JP5476702B2 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像機能と焦点検出機能を有する撮像素子と、その撮像素子を用いた撮像装置に関する。

結像光学系を通過する一対の光束が形成する一対の像に対応した一対の像信号を生成する複数個の焦点検出用画素の配列を、焦点検出画素と同じ画素サイズの撮像画素の配列中に混在させたイメージセンサーを備え、撮像画素の出力により画像信号を生成するとともに、焦点検出画素が生成する一対の像信号のズレ量に基づいて、結像光学系の焦点調節状態を検出する、いわゆる瞳分割位相差検出方式の焦点検出機能を備えた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この種の撮像装置において、画像データを生成する際には、焦点検出画素位置における撮像用の画素データを焦点検出画素の周囲に配置された撮像画素の画素データに基づいて補間して求めている。
特開２００８−０８５５３５号公報 特開２０００−１５６８２３号公報

しかしながら、上述した特許文献１の撮像装置では、焦点検出画素が連続的に配列されているため、焦点検出画素の配列上に線像が重畳した場合に、焦点検出画素位置における撮像用の画素データを焦点検出画素の周囲に配置された撮像画素の画素データに基づいて補間しても、線像に対応した画素データを正確に再現できないという問題がある。
また、上述した特許文献２の撮像装置では、焦点検出画素と撮像画素が交互に配列されているため、焦点検出画素の配列上に線像が重畳した場合でも、焦点検出画素位置における撮像用の画素データを焦点検出画素の周囲に配置された撮像画素の画素データに基づいて正確に再現できるが、焦点検出画素の間隔が特許文献１の撮像装置の焦点検出画素の間隔よりも広くなってしまうので、焦点検出性能が低下してしまうという問題がある。

請求項１の発明による撮像素子は、赤、緑及び青の分光感度特性をそれぞれ有するＲ、Ｇ及びＢの撮像画素を有し、ベイヤー配列に従い第１及び第２の方向に２次元状に配列され、結像光学系による像を撮像して撮像データを生成する撮像画素と、前記撮像画素の配列中に配置され、前記結像光学系を通過した一対の光束のうちの一方を受光する第１の焦点検出画素と他方を受光する第２の焦点検出画素とを有し、互いに隣接する第１及び第２の焦点検出画素からなる焦点検出画素対が複数対、少なくとも前記第１の方向に配列され、前記一対の光束による一対の像に対応する一対のデータを生成する焦点検出画素と、を備え、前記焦点検出画素は、前記撮像画素と同じ大きさであり、前記焦点検出画素対の両隣には前記Ｇの撮像画素と、前記Ｒの撮像画素及び前記Ｂの撮像画素の一方とがそれぞれ位置するように互いに隣接する前記焦点検出画素対の間に１個の前記撮像画素が配置されることを特徴とする。
請求項３の発明による撮像装置は、赤、緑及び青の分光感度特性をそれぞれ有するＲ、Ｇ及びＢの撮像画素を有し、ベイヤー配列に従い第１及び第２の方向に２次元状に配列され、結像光学系による像を撮像して撮像データを生成する撮像画素と、前記撮像画素の配列中に配置され、前記結像光学系を通過した一対の光束のうちの一方を受光する第1の焦点検出画素と他方を受光する第２の焦点検出画素とを有し、互いに隣接する第１及び第２の焦点検出画素からなる焦点検出画素対が複数対、少なくとも前記第１の方向に配列され、前記一対の光束による一対の像に対応する一対のデータを生成する焦点検出画素と、を有する撮像素子と、前記第１及び第２の焦点検出画素の各々の位置における撮像データを補間演算によって算出する補間手段と、を備え、前記焦点検出画素は、前記撮像画素と同じ大きさであり、前記焦点検出画素対の両隣には前記Ｇの撮像画素と、前記Ｒの撮像画素及び前記Ｂの撮像画素の一方とがそれぞれ位置するように互いに隣接する前記焦点検出画素対の間に１個の前記撮像画素が配置され、前記補間手段は、前記焦点検出画素対のうちの第１の焦点検出画素の位置における撮像データを、前記焦点検出画素対のうちの第２の焦点検出画素に対して前記第１の方向に隣接する第１の隣接撮像画素の撮像データと、当該第１の焦点検出画素の周囲に位置する、前記第１の隣接撮像画素と同一の分光感度を有する第１の複数の周囲撮像画素の撮像データとに基づく補間演算によって、算出すると共に、前記焦点検出画素対のうちの第２の焦点検出画素の位置における撮像データを、前記焦点検出画素対のうちの第１の焦点検出画素に対して前記第１の方向に隣接する第２の隣接撮像画素の撮像データと、当該第２の焦点検出画素の周囲に位置する、前記第２の隣接撮像画素と同一の分光感度を有する第２の複数の周囲撮像画素の撮像データとに基づく補間演算によって、算出することを特徴とする。

本発明によれば、焦点検出画素の配列上に線像が重畳しているか否かを正確に判定することができ、線像が重畳している場合には焦点検出画素位置における撮像用の画素データを正確に算出できる。さらに、焦点検出性能の低下を最小限に抑制することができる。

発明の一実施の形態の撮像素子および撮像装置として、レンズ交換式デジタルスチルカメラを例に上げて説明する。図１は一実施の形態のカメラの構成を示すカメラの横断面図である。一実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１は交換レンズ２０２とカメラボディ２０３から構成され、交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。カメラボディ２０３にはマウント部２０４を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ２０２が装着可能である。

交換レンズ２０２はレンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを備えている。レンズ駆動制御装置２０６は不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節と絞り２１１の開口径調節のための駆動制御や、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う他、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信とカメラ情報の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。

