CN104718745A - 摄像元件和摄像装置 - Google Patents

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Abstract

摄像元件包括：第1像素，接收一对光束并输出一对第1模拟信号；AD转换部，将一对第1模拟信号转换为一对第1数字信号；数字加法部，将一对第1数字信号彼此相加而生成加法数字信号；第1输出部，将一对第1数字信号输出到外部；以及第2输出部，将加法数字信号输出到外部。

Description

摄像元件和摄像装置
技术区域
本发明涉及摄像元件和摄像装置。
背景技术
公知有专利文献1中公开的摄像装置。在该摄像装置中，排列由微透镜和配置在其背后的一对光电转换部构成的焦点检测像素而成的摄像元件配置在摄影镜头(光学系统)的预定焦点面上。与通过光学系统的一对焦点检测光束形成的一对像对应的一对像信号通过一对光电转换部而生成为模拟信号。将该一对模拟信号独立地从摄像元件读取，通过检测一对像信号间的像偏移量(相位差)，检测摄影镜头的焦点调节状态(离焦量)。将由焦点检测像素的一对光电转换部生成的模拟信号在焦点检测像素内模拟相加，并且将相加后的模拟信号作为图像信号从摄像元件读取，从而生成图像信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-83407号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在如上所述的摄像装置中，在焦点检测像素内进行一对模拟信号的模拟相加处理。因此，在焦点检测时需要从摄像元件独立地读取一对模拟信号，并且在图像信息生成时需要将一对模拟信号相加并从摄像元件读取。即，存在在从摄像元件读取1帧量的信号时不能同时进行焦点检测和图像信息生成的问题。
用于解决课题的手段
根据本发明的第1方式，摄像元件具有：第1像素，接收一对光束并输出一对第1模拟信号；AD转换部，将一对第1模拟信号转换为一对第1数字信号；数字加法部，将一对第1数字信号彼此相加而生成加法数字信号；第1输出部，将一对第1数字信号输出到外部；以及第2输出部，将加法数字信号输出到外部。
根据本发明的第2方式，优选的是，在第1方式的摄像元件中，摄像元件还具有：像素阵列部，具有在第1方向上排列第1像素而成的第1像素组，第1像素组在与第1方向交叉的第2方向上排列；和扫描部，在像素阵列部中在第2方向上对第1像素组进行扫描。AD转换部将通过在由扫描部扫描的第1像素组中排列的第1像素输出的一对第1模拟信号在第1像素组内并列地转换为一对第1数字信号。
根据本发明的第3方式，优选的是，在第2方式的摄像元件中，像素阵列部还具有接收光束并输出第2模拟信号的第2像素，在第1像素组中，在第1方向上排列第1像素和第2像素，AD转换部将一对第1模拟信号和第2模拟信号在第2方向上并列地转换为一对第1数字信号和第2数字信号，第2输出部将加法数字信号和AD转换部对第2模拟信号进行转换而得到的第2数字信号输出到外部。
根据本发明的第4方式，优选的是，在第3方式的摄像元件中，当输入与相邻的第1像素和第2像素分别对应的一对第1数字信号和第2数字信号时，数字加法部将通过输出一对第1数字信号的开关输出的一对第1数字信号彼此相加。
根据本发明的第5方式，优选的是，在第4方式的摄像元件中，摄像元件还具有多根信号线，该多根信号线通过在由扫描部扫描的第1像素组上排列的第1像素和第2像素，分别输出一对第1模拟信号和第2模拟信号。多根信号线中与一对第1模拟信号中的一个对应的一根信号线还与通过在由扫描部下一次扫描的第1像素组上排列的第2像素输出的第2模拟信号对应。
根据本发明的第6方式，优选的是，在第3～第5中的任意一个方式的摄像元件中，第1输出部和第2输出部具有输出扫描信号的共用的扫描电路，第1输出部根据扫描信号将一对第1数字信号输出到外部，第2输出部根据扫描信号将加法数字信号和第2数字信号输出到外部。
根据本发明的第7方式，优选的是，在第6方式的摄像元件中，像素阵列部所得具有的包含第1像素和第2像素的多个像素根据拜耳排列具有红色、绿色以及蓝色中的任意一个颜色的彩色滤光片，并且第1像素具有绿色的彩色滤光片。
根据本发明的第8方式，优选的是，在第7方式的摄像元件中，在像素阵列部中具有在第1方向上排列接收一对光束并输出一对第3模拟信号的第3像素与第2像素而成的第2像素组，以交替地并列配置第1像素组与第2像素组的方式在第2方向上排列多个第2像素组，第1像素具有在第1方向上并列配置的一对第1光电转换部，第3像素具有在第2方向上并列配置的一对第3光电转换部。
根据本发明的第9方式，优选的是，在第1方式的摄像元件中，摄像元件还具有：第1存储器，存储AD转换部对一对第1模拟信号进行转换而得到的一对第1数字信号；和第2存储器，存储数字加法部将一对第1数字信号彼此相加而得到的加法数字信号。第1输出部将由第1存储器存储的一对第1数字信号输出到外部，第2输出部将由第2存储器存储的加法数字信号输出到外部。
根据本发明的第10方式，优选的是，在第3～第8中的任意一个方式的摄像元件中，摄像元件还具有：第1存储器，存储AD转换部对一对第1模拟信号进行转换而得到的一对第1数字信号；和第2存储器，存储数字加法部将一对第1数字信号彼此相加而得到的加法数字信号和AD转换部对第2模拟信号进行转换而得到的第2数字信号。第1输出部将由第1存储器存储的一对第1数字信号输出到外部，第2输出部将由第2存储器存储的加法数字信号和第2数字信号输出到外部。
根据本发明的第11方式，优选的是，在第2～第10中的任意一个方式的摄像元件中，第1像素具有微透镜，通过微透镜，第1像素所具有的一对光电转换部与由第1像素所具有的一对光电转换部接收的一对光束通过的出瞳中的彼此不同的部分区域彼此成为共轭关系。
根据本发明的第12方式，优选的是，在第11方式的摄像元件中，摄像元件为相对于第1像素所具有的一对光电转换部在微透镜的相对侧配置有配线层的背面照射型的摄像元件。
根据本发明的第13方式，摄像装置具有：第1～第12中的任意一个方式的摄像元件；焦点检测部，根据通过第1输出部输出的一对第1数字信号，通过相位差检测方式计算光学系统的离焦量，从而对光学系统的焦点状态进行检测；焦点调节部，根据通过焦点检测部计算出的离焦量来调节焦点状态；以及图像生成部，根据通过第2输出部输出的加法数字信号，生成图像数据。
根据本发明的第14方式，优选的是，在第13方式的摄像装置中，图像生成部根据通过第2输出部输出的加法数字信号和第2数字信号，生成图像数据。
根据本发明的第15方式，摄像元件具有：接收一对光束并反复输出一对信号的像素；第1输出部，每当由像素输出一对信号时，将所输出的一对信号输出到外部；加法部，每当由像素输出一对信号时，将所输出的一对信号彼此相加而生成加法信号；以及第2输出部，每当由加法部生成加法信号时，将所生成的加法信号输出到外部。
发明效果
根据本发明，能够提供一种摄像元件和摄像装置，能够高速地读取用于焦点检测的信号和用于图像生成的信号。
附图说明
图1是示出搭载了第1实施方式的摄像元件的镜头可换式数码静态相机的结构的横剖视图。
图2是示出可换镜头的摄影画面上的焦点检测位置的图。
图3是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图4是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图5是示出各彩色滤光片的光谱灵敏度特性的图。
图6是示出焦点检测像素的结构的图。
图7是焦点检测像素的剖视图。
图8是示出光瞳分割型相位差检测方式的焦点检测光学系统的结构的图。
图9是详细地示出摄像元件与机身驱动控制装置之间的关系的框图。
图10是示出摄像元件的结构的框图。
图11是示出在1帧期间内并行进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号的分别读取动作和将一对光电转换部的输出信号相加而得的加法信号的读取动作时的时序图。
图12是示出在1帧期间内并行进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号的分别读取动作和将一对光电转换部的输出信号相加而得的加法信号的读取动作时的时序图。
图13是数码静态相机具有的机身驱动控制装置的焦点检测用的CPUa的动作流程图。
图14是数码静态相机具有的机身驱动控制装置的图像处理用的CPUb的动作流程图。
图15是示出一对数据列的相关运算结果的图。
图16是进行行部分读取时的时序图。
图17是示出焦点检测像素的结构的图。
图18是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图19是示出摄像元件的结构的框图。
图20是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图21是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图22是示出摄像像素的结构的图。
图23是摄像像素的剖视图。
图24是用于说明摄影光束的情况的图。
图25是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图26是示出摄像元件的结构的框图。
图27是说明设置在相邻2列的像素列的开关的选择动作的图。
图28是说明设置在相邻2列的像素列的开关的选择动作的图。
图29是示出在1帧期间内并行进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号的分别读取动作和与摄像像素的输出信号相当的输出信号的读取动作时的时序图。
图30是进行行部分读取时的时序图。
图31是示出摄像元件的结构的框图。
图32是说明设置在相邻2列的像素列的开关的选择动作的图。
图33是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图34是示出摄像元件的结构的框图。
图35是示出摄像元件的结构的框图。
图36是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图37是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图38是示出摄像元件的结构的框图。
图39是示出摄像元件的详细结构的主视图。
图40是示出摄像元件的结构的框图。
图41是示出摄像元件的结构的框图。
具体实施方式
(第1实施方式)
对本发明的第1实施方式的摄像元件和摄像装置进行说明。图1是示出搭载了第1实施方式的摄像元件的镜头可换式数码静态相机的结构的横剖视图。第1实施方式的数码静态相机201由可换镜头202和相机机身203构成，各种可换镜头202通过安装部204安装在相机机身203上。
可换镜头202具有透镜209、变焦用透镜208、聚焦用透镜210、光圈211以及镜头驱动控制装置206等。镜头驱动控制装置206由未图示的微型计算机、存储器、驱动控制电路等构成。镜头驱动控制装置206除了进行用于聚焦用透镜210的焦点调节和光圈211的开口直径调节的驱动控制和变焦用透镜208、聚焦用透镜210以及光圈211的状态检测等以外，还通过与后述的机身驱动控制装置214之间的通信进行镜头信息的发送和相机信息的接收。光圈211为了光量和模糊量调整而在光轴中心形成开口直径可变的开口。
相机机身203具有摄像元件212、机身驱动控制装置214、液晶显示元件驱动电路215、液晶显示元件216、目镜217、存储卡219等。在摄像元件212上以二维状配置有作为摄像像素兼焦点检测像素发挥功能的像素。后面将对该摄像元件212进行详细叙述。
机身驱动控制装置214由微型计算机、存储器、驱动控制电路等构成。机身驱动控制装置214反复进行摄像元件212的驱动控制和从摄像元件212的输出信号的读取、基于该输出信号的焦点检测运算和可换镜头202的焦点调节，并且进行基于该输出信号的图像处理运算和记录、相机的动作控制等。另外，机身驱动控制装置214通过电接点213与镜头驱动控制装置206进行通信，进行镜头信息的接收和相机信息(离焦量和光圈值等)的发送。
液晶显示元件216作为电子取景器(EVF：Electronic View Finder)发挥功能。液晶显示元件驱动电路215将基于摄像元件212的取景图像显示在液晶显示元件216上，因此摄影者能够通过目镜217观察取景图像。存储卡219是对通过摄像元件212摄像的图像进行存储的图像存储器。
通过穿过了可换镜头202的光束，在摄像元件212的受光面上形成被摄体像。该被摄体像通过摄像元件212的各像素而被光电转换，各像素的输出信号发送到机身驱动控制装置214。
机身驱动控制装置214根据来自摄像元件212的各像素的输出信号计算离焦量，将该离焦量发送到镜头驱动控制装置206。另外，机身驱动控制装置214对来自摄像元件212的各像素的输出信号进行处理而生成图像数据并存储到存储卡219，并且将来自摄像元件212的取景图像信号发送到液晶显示元件驱动电路215，将取景图像显示在液晶显示元件216上。而且，机身驱动控制装置214向镜头驱动控制装置206发送光圈控制信息而进行光圈211的开口控制。
镜头驱动控制装置206根据聚焦状态、变焦状态、光圈设定状态、光圈开放F值等来更新镜头信息。具体地讲，镜头驱动控制装置206对变焦用透镜208和聚焦用透镜210的位置、光圈211的光圈值进行检测，根据这些透镜位置和光圈值运算镜头信息，或者从预先准备的查阅表选择与透镜位置和光圈值相对应的镜头信息。
镜头驱动控制装置206根据接收到的离焦量计算透镜驱动量，根据透镜驱动量将聚焦用透镜210驱动到对焦位置。另外，镜头驱动控制装置206根据接收到的光圈值对光圈211进行驱动。
图2是示出可换镜头202的摄影画面上的焦点检测位置(在图1中由用户通过未图示的操作部件的操作而设定)的图，示出后述的摄像元件212上的像素列在进行焦点检测时在摄影画面上对像进行采样的区域(焦点检测区域、焦点检测位置)的一例。在该例子中，在矩形的摄影画面100上的中央配置有焦点检测区域101。由长方形表示的焦点检测区域101在摄影画面100上向水平方向延伸，沿着焦点检测区域101的长度方向直线排列的像素的输出信号被用于焦点检测。
图3、图4是示出摄像元件212的详细结构的主视图，放大地示出了摄像元件212上的焦点检测区域101的附近。图3是示出成为摄像像素兼焦点检测像素的像素311(以后称为焦点检测像素311)的布局的图，焦点检测像素311在行方向(水平方向)和列方向(垂直方向)上以二维正方格子状密集地排列。图4是示出图3所示的焦点检测像素311的排列中的彩色滤光片的排列的图，在焦点检测像素311上按照拜耳排列的规则配置有彩色滤光片(R：红色滤光片，G：绿色滤光片，B：蓝色滤光片)，各彩色滤光片的光谱灵敏度成为图5所示的特性。
