JP2009055514A - 撮像素子及び撮像装置並びに撮像素子の位置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の位置調整精度を高めることができる撮像素子及び撮像装置並びに撮像素子の位置調整方法を提供する。
【解決手段】光束を受光して光電変換した信号を出力する撮像画素１１５が、所定平面上に二次元状に複数配列された撮像素子１１１であって、所定平面に対し一定方向から照射される基準光束ＡＢ１，ＡＢ２を受光する受光部１１６２，１１６３を有し、撮像素子の姿勢情報を出力する調整用画素１１６を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像素子及びこれを用いた撮像装置並びに撮像素子の位置調整方法に関するものである。

撮像素子を撮像装置に組み付けるときの位置調整方法として、レーザービーム光を撮像素子に照射し、撮像面で反射したビームの位置や方向に応じて撮像面を結像面に対して位置調整する方法が知られている（特許文献１）。

しかしながら、こうした位置調整方法は、撮像面以外の撮像素子のカバーガラスやローパスフィルタ等からの反射光の影響で、精度よく撮像素子の位置調整が行えないという問題があった。

特開昭６４−２４５８３号公報

本発明が解決しようとする課題は、撮像素子の位置調整精度を高めることができる撮像素子及び撮像装置並びに撮像素子の位置調整方法を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明に係る位置調整方法は、光束を受光して光電変換した信号を出力する撮像画素（１１５）が所定平面上に二次元状に複数配列された撮像素子（１１１）に、所定平面に対し一定方向から照射される基準光束（ＡＢ１，ＡＢ２）を受光する受光部（１１６２，１１６３）を有するとともに、撮像素子の姿勢情報を出力する調整用画素（１１６）とを設け、撮像素子の姿勢を、調整用画素が出力する姿勢情報に基づいて調整することを特徴とする。

上記位置調整方法において、調整用画素が出力する姿勢情報が所定となるように、撮像素子を傾斜させることができる。

上記位置調整方法において、光学系の光軸（Ｌ）上の第１の位置（Ｐ１）に絞り開口（４１）を設置し、該絞り開口を介した基準光束（ＡＢ１，ＡＢ２）を調整用画素で受光して得られる姿勢情報が所定となるように、撮像素子を所定平面内で移動させるステップと、第１の位置（Ｐ１）とは異なる光軸上の第２の位置に絞り開口（４１ａ）を設置し、該絞り開口を介した基準光束（ＡＢ３，ＡＢ４）を調整用画素で受光して得られる姿勢情報が所定となるように、第１の位置を中心にして撮像素子を回転させるステップと、を有するように構成することができる。

上記位置調整方法において、撮像画素の配列中の対称となる位置に一対の調整用画素（１１６ｅ，１１６ｆ）を配置し、該一対の調整用画素のそれぞれが出力する姿勢情報の比が所定となるように、撮像素子を該撮像素子の法線方向（Ｙ方向）に移動するステップを有するように構成することができる。

［２］本発明に係る撮像素子は、光束を受光して光電変換した信号を出力する撮像画素（１１５）が、所定平面（１１４）上に二次元状に複数配列された撮像素子（１１１）であって、
所定平面に対し一定方向から照射される基準光束（ＡＢ１，ＡＢ２）を受光する受光部（１１６２，１１６３）を有し、撮像素子の姿勢情報を出力する調整用画素（１１６）を備えたことを特徴とする。

上記撮像素子において、調整用画素は、撮像画素の配列された領域外に配置することができる。また、調整用画素は、撮像画素の配列された領域のほぼ中心に配置することができる。さらに、調整用画素は、撮像画素の配列された領域の周縁部に配置することができる。

上記撮像素子において、調整用画素（１１６，１１６ａ）は、受光部として一対の光電変換部（１１６２と１１６３，１１６４と１１６５）を備えるように構成することができる。また、調整用画素（１１６ｂ，１１６ｃ）は、第１の光電変換部（１１６６）を有する第１の調整用画素（１１６ｂ）と、第１の光電変換部と対を成す第２の光電変換部（１１６７）を有する第２の調整用画素（１１６ｃ）を含むように構成することができる。

上記撮像素子において、撮像素子を基準光束に対して位置決めした場合の姿勢情報の誤差（ΔＱ）や調整用画素の設計値に対する誤差を格納する記憶手段（１１８）をさらに備えるように構成することができる。

上記撮像素子において、異なる分光感度特性を有する複数の撮像画素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が所定配列に従って配列され、調整用画素は、配列のうち、最も配列密度の高い分光感度特性を有する撮像画素に相当する位置に配置することができる。

［３］本発明に係る撮像装置は、上記撮像素子と、調整用画素の位置における画像情報を、該調整用画素の周囲の撮像画素の画像情報に基づいて補間して求める補間手段（１２０）と、を備えたことを特徴とする。

［４］本発明に係る撮像装置は、上記撮像素子（１１１）と、撮像素子上に像を結像する結像光学系（２３０）と、調整用画素（１１６）の出力情報に基づいて結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（１２０）と、を備えたこと特徴とする。

本発明によれば、撮像素子の位置調整精度を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラ１を示すブロック図である。本実施形態のカメラ１は、カメラボディ１０と交換レンズ２０から構成され、これらカメラボディ１０と交換レンズ２０はマウント部３０により機械的に着脱することができる。

なお説明の便宜上、同図に示すようにカメラ１を通常姿勢にしたときの光軸Ｌ方向をＹ軸、光軸Ｌに直交する軸をＸ軸及びＺ軸とし、Ｘ軸を同図の紙面に対して垂直な軸、Ｚ軸を同図の上下方向とする。そして、特に断らない限りＺ軸方向を上下方向、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を光軸方向とも称する。

カメラボディ１０は、撮像素子パッケージ１１０と、ボディＣＰＵ１２０と、液晶ビューファインダを構成する液晶表示素子１３０と、液晶表示素子１３０を観察するための接眼レンズ１４０と、液晶表示素子駆動回路１５０と、撮影画像信号を格納するメモリカード１６０とを備える。撮像素子パッケージ１１０は、位置調整機構を有するブラケット１７０を介してカメラボディ１０に装着される。

撮像素子パッケージ１１０には、交換レンズ２０の予定焦点面に調整配置される撮像素子１１１が内蔵されている。図２は、撮像素子パッケージ１１０の構造例を示す断面図である。同図に示すように、半導体チップから構成された、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどからなる撮像素子１１１が、一端が開口したセラミック基板１１２に貼り付けられ、この開口部がカバーガラス１１３により封止されている。同図に示す撮像素子１１１の一方の主面１１４が撮像面となる。撮像素子パッケージ１１０のさらに詳細な構造は後述する。

