JP4973478B2

JP4973478B2 - 撮像素子および撮像装置

Info

Publication number: JP4973478B2
Application number: JP2007319665A
Authority: JP
Inventors: 恭敏勝田; 玄太柳生; 真一藤井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: EP2071830A3; CN101459786A; KR20090061590A; JP2009145401A; CN101459786B; US20090146046A1; EP2071830A2; US7999217B2; TW200931965A

Description

本発明は、焦点検出機能を有する撮像素子、およびそれに関連する技術に関する。

位相差検出方式による焦点検出機能を撮像素子（固体撮像素子）自体に装備させる技術が存在する。

例えば、特許文献１に記載の撮像素子においては、複数の受光素子と複数のマイクロレンズとが設けられており、各マイクロレンズは、対応する受光素子の入射側に配置される。また、複数の受光素子には、撮像用の受光素子と位相差検出用の受光素子とが含まれ、両種類の受光素子がいずれも同一の配置面（平面）内に配置されている。

また、位相差検出用の受光素子には、マイクロレンズと受光素子との間に所定方向に偏った開口を有する遮光膜（遮光板）が設けられ、瞳分割に関して受光対象とする所定方向からの被写体光を受光素子に受光させるように構成されている。

特開２０００−１５６８２３号公報

上記のような従来の撮像素子では、開口を有する遮光板が１枚のため、所定方向から入射する被写体光だけでなく、所定方向とは反対の方向から入射する被写体光も開口を通過するので、所定方向とは反対の方向からの被写体光が受光素子に受光される場合がある。このような場合は、焦点検出精度が低下してしまうことになる。

そこで、本発明は、焦点検出機能を装備した撮像素子において、瞳分割に関して所定方向とは反対の方向からの被写体光が受光素子に受光されることを抑制し、焦点検出精度を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、瞳分割により射出瞳に形成される一対の領域を第１領域および第２領域とし、上記第１領域を通過した被写体光の第１光路が、上記第２領域を通過した被写体光の第２光路に対して上記第１領域側に存在する光軸方向の位置である第１位置において上記第１領域側を遮光し、上記第２領域側を透光する第１遮光層と、上記第１光路が上記第２光路に対して上記第２領域側に存在する光軸方向の位置である第２位置において上記第２領域側を遮光し、上記第１領域側を透光する第２遮光層とに基づいて上記瞳分割を行い、上記第２領域を通過した被写体光を受光する第１光電変換セルと、上記第１位置において上記第２領域側を遮光し、上記第１領域側を透光する第３遮光層と、上記第２位置において上記第１領域側を遮光し、上記第２領域側を透光する第４遮光層とに基づいて上記瞳分割を行い、上記第１領域を通過した被写体光を受光する第２光電変換セルとを具備する撮像素子である。
また、この第１の側面において、上記第１光電変換セルは、上記第１遮光層の遮光領域の透光領域側の縁と上記第２遮光層の遮光領域の透光領域側の縁との間の位置関係に基づいて上記第２領域における上記射出瞳の中心側の縁が設定され、上記第２光電変換セルは、上記第３遮光層の遮光領域の透光領域側の縁と上記第４遮光層の遮光領域側の縁との間の位置関係に基づいて上記第１領域における上記射出瞳の中心側の縁が設定されるようにしてもよい。
また、この第１の側面において、上記第１遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および上記第２遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、上記第１光電変換セルの中心近傍を起点にして設定され、上記第３遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および上記第４遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、上記第２光電変換セルの中心近傍を起点にして設定されるようにしてもよい。
また、この第１の側面において、上記第１遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および上記第２遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、上記第１光電変換セルの受光素子の中心を起点にして設定され、上記第３遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および上記第４遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、上記第２光電変換セルの受光素子の中心を起点にして設定されるようにしてもよい。
また、この第１の側面において、上記第１遮光層は、上記第１光電変換セルを構成するマイクロレンズおよび受光素子間における上記第１位置に配置され、上記第２遮光層は、上記第１遮光層および上記受光素子間における上記第２位置に配置されるようにしてもよい。

また、本発明の第２の側面は、瞳分割により射出瞳に形成される一対の領域を第１領域および第２領域とし、上記第１領域を通過した被写体光の第１光路が、上記第２領域を通過した被写体光の第２光路に対して上記第１領域側に存在する光軸方向の位置である第１位置において上記第１領域側を遮光し、上記第２領域側を透光する第１遮光層と、上記第１光路が上記第２光路に対して上記第２領域側に存在する光軸方向の位置である第２位置において上記第２領域側を遮光し、上記第１領域側を透光する第２遮光層とに基づいて上記瞳分割を行い、上記第２領域を通過した被写体光を受光する第１光電変換セルと、上記第１位置において上記第２領域側を遮光し、上記第１領域側を透光する第３遮光層と、上記第２位置において上記第１領域側を遮光し、上記第２領域側を透光する第４遮光層とに基づいて上記瞳分割を行い、上記第１領域を通過した被写体光を受光する第２光電変換セルとを備える撮像素子を具備する撮像装置である。

本発明によれば、受光対象とする方向とは反対の方向からの被写体光が第２遮光層によって遮光されるので、当該被写体光が受光素子に受光されることを抑制でき、焦点検出精度を向上させることが可能になる。

＜１．第１実施形態＞
＜撮像装置１Ａの外観構成＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａの外観構成を示す図である。ここで、図１および図２は、それぞれ正面図および背面図を示している。

撮像装置１Ａは、例えば一眼レフレックスタイプのデジタルスチルカメラとして構成されており、カメラボディ１０と、カメラボディ１０に着脱自在な撮影レンズとしての交換レンズ２とを備えている。

具体的には、図１に示されるように、カメラボディ１０の正面側には、正面略中央に交換レンズ２が装着されるマウント部３０１と、マウント部３０１の右横に配置されたレンズ交換ボタン３０２と、把持可能とするためのグリップ部３０３と、正面左上部に配置されたモード設定ダイアル３０５と、正面右上部に配置された制御値設定ダイアル３０６と、グリップ部３０３の上面に配置されたシャッターボタン３０７とが設けられている。

交換レンズ２は、被写体からの光（被写体光）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該被写体光をカメラボディ１０の内部に配置されている撮像素子１０１に導くための撮影光学系として機能する。

より詳細には、交換レンズ２は、光軸ＬＴに沿って直列的に配置された複数のレンズからなるレンズ群２１を備えている(図５参照)。このレンズ群２１には、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ２１１(図５)と、変倍を行うためのズームレンズ２１２(図５)とが含まれており、それぞれ光軸ＬＴ(図３参照)方向に駆動されることで、焦点調節または変倍が行われる。また、交換レンズ２には、その鏡胴の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な操作環が備えられており、上記のズームレンズ２１２は、マニュアル操作或いはオート操作により、上記操作環の回転方向および回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率(撮影倍率)に設定されるようになっている。