如图6所示，焦点检测像素311由矩形的微透镜10、通过在垂直方向上延伸的元件分离区域15一分为二的一对光电转换部13、14构成。当合并一对光电转换部13、14时，成为与通常的摄像像素的光电转换部相同的尺寸。另外，为了简洁在图6中未图示彩色滤光片。在将对焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的输出相加时，由于相加后的输出与通常的摄像像素的光电转换部的输出相同，因此优选使元件分离区域15的宽度尽可能窄，使一对光电转换部13、14靠近。
图7是图6所示的焦点检测像素311的剖视图，靠近光电转换部13、14地形成有遮光罩30，由光电转换部13、14接收通过了遮光罩30的开口部30d的光。在遮光罩30上形成有平坦化层31，在其之上形成有彩色滤光片38。在彩色滤光片38上形成有平坦化层32，在其之上形成有微透镜10。被开口部30d限制的光电转换部13、14的形状通过微透镜10而投影到前方，形成一对测距光瞳。光电转换部13、14形成在半导体电路基板29上。另外，为了分离光电转换部13、14而形成有元件分离区域15。通过如上所述的结构，光电转换部13、14分别接收通过可换镜头的出瞳的一对测距光瞳的一对焦点检测光束。
图8示出使用了微透镜的光瞳分割型相位差检测方式的焦点检测光学系统的结构。另外，放大示出焦点检测区域101的焦点检测像素排列的一部分。在图8中，出瞳90设置在从配置于可换镜头202(参照图1)的预定成像面上的微透镜10向前方距离d的位置。该距离d是根据微透镜10的曲率、折射率、微透镜10与光电转换部13、14之间的距离等而确定的距离。将该距离d称为测距光瞳距离。在图11中，除此之外还示出可换镜头的光轴91、微透镜10、光电转换部13、14、焦点检测像素311、焦点检测光束73、74。
测距光瞳93是被开口部30d限制的光电转换部13通过微透镜10投影而得到的光瞳。同样地，测距光瞳94是被开口部30d制限的光电转换部14通过微透镜10投影而得到的光瞳。测距光瞳93、94是出瞳90中的彼此不同的部分区域，在水平方向上排列，并且成为相对于通过光轴91的垂直线呈线对称的形状。
在图8中，示意地例示摄影光轴91附近的焦点检测区域101中的相邻的五个焦点检测像素311，在配置于画面周边的焦点检测像素311中，各光电转换部也构成为分别接收从对应的测距光瞳93、94送到各微透镜的光束。通过微透镜10，一对光电转换部13和14与上述彼此不同的部分区域、即一对测距光瞳93和94彼此成为共轭关系。
通过如上所述的结构，光电转换部13输出与由通过测距光瞳93并朝向焦点检测像素311的微透镜10的光束73在微透镜10上形成的像的强度对应的信号。另外，光电转换部14输出与由通过测距光瞳94并朝向焦点检测像素311的微透镜10的光束74在微透镜10上形成的像的强度对应的信号。
在上述焦点检测区域101上沿水平方向排列的多个焦点检测像素311的光电转换部13、14的输出被汇总成与测距光瞳93和测距光瞳94对应的输出组，从而得到与分别通过测距光瞳93和测距光瞳94的焦点检测用光束73、74在焦点检测像素311的排列上形成的一对像的强度分布有关的信息。对该信息实施后述的像偏移检测运算处理(相关运算处理、相位差检测处理)，从而通过所谓的光瞳分割型相位差检测方式检测一对像的像偏移量。而且，对像偏移量进行对应于一对测距光瞳93、94的重心间隔与测距光瞳距离的比例关系的转换运算，从而计算当前成像面(与预定成像面上的微透镜阵列的位置对应的焦点检测位置上的成像面)相对于预定成像面的偏差(离焦量)。具体地讲，对像偏移量(与光轴91垂直的面内的量)乘上预定的转换系数(测距光瞳距离d除以测距光瞳93、94的重心间隔而得的值)，从而计算离焦量(光轴91的方向上的成像面与预定成像面之间的偏差)。
另外，得到在整个画面上将各焦点检测像素311的光电转换部13、14的输出相加而得的输出信号，从而能够得到与使通常的摄像像素成为拜耳排列时相同的图像信号。
图9是详细地示出与本发明有关的部分的摄像元件212与机身驱动控制装置214之间的关系的框图。在机身驱动控制装置214内收纳有摄像元件控制部220、缓冲存储器221、CPUa(微型计算机)222、CPUb(微型计算机)223。摄像元件212根据摄像元件控制部220的控制进行焦点检测像素311的电荷蓄积控制(电荷蓄积时间和电荷蓄积时机)和信号的输出控制。摄像元件212如后所述地对焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的输出信号进行AD转换并且从通道1作为数字数据(焦点检测用的数据)输出。与此同时，摄像元件212将对焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字数据进行数字加法而得的数字数据(与通常的摄像像素的输出信号相同的信号)从通道2作为数字数据输出。从通道1和通道2输出的数字数据作为1帧量的数字数据暂时存储在缓冲存储器221中。CPUa222对存储在缓冲存储器221中的焦点检测区域的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字数据(焦点检测用的数据)进行后述的处理而进行焦点检测。CPUb223对存储在缓冲存储器221中的1帧量的数字数据(图像数据)进行公知的图像处理而进行图像显示、图像记录。
如上所述，焦点检测用的数字数据和图像用的数字数据从摄像元件212通过不同的通道在时间上交叠地输出。另外，焦点检测用的数字数据和图像用的数字数据分别在CPU222、223中被处理，因此不需要在时间上分离焦点检测处理和图像处理，能够同时独立地进行。
接着，使用图10对能够从两个通道同时输出焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字数据和对焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字数据进行数字加法而得的数字数据(与通常的摄像像素的输出信号相同的信号)的摄像元件212的结构进行说明。
图10是示出摄像元件212(CMOS图像传感器)的结构的框图。摄像元件212构成为，除了具有由多个包含一对光电转换部13、14的焦点检测像素311二维地配置成行列状(矩阵状)而成的像素阵列部40以外，还具有行扫描电路41、列AD转换装置42、第2行存储器44、第2列扫描电路51、第2水平输出电路45、列数字加法装置46、第1行存储器48、第1列扫描电路52、第1水平输出电路49以及时机控制电路50。
在该系统结构中，时机控制电路50根据从外部输入的主时钟和从摄像元件控制部220输入的控制信号，生成成为行扫描电路41、列AD转换装置42、列数字加法装置46、第1行存储器48、第2行存储器44、第1列扫描电路52、第2列扫描电路51等的动作基准的时钟信号、控制信号等。时机控制电路50将由此生成的时钟信号、控制信号等供给到行扫描电路41、列AD转换装置42、列数字加法装置46、第1行存储器48、第2行存储器44、第1列扫描电路52、第2列扫描电路51等。
另外，对像素阵列部40的各焦点检测像素311进行驱动控制的周边的驱动系统、信号处理系统，即行扫描电路41、列AD转换装置42、列数字加法装置46、第1行存储器48、第2行存储器44、第1列扫描电路52、第2列扫描电路51、第1水平输出电路49、第2水平输出电路45以及时机控制电路50等与像素阵列部40集成在同一芯片(半导体基板)上。集成有这些的芯片层叠在像素阵列部40的芯片上。
作为焦点检测像素311，虽然在此省略图示，但是除了一对光电转换部13、14(例如，光电二极管)以外，例如，能够使用具有将通过该光电转换部13、14进行光电转换而得到的电荷传输到FD(浮动传播)部的传输晶体管、对该FD部的电位进行控制的复位晶体管、输出与FD部的电位对应的信号的放大晶体管这3个晶体管结构的部件以及另外还具有用于进行像素选择的选择晶体管这4个晶体管结构的部件等。
在像素阵列部40上二维地配置有2N行×2M列量的焦点检测像素311。换言之，像素阵列部40在各行上具有在水平方向上排列2M个焦点检测像素311的焦点检测像素组，该焦点检测像素组在与水平方向交叉的垂直方向上配置有2N行。在图10中左上的焦点检测像素311为第一行且第一列的像素，在该像素上配置有拜耳排列的绿色的滤光片。在作为第一行的像素组排列的焦点检测像素上配置有绿色的滤光片和蓝色的滤光片。对于该2N行×2M列的像素配置，对每行配线有1系统的行控制线21(21(1)～21(2N))，对每列配线有2根列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。行控制线21(21(1)～21(2N))的各一端与对应于行扫描电路41的各行的各输出端连接，向各行控制线21输出控制信号R(1)～R(2N)。行扫描电路41由移位寄存器等构成，通过行控制线21(21(1)～21(2N))进行像素阵列部40的行地址、行扫描的控制。
同一行的各焦点检测像素311的一对光电转换部13、14通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(1)、…、R(L)、
…、R(2N)同时进行电荷蓄积控制和信号读取控制。各焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的一个光电转换部13与对每列设置的2根列信号线的一根列信号线22(m)b连接。光电转换部13的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)b。各焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的另一个光电转换部14与对每列设置的2根列信号线的另一根列信号线22(m)a连接。光电转换部14的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)a。在例如通过从行扫描电路41供给的控制信号R(L)选择了构成像素阵列部40的第L行的焦点检测像素组的焦点检测像素311时，第L行的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的输出信号输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。
列AD转换装置42具有对与像素阵列部40的像素列对应地设置的信号线22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b的每列设置的ADC(模拟-数字转换电路)23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b。列AD转换装置42根据从时机控制电路50供给的控制信号TA1，将从像素阵列部40的各焦点检测像素311对每列输出的一对模拟信号转换成H比特的数字信号并输出。“H比特”表示比特数，例如10比特、12比特、14比特等。
第2行存储器44具有对构成列AD转换装置42的各ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)的每个设置的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)。第2行存储器44根据从时机控制电路50供给的控制信号TM2，将对每个ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)输出的数字信号存储为H比特的数字信号。在此，在第2行存储器44的各存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)中，关于1行量的焦点检测像素，存储一对光电转换部13、14的输出信号来作为数字信号。
列数字加法装置46具有对构成列AD转换装置42的一对ADC((23(1)a、23(1)b)～(23(2M)a、23(2M)b))的每个设置的数字加法电路(26(1)～26(2M))。列数字加法装置46根据从时机控制电路50供给的控制信号TD1，将从一对ADC((23(1)a、23(1)b)～(23(2M)a、23(2M)b))输出的数字信号相加，并输出为H比特的加法数字信号。
第1行存储器48具有对构成列数字加法装置46的各数字加法电路(26(1)～26(2M))的每个设置的存储器(28(1)～28(2M))。第1行存储器48根据从时机控制电路50供给的控制信号TM1，将对每个数字加法电路(26(1)～26(2M))输出的加法数字信号存储为H比特的数字信号。在此，在第1行存储器48的各存储器(28(1)～28(2M))中，关于1行量的焦点检测像素，存储将一对光电转换部13、14的输出信号相加而得的加法信号(相当于摄像像素的输出信号)来作为数字信号。
第2列扫描电路51由移位寄存器等构成，根据时机控制电路50的控制进行第2行存储器44中的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)的列地址、列扫描的控制。第2行存储器44根据从第2列扫描电路51供给的扫描信号TS2而动作。存储在各存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)中的H比特的数字信号被依次读取到第2水平输出电路45，经由该第2水平输出电路45作为焦点检测用的一对光电转换部13、14的输出信号(数字信号)而被串行输出到外部。
第1列扫描电路52由移位寄存器等构成，根据时机控制电路50的控制进行第1行存储器48中的存储器(28(1)～28(2M))的列地址、列扫描的控制。第1行存储器48根据从第1列扫描电路52供给的扫描信号TS1而动作。存储在各存储器(28(1)～28(2M))中的H比特的加法数字信号被依次读取到第1水平输出电路49，经由该第1水平输出电路49作为与摄像像素的输出信号相同的输出信号(数字信号)而被串行输出到外部。
接着，在图10所示的摄像元件的结构中，使用图11、图12的时序图，对在1帧期间内并行地进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号的分别读取动作和将一对光电转换部的输出信号相加而得的加法信号的读取动作的情况进行说明。在图11、图12中，VS为表示1帧期间的垂直同步信号，HS是表示1水平扫描期间的水平同步信号。