ボディＣＰＵ１２０は、マウント部３０に設けられた電気信号接点部３１０により後述するレンズＣＰＵ２５０と電気的に接続され、このレンズＣＰＵからレンズ情報を受信するとともに、レンズＣＰＵ２５０へデフォーカス量などのカメラボディ情報を送信する。また、ボディＣＰＵ１２０は、撮像素子１０２からの画像信号を読み出すとともに、所定の情報処理を施して液晶表示素子１３０やメモリカード１６０に出力する。また、ボディＣＰＵ１２０は、画像信号の補正や交換レンズ２０の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ全体の制御を司る。

また、ボディＣＰＵ１２０から液晶表示素子駆動回路１５０に対して制御信号が出力され、液晶表示素子駆動回路１５０は、この制御信号に基づいて液晶表示素子１３０を駆動する。これにより、使用者は接眼レンズ１４０を介して撮影画像を視認することができる。

一方、交換レンズ２０は、レンズ２１０と、ズーミング用レンズ２２０と、フォーカシング用レンズ２３０と、絞り２４０と、レンズＣＰＵ２５０とを備える。

レンズＣＰＵ２５０は、ズーミング用レンズ２２０とフォーカシング用レンズ２３０と絞り２４０それぞれの状態を検出し、必要に応じて上述したボディＣＰＵ１２０との間で情報通信を行いながら、フォーカシング用レンズ２３０の駆動制御や絞り２４０の駆動制御を実行する。

次に、本実施形態に係る撮像素子１１１について説明する。

図３は本実施形態に係る撮像素子１１１上の画素の配列を模式的に示す図である。本実施形態の撮像素子１１１は、複数の撮像画素１１５が、撮像面１１４の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列(Bayer Arrangement)されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群１１７（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群１１７を単位として、当該画素群１１７を撮像素子１１１の撮像面１１４に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子１１１が構成されている。なお、単位画素群１１７の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。

図４Ａは、一つの撮像画素１１５を拡大して示す正面図である。一つの撮像画素１１５は、マイクロレンズ１１５１と、光電変換部１１５２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図７の断面図に示すように、撮像素子１１１の半導体回路基板１１１１の表面に光電変換部１１５２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ１１５１が形成されている。光電変換部１１５２は、マイクロレンズ１１５１により撮像光学系の射出瞳を通過する撮像光束を受光する形状とされている。

なお、本実施形態のカラーフィルタはマイクロレンズ１１５１と光電変換部１１５２との間に設けられ、緑画素Ｇと赤画素Ｒと青画素Ｂのそれぞれのカラーフィルタの分光感度は、たとえば図５に示すとおりとされている。

これに対して、本実施形態の撮像素子１１１の中心位置であって、ベイヤー配列において最も配列密度が高い緑画素Ｇが配列される位置には、緑画素Ｇに代えて調整用画素１１６が配置されている。調整用画素１１６を配列密度が最も高い緑画素Ｇの位置に配列した場合の緑画素Ｇの欠落率は、他の画素Ｒ，Ｂに設けた場合の欠落率に比べて小さいので、撮像素子１１１で撮像した画像品質の低下度を抑制できるという利点がある。

ただし、調整用画素１１６は、他の画素Ｒ，Ｂの位置に設けることもできる。また、撮像素子１１１の中心位置以外にもその近傍に設けることもできる。

調整用画素１１６は、図４Ｂに拡大して示すように、マイクロレンズ１１６１と、一対の光電変換部１１６２，１１６３から構成され、図７の断面図に示すように、撮像素子１１１の半導体回路基板１１１１の表面に光電変換部１１６２，１１６３が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ１１６１が形成されている。一対の光電変換部１１６２，１１６３は同じ大きさで、かつマイクロレンズ１１６１の光軸に対して上下対称に配置されている。この光電変換部１１６２，１１６３は、マイクロレンズ１１６１により撮像光学系の射出瞳を通過する一対の調整用光束を受光する形状とされている。

なお、調整用画素１１６にはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。図６に調整用画素１１６の分光特性を示すが、相対感度は、図５に示す青画素Ｂ、緑画素Ｇ及び赤画素Ｒの各感度を加算したような分光特性とされ、また感度が現れる光波長領域は、図５に示す青画素Ｂ、緑画素Ｇ及び赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した領域となっている。

図７は、調整用画素１１６とその上下に位置する撮像画素１１５を示す撮像素子１１１の断面図であり、撮像画素１１５の光電変換部１１５２は撮像光束ＩＢを受光する。また、調整用画素１１６の一方の光電変換部１１６２は一方の調整用光束ＡＢ１を受光する一方で、調整用画素１１６の他方の光電変換部１１６３は、マイクロレンズ１１６１の光軸に対して調整用光束ＡＢ１と対称となる調整用光束ＡＢ２を受光する。

次に、撮像素子１１１の位置調整方法について説明する。

図８は本実施形態の撮像素子パッケージ１１０を示す斜視図であり、撮像素子パッケージ１１０をカメラボディ１０に組み付ける際、まず中心の位置調整が行われる。本実施形態の中心位置調整は、撮影光軸Ｌに一致するレーザービームを撮像素子１１１に投光し、このレーザービーム位置を撮像素子１１１の画素出力に基づいて検出する。そして、検出されたレーザービーム位置に応じて、撮像素子パッケージ１１０を撮影光軸Ｌに直交する面内において同図に示す左右方向と上下方向に位置調整する。こうして、撮像素子１１１の中心を交換レンズ２０の撮影光軸Ｌに一致させる。

なお、以下の位置調整も同様であるが、撮像素子１１１のカメラボディ１０に対する位置調整は、ブラケット１７０の位置調整機構を調整することにより行われる。

撮像素子１１１の中心位置の調整が完了したら、次に撮像素子１１１の傾きを調整する。この傾きは、図８に示す撮影光軸Ｌに直交する水平軸Ａx回りの傾きである。なお、撮影光軸Ｌに直交する垂直軸Ａz回りの傾きを調整する例は後述する。

さて、図９Ａは、カメラボディ１０の予定焦点面ＦＰに撮像素子１１１を配置し、撮像素子１１１の中心、すなわち本実施形態の調整用画素１１６が設けられた位置を撮影光軸Ｌに一致するように調整した後の状態を示す。この状態では、撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに対して角度θだけ傾いているものとする。

撮像素子１１１の傾きを調整するに際しては、撮影光軸Ｌ上に調整用絞り開口４１を有する絞り筒体４０をカメラボディ１０の前面に装着し、同図の左側から撮像素子１１１に向けて照明光を照射する。