マウント部３０１には、装着された交換レンズ２との電気的接続を行うためコネクタＥｃ(図５参照)、および機械的接続を行うためのカプラ７５(図５)が設けられている。

レンズ交換ボタン３０２は、マウント部３０１に装着された交換レンズ２を取り外す際に押下されるボタンである。

グリップ部３０３は、撮影者（ユーザ）が撮影時に撮像装置１Ａを把持する部分であり、フィッティング性を高めるために指形状に合わせた表面凹凸が設けられている。なお、グリップ部３０３の内部には電池収納室およびカード収納室(不図示)が設けられている。電池収納室には撮像装置１Ａの電源として電池６９Ｂ(図５参照)が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカード６７(図５)が着脱可能に収納されるようになっている。なお、グリップ部３０３には、当該グリップ部３０３をユーザが把持したか否かを検出するためのグリップセンサを設けるようにしても良い。

モード設定ダイアル３０５および制御値設定ダイアル３０６は、カメラボディ１０の上面と略平行な面内で回転可能な略円盤状の部材からなる。モード設定ダイアル３０５は、撮像装置１Ａに搭載された各種モード（各種撮影モード（人物撮影モード、風景撮影モードおよびフルオート撮影モード等）、撮影した画像を再生する再生モードおよび外部機器との間でデータ交信を行う通信モード等）の選択を行うためのものである。一方、制御値設定ダイアル３０６は、撮像装置１Ａに搭載された各種の機能に対する制御値を設定するためのものである。

シャッターボタン３０７は、途中まで押し込んだ「半押し状態」と、さらに押し込んだ「全押し状態」とを検出可能な押下スイッチである。撮影モードにおいてシャッターボタン３０７が半押し（Ｓ１）されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定および焦点検出等の準備動作）が実行され、シャッターボタン３０７が全押し（Ｓ２）されると、撮影動作（撮像素子１０１(図３参照)を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。

また、図２に示されるように、カメラボディ１０の背面側には、表示部として機能するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）３１１と、ＬＣＤ３１１の上方に配設されたファインダ窓３１６と、ファインダ窓３１６の周囲を囲むアイカップ３２１と、ファインダ窓３１６の左方に配設されたメインスイッチ３１７と、ファインダ窓３１６の右方に配設された露出補正ボタン３２３およびＡＥロックボタン３２４と、ファインダ窓３１６の上方に配設されたフラッシュ部３１８および接続端子部３１９とが備えられている。また、カメラボディ１０の背面側には、ＬＣＤ３１１の左方に配置された設定ボタン群３１２と、ＬＣＤ３１１の右方に配置された方向選択キー３１４と、方向選択キー３１４の中央に配置されたプッシュボタン３１５と、方向選択キー３１４の右下方に配置された表示切替スイッチ８５とが備えられている。

ＬＣＤ３１１は、画像表示が可能なカラー液晶パネルを備えており、撮像素子１０１(図３参照)により撮像された画像の表示または記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、撮像装置１Ａに搭載される機能またはモードの設定画面を表示するものである。なお、ＬＣＤ３１１に代えて、有機ＥＬ表示装置またはプラズマ表示装置を用いるようにしても良い。

ファインダ窓（接眼窓）３１６は、光学ファインダ（ＯＶＦ）を構成し、ファインダ窓３１６には、交換レンズ２を通過した被写体像を形成する光（被写体光）が導かれている。ユーザは、このファインダ窓３１６を覗くことによって、実際に撮像素子１０１にて撮影される被写体像を視認することができる。

メインスイッチ３１７は、左右にスライドする２接点のスライドスイッチからなり、左にセットすると撮像装置１Ａの電源がオンされ、右にセットすると電源がオフされる。

フラッシュ部３１８は、ポップアップ式の内蔵フラッシュとして構成されている。一方、外部フラッシュ等をカメラボディ１０に取り付ける場合には、接続端子部３１９を使用して接続する。

アイカップ３２１は、ファインダ窓３１６への外光の侵入を抑制する「コ」字状の遮光部材である。

露出補正ボタン３２３は、露出値（絞り値およびシャッタースピード）を手動で調整するためのボタンであり、ＡＥロックボタン３２４は、露出を固定するためのボタンである。

設定ボタン群３１２は、撮像装置１Ａに搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。この設定ボタン群３１２には、例えばメニュー画面をＬＣＤ３１１に表示させるメニューボタン、メニュー画面の内容を切り替えるメニュー切替ボタンなどが含まれる。

方向選択キー３１４は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部（図中の三角印の部分）を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図示省略の接点（スイッチ）により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン３１５は、方向選択キー３１４の中央に配置されている。方向選択キー３１４およびプッシュボタン３１５は、撮影倍率の変更（ズームレンズ２１２(図５参照)のワイド方向またはテレ方向への移動）、ＬＣＤ３１１等に再生する記録画像のコマ送り、および撮影条件（絞り値、シャッタースピード、フラッシュ発光の有無等）の設定等の指示を入力するためのものである。

表示切替スイッチ８５は、２点のスライドスイッチからなり、接点を上段の「光学」位置に設定すると光学ファインダモード（「ＯＶＦモード」とも称する）が選択され、光学ファインダ視野内に被写体像が表示される。これにより、ユーザは、ファインダ窓３１６を介して光学ファインダ視野内に表示される被写体像を視認することによって、構図決め操作（フレーミング）を行うことが可能になる。

一方、表示切替スイッチ８５の接点を下段の「モニタ」位置に設定すると電子ファインダモード（「ＥＶＦモード」または「ライブビューモード」とも称する）が選択され、ＬＣＤ３１１において被写体像に係るライブビュー画像が動画的態様にて表示される。これにより、ユーザは、ＬＣＤ３１１に表示されるライブビュー画像を視認することによって、フレーミングを行うことが可能になる。

このように、ユーザは、表示切替スイッチ８５の操作によって、ファインダモードを切り替えることが可能であり、撮像装置１Ａでは、ライブビュー表示が行われる電子ファインダ、或いは光学ファインダを用いて被写体の構図決めを行うことが可能である。

＜撮像装置１Ａの内部構成＞
次に、撮像装置１Ａの内部構成について説明する。図３および図４は、撮像装置１Ａの縦断面図である。図３に示すように、カメラボディ１０の内部には、撮像素子１０１、ファインダ部１０２（ファインダ光学系）、ミラー部１０３、位相差ＡＦモジュール（単に「ＡＦモジュール」とも称する）１０７等が備えられている。

撮像素子１０１は、カメラボディ１０に交換レンズ２が装着された場合の当該交換レンズ２が備えているレンズ群２１の光軸ＬＴ上において、光軸ＬＴに対して垂直に配置されている。撮像素子１０１としては、例えばフォトダイオードを有して構成される複数の画素がマトリクス状に２次元配置されたＣＭＯＳカラーエリアセンサ（ＣＭＯＳ型の撮像素子）が用いられる。撮像素子１０１は、交換レンズ２を通って結像された被写体像に関するＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）を生成し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の画像信号として出力する。

また、撮像素子１０１は、その撮像面において位相差検出用の画素を有している。詳細は、後述する。

上記の光軸ＬＴ上において、被写体光をファインダ部１０２へ向けて反射される位置には、ミラー部１０３が配置されている。交換レンズ２を通過した被写体光は、ミラー部１０３（後述の主ミラー１０３１）によって上方へ反射されるとともに、被写体光の一部はこのミラー部１０３を透過する。