在图11所示的动作中，将控制信号R(1)、R(2)、R(3)～R(2n+1)、R(2n+2)、R(2n+3)～R(N)与水平同步信号HS同步地从行扫描电路41依次发送到像素阵列部40。将与控制信号R(1)、R(2)、R(3)～R(2n+1)、R(2n+2)、R(2n+3)～R(N)对应的行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号依次输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。
图12是放大了图11中的(2n+1)行、(2n+2)行、(2n+3)行的动作部分的图。当通过控制信号R(2n+1)选择了像素阵列部40的(2n+1)行时，将(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。根据控制信号TA1，通过与列信号线22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)连接的列AD转换装置42的ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)，将输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)的(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号转换为数字信号。
根据控制信号TM2，将数字转换后的(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号存储到与列AD转换装置42的ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)连接的第2行存储器44的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)。
与此同时，根据控制信号TD1，通过对构成列AD转换装置42的一对ADC((23(1)a、23(1)b)～(23(2M)a、23(2M)b))的每个设置的列数字加法装置46的数字加法电路(26(1)～26(2M))，将数字转换后的(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号相加。
根据控制信号TM1，将对一对光电转换部13、14的输出信号进行相加而得的(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的加法数字信号存储到与列数字加法装置46的数字加法电路(26(1)～26(2M))连接的第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))。
根据扫描信号TS2，在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，存储到第2行存储器44的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)的(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号从第2水平输出电路45被依次串行输出到外部。机身驱动控制装置214的焦点检测用的CPUa222根据从第2水平输出电路45输出的数字信号，如后述的图13所示地，对可换镜头202(光学系统)的焦点状态进行检测，对其焦点状态进行调节。
同样地，根据扫描信号TS1，在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，将存储在第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))中的一对光电转换部13、14的输出信号相加而得的(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的加法数字信号从第1水平输出电路49被依次串行输出到外部。机身驱动控制装置214的图像处理用的CPUb223根据从第1水平输出电路49输出的加法数字信号，如后述的图14所示地，生成图像数据。
当与下一个水平同步信号HS同步地发送控制信号R(2n+2)并选择像素阵列部40的(2n+2)行时，对于(2n+2)行的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号以同样的动作重复进行处理。而且，在与下一个水平同步信号HS同步的控制信号R(2n+3)下重复进行相同的处理。
图13、图14是表示第1实施方式的数码静态相机(摄像装置)201的动作的流程图。并行地进行根据这些流程图的处理。图13是机身驱动控制装置214的焦点检测用的CPUa222的动作流程图。当在步骤S100中数码静态相机201的电源被接通时，机身驱动控制装置214开始步骤S110之后的焦点检测动作。在步骤S110中，机身驱动控制装置214读取在帧同步地选择的焦点检测区域内排列的焦点检测像素的一对光电转换部的数据。该一对光电转换部的数据为从上述第2水平输出电路45输出的数字信号。接着，在步骤S120中，机身驱动控制装置214根据焦点检测像素的数据，进行后述的像偏移检测运算处理(相关运算处理、相位差检测处理)，运算像偏移量。另外，摄影者使用操作部件(未图示)预先选择焦点检测区域的位置。
在步骤S130中，机身驱动控制装置214将像偏移量转换为离焦量。
在步骤S140中，机身驱动控制装置214对可换镜头202(光学系统)的焦点状态是否为对焦附近、即所计算出的离焦量的绝对值是否为预定值以内进行检测。在判定为不是对焦附近时，本处理进入到步骤S150，机身驱动控制装置214将离焦量发送到镜头驱动控制装置206，使可换镜头202的聚焦透镜210驱动到对焦位置，从而对可换镜头202(光学系统)的焦点状态进行调节。
另外，在不能进行焦点检测时也分支到该步骤，机身驱动控制装置214向镜头驱动控制装置206发送扫描驱动命令，使可换镜头202的聚焦透镜210在从无限到至近的期间扫描驱动。之后，进入到步骤S160。
当在步骤S140中判定为是对焦附近时，本处理进入到步骤S160，机身驱动控制装置214判别是否通过快门按钮(未图示)的操作进行了快门释放。在判定为没有进行快门释放时，本处理回到步骤S110，重复进行上述动作。另一方面，在判断为进行了快门释放时，本处理进入到步骤S170，机身驱动控制装置214等待与快门释放对应的摄影动作结束，在摄影动作结束时，本处理回到步骤S110，重复进行上述动作。
以下对图13的步骤S120、步骤S130中的像偏移检测运算处理(相关运算处理、相位差检测处理)的详情进行说明。另外，焦点检测像素311的一对数据对拜耳排列中的相同颜色的每个颜色相区别。
焦点检测像素311检测的一对像中，测距光瞳93、94通过镜头的光圈开口被拉开而光量平衡有可能被破坏，因此机身驱动控制装置214对光量平衡实施能够维持像偏移检测精度的类型的相关运算。当将从焦点检测像素311的排列读取的一对数据列作为A1n(A11、…、A1j，j为数据数)、A2n(A21、…、A2j)而不基于不同颜色加以区别地一般化地表示时，机身驱动控制装置214对一对数据列A1n、A2n进行在日本国特开2007-333720号公报中公开的下述的相关运算式(1)，对相关量C(k)进行运算。
C(k)＝Σ|A1n·A2n+1+k-A2n+k·A1n+1|     …(1)
在(1)式中，Σ运算对n进行累积。N所取的范围根据像移动量k而被限定在A1n、A1n+1、A2n+k、A2n+1+k的数据存在的范围。移动量k为整数，是以数据列的数据间隔为单位的相对移位量。如图15(a)所示，(1)式的运算结果为在一对数据的相关性高的移位量(在图15(a)中k＝kj＝2)中相关量C(k)变得极小。相关量C(k)越小相关度越高。
接着，机身驱动控制装置214使用从(2)式到(5)式的3点内插的方法求出对连续的相关量赋予极小值C(X)的移位量X。
X＝kj+D/SLOP   …(2)
C(X)＝C(kj)-|D|     …(3)
D＝{C(kj-1)-C(kj+1)}/2  …(4)
SLOP＝MAX{C(kj+1)-C(kj),C(kj-1)-C(kj)}   …(5)
如下所述判定在(2)式中计算出的移动量X是否具有可靠性。如图15(b)所示，在一对数据的相关度低时，被内插的相关量的极小值C(X)的值变大。因此，在C(X)为预定的阈值以上时，机身驱动控制装置214判定为所计算出的移动量的可靠性低，删除所计算出的移动量X。或者，为了通过数据的对比度将C(X)归一化，在C(X)除以成为与对比度成比例的值的SLOP而得的值为预定值以上时，机身驱动控制装置214判定为所计算出的移动量的可靠性低，删除所计算出的移动量X。或者，在成为与对比度成比例的值的SLOP为预定值以下时，被摄体为低对比度，机身驱动控制装置214判定为所计算出的移动量的可靠性低，删除所计算出的移动量X。
如图15(c)所示，在一对数据的相关度低且相关量C(k)没有落入到移位范围kmin～kmax之间时，不能求出极小值C(X)，在这种情况下，机身驱动控制装置214判定为不能进行焦点检测。
在判定为所计算出的移动量X具有可靠性时，通过(6)式换算为像偏移量shft。
shft＝PY·X     …(6)
在(6)式中，PY成为焦点检测像素311的像素间距的2倍的值(相同颜色的焦点检测像素的像素间距)。
机身驱动控制装置214对通过(6)式计算出的像偏移量shft乘上预定的转换系数k而转换为离焦量def。
def＝k·shft1     …(7)
在(7)式中，转换系数k为对应于一对测距光瞳93、94的重心间隔与测距光瞳距离的比例关系的转换系数，根据光学系统的光圈F值而变化。
如上所述对拜耳排列的3色计算3个离焦量，因此进行单纯平均或加权平均等平均化处理，计算所选择的焦点检测区域中的最终的离焦量。
图14是机身驱动控制装置214的图像处理用的CPUb223的动作流程图，当在步骤S200中数码静态相机201的电源被接通时，开始步骤S210之后的图像处理动作。在步骤S210中，CPUb223帧同步地读取将焦点检测像素的一对光电转换部的输出数据相加而得的加法数字数据(相当于摄像像素的数据)，在对该数据进行显示用的图像处理之后使电子取景器进行显示。在步骤S210中读取的加法数字数据为从上述第1水平输出电路49输出的加法数字信号。
在步骤S220中，CPUb223判别是否通过快门按钮(未图示)的操作进行了快门释放。在判定为没有进行快门释放时，本处理回到步骤S210，重复进行上述动作。另一方面，在判定为进行了快门释放时，本处理进入到步骤S230，CPUb223进行与快门释放对应的摄影动作。CPUb223首先向镜头驱动控制装置206发送光圈调整命令，使可换镜头202的光圈值成为控制F值(由摄影者或自动设定的F值)。在光圈控制结束的时刻，CPUb223读取将焦点检测像素的一对光电转换部的输出数据相加而得的加法数字数据(相当于被拜耳排列的摄像像素的数据)。CPUb223对该加法数字数据实施公知的图像处理(去马赛克处理、噪声处理、灰度处理、白平衡处理等)而生成图像数据，在步骤S240中将该图像数据存储到存储卡中。当一系列的摄影动作结束时，本处理回到步骤S210，重复进行上述动作。
在以上说明的第1实施方式中，仅在所选择的焦点检测区域进行焦点检测。但是，在缓冲存储器中存储有整个画面的焦点检测用数据，因此在焦点检测用CPUa222的处理能力高时，也可以在整个画面的多个焦点检测区域中进行焦点检测，根据该结果进行透镜的焦点调节。
在以上说明的第1实施方式中，在每1帧对将图像用的焦点检测像素的一对光电转换部的数据相加而得的数据进行全数据读取。但是，也可以对上述结构进一步追加用于代替全数据读取而进行间隔剔除读取(行或列)、像素加法读取(行或列)的电路结构，将由此读取的图像数据使用于显示等。
在以上说明的第1实施方式中，在每1帧读取焦点检测用的全部焦点检测像素的一对光电转换部的数据。但是，读取全部焦点检测像素的一对光电转换部的数据负荷也多，用于数据存储也需要大量的存储器容量。因此，也可以根据需要进行帧间隔剔除(每数帧读取1次)、行间隔剔除(每数行读取1行)、行部分读取(仅读取一部分的行)、列间隔剔除(每数列读取1列)、列部分读取(仅读取一部分的列)中的任意一个。
图16是在进行行部分读取(仅对第(2n+2)行读取焦点检测像素的一对光电转换部的数据)时的、对应于图12的时序图，是放大了图11中的(2n+1)行、(2n+2)行、(2n+3)行的动作部分的图。
在通过控制信号R(2n+2)选择了像素阵列部40的(2n+2)行时的动作与图12相同。另一方面，在选择了(2n+2)行以外时(与图16的控制信号R(2n+1)、控制信号R(2n+3)对应的动作)，不产生控制信号TM2。通过列AD转换装置42的ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)转换为数字信号的1行量的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号不存储到与列AD转换装置42的ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)连接的第2行存储器44的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)。另外，由于也不产生扫描信号TS2，因此到产生下一个水平同步信号HS为止的期间也不会从第2水平输出电路45向外部依次串行输出。
进行行部分读取的行和进行列部分读取的列能够根据所选择的焦点检测区域的位置，通过从机身驱动控制装置214向摄像元件212发送信息来进行变更。
在以上说明的第1实施方式中，设置有列AD转换装置42，该列AD转换装置42具有与1行量的焦点检测像素的一对光电转换部的数量对应的数量的ADC。与此同时，构成为设置有列数字加法装置46，该列数字加法装置46设置有1行量的焦点检测像素的数量的对一对ADC的数字输出信号进行数字加法的数字加法电路26。因此，能够在1帧期间内并行进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号的分别读取动作和将一对光电转换部的输出信号相加而得的加法信号(相当于摄像像素的输出信号)的读取动作。由此，能够解决对每个焦点检测像素设置模拟加法装置的现有技术具有的问题。即，本实施方式的摄像元件能够解决在1帧期间内不能并行进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号的分别读取动作和将一对光电转换部的输出信号相加而得的加法信号(相当于摄像像素的输出信号)的读取动作的问题。