調整用絞り開口４１は、撮影光軸Ｌ上に中心が位置する円形の開口であり、この円形の絞り開口４１の大きさは調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の広がりよりも小さく設定されている。なお、絞り開口４１には拡散板４２が取り付けられ、これにより絞り開口４１を同図の左側である前方から一様に照明する。

ここで、図９Ａに示すように撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに対して角度θだけ傾いていると、調整用光束のうち上部の調整用光束ＡＢ２は、下部の調整用光束ＡＢ１に比べて絞り開口４１によって大きく制限される。図１０Ａは、絞り開口４１が位置する平面における絞り開口４１と調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２との位置関係を撮影光軸Ｌ方向から示す図であり、絞り開口４１内における調整用光束ＡＢ２の面積は、調整用光束ＡＢ１の面積より小さくなることを示している。

ここで、撮像素子１１１の中心に配置された調整用画素１１６の一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力の大きさは、絞り開口４１内における調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の面積に比例する。したがって、これら調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の面積比に応じた値で、下側の光電変換部１１６３の出力の方が上側の光電変換部１１６２の出力よりも小さくなる。

このことを利用して、一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力を検出しながら、これら一対の出力が等しくなるように、または一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力の比が１になるように、撮像素子パッケージ１１０を傾斜させる。これにより、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθをゼロに調整することができる。

ちなみに、図９Ｂは、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθをゼロに調整した後の状態を示す図であり、図１０Ｂは、図９Ｂに示す状態における絞り開口４１と調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２との位置関係を撮影光軸Ｌ方向から示す図である。図９Ｂに示すように撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθがゼロになると、図１０Ｂに示すように絞り開口４１内における調整用光束ＡＢ２の面積と調整用光束ＡＢ１の面積は等しくなる。

このように、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθの方向は、調整用画素１１６の一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力の大小により検出することができる。また、同じく傾きの量（角度θ）は、調整用画素１１６の一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力の比により検出することができる。したがって、一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力結果に応じて撮像素子１１１の撮像面１１４の水平軸Ａx回りの傾きを調整して予定焦点面ＦＰに一致させることができる。

なお、一対の光電変換部のうちの光電変換部１１６２の出力をＩａ、光電変換部１１６３の出力をＩｂとすると、予定焦点面ＦＰに対する撮像面１１４の傾きθの方向は、Ｉｂ／Ｉａ＞１の場合には図９Ａに示す傾きと同じ方向、Ｉｂ／Ｉａ＜１の場合は図９Ａに示す傾きとは逆の方向であり、Ｉｂ／Ｉａ＝１の場合は傾きθ＝０である。

また、傾きθは、θ＝Ｆ（Ｉｂ／Ｉａ）の式（ただし、関数ＦはＩｂ／Ｉａをθに変換する関数であって、実験的又は理論的に求められる。）により求めることができる。

《撮像素子の他の実施形態》
図１１は、本発明の他の実施形態に係る撮像素子１１１の調整用画素１１６ａを示す図であり、上述した実施形態の図４Ｂに相当する図である。

上述した実施形態では、調整用画素１１６として撮影光軸Ｌに対して上下対称に一対の光電変換部１１６２，１１６３を有するものを用い、図８に示す撮像素子１１１の水平軸Ａx回りの傾きを調整したが、本実施形態では、図１１に示すように調整用画素１１６ａとして撮影光軸Ｌに対して左右対称に一対の光電変換部１１６４，１１６５を有するものを用い、図８に示す撮像素子１１１の垂直軸Ａz回りの傾きを調整する。

本実施形態の調整用画素１１６ａは、マイクロレンズ１１６１と、一対の光電変換部１１６４，１１６５から構成され、図７に示す断面図と同様、撮像素子１１１の半導体回路基板１１１１の表面に光電変換部１１６４，１１６５が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ１１６１が形成されている。一対の光電変換部１１６４，１１６５は同じ大きさで、かつマイクロレンズ１１６１の光軸Ｌに対して左右対称に配置されている。この光電変換部１１６４，１１６５は、マイクロレンズ１１６１により撮像光学系の射出瞳を通過する一対の調整用光束を受光する形状とされている。

本実施形態の調整用画素１１６ａは、図３に示す上述した調整用画素１１６に代えて撮像素子１１１の中心位置であって、緑画素Ｇが配列される位置に配列することができる。

ただし、上述した実施形態の調整用画素１１６を図３に示す撮像素子１１１の中心位置に配列し、その隣の画素を含めた近傍位置に本実施形態の調整用画素１１６ａを配列することもできる。また逆に、本実施形態の調整用画素１１６ａを撮像素子１１１の中心位置に配列し、上述した実施形態の調整用画素１１６をその隣の画素を含めた近傍位置に配列することもできる。

このような調整用画素１１６ａを用いて撮像素子１１１の垂直軸Ａz回りの傾きを調整する場合は、上述した実施形態と同様に（図９Ａ参照）、カメラボディ１０の予定焦点面ＦＰに撮像素子１１１を配置し、撮像素子１１１の中心、すなわち本実施形態の調整用画素１１６ａを設けた位置を撮影光軸Ｌに一致するように調整したのち、カメラボディ１０の前面に装着された絞り筒体４０の調整用絞り開口４１を介して調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２による光電変換部１１６４，１１６５の出力を検出する。このとき検出される光電変換部１１６４,１１６５の出力と垂直軸Ａz回りの傾きとの関係は、ちょうど上述した実施形態における光電変換部１１６２，１１６３の出力と水平軸Ａx回りの傾きとの関係と同じになる。

すなわち、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の垂直軸Ａz回りの傾きの方向は、調整用画素１１６ａの一対の光電変換部１１６４，１１６５の出力の大小により検出することができる。また、同じく傾きの量（角度）は、調整用画素１１６ａの一対の光電変換部１１６４，１１６５の出力の比により検出することができる。したがって、一対の光電変換部１１６４，１１６５の出力結果に応じて撮像素子１１１の撮像面１１４の垂直軸Ａz回りの傾きを調整して予定焦点面ＦＰに一致させることができる。

なお、上述した実施形態では、一つの調整用画素１１６又は１１６ａを撮像素子１１１の中心に配置したが、撮像素子１１１の中心を含む部分に複数の調整用画素１１６又は１１６ａを配置し、複数の調整用画素１１６又は１１６ａの出力を平均化又はそれに準ずる数学的処理を施して傾きを調整することもできる。複数の調整用画素１１６又は１１６ａの出力を用いることで傾き調整の精度をより高めることができる。