ファインダ部１０２は、ペンタプリズム１０５、接眼レンズ１０６およびファインダ窓３１６を備えている。ペンタプリズム１０５は、断面５角形を呈し、その下面から入射された被写体像を内部での反射によって当該光像の天地左右を入れ替えて正立像にするためのプリズムである。接眼レンズ１０６は、ペンタプリズム１０５により正立像にされた被写体像をファインダ窓３１６の外側に導く。このような構成により、ファインダ部１０２は、本撮影前の撮影待機時において被写界を確認するための光学ファインダとして機能する。

ミラー部１０３は、主ミラー１０３１およびサブミラー１０３２から構成されており、主ミラー１０３１の背面側において、サブミラー１０３２が主ミラー１０３１の背面に向けて倒れるように回動可能に設けられている。主ミラー１０３１を透過した被写体光の一部はサブミラー１０３２によって反射され、この反射された被写体光はＡＦモジュール１０７に入射される。

上記のミラー部１０３は、所謂クイックリターンミラーとして構成されており、例えば露光時(本撮影時)には（図４参照）、回転軸１０３３を支点として上方に向けて跳ね上がり、被写体光の光路から退避した状態（ミラーアップ状態）となる。この際、サブミラー１０３２は、上記のミラー部１０３がペンタプリズム１０５の下方位置で停止したときには、主ミラー１０３１と略平行となるように折り畳まれた状態となる。これにより、交換レンズ２からの被写体光がミラー部１０３によって遮られることなく撮像素子１０１上に届き、該撮影素子１０１が露光される。撮像素子１０１での撮像動作が終了すると、ミラー部１０３は元の位置（図３に示す位置）に復帰し、ミラーダウン状態となる。

また、ミラー部１０３を本撮影(画像記録用の撮影)の前にミラーアップ状態にすることにより、撮像装置１Ａは、撮像素子１０１で順次に生成される画像信号に基づき、動画的態様にて被写体をＬＣＤ３１１に表示させるライブビュー(プレビュー)表示が可能となる。

ＡＦモジュール１０７は、被写体のピント情報を検出する測距素子（「測距センサ」とも称する）等からなる所謂ＡＦセンサとして構成されている。このＡＦモジュール１０７は、ミラー部１０３の底部に配設されており、被写体像の合焦度合いに応じた位相差検出信号を発生させる位相差検出機能を有している。すなわち、撮影待機時においてユーザがファインダ窓３１６で被写体を確認する場合には、図３に示すように主ミラー１０３１およびサブミラー１０３２がダウンされた状態でＡＦモジュール１０７に被写体光が導かれるとともに、ＡＦモジュール１０７から位相差検出信号が出力される。

撮像素子１０１の光軸方向前方には、シャッターユニット４０が配置されている。このシャッターユニット４０は、上下方向に移動する幕体を備え、光軸ＬＴに沿って撮像素子１０１に導かれる被写体光の光路開口動作および光路遮断動作を行うメカニカルフォーカルプレーンシャッターとして構成されている。なお、シャッターユニット４０は、撮像素子１０１が完全電子シャッター可能な撮像素子である場合には省略可能である。

＜撮像装置１Ａの電気的構成＞
図５は、撮像装置１Ａの電気的な構成を示すブロック図である。ここで、図１〜図４と同一の部材等については、同一の符号を付している。なお、説明の便宜上、交換レンズ２の電気的構成について先ず説明する。

交換レンズ２は、上述した撮影光学系を構成するレンズ群２１に加え、レンズ駆動機構２４と、レンズ位置検出部２５と、レンズ制御部２６と、絞り駆動機構２７とを備えている。

レンズ群２１では、フォーカスレンズ２１１およびズームレンズ２１２と、撮像素子１０１へ入射される光量を調節するための絞り２３とが、鏡胴内において光軸ＬＴ(図３)方向に保持されており、レンズ群２１によって取り込まれた被写体光が撮像素子１０１に結像される。自動合焦（ＡＦ）制御では、フォーカスレンズ２１１が交換レンズ２内のＡＦアクチュエータ７１Ｍにより光軸ＬＴ方向に駆動されることで焦点調節が行われる。

フォーカス駆動制御部７１Ａは、レンズ制御部２６を介して全体制御部６２から与えられるＡＦ制御信号に基づき、フォーカスレンズ２１１を合焦位置に移動させるために必要な駆動制御信号を生成し、当該駆動制御信号を用いてＡＦアクチュエータ７１Ｍを制御する。ＡＦアクチュエータ７１Ｍは、ステッピングモータ等からなり、レンズ駆動機構２４にレンズ駆動力を与える。

レンズ駆動機構２４は、例えばヘリコイドおよび該ヘリコイドを回転させる図示省略のギア等で構成され、ＡＦアクチュエータ７１Ｍからの駆動力を受けて、フォーカスレンズ２１１等を光軸ＬＴと平行な方向に駆動させるものである。なお、フォーカスレンズ２１１の移動方向および移動量は、それぞれＡＦアクチュエータ７１Ｍの回転方向および回転数に従う。

レンズ位置検出部２５は、レンズ群２１の移動範囲内において光軸ＬＴ方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながらレンズと一体的に移動するエンコーダブラシとを備えており、レンズ群２１の焦点調節時の移動量を検出する。なお、レンズ位置検出部２４で検出されたレンズ位置は、例えばパルス数として出力される。

レンズ制御部２６は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭまたは状態情報に関するデータを記憶するフラッシュメモリ等のメモリが内蔵されたマイクロコンピュータからなっている。

また、レンズ制御部２６は、コネクタＥｃを介してカメラボディ１０の全体制御部６２との間で通信を行う通信機能を有している。これにより、例えばレンズ群２１の焦点距離、絞り値、合焦距離または周辺光量状態等の状態情報データ、およびレンズ位置検出部２５で検出されるフォーカスレンズ２１１の位置情報を全体制御部６２に送信できるとともに、全体制御部６２から例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータを受信できる。

絞り駆動機構２７は、カプラ７５を介して絞り駆動アクチュエータ７６Ｍからの駆動力を受けて、絞り２３の絞り径を変更するものである。

続いて、カメラボディ１０の電気的構成について説明する。カメラボディ１０は、上述の撮像素子１０１、シャッターユニット４０等の他に、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５、画像処理部６１、画像メモリ６１４、全体制御部６２、フラッシュ回路６３、操作部６４、ＶＲＡＭ６５、カードＩ／Ｆ６６、メモリカード６７、通信用Ｉ／Ｆ６８、電源回路６９、電池６９Ｂ、ミラー駆動制御部７２Ａ、シャッター駆動制御部７３Ａ、および絞り駆動制御部７６Ａを備えている。

撮像素子１０１は、先に説明した通りＣＭＯＳカラーエリアセンサからなり、後述のタイミング制御回路５１により、当該撮像素子１０１の露光動作の開始（および終了）、撮像素子１０１が備える各画素の出力選択、および画素信号の読出し等の撮像動作が制御される。

ＡＦＥ５は、撮像素子１０１に対して所定の動作を行わせるタイミングパルスを与えるとともに、撮像素子１０１から出力される画像信号に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部６１に出力する機能を有している。このＡＦＥ５は、タイミング制御回路５１、信号処理部５２およびＡ／Ｄ変換部５３などを備えて構成されている。