另外，作为解决现有技术的问题的方法，可以考虑如下方法：从摄像元件在1帧期间内分别读取全部焦点检测像素的一对光电转换部的输出数据，暂时存储到外部的缓冲存储器，对存储在该缓冲存储器中的一对光电转换部的输出数据进行加法处理。但是，此时处理时间增大加法处理时间量，并且外部的处理负荷也增大。根据本实施方式的摄像元件的结构和动作，关于图像数据的读取和图像处理，能够与通常的摄像元件同样地进行处理。另外，根据本实施方式中的摄像元件，也能够部分地分别读取焦点检测像素的一对光电转换部的输出数据，因此还能够减轻读取处理的负荷，还能够节约数据存储用的缓冲存储器的容量。
另外，作为解决现有技术的问题的方法，除了设置列数字加法装置46以外也可以考虑其他的结构。例如，也可以考虑如下方法：在对焦点检测像素的一对光电转换部的输出数据进行水平扫描而依次串行输出时，对第2水平输出电路45的输出端并列地设置数据保存存储器(将数据延时保存1数据输出时间量)和数字加法电路，与各个数据输出同步地将焦点检测像素的一对光电转换部的输出数据相加，生成加法数据并输出。但是，数据传输率变慢加法处理时间(对于1个焦点检测像素的加法时间×全部焦点检测像素数)的量，不能进行高速的数据读取。在本实施方式的摄像元件212中，设置有列数字加法装置46，对每列独立地同时进行加法处理，因此能够以与仅由通常的摄像像素构成的摄像元件几乎相同的数据传输率进行高速读取。
(第2实施方式)
在第1实施方式中，焦点检测像素311的一对光电转换部13、14在水平方向(行方向)上并列设置。但是，通过使焦点检测像素的一对光电转换部的并列设置的方向成为水平方向(行方向)以外，能够在水平方向以外的方向上进行像偏移检测。图17是示出将图6所示的焦点检测像素311旋转了90度的结构的焦点检测像素312的图。焦点检测像素312由矩形的微透镜10和通过在水平方向上延伸的元件分离区域18一分为二的一对光电转换部16、17构成。当合并一对光电转换部16、17时，成为与通常的摄像像素的光电转换部相同的尺寸。
图18是与图3的像素布局图对应的图(滤光片排列与图4对应)，是示出配置有焦点检测像素311和焦点检测像素312的摄像元件212的详细结构的主视图。图18放大示出摄像元件212上的焦点检测区域101的附近。焦点检测像素311与焦点检测像素312每隔1行交替地排列。
图19是示出具有图18所示的像素布局的摄像元件212的结构的框图。关于图19，省略与图10的结构相同的部分的说明，仅对特征部分进行说明。像素阵列部40的与图10的不同点在于，在第偶数行中，配置有具有在垂直方向上分离的一对光电转换部16、17的焦点检测像素312。
配置在偶数行的各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(L)(L为偶数)同时进行电荷蓄积控制、信号读取控制。配置在偶数行的各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的一个光电转换部16与对每列设置的2根列信号线的一根列信号线22(m)a连接。光电转换部16的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)a。各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的另一个光电转换部17与对每列设置的2根列信号线的另一根列信号线22(m)b连接。光电转换部17的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)b。在例如通过从行扫描电路41供给的控制信号R(L)选择了像素阵列部40的第L行的焦点检测像素312时，第L行的焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的输出信号输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。
在使用了这种结构的摄像元件212时，使用在水平方向上对每个光电转换部将排列在第奇数行的同一颜色的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在水平方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。与此同时，使用在垂直方向上对每个光电转换部将配置在第偶数行的相同颜色的焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在垂直方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。
图20是图18的变形例，焦点检测像素311与焦点检测像素312每隔1列交替地排列。在使用了这种结构的摄像元件212时，使用在水平方向上对每个光电转换部将排列在第奇数列的相同颜色的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数据进行分组化而得的一对数据，能够进行对在水平方向上存在对比度变化的被摄体像的相位差检测。与此同时，使用在垂直方向上对每个光电转换部将配置在第偶数列的相同颜色的焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的数据进行分组化而得的一对数据，能够进行对在垂直方向上存在对比度变化的被摄体像的相位差检测。
图21是图18的变形例，焦点检测像素311与焦点检测像素312交替地锯齿配置。即，在“奇数行且奇数列”以及“偶数行且偶数列”的位置上配置有焦点检测像素311，在“奇数行且偶数列”以及“偶数行且奇数列”的位置上配置有焦点检测像素312。从拜耳排列的彩色滤光片的观点来看，焦点检测像素311具有绿色滤光片，焦点检测像素312具有红色滤光片或蓝色滤光片。
在使用了这种结构的摄像元件212时，使用在水平方向上对每个光电转换部将具有排列在第奇数行的第奇数列或者排列在第偶数行的第偶数列的绿色滤光片的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在水平方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。与此同时，使用在垂直方向上对每个光电转换部将具有排列在第奇数行的第偶数列的蓝色滤光片的焦点检测像素312或具有排列在第偶数行的第奇数列的红色滤光片的焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在垂直方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。
(第3实施方式)
在第1实施方式中，全部像素通过焦点检测像素构成。但是，通过使光电转换部没有被分割的通常的摄像像素与光电转换部被分割的焦点检测像素混合，能够减少整个摄像元件中的焦点检测像素的数量，简化摄像元件的结构。另外，通过使从摄像元件向外部输出的焦点检测用数据数减少，能够使焦点检测用数据的数据传输率与图像处理用数据的数据传输率相同。
如图22所示，摄像像素310具有矩形的微透镜10、通过后述的遮光罩限制了受光区域的光电转换部11。
图23是图22所示的摄像像素310的剖视图。在摄像像素310中，在摄像用的光电转换部11之上靠近地形成有遮光罩30。光电转换部11接收穿过了遮光罩30的开口部30a的光。在遮光罩30之上形成有平坦化层31，在其上形成有彩色滤光片38。在彩色滤光片38之上形成有平坦化层32，在其上形成有微透镜10。开口部30a的形状通过微透镜10而投影到前方。光电转换部11形成在半导体电路基板29上。
图24是用于将图22所示的摄像像素310接收的摄影光束的情况与图8进行比较地说明的图。在图24中，省略与图8重复的部分的说明。
摄像像素310由微透镜10和配置在其背后的光电转换部11等构成。靠近光电转换部11地配置的开口部30a(参照图23)的形状投影到从微透镜10分离测距光瞳距离d的出瞳90上，其投影形状形成与测距光瞳93、94大致外接的区域95。
光电转换部11输出与由通过区域95并朝向微透镜10的摄影光束71在微透镜11上形成的像的强度对应的信号。
图25是与图3的像素布局图对应的图(滤光片排列与图4对应)。在图25中示出一部分的摄像元件212上，交替地锯齿配置有摄像像素310和焦点检测像素311。即，在“奇数行且奇数列”以及“偶数行且偶数列”的位置上配置有焦点检测像素311，在“奇数行且偶数列”以及“奇数行且偶数列”的位置上配置有摄像像素310。从拜耳排列的彩色滤光片的观点来看，焦点检测像素311具有绿色滤光片，摄像像素310具有红色滤光片或蓝色滤光片。在焦点检测性能方面，如图5所示，绿色滤光片的光谱灵敏度特性位于红色滤光片的光谱灵敏度特性与蓝色滤光片的光谱灵敏度特性的中间，因此优选在焦点检测像素311上设置绿色滤光片。另外，如图6和图22所示，在焦点检测像素311上存在元件分离区域15，因此一对光电转换部13和14的表面积的和比摄像像素310的光电转换部11的表面积小。因此，在摄像性能方面，焦点检测像素311的一对光电转换部13和14输出的光电转换信号值的和比摄像像素310的光电转换部11的光电转换信号值小。因此，优选在焦点检测像素311上设置比红色滤光片和蓝色滤光片配置得更多的绿色滤光片。
图26是示出具有图25所示的像素布局的摄像元件212的结构的框图。关于图26，省略与图10的结构相同部分的说明，仅对特征部分进行说明。与图10的主要不同点在于，在列AD转换装置42与第2行存储器44及列数字加法装置46中间设置有第2列开关装置43。由此，减少构成第2行存储器44的存储器的数量以及构成列数字加法装置46的数字加法电路的数量。
摄像元件212除了具有由多个包含一对光电转换部13、14的焦点检测像素311二维地配置成行列状(矩阵状)而成的像素阵列部40以外，还具有行扫描电路41、列AD转换装置42、第2列开关装置43、第2行存储器44、第2列扫描电路51、第2水平输出电路45、列数字加法装置46、第1列开关装置47、第1行存储器48、第1列扫描电路52、第1水平输出电路49以及时机控制电路50。
在该系统结构中，时机控制电路50根据从外部输入的主时钟和从摄像元件控制部220输入的控制信号，生成成为行扫描电路41、列AD转换装置42、第1列开关装置47、第2列开关装置43、列数字加法装置46、第1行存储器48、第1行存储器44、第1列扫描电路52、第2列扫描电路51等的动作基准的时钟信号、控制信号等。时机控制电路50将由此生成的时钟信号、控制信号等供给到行扫描电路41、列AD转换装置42、第1列开关装置47、第2列开关装置43、列数字加法装置46、第1行存储器48、第1行存储器44、第1列扫描电路52、第2列扫描电路51等。
在像素阵列部40上二维地配置有2N行×2M列量的摄像像素310和焦点检测像素311。在图26中左上的焦点检测像素311为第一行且第一列的像素，在该像素上配置有拜耳排列的绿色的滤光片。对于该2N行×2M列的像素配置，对每行配线有行控制线21(21(1)～21(2N))，对每列配线有2根列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。所有行控制线的数量为2N根，所有列信号线的数量为4M根。行控制线21(21(1)～21(2N))的各一端与对应于行扫描电路41的各行的各输出端连接，向各行控制线21输出控制信号R(1)～R(2N)。
配置在同一行的摄像像素310的光电转换部和焦点检测像素311的一对光电转换部13、14通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(L)同时进行电荷蓄积控制和信号读取控制。摄像像素310的光电转换部11与对每列设置的2根列信号线的一根列信号线22(m)a连接。光电转换部11的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)a。焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的一个光电转换部13与对每列设置的2根列信号线的一根列信号线22(m)b连接。光电转换部13的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)b。焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的另一个光电转换部14与对每列设置的2根列信号线的另一根列信号线22(m)a连接。光电转换部14的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(m)a。在例如通过从行扫描电路41供给的控制信号R(L)选择了像素阵列部40的第L行时，第L行的摄像像素310的光电转换部11的输出信号输出到列信号线(22(1)a～22(2M)a)，第L行的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的输出信号输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。此时，在L为奇数时，在该行的偶数列上配置有摄像像素310，因此与偶数列对应的列信号线22(2m)b上的信号成为无效信号。另外，在L为偶数时，在该行的奇数列上配置有摄像像素310，因此与奇数列对应的列信号线22(2m+1)b上的信号成为无效信号。
列AD转换装置42具有对每个与像素阵列部40的像素列对应设置的列信号线22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b设置的4M个ADC(模拟-数字转换电路)23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b。列AD转换装置42根据从时机控制电路50供给的控制信号TA1，将从像素阵列部40的各像素对每列输出的模拟信号转换为H比特的数字信号(S(1)a、S(1)b～S(2M)a、S(2M)b)并输出。
第2列开关装置43具有对相邻的2列的每个像素列设置的M个开关24(1、2)～24(2M-1、2M)。第2列开关装置43根据从时机控制电路50供给的控制信号TW2，选择对每个ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)输出的数字信号并输出。