《撮像素子のさらに他の実施形態》
図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子１１１上の画素の配列を模式的に示す図である。

本実施形態の撮像素子１１１は、複数の撮像画素１１５が、撮像面１１４の平面上に二次元的に配列され、３原色のカラーフィルタを有する画素Ｇ，Ｒ，Ｂがベイヤー配列されたものである。そして、上述した実施形態では、調整用画素１１６又は１１６ａとして一つの画素に一対の光電変換部１１６２，１１６３又は１１６４，１１６５を有するものを用いたのに対し、本実施形態では一対の調整用画素１１６ｂ，１１６ｃのそれぞれに対をなす光電変換部１１６６，１１６７を有するものを用いる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、本実施形態の調整用画素１１６ｂ，１１６ｃをそれぞれ示す図である。図１３Ａに示す調整用画素１１６ｂは、マイクロレンズ１１６１と、光電変換部１１６６から構成され、図７に示す断面図と同様に、撮像素子１１１の半導体回路基板１１１１の表面に光電変換部１１６６が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ１１６１が形成されている。光電変換部１１６６はマイクロレンズ１１６１の光軸に対して上下対称の位置のうちの上部に配置されている。

これに対して、図１３Ｂに示す調整用画素１１６ｂも、マイクロレンズ１１６１と、光電変換部１１６７から構成され、図７に示す断面図と同様に、撮像素子１１１の半導体回路基板１１１１の表面に光電変換部１１６７が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ１１６１が形成されている。光電変換部１１６７はマイクロレンズ１１６１の光軸に対して上下対称の位置のうちの下部に配置されている。

そして、図１２に示すように、一方の調整用画素１１６ｃは撮像画素１１１の中心位置に配置され、他方の調整用画素１１６ｂはその上隣に配置され、撮像光学系の射出瞳を通過する一対の調整用光束をこれら一対の調整用画素１１６ｂ，１１６ｃそれぞれの光電変換部１１６６，１１６７で受光する。

なお、一対の調整用画素１１６ｂ,１１６ｃの撮像素子１１１に対する配置は、図１２に示すものに限定されず、一方の調整用画素１１６ｂを撮像画素１１１の中心位置に配置し、他方の調整用画素１１６ｃをその下隣に配置することもできる。また、撮像素子１１１の中心に限定されず、中心近傍に配列することもできる。

このように、異なる画素で構成される一対の調整用画素１１６ｂ，１１６ｃを用いても、一対の光電変換部１１６６，１１６７の出力結果に応じて撮像素子パッケージ１１０の撮像面１１４の水平軸Ａx回りの傾きを調整して予定焦点面ＦＰに一致させることができる。

これに加えて、撮像素子１１１を構成する画素からの出力読出回路の構成がシンプルになるという利点もある。

なお、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す調整用画素１１６ｂ，１１６ｃをそれぞれ同じ方向に９０度回転した調整用画素を、図１２に示す撮像素子１１１の中心位置近傍に設けると、これら一対の調整用画素の光電変換部の出力結果に応じて、撮像素子１１１の撮像面１１４の垂直軸Ａz回りの傾きを調整して予定焦点面ＦＰに一致させることができる。

《撮像素子のさらに他の実施形態》
図１４は、本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子１１１上の画素の配列を模式的に示す図である。

本実施形態の撮像素子１１１は、複数の撮像画素１１５が、撮像面１１４の平面上に二次元的に配列され、３原色のカラーフィルタを有する画素Ｇ，Ｒ，Ｂがベイヤー配列されたものである。そして、上述した実施形態では、調整用画素１１６又は１１６ａを撮像素子１１１の中心又はその近傍に設けたのに対し、本実施形態では調整用画素１１６ｄを撮像画素１１５がベイヤー配列された領域の周縁部又は領域外に設けている。同図には、調整用画素１１６ｄを撮像画素１１５の配列領域外であって撮像素子１１１の左右方向の中心の下方に設けた例を示す。

ここで用いられる調整用画素１１６ｄは、図４Ｂ、図１１又は図１３Ａ・図１３Ｂに示す何れのタイプのものでもよい。

次に、本実施形態のように撮像素子１１１の中心及び中心近傍以外の位置に調整用画素１１６ｄを設けた場合の撮像素子１１１の水平軸Ａx回りの傾き調整方法を説明する。

図１５Ａはカメラボディ１０の予定焦点面ＦＰに撮像素子１１１を配置し、撮像素子１１１の中心を撮影光軸Ｌに一致するように調整した状態を示す。この状態では、撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに対して角度θだけ傾いているものとする。

ここで、撮像素子１１１の傾きを調整するに際しては、撮影光軸Ｌ上に調整用絞り開口４１を有する絞り筒体４０をカメラボディ１０の前面に装着し、同図の左側から撮像素子１１１に向けて照明光を照射するが、本実施形態の撮像素子１１１の撮像面１１４と絞り開口４１との距離Ｄは、次のように設定されている。

図１５Ｂは、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθがゼロに調整された状態を示す図である。この傾きθがゼロの状態において、調整用画素１１６ｄの一対の光電変換部１１６２，１１６３は、絞り開口４１によって光軸Ｌにより等分割される一対の調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２を受光する。絞り開口４１の位置は、このような距離Ｄとされている。

つまり、調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の対称軸ＡＢ０が絞り開口４１の面で光軸Ｌと交わるような距離Ｄとされている。この距離Ｄは、調整用画素１１６ｄの位置、調整用画素１１６ｄのマイクロレンズ１１６１の光学特性および一対の光電変換部１１６２,１１６３の相対的位置関係等により一義的に定まることから予め求めておく。

そして、図１５Ａに示すように、撮影光軸Ｌ上に、距離Ｄとされた調整用絞り開口４１を有する絞り筒体４０をカメラボディ１０の前面に装着し、同図の左側から撮像素子１１１に向けて照明光を照射する。図１５Ａに示すように撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに対して角度θだけ傾いていると、調整用光束のうち上部の調整用光束ＡＢ２は、下部の調整用光束ＡＢ１に比べて絞り開口４１によって大きく制限される。

撮像素子１１１の左右方向中心下方であって撮像画素領域外に配置された調整用画素１１６ｄの一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力の大きさは、絞り開口４１内における調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の面積に比例する。したがって、一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力を検出しながら、これら一対の出力が等しくなるように、または一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力の比が１になるように、撮像素子１１１を傾斜させる。これにより、図１５Ｂに示すように、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθをゼロに調整することができる。

