JP4994905B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像光学系からの光束を互いに分光感度特性が異なる一対の受光素子に受光させ、その受光出力から光源に関する情報を生成し、フォーカス制御のための情報の生成等に用いる撮像装置に関する。

一眼レフカメラ等の撮像装置には、ＴＴＬ位相差検出方式と称される焦点検出方式が採用される場合が多い。ＴＴＬ位相差検出方式では、撮像光学系からの光束を一対の再結像光学系によって再結像させることで一対の受光素子列上に２つの像を形成し、該２像の相対的な位置差（位相差）を検出することで、撮像光学系のデフォーカス量を得る。

一般に、撮像光学系や再結像光学系（焦点検出光学系ともいう）では、ｄ線（５８７ｎｍ）を中心とした４００ｎｍから７００ｎｍの可視波長域で色収差等の諸収差の補正が行われる。このため、可視波長域以外の波長域、例えば近赤外波長域での収差が良好に補正されていることは少ない。この場合、昼光下、タングステンランプ等の色温度の低い光源下、及び蛍光灯等の色温度の高い光源下での撮像において、それぞれ可視光に対する近赤外光の相対的な割合が異なるため、異なる焦点検出結果が得られることが多い。

そこで、特許文献１にて開示されているように、焦点検出用受光素子列の近傍に互いに分光感度特性が異なる一対の光源検出用受光素子を配置し、その出力の比から光源の色温度を検出し、該色温度の検出結果に基づいて焦点検出結果を補正することが好ましい。

また、特許文献２には、１つの光源検出用受光素子に、互いに異なる分光透過率特性を有する色素フィルタを塗布することで、該受光素子内に分光感度特性が異なる２つの受光領域を形成し、光源の色温度検出を行う技術が開示されている。

ただし、被写体から撮像光学系及び再結像光学系を通過して受光素子に到達する光束による受光素子上での照度分布は、該光束が撮像光学系及び再結像光学系の影響を受けることで一様にならない（不均一になる）場合がある。この場合、受光素子内で色温度を検出する被写体の像が形成される位置によって受光素子の出力が異なってしまう。このため、色温度の検出結果に誤差を生じる。

特許文献３には、２つの受光素子列に対する照度分布のアンバランスを補正するための照度分布補正手段を設けた焦点検出装置が開示されている。
特許第２９００３９０号公報 特許第２５５５６８１号公報 特開昭６３−２７６０１０号公報

しかしながら、特許文献３にて開示された焦点検出装置では、２つの受光素子列に対する照度分布のアンバランスを補正するだけであり、１つの受光素子内での照度分布の不均一を補正するものではない。

本発明は、光源検出用受光素子内での照度分布の不均一（受光量むら）による受光素子の出力変化を低減し、被写体像の結像位置や被写体像の大きさによらず良好な光源検出、さらには高精度のフォーカス制御を行えるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系からの光束を結像させる一対の結像光学系であって、複数の画素を備え互いに分光感度特性が等しい、前記撮影光学系の焦点状態を検出するための信号を出力する一対の第１の受光素子に光束を導く一対の結像光学系と、該一対の結像光学系からの光束をそれぞれ受光する互いに分光感度特性が異なる一対の受光素子であって、前記第１の各受光素子の近傍に配置される一対の第２の受光素子と、前記一対の第２の受光素子からの出力に基づいて光源に関する検出を行う検出手段とを有する。そして、第２の各受光素子は、前記撮像光学系及び前記結像光学系により生じる受光位置に応じた受光量の変化に伴う出力の変化を低減するための遮光部材であって、前記第１の各受光素子は有していない遮光部材を有し、前記遮光部材は、前記第２の各受光素子における前記受光量が、基線長方向及び該方向に対して直交する方向の各々において少ない位置ほど、遮光面積が小さくなる形状を有することを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての撮像装置は、撮像光学系からの光束を結像させる一対の結像光学系であって、複数の画素を備え互いに分光感度特性が等しい、前記撮影光学系の焦点状態を検出するための信号を出力する一対の第１の受光素子に光束を導く一対の結像光学系と、該一対の結像光学系からの光束をそれぞれ受光する互いに分光感度特性が異なる一対の受光素子であって、前記第１の各受光素子の近傍に配置される一対の第２の受光素子と、該一対の第２の受光素子からの出力に基づいて光源に関する検出を行う検出手段とを有する。そして、第２の各受光素子は、撮像光学系及び結像光学系により生じる受光位置に応じた第２の受光量の変化に伴う出力の変化を低減するための受光部形状であって、前記第１の各受光素子は有していない受光部形状を有し、前記受光部形状は、前記第２の各受光素子における前記受光量が、基線長方向及び該方向に対して直交する方向の各々において少ない位置ほど、受光面積が大きくなる受光部形状を有することを特徴とする。