图27(a)、图27(b)是说明对相邻的2列的像素列((2m+1)列和(2m+2)列)设置的开关24(2m+1、2m+2)的选择动作的图。从与2列像素列((2m+1)列和(2m+2)列)对应的4个ADC(23(2m+1)a、23(2m+1)b、23(2m+2)a、23(2m+2)b)向开关24(2m+1、2m+2)输入4个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b。也可以从与2的倍数列、例如4列像素列((2m+1)列、(2m+2)列、(2m+3)列、(2m+4)列)对应的4的倍数个、例如8个ADC(23(2m+1)a、23(2m+1)b、23(2m+2)a、23(2m+2)b、23(2m+3)a、23(2m+3)b、23(2m+4)a、23(2m+4)b)向开关24(2m+1、2m+2)输入4的倍数个、例如8个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b、S(2m+3)a、S(2m+3)b、S(2m+4)a、S(2m+4)b。此时，例如在(2m+1)列上配置有焦点检测像素311，且在(2m+2)列、(2m+3)列、(2m+4)列上都配置有摄像元件310。
图27(a)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第奇数行时的开关24(2m+1、2m+2)的选择动作。在图27(a)中，向开关24(2m+1、2m+2)输入与配置在第奇数行的第偶数列的摄像像素310和配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311对应的4个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b。其中信号S(2m+2)b成为无效信号。
开关24(2m+1、2m+2)根据输入到第2列开关装置43的控制信号TW2(是奇数行还是偶数行的识别信息)，作为数字加法用的一对信号(Q(2m+1、2m+2)a、Q(2m+1、2m+2)b)而选择与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b并输出。
图27(b)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第偶数行时的开关24(2m+1、2m+2)的选择动作。向开关24(2m+1、2m+2)输入与配置在第偶数行的第奇数列的摄像像素310和配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311对应的4个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a、S(2m+2)b。其中，信号S(2m+1)b成为无效信号。
开关24(2m+1、2m+2)根据输入到第2列开关装置43的控制信号TW2(是奇数行还是偶数行的识别信息)，作为与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号(Q(2m+1、2m+2)a、Q(2m+1、2m+2)b)而选择与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号S(2m+2)a、S(2m+2)b并输出。
第2行存储器44具有对第2列开关装置43的M个开关24(1、2)～24(2M-1、2M)的每个设置了一对的总计2M个存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)。第2行存储器44根据从时机控制电路50供给的控制信号TM2，将对M个开关24(1、2)～24(2M-1、2M)的每个输出的与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对数字信号(Q(1、2)a、Q(1、2)b～Q(2M-1、2M)a、Q(2M-1、2M)b)存储为H比特的数字信号。在此，在第2行存储器44的各存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(22M-1、2M)a、25(22M-1、2M)b)中，关于1行量的M个焦点检测像素，存储一对光电转换部13、14的输出信号来作为数字信号。
列数字加法装置46具有对第2列开关装置43的M个开关24(1、2)～24(2M-1、2M)的每个设置的共计M个数字加法电路(26(1、2)～26(2M-1、2M))。列数字加法装置46根据从时机控制电路50供给的控制信号TD1，将对M个开关24(1、2)～24(2M-1、2M)的每个输出的与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对数字信号(Q(1、2)a、Q(1、2)b～Q(2M-1、2M)a、Q(2M-1、2M)b)，输出为H比特的加法数字信号(P(1、2)～P(2M-1、2M))相加。
第1列开关装置47具有对相邻的2列的每个像素列设置的M个开关27(1、2)～27(2M-1、2M)。第1列开关装置47根据从时机控制电路50供给的控制信号TW1(是奇数行还是偶数行的识别信息)，选择对2M个ADC(23(1)a～23(2M)a)的每个输出的数字信号(S(1)a、S(2)a～S(2M-1)a、S(2M)a)和对M个数字加法电路(26(1、2)～26(2M-1、2M))的每个输出的加法数字信号(P(1、2)～P(2M-1、2M))并输出。
图28(a)、图28(b)是说明设置在相邻的2列像素列((2m+1)列和(2m+2)列)的开关27(2m+1、2m+2)的选择动作的图。从与2列像素列((2m+1)列和(2m+2)列)对应的2个ADC(23(2m+1)a、23(2m+2)a)向开关27(2m+1、2m+2)输入2个数字信号S(2m+1)a、S(2m+2)a，并且从数字加法电路26(2m+1、2m+2)向开关27(2m+1、2m+2)输入1个加法数字信号P(2m+1、2m+2)。
图28(a)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第奇数行时的开关27(2m+1、2m+2)的选择动作。在图28(a)中，向开关27(2m+1、2m+2)输入与配置在第奇数行的第偶数列的摄像像素310的光电转换部11对应的1个数字信号S(2m+2)a、与配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311的光电转换部14对应的1个数字信号S(2m+1)a及从数字加法电路26(2m+1、2m+2)将与配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号S(2m+1)a、(2m+1)b相加而得的加法数字信号P(2m+1、2m+2)(相当于摄像像素的信号)。其中，从ADC23(2m+1)a输入的信号S(2m+1)a不相当于摄像像素的信号。
开关27(2m+1、2m+2)根据输入到第1列开关装置47的控制信号TW1(是奇数行还是偶数行的识别信息)，作为相当于配置在第奇数列的假想的摄像像素的信号的信号U(2m+1)而选择将与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号相加而得的数字加法信号P(2m+1、2m+2)并输出，并且作为配置在第偶数列的摄像像素的信号U(2m+1)而选择与摄像像素310对应的数字信号S(2m+2)a并输出。
图28(b)示出通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第偶数行时的开关27(2m+1、2m+2)的选择动作。向开关27(2m+1、2m+2)输入与配置在第偶数行的第奇数列的摄像像素310的光电转换部11对应的一个数字信号S(2m+1)a、与配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311的光电转换部14对应的一个数字信号S(2m+2)a及从数字加法电路26(2m+1、2m+2)将与配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号S(2m+2)a，(2m+2)b相加而得的加法数字信号P(2m+1、2m+2)(相当于摄像像素的信号)。其中，信号S(2m+2)a不相当于摄像像素的信号。
开关27(2m+1、2m+2)根据输入到第1列开关装置47的控制信号TW1(是奇数行还是偶数行的识别信息)，作为相当于配置在第偶数列的假想的摄像像素的信号的信号U(2m+2)而选择将与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号相加而得的数字加法信号P(2m+1、2m+2)并输出，并且作为配置在第奇数列的摄像像素的信号U(2m+1)而选择与摄像像素310对应的数字信号S(2m+1)a并输出。
第1行存储器48具有对构成列开关装置47的M个开关(27(1、2)～27(2M-1、2M))的每个设置一对的2M个存储器(28(1)～28(2M))。第1行存储器48根据从时机控制电路50供给的控制信号TM1，将对开关(27(1、2)～27(2M-1、2M))的每个输出一对的数字信号存储为H比特的数字信号。在此，在第1行存储器48的各存储器(28(1)～28(2M))中，关于1行量的焦点检测像素，按照焦点检测像素和摄像像素的配置顺序存储将将一对光电转换部13、14的输出信号相加而得的加法信号(相当于摄像像素的输出信号)和摄像像素的光电转换部的输出信号来作为数字信号。
第2列扫描电路51由移位寄存器等构成，根据时机控制电路50的控制进行第2行存储器44中的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M)a、25(2M)b)的列地址、列扫描的控制。第2行存储器44根据从第2列扫描电路51供给的扫描信号TS2而动作。存储在各存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)中的H比特的数字信号被依次读取到第2水平输出电路45，经由该第2水平输出电路45作为焦点检测用的一对光电转换部13、14的输出信号(数字信号)而被串行输出(数据数为2M个)到外部。
第1列扫描电路52由移位寄存器等构成，根据时机控制电路50的控制进行第1行存储器48中的存储器(28(1)～28(2M))的列地址、列扫描的控制。第1行存储器48根据从第1列扫描电路52供给的扫描信号TS1而动作。存储在各存储器(28(1)～28(2M))中的H比特的数字信号和加法数字信号被依次读取到第1水平输出电路49，经由该第1水平输出电路49作为与摄像像素排列的输出信号相同的输出信号(数字信号)而被串行输出到外部。
接着，在图26所示的摄像元件的结构中，使用图29的时序图对在1帧期间内并行地进行焦点检测像素的一对光电转换部的输出信号(焦点检测用的信号)的分别读取动作和与摄像像素的输出信号相当的输出信号(图像处理用的信号)的读取动作的情况进行说明。
在图26所示的摄像元件的结构中，基于行扫描电路41的行扫描选择动作的概要与图11所示的动作相同。
图29是放大了图11中的(2n+1)行、(2n+2)行、(2n+3)行的动作部分的图。当通过控制信号R(2n+1)选择了像素阵列部40的(2n+1)行时，(2n+1)行的1行量的焦点检测像素311的模拟信号和摄像像素310的模拟信号被输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。根据控制信号TA1，通过与列信号线22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)连接的列AD转换装置42的ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)，将输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)的(2n+1)行的1行量的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号和配合在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的模拟信号转换为数字信号。
根据控制信号TW2，通过第2列开关装置43(24(1、2)～24(2M-1、2M))，在从列AD转换装置42输入到第2列开关装置43的(2n+1)行的1行量的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号中，选择配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号并输出。
根据控制信号TM2，将从第2列开关装置43(24(1、2)～24(2M-1、2M))输出的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号存储到第2行存储器44的2M个存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)中。
与此同时，根据控制信号TD1，通过列数字加法装置46的M个数字加法电路(26(1、2)～26(2M-1、2M))，将配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号相加并输出。
根据控制信号TW1，通过第1列开关装置47(27(1、2)～27(2M-1、2M))，在输入到第1列开关装置47的与配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部的一个光电转换部14对应的数字信号、配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号以及将与配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的数字信号相加而得的加法数字信号中，选择配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。作为奇数列的摄像像素的输出信号，输出配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号，作为偶数列的摄像像素的输出信号，输出配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。