カメラボディ２０３は撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、メモリカード２１９などを備えている。撮像素子２１２には、撮像画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置に対応した部分に焦点検出画素が組み込まれている。この撮像素子２１２については詳細を後述する。

ボディ駆動制御装置２１４はマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成され、撮像素子２１２の駆動制御と画像信号および焦点検出信号の読み出しと、焦点検出信号に基づく焦点検出演算と交換レンズ２０２の焦点調節を繰り返し行うとともに、画像信号の処理と記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６と通信を行い、レンズ情報の受信とカメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の送信を行う。

液晶表示素子２１６は電気的なビューファインダー（ＥＶＦ：Electronic View Finder）として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２によるスルー画像を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像を記憶する画像ストレージである。

交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、画像信号と焦点検出信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。

ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の焦点検出画素からの像データ（焦点検出信号）に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２からの像データ（画像信号）を処理して画像を生成し、メモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２からのスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。

レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８とフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値を検出し、これらのレンズ位置と絞り値に応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値に応じたレンズ情報を選択する。

レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。

図２は、交換レンズ２０２の撮影画面上における焦点検出位置を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域（焦点検出エリア、焦点検出位置）の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央および上下の３箇所に焦点検出エリア１０１〜１０３が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が直線的に配列される。なお、焦点検出エリアは図２の構成に限られるものではない。例えば、焦点検出エリアは４個以上設けられてもよいし、長手方向が図の左右方向あるいは斜め方向であってもよい。

図３(ａ)は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１２上の焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して示す。撮像素子２１２には撮像画素３１０が二次元正方格子状（緑画素、赤画素、青画素からなるベイヤー配列）に稠密に配列されるとともに、焦点検出エリア１０１に対応する位置には焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が図の上下方向の直線上に交互に配列される。

撮像画素３１０と焦点検出画素３１３，３１４の画素サイズは等しい。図３(ｂ)に示すように撮像画素３１０と焦点検出画素３１３，３１４の合計３個の画素が直線上に連続して配列されて基本配列が構成され、この基本配列が直線上に連続して配列されて焦点検出画素配列が構成される。すなわち、一対の焦点検出画素３１３，３１４の間に撮像画素３１０が１個挟まった配列になっている。換言すれば、１個の撮像画素３１０は、一対の焦点検出画素３１３と別の一対の焦点検出画素３１４との間に挟まれている。

焦点検出画素３１３、３１４は緑画素と青画素からなる画素列に配置され、一対の焦点検出画素３１３，３１４の間に緑画素と青画素が交互に入る。なお、図示を省略するが、焦点検出エリア１０２、１０３の近傍の構成も図３に示す構成と同様である。

撮像画素３１０は、図４に示すようにマイクロレンズ１０、光電変換部１１、および色フィルター（不図示）を有している。色フィルターは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類からなり、それぞれの分光感度は図６に示す特性になっている。撮像素子２１２には、各色フィルターを備えた撮像画素３１０がベイヤー配列されている。

焦点検出画素３１３は、図５(ａ)に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１３とを有し、光電変換部１３の形状は矩形である。また、焦点検出画素３１４は、図５(ｂ)に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１４とを有し、光電変換部１４の形状は矩形である。焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４とをマイクロレンズ１０を重ね合わせて表示すると、光電変換部１３と１４が図の上下方向に並んでいる。焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４は隣接して配置され、一対をなしている。

焦点検出画素３１３、３１４には光量をかせぐために色フィルターが設けられておらず、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感度と、赤外カットフィルター（不図示）の分光特性とを総合した分光特性（図７参照）となる。つまり、図６に示す緑画素、赤画素および青画素の分光特性を加算したような分光特性となり、その感度の光波長領域は緑画素、赤画素および青画素の感度の光波長領域を包括している。

焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４は、撮像画素３１０の青Ｂ画素と緑Ｇ画素が配置されるべき列に配置されている。焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が、撮像画素３１０の青Ｂ画素と緑Ｇ画素が配置されるべき列に配置されているのは、焦点検出画素の位置における撮像用の画像信号を求めるための補間処理において補間誤差が生じた場合に、人間の視覚特性上、赤画素の補間誤差に比較して青画素の補間誤差が目立たないためである。

撮像画素３１０の光電変換部１１は、マイクロレンズ１０によって最も明るい交換レンズの射出瞳径（例えばＦ１．０）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。また、焦点検出画素３１３、３１４の光電変換部１３、１４は、マイクロレンズ１０によって交換レンズの射出瞳の一対の所定の領域を通過する光束をそれぞれ受光するような形状に設計される。

図８は撮像画素３１０の断面図である。撮像画素３１０では撮像用の光電変換部１１の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１１の形状が前方に投影される。光電変換部１１は半導体回路基板２９上に形成される。なお、不図示の色フィルターはマイクロレンズ１０と光電変換部１１の中間に配置される。

図９(ａ)は焦点検出画素３１３の断面図である。画面中央の焦点検出エリア１０１に配置された焦点検出画素３１３において、光電変換部１３の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１３の形状が前方に投影される。光電変換部１３は半導体回路基板２９上に形成されるとともに、その上にマイクロレンズ１０が半導体イメージセンサーの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。なお、画面上下の焦点検出エリア１０２、１０３に配置された焦点検出画素３１３の断面構造についても、図９(ａ)に示す断面構造と同様である。

図９(ｂ)は焦点検出画素３１４の断面図である。画面中央の焦点検出エリア１０１に配置された焦点検出画素３１４において、光電変換部１４の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１４の形状が前方に投影される。光電変換部１４は半導体回路基板２９上に形成されるとともに、その上にマイクロレンズ１０が半導体イメージセンサーの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。なお、画面上下の焦点検出エリア１０２、１０３に配置された焦点検出画素３１４の断面構造についても、図９(ｂ)に示す断面構造と同様である。

