JP5597777B2 - カラー撮像素子及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、位相差検出画素を持つカラー撮像素子と、このカラー撮像素子を搭載した撮像装置に関する。

ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子は、光電変換素子でなる画素を二次元アレイ状に配列形成して構成される。図２２（ａ）は、１画素分の平面図を例示するものであり、矩形の光電変換素子（フォトダイオード：以下、画素という。）１の上に遮光膜１ａを積層し、その遮光膜１ａに開口１ｂを設けている。この開口１ｂは、受光量を多くとれるように、なるべく画素１の受光面を覆わないように広く形成される。

この様な多数の画素１を、二次元アレイ状に半導体基板表面部に配列形成するのであるが、近年では、位相差検出画素を、被写体画像を撮像する画素１の配列中に混在させた撮像素子が提案され、実機に適用される様になっている。

図２２（ｂ）は、位相差検出画素の一例の平面図である。位相差検出画素２では、図２２（ａ）の開口１ｂより狭い遮光膜開口２ｂが、画素中心に対して右側に偏心する様に設けられている。位相差検出画素３では、遮光膜開口２ｂと同じ大きさの狭い遮光膜開口３ｂが、画素中心に対して左側に偏心する様に設けられている。

遮光膜開口２ｂ，３ｂが左右方向にずれた位相差検出画素２，３のペアを用いることで、左右方向つまり水平方向の入射光位相差情報を取得することができる。そして、この位相差検出画素ペアを、撮像素子内で水平方向に並べれば、位相差情報の水平方向の分布を求めることができ、この分布情報から、例えば被写体までの焦点距離を検出することが可能となる。このため、下記の特許文献１，２では、位相差検出画素２，３を、焦点検出用の画素として用いている。

図２３は、特許文献１，２に記載された位相差検出画素の配置例を説明する図である。位相差検出画素以外の画素（通常画素ということにする。）の遮光膜開口の図示は省略している。従来の撮像素子５では、通常画素１が正方格子状に配列形成されており、その中の所定範囲内の１行分の全画素が、位相差検出画素２，３のペアとなっている。

この様に、一行分の全画素を位相差検出画素ペアにすることで、検出する位相差情報の水平方向解像度が高くなるという利点がある。なお、狭い遮光膜開口２ｂ，３ｂを画素中心に対して偏心させることで位相差検出画素ペアを構成する例について述べた。しかし、通常画素１の隣接２画素に対して楕円形状の１個のマイクロレンズを搭載して瞳分割を行い、位相差検出画素ペアとするものもある。

日本国特開２０１１―２５２９５５号公報 日本国特開２０１１―２４２５１４号公報

図２３に示す従来技術の様に、１行分の画素の全てを位相差検出画素とすることで、水平方向に解像度の高い位相差情報の分布データを取得することが可能となる。しかし、一方で、不具合も生じる。位相差検出画素は、通常画素１より受光量が少なくかつ位相差を持った構造のため、普通は、位相差検出画素の画素位置の被写体撮像画像信号は、周囲の通常画素の撮像画像信号を補間演算して求める様にしている。つまり、位相差検出画素は、被写体の撮像に関しては、欠陥画素と同じ扱いになっている。

図２３に示す撮像素子５では、位相差検出画素２，３が水平方向に隙間無く敷き詰められた一行の画素行になっている。このため、位相差検出画素２，３の画素位置における撮像画像信号は、この画素行の上下の通常画素の撮像画像信号を用いて補間演算することになる。つまり、１行分の信号が全て補間演算により生成されることになるため、この１行分の画質が劣化してしまう。

図２３の構成に対し、図２４に示す様に、位相差検出画素２，３を垂直方向に並べ、この位相差検出画素ペアを水平方向に並べれば、図２３の場合に比較して水平方向解像度を２倍にすることができる。しかし、この構成では、水平方向ラインの２ライン分が位相差検出画素で埋められてしまう。このため、位相差検出画素位置の撮像画像信号を補間演算して求めるとき、この２ライン分の画質が劣化してしまう。