なお、撮像素子１１１を垂直軸Ａz回りの傾きを調整する場合は、図１１に示す調整用画素１１６ａを用いる。

本実施形態のように調整用画素１１６ｄを撮像画素１１５が配列された領域外に設けると、撮影に際して撮像画素１１５を全て用いることができるので撮影画像の品質がより高くなる。また、撮像画素１１５が配列された領域の周縁部に調整用画素１１６ｄを設けた場合でも、撮影画像の主要な部分においては撮像画素１１５をフルに用いることができるので撮影画像品質がより向上することになる。

《位置調整方法の他の実施形態》
図９Ａ及び図９Ｂに示す実施形態では、撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きθを調整するにあたり、その前処理として、撮影光軸Ｌに一致するレーザービームを撮像素子１１１に投光し、このレーザービーム位置を撮像素子１１１の画素出力に基づいて検出することで、撮像素子１１１の中心を撮影光軸Ｌに一致させた。しかしながら、本実施形態の調整用画素１１６の出力を用いれば、レーザービーム等を用いることなく撮像素子１１１の中心位置を光軸Ｌに合わせることができる。

図１６Ａ〜図１６Ｃは、調整用画素１１６を用いた中心位置調整方法を説明するための図であり、図１６Ａは調整前、図１６Ｂは調整途中、図１６Ｃは調整後の状態をそれぞれ示す図である。

本実施形態では、図３に示す撮像素子１１１を有する撮像素子パッケージ１１０を用いた例で位置調整方法を説明するが、同じ原理で図１２や図１４に示す撮像素子１１１を有する撮像素子パッケージ１１０も同様に適用できる。

また、図３に示す撮像素子１１１を用いて撮像素子パッケージ１１０の上下方向（Ｚ軸方向）の中心位置を合わせる方法について説明するが、撮像素子１１１の左右方向（Ｘ軸方向）の中心位置は図１１に示す調整用画素１１６ａを撮像素子１１１に設けることで同様の手法で調整することができる。

まず、図１６Ａに示すようにカメラボディ１０の予定焦点面ＦＰに撮像素子１１１を配置し、撮影光軸Ｌ上に調整用絞り開口４１を有する絞り筒体４０をカメラボディ１０の前面に装着し、同図の左側から撮像素子１１１に向けて照明光を照射する。この状態では、撮像素子１１１の中心は撮影光軸Ｌに一致せず、また撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに対して角度θだけ傾いているものとする。

この状態で、絞り開口４１により制限された一対の調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２による調整用画素１１６の一対の光電変換部１１６２,１１６３の出力を検出する。同図に示す例では、調整用光束ＡＢ１が調整用光束ＡＢ２に比べて大きく制限されているので、これに相関して光電変換部１１６３の出力が光電変換部１１６２の出力より大きくなる。ここで、光電変換部１１６２,１１６３の出力比が１に（出力値が等しく）なるように、撮像素子パッケージ１１０を予定焦点面ＦＰ内で平行移動させる。

この状態を図１６Ｂに示すが、一対の光電変換部１１６２,１１６３の出力比が１になると、絞り開口４１の面における調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の面積比が１になるので、同図に示すように調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の対称軸ＡＢ０が絞り開口４１の面において撮影光軸Ｌと交わることになる。この交点をＰ１とする。

次に、絞り筒体４０をカメラボディ１０から取り外し、これに代えて、図１６Ｃに示すように、絞り開口４１とは異なる光軸Ｌ上の任意位置（撮像面１１４と絞り開口４１ａとの距離がＤ２）に調整用絞り開口４１ａを有する絞り筒体４０ａを装着する。この調整用絞り開口４１ａは、絞り開口４１と同様に、撮影光軸Ｌ上に中心が位置する円形の開口であり、この円形の絞り開口４１ａの大きさは調整用光束ＡＢ３，ＡＢ４の広がりよりも小さく設定されている。なお、絞り開口４１ａには拡散板４２ａが取り付けられ、これにより絞り開口４１ａを同図の左側である前方から一様に照明する。

そして、図１６Ｃに示すように、撮像素子１１１の一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力を検出し、この一対の出力比が１に（出力値が等しく）なるように、点Ｐ１を中心にして撮像素子パッケージ１１０を、予定焦点面ＦＰと直行する面内で半径をＲ１として回転させる。予定焦点面ＦＰと直交する面とは撮影光軸Ｌを含む同図の描写面（図面の紙面自体）である。

これにより、撮像素子１１１の中心が予定焦点面ＦＰの中心に一致すると同時に、撮像素子１１１の撮像面１１４の予定焦点面ＦＰに対する傾きθもゼロとなる。

本実施形態によれば、レーザービーム等の照射装置を用いることなく撮像素子１１１の中心位置を調整することができるので、位置調整装置をより簡素化することができる。

なお、図１４に示す撮像素子１１１を用いて上述した中心位置調整を行う場合には、図１６Ａに示す調整用絞り開口４１の距離Ｄ１と図１６Ｃに示す調整用絞り開口４１ａの距離Ｄ２のそれぞれを予め求めておけばよい。

《位置調整方法のさらに他の実施形態》
上述した実施形態では、撮像素子１１１の予定焦点面ＦＰに対する傾きと中心位置を調整したが、調整用画素を用いて予定焦点面ＦＰに対する撮影光軸Ｌ方向の位置を調整することもできる。

図１７Ａは、本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための図、図１７Ｂは本実施形態に係る撮像素子の画素の配列を模式的に示す正面図である。

図１７Ｂに示すように、本実施形態の撮像素子１１１は、複数の撮像画素１１５が、撮像面１１４の平面上に二次元的に配列され、３原色のカラーフィルタを有する画素Ｇ，Ｒ，Ｂがベイヤー配列されたものである。そして、本実施形態では撮像画素１１５がベイヤー配列された領域の左右方向の中心であって、上下方向に対称な位置に一対の調整用画素１１６ｅ，１１６ｆを設ける。同図に、一対の調整用画素１１６ｅ，１１６ｆを撮像素子１１１の左右中心であって上端縁と下端縁に設けた例を示す。

ここで用いられる調整用画素１１６ｅ，１１６ｆは、図４Ｂ，図１３Ａ・図１３Ｂ又は図１１に示す何れのタイプのものでもよい。ただし、図１１に示す調整用画素１１６ａを用いる場合には、調整用画素１１６ｅ，１１６ｆの位置を、たとえば撮像素子１１１の上下方向の中心であって左右方向に対称な位置に配置する。

次に、本実施形態の調整用画素１１６ｅ，１１６ｆを用いて撮像素子１１１の光軸Ｌ方向の位置を調整する方法を説明する。

図１７Ａは、カメラボディ１０に撮像素子パッケージ１１０を装着し、事前に撮像素子１１１の中心を撮影光軸Ｌに一致させるとともに、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きをゼロに前処理した状態を示す。この状態では、撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに対して光軸Ｌ方向に距離ｄだけずれているものとする。