図１０は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお、焦点検出画素の部分は拡大して示す。図において、９０は、交換レンズ２０２（図１参照）の予定結像面に配置されたマイクロレンズから前方ｄの距離に設定された射出瞳である。この距離ｄ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間の距離などに応じて決まる距離であって、この明細書では測距瞳距離と呼ぶ。９１は交換レンズの光軸、１０はマイクロレンズ、１１，１３、１４は光電変換部、３１０は撮像画素、３１３、３１４は焦点検出画素、７１は撮影光束、７３、７４は焦点検出光束である。

９５は、マイクロレンズ１０により投影された光電変換部１１の領域である。また、９３は、マイクロレンズ１０により投影された光電変換部１３の領域であり、この明細書では測距瞳と呼ぶ。同様に、９４は、マイクロレンズ１０ｂ、１０ｄにより投影された光電変換部１４の領域であり、この明細書では測距瞳と呼ぶ。図１０では、説明を解りやすくするために９３，９４、９５楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部の形状が拡大投影された形状になる。

図１０では、撮影光軸に隣接する４つの画素（焦点検出画素３１３、３１４と２の撮像画素３１０）を模式的に例示しているが、焦点検出エリア１０１のその他の焦点検出画素および撮像画素においても、また画面周辺部の焦点検出エリア１０２、１０３の焦点検出画素および撮像画素においても、各光電変換部はそれぞれ対応した領域９５および測距瞳９３、９４から各マイクロレンズに到来する光束を受光するように構成されている。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳の並び方向、すなわち一対の光電変換部の並び方向と一致させる。

マイクロレンズ１０は交換レンズ２０２（図１参照）の予定結像面近傍に配置されており、マイクロレンズ１０によりその背後に配置された光電変換部１１，１３、１４の形状がマイクロレンズ１０から測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は領域９５および測距瞳９３，９４を形成する。すなわち、焦点検出画素においては投影距離ｄにある射出瞳９０上で各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳９３，９４）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

光電変換部１３は測距瞳９３を通過し、焦点検出画素３１３のマイクロレンズ１０に向う光束７３によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部１４は測距瞳９４を通過し、焦点検出画素３１４のマイクロレンズ１０に向う光束７４によりマイクロレンズ１０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、光電変換部１１は領域９５を通過し、撮像画素のマイクロレンズ１０に向う光束９２によりマイクロレンズ１０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

上述した２種類の焦点検出画素を直線状に多数配置し、各画素の光電変換部の出力を測距瞳９３および測距瞳９４に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９３と測距瞳９４をそれぞれ通過する焦点検出用光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、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行うことによって、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像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結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。

図１１は、一実施の形態のデジタルスチルカメラ（撮像装置）の撮像動作を示すフローチャートである。ボディ駆動制御装置２１４は、ステップ１００でカメラの電源がオンされると、ステップ１１０以降の撮像動作を開始する。ステップ１１０において撮像画素のデータを間引き読み出し、電子ビューファインダーに表示させる。続くステップ１２０では焦点検出画素列から一対の像に対応した一対の像データを読み出す。なお、焦点検出エリアは、撮影者が焦点検出エリア選択部材（不図示）を用いて焦点検出エリア１０１〜１０３の内のいずれかを予め選択しているものとする。

ステップ１３０では読み出された一対の像データ（焦点検出信号）に基づいて後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理）を行い、像ズレ量を演算してデフォーカス量に変換する。ステップ１４０で合焦近傍か否か、すなわち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を調べる。合焦近傍でないと判定された場合はステップ１５０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を合焦位置に駆動させる。その後、ステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。

なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置２０６へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシングレンズ２１０を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。

ステップ１４０で合焦近傍であると判定された場合はステップ１６０へ進み、シャッターボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップ１１０へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップ１７０へ進み、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を制御Ｆ値（撮影者または自動により設定されたＦ値）にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子２１２に撮像動作を行わせ、撮像素子２１２の撮像画素３１０およびすべての焦点検出画素３１３，３１４から画像データを読み出す。

ステップ１８０において、焦点検出画素列の各画素位置の画素データを焦点検出画素の周囲の撮像画素のデータに基づいて画素補間する。続くステップ１９０では、撮像画素のデータおよび補間されたデータからなる画像データをメモリーカード２１９に記憶し、ステップ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。

図１１のステップ１３０における像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の詳細について以下説明する。焦点検出画素が検出する一対の像は、測距瞳がレンズの絞り開口によりけられて光量バランスが崩れている可能性があるので、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算を施す。

焦点検出画素列から読み出された一対のデータ列（Ａ１１〜Ａ１Ｍ、Ａ２１〜Ａ２Ｍ：Ｍはデータ数）に対し、上述したような光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算式を用い、相関量Ｃ(k)を演算する。
Ｃ(k)＝Σ｜Ａ１n・Ａ２n+1+k−Ａ２n+k・Ａ１n+1｜ ・・・(１)
(１)式において、Σ演算はｎについて累積され、ｎのとる範囲は像ずらし量ｋに応じてＡ１n、Ａ１n+1、Ａ２n+k、Ａ２n+1+kのデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。

(１)式の演算結果は、図１２(ａ)に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量（図１２(ａ)ではｋ＝ｋj＝２）において相関量Ｃ(k)が極小（小さいほど相関度が高い）になる。

(２)式〜(５)式による３点内挿の手法を用いて、連続的な相関量に対する極小値Ｃ(ｘ)を与えるシフト量ｘを求める。
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)

(２)式で算出されたずらし量ｘの信頼性があるかどうかは次のようにして判定する。図１２(ｂ)に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は、内挿された相関量の極小値Ｃ(ｘ)の値が大きくなる。したがって、Ｃ(ｘ)が所定のしきい値以上の場合は算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。あるいは、Ｃ(ｘ)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ(ｘ)を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。図１２(ｃ)に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋmin〜ｋmaxの間で相関量Ｃ(k)の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ(ｘ)を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。