タイミング制御回路５１は、全体制御部６２から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス（垂直走査パルスφＶｎ、水平走査パルスφＶｍ、リセット信号φＶｒ等を発生させるパルス）を生成して撮像素子１０１に出力し、撮像素子１０１の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスを信号処理部５２およびＡ／Ｄ変換部５３にそれぞれ出力することにより、信号処理部５２およびＡ／Ｄ変換部５３の動作を制御する。

信号処理部５２は、撮像素子１０１から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。この信号処理部５２には、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路およびクランプ回路等が備えられている。Ａ／Ｄ変換部５３は、信号処理部５２から出力されたアナログのＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を、タイミング制御回路５１から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット（例えば１２ビット）からなるデジタルの画像信号に変換するものである。

画像処理部６１は、ＡＦＥ５から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路６１１、ホワイトバランス制御回路６１２およびガンマ補正回路６１３等を備えて構成されている。なお、画像処理部６１へ取り込まれた画像データは、撮像素子１０１の読み出しに同期して画像メモリ６１４に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ６１４に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部６１の各ブロックにおいて処理が行われる。

黒レベル補正回路６１１は、Ａ／Ｄ変換部５３によりＡ／Ｄ変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。

ホワイトバランス制御回路６１２は、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)各色成分のデジタル信号のレベル変換（ホワイトバランス(ＷＢ)調整）を行う。具体的には、ホワイトバランス制御回路６１２は、全体制御部６２から与えられるＷＢ調整データに基づき、輝度または彩度データ等から撮影被写体において本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの色成分の平均と、Ｇ／Ｒ比およびＧ／Ｂ比とを求め、これをＲ、Ｂの補正ゲインとしてレベル補正する。

ガンマ補正回路６１３は、ＷＢ調整された画像データの階調特性を補正するものである。具体的には、ガンマ補正回路６１３は、予め設定されたガンマ補正用テーブルを用いて、画像データのレベルを色成分毎に非線形変換するとともにオフセット調整を行う。

画像メモリ６１４は、撮影モード時には、画像処理部６１から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し全体制御部６２により所定の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、メモリカード６７から読み出した画像データを一時的に記憶する。

全体制御部６２は、マイクロコンピュータとして構成され、主にＣＰＵ、メモリ、およびＲＯＭ等を備える。全体制御部６２は、ＲＯＭ内に格納されるプログラムを読み出し、当該プログラムをＣＰＵで実行することによって、撮像装置１Ａの各種機能を実現する。

全体制御部６２は、上述のプログラムの実行によって、表示制御部６２Ａ、位相差ＡＦ制御部６２ＢおよびコントラストＡＦ制御部６２Ｃを機能的に実現する。

表示制御部６２Ａは、ＬＣＤ３１１における表示内容を制御する。例えば、表示制御部６２Ａは、撮像素子１０１によって連続的に取得される複数の画像のそれぞれをライブビュー画像としてＬＣＤ３１１に順次に表示させる。

また、表示制御部６２Ａは、ＡＦ動作に用いられる焦点情報を取得する領域（「ＡＦエリア」、「測距エリア」または「フォーカスエリア」とも称する）Ｅｆ（図６参照）をライブビュー画像に合成して重畳表示させる。詳細は、後述する。

位相差ＡＦ制御部６２Ｂは、位相差検出方式により合焦位置検出を行い自動合焦動作を実行する。具体的には、位相差ＡＦ制御部６２Ｂは、ＡＦモジュール１０７によって取得される位相差検出信号または位相差ＡＦ演算回路７７（後述）からの出力信号に基づいて、合焦時の撮影レンズ（より詳細にはフォーカスレンズ）の位置（合焦レンズ位置）を特定する合焦レンズ位置特定動作を行う。

コントラストＡＦ制御部６２Ｃは、コントラスト検出方式により合焦位置検出を行い自動合焦動作（「コントラストＡＦ動作」とも称する）を実行する。具体的には、コントラストＡＦ制御部６２Ｃは、異なるレンズ位置それぞれで取得される複数の撮影画像について被写体像のコントラストに応じた評価値をそれぞれ求める評価値算出動作と、当該評価値を最適化（例えば最小化）するレンズ位置を合焦レンズ位置として特定する合焦レンズ位置特定動作とを実行する。

フラッシュ回路６３は、フラッシュ撮影モードにおいて、フラッシュ部３１８または接続端子部３１９に接続される外部フラッシュの発光量を、全体制御部６２により設定された発光量に制御するものである。

操作部６４は、上述のモード設定ダイアル３０５、制御値設定ダイアル３０６、シャッターボタン３０７、設定ボタン群３１２、方向選択キー３１４、プッシュボタン３１５、およびメインスイッチ３１７等を含み、操作情報を全体制御部６２に入力するためのものである。

ＶＲＡＭ６５は、ＬＣＤ３１１の画素数に対応した画像信号の記憶容量を有し、全体制御部６２とＬＣＤ３１１との間のバッファメモリである。カードＩ／Ｆ６６は、メモリカード６７と全体制御部６２との間で信号の送受信を可能とするためのインターフェースである。メモリカード６７は、全体制御部６２で生成された画像データを保存する記録媒体である。通信用Ｉ／Ｆ６８は、パーソナルコンピュータまたはその他の外部機器に対する画像データ等の伝送を可能とするためのインターフェースである。

電源回路６９は、例えば定電圧回路等からなり、全体制御部６２等の制御部、撮像素子１０１、その他の各種駆動部等、撮像装置１Ａ全体を駆動させるための電圧を生成する。なお、撮像素子１０１への通電制御は、全体制御部６２から電源回路６９に与えられる制御信号により行われる。電池６９Ｂは、アルカリ乾電池等の一次電池、またはニッケル水素充電池等の二次電池からなり、撮像装置１Ａ全体に電力を供給する電源である。

ミラー駆動制御部７２Ａは、ファインダモードの切り替え或いは撮影動作のタイミングに合わせて、ミラー駆動アクチュエータ７２Ｍを駆動させる駆動信号を生成するものである。ミラー駆動アクチュエータ７２Ｍは、ミラー部１０３（クイックリターンミラー）を、水平姿勢若しくは傾斜姿勢に回動させるアクチュエータである。

シャッター駆動制御部７３Ａは、全体制御部６２から与えられる制御信号に基づき、シャッター駆動アクチュエータ７３Ｍに対する駆動制御信号を生成するものである。シャッター駆動アクチュエータ７３Ｍは、シャッターユニット４０の開閉駆動を行うアクチュエータである。

絞り駆動制御部７６Ａは、全体制御部６２から与えられる制御信号に基づき、絞り駆動アクチュエータ７６Ｍに対する駆動制御信号を生成するものである。絞り駆動アクチュエータ７６Ｍは、カプラ７５を介して絞り駆動機構２７に駆動力を与える。

また、カメラボディ１０は、黒レベル補正回路６１１から出力される黒レベル補正済みの画像データに基づき、オートフォーカス(ＡＦ)制御時に必要な演算を行う位相差ＡＦ演算回路７７を備えている。