なお、撮像光学系及び一対の結像光学系を介した光束をそれぞれ受光する一対の焦点検出用の受光素子列を有し、該焦点検出用の受光素子列からの出力及び光源に関する情報に基づいて、撮像光学系のフォーカス制御を行うための情報を生成する撮像装置も本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、光源検出用の受光素子内での受光量の変化、すなわち照度分布の不均一による受光素子の出力変化を低減することで、被写体像の結像位置や被写体像の大きさによらず、良好な光源検出を行うことができる。したがって、光源検出結果（光源に関する情報）を用いた精度の高いフォーカス制御を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

まず図８には、本発明の実施例１である一眼レフデジタルカメラ（撮像装置：以下、単にカメラという）を含む撮像システムを示す。該撮像システムは、カメラと該カメラに装着される交換レンズとによって構成される。

同図において、１はカメラであり、その前面には交換レンズ１１が装着される。カメラ１内には、光学部品、機械部品、電気回路、及びＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子９が収納されている。

２は主ミラーであり、ファインダ観察状態では撮像光路内に斜めに配置され、撮像状態では撮像光路外に退避する。また、主ミラー２はハーフミラーとなっており、撮像光路内に配置されているときは、交換レンズ１１から入射した光束のうち約半分を透過する。２０はサブミラーであり、ファインダ観察状態では主ミラー２の背後において撮像光路内に斜めに配置され、撮像状態では撮像光路外に退避する。撮像状態において、サブミラー２０は、主ミラー２を透過した光束を下方に折り曲げて、後述の焦点検出ユニットに導く。

３は交換レンズ１１の予定結像面に配置されたピント板であり、４はファインダ光路を折り曲げるためのペンタプリズムである。５は接眼レンズである。ピント板３、ペンタプリズム４及び接眼レンズ５によりファインダ光学系が構成され、撮像者は接眼レンズ５を通してピント板３を観察することで、被写体像を観察することができる。

７は被写体の輝度を測定するための測光センサであり、６はペンタプリズム４からの光束を測光センサ７上に被写体像を形成させる結像レンズである。

８は撮像素子９に対する光束の入射量及び入射タイミングを制御するフォーカルプレンシャッタである。

２５は焦点検出ユニット（焦点検出装置）であり、結像光学系としての２次結像レンズユニット２６と、反射ミラー２７と、センサユニット２９により構成されている。

２次結像レンズユニット２６は、交換レンズ１１内の撮像光学系からの光束（サブミラー２０により反射された光束）に、一対又は複数対の２次被写体像（Ａ像，Ｂ像）をセンサユニット２９上に形成させる。焦点検出ユニット２５は、Ａ像，Ｂ像の相対位置差（位相差）に基づいて交換レンズ１１内の撮像光学系の焦点状態に対応する位相差情報を生成する。位相差情報は、コントローラとしてのカメラマイクロコンピュータ３０に送られる。

カメラマイクロコンピュータ３０は、該位相差情報から撮像光学系のデフォーカス量を求め、さらに該デフォーカス量から合焦を得るためのフォーカスレンズ１２の駆動量と駆動方向を算出する。これにより、いわゆるＴＴＬ位相差検出方式によるフォーカス制御が行われる。