なお、相関演算式としては上記(１)式に限定されず、光量バランスに対して像ズレ検出精度を維持できるタイプの相関演算式であればどのような演算式を用いてもよい。

算出されたずらし量ｘの信頼性があると判定された場合は、次式により像ズレ量ｓｈｆｔに換算される。
ｓｈｆｔ＝ＰＹ・ｘ ・・・(６)
(６)式において、ＰＹは検出ピッチである。(６)式で算出された像ズレ量に所定の変換係数ｋｄを乗じてデフォーカス量ｄｅｆへ変換する。
ｄｅｆ＝ｋｄ・ｓｈｆｔ ・・・(７)

図１３、図１４を参照して図１１のステップ１８０における焦点検出画素位置の画像データの補間演算について説明する。なお、以下の説明ではある焦点検出画素に注目して補間演算を説明するが、同様な補間演算をすべての焦点検出画素位置の画像データの算出に適用する。

図１３は、図３に示す撮像素子２１２の中の焦点検出画素（斜線部）を含む一部の領域、すなわち画素単位で１０行５列の領域を抜き出して拡大して示す。図において、撮像画素から出力されるデータをＢ１１〜Ｇ１０５（Ｂは青画素データを、Ｇは緑画素データを、Ｒは赤画素データをそれぞれ表し、添え字は行番号と列番号を表す）とし、焦点検出画素から出力される３対のデータを上から順にＡ１〜Ａ６とする。また、図中の焦点検出画素位置にベイヤー配列にしたがって撮像画素が配置されているとした仮定した場合に、各仮想的な撮像画素のデータを図の上から順にＧ２３ａ、Ｂ３３ａ、Ｂ５３ａ、Ｇ６３ａ、Ｇ８３ａ、Ｂ９３ａとする。これらの仮想的な撮像画像データは下記に示す補間演算により求められる。

なお、以下では図１３の中央の一対の焦点検出画素（図１３の上から３番目と４番目の焦点検出画素）の撮像画像データＢ５３ａ、Ｇ６３ａを補間演算により求める例を示すが、他の焦点検出画素位置に撮像画素が配置されていると仮定した場合の撮像画像データについても、同様な補間演算手順により求めることができる。

図１１のステップ１７０から図１４のステップ１８１へ進み、焦点検出画素周辺の撮像画素データに基づき色ごとに画像の連続性の高い方向の判定を行う。

緑色に対する垂直方向評価値Ｓｇｖは、補間すべき撮像画素データの近傍において、垂直方向に離れた緑色の画素データの差の絶対値を積算し、積算値を所定の規格化定数ｋｇｖで割った値である。すなわち、
Ｓｇｖ＝（｜Ｇ５２−Ｇ７２｜＋｜Ｇ５４−Ｇ７４｜）／ｋｇｖ ・・・(８)
なお、規格化定数ｋｇｖ（および後述の規格化定数）は積算個数、差分を取る画素データ間の距離、色などに応じて定められた値であり、積算値の値が積算個数、差分する画素間の距離、色などに応じて変動しないように規格化するための定数である。

同様にして緑色に対する水平方向評価値Ｓｇｈ、右上がり斜め４５度方向評価値Ｓｇｃ、左上がり斜め４５度方向評価値Ｓｇｄが求まる。
Ｓｇｈ＝（｜Ｇ５２−Ｇ５４｜＋｜Ｇ７２−Ｇ７４｜）／ｋｇｈ，
Ｓｇｃ＝｜Ｇ７２−Ｇ５４｜／ｋｇｃ，
Ｓｇｄ＝｜Ｇ５２−Ｇ７４｜／ｋｇｄ ・・・(９)

青色に対する垂直方向評価値Ｓｂｖ、水平方向評価値Ｓｂｈ、右上がり斜め４５度方向評価値Ｓｂｃ、左上がり斜め４５度方向評価値Ｓｂｄが求まる。
Ｓｂｖ＝（｜Ｂ３１−Ｂ５１｜＋｜Ｂ５１−Ｂ７１｜＋｜Ｂ３５−Ｂ５５｜＋｜Ｂ５５−Ｂ７５｜）／ｋｂｖ，
Ｓｂｈ＝（｜Ｂ３１−Ｂ３５｜＋｜Ｂ５１−Ｂ５５｜＋｜Ｂ７１−Ｂ７５｜）／ｋｂｈ，
Ｓｂｃ＝｜Ｂ７１−Ｂ３５｜／ｋｂｃ，
Ｓｂｄ＝｜Ｂ３１−Ｂ７５｜／ｋｂｄ ・・・(１０)

各色の連続性の高い方向の判定は次のようにして行われる。緑色の場合、評価値Ｓｇｖ、Ｓｇｈ、Ｓｇｃ、Ｓｇｄの中で最も小さい評価値に対応する方向を連続性の高い方向と判定する。ただし、最も小さい評価値が所定のしきい値以上である場合は、方向性がないと判定する。同様に、評価値Ｓｂｖ、Ｓｂｈ、Ｓｂｃ、Ｓｂｄに基づいて青色の連続性が高い方向が判定される。