以下では、この位相差ＡＦ演算回路７７からの出力信号を利用した位相差ＡＦ動作について詳述するとともに、撮像装置１Ａが実行可能なＡＦ動作について説明する。

＜撮像素子１０１について＞
撮像装置１Ａでは、撮影レンズの射出瞳のうちの異なった部分を通過（透過）した光を撮像素子１０１において受光することにより位相差ＡＦが可能な構成となっている。以下では、まず、この撮像素子１０１の構成と、この撮像素子１０１を利用した位相差ＡＦの原理とを説明する。図６および図７は、撮像素子１０１の構成を説明するための図である。

図６に示されるように、撮像素子１０１は、その撮像面１０１ｆにおいてマトリックス状に規定されたＡＦエリアＥｆを有し、各ＡＦエリアＥｆごとに位相差検出方式の焦点検出が可能な構成となっている。

各ＡＦエリアＥｆには、フォトダイオード上にＲ(赤)、Ｇ(緑)およびＢ(青)の各カラーフィルタが配設されたＲ画素１１１、Ｇ画素１１２およびＢ画素１１３からなる通常の画素(以下では「通常画素」とも称する)１１０が設けられるとともに、位相差ＡＦを行うための画素(以下では「ＡＦ画素」または「光電変換セル」とも称する)１１ｆが設けられている(図７)。

そして、ＡＦエリアＥｆには、通常画素の水平ラインとしてＧ画素１１２とＲ画素１１１とが水平方向に交互に配置されたＧｒラインＬ１と、Ｂ画素１１３とＧ画素１１２とが水平方向に交互に配置されたＧｂラインＬ２とが形成されている。このＧｒラインＬ１とＧｂラインＬ２とが垂直方向に交互に配置されることによりベイヤー配列が構成される。

また、ＡＦエリアＥｆには、例えば上記通常画素の水平ライン６本毎にＡＦ画素１１ｆが水平方向に配列されたＡＦラインＬｆが形成されている。なお、ＡＦエリアＥｆ内には、例えば２０本程度のＡＦラインＬｆが設けられている。

次に、ＡＦラインＬｆを利用した位相差ＡＦの原理を、詳述する。

図８は、ＡＦ画素１１ｆの縦断面図である。図９は、ＡＦ画素１１ｆ（ここでは、後述の第１ＡＦ画素１１ａ）の上面図である。なお、図９では、被写体光を受光素子ＰＤに集光するためのマイクロレンズＭＬおよび遮光板ＡＳ１，ＡＳ２の遮光領域を省略して、受光素子ＰＤおよび遮光板ＡＳ１，ＡＳ２の開口部（「透光領域」とも称する）ＯＰ１，ＯＰ２を図示している。図１０は、第２遮光板ＡＳ２の役割を示す図である。なお、図１０では、図示簡単化のため、マイクロレンズＭＬを省略したＡＦ画素１１ｆを示している。

ＡＦラインＬｆには、交換レンズ２に関する射出瞳の右側部分Ｑａからの光束Ｔａと左側部分Ｑｂからの光束Ｔｂとを受光する一対の画素１１ａ，１１ｂ（図８参照）が水平方向に配列されている。より詳細には、ＡＦ画素(以下では「第１ＡＦ画素」とも称する)１１ａは、射出瞳からの光束を分離するためのスリット（矩形）状の第１開口部ＯＰ１を有する第１遮光板（「第１遮光膜」とも称する）ＡＳ１と、当該第１遮光板ＡＳ１の下方に配置され、スリット（矩形）状の第２開口部ＯＰ２を有する第２遮光板（「第２遮光膜」とも称する）ＡＳ２とを備えている。そして、図９に示されるように、第１開口部ＯＰ１（図９中の斜線ハッチング領域）は、光電変換部(「受光素子」または「フォトダイオード」とも称する)ＰＤの中心ＣＰを基準（起点）にして特定方向（ここでは、右方向（＋Ｘ方向））に偏った位置に設けられ、第２開口部ＯＰ２（図９中の横線ハッチング領域）は、受光素子ＰＤの中心を基準にして特定方向とは逆方向（ここでは、左方向（−Ｘ方向））に偏った位置に設けられている。より詳細には、第１ＡＦ画素１１ａでは、受光素子ＰＤの上面に第１開口部ＯＰ１と第２開口部ＯＰ２とをＺ軸方向に投影した場合に、受光素子ＰＤの中心ＣＰを基準にして特定方向側に第１開口部ＯＰ１が設けられ、特定方向とは逆方向側に第２開口部ＯＰ２が設けられている。

一方、ＡＦ画素（以下では、「第２ＡＦ画素」とも称する）１１ｂは、第１開口部ＯＰ１が受光素子ＰＤの中心を基準にして特定方向とは逆方向に偏った位置に設けられた第１遮光板ＡＳ１と、第２開口部ＯＰ２が受光素子ＰＤの中心を基準にして特定方向に偏った位置に設けられた第２遮光板ＡＳ２とを備えている。より詳細には、第２ＡＦ画素１１ｂでは、受光素子ＰＤの上面に第１開口部ＯＰ１と第２開口部ＯＰ２とをＺ軸方向に投影した場合に、受光素子ＰＤの中心ＣＰを基準にして特定方向とは逆方向側に第１開口部ＯＰ１が設けられ、特定方向側に第２開口部ＯＰ２が設けられている。

すなわち、一対のＡＦ画素１１ａ，１１ｂでは、第１開口部ＯＰ１および第２開口部ＯＰ２が互いに異なる方向に偏って配置されている。

なお、ＡＦ画素１１ｆにおける第２遮光板ＡＳ２は、撮像素子１０１の受光面側から撮像素子１０１の受光面に垂直な光線を第１遮光板ＡＳ１に照射した場合に、第１開口部ＯＰ１を通過する通過光ＰＬ１を全て遮る位置に配置されるとも表現できる（図１０参照）。

上述のような構成を有する一対のＡＦ画素１１ａ，１１ｂでは、射出瞳の右側部分Ｑａからの光束ＴａがマイクロレンズＭＬおよび第１遮光板ＡＳ１の第１開口部ＯＰ１を通過し、さらに第２遮光板ＡＳ２によって制限（限定）された後、第１ＡＦ画素１１ａの受光素子ＰＤで受光される。また、射出瞳の左側部分Ｑｂからの光束ＴｂがマイクロレンズＭＬおよび第２遮光板ＡＳ２の第１開口部ＯＰ１を通過し、さらに第２遮光板ＡＳ２によって制限された後、第２ＡＦ画素１１ｂの受光素子ＰＤで受光される。

このように、一対のＡＦ画素１１ａ，１１ｂにおける各受光素子ＰＤでは、交換レンズ２の射出瞳における右側部分および左側部分(一対の部分領域)Ｑａ，Ｑｂを通過した被写体光の光束Ｔａ，Ｔｂそれぞれが受光され、受光した光束Ｔａ，Ｔｂに応じた測距信号が生成される。

また、当該一対のＡＦ画素１１ａ，１１ｂにおいては、射出瞳からの光束を適切に分離して（瞳分割して）受光できるので、焦点検出精度が向上する。詳細は後述する。

以下では、第１ＡＦ画素１１ａの画素出力を「ａ系列の画素出力」と称し、第２ＡＦ画素１１ｂの画素出力を「ｂ系列の画素出力」と称することとし、例えば、図７における１本のＡＦラインＬｆ１に配置されたＡＦ画素１１ｆの画素配列から得られるａ系列の画素出力とｂ系列の画素出力との関係を説明する。図１１は、ＡＦラインＬｆ１の画素出力を示す図である。図１２は、画素出力のシフト量Ｓｆとデフォーカス量Ｄｆとを示す図である。