また、光源に関する検出を行う検出手段としても機能するカメラマイクロコンピュータ３０は、算出したデフォーカス量を、後述する色温度（光源に関する情報）の検出結果に基づいて補正し、該補正されたデフォーカス量に基づいてフォーカス制御を行う。すなわち、カメラマイクロコンピュータ３０は、後述する光源検出用の一対の受光素子からの出力に基づいて光源に関する情報（ここでは色温度を示す情報）を生成する。そして、後述する焦点検出用の受光素子列からの出力と該光源に関する情報に基づいて、撮像光学系のフォーカス制御を行う。

デフォーカス量の補正は、例えば、色温度によって光源の種類（太陽、蛍光灯、タングステンランプ等）を判別し、その光源の色温度に応じた補正値をデフォーカス量に加算（又は減算）することにより行うことができる。

なお、本実施例では、色温度を光源に関する情報として用いるが、光源に関する情報は色温度に限られない。

１０はカメラ１と交換レンズ１１との通信インターフェイスとなるマウント接点群である。

交換レンズ１１内には、撮像光学系を構成するレンズユニット１２〜１４及び絞り１５が配置されている。最も被写体側の第１レンズユニット（以下、フォーカスレンズという）１２は、光軸方向に移動することでピント位置を調整する。第２レンズユニット１３は、光軸方向に移動して撮像光学系の変倍を行う。１４は固定された第３レンズユニットである。絞り１５は、開口径を変化させて光量を調節する。

１６はフォーカス駆動モータであり、フォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させる。１７は絞り１５の開口径を変化させるための絞り駆動モータである。１８は距離エンコーダであり、フォーカスレンズ１２に取り付けられたブラシ１９がこの距離エンコーダ１８上を摺動することで、フォーカスレンズ１２の位置に応じた信号を出力する。フォーカスレンズ１２が合焦位置に制御された状態での距離エンコーダ１８からの位置情報に基づいて、被写体距離を検出できる。また、交換レンズ１１には、第２レンズユニット１３の位置を検出する不図示のズーム位置検出器も設けられており、該ズーム位置検出器からの信号に基づいて撮像光学系の焦点距離を求めることもできる。

図１には、焦点検出ユニット２５内に設けられたセンサユニット２９を示している。センサユニット２９は、半導体基板をベースとして構成されている。

１０１ａ、１０１ｂは、撮像画面の中央部の焦点状態を検出するための一対の受光素子アレイ（焦点検出用の受光素子列）であり、水平一次元方向（基線長方向）に複数のフォトダイオード（受光素子）が配列されて構成されている。

受光素子アレイ１０１ａは、前述したＡ像を光電変換し、該Ａ像の位置に応じた電気信号を出力する。また、受光素子アレイ１０１ｂは、前述したＢ像を光電変換し、該Ｂ像の位置に応じた電気信号を出力する。これら電気信号からＡ像及びＢ像の相対位置差、つまりは間隔（位相差）を検出することにより、カメラマイクロコンピュータ３０は、撮像光学系のデフォーカス量を算出することができる。

また、１０２ａ、１０２ｂは、撮像画面の右側部分の焦点状態を検出するための一対の受光素子アレイであり、垂直一次元方向（基線長方向）に複数のフォトダイオードが配列されて構成されている。なお、図１に示す焦点面では、像の上下左右が反転するため、受光素子アレイ１０２ａ、１０２ｂは図の左側に示されている。

受光素子アレイ１０２ａは、前述したＡ像を光電変換し、該Ａ像の位置に応じた電気信号を出力する。また、受光素子アレイ１０２ｂは、前述したＢ像を光電変換し、該Ｂ像の位置に応じた電気信号を出力する。これら電気信号からＡ像及びＢ像の位相差を検出することにより、カメラマイクロコンピュータ３０は、撮像光学系のデフォーカス量を算出することができる。

また、１０３ａ、１０３ｂは、撮像画面の左側部分の焦点状態を検出するための一対の受光素子アレイであり、垂直一次元方向（基線長方向）に複数のフォトダイオードが配列されて構成されている。