特に、カラー画像を撮像する撮像素子では、カラーフィルタ配列との関係もあり、位相差情報の解像度と、位相差検出画素位置の撮像画像信号を画素補間演算で求めるときの画質との関係も考慮して、何処に位相差検出画素を配置すれば良いかを考える必要がある。

本発明の目的は、解像度の高い位相差情報を検出でき、しかも、位相差検出画素位置の撮像画像信号を周囲画素の撮像画像信号で高品位に画素補間することができるカラーフィルタ配列と位相差検出画素の配置位置との組み合わせを実現するカラー撮像素子及び撮像装置を提供することにある。

本発明のカラー撮像素子は、水平方向及び垂直方向に配列された光電変換素子からなる複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなるカラー撮像素子であって、
上記カラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタと上記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとが配列された３×３画素群の配列パターンを含み、上記第１のフィルタが上記３×３画素群において中心と４隅に配置され、その配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置され、
上記第１のフィルタは、上記カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置され、
上記第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率は、上記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく配置され、
上記カラー撮像素子の所定の領域内の画素群において、その画素群の水平方向成分、垂直方向成分のうち、いずれか一方の方向成分の全てに、位相差情報を取得するための位相差検出画素が配置されていることを特徴とする。

本発明の撮像装置は、上記のカラー撮像素子を搭載したことを特徴とする。

本発明によれば、解像度の高い位相差情報を検出でき、しかも、位相差検出画素位置の撮像画像信号を周囲画素の撮像画像信号で高品位に画素補間することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 位相差検出画素ペアの検出信号で得られる位相差情報の説明図である。 本発明の別の実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の更に別実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の更に別実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の更に別実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の更に別実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の更に別実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の更に別実施形態に係る撮像素子における位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカラー撮像素子のカラーフィルタ配列を示す図である。 本発明の別実施形態に係るカラー撮像素子のカラーフィルタ配列を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に図２の位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 図１３に示す実施形態の変形例を示す図である。 図１３に示す実施形態の更に別の変形例を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に図４の位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に図９の位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に図５の位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に図７の位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に上記とは異なる位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 図１１に示すカラーフィルタ配列に上記とは異なる位相差検出画素ペアの配置例を適用した実施形態を示す図である。 通常画素と位相差検出画素の説明図である。 従来の位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。 図２３とは異なる位相差検出画素ペアの配置例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック構成図である。撮像装置３０には、例えば、ＣＭＯＳ型の撮像素子３１が配置される。撮像素子３１は、図２２に例示したような通常画素と位相差検出画素とが混在する素子である。撮像素子３１の前段には撮影レンズ２９が配置される。また、撮像装置３０には、撮像素子３１の出力画像信号を取り込んでバス３２に出力する画像入力コントローラ３３が設けられる。なお、撮像素子３１は、ＣＣＤ型等の他の形式の撮像素子でも良い。

バス３２には、撮像素子３１の出力画像信号に対して周知の画像処理を施す画像信号処理回路３４と、画像処理後の画像信号をＪＰＥＧ画像データ等に圧縮する圧縮処理回路３５と、撮像装置３０背面等に設けられた画像表示装置３６に撮像画像やスルー画像（ライブビュー画像）を表示するビデオエンコーダ３７と、この撮像装置３０を統括制御するＣＰＵ４０と、撮像素子３１からスルー画像として出力される信号を処理して自動露出（ＡＥ），自動焦点（ＡＦ）及び自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）を検出する回路４１と、メインメモリ４２と、位相差検出画素位置の撮像画像信号を画素補間で求める処理回路４３と、記録メディア４４にＪＰＥＧ画像データを保存するメディアコントローラ４５とが接続されている。処理回路４３の機能は、画像信号処理回路３４の機能の一部である。

撮像素子３１は、タイミングジェネレータ４７からのタイミング信号によって駆動され、タイミングジェネレータ４７は、ＣＰＵ４０からの指示によって動作する。撮影レンズ２９のフォーカスレンズ位置もＣＰＵ４０からの指示によって駆動される。ＣＰＵ４０には、シャッタレリーズボタン４８が接続されている。