根据控制信号TM1，将通过第1列开关装置47选择输出的、配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号存储到第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))中。
根据扫描信号TS2，在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，存储在第2行存储器44的2M个存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)中的、配置在(2n+1)行的奇数列的M个焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号从第2水平输出电路45被依次串行输出到外部。
同样地，根据扫描信号TS1，在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，存储在第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))中的、与(2n+1)行的摄像像素的输出信号相当的2M个数字信号(配置在奇数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在偶数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号)从第1水平输出电路49被依次串行输出到外部。
当与下一个水平同步信号HS同步地产生控制信号R(2n+2)并选择像素阵列部40的(2n+2)行时，(2n+2)行的1行量的焦点检测像素311的模拟信号和摄像像素310的模拟信号输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)。根据控制信号TA1，通过与列信号线22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)连接的列AD转换装置42的ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M)a、23(2M)b)，将输出到列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)的(2n+2)行的1行量的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的模拟信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的模拟信号转换为数字信号。
根据控制信号TW2，通过第2列开关装置43(24(1、2)～24(2M-1、2M))，在从列AD转换装置42输入到第2列开关装置43的(2n+2)行的1行量的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号中，选择配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号并输出。
根据控制信号TM2，将从第2列开关装置43(24(1、2)～24(2M-1、2M))输出的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号存储到第2行存储器44的2M个存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)。
与此同时，根据控制信号TD1，通过列数字加法装置46的M个数字加法电路(26(1、2)～26(2M-1、2M))，将配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号相加并输出。
根据控制信号TW1，通过第1列开关装置47(27(1、2)～27(2M-1、2M))，在输入到第1列开关装置47的与配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部的一个光电转换部14对应的数字信号、配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号以及将与配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的数字信号相加而得的加法数字信号中，选择配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。作为偶数列的摄像像素的输出信号，输出配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号，作为奇数列的摄像像素的输出信号，输出配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号。
根据控制信号TM1，将通过第1列开关装置47选择输出的、配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在奇数列的摄像信号310的光电转换部11的数字信号存储到第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))。
根据扫描信号TS2，在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，存储在第2行存储器44的2M个存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)中的、配置在(2n+2)行的偶数列的M个焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数字信号从第2水平输出电路45被依次串行输出到外部。如图13所示，机身驱动控制装置214的焦点检测用的CPUa222根据从第2水平输出电路45输出的数字信号，对可换镜头202(光学系统)的焦点状态进行检测并调节其焦点状态。
同样地，根据扫描信号TS1，在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，存储在第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))中的、与(2n+2)行的摄像像素的输出信号相当的2M个数字信号(配置在偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和配置在奇数列的摄像像素310的光电转换部11的数字信号)从第1水平输出电路49被依次串行输出到外部。如图14所示，机身驱动控制装置214的图像处理用的CPUb223根据从第1水平输出电路49输出的2M个数字信号(偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和奇数列的摄像像素310的光电转换部11的数字信号)而生成图像数据。但是，在本实施方式中，在图14的步骤S210中，读取从第1水平输出电路49输出的2M个数字信号(偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和奇数列的摄像像素310的光电转换部11的数字信号)的数据，在对该读取的数据进行显示用的图像处理之后显示在电子取景器中。另外，在图14的步骤S230中，读取从第1水平输出电路49输出的2M个数字信号(偶数列的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的加法数字信号和奇数列的摄像像素310的光电转换部11的数字信号)的数据，对该读取的数据实施公知的图像处理(去马赛克处理、噪声处理、灰度处理、白平衡处理等)而生成图像数据。
当与下一个水平同步信号HS同步地发出控制信号R(2n+3)并选择像素阵列部40的(2n+3)行时，对于(2n+3)行的1行量的焦点检测像素311和摄像像素310以与控制信号R(2n+1)的情况同样的动作重复进行处理。
如上所述在第3实施方式中，使像素阵列部40混合摄像像素310和焦点检测像素311，在拜耳排列的绿色滤光片的位置配置焦点检测像素311，在红色滤光片和蓝色滤光片的位置配置摄像像素310。另外，根据由行扫描电路41对像素阵列部40的奇数行和偶数行的哪个进行扫描，对第1列开关装置47和第2列开关装置43的选择处理进行切换。因此，与图10的摄像元件的结构相比，能够简化本实施方式中的摄像元件的结构。具体地讲，与开关电路相比，能够减少构成电路规模大的列数字加法装置46的数字电路的个数(从2M个减少到M个)。同样地，与开关电路相比，能够减少构成电路规模大的第2行存储器44的存储器的个数(从4M个到2M个)。同时在水平扫描期间内从第2水平输出电路45输出的数据数与图10的摄像元件的结构相比减半(从4M个减少到2M个)，变得与在水平扫描期间内从第1水平输出电路49输出的数据数相同，能够降低数据传输率。另外，从第2水平输出电路45读取的焦点检测用的数据被统一为具有绿色滤光片的焦点检测像素的数据，有利于焦点检测(在自然界中具有绿色对比度的被摄体多，并且一般情况下当在摄影镜头中存在色像差时将对于绿色的焦点位置作为对焦位置)。
在以上说明的第3实施方式中，对应于1行中的第2列扫描电路51的水平扫描的焦点检测用的数据的数量与对应于第1列扫描电路52的水平扫描的图像用的数据的数量一致。因此，通过共用第2列扫描电路51和第1列扫描电路52(例如使用第1列扫描电路52的扫描信号TS1作为第2行存储器44的扫描信号TS2)，还能够进一步简化摄像元件的结构。图41示出通过使用第1列扫描电路52的扫描信号TS 1作为第2行存储器44的扫描信号TS2，具有第1列扫描电路52但不具有第2列扫描电路51的摄像元件的一例。
在以上说明的第3实施方式中，为了焦点检测而在每1帧读取所有的焦点检测像素的一对光电转换部的数据。但是，读取所有的焦点检测像素的一对光电转换部的数据负荷也多，用于数据存储也需要大量的存储器容量。因此，也可以根据需要进行帧间隔剔除(每数帧读取1次)、行间隔剔除(每数行读取1行)、行部分读取(仅读取一部分)、列间隔剔除(每数列读取1列)或列部分读取(仅读取一部分)。
图30是进行行部分读取(仅对第(2n+2)行读取焦点检测像素的一对光电转换部的数据)时的、与图29对应的时序图。通过控制信号R(2n+2)选择了像素阵列部40的(2n+2)行时的动作与图29相同。另一方面，在选择了(2n+2)行以外时(与图30的控制信号R(2n+1)、控制信号R(2n+3)对应的动作)，不产生控制信号TM2，在第2行存储器44的存储器(25(1、2)a、25(1、2)b～25(2M-1、2M)a、25(2M-1、2M)b)中不存储焦点检测像素的一对光电转换部的数据。另外，由于也不产生扫描信号TS2，因此在到产生下一个水平同步信号HS为止的期间，也不会从第2水平输出电路45依次串行输出到外部。
进行行部分读取的行和进行列部分读取的列能够根据所选择的焦点检测区域的位置，通过从机身驱动控制装置214向摄像元件212发送信息来进行变更。
在以上说明的第3实施方式中，如图28所示，构成第1列开关装置47的各开关根据由行扫描电路41选择了像素阵列部40的奇数行还是选择了偶数行，选择与摄像像素的输出信号相当的两个信号。构成第1列开关装置47的各开关对以与所选择的行中的像素排列匹配的方式选择的两个信号进行分配，将这两个信号存储在第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))中。但是，也可以不以与所选择的行中的像素排列顺序匹配的方式分配所选择的两个信号，而是将这两个信号固定地存储在第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))中。并且，第1列扫描电路52关于供给到第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))的扫描信号TS1，根据由行扫描电路41选择了像素阵列部40的奇数行还是选择了偶数行，以与所选择的行中的像素排列顺序匹配的方式变更扫描信号TS1，对第1行存储器48的存储器((28(1)～28(2M))进行扫描。
(第4实施方式)
第4实施方式为第3实施方式的变形例。在图31所示的第4实施方式的摄像元件212的结构中，省略与图26的结构相同的部分的说明，仅对特征部分进行说明。像素阵列部40的与图26的不同点如下。在像素阵列部40中，在图26中对每列配线有2根列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M)a、22(2M)b)，所有列信号线的数量为4M根。相对于此，在图31中，在偶数列上列信号线的数量减少为1根，共用奇数列的列信号线，从而所有列信号线的数量被减少为为3M根。在第4实施方式中减少列信号线的根数，从而缓和像素阵列部40中的配线布局的过密状态，并且能够增加光电转换部的面积，能够进行更高画质的图像获取和更高精度的焦点检测。
另外，在第4实施方式中，伴随列信号线的根数的减少，还能够减少构成列AD转换装置42的ADC的个数(从4M个到3M个)，因此能够简化摄像元件的结构。
在图31中，行控制线21(21(1)～21(2N))的各一端与对应于行扫描电路41的各行的各输出端连接，向各行控制线21输出控制信号R(1)～R(2N)。
配置在同一行的摄像像素310的光电转换部和焦点检测像素311的一对光电转换部13、14通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接，根据控制信号R(L)同时进行电荷蓄积控制、信号读取控制。在像素阵列部40中，在奇数列上配置有2根列信号线22(2m+1)a、22(2m+1)b，在偶数列上配置有1根列信号线22(2m+2)a。设置在奇数列的摄像像素310的光电转换部11和设置在奇数列的焦点检测像素311的光电转换部14与设置在奇数列的2根列信号线的一根列信号线22(2m+1)a连接。设置在奇数列的焦点检测像素311的光电转换部13与设置在奇数列的另一根列信号线22(2m+1)b连接。另外，设置在偶数列的摄像像素310的光电转换部11和设置在偶数列的焦点检测像素311的光电转换部14与设置在偶数列的列信号线22(2m+2)a连接。设置在偶数列的焦点检测像素311的光电转换部13与设置在奇数列的列信号线22(2m+1)b连接。