ここで、撮像素子１１１の光軸方向の位置を調整するに際しては、撮影光軸Ｌ上に調整用絞り開口４１を有する絞り筒体４０をカメラボディ１０の前面に装着し、同図の左側から撮像素子１１１に向けて照明光を照射するが、本実施形態の撮像素子１１１の撮像面１１４と絞り開口４１との距離Ｄは、次のように設定されている。

すなわち、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の位置ずれ量ｄがゼロに調整された状態において、調整用画素１１６ｅの一対の光電変換部１１６２，１１６３が絞り開口４１によって光軸Ｌにより等分割される一対の調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２を受光する、そのような距離Ｄとされている。つまり、調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の対称軸ＡＢ０−１が絞り開口４１の面で光軸Ｌと交わるような距離Ｄとされている。同様に、調整用画素１１６ｆの一対の光電変換部１１６２，１１６３が絞り開口４１によって光軸Ｌにより等分割される一対の調整用光束ＡＢ３，ＡＢ４を受光する、そのような距離Ｄとされている。つまり、調整用光束ＡＢ３，ＡＢ４の対称軸ＡＢ０−２が絞り開口４１の面で光軸Ｌと交わるような距離Ｄとされている。

この距離Ｄは、調整用画素１１６ｅ，１１６ｆの位置、調整用画素１１６ｅ，１１６ｆのマイクロレンズ１１６１の光学特性および一対の光電変換部１１６２,１１６３の相対的位置関係等により一義的に定まることから、予め求めておく。

そして、図１７Ａに示すように、撮影光軸Ｌ上に、距離Ｄをもって調整用絞り開口４１を有する絞り筒体４０をカメラボディ１０の前面に装着し、同図の左側から撮像素子１１１に向けて照明光を照射する。

このときの調整用画素１１６ｅの一対の光電変換部１１６２，１１６３からの出力比が１及び／又は調整用画素１１６ｆの一対の光電変換部１１６２，１１６３からの出力比が１になるように、撮像素子パッケージ１１０を光軸Ｌ方向の何れかへ移動させる。これにより、予定焦点面ＦＰに対する撮像素子１１１の撮像面１１４の位置をゼロに調整することができる。

なお、調整用画素１１６ｅ，１１６ｆを何れか一方のみ配置し、同様の手順で撮像素子１１１の光軸Ｌ方向の位置を調整することもできる。

《撮像素子及び位置調整方法のさらに他の実施形態》
ところで、上述した実施形態では、撮影光学系の予定焦点面ＦＰに撮像素子１１１の撮像面１１４が一致するように位置調整すると、調整用画素１１６は光軸Ｌについて対称な一対の調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２を受光することを前提として説明した。

しかしながら、撮像素子１１１の製造誤差が原因となって、図１８に示すように調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２の対称軸ＡＢ０と光軸Ｌとには角度誤差ΔＱが生じることがある。そこで、撮像素子毎に角度誤差ΔＱを事前に計測しておき、既述した位置調整を行う際にこの計測された角度誤差ΔＱによる影響を補正することもできる。

たとえば、撮像素子１１１の撮像面１１４の傾きを調整する場合、調整用画素１１６の出力比に応じた傾き角度を既述した手順で求め、この傾きがゼロではなく角度誤差ΔＱとなるように撮像素子パッケージ１１１の撮像面１１４の傾きを調整する。これにより、さらに高精度で撮像面１１４を予定焦点面ＦＰに一致させることができる。

こうした撮像面１１４等の角度誤差ΔＱは、撮像素子パッケージ１１０のパッケージング工程の前、たとえば半導体ウェーハの状態又はこれをダイシングした半導体チップの状態で、撮像素子１１１の面を基準にして計測すると高精度に計測することができる。たとえば、撮像素子１１１の表面を基準面に押し当てた状態で図９Ａ，図９Ｂに示すものと同様な構成で絞り開口４１を通過する一対の調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２に応じた一対の出力比Ｉｂ／Ｉａを計測し、この出力比に応じた角度データを角度誤差ΔＱとすることができる。

また、こうして得られた角度誤差ΔＱのデータは、撮像素子１１１そのものに記憶させておくこともできる。図１９は撮像素子１１１を拡大して示す図であり、本実施形態の撮像素子１１１は、既述した撮像画素１１５や調整用画素１１６とこれを駆動する駆動用回路が造り込まれた撮像回路１１７と、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ１１８とを有し、この不揮発性メモリ１１８に角度誤差ΔＱを記憶させる。

これにより、撮像素子１１１として位置調整を行う際に、その撮像素子１１１固有の角度誤差ΔＱを読み出すことができるので、別途に角度誤差のペアリング作業を行う必要がなく管理が容易で、しかも誤って別の撮像素子の角度誤差を用いてしまうおそれもない。

なお、不揮発性メモリ１１８に記憶させる誤差として、上記誤差ΔＱに代えて調整用画素１１６の設計値に対する誤差とすることもできる。

《位置調整方法のさらに他の実施形態》
以上の説明においては、撮像素子１１１の撮像面１１４が予定焦点面ＦＰに正確に位置調整された場合に、所定面において光軸Ｌに対して対称な領域を通過する一対の調整用光束ＡＢ１，ＡＢ２を、調整用画素１１６が受光するものとした。

しかしながら、特定された位置であれば光軸Ｌ以外の位置に対して対称な領域を通過する一対の調整用光束を用いて撮像素子の位置調整を行うことも可能である。この場合には、特定された位置に対して対称となる絞り開口を有する絞り筒体を用い、一対の調整用光束に対応する調整用画素の一対の出力が等しくなるように予定焦点面に対して撮像面を調整する。

《撮像素子のさらに他の実施形態》
以上の説明においては、撮像素子１１１に設けられる調整用画素１１６，１１６ａ〜１１６ｆを、撮像素子パッケージ１１０をカメラボディ１０に組み付ける際の位置調整に用いた。しかしながら、この調整用画素は、デジタルスチルカメラ１として使用する場合の焦点検出用画素として兼用することもできる。

図２０は、本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子１１１の画素配列を模式的に示す正面図、図２１は図２０のXXI部を拡大して示す正面図である。図２０では便宜的に図２１のような画素の表示を省略する。

本実施形態の撮像画素１１１は、複数の撮像画素１１５が、撮像面１１４を構成する平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列されたものである。