撮像素子３１における位相差検出画素の配置とカラーフィルタ配列との関係を説明する前に、位相差検出画素の配置位置について図２〜図１０を用いて説明する。カラーフィルタ配列との関係については、図１１以降で説明する。

図２〜図１０では、図を見やすくするために、図２２（ｂ）で説明した位相差検出画素ペアの一方の画素を「Ｘ」で標記し、他方を「Ｙ」で標記し、通常画素は矩形枠だけで示すことにする。また、以下の説明では、位相差検出画素Ｘを「Ｘ画素」、位相差検出画素Ｙを「Ｙ画素」ともいうことにする。

図２に示す例では、同一水平ライン（同一画素行）５１に位相差検出画素Ｘを隙間無く敷き詰め、その３水平ライン下の同一画素行５４に位相差検出画素Ｙを隙間無く敷き詰めている。隙間無くとは、水平方向に隣接する位相差検出画素間に１画素分の隙間も無い、即ち、通常画素が配置されないという意味である。

また、「カラー撮像素子の所定の領域内の画素群おいて、水平方向成分全てに位相差検出画素が配置されている」とは、カラー撮像素子を垂直方向から見た場合に、位相差画素が所定の領域において水平方向の全ての画素位置に配列されている状態を示す。つまり、各垂直ライン上にある位相差検出画素を垂直方向に移動させ、１つの水平行（例えば３行目）に配置し直した結果、水平方向に１画素分の隙間もなく、全て位相差検出画素が配置される状態をいう。例えば、後述の図５において、Ｘ画素は、垂直方向の配置位置が異なることを無視すれば、水平方向の全位置に設けられている。ここで所定の領域内の画素群とは、撮像素子に配置された全画素群のうち一部の領域内の画素群を含むものであるが、全領域の画素群であっても良い。

同様に、「カラー撮像素子の所定の領域内の画素群おいて、垂直方向成分全てに位相差画素が配置されている」とは、水平方向に見た場合に、位相差検出画素が所定の領域において垂直方向に全て配列されている状態を示す。つまり、各水平ライン上にある位相差検出画素を水平方向に移動させ、１つの垂直列（例えば３列目）に配置し直した結果、垂直方向に１画素分の隙間もなく、全て位相差検出画素が配置される状態をいう。例えば、後述の図９の左下の６×６画素群において、Ｙ画素を第１列目に移動させると、Ｙ画素は１画素分の隙間無く、列方向に並ぶことになる。即ち、Ｙ画素は、水平方向の配置位置が異なることを無視すれば、垂直方向の全位置に設けられる。同様に、所定の領域内の画素群とは、撮像素子に配置された全画素群のうち一部の領域内の画素群を含むものであるが、全領域の画素群であっても良い。

ペアを組むＸＹの組み合わせは、同一垂直ライン（例えば同一画素列６１）上のＸ画素とＹ画素である。この程度又はこの数倍程度、垂直方向にペア画素ＸＹがずれていてもよい。このようにしても、例えば、近年の１０００万画素以上を搭載した撮像素子では、同一被写体の同一水平線上の画像がペア画素ＸＹに入射していると考えることができるので、位相差情報を取得するのに問題はない。

図２の例を図２４の例と比較すると、図２では、Ｘ画素を設けた水平ライン５１とＹ画素を設けた水平ライン５４との間に通常画素のライン５２，５３が存在する。このため、Ｘ画素位置の撮像画像信号を画素補間で求める場合、ライン５２，５３の通常画素の撮像画像信号も使用して算出できるため、画素補間精度が向上し、画像品質が高くなる。

ここで、垂直方向に隣接させた位相差検出画素ペアＸＹを、ペア単位に水平方向に並べることで得られる位相差情報の分布データについて説明する。図３は、図１のＡＦ検出回路４１が検出した位相差情報の分布データを例示する図である。図２の水平行５１，５４に配列された位相差検出画素ペアＸＹは、３画素行離間しているが、撮像素子上の位相差検出画素ペアＸＹの横並びのラインには、被写体のうち同一水平線上の位置からの出射した光が入射していると考えることができる。