ＡＦラインＬｆ１では、射出瞳の両側からの各光束Ｔａ、Ｔｂが第１ＡＦ画素１１ａおよび第２ＡＦ画素１１ｂで受光される。そして、ａ系列の画素ａ１〜ａ３を含むＡＦラインＬｆ１でのａ系列の画素出力は、図１１のグラフＧａ(実線で図示)のように表される。一方、ｂ系列の画素ｂ１〜ｂ３を含むＡＦラインＬｆ１でのｂ系列の画素出力は、図１１のグラフＧｂ(破線で図示)のように表される。

図１１に表されたグラフＧａとグラフＧｂとを比較すると、ａ系列の画素出力とｂ系列の画素出力とは、ＡＦラインＬｆ１のライン方向（換言すれば、ＡＦ画素１１ｆの交互配列方向）にずれ量(シフト量)Ｓｆだけ位相差が生じていることが分かる。

一方、上記のシフト量Ｓｆと、撮像素子１０１の撮像面に対して焦点面がデフォーカスしている量(デフォーカス量)Ｄｆとの関係は、図１２に示す１次関数のグラフＧｃで表される。このグラフＧｃの傾きについては、工場試験等によって予め取得できるものである。

よって、撮像素子１０１のＡＦラインＬｆの出力に基づき位相差ＡＦ演算回路７７で上記のシフト量Ｓｆを求めた後に、位相差ＡＦ制御部６２Ｂにおいて図１２のグラフＧｃに基づきデフォーカス量Ｄｆを算出し、算出されたデフォーカス量Ｄｆに相当する駆動量をフォーカスレンズ２１１に与えることで、フォーカスレンズ２１１を合焦位置に移動させる位相差ＡＦが可能となる。

このように、撮像装置１Ａでは、撮像素子１０１の受光面に組み込まれたＡＦ画素１１ｆからの出力信号を用いた位相差検出方式の自動合焦動作（「撮像素子１０１による位相差ＡＦ動作」とも称する）を実行することが可能である。

＜ＡＦ画素１１ｆについて＞
次に、ＡＦ画素１１ｆについて詳細に説明する。図１３は、第１遮光板ＡＳ１および第２遮光板ＡＳ２を有するＡＦ画素１１ｆ（第１ＡＦ画素１１ａおよび第２ＡＦ画素１１ｂ）を示す図である。

上述のように、撮像素子１０１に含まれるＡＦ画素１１ｆは、第１遮光板ＡＳ１と第２遮光板ＡＳ２とを有している（図１３参照）。

第１ＡＦ画素１１ａのマイクロレンズＭＬには、撮影光学系からの被写体光が入射され、当該被写体光は、第１遮光板ＡＳ１によって制限される。具体的には、第１遮光板ＡＳ１は、第１遮光板ＡＳ１の遮光領域に入射した被写体光を遮光するとともに、第１開口部ＯＰ１に入射した被写体光を通過させる。第１開口部ＯＰ１は、第１遮光板ＡＳ１において特定方向（ＡＦ画素１１ｆの交互配列方向のうちのいずれか一方向）に偏って設けられているため、第１開口部ＯＰ１を通過する被写体光としては、射出瞳において特定方向側の領域を通過したものが多くなる。

そして、第１開口部ＯＰ１を通過した被写体光は、第２遮光板ＡＳ２によってさらに制限され、第２遮光板ＡＳ２の第２開口部ＯＰ２を通過した被写体光が受光素子ＰＤに受光される。具体的には、第２開口部ＯＰ２は、第２遮光板ＡＳ２において特定方向とは反対方向に偏って設けられているため、第１開口部ＯＰ１を通過した被写体光のうち、射出瞳において特定方向とは反対方向側の領域を通過した被写体光ＦＬ１が第２遮光板ＡＳ２の遮光領域によって遮光されることになる（図１３）。これに対して、射出瞳の特定方向側の領域を通過した被写体光ＦＬ２は、第２開口部ＯＰ２を通過することになる。

また、第２ＡＦ画素１１ｂでは、第１開口部ＯＰ１および第２開口部ＯＰ２がそれぞれ第１ＡＦ画素１１ａとは逆方向に偏って設けられているため、第１開口部ＯＰ１を通過した被写体光のうち、射出瞳において特定方向側の領域を通過した被写体光ＦＬ３が第２遮光板ＡＳ２の遮光領域によって遮光されることになる。そして、第１開口部ＯＰ１を通過した被写体光のうち、射出瞳において特定方向とは反対方向側の領域を通過した被写体光ＦＬ４は、第２開口部ＯＰ２を通過して受光素子ＰＤに受光される。

このように、マイクロレンズＭＬを透過した被写体光の光路上に第１遮光板ＡＳ１と第２遮光板ＡＳ２とを配置し、第１遮光板ＡＳ１における第１開口部ＯＰ１の偏り方向とは逆方向に偏った第２開口部ＯＰ２を第２遮光板ＡＳ２に設けることによれば、射出瞳において受光対象とする所望の方向（「受光対象方向」とも称する）とは反対方向側の領域を通過した被写体光ＦＬ１，ＦＬ３を遮光することができるので、射出瞳からの光束を適切に分離することが可能になる。すなわち、対となるＡＦ画素１１ａ，１１ｂの各受光素子ＰＤでは、撮影レンズの射出瞳のうちの異なった部分を通過した被写体光を受光することが可能になる。

また、２枚の遮光板ＡＳ１，ＡＳ２は、受光素子ＰＤの受光可能な範囲（「受光範囲」とも称する）を制限する機能を有しているとも表現できる。以下では、１枚の遮光板ＡＳｒを有するＡＦ画素１１ｒを比較例として、本実施形態のＡＦ画素１１ｆと対比し、２枚の遮光板ＡＳ１，ＡＳ２による受光範囲の制限機能について説明する。図１４は、比較例におけるＡＦ画素１１ｒの受光素子ＰＤが被写体光を受光可能な範囲を示す図である。図１５は、比較例における一対のＡＦ画素１１ｒにおける各受光素子ＰＤの受光範囲と射出瞳において当該受光範囲に対応する領域との関係を示す図である。図１６は、第１ＡＦ画素１１ａの受光素子ＰＤが被写体光を受光可能な範囲を示す図である。図１７は、一対のＡＦ画素１１ｆにおける各受光素子ＰＤの受光範囲と射出瞳において当該受光範囲に対応する領域との関係を示す図である。

図１４に示されるように、遮光板ＡＳｒを１枚のみ有するＡＦ画素１１ｒ（ここでは、第１ＡＦ画素１１ｒａ）では、受光素子ＰＤｒの受光範囲は、両矢印ＬＭｒで示される範囲となる。具体的には、受光範囲は、遮光板ＡＳｒの右辺ＲＨｒおよび受光素子ＰＤｒの左辺ＬＰを含む平面Ｆｒ１と、遮光板ＡＳｒの左辺ＬＨｒおよび受光素子ＰＤｒの右辺ＲＰを含む平面Ｆｒ２とによって規定される範囲となる。