受光素子アレイ１０３ａは、前述したＡ像を光電変換し、該Ａ像の位置に応じた電気信号を出力する。また、受光素子アレイ１０３ｂは、前述したＢ像を光電変換し、該Ｂ像の位置に応じた電気信号を出力する。これら電気信号からＡ像及びＢ像の位相差を検出することにより、カメラマイクロコンピュータ３０は、撮像光学系のデフォーカス量を算出することができる。

１０４ａ、１０４ｂは、受光素子アレイ１０１ａ、１０１ｂの近傍にそれぞれ配置された互いに分光感度特性が異なる光源検出用の一対の受光素子である。

受光素子１０４ａは、カラーフィルタ等を塗布しないシリコンの分光感度特性、主として可視波長域に対する感度を持つ。これに対して、受光素子１０４ｂは、例えば赤色の色素フィルタを塗布して、赤から赤外の波長域に感度を持つ。カメラマイクロコンピュータ３０は、両受光素子１０４ａ、１０４ｂの出力の比から、撮影画面の中央部下側に位置する被写体（つまりは被写体を照らす光源）の色温度を検出することができる。

１０５ａ、１０５ｂも、受光素子アレイ１０１ａ、１０１ｂの近傍に配置された互いに分光感度特性が異なる光源検出用の一対の受光素子であり、それぞれ受光素子１０４ａ、１０４ｂと同様の、かつ互いに異なる分光感度特性を有する。このため、両受光素子１０５ａ、１０５ｂの出力の比から撮影画面の中央部上側に位置する被写体の色温度を検出することができる。

１０６ａ、１０６ｂは、受光素子アレイ１０２ａ、１０２ｂの近傍に配置された互いに分光感度特性が異なる光源検出用の一対の受光素子であり、それぞれ受光素子１０４ａ、１０４ｂと同様の、かつ互いに異なる分光感度特性を有する。このため、両受光素子１０６ａ、１０６ｂの出力の比から、撮影画面の右側に位置する被写体の色温度を検出することができる。

１０７ａ、１０７ｂは、受光素子アレイ１０３ａ、１０３ｂの近傍に配置された互いに分光感度特性が異なる光源検出用の一対の受光素子であり、それぞれ受光素子１０４ａ、１０４ｂと同様の、かつ互いに異なる分光感度特性を有する。このため、両受光素子１０７ａ、１０７ｂの出力の比から、撮影画面の左側に位置する被写体の色温度を検出することができる。

また、色温度を検出する被写体が撮影画面のほぼ全体を占める大きさを有する場合には、受光素子１０４ａ、１０５ａ、１０６ａの出力と受光素子１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂの出力との比を比較して色温度を検出すると、検出精度を高めることができる。

図２を用いて、焦点検出ユニット２５の再結像光学系を構成する２次結像レンズユニット２６について説明する。

同図において、２０１ａ、２０１ｂは、撮像画面中央部の被写体から撮像光学系を通過して焦点検出ユニット２５に入射した光束を分割して、センサユニット２９上に再結像させるための一対の２次結像レンズである。撮像光学系からの光束は、２次結像レンズ２０１ａにより、受光素子アレイ１０１ａと受光素子１０４ａ、１０５ａ上に再結像され、２次結像レンズ２０１ｂにより、受光素子アレイ１０１ｂと受光素子１０４ｂ、１０ｂａ上に再結像される。

２０２ａ、２０２ｂは、撮像画面右側の被写体から撮像光学系を通過して焦点検出ユニット２５に入射した光束を分割して、センサユニット２９上に再結像させるための一対の２次結像レンズである。撮像光学系からの光束は、２次結像レンズ２０２ａにより、受光素子アレイ１０２ａと受光素子１０６ａ上に再結像され、２次結像レンズ２０２ｂにより、受光素子アレイ１０２ｂと受光素子１０６ｂ上に再結像される。

２０３ａ、２０３ｂは、撮像画面左側の被写体から撮像光学系を通過して焦点検出ユニット２５に入射した光束を分割して、センサユニット２９上に再結像させるための一対の２次結像レンズである。撮像光学系からの光束は、２次結像レンズ２０３ａにより、受光素子アレイ１０３ａと受光素子１０７ａ上に再結像され、２次結像レンズ２０３ｂにより、受光素子アレイ１０３ｂと受光素子１０７ｂ上に再結像される。