位相差検出画素Ｘは、図２２（ｂ）から分かる通り、画素中心から右側に遮光膜開口２ｂが偏心している。これは、画素側から見ると、遮光膜開口２ｂは、左目側の開口となっている。位相差検出画素Ｙの遮光膜開口３ｂは、逆に、右目側の開口となっている。

つまり、横並びの夫々の位相差検出画素Ｘが検出した検出信号値を結ぶＸ検出信号線と、横並びの夫々の位相差検出画素Ｙが検出した検出信号値を結ぶＹ検出信号線とは、左右の目で同一被写体を見たときの左右の視差量つまり位相差量だけずれる。このズレ量（位相差量）を求めれば、被写体までの距離を算出することができる。

図１のＣＰＵ４０は、ＡＦ検出回路４１から図３のデータを受け取ると、撮影レンズ２９のフォーカスレンズ位置を被写体に合焦させる位置に移動させる。この移動により、図３の２つのＸ検出信号線とＹ検出信号線との間のズレは小さくなり、合焦した位置で、両方の信号線は重なることになる。このようにしてＡＦ処理が実行される。

図３に示すＸ検出信号線上のプロット点は、各Ｘ画素の検出信号量である。もし、図２３に示す様に、ペア画素ＸＹを水平方向に隣接させると、図３に比べてＸ検出信号線のプロット点の密度は半分となる。このため、図２３より図３の方が、得られる位相差情報の解像度が高くなる。

この様に解像度の高い位相差情報を得る場合、図２の例では、ペアを構成するＸ画素とＹ画素との間を３画素分離間させた。しかし、更に６画素分に離間させても、高精細画像を撮影できる１０００万画素クラスの撮像素子では、同一被写体位置から出射した光はペア画素に入ると考えることができる。

そこで、図４に示す位相差検出画素ペアＸＹの配列が考えられる。図２の例では、Ｘ画素を同一水平ライン上に敷き詰めたが、図４の例では、水平方向３画素ずつ、Ｘ画素の垂直方向の位置をずらして、これに合わせてペア対象のＹ画素位置もずらしている。

この図４の例でも、垂直方向の位置ズレを度外視すれば、ペアを構成するＸ画素及びＹ画素がどの垂直ライン（画素列）にも存在することになる。この結果、図２の構成例と同じ解像度の位相差情報の分布データを得ることができる。

しかも、この図４の構成例の場合、例えばＸ画素７１と同一垂直位置（同一水平ライン）に通常画素７２が存在することになる。この結果、Ｘ画素７１の撮像画像信号を画素補間で算出するとき、この通常画素７２の撮像画像信号も用いて計算ができ、撮像画像の品質を高めることが可能となる。

図５は、図４の配置例を更にバラバラにして、どの位相差検出画素も、周囲８画素位置に他の位相差検出画素が来ない様に、かつ、ペアを構成するＸ画素とＹ画素との間に６画素分の距離を設けている。垂直方向の位置ズレを度外視したとき、どの垂直ライン（画素列）にも位相差検出画素ペアＸＹが存在するため、位相差情報の水平方向解像度を高く維持できる。更に、この図５の例は、縦６画素×横１２画素の画素群を単位として、位相差検出画素の配列位置を同じとしている。

図５の配置例によれば、隣接箇所に位相差検出画素が無く、通常画素だけとしている。つまり、位相差検出画素は、この位相差検出画素に隣接する水平方向、垂直方向のいずれかの方向の画素のライン上に配置された他の位相差検出画素とは、垂直方向及び水平方向に異なる位置に配置されている。そのため、この位相差検出画素の撮像画像信号を画素補間で求めるときの補正精度が向上し、更に高品質な撮像画像を得ることが可能となる。