ステップ１８２では、各色の方向性判定結果に基づいてＧ６３ａ、Ｂ５３ａに対応する第１補間画素データが次のように求められる。
Ｇ６３ａ＝Ｇ４３・・・垂直方向に連続性あり，
Ｇ６３ａ＝（Ｇ６１＋Ｇ６５）／２・・・水平方向に連続性あり，
Ｇ６３ａ＝（Ｇ７２＋Ｇ５４）／２・・・右上がり４５度方向に連続性あり，
Ｇ６３ａ＝（Ｇ５２＋Ｇ７４）／２・・・左上がり４５度方向に連続性あり，
Ｇ６３ａ＝（Ｇ５２＋Ｇ７２＋Ｇ５４＋Ｇ７４）／４・・・連続性なし ・・・(１１)
Ｂ５３ａ＝Ｂ７３・・・垂直方向に連続性あり，
Ｂ５３ａ＝（Ｂ５１＋Ｂ５５）／２・・・水平方向に連続性あり，
Ｂ５３ａ＝（Ｂ７１＋Ｂ３５）／２・・・右上がり４５度方向に連続性あり，
Ｂ５３ａ＝（Ｂ３１＋Ｂ７５）／２・・・左上がり４５度方向に連続性あり，
Ｂ５３ａ＝（Ｂ３１＋Ｂ５１＋Ｂ７１＋Ｂ７３＋Ｂ３５＋Ｂ５５＋Ｂ７５）／７・・・連続性なし ・・・(１２)

以上説明したように、ステップ１８２では画像の連続性を前提にして第１補間画素データを４つの方向に対して焦点検出画素の周辺の撮像画素のデータから補間することが可能になり、良好な補間結果が得られる。

ステップ１８３において、焦点検出画素配列ライン上に線像が存在するか否か判定する。これは、ステップ１８２で求めた第１補間画素データは、焦点検出画素配列ライン（図１３において３列目）を挟む撮像画素（図１３において３列目を除く撮像画素）のデータに基づく画像の連続性を前提にして求めたデータであるから、焦点検出画素配列ライン上に線像が存在した場合には正確な補間画素データが得られないからである。

上述した線像判定は、焦点検出画素配列ライン上に存在する撮像画素のデータ（図１３において３列目の撮像画素のデータＢ１３、Ｇ４３、Ｂ７３、Ｇ１０３、以下では第１のデータと称することがある）と、焦点検出画素配列ラインを挟む撮像画素のデータ（図１３において３列目を除く青色と緑色の撮像画素データＢ１１、Ｇ２１、・・、Ｂ９５、Ｇ１０５、以下では第２のデータと称することがある）との比較に基づいて行われ、以下の条件１、２をすべて満たす場合に焦点検出画素配列ライン上に線像ありと判定される。
条件１：｜Ｂ１３−Ｂ７３｜および｜Ｇ４３−Ｇ１０３｜が両方とも所定のしきい値以下、
条件２：｜（Ｂ１３＋Ｂ７３＋Ｇ４３＋Ｇ１０３）−（Ｂ１１＋Ｂ３１＋Ｂ５１＋Ｂ７１＋Ｂ９１＋Ｂ１５＋Ｂ３５＋Ｂ５５＋Ｂ７５＋Ｂ９５＋Ｇ１２＋Ｇ３２＋Ｇ５２＋Ｇ７２＋Ｇ９２＋Ｇ１４＋Ｇ３４＋Ｇ５４＋Ｇ７４＋Ｇ９４）／５｜が所定のしきい値以上 ・・・(１３)

ステップ１８４で線像の有無の判定結果により分岐する。線像がないと判定された場合はステップ１８５へ進み、第１補間画素データを最終的な補間画素データとし、その後図１１のステップ１９０へ進む。一方、線像ありと判定された場合はステップ１８６へ進み、焦点検出画素を焦点検出画素の配列方向において挟む２つの撮像画素、換言すれば焦点検出画素配列ライン上にあって焦点検出画素を挟む２つの撮像画素のデータ（第１のデータ）に基づいて最終的な補間画素データを求める。
Ｇ６３ａ＝Ｇ４３・ｋ１＋Ｇ１０３・ｋ２，
Ｂ５３ａ＝Ｂ１３・ｋ２＋Ｂ７３・ｋ１ ・・・(１４)
なお、ｋ１、ｋ２は画素間の距離に応じて決まる加重係数であって、ｋ１＋ｋ２＝１である。その後、図１１のステップ１９０へ進む。

以上説明したように、図３に示す一実施の形態の撮像素子２１２では、焦点検出画素配列の間に撮像画素を配置しているので、これらの撮像画素のデータに基づいて焦点検出画素配列ライン上に線像が重畳しているか否かを正確に判定することが可能になり、線像が重畳していると判定された場合には、焦点検出画素配列の間に配置された撮像画素のデータ（第１のデータ）に基づいて高精度な補間画素データを算出することができる。

また、一対の焦点検出画素の間に緑画素と青画素が交互に配置されるため、焦点検出画素による一対の像の検出ピッチは３画素ピッチとなり、連続的に焦点検出画素を配置した場合の検出ピッチ（２画素ピッチ、特許文献１の図３参照）より１画素ピッチしか増加せず、１画素おきに焦点検出画素を配置した場合の検出ピッチ（４画素ピッチ、特許文献２の図６参照）より減少させることができるので、焦点検出精度（像ズレ量の検出精度）の低下を最小限に抑えることができる。

《発明の他の実施の形態および変形例》
上述した一実施の形態では、焦点検出画素の配列ライン上に線像ありと判定された場合に、第１のデータに基づいて最終的な補間画素データを求める例を示したが、焦点検出画素データを使用することでさらに高精度な補間が期待できる。