ここで、対となる第１ＡＦ画素１１ｒａおよび第２ＡＦ画素１１ｒｂの各受光素子ＰＤの受光範囲と射出瞳ＥＹとの関係は、図１５の様になる。具体的には、第１ＡＦ画素１１ｒａの受光素子ＰＤには、射出瞳ＥＹにおいて特定方向側に偏った領域Ｅａ２を通過した被写体光が受光可能であり、第２ＡＦ画素１１ｒｂの受光素子ＰＤには、射出瞳ＥＹにおいて特定方向とは反対方向側に偏った領域Ｅｂ２を通過した被写体光が受光可能となる。しかし、図１５に示されるように、射出瞳ＥＹにおいて、第１ＡＦ画素１１ｒａの受光範囲に対応する領域Ｅａ２と、第２ＡＦ画素１１ｒｂの受光範囲に対応する領域Ｅｂ２とは、大半が重複することから、一対のＡＦ画素１１ｒａ，１１ｒｂそれぞれの受光素子ＰＤには、射出瞳ＥＹの共通する部分を通過した被写体光が多く受光されることになり、一対のＡＦ画素１１ｒａ，１１ｒｂに入射した光束の位相差を精度よく検出できなくなる。

一方、図１６に示されるように、２枚の遮光板ＡＳ１，ＡＳ２を有する本実施形態のＡＦ画素１１ｆ（ここでは、第１ＡＦ画素１１ａ）では、受光素子ＰＤの受光範囲は、両矢印ＬＭで示される範囲となる。具体的には、受光範囲は、第１開口部ＯＰ１の右辺ＲＨ１（図９参照）および第２開口部ＯＰ２の左辺ＬＨ２を含む平面ＦＫ１と、第１開口部ＯＰ１の左辺ＬＨ１および第２開口部ＯＰ２の右辺ＲＨ２を含む平面ＦＫ２とによって規定される範囲となる。

ここで、対となる第１ＡＦ画素１１ａおよび第２ＡＦ画素１１ｂの各受光素子ＰＤの受光範囲と射出瞳ＥＹとの関係は、図１７のように表され、第１ＡＦ画素１１ａの受光素子ＰＤには、射出瞳ＥＹにおいて特定方向側の領域Ｅａ１を通過した被写体光が受光可能であり、第２ＡＦ画素１１ｂの受光素子ＰＤには、射出瞳ＥＹにおいて特定方向とは反対方向側の領域Ｅｂ１を通過した被写体光が受光可能となる。すなわち、一対のＡＦ画素１１ａ，１１ｂそれぞれの受光素子ＰＤには、射出瞳ＥＹにおいて異なる領域（部分）を通過した被写体光が受光されることになる。

このように、本実施形態のＡＦ画素１１ｆでは、第１遮光板ＡＳ１における第１開口部ＯＰ１の偏り方向とは逆方向側から入射する被写体光が、第２遮光板ＡＳ２の遮光領域によって遮光され、受光素子ＰＤの受光範囲が制限される。

また、ＡＦ画素１１ｆにおける受光素子ＰＤの受光範囲は、にらみ角ＡＧを用いて表すことができる。図１８は、にらみ角ＡＧを示す図である。

具体的には、図１８に示されるように、にらみ角ＡＧの大きさθは、受光対象方向に関する第１開口部ＯＰ１の幅と受光対象方向に関する第２開口部の幅との和（開口幅の和）ＤＷと、第１遮光板ＡＳ１と第２遮光板ＡＳ２との距離（「遮光板間距離」とも称する）ＤＴとを用いて、式（１）のように表すことができる。

式（１）で表されるように、開口幅の和ＤＷおよび／または遮光板間距離ＤＴを変更することによって、にらみ角ＡＧ、すなわち受光素子ＰＤの受光範囲を調整することが可能である。

＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る撮像装置１Ｂは、２枚の遮光板ＡＨ１，ＡＨ２における各開口部ＯＨ１，ＯＨ２の相対的位置が、第１実施形態における開口部ＯＰ１，ＯＰ２の相対的位置と異なる。図１９は、第２実施形態に係るＡＦ画素１１ｈを示す図である。図２０は、第２遮光板ＡＨ２の役割を示す図である。なお、図２０では、図示簡単化のため、マイクロレンズＭＬを省略したＡＦ画素１１ｈを示している。

なお、第２実施形態に係る撮像装置１Ｂは、開口部ＯＨ１，ＯＨ２の相対的位置の相違以外は、第１実施形態に係る撮像装置１Ａとほぼ同様の構成および機能（図１〜図５参照）を有しており、共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。

図１９に示されるように、撮像装置１ＢのＡＦ画素１１ｈ（詳細には、第１ＡＦ画素１１Ｈａおよび第２ＡＦ画素１１Ｈｂ）は、第１開口部ＯＨ１を有する第１遮光板ＡＨ１と第２開口部ＯＨ２を有する第２遮光板ＡＨ２とを有している。第１開口部ＯＨ１は、受光素子ＰＤの中心ＣＰを基準にして特定方向（ここでは、右方向）に偏った位置に設けられ、第２開口部ＯＨ２は、受光素子ＰＤの中心を基準にして特定方向とは逆方向（ここでは、左方向）に偏った位置に設けられている。

ここで、第１実施形態のＡＦ画素１１ｆでは、受光素子ＰＤの上面に第１開口部ＯＰ１と第２開口部ＯＰ２とをＺ軸方向に投影した場合に、第１開口部ＯＰ１と第２開口部ＯＰ２とは互いに重ならない（重複しない）位置に設けられていたが、第２実施形態のＡＦ画素１１ｈでは、受光素子ＰＤの上面に第１開口部ＯＨ１と第２開口部ＯＨ２とをＺ軸方向に投影した場合に、第１開口部ＯＨ１と第２開口部ＯＨ２とは一部重複する位置に設けられている。

具体的には、第１ＡＦ画素１１Ｈａでは、第１開口部ＯＨ１は、受光素子ＰＤの中心近傍を基準（起点）にして特定方向に偏って設けられ、第２開口部ＯＨ２は、受光素子ＰＤの中心近傍を基準にして特定方向とは逆方向に偏って設けられている。また、第２ＡＦ画素１１Ｈｂでは、第１開口部ＯＨ１は、受光素子ＰＤの中心近傍を基準にして特定方向とは逆方向に偏って設けられ、第２開口部ＯＨ２は、受光素子ＰＤの中心近傍を基準にして特定方向に偏って設けられている。

上記構成を有する第１ＡＦ画素１１Ｈａでは、第１開口部ＯＨ１を通過した被写体光のうち、射出瞳において特定方向とは反対方向側の領域を通過した被写体光ＨＬ１が第２遮光板ＡＨ２の遮光領域によって遮光される可能性が高くなる。これに対して、第１開口部ＯＨ１を通過した被写体光のうち、射出瞳の特定方向側の領域を通過した被写体光ＨＬ２は、第２開口部ＯＨ２を通過して受光素子ＰＤに受光される。