また、撮像面１１４を構成する平面上には、既述した調整用画素１１６が複数並列された調節用画素列１１６Ａ〜１１６Ｅが配列されている。撮像素子１１１の中心を含む領域には調整用画素列１１６Ａ、その上下の領域には調整用画素列１１６Ｂ，１１６Ｃ、その左右の領域には調整用画素列１１６Ｄ，１１６Ｅが配列されている。一つの画素列は、図２１に示すようにたとえば複数の調整用画素１１６を一列に配置したものである。

これら複数の調整用画素列１１６Ａ〜１１６Ｅは、たとえば使用者の手動操作によって所望の画素列を選択することができ、選択された調整用画素列により撮像光学系の焦点調節状態が検出される。

次に、上述した調整用画素列１１６Ａ〜１１６Ｅの出力に基づいて焦点を調節する、いわゆる瞳分割位相差検出方式について説明する。

図２２は、図２１のXXII-XXII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ上に配置された調整用画素１１６−１と、これに隣接する調整用画素１１６−２が、射出瞳２６０の測距瞳２６１，２６２から照射される光束ＡＢ１-１，ＡＢ２−１，ＡＢ２−１，ＡＢ２−２を受光することを示す。ただし、その他の調整用画素についても、一対の光電変換部は一対の測距瞳２６１，２６２から照射される一対の光束を受光する。

ここで、射出瞳２６０とは、交換レンズ２０の予定焦点面に配置された調整用画素１１６のマイクロレンズ１１６１の前方Ｄ３の位置に設定された像である。距離Ｄ３は、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄ３を測距瞳距離と称する。また、測距瞳２６１，２６２とは、調整用画素１１６のマイクロレンズ１１６１により投影された光電変換部１１６２,１１６３の像をいう。

なお、同図において調整用画素１１６−１，１１６−２の配列方向は一対の測距瞳２６１，２６２の並び方向と一致している。

調整用画素１１６のマイクロレンズ１１６１−１，１１６１−２は、交換レンズ２０の予定焦点面近傍に配置されており、光軸Ｌ上に配置されたマイクロレンズ１１６１−１により、その背後に配置された一対の光電変換部１１６２−１，１１６３−１の形状が測距瞳距離Ｄ３だけ離れた射出瞳２０６上に投影され、その投影形状は測距瞳２６１，２６２を形成する。

同様に、光軸Ｌ上から離間して配置されたマイクロレンズ１１６１−２により、その背後に配置された一対の光電変換部１１６２−２，１１６３−２の形状が測距瞳距離Ｄ３だけ離れた射出瞳２０６上に投影され、その投影形状は測距瞳２６１，２６２を形成する。

すなわち、測距瞳距離Ｄ３にある射出瞳２６０上で、各調整用画素１１６の光電変換部１１６２，１１６３の投影形状（測距瞳２６１，２６２）が一致するように各画素１１６の投影方向が決定されている。

なお、調整用画素１１６−１の光電変換部１１６２−１は、一方の測距瞳２６１を通過しマイクロレンズ１１６１−１に向かう一方の焦点検出光束ＡＢ１−１により、マイクロレンズ１１６１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部１１６３−１は、他方の測距瞳２６２を通過しマイクロレンズ１１６１−１に向かう他方の焦点検出光束ＡＢ２−１により、マイクロレンズ１１６１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

同様に、調整用画素１１６−２の光電変換部１１６２−２は、一方の測距瞳２６１を通過しマイクロレンズ１１６１−２に向かう一方の焦点検出光束ＡＢ１−２により、マイクロレンズ１１６１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部１１６３−２は、他方の測距瞳２６２を通過しマイクロレンズ１１６１−２に向かう他方の焦点検出光束ＡＢ２−２により、マイクロレンズ１１６１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

以上の調整用画素１１６を、図２１に示すように直線状に複数配置し、各調整用画素１１６の一対の光電変換部１１６２，１１６３の出力を、測距瞳２６１と測距瞳２６２のそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳２６１と測距瞳２６２のそれぞれを通過する焦点検出光束ＡＢ１，ＡＢ２が調整用画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。この強度分布データに対し、相関演算処理又は位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。

以上の焦点調節状態の検出ステップを含む本実施形態に係るカメラ１の動作例について説明する。図２３は本実施形態のデジタルスチルカメラ１の動作例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１００でカメラ１の電源がＯＮされると、ステップＳ１１０にて撮像素子１１１の露光制御が実行される。

次いで、ステップＳ１２０にて撮像画素１１５と調整用画素１１６からデータを読み出し、撮像画素１１５の画像データを液晶表示素子１３０に表示させる。なお、焦点の検出にどの調整用画素列１１６Ａ〜１１６Ｅを選択するかは予め使用者等により設定されている。

次いで、ステップＳ１３０にて設定された調整用画素列１１６Ａ〜１１６Ｅに対応した一対の像データに基づいて調整用画素１１６の出力を読み出し、上述した瞳分割位相差検出方式により像ズレ量を演算し、さらに光学系のデフォーカス量を算出する。

次いで、ステップＳ１４０にて、算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否か、すなわち合焦位置の近傍にあるか否かを判断する。

そして、ステップＳ１４０の判断の結果、現在のフォーカシング用レンズ２３０の位置が合焦位置の近傍にあるときはステップＳ１６０へ進んで使用者によるシャッターリレーズ操作を待機する。

これに対してステップＳ１４０の判断の結果、現在のフォーカシング用レンズ２３０の位置が合焦位置から所定値以上離れているときは、レンズＣＰＵ２５０へ算出されたデフォーカス量を送出し、フォーカシング用レンズ２３０を駆動したのちステップＳ１００へ戻り、ステップＳ１００〜ステップＳ１４０の動作を繰り返す。

なお、図示はしないが、ステップＳ１４０による判断結果が焦点検出不能であるときは、レンズＣＰＵ２５０にスキャン駆動命令を送出し、フォーカシング用レンズ２３０を無限端と至近端との間でスキャン駆動させたのちステップＳ１００へ戻り、再びステップＳ１００〜ステップＳ１４０の動作を繰り返す。

ステップＳ１６０にて使用者によるシャッターリレーズの入力が確認されたら、ステップＳ１７０にて撮像素子１１１の露光制御を実行し、撮像画素１１５と調整用画素１１６の画像データを読み出す。

そして、ステップＳ１８０では、調整用画素列１１６Ａ〜１１６Ｅの各画素位置における画素データを、調整用画素１１６の画像データと周囲の撮像画素１１５の画像データとに基づいて補間演算する。これは、調整用画素１１６はカラーフィルタが設けられていない画素であるためそのまま画像データが使用できないからである。