図６の配置例では、位相差検出画素の配置位置は図５の例と同じである。しかし、この１２×１２画素群を４つの６×６画素群に分け、右上の６×６画素群の位相差検出画素（図５ではＸ画素）を図６ではＹ画素とし、右下の６×６画素群の位相差検出画素（図５ではＹ画素）を図６ではＸ画素としている。

この様に、垂直方向だけでなく、水平方向でもペア画素ＸＹが組めるようにしておけば、水平方向の位相差情報の分布データを得るばかりでなく、垂直方向の位相差情報の分布データを得ることが可能となる。

図７は、別の位相差検出画素の配置例を示す図である。図５の配置列と同様に、６×６画素群を単位として、この画素群中に、６個の位相差検出画素を設けている。しかし、図５とは異なり、位相差検出画素を、どの水平ライン（画素行）にも、かつ、どの垂直ライン（画素列）にも必ず１個設けている。また、垂直方向にペアを構成するＸ画素とＹ画素との距離は６画素分としている。

図７の配置例は、図５の配置例と同じく、縦６画素×横１２画素の画素群にＸ画素を設け、この下部位置に当たる縦６画素×横１２画素の画素群にＹ画素を設ける構成を繰り返している。これに対し、図８の配置例では、図６と同様に、１２×１２画素群を４個の６×６画素群に分け、図７の配置例に対し、右上の画素群中にＹ画素を配置し、右下の画素群中にＸ画素を配置している。

この図８の配置例によれば、垂直方向に並ぶＸ画素とＹ画素をペア画素としたとき、各垂直ラインにペア画素が存在するため、水平方向に高解像度の位相差情報を得ることが可能となる。また、水平方向に並ぶＸ画素とＹ画素をペア画素としたとき、各水平ラインにペア画素が存在するため、垂直方向に高解像度の位相差情報を得ることが可能となる。

図９は、更に別の配置例を示す図である。この例では、正方格子状に配列される画素のうち、正方格子の左上角と右下角を結ぶ対角線に平行な方向（以下、斜め方向という。）に、Ｘ画素を連続して敷き詰め、このＸ画素に対して水平方向又は垂直方向に６画素分離れた斜め方向にＹ画素を敷き詰めて構成される。

同一垂直ライン上のＸ画素とＹ画素とをペア画素としても良く、同一水平ライン上のＸ画素とＹ画素をペア画素としても良い。この例による位相差情報の分布データは、水平方向と垂直方向の両方を得ることができ、その解像度は、水平方向，垂直方向共に、図２の位相差画素配列の場合と同じく高解像度となる。

図１０は、図９の変形例である。斜め方向に隣接する位相差検出画素をＸ画素，Ｙ画素，Ｘ画素，Ｙ画素，…と交互に設けている。そして、斜め方向に隣接する２本の位相差検出画素ラインの同一水平位置（又は同一垂直位置）の２つの位相差検出画素の一方をＸ画素，他方をＹ画素とすれば、図９の場合と同様に、水平方向，垂直方向の位相差情報を高解像度で得ることが可能となる。

図１０の配置例で、斜め方向に隣接するＸ画素，Ｙ画素の組みをペア画素とすることも可能である。この場合には、水平方向，垂直方向の位相差情報を図２３の配置で得られる解像度（図９の場合の半分の解像度）で得ることが可能となる。

この図９，図１０に例示する斜め方向の位相差検出画素の配置でも、位相差検出画素の同一垂直位置，同一水平位置に多くの通常画素が存在するため、位相差検出画素の撮像画像信号を画素補間により高精度に求めることが可能となる。

図１１（ａ）は、上述した図２〜図１０で説明した位相差検出画素の配置例を適用するのに好適なカラーフィルタ配列を示す図である。空白の矩形枠は、Ｇ画素（Ｇ色のカラーフィルタを搭載した画素をいうものとする。Ｒ画素，Ｂ画素も同様の意味で使う。）であるが、「Ｇ」の標記を省略し、図面を見易くしている。