また、図２において、２１５は撮像光学系の射出瞳を示している。また、図中の実線直線は、撮像光学系の光軸を示す。２１１ａ、２１１ｂはそれぞれ、２次結像レンズ２０１ａ、２０１ｂに入射する光束が、撮像光学系の射出瞳２１５を通過する位置を示している。２１２ａ、２１２ｂはそれぞれ、２次結像レンズ２０２ａ、２０２ｂに入射する光束が、撮像光学系の射出瞳２１５を通過する位置を示している。２１３ａ、２１３ｂはそれぞれ、２次結像レンズ２０３ａ、２０３ｂに入射する光束が、撮像光学系の射出瞳２１５を通過する位置を示している。

図３Ａには、受光素子１０４ａ、１０４ｂ上での基線長方向の照度分布（受光量の変化）の例を示す。横軸は受光素子１０４ａ、１０４ｂ上での位置を示し、縦軸は各位置に対する照度（受光量）を示している。また、図中の曲線ａは、受光素子１０４ａ上での照度分布を示し、曲線ｂは受光素子１０４ｂでの照度分布を示している。

さらに、図３Ｂには、受光素子１０４ａ、１０４ｂと受光素子アレイ１０１ａ、１０１ｂとの位置関係を示す。受光素子１０４ａ、１０４ｂにおいて、それぞれの左端位置をｘ０とし、そこから一定間隔の位置をＸ１，Ｘ２，Ｘ３とする。位置Ｘ２は、２次結像レンズ２０１ａ、２０１ｂの光軸が通る位置である。

受光素子１０４ａ上に結像される光束は、撮像光学系の射出瞳２１５における光軸からずれた位置２１１ａを通過して２次結像レンズ２０１ａに入射する。また、受光素子１０４ｂ上に結像される光束は、撮像光学系の射出瞳２１５における光軸からずれた位置２１１ｂを通過して２次結像レンズ２０１ｂに入射する。

受光素子１０４ａ、１０４ｂ上の位置Ｘ０からＸ３に入射する光束は、撮像光学系及び２次結像レンズ２０１ａ、２０１ｂに入射する角度が異なるため、撮像光学系及び２次結像レンズ２０１ａ、２０１ｂの影響を受ける。

一般に、レンズを通過する光束の光量は、該レンズへの入射角度に応じて変化する。具体的には、入射角度θのＣＯＳθの４乗に比例して少なくなる。このため、撮像光学系及び２次結像レンズ２０１ａ、２０１ｂを通過して受光素子１０４ａ、１０４ｂに到達する光束による各受光素子上での照度分布は、図３Ａの曲線ａ，ｂで示すように一様にはならず不均一になる。言い換えれば、各受光素子上において、受光位置により受光量が変化する。

また、受光素子１０４ａ、１０４ｂは、撮像光学系の光軸に対して対称に配置されるため、受光素子１０４ａ、１０４ｂ上での照度分布は、それぞれの位置Ｘ２に対して対称な分布になる。

なお、基線長方向に直交する方向に関しても、同様の理由で照度分布の不均一（照度むら又は受光量むら）が発生するが、ここでの説明は省略する。また、ここでは四対の光源検出用受光素子のうち一対の受光素子１０４ａ、１０４を代表として示すが、他の対の受光素子についても同様に照度むらが発生する。特に、受光素子１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂのように、撮像光学系の光軸から大きく離れた位置を通る光束を受光する受光素子上で、より顕著に照度むらが発生する。

光源検出対象である被写体の像が各受光素子よりも十分に大きい場合にはこのような照度むらはほとんど問題にはならないが、通常は、被写体像が受光素子に比べて小さい場合が多い。この場合、被写体像の結像位置がＸ２であると、受光素子１０４ａ上での照度も受光素子１０４ｂ上での照度もＢ２となり、互いに等しい。しかし、被写体像の結像位置がＸ１であると、受光素子１０４ａ上での照度はＢ３となり、受光素子１０４ｂ上での照度はＢ１（＞Ｂ３）となる。また、被写体像の結像位置がＸ３であると、受光素子１０４ａ上での照度はＢ１となり、受光素子１０４ｂ上での照度はＢ３（＜Ｂ１）となる。

