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公開番号2025087765
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2025031048,2023115284
出願日2025-02-28,2012-09-27
発明の名称撮像素子
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人,個人
主分類H04N 25/704 20230101AFI20250603BHJP(電気通信技術)
要約【課題】焦点検出に用いる信号と画像生成に用いる信号とを高速読み出し可能な撮像素子を提供する。
【解決手段】撮像素子は、第1マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する第1光電変換部14及第2光電変換部13と、第2マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する第3光電変換部及び第4光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1のデジタル信号と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2のデジタル信号とを加算する加算処理を行い、前記第3光電変換部で変換された電荷に基づく第3のデジタル信号と、前記第4光電変換部で変換された電荷に基づく第4のデジタル信号とを加算する加算処理を行うデジタル加算回路26とを備える。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
第１マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する第１光電変換部と、
前記第１マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって、第１方向において前記第１光電変換部の隣に配置される第２光電変換部と、
第２マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する第３光電変換部と、
前記第２マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって、前記第１方向と交差する第２方向において前記第３光電変換部の隣に配置される第４光電変換部と、
前記第１光電変換部で変換された電荷に基づく第１信号と、前記第２光電変換部で変換された電荷に基づく第２信号とを用いる加算処理が行われた第１加算信号と、前記第３光電変換部で変換された電荷に基づく第３信号と、前記第４光電変換部で変換された電荷に基づく第４信号とを用いる加算処理が行われた第２加算信号とを出力させる制御部と
を備える撮像素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズとその背後に配置された一対の光電変換部からなる焦点検出画素を配列した撮像素子を撮影レンズの予定焦点面上に配置し、これにより光学系を通る一対の焦点検出光束が形成する一対の像に応じた一対の像信号を一対の光電変換部においてアナログ信号として生成し、該一対のアナログ信号を独立に撮像素子から読出して一対の像信号間の像ズレ量（位相差）を検出することによって撮影レンズの焦点調節状態（デフォーカス量）を検出するとともに、焦点検出画素の一対の光電変換部で生成されるアナログ信号を焦点検出画素内でアナログ加算するとともに、加算後のアナログ信号を画像信号として撮像素子から読み出して画像情報を生成する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－８３４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような撮像装置においては、焦点検出画素内で一対のアナログ信号のアナログ加算処理を行なっているため、焦点検出時には撮像素子から一対のアナログ信号を独立に読み出すとともに、画像情報生成時には撮像素子から一対のアナログ信号を加算して読み出す必要があり、撮像素子からの１フレーム分の信号読み出しにおいて焦点検出と画像情報生成とを同時に行えないという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様による撮像素子は、第１マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する第１光電変換部と、前記第１マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって、第１方向において前記第１光電変換部の隣に配置される第２光電変換部と、第２マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する第３光電変換部と、前記第２マイクロレンズを透過した光を電荷に変換する光電変換部であって、前記第１方向と交差する第２方向において前記第３光電変換部の隣に配置される第４光電変換部と、前記第１光電変換部で変換された電荷に基づく第１信号と、前記第２光電変換部で変換された電荷に基づく第２信号とを用いる加算処理が行われた第１加算信号と、前記第３光電変換部で変換された電荷に基づく第３信号と、前記第４光電変換部で変換された電荷に基づく第４信号とを用いる加算処理が行われた第２加算信号とを出力させる制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、たとえば、焦点検出に用いる信号と画像生成に用いる信号とを高速読み出しすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
一実施の形態の撮像素子を搭載したレンズ交換式デジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。
交換レンズの撮影画面上における焦点検出位置を示す図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
各色フィルタの分光感度特性を示す図である。
焦点検出画素の構成を示す図である。
焦点検出画素の断面図である。
瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す図である。
撮像素子とボディ駆動制御装置との関係を詳細に示すブロック図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号の読出し動作とを並行して行う場合のタイミングチャートである。
１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と一対の光電変換部の出力信号を加算した加算信号の読出し動作とを並行して行う場合のタイミングチャートである。
デジタルスチルカメラが有するボディ駆動制御装置の焦点検出用のＣＰＵａの動作フローチャートである。
デジタルスチルカメラが有するボディ駆動制御装置の画像処理用のＣＰＵの動作フローチャートである。
一対のデータ列の相関演算結果を示す図である。
行部分読出しを行なう場合のタイミングチャートである。
焦点検出画素の構成を示す図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像画素の構成を示す図である。
撮像画素の断面図である。
撮影光束の様子を説明するための図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
隣接した２列の画素列に設けられたスイッチの選択動作を説明する図である。
隣接した２列の画素列に設けられたスイッチの選択動作を説明する図である。
１フレーム期間中に焦点検出画素の一対の光電変換部の出力信号の個別読出し動作と撮像画素の出力信号に相当する出力信号の読出し動作とを並行して行う場合のタイミングチャートである。
行部分読出しを行なう場合のタイミングチャートである。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
隣接した２列の画素列に設けられたスイッチの選択動作を説明する図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
撮像素子の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜第１実施形態＞
本発明の一実施の形態の撮像素子および撮像装置を説明する。図１は一実施の形態の撮像素子を搭載したレンズ交換式デジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。一実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、種々の交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。
【０００９】
交換レンズ２０２はレンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は不図示のマイクロコンピュータ、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節と絞り２１１の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
【００１０】
カメラボディ２０３は撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素兼焦点検出画素として機能する画素が二次元状に配置される。この撮像素子２１２については詳細を後述する。
（【００１１】以降は省略されています）

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