このカラーフィルタ配列は、図１１（ｂ）の第１配列と図１１（ｃ）の第２配列とを、水平方向，垂直方向共に交互に繰り返し配列することで形成される。

図１１（ｂ）の第１配列では、３×３画素群の中央及び４隅の５画素をＧフィルタとし、この５画素以外の４画素のうちの同一画素列の２画素をＲフィルタ、残り２画素をＢフィルタとすることで構成される。また、図１１（ｃ）に示す様に、上記４画素のうち同一画素行の２画素をＲフィルタ、残り２画素をＢフィルタとした配列パターンが第２配列となる。

図１１（ｂ）（ｃ）に示す第１配列，第２配列を水平方向，垂直方向に交互に並べると、Ｇ画素が４画素ずつ塊になった箇所が離散的，周期的位置に形成される。

図１１（ａ）のカラーフィルタ配列の変形例として、図１１（ａ）の第１配列だけを水平方向，垂直方向に繰り返すカラーフィルタ配列が考えられる。また、図１１（ｂ）の第２配列だけを水平方向，垂直方向に繰り返すカラーフィルタ配列も考えられる。これらの場合、Ｇフィルタが存在する箇所は変わらないため、以下に述べる実施形態を同じように適用可能である。

図１２（ａ）は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列の更に別の変形例を示す図である。この変形例の配列は、図１２（ｂ）の第１配列と、図１２（ｃ）の第２配列を水平方向，垂直方向に交互に配置することで形成される。

図１２（ｂ）の第１配列は、３×３画素群の中央及び４隅の５画素をＧフィルタとし、この５画素以外の４画素を斜めに隣接する２画素ずつに分け、一方の２画素をＲフィルタにすると共に他方の２画素をＢフィルタとすることで構成される。上記一方の２画素をＢフィルタにすると共に上記他方の２画素をＲフィルタとすることで、１２（ｃ）の第２配列が構成される。

この図１２（ａ）のカラーフィルタ配列の変形例として、上記と同様に、図１２（ｂ）の第１配列だけを、或いは図１２（ｃ）の第２配列だけを、水平方向，垂直方向に繰り返し配列したカラーフィルタ配列が考えられる。

以下、図１１（ａ）及びその変形例、図１２（ａ）及びその変形例の計６パターンのカラーフィルタ配列に、図２〜図１０で説明した位相差検出画素配列を適用する。しかし、本発明は、これら６パターンのカラーフィルタ配列に限るものではなく、次の条件を満たすカラーフィルタであれば良い。即ち、
（１）単板式カラー撮像素子の水平方向及び垂直方向に正方格子配列された画素上に配列される所定のカラーフィルタ配列である点。
（２）輝度信号を得るために最も寄与する第１の色（例えば緑色）に対応する第１のフィルタと、この第１の色以外の２色以上の第２の色（例えば青色と赤色）に対応する第２のフィルタとが配列された所定の基本配列パターンを含む点。
（３）この基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置される点。
（４）第１のフィルタは、カラーフィルタ配列の水平，垂直，斜め（対角方向）方向の各ライン内に配置される点。
（５）第２のフィルタは、基本配列パターン内にカラーフィルタ配列の水平及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置される点。
（６）第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率は、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きい点。
以上の条件を満たせば良い。

これら条件を満たすカラー撮像素子によれば、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタを、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置するようにしたため、高周波領域での同時化（補間）処理（デモザイク処理ともいう）の再現精度を向上させることができ、また、上記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタについてもカラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置するようにしたため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧して高解像度化を図ることができる。

また、上記カラーフィルタ配列は、所定の基本配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置されているため、後段での同時化（補間）処理（デモザイク処理ともいう）を行う際に、繰り返しパターにしたがって処理を行うことができ、従来のランダム配列に比べて後段の処理を簡略化することができる。

更に、第１のフィルタに対応する第１の色の画素数と第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数との比率を異ならせ、特に輝度信号を得るために最も寄与する第１の色の画素数の比率を、第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きくするようにしたため、エリアシングを抑制することができ高周波再現性もよくなる。

好適には、上記のカラーフィルタ配列は、第１のフィルタが水平，垂直及び斜め方向の各ライン内で２画素以上連続する部分を含むのが良い。これにより、最小画素間隔で、水平、垂直、及び斜め方向における輝度の変化の小さい方向（相関の高い方向）の判別が可能となる。

