画素部の各々に対応して配置された集光レンズを備え、
   前記集光レンズは前記撮像素子の中心から離れるにつれて前記単位画素部の中心に対して偏心して配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記複数の画素には、所定の基準瞳距離よりも瞳距離が短い第１の画素と、前記基準瞳距離よりも瞳距離が長い第２の画素とがあることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像素子。
4. 前記分離体の位置を前記単位画素部の中心から前記撮像素子の外周方向に偏心させるとともに、前記分離体の高さを所定の基準高さよりも高くして前記瞳距離が短い前記第１の画素を規定することを特徴とする請求項３に記載の撮像素子。
5. 前記分離体の位置を前記単位画素部の中心から前記撮像素子の中心方向に偏心させるとともに、前記分離体の高さを所定の基準高さよりも低くして前記瞳距離が長い前記第２の画素を規定することを特徴とする請求項４に記載の撮像素子。
6. 前記分離体の位置の偏心量および前記基準高さとの高低差を像高に比例して連続的に変化させることを特徴とする請求項５に記載の撮像素子。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像素子と、
   前記単位画素部に備えられた複数の画素の出力を加算して画像信号を生成する生成手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記単位画素部に備えられた複数の画素の出力を用いて像面位相差方式による焦点検出を行う焦点検出手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記撮像素子に光学像を結像させる撮像光学系を備えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記焦点検出手段は、前記撮像光学系の射出瞳距離に応じた前記瞳距離を有する画素の出力を用いて前記像面位相差方式による焦点検出を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。