最後に、撮像画素１１５の画像データ及び補間された画像データからなる画像データをメモリカード１６０に保存したのち、ステップＳ１００へ戻って以上の動作を繰り返す。

本実施形態では、撮像素子パッケージ１１０の組み立て時において用いた調整用画素１１６を焦点検出用画素としても兼用することができるので、別途専用の調整用画素１１６を撮像素子１１１に設ける必要がない。

なお、上述した実施形態では調整用画素１１６にカラーフィルタを設けてないが、調整用画素１１６を配置した位置に相当する撮像画素１１５の色のカラーフィルタを設けることもできる。この場合は、補間演算することなく、調整用画素１１６の出力をそのまま画像データとして用いることができる。

本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る撮像素子パッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る撮像素子の画素の配列を模式的に示す正面図である。 図３に示す撮像画素の一つを拡大して示す正面図である。 図３に示す調整用画素の一つを拡大して示す正面図である。 図３に示す３つの撮像画素それぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。 図３に示す調整用画素の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。 図３に示す一つの調整用画素と上下に隣接する２つの撮像画素を示す撮像素子の断面図である。 本発明の実施形態に係る撮像素子パッケージを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整前の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整後の状態を示す図である。 図９Ａに示す状態において、絞り開口が位置する平面における絞り開口と調整用光束との位置関係を撮影光軸方向から示す図である。 図９Ｂに示す状態において、絞り開口が位置する平面における絞り開口と調整用光束との位置関係を撮影光軸方向から示す図である。 本発明の他の実施形態に係る撮像素子パッケージの調整用画素を示す正面図である。 本発明の他の実施形態に係る撮像素子上の画素の配列を模式的に示す正面図である。 図１２の一方の調整用画素を拡大して示す正面図である。 図１２の他方の調整用画素を拡大して示す正面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子上の画素の配列を模式的に示す正面図である。 図１４に示す実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整前の状態を示す図である。 図１４に示す実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整後の状態を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整前の状態を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整途中の状態を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための、位置調整後の状態を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子パッケージの位置調整方法を説明するための図である。 図１７Ａの実施形態に係る撮像素子の画素の配列を模式的に示す正面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子の角度誤差を説明するための図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子を示す拡大平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る撮像素子の画素配列を模式的に示す正面図である。 図２０のXXI部を拡大して示す正面図である。 図２１のXXII-XXII線に沿う断面図である。 本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラの動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

１…デジタルスチルカメラ；１０…カメラボディ；２０…交換レンズ
１１０…撮像素子パッケージ；１１１…撮像素子；１１４…撮像面
１１５…撮像画素；１１６，１１６ａ〜１１６ｆ…調整用画素
１１６１…マイクロレンズ；１１６２〜１１６７…光電変換部
２３０…フォーカシング用レンズ
Ｌ…光軸；ＦＰ…予定焦点面

Claims (14)

1. 光束を受光して光電変換した信号を出力する撮像画素が所定平面上に二次元状に複数配列された撮像素子に、前記所定平面に対し一定方向から照射される基準光束を受光する受光部を有するとともに、前記撮像素子の姿勢情報を出力する調整用画素とを設け、前記撮像素子の姿勢を、前記調整用画素が出力する前記姿勢情報に基づいて調整することを特徴とする位置調整方法。
2. 請求項１に記載の位置調整方法において、
   前記調整用画素が出力する前記姿勢情報が所定となるように、前記撮像素子を傾斜することを特徴とする位置調整方法。
3. 請求項１又は２に記載の位置調整方法において、
   前記光学系の光軸上の第１の位置に絞り開口を設置し、該絞り開口を介した前記基準光束を前記調整用画素で受光して得られる前記姿勢情報が所定となるように、前記撮像素子を前記所定平面内で移動させるステップと、
   前記第１の位置とは異なる前記光軸上の第２の位置に絞り開口を設置し、該絞り開口を介した前記基準光束を前記調整用画素で受光して得られる前記姿勢情報が所定となるように、前記第１の位置を中心にして前記撮像素子を回転させるステップと、を有することを特徴とする位置調整方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の位置調整方法において、
   前記撮像画素の配列中の対称となる位置に一対の前記調整用画素を配置し、
   該一対の調整用画素のそれぞれが出力する前記姿勢情報の比が所定となるように、前記撮像素子を該撮像素子の法線方向に移動するステップを有することを特徴とする位置調整方法。
5. 光束を受光して光電変換した信号を出力する撮像画素が、所定平面上に二次元状に複数配列された撮像素子であって、
   前記所定平面に対し一定方向から照射される基準光束を受光する受光部を有し、前記撮像素子の姿勢情報を出力する調整用画素を備えたことを特徴とする撮像素子。
6. 請求項５記載の撮像素子において、
   前記調整用画素は、前記撮像画素の配列された領域外に配置されていることを特徴とする撮像素子。
7. 請求項５記載の撮像素子において、
   前記調整用画素は、前記撮像画素の配列された領域のほぼ中心に配置されていることを特徴とする撮像素子。
8. 請求項５記載の撮像素子において、
   前記調整用画素は、前記撮像画素の配列された領域の周縁部に配置されていることを特徴とする撮像素子。
9. 請求項５〜８の何れか一項に記載の撮像素子において、
   前記調整用画素は、前記受光部として一対の光電変換部を備えていることを特徴とする撮像素子。
10. 請求項５〜８の何れか一項に記載の撮像素子において、
    前記調整用画素は、第１の光電変換部を有する第１の調整用画素と、前記第１の光電変換部と対を成す第２の光電変換部を有する第２の調整用画素を含むことを特徴とする撮像素子。
11. 請求項５〜１０の何れか一項に記載の撮像素子において、
    前記撮像素子を前記基準光束に対して位置決めした場合の前記姿勢情報の誤差を格納する記憶手段をさらに備えていることを特徴とする撮像素子。
12. 請求項５〜１１の何れか一項に記載の撮像素子において、
    異なる分光感度特性を有する複数の前記撮像画素が所定配列に従って配列され、
    前記調整用画素は、前記配列のうち、最も配列密度の高い分光感度特性を有する撮像画素に相当する位置に配置されていることを特徴とする撮像素子。
13. 請求項５，７〜１２の何れか一項に記載の撮像素子と、
    前記調整用画素の位置における画像情報を、該調整用画素の周囲の撮像画素の画像情報に基づいて補間して求める補間手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
14. 請求項５，７〜１２の何れか一項に記載の撮像素子と、
    前記撮像素子上に像を結像する結像光学系と、
    前記調整用画素の出力情報に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備えたこと特徴とする撮像装置。

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