図１３において、補間画素データＢ５３ａ、Ｇ６３ａ（図中の３列目の上から３番目と４番目の焦点検出画素の補間による画像データ）の位置に対応した焦点検出画素のデータをＡ３，Ａ４とすると、焦点検出画素データと撮像画素データとの間に以下の式が略成り立つ。なお、図１３には第１、第２、第５、第６番目の焦点検出画素のデータもＡ１、Ａ２、Ａ５、Ａ６と示した。
（Ａ３＋Ａ４）・ｋａ＝Ｇ４３・ｋｇ＋（Ｒ６２＋Ｒ６４）・ｋｒ／２＋Ｂ５３ａ・ｋｂ，
（Ａ３＋Ａ４）・ｋａ＝Ｇ６３ａ・ｋｇ＋（Ｒ６２＋Ｒ６４）・ｋｒ／２＋Ｂ７３・ｋｂ ・・・(１５)
(１５)式において、係数ｋａ、ｋｇ、ｋｒ、ｋｂは予め白色およびその他の色の光源の一様照明状態において、焦点検出画素の一対のデータＡ３とＡ４の和と３色の撮像画素のデータの線型和が略等しくなるように実験的に求めたものである。

(１５)式では線像ありと判定された場合の補間演算であるから、できる限り焦点検出画素の配列ライン上にある撮像画素のデータを使用したいが、赤Ｒ画素については焦点検出画素の配列ライン上にないため、近くの赤Ｒ画素のデータを用いる。すなわち、赤Ｒ画素については、焦点検出画素の配列を挟む撮像画素のデータ（第２のデータ）が用いられる。

(１５)式を変形すれば、次式により補間画素データＢ５３ａ、Ｇ６３ａを求めることができる。
Ｂ５３ａ＝｛（Ａ３＋Ａ４）・ｋａ−Ｇ４３・ｋｇ−（Ｒ６２＋Ｒ６４）・ｋｒ／２｝／ｋｂ，
Ｇ６３ａ＝｛（Ａ３＋Ａ４）・ｋａ−Ｂ７３・ｋｂ−（Ｒ６２＋Ｒ６４）・ｋｒ／２｝／ｋｇ ・・・(１６)

図３に示す撮像素子２１２では、焦点検出画素３１３、３１４がひとつの画素内にひとつの光電変換部を備えた例を示したが、ひとつの画素内に一対の光電変換部を備えるようにしてもよい。図１５(ａ)は、図３の撮像素子２１２に対応した変形例の撮像素子２１２Ａの部分拡大図である。この撮像素子２１２Ａでは、焦点検出画素３１５が撮像画素２つ分の画素サイズを有する。換言すれば、１つの焦点検出画素３１５が撮像画素３１０の２つ分のスペースに形成されている。そして、１つの焦点検出画素３１５内に一対の光電変換部を備えている。図に示す焦点検出画素３１５は、図３に示す焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４のペアに相当した機能を果たす。

図１５(ｂ)に示すように撮像画素３１０と焦点検出画素３１５の２個の画素が直線上に連続して配列されて基本配列が構成され、この基本配列が直線上に連続して配列されて焦点検出画素配列が構成される。すなわち、一対の光電変換部を有する焦点検出画素３１５の間に撮像画素３１０が１個挟まった配列になっている。

図１６(ａ)は、図３の撮像素子２１２に対応した他の変形例の撮像素子２１２Ｂの部分拡大図である。この撮像素子２１２Ｂでは、１つの焦点検出画素３１６が撮像画素３１０の４つ分のスペースに形成されている。そして、１つの焦点検出画素３１６内に一対の光電変換部を備えている。この焦点検出画素３１６は、図３に示す焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４のペアに相当した機能を果たす。

図１６(ｂ)に示すように２つの撮像画素３１０と１つの焦点検出画素３１６の３個の画素が直線上に連続して配列されて基本配列が構成され、この基本配列が直線上に連続して配列されて焦点検出画素配列が構成される。すなわち、一対の光電変換部を有する焦点検出画素３１６の間に撮像画素３１０が２個挟まった配列になっており、焦点検出画素３１６の配列ラインは撮像画素３１０の２列分のラインとなっている。

撮像素子における焦点検出エリアの配置は図２に限定されることはなく、対角線方向や、その他の位置に水平方向および垂直方向に焦点検出エリアを配置することも可能である。

図１７(ａ)は、図３の撮像素子２１２に対応した他の変形例の撮像素子２１２Ｃの部分拡大図である。この撮像素子２１２Ｃでは、一対の焦点検出画素３１７、３１８が、２次元正方配列された撮像画素３１０の中で斜め方向（緑画素が配列される方向）に配列される。これらの焦点検出画素３１７、３１８の画素サイズは撮像画素３１０の画素サイズと同じである。焦点検出画素３１７、３１８は、図３に示す焦点検出画素３１３と焦点検出画素３１４のペアに相当した機能を果たす。

図１７(ｂ)に示すように撮像画素３１０と一対の焦点検出画素３１７，３１８の３個の画素が直線上に連続して配列されて基本配列が構成され、この基本配列が直線上に連続して配列されて焦点検出画素配列が構成される。すなわち、一対の焦点検出画素３１７，３１８の間に撮像画素３１０が１個挟まった配列になっている。

図１５〜図１７に示す変形例の撮像素子２１２Ａ〜２１２Ｃにおいても、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて、焦点検出画素配列ライン上に重畳する線像の存在を的確に判定できるとともに、焦点検出画素の検出ピッチが大幅に増加しないので、焦点検出精度の低下を抑えることができるという本発明の利点を備えている。

さらに、図１７に示す変形例の撮像素子２１２Ｃでは、ベイヤー配列において最も高密度に配置される緑画素の位置のみに焦点検出画素が配置されているので、線像の判定および補間画素データの算出の精度が向上すると同時に、補間演算も簡易になる。例えば線像の判定は、焦点検出画素の配列を挟む緑画素の斜め配列のデータ平均値と、焦点検出画素配列ライン上に配置された緑画素のデータ平均値とを比較することによって行うことができる。また、補間画素データは、焦点検出画素を焦点検出画素の配列方向に挟む２つの緑画素のデータ、つまり焦点検出画素配列ラインを挟む両隣の撮像画素配列ライン上の２つの緑画素のデータを加重加算平均することによって算出することができる。