このように、同じ被写体からの光束であっても受光素子１０４ａ、１０４上での結像位置に応じて照度が異なるため、受光素子１０４ａ、１０４ｂからの出力の比が異なり、光源検出結果が変化してしまう。

そこで、本実施例では、このような照度むらによる光源検出誤差を解消するため、図４に示すように、各受光素子に遮光マスク（遮光部材）を設けている。図４には、受光素子１０４ａ、１０４ｂと受光素子１０５ａ、１０５ｂ上に形成した遮光マスク１１０を示す。なお、図４には、焦点検出用の受光素子アレイ１０１ａ、１０１ｂも併せて示す。

各受光素子上に形成された遮光マスク１１０は、図３Ａに示す各受光素子における照度が高い（受光量が多い）位置ほど遮光面積が大きくなる、逆に言えば、照度が低い（受光量が少ない）位置ほど遮光面積が小さくなる形状を有する。

受光素子１０４ａでは、位置Ｘ３で照度が最も高いので、該受光素子１０４ａ上の遮光マスク１１０は、位置Ｘ３での遮光面積（基線長方向に直交する方向でのマスク長さ）が最も大きく、基線長方向両端に向かって遮光面積が減少する形状を有する。

また、受光素子１０４ｂでは、位置Ｘ１で照度が最も高いので、該受光素子１０４ｂ上の遮光マスク１１０は、位置Ｘ１での遮光面積が最も大きく、基線長方向両端に向かって遮光面積が減少する形状を有する。

受光素子１０５ａ，１０５ｂ上の遮光マスク１１０も、基線長方向については、受光素子１０４ａ、１０４ｂ上の遮光マスク１１０と同様の形状を有する。

このような遮光マスク１１０を設けることで、各受光素子では、照度が高い位置ほど受光面積（開口部の面積）が小さく、逆に言えば、照度が低い位置ほど受光面積が大きくなる。

受光素子１０４ａ、１０４ｂ上に形成された遮光マスク１１０は、その左右が反転した形状を有する。また、受光素子１０５ａ、１０５ｂ上に形成された遮光マスク１１０も、その左右が反転した形状を有する。

さらに、受光素子１０４ａ、１０５ａ上に形成された遮光マスク１１０は上下が反転した形状を有し、受光素子１０４ｂ、１０５ｂ上に形成された遮光マスク１１０は上下が反転した形状を有する。

なお、基線長方向に対して直交する方向についても照度むらが発生するので、各遮光マスク１１０は、照度が高い位置ほど遮光面積が大きくなる、逆に言えば、照度が低い位置ほど遮光面積が小さくなる形状を有する。

このような遮光マスク１１０を各受光素子に設けることで、撮像光学系及び２次結像レンズにより生じる受光位置に応じた受光量の変化（照度むら）に伴う各受光素子からの出力の変化、つまりは感度分布の不均一が低減される。すなわち、照度むらに起因した各受光素子からの出力の変化が補正される。具体的には、図３Ａに一点鎖線ｃで示すように、受光位置にかかわらず、ほぼ同じレベルの出力が得られる。

なお、以下の説明において、このような補正を、照度むら補正という。

また、遮光マスク１１０の材料には特に制限はないが、半導体を製作するときに用いられるアルミの配線層を利用して形成するようにすれば、製造コストの大幅な上昇を招くことなく遮光マスク１１０を形成することができる。

図５には、本発明の実施例２である一眼レフカメラの焦点検出ユニットにおいて、照度むら補正に有効な形状を有する光源検出用受光素子を示している。

本実施例の光源検出用受光素子は、実施例１で説明した一眼レフカメラに搭載される。また、本実施例で説明する光源検出用受光素子は、実施例１と同一の機能を有するので、実施例１と同符号を付す。

本実施例では、受光素子１０４ａ、１０４ｂ、１０５ａ、１０５ｂの受光部の形状自体を、実施例１で遮光マスク１１０により覆われない部分（開口部）と同様の形状としている。

