キヤノンのクアッドAFセンサーの特開情報＞2層センサー？斜めの位相差が高精度で検出可能？

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3年前

j-platpatのHPで”キヤノン位相差”のキーワードで検索すると面白い特許公開情報が出てきました。

CanonのクアッドピクセルAFの公開出願情報のようです。

【解決手段】撮像素子であって、複数のマイクロレンズと、前記複数のマイクロレンズそれぞれに対して、光の入射面から第１の深さに構成された複数の第１の感度領域と、前記第１の深さよりも深い第２の深さに構成された複数の第２の感度領域と、前記複数の第１の感度領域と、前記複数の第２の感度領域とを、互いに異なる組み合わせで電気的に接続する複数の接続部と、を有する画素部を備えたことを特徴とする。

つまり、この特許のクアッドピクセルは、従来のデュアルピクセルと同じ2つの感度領域となっている部分が90度で2層に配置されることで2×2のクアッド領域となっているように見えます。

【０００３】
特許文献１には、複数の光電変換領域を２方向に並べることで、２方向に瞳分割された瞳分割信号を取得する撮像素子が開示されている。

そして1方向しかない従来型のデュアルピクセルではピクセル配置と異なる方向ででAFの精度が低いということですね。

【０００５】
一般的に、位相差方式の焦点検出において、被写体の明暗パターン、すなわち、輝度が変化する方向が瞳分割信号の分割方向に近い場合に、焦点検出の精度が低下するという課題がある。

ただ、4方向のクアッドピクセルにするだけは、今度は斜め方向の検出もバラつきが出るということですね。

【０００６】
瞳分割信号の分割方向を増やすために、特許文献１に記載の画素を組み合わせて縦横斜め合計４方向に分割する撮像素子を構成したとしても、分割方向の異なる画素間で特性が揃わず、瞳分割信号を画素ごとに加算して得られる画像信号にばらつきが生じてしまう。

でこの2層のクアッドピクセルセンサーは上面と、下面で別の色を受光するということなのでしょうか。これはまるでSIGMAのFOVEONセンサーと同じ原理で色分割が可能になるということでしょうかね。

【００４０】
可視光用の撮像素子に広く用いられるシリコンにおいて、入射光は、波長が短い程シリコンの表面近くで吸収され、波長が長い程深くまで侵入する。例えば、入射した光の半分が吸収される深さは、赤色光に含まれる波長７００nmでは約３．２μm、緑色光に含まれる波長５３０nmでは約０．８μm、青色光に含まれる波長４５０nmでは約０．３μmである。

その結果FOVEON Quattroセンサーは3層で4x1x1＝4でしたが、Canonのクアッドピクセルセンサーは2層で2×2=4ということになるのでしょうか。

ところがFOVEONとは異なりこのセンサーは各ピクセルにこれまでと同じ3色のカラーフィルターが設けられているということ。

で赤色のフィルタでは下層まで光が到達するので斜め方向の検出も可能にということでしょうか。

【００４３】
また、第２画素Ｐ２においては、感度領域１０２と１０３で生じた電荷が混合され、感度領域１０１と１０４で生じた電荷が混合される。従って、第２画素Ｐ２から得られる瞳分割信号の分割方向は、第１の方向Ｄ１に対して直交する第２の方向Ｄ２となる。このように第２画素Ｐ２においても、第１画素Ｐ１と同様に、感度領域１０１，１０２，１０３，１０４の分割方向とは異なる方向に瞳分割された瞳分割信号が取得される。

更に緑と青のピクセルを使って縦横情報を得るということでしょうか・

【００５２】
ＧフィルタまたはＢフィルタを透過した緑色光、青色光は、赤色光と異なり、そのほとんどが第１の深さの感度領域で吸収され光電変換されるため、第１の深さの感度領域の分割方向と略等しい方向に瞳分割された瞳分割信号が取得される。従って、第３画素Ｐ３から得られる瞳分割信号の分割方向は、第１の方向Ｄ１及び第２の方向Ｄ２と異なる第３の方向Ｄ３となる。また、第４画素Ｐ４から得られる瞳分割信号の分割方向は、第３の方向Ｄ３に対して直交する第４の方向Ｄ４となる。

そして緑色ピクセルで第3の方向を演算、青色ピクセルで第4の方向、つまり斜めの2方向の演算を補完するということでしょうか。

【００５９】
更に、画素領域１０に配された第３画素Ｐ３のうち、Ｇフィルタに覆われた各第３画素Ｐ３の第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２からは、第３の方向Ｄ３に瞳分割された一対の瞳分割信号Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂがそれぞれ出力される。
【００６０】
更に、画素領域１０に配された第３画素Ｐ３のうち、Ｂフィルタに覆われた各第３画素Ｐ３の第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２からは、第３の方向Ｄ３…
【００６１】
更に、画素領域１０に配された第４画素Ｐ４のうち、Ｇフィルタに覆われた各第４画素Ｐ４の第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２からは、第４の方向Ｄ４に…
【００６２】
更に、画素領域１０に配された第４画素Ｐ４のうち、Ｂフィルタに覆われた各第４画素Ｐ４の第１のフォトダイオードＰＤ１及び第２のフォトダイオードＰＤ２からは、第４の方向Ｄ４に…
【００６５】
上記の通り第１の実施形態によれば、より多くの被写体の輝度が変化する方向について、焦点検出の精度を向上することができる。

更に、これまで像面位相差AFが苦手だった低輝度の状態においても、精度が高くなると、、、、

【００７７】
このように、第２の実施形態においては、各色成分の瞳分割信号を用いて得られたデフォーカス量に加えて、白色光に基づく瞳分割信号を用いて、デフォーカス量を取得することができる。このように白色光に基づく瞳分割信号を用いることで、被写体の輝度が低い場合に、より精度の高い焦点検出を行うことが可能になる。

ということで、このタイミングで出てくる特許公開情報ですので、もしかしたら近いうちにCanonのカメラにこの技術を採用した2層クアッドピクセルAFセンサーが搭載される可能性もあるかもしれませんね！

そして、これが最強のAF性能を実現するとすると今年後半または来年に出るというフラッグシップミラーレス機にこれが採用されるかもしれませんね！

ちなみに、位相差AFセンサーとしては従来通りであるNikon Z9については、あるフォトグラファーの方が、縦横以方向の位相差検出はNikon D6に負けているのでは？という書き込みをされて話題になっているのを見かけたような気がします。

ということで、キヤノン御手洗会長がフラッグシップ一眼レフ終了宣言をしたからには、Canon EOS R1、もしくはCanon EOS-1R では完璧に一眼レフを超えるAFが実現されているスーパーミラーレス機となるかもしれませんね！