また、上述した一実施の形態の図５に示す焦点検出画素３１３、３１４では、光電変換部の形状を矩形にした例を示したが、焦点検出画素の光電変換部の形状はこれらに限定されず、他の形状であってもよい。例えば焦点検出画素の光電変換部の形状を半円形や楕円や多角形にすることも可能である。

さらに、図３に示す撮像素子２１２では、撮像画素と焦点検出画素を稠密正方格子配列に配置した例を示したが、稠密六方格子配列としてもよい。

上述した一実施の形態では、マイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出動作を説明したが、本発明はこのような方式の焦点検出に限定されず、特開２００８−１５１５７号公報に開示された偏光素子による瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置にも適用可能である。

また、図１に示す一実施の形態において、撮像素子２１２の前面に赤外カットフィルター、光学的ローパスフィルターを配置することができる。光学的ローパスフィルターのローパス効果を焦点検出画素配列の方向に対してその直交方向より強めることによって、焦点検出画素配列の間に撮像画素が配置され、焦点検出のための像の検出ピッチが粗くなったことの副作用を緩和することができる。

上述した一実施の形態の撮像素子では、撮像画素がベイヤー配列の色フィルターを備えた例を示したが、色フィルターの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルター（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列やベイヤー配列以外の配列にも本発明を適用することができる。

なお、撮像装置としては、上述したようなカメラボディに交換レンズが装着される構成のデジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラに限定されない。例えばレンズ一体型のデジタルスチルカメラ、フィルムスチルカメラ、あるいはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用できる。

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。

上述した実施の形態とその変形例によれば以下のような作用効果を奏することができる。まず、図３、図１５および図１７により説明したように、結像光学系による像を撮像する撮像画素３１０であって、異なる分光感度特性を有する複数種類の撮像画素３１０を所定の配置規則にしたがって二次元状に配列するとともに、結像光学系を通過した一対の光束が形成する一対の像に対応する一対のデータを生成する焦点検出画素３１３，３１４，３１５，３１７，３１８を複数個、撮像画素３１０の配列中に一次元状に配列した撮像素子２１２，２１２Ａ，２１２Ｃであって、焦点検出画素の配列は、撮像画素１列分の領域に、一対のデータを生成する焦点検出画素の間に１個の撮像画素を挟んで形成されるようにしたので、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて焦点検出画素配列上に線像が重畳しているか否かを正確に判定することが可能になり、この判定により線像が重畳していると判定された場合には、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて高精度な補間画素データを算出することができる。さらに、一対のデータを生成する焦点検出画素の間に１個の撮像画素を配置しているので、この撮像素子の焦点検出画素出力に基づく結像光学系の焦点検出においても、焦点検出性能の低下を最小限に抑制することができる。

また、図１６により説明したように、結像光学系による像を撮像する撮像画素３１０であって、異なる分光感度特性を有する複数種類の撮像画素３１０を所定の配置規則にしたがって二次元状に配列するとともに、結像光学系を通過した一対の光束が形成する一対の像に対応する一対のデータを生成する焦点検出画素３１６を複数個、撮像画素３１０の配列中に一次元状に配列した撮像素子２１２Ｂであって、１つの焦点検出画素３１６は、４つの撮像画素３１０が正方配列された領域とほぼ同じ大きさの領域に形成され、焦点検出画素３１６の配列は、撮像画素２列分の領域に、焦点検出画素３１６の間に２つの撮像画素３１０を挟んで形成されるようにしたので、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて焦点検出画素配列上に線像が重畳しているか否かを正確に判定することが可能になり、この判定により線像が重畳していると判定された場合には、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて高精度な補間画素データを算出することができる。さらに、一対のデータを生成する焦点検出画素の間に実質的に１個の撮像画素を配置しているので、この撮像素子の焦点検出画素出力に基づく結像光学系の焦点検出においても、焦点検出性能の低下を最小限に抑制することができる。

また、一実施の形態によれば、焦点検出画素の間に配置された撮像画素が生成するデータと、焦点検出画素の配列を挟む撮像画素が生成するデータとを比較して、焦点検出画素の配列上に線像が存在するか否かを判定し、焦点検出画素の位置に所定の配置規則にしたがって撮像画素を配置した場合に当該撮像画素が生成するデータを、線像判定結果に応じて焦点検出画素の間に配置された撮像画素が生成するデータと、焦点検出画素の配列を挟む撮像画素が生成するデータとに基づいて補間するようにしたので、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて焦点検出画素配列上に線像が重畳しているか否かを正確に判定することが可能になり、この判定により線像が重畳していると判定された場合には、焦点検出画素の間に配置された撮像画素のデータに基づいて高精度な補間画素データを算出することができる。

さらに、一実施の形態によれば、焦点検出画素の配列上に線像が存在すると判定された場合は、焦点検出画素の間に配置された撮像画素が生成するデータに基づいて補間を行うようにしたので、高精度な補間画素データを算出することができる。

さらにまた、一実施の形態によれば、焦点検出画素の配列上に線像が存在すると判定された場合は、焦点検出画素が生成するデータと、焦点検出画素の周辺の撮像画素が生成するデータとに基づいて補間を行うようにしたので、さらに高精度な補間画素データを算出することができる。