すなわち、各受光素子は、撮像光学系及び２次結像レンズにより生じる受光位置に応じた受光量の変化（照度むら）に伴う各受光素子からの出力の変化、つまりは感度分布の不均一が低減される受光部形状を有する。

図６には、本発明の実施例３である一眼レフカメラの焦点検出ユニットにおいて、照度むら補正に有効な半導体構造を有する光源検出用受光素子を示している。

本実施例の光源検出用受光素子は、実施例１で説明した一眼レフカメラに搭載される。また、本実施例で説明する光源検出用受光素子は、実施例１と同一の機能を有するので、実施例１と同符号を付す。

前述したように、受光素子１０４ａ、１０４ｂ上での照度分布は基線長方向だけでなくそれに直交する方向にも変化するので、本実施例の受光素子でも、照度むらを２次元的に補正することが可能な半導体構造を有する。

図６及び図７において、７０１は受光素子１０４ａ，１０４ｂの形状に合わせてセンサユニット２９のベースとなる矩形のＰ型半導体基板上に形成されたＮ型ウェル（第１の半導体）である。６０１は該Ｎ型ウェル７０１内（つまりは各受光素子内）に島状に配置された複数のＰ型ウェル（第２の半導体）である。島状とは、離散的に、又は離間して、と言い換えることできる。

複数のＰ型ウェル６０１は、実施例１に示した受光素子の開口部及び実施例２に示した受光素子の受光部と同様な形状を有するＮ型ウェル７０１の領域内に島状に配置される。また、その配置密度は、照度が高い領域では粗に、照度の低い領域では密になる。言い換えれば、Ｐ型ウェル６０１は、受光量が多い位置ほど密度が低くなるように、逆に言えば、受光量が少ない位置ほど密度が高くなるように配置されている。

受光素子の感度分布は、Ｐ型ウェル６０１及びＮ型ウェル７０１の間に形成される空乏層の広がりにより決定される。したがって、Ｐ型ウェル６０１を密に配置した領域では、空乏層が重なり合うため感度が高くなり、粗に配置した領域では、空乏層の重なりが少ないので感度が低くなる。

図７には、図６に示した受光素子の構造を模式的に示している。Ｎ型ウェル７０１は、矩形形状を有し、基本的には受光素子の受光領域を決定している。Ｎ型ウェル７０１内には、島状にＰ型ウェル６０１が配置されている。７０３はアルミ配線であり、Ｐ型ウェル６０１を電気的に接続している。したがって、島状に配置されたＰ型ウェル６０１は、電気的には１つのＰ型領域として扱われる。なお、図７では、Ｎ型ウェル７０１に接続されたアルミ配線は図示を省略している。

以上のように、島状に配置されたＰ型ウェル６０１の配置密度を照度分布に応じて異ならせることで、受光素子内の感度分布の不均一を低減する照度むら補正を行うことができる。

また、図６及び図７に示した複数のＰ型ウェル６０１は、互いに同一の大きさを有するが、互いの大きさを異ならせてもよい。すなわち、照度が高い領域のＰ型ウェルの大きさを小さくし、照度が低い領域の各Ｐ型ウェル（各第２の半導体）の大きさを大きくしてもよい。言い換えれば、受光量が少ない位置ほど各Ｐ型ウェル６０１のサイズが大きくなるように、逆に言えば、受光量が多い位置ほど各Ｐ型ウェル６０１のサイズが小さくなるようにしてもよい。この場合でも、照度が高い領域のＰ型ウェルの配置密度を粗とし、照度が低い領域のＰ型ウェルの配置密度を密としてもよい。このようなＰ型ウェル６０１の大きさや配置密度の設定により、よりきめ細かく感度分布を制御することも可能である。

なお、図７に示した受光素子は、Ｐ型半導体基板をベースとして構成されたが、Ｎ型半導体基板をベースとして構成してもよい。この場合には、Ｎ型ウェル７０１に相当するウェルはＰ型で形成され、Ｐ型ウェル６０１に相当するウェルはＮ型で形成される。