在例如通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第奇数行时，第奇数行的摄像像素310的光电转换部11的输出信号输出到列信号线22(2m+2)a，第奇数行的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的输出信号输出到列信号线22(2m+1)a、22(2m+1)b。另外，在通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第偶数行时，第偶数行的摄像像素310的光电转换部11的输出信号输出到列信号线22(2m+1)a，第偶数行的焦点检测像素311的光电转换部14的输出信号输出到列信号线22(2m+2)a，第偶数行的焦点检测像素311的光电转换部13的输出信号输出到列信号线22(2m+1)b。
列AD转换装置42具有对与像素阵列部40的像素列对应地设置的3M根列信号线22(1)a、22(1)b～22(2M)a的每个设置的3M个ADC(模拟-数字转换电路)23(1)a、23(1)b～23(2M)a。列AD转换装置42根据从时机控制电路50供给的控制信号TA1，将从像素阵列部40的各像素对每列输出的模拟信号转换为H比特的数字信号(S(1)a、S(1)b～S(2M)a)并输出。
第2列开关装置43具有对相邻的2列的每个像素列设置的M个开关24(1、2)～24(2M-1、2M)。第2列开关装置43根据从时机控制电路50供给的控制信号TW2，选择对每个ADC(23(1)a，23(1)b～23(2M)a)输出的数字信号并输出。
图32(a)、(b)是说明设置在相邻的2列的像素列((2m+1)列和(2m+2)列)上的开关24(2m+1、2m+2)的选择动作的图。从与奇数列(2m+1)列对应的2个ADC(23(2m+1)a、23(2m+1)b)和与偶数列(2m+2)列对应的1个ADC(23(2m+2)a)向开关24(2m+1、2m+2)输入3个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a。
图32(a)示出在通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第奇数行时的开关24(2m+1、2m+2)的选择动作。在图32(a)中，向开关24(2m+1、2m+2)输入与配置在第奇数行的第偶数列的摄像像素310和配置在第奇数行的第奇数列的焦点检测像素311对应的3个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a。
开关24(2m+1、2m+2)根据输入到第2列开关装置43的控制信号TW2(表示奇数行)，作为数字加法用的一对信号(Q(2m+1、2m+2)a，Q(2m+1、2m+2)b)而选择与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b并输出。
图32(b)示出在通过行扫描电路41选择了像素阵列部40的第偶数行时的开关24(2m+1、2m+2)的选择动作。向开关24(2m+1、2m+2)输入与配置在第偶数行的第奇数列的摄像像素310和配置在第偶数行的第偶数列的焦点检测像素311对应的3个数字信号S(2m+1)a、S(2m+1)b、S(2m+2)a。
开关24(2m+1、2m+2)根据输入到第2列开关装置43的控制信号TW2(表示偶数行)，作为与焦点检测像素311的一对光电转换部13、14对应的一对信号(Q(2m+1、2m+2)a，Q(2m+1、2m+2)b)而选择与焦点检测像素311的一对光电转换部对应的数字信号S(2m+2)a、S(2m+1)b并输出。
(第5实施方式)
第5实施方式是第3实施方式中的像素阵列部的焦点检测像素的结构的变形例。图33是与图25的像素布局图对应的图(滤光片排列与图4对应)。在图33中示出一部分的摄像元件212中，将配置在图25的第偶数行的焦点检测画311置换为具有在垂直方向上并列配置的一对光电转换部16、17的焦点检测像素312。
即，在奇数行中，在奇数列上配置有焦点检测像素311、在偶数列上配置有摄像像素310，在偶数行中，在奇数列上配置有摄像像素310、在偶数列上配置有焦点检测像素312。从拜耳排列的彩色滤光片的观点来看，焦点检测像素311和焦点检测像素312具有绿色滤光片，摄像像素310具有红色滤光片或蓝色滤光片。
图34是示出具有图33所示的像素布局的摄像元件212的结构的框图。关于图34，省略与图26的结构相同部分的说明，仅对特征的部分进行说明。像素阵列部40的与图26的不同点在于，在第偶数行的偶数列中配置有具有在垂直方向上分离的一对光电转换部16、17的焦点检测像素312。
配置在偶数行的偶数列的各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(L)(L为偶数)同时进行电荷蓄积控制和信号读取控制。在偶数行的偶数列上，各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的一个光电转换部16与对每列设置的2根列信号线的一根列信号线22(2m+2)a连接。光电转换部16的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+2)a。各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的另一个光电转换部17与对每列设置的2根列信号线的另一根列信号线22(2m+2)b连接。光电转换部17的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+2)b。
在使用了如上所述结构的摄像元件212时，使用在水平方向上对每个光电转换部将排列在第奇数行的偶数列的具有绿色滤光片的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在水平方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。与此同时，使用在垂直方向上对每个光电转换部将配置在第偶数行的偶数列的具有绿色滤光片的焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在垂直方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。
(第6实施方式)
第6实施方式是第4实施方式中的像素阵列部的焦点检测像素的结构的变形例。第6实施方式中的像素布局与图33相同。在图33中示出一部分的摄像元件212中，将图25的配置在第偶数行的焦点检测画311置换为具有在垂直方向上并列配置的一对光电转换部16、17的焦点检测像素312。
即，在奇数行中，在奇数列上配置有焦点检测像素311、在偶数列上配置有摄像像素310，在偶数行中，在奇数列上配置有摄像像素310、在偶数列上配置有焦点检测像素312。从拜耳排列的彩色滤光片的观点来看，焦点检测像素311和焦点检测像素312具有绿色滤光片，摄像像素310具有红色滤光片或蓝色滤光片。
图35是示出具有图33所示的像素布局的摄像元件212的结构的框图。在图35中，省略与图31的结构相同部分的说明，仅对特征部分进行说明。像素阵列部40的与图31的不同点在于，在第偶数行的偶数列中配置有具有在垂直方向上分离的一对光电转换部16、17的焦点检测像素312。
配置在偶数行的偶数列的各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(L)(L为偶数)同时进行电荷蓄积控制和信号读取控制。各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的一个光电转换部16与设置在偶数列的1根列信号线的一根列信号线22(2m+2)a连接。光电转换部16的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+2)a。各焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的另一个光电转换部17与设置在奇数列的2根列信号线中的1根列信号线22(2m+1)b连接。光电转换部17的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)b。
在使用了如上所述结构的摄像元件212时，使用在水平方向上对每个光电转换部将排列在第奇数行的偶数列的具有绿色滤光片的焦点检测像素311的一对光电转换部13、14的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在水平方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。与此同时，使用在垂直方向上对每个光电转换部将配置在第偶数行的偶数列具有绿色滤光片的焦点检测像素312的一对光电转换部16、17的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在垂直方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。
(第7实施方式)
在第1实施方式～第6实施方式中，虽然在像素阵列部40上以正方格子状排列有像素(焦点检测像素、摄像像素)，但是对正方格子状的像素排列以外的像素排列也能够应用本发明。
图36示出被称为所谓的蜂窝排列的像素排列。该像素排列成为使正方格子排列旋转了45度的像素排列。将与图36的像素布局对应的滤光片排列在图37中示出。图37所示的滤光片排列成为将拜耳排列倾斜了45度的滤光片排列。在图36、图37所示的蜂窝排列上，在水平方向上排列有焦点检测像素411，在该焦点检测像素411上并列配置有一对光电转换部33、34。
如下所述地定义这种蜂窝排列的行和列。即，将配置有绿色滤光片的水平方向的像素排列作为奇数行，将配置有红色滤光片或蓝色滤光片的水平方向的像素排列作为偶数行。与此同时，将配置有绿色滤光片的垂直方向的像素排列作为奇数列，将配置有红色滤光片或蓝色滤光片的垂直方向的像素排列作为偶数列。
图38是示出具有图36所示的蜂窝排列的像素布局(2N行×2M列)的摄像元件212的结构的框图。图38所示的摄像元件212的结构成为如下结构：在图10所示的摄像元件的结构中每隔1像素对排列在像素阵列部40上的焦点检测像素311进行间隔剔除而置换为焦点检测像素411。即，在奇数行中仅在奇数列上配置有焦点检测像素411，在偶数行中仅在偶数列上配置有焦点检测像素411。
在像素阵列部40上，二维地配置有2N行×2M列量的焦点检测像素411。在图38中，左上的焦点检测像素411为第一行且第一列的像素，在该像素上配置有绿色的滤光片。对于该2N行×2M列的像素配置，对每行配线有行控制线21(21(1)～21(2N))，对奇数列配线有2根列信号线(22(1)a、22(1)b～22(2M-1)a、22(2M-1)b)。行控制线21(21(1)～21(2N))的各一端与对应于行扫描电路41的各行的各输出端连接，向各行控制线21输出控制信号R(1)～R(2N)。
各焦点检测像素411的一对光电转换部33、34通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(L)同时进行电荷蓄积控制和信号读取控制。配置在奇数行的奇数列(2m+1列)的焦点检测像素411的一对光电转换部33、34的一个光电转换部33与设置在奇数列(2m+1列)的2根列信号线的一根列信号线22(2m+1)b连接。光电转换部33的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)b。各焦点检测像素411的一对光电转换部33、34的另一个光电转换部34与设置在奇数列(2m+1列)的2根列信号线的另一根列信号线22(2m+1)a连接。光电转换部34的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)a。
另外，配置在偶数行的偶数列((2m+2)列)的焦点检测像素411的一对光电转换部33、34的一个光电转换部33与设置在奇数列((2m+1)列)的2根列信号线的一根列信号线22(2m+1)b连接。光电转换部33的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)b。各焦点检测像素411的一对光电转换部33、34的另一个光电转换部34与设置在奇数列((2m+1)列)的2根列信号线的另一根列信号线22(2m+1)a连接。光电转换部34的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)a。
列AD转换装置42具有对对应于像素阵列部40的像素列而设置的列信号线22(1)a、22(1)b～22(2M-1)a、22(2M-1)b的每个设置的ADC(模拟-数字转换电路)23(1)a、23(1)b～23(2M-1)a、23(2M-1)b。列AD转换装置42根据从时机控制电路50供给的控制信号TA1，将从像素阵列部40的各焦点检测像素411对每列输出的一对模拟信号转换为H比特的数字信号并输出。
第2行存储器44具有对构成列AD转换装置42的各ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M-1)a、23(2M-1)b)的每个设置的存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M-1)a、25(2M-1)b)。第2行存储器44根据从时机控制电路50供给的控制信号TM2，将对ADC(23(1)a、23(1)b～23(2M-1)a、23(2M-1)b)的每个输出的数字信号存储为H比特的数字信号。在此，在第2行存储器44的各存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M-1)a、25(2M-1)b)中，关于1行量的焦点检测像素，存储一对光电转换部33、34的输出信号来作为数字信号。
列数字加法装置46具有对构成列AD转换装置42的一对ADC((23(1)a、23(1)b)～(23(2M-1)a、23(2M-1)b))的每个设置的数字加法电路(26(1)～26(2M-1))。列数字加法装置46根据从时机控制电路50供给的控制信号TD1，将从一对ADC((23(1)a、23(1)b)～(23(2M-1)a、23(2M-1)b))输出的数字信号相加并输出为H比特的加法数字信号。