一実施の形態のカメラの構成を示すカメラの横断面図 交換レンズの撮影画面上における焦点検出位置を示す図 撮像素子の詳細な構成を示す正面図 撮像画素の構成を示す正面図 焦点検出画素の構成を示す正面図 撮像画素の分光感度特性を示す図 焦点検出画素の分光感度特性を示す図 撮像画素の構造を示す横断面図 焦点検出画素の構造を示す横断面図 マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す図 一実施の形態のデジタルスチルカメラ（撮像装置）の撮像動作を示すフローチャート 焦点検出結果の信頼性を説明するための図 図３に示す撮像素子の中の焦点検出画素（斜線部）を含む一部の領域を拡大して示す図 一実施の形態の線像判定と補間処理を示すフローチャート 図３の撮像素子に対応した変形例の撮像素子の部分拡大図 図３の撮像素子に対応した他の変形例の撮像素子の部分拡大図 図３の撮像素子に対応した他の変形例の撮像素子の部分拡大図

符号の説明

２０１；カメラ、２０２；カメラボディ、２０３；交換レンズ、２１２，２１２Ａ〜２１２Ｃ；撮像素子、２１４；ボディ駆動制御装置、３１０；撮像画素、３１３，３１４，３１５，３１６，３１７，３１８；焦点検出画素

Claims (5)

1. 赤、緑及び青の分光感度特性をそれぞれ有するＲ、Ｇ及びＢの撮像画素を有し、ベイヤー配列に従い第１及び第２の方向に２次元状に配列され、結像光学系による像を撮像して撮像データを生成する撮像画素と、
   前記撮像画素の配列中に配置され、前記結像光学系を通過した一対の光束のうちの一方を受光する第１の焦点検出画素と他方を受光する第２の焦点検出画素とを有し、互いに隣接する第１及び第２の焦点検出画素からなる焦点検出画素対が複数対、少なくとも前記第１の方向に配列され、前記一対の光束による一対の像に対応する一対のデータを生成する焦点検出画素と、を備え、
   前記焦点検出画素は、前記撮像画素と同じ大きさであり、
   前記焦点検出画素対の両隣には前記Ｇの撮像画素と、前記Ｒの撮像画素及び前記Ｂの撮像画素の一方とがそれぞれ位置するように互いに隣接する前記焦点検出画素対の間に１個の前記撮像画素が配置されることを特徴とする撮像素子。
2. 請求項１に記載の撮像素子と、
   前記第１及び第２の焦点検出画素の各々の位置における撮像データを補間演算によって、算出する補間手段と、を備え、
   前記補間手段は、前記焦点検出画素対のうちの第１の焦点検出画素の位置における撮像データを、前記焦点検出画素対のうちの第２の焦点検出画素に対して前記第１の方向に隣接する第１の隣接撮像画素の撮像データを少なくとも用いる補間演算によって、算出すると共に、前記焦点検出画素対のうちの第２の焦点検出画素の位置における撮像データを、前記焦点検出画素対のうちの第１の焦点検出画素に対して前記第１の方向に隣接する第２の隣接撮像画素の撮像データを少なくとも用いる補間演算によって、算出することを特徴とする撮像装置。
3. 赤、緑及び青の分光感度特性をそれぞれ有するＲ、Ｇ及びＢの撮像画素を有し、ベイヤー配列に従い第１及び第２の方向に２次元状に配列され、結像光学系による像を撮像して撮像データを生成する撮像画素と、前記撮像画素の配列中に配置され、前記結像光学系を通過した一対の光束のうちの一方を受光する第1の焦点検出画素と他方を受光する第２の焦点検出画素とを有し、互いに隣接する第１及び第２の焦点検出画素からなる焦点検出画素対が複数対、少なくとも前記第１の方向に配列され、前記一対の光束による一対の像に対応する一対のデータを生成する焦点検出画素と、を有する撮像素子と、
   前記第１及び第２の焦点検出画素の各々の位置における撮像データを補間演算によって算出する補間手段と、を備え、
   前記焦点検出画素は、前記撮像画素と同じ大きさであり、
   前記焦点検出画素対の両隣には前記Ｇの撮像画素と、前記Ｒの撮像画素及び前記Ｂの撮像画素の一方とがそれぞれ位置するように互いに隣接する前記焦点検出画素対の間に１個の前記撮像画素が配置され、
   前記補間手段は、前記焦点検出画素対のうちの第１の焦点検出画素の位置における撮像データを、前記焦点検出画素対のうちの第２の焦点検出画素に対して前記第１の方向に隣接する第１の隣接撮像画素の撮像データと、当該第１の焦点検出画素の周囲に位置する、前記第１の隣接撮像画素と同一の分光感度を有する第１の複数の周囲撮像画素の撮像データとに基づく補間演算によって、算出すると共に、前記焦点検出画素対のうちの第２の焦点検出画素の位置における撮像データを、前記焦点検出画素対のうちの第１の焦点検出画素に対して前記第１の方向に隣接する第２の隣接撮像画素の撮像データと、当該第２の焦点検出画素の周囲に位置する、前記第２の隣接撮像画素と同一の分光感度を有する第２の複数の周囲撮像画素の撮像データとに基づく補間演算によって、算出することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記第１及び第２の隣接撮像画素の撮像データと前記第１及び第２の複数の周囲撮像画素の撮像データとを比較して、前記第１の方向の線像が前記焦点検出画素上に存在するか否かを判定する線像判定手段を更に備え、
   前記補間手段は、前記線像判定手段の判定結果に応じて、前記第１の隣接撮像画素の撮像データと前記第１の複数の周囲撮像画素の撮像データとに基づく補間演算処理と、前記第２の隣接撮像画素の撮像データと前記第２の複数の周囲撮像画素の撮像データとに基づく補間演算処理とをそれぞれ変更することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置において、
   前記線像判定手段は、前記第１及び第２の隣接撮像画素の撮像データと前記第１及び第２の複数の周囲撮像画素の撮像データとの比較に加えて、複数の前記第１の隣接撮像画素の撮像データの比較と複数の前記第２の隣接撮像画素の撮像データの比較とに基づき前記線像の存否を判定することを特徴とする撮像装置。

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