以上説明したように、本実施例によれば、撮像光学系及び２次結像レンズにより生じる受光位置に応じた受光量の変化（照度むら）に伴う各受光素子からの出力の変化、つまりは感度分布の不均一が低減される構造を有する受光素子を実現することができる。

なお、上記実施例では、焦点検出ユニット内に光源検出用の受光素子を設けた場合について説明したが、焦点検出ユニットの外部（例えば、ペンタプリズム４の周辺）に、光源検出用の結像光学系と受光素子を設けてもよい。

本発明の実施例１におけるセンサユニットの受光素子の配置を説明する図。 実施例１における焦点検出光学系（再結像光学系）の構成を説明する図。 実施例における光源検出用受光素子上での照度分の例を示す図。 実施例における光源検出用受光素子上での位置を説明する図。 実施例１における光源検出用受光素子を説明する図。 本発明の実施例２における光源検出用受光素子を説明する図。 本発明の実施例３における光源検出用受光素子の構造を説明する図。 実施例３における光源検出用受光素子の構造を示す模式図。 実施例の撮像装置及び交換レンズにより構成される撮像システムを示す図。

符号の説明

１ 一眼レフカメラ
７ 測光センサ
１１ 交換レンズ
１２ フォーカスレンズ
２５ 焦点検出ユニット
２６ ２次結像レンズユニット
２９ センサユニット
３０ カメラマイクロコンピュータ
１０１ａ〜１０３ａ，１０１ｂ〜１０３ｂ 焦点検出用の受光素子アレイ
１０４ａ〜１０７ａ，１０４ｂ〜１０７ｂ 光源検出用の受光素子
１１０ 遮光マスク
２０１ａ〜２０３ｂ ２次結像レンズ
２１５ 撮像光学系の射出瞳
６０１ Ｐ型ウェル
７０１ Ｎ型ウェル

Claims (3)

1. 撮像光学系からの光束を結像させる一対の結像光学系であって、複数の画素を備え互いに分光感度特性が等しい、前記撮影光学系の焦点状態を検出するための信号を出力する一対の第１の受光素子に光束を導く一対の結像光学系と、
   該一対の結像光学系からの光束をそれぞれ受光する互いに分光感度特性が異なる一対の受光素子であって、前記第１の各受光素子の近傍に配置される一対の第２の受光素子と、
   前記一対の第２の受光素子からの出力に基づいて光源に関する検出を行う検出手段と、を有し、
   前記第２の各受光素子は、前記撮像光学系及び前記結像光学系により生じる受光位置に応じた受光量の変化に伴う出力の変化を低減するための遮光部材であって、前記第１の各受光素子は有していない遮光部材を有し、
   前記遮光部材は、前記第２の各受光素子における前記受光量が、基線長方向及び該方向に対して直交する方向の各々において少ない位置ほど、遮光面積が小さくなる形状を有することを特徴とする撮像装置。
2. 撮像光学系からの光束を結像させる一対の結像光学系であって、複数の画素を備え互いに分光感度特性が等しい、前記撮影光学系の焦点状態を検出するための信号を出力する一対の第１の受光素子に光束を導く一対の結像光学系と、
   該一対の結像光学系からの光束をそれぞれ受光する互いに分光感度特性が異なる一対の受光素子であって、前記第１の各受光素子の近傍に配置される一対の第２の受光素子と、
   前記一対の第２の受光素子からの出力に基づいて光源に関する検出を行う検出手段と、を有し、
   前記第２の各受光素子は、前記撮像光学系及び前記結像光学系により生じる受光位置に応じた受光量の変化に伴う出力の変化を低減するための受光部形状であって、前記第１の各受光素子は有していない受光部形状を有し、
   前記受光部形状は、前記第２の各受光素子における前記受光量が、基線長方向及び該方向に対して直交する方向の各々において少ない位置ほど、受光面積が大きくなる受光部形状であることを特徴とする撮像装置。
3. 一対の前記第１の受光素子からの出力と前記光源に関する検出結果とに基づいて、前記撮像光学系のフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。