第1行存储器48具有对构成列数字加法装置46的各数字加法电路(26(1)～26(2M-1))的每个设置的存储器(28(1)～28(2M-1))。第1行存储器48根据从时机控制电路50供给的控制信号TM1，将对数字加法电路(26(1)～26(2M-1))的每个输出的加法数字信号存储为H比特的数字信号。在此，在第1行存储器48的各存储器(28(1)～28(2M-1))中，关于1行量的焦点检测像素，存储将一对光电转换部33、34的输出信号相加而得的加法信号(相当于摄像像素的输出信号)来作为数字信号。
第2行存储器44根据从第2列扫描电路51供给的扫描信号TS2而动作。存储在各存储器(25(1)a、25(1)b～25(2M-1)a、25(2M-1)b)中的H比特的数字信号被依次读取到第2水平输出电路45，经由该第2水平输出电路45作为焦点检测用的一对光电转换部33、34的输出信号(数字信号)而被串行输出到外部。
第1行存储器48根据从第1列扫描电路52供给的扫描信号TS1而动作。存储在各存储器(28(1)～28(2M-1))中的H比特的加法数字信号被依次读取到第1水平输出电路49，经由该第1水平输出电路49作为与摄像像素的输出信号相同的输出信号(数字信号)而被串行输出到外部。
(第8实施方式)
第8实施方式为第7实施方式中的像素阵列部的焦点检测像素的结构的变形例。图39是与图36的像素布局图对应的图(滤光片排列与图37对应)。在图39中示出一部分的摄像元件212中，将图36的配置在第偶数行的焦点检测画411置换为具有在垂直方向上并列配置的一对光电转换部36、37的焦点检测像素412。
即，在奇数行中，在奇数列上配置有焦点检测像素411，在偶数行中，在偶数列上配置有焦点检测像素412。
图40是示出具有图39所示的像素布局的摄像元件212的结构的框图。关于图40，省略与图38的结构相同的部分的说明，仅对特征部分进行说明。像素阵列部40的与图38的不同点在于，在第偶数行的偶数列上配置有焦点检测像素412，该焦点检测像素412具有在垂直方向上分离的一对光电转换部36、37。
配置在偶数行的偶数列(2m+2列)的各焦点检测像素412的一对光电转换部36、37通过相同的行控制线21与行扫描电路41连接。根据控制信号R(L)(L为偶数)同时进行电荷蓄积控制和信号读取控制。各焦点检测像素412的一对光电转换部36、37的一个光电转换部36与设置在奇数列(2m+1列)的2根列信号线的一根列信号线22(2m+1)a连接。光电转换部36的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)a。各焦点检测像素412的一对光电转换部36、37的另一个光电转换部37与设置在奇数列(2m+1列)的2根列信号线的另一根列信号线22(2m+1)b连接。光电转换部37的输出信号(模拟信号)输出到列信号线22(2m+1)b。
在使用了如上所述结构的摄像元件212时，使用在水平方向上对每个光电转换部将排列在第奇数行的奇数列的具有绿色滤光片的焦点检测像素411的一对光电转换部33、34的数据进行分组化而得的一对数据，能够对在水平方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。与此同时，使用在垂直方向上对每个光电转换部将配置在第偶数行的偶数列的具有红色滤光片或蓝色滤光片的焦点检测像素412的一对光电转换部36、37的数据进行分组化而得的相同颜色的一对数据，能够对在垂直方向上存在对比度变化的被摄体像进行相位差检测。
(其他实施方式)
在本发明中，焦点检测像素中的光电转换部的数量不限定于两个，也能够对焦点检测像素具有2个以上光电转换部的摄像元件应用本发明。例如，虽然图6所示的焦点检测像素311具有在水平方向上将正方形进行2等分而得的两个光电转换部13、14，但是也能够对具有如下焦点检测像素的摄像元件应用本发明：具有进一步在垂直方向上将两个光电转换部13、14进行2等分而得的4个光电转换部的焦点检测像素。例如为了独立地读取4个光电转换部的模拟信号而在摄像元件对各列设置4根列信号线。与此同时，将由分别对4个光电转换部输出的模拟信号进行AD转换并输出为数字信号的ADC构成的列AD转换装置设置在摄像元件上。而且，将列数字加法装置设置在摄像元件上，该列数字加法装置具有对从列AD转换装置输出的4个光电转换部的数字信号进行数字加法的数字加法电路。根据这种摄像元件，能够得到与图10所示的摄像元件相同的效果。
另外，代替对应于4个光电转换部而设置4根列信号线，也可以将4个光电转换部中的两个光电转换部和其他两个光电转换部视为假想的相邻2行的焦点检测像素的光电转换部而构成摄像元件。由此，能够将列信号线减少为2根。例如，当在各焦点检测像素311中将4个光电转换部两两地配置两层时，将上层的两个光电转换部和下层的两个光电转换部视为假想的相邻2行的焦点检测像素的光电转换部，将列信号线减少为2根。
在上述实施方式的摄像元件中，对于整个图像阵列部分别各设置有1根焦点检测用的数据输出通道和图像用的数据输出通道。但是，也可以构成为：为了使读取速度高速化而将图像阵列部分割成多个区域，并且对各区域分别各设置1根焦点检测用的数据输出通道和图像用的数据输出通道。
在上述实施方式的摄像元件212中，机身驱动控制装置214的CPUa222根据列AD转换装置42对一对模拟信号进行转换而得到的数字信号，对可换镜头202(光学系统)的焦点状态进行检测。但是，也可以使用列AD转换装置42对一对模拟信号进行转换而得到的数字信号来作为3D相机用的信号。
在图7所示的焦点检测像素中，具有在微透镜与光电转换部之间存在配线层的类型的焦点检测像素和不存在配线层的类型的焦点检测像素。本发明对具有哪种类型的焦点检测像素的摄像元件中都能够应用。即，本发明不仅能够应用于具有在微透镜与光电转换部之间存在配线层的类型的焦点检测像素的摄像元件，还能够应用于具有在微透镜与光电转换部之间不存在配线层、而相对于光电转换部在微透镜方向的相反侧配置有配线层的焦点检测像素的背面照射型的摄像元件。如本发明的摄像元件那样，在需要列信号线22的摄像元件上，比以往的摄像元件设置有更多的配线层。在背面照射型的摄像元件中，由于能够不被光电转换部的布局限制地配置配线层，因此对于列信号线数量的增加的灵活性提高。
在上述实施方式的摄像元件212中，摄像像素具有拜耳排列的彩色滤光片。但是，彩色滤光片的结构、排列不限定于此，对补色滤光片(绿色：G，黄色：Ye，品红色：Mg，青色：Cy)的排列、拜耳排列以外的排列也能够应用本发明。另外，还能够应用于单色摄像元件。
上述实施方式中的摄像元件212具有像素阵列部40和除此以外的部分，将像素阵列部40和除此以外的部分设置在分开的基板上，使这些分开的基板彼此层叠。但是，也可以将像素阵列部40和除此以外的部分设置在同一基板上。
另外，作为摄像装置，不限定于如上所述的在相机机身上安装有可换镜头的结构的数码静态相机。例如在镜头一体型的数码静态相机或摄像机中也能够应用本发明。而且，还能够在内置于移动电话等中的小型相机模块、监控相机、机器人用的视觉识别装置、车载相机等中应用。
将以下的优先权基础申请的公开内容作为引用文件援引至此。
日本专利申请2012年第214452号(2012年9月27日申请)
标号说明
10 微透镜，
11、13、14、16、17、33、34、36、37 光电转换部，
15、18 元件分离区域，
21 行控制线，
22 列信号线，
23 ADC(模拟-数字转换电路)，
24、27 开关，
25、28 存储器，
26 数字加法电路，
29 半导体基板，
30 遮光罩，
31、32 平坦化层，
38 彩色滤光片，
40 像素阵列部，
41 行扫描电路，
42 列AD转换装置，
43 第2列开关装置，
44 第2行存储器，
45 第2水平输出电路，
46 列数字加法电路，
47 第1列开关装置，
48 第1行存储器，
49 第1水平输出电路，
50 时机控制电路，
51 第2列扫描电路，
52 第1列扫描电路，
71 摄影光束，
73、74 焦点检测光束，
90 出瞳，
91 光轴，
93、94 测距光瞳，
95 区域，
100 摄影画面，
101 焦点检测区域，
201 数码静态相机，
202 可换镜头，
203 相机机身，
204 安装部，
206 镜头驱动控制装置，
208 变焦用透镜，
209 透镜，
210 聚焦用透镜，
211 光圈，
212 摄像元件，
213 电接点，
214 机身驱动控制装置，
215 液晶显示元件驱动电路，
216 液晶显示元件，
217 目镜，
219 存储卡，
220 摄像元件控制部，
221 缓冲存储器，
222 CPUa，
223 CPUb，
310 摄像像素，
311、312、411、412 焦点检测像素。

Claims (15)

1.一种摄像元件，其特征在于，具有：
第1像素，接收一对光束并输出一对第1模拟信号；
AD转换部，将所述一对第1模拟信号转换为一对第1数字信号；
数字加法部，将所述一对第1数字信号彼此相加而生成加法数字信号；
第1输出部，将所述一对第1数字信号输出到外部；以及
第2输出部，将所述加法数字信号输出到外部。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述摄像元件还具有：
像素阵列部，具有在第1方向上排列所述第1像素而成的第1像素组，所述第1像素组在与所述第1方向交叉的第2方向上排列；和
扫描部，在所述像素阵列部中在所述第2方向上对所述第1像素组进行扫描，
所述AD转换部将通过在由所述扫描部扫描的所述第1像素组中排列的所述第1像素输出的所述一对第1模拟信号在所述第1像素组内并列地转换为所述一对第1数字信号。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其中，
所述像素阵列部还具有接收光束并输出第2模拟信号的第2像素，
在所述第1像素组中，在所述第1方向上排列所述第1像素和所述第2像素，
所述AD转换部将所述一对第1模拟信号和所述第2模拟信号在所述第2方向上并列地转换为所述一对第1数字信号和第2数字信号，
所述第2输出部将所述加法数字信号和所述AD转换部对所述第2模拟信号进行转换而得到的所述第2数字信号输出到外部。
4.根据权利要求3所述的摄像元件，其中，
当输入与相邻的所述第1像素和所述第2像素分别对应的所述一对第1数字信号和所述第2数字信号时，所述数字加法部将通过输出所述一对第1数字信号的开关输出的所述一对第1数字信号彼此相加。
5.根据权利要求4所述的摄像元件，其中，
所述摄像元件还具有多根信号线，该多根信号线通过在由所述扫描部扫描的所述第1像素组上排列的所述第1像素和所述第2像素，分别输出所述一对第1模拟信号和所述第2模拟信号，
所述多根信号线中与所述一对第1模拟信号中的一个对应的一根信号线还与通过在由所述扫描部下一次扫描的所述第1像素组上排列的所述第2像素输出的所述第2模拟信号对应。
6.根据权利要求3～5中的任意一项所述的摄像元件，其中，
所述第1输出部和所述第2输出部具有输出扫描信号的共用的扫描电路，
所述第1输出部根据所述扫描信号将所述一对第1数字信号输出到外部，
所述第2输出部根据所述扫描信号将所述加法数字信号和所述第2数字信号输出到外部。
7.根据权利要求6所述的摄像元件，其中，
所述像素阵列部所具有的包含所述第1像素和所述第2像素的多个像素根据拜耳排列具有红色、绿色以及蓝色中的任意一个颜色的彩色滤光片，并且所述第1像素具有绿色的彩色滤光片。
8.根据权利要求7所述的摄像元件，其中，
在所述像素阵列部中具有在所述第1方向上排列接收一对光束并输出一对第3模拟信号的第3像素与所述第2像素而成的第2像素组，以交替地并列配置所述第1像素组与所述第2像素组的方式在所述第2方向上排列多个所述第2像素组，
所述第1像素具有在所述第1方向上并列配置的一对第1光电转换部，
所述第3像素具有在所述第2方向上并列配置的一对第3光电转换部。
9.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述摄像元件还具有：
第1存储器，存储所述AD转换部对所述一对第1模拟信号进行转换而得到的所述一对第1数字信号；和
第2存储器，存储所述数字加法部将所述一对第1数字信号彼此相加而得到的所述加法数字信号，
所述第1输出部将由所述第1存储器存储的所述一对第1数字信号输出到外部，
所述第2输出部将由所述第2存储器存储的所述加法数字信号输出到外部。
10.根据权利要求3～8中的任意一项所述的摄像元件，其中，
所述摄像元件还具有：
第1存储器，存储所述AD转换部对所述一对第1模拟信号进行转换而得到的所述一对第1数字信号；和
第2存储器，存储所述数字加法部将所述一对第1数字信号彼此相加而得到的所述加法数字信号和所述AD转换部对所述第2模拟信号进行转换而得到的所述第2数字信号，
所述第1输出部将由所述第1存储器存储的所述一对第1数字信号输出到外部，
所述第2输出部将由所述第2存储器存储的所述加法数字信号和所述第2数字信号输出到外部。
11.根据权利要求2～10中的任意一项所述的摄像元件，其中，
所述第1像素具有微透镜，
通过所述微透镜，所述第1像素所具有的一对光电转换部与由所述第1像素所具有的所述一对光电转换部接收的所述一对光束通过的出瞳中的彼此不同的部分区域彼此成为共轭关系。
12.根据权利要求11所述的摄像元件，其中，
所述摄像元件为相对于所述第1像素所具有的所述一对光电转换部在所述微透镜的相对侧配置有配线层的背面照射型的摄像元件。
13.一种摄像装置，具有：
权利要求1～12中的任意一项所述的摄像元件；
焦点检测部，根据通过所述第1输出部输出的所述一对第1数字信号，通过相位差检测方式计算所述光学系统的离焦量，从而对所述光学系统的焦点状态进行检测；
焦点调节部，根据通过所述焦点检测部计算出的所述离焦量来调节所述焦点状态；以及
图像生成部，根据通过所述第2输出部输出的所述加法数字信号，生成图像数据。
14.根据权利要求13所述的摄像装置，其中，
所述图像生成部根据通过所述第2输出部输出的所述加法数字信号和所述第2数字信号，生成所述图像数据。
15.一种摄像元件，其特征在于，具有：
接收一对光束并反复输出一对信号的像素；
第1输出部，每当由所述像素输出所述一对信号时，将所输出的所述一对信号输出到外部；
加法部，每当由所述像素输出所述一对信号时，将所输出的所述一对信号彼此相加而生成加法信号；以及
第2输出部，每当由所述加法部生成所述加法信号时，将所生成的所述加法信号输出到外部。
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