また、第２ＡＦ画素１１Ｈｂでは、第１開口部ＯＨ１を通過した被写体光のうち、射出瞳において特定方向側の領域を通過した被写体光ＨＬ３が第２遮光板ＡＨ２の遮光領域によって遮光される可能性が高くなる。これに対して、第１開口部ＯＨ１を通過した被写体光のうち、射出瞳において特定方向とは反対方向側の領域を通過した被写体光ＨＬ４は、第２開口部ＯＨ２を通過して受光素子ＰＤに受光される。

このように、ＡＦ画素１１ｈでは、受光対象とする所望の方向（受光対象方向）とは反対の方向から入射した被写体光が第２遮光板ＡＨ２によって遮光される可能性が高くなるので、受光素子ＰＤに到達する被写体光において、射出瞳の受光対象方向側の領域を通過した被写体光の割合を高めることが可能になる。

また、第２遮光板ＡＨ２は、撮像素子１０１の受光面側から撮像素子１０１の受光面に垂直な光線を第１遮光板ＡＨ１に照射した場合に、第１開口部ＯＨ１を通過する通過光ＰＬ１のうち受光対象方向側の通過光ＰＬ２を遮る位置に配置されるとも表現できる（図２０参照）。

＜３．変形例＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。

例えば、上記各実施形態においては、受光素子ＰＤの中心ＣＰを基準にして第１開口部ＯＰ１，ＯＨ１および第２開口部ＯＰ２，ＯＨ２の位置を規定していたが、これに限定されず、マイクロレンズＭＬの光学中心、或いは、ＡＦ画素１１ｆの中心を基準（起点）にして第１開口部ＯＰ１，ＯＨ１および第２開口部ＯＰ２，ＯＨ２の位置を規定してもよい。

また、上記各実施形態では、第２遮光板ＡＳ２，ＡＨ２として、第２開口部ＯＨ２を有するものを採用していたが、これに限定されない。具体的には、開口部を持たない遮光板を第２遮光板として採用し、撮像素子１０１の受光面側から撮像素子１０１の受光面に垂直な光線を第１遮光板ＡＳ１，ＡＨ１に照射した場合に、第１開口部ＯＰ１，ＯＨ１を通過する通過光を遮る位置に当該第２遮光板を配置してもよい。より詳細には、第２遮光板ＡＳ２，ＡＨ２において受光対象方向とは反対側に存在する遮光領域は、受光対象方向とは反対の方向から入射する被写体光の遮光には寄与しないので、受光対象方向側にのみ遮光領域を有する遮光板を第２遮光板ＡＳ２，ＡＨ２として採用してもよい。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置の外観構成を示す図である。本発明の第１実施形態に係る撮像装置の外観構成を示す図である。撮像装置の縦断面図である。撮像装置の縦断面図である。撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。撮像素子の構成を説明するための図である。撮像素子の構成を説明するための図である。ＡＦ画素１１ｆの縦断面図である。ＡＦ画素の上面図である。第２遮光板の役割を示す図である。ＡＦラインの画素出力を示す図である。画素出力のシフト量とデフォーカス量とを示す図である。第１遮光板および第２遮光板を有するＡＦ画素を示す図である。比較例におけるＡＦ画素の受光素子が被写体光を受光可能な範囲を示す図である。比較例における一対のＡＦ画素における各受光素子の受光範囲と射出瞳において当該受光範囲に対応する領域との関係を示す図である。第１ＡＦ画素の受光素子が被写体光を受光可能な範囲を示す図である。一対のＡＦ画素における各受光素子の受光範囲と射出瞳において当該受光範囲に対応する領域との関係を示す図である。にらみ角を示す図である。第２実施形態に係るＡＦ画素を示す図である。第２遮光板の役割を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ撮像装置
１０１撮像素子
ＥｆＡＦエリア
１１ｆＡＦ画素
１１ａ第１ＡＦ画素
１１ｂ第２ＡＦ画素
ＡＳ１，ＡＨ１第１遮光板
ＡＳ２，ＡＨ２第２遮光板
ＯＰ１，ＯＨ１第１開口部
ＯＰ２，ＯＨ２第２開口部
ＰＤ受光素子
ＥＹ射出瞳
ＡＧにらみ角

Claims

瞳分割により射出瞳に形成される一対の領域を第１領域および第２領域とし、前記第１領域を通過した被写体光の第１光路が、前記第２領域を通過した被写体光の第２光路に対して前記第１領域側に存在する光軸方向の位置である第１位置において前記第１領域側を遮光し、前記第２領域側を透光する第１遮光層と、前記第１光路が前記第２光路に対して前記第２領域側に存在する光軸方向の位置である第２位置において前記第２領域側を遮光し、前記第１領域側を透光する第２遮光層とに基づいて前記瞳分割を行い、前記第２領域を通過した被写体光を受光する第１光電変換セルと、
前記第１位置において前記第２領域側を遮光し、前記第１領域側を透光する第３遮光層と、前記第２位置において前記第１領域側を遮光し、前記第２領域側を透光する第４遮光層とに基づいて前記瞳分割を行い、前記第１領域を通過した被写体光を受光する第２光電変換セルと
を具備する撮像素子。
前記第１光電変換セルは、前記第１遮光層の遮光領域の透光領域側の縁と前記第２遮光層の遮光領域の透光領域側の縁との間の位置関係に基づいて前記第２領域における前記射出瞳の中心側の縁が設定され、
前記第２光電変換セルは、前記第３遮光層の遮光領域の透光領域側の縁と前記第４遮光層の遮光領域側の縁との間の位置関係に基づいて前記第１領域における前記射出瞳の中心側の縁が設定される
請求項１記載の撮像素子。
前記第１遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および前記第２遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、前記第１光電変換セルの中心近傍を起点にして設定され、
前記第３遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および前記第４遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、前記第２光電変換セルの中心近傍を起点にして設定される
請求項２記載の撮像素子。
前記第１遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および前記第２遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、前記第１光電変換セルの受光素子の中心を起点にして設定され、
前記第３遮光層の遮光領域の透光領域側の縁および前記第４遮光層の遮光領域の透光領域側の縁は、前記第２光電変換セルの受光素子の中心を起点にして設定される
請求項２記載の撮像素子。
前記第１遮光層は、前記第１光電変換セルを構成するマイクロレンズおよび受光素子間における前記第１位置に配置され、
前記第２遮光層は、前記第１遮光層および前記受光素子間における前記第２位置に配置される
請求項１記載の撮像素子。
瞳分割により射出瞳に形成される一対の領域を第１領域および第２領域とし、前記第１領域を通過した被写体光の第１光路が、前記第２領域を通過した被写体光の第２光路に対して前記第１領域側に存在する光軸方向の位置である第１位置において前記第１領域側を遮光し、前記第２領域側を透光する第１遮光層と、前記第１光路が前記第２光路に対して前記第２領域側に存在する光軸方向の位置である第２位置において前記第２領域側を遮光し、前記第１領域側を透光する第２遮光層とに基づいて前記瞳分割を行い、前記第２領域を通過した被写体光を受光する第１光電変換セルと、前記第１位置において前記第２領域側を遮光し、前記第１領域側を透光する第３遮光層と、前記第２位置において前記第１領域側を遮光し、前記第２領域側を透光する第４遮光層とに基づいて前記瞳分割を行い、前記第１領域を通過した被写体光を受光する第２光電変換セルとを備える撮像素子を具備する撮像装置。