更に好適には、上記のカラーフィルタ配列は、第１のフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含むのが良い。この２×２画素の画素値を使用して、水平、垂直、及び斜め方向のうちの相関の高い方向を判別することが可能となる。

更に好適には、所定の基本配列パターン内のカラーフィルタ配列は、該基本配列パターンの中心に対して点対称であるのが良い。これにより、後段に処理回路の回路規模を小さくすることが可能になる。

更に好適には、上記のカラーフィルタ配列は、第１のフィルタが３×３画素群において中心と４隅に配置され、該３×３画素群が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されているのが良い。３×３画素群の４隅に第１のフィルタが配置されているため、この３×３画素群が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されると、カラーフィルタ配列は、上記第１のフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含むようになる。この２×２画素の画素値を使用して、水平、垂直、及び斜め方向のうちの相関の高い方向を判別することができ、また、第１のフィルタがカラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置されるようになる。

更に好適には、第２のフィルタが、上記カラーフィルタ配列の水平，垂直及び斜め方向の各ライン内に配置されるのが良い。これにより、斜め方向の色再現性をより向上させることができる。

以上の条件を満たすカラーフィルタ配列の好適な実施形態とし、以下、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列を用いて説明する。図１１（ａ）のカラーフィルタ配列は、縦１２画素×横１２画素の画素群のカラーフィルタ配列を図示しているが、縦６画素×横６画素の画素群のカラーフィルタ配列（基本パターン配列）を水平方向，垂直方向に繰り返す構造になっている。これは他の変形例でも同様である。このため、６×６画素群内での位相差検出画素の配置も基本パターン化し、この基本パターンの繰り返し配列でカラー撮像素子が形成できるようにする。

以下の図１３以降では、位相差検出画素を「Ｘ」「Ｙ」で標記する。位相差検出画素Ｘ，Ｙを配置する場合、次の様な条件を満たすのが良い。尤も、全ての要件を満たすのは困難なため、なるべくこの条件を満たす位置に位相差検出画素を設けることにする。

位相差検出画素の配置に関する条件：
（１）位相差情報の解像度（分解能）を高めるために、なるべく水平方向に間を空けずに密に位相差検出画素を配置したい。
（２）位相差検出画素の撮像画像信号を高精度に画素補間により算出できる様にするため、位相差検出画素の周囲に同色の通常画素が多くある場所に配置したい。
（３）撮像素子では、間引き読み出しによって動画像を撮影することがあるため、位相差検出画素ラインが読み出し画素ラインに重ならない位置に設けたい。
（４）混色の影響を抑えるため、位相差検出画素にＲ画素を隣接させたくない。

図１３は、カラーフィルタ配列中に、図２で説明した位相差検出画素の配置例を適用した図である。位相差検出画素位置が分かり易くなるように、Ｘ画素，Ｙ画素にはハッチングを付してある。

図１１（ａ）のカラーフィルタ配列を見れば分かるように、Ｇ画素が疎となるライン（第２，第５，第８，第１１水平ライン）と、Ｇ画素が密となるラインが存在する。そこで、本実施形態では、図１３に示す様に、Ｇ画素が密となる第３（及び第９）水平ラインの全画素をＸ画素とし、これとペア画素を構成するＧ画素が密となる第６（第１２）水平ラインの全画素をＹ画素としている。

元々、カラー撮像素子におけるＧ画素の比率は、Ｒ画素，Ｂ画素の比率より高い。このため、Ｒ画素，Ｂ画素より多くの数のＧ画素が位相差検出画素となって被写体画像撮像用でなくなっても、カラーの撮像画像の品質を低下させることはない。

図１３の実施形態で、ペアを構成するＸ画素とＹ画素との間に３画素分の距離を空けたのは、Ｘ画素，Ｙ画素の撮像画像信号の補間精度を高めるためである。この図１３の構成では、各Ｘ画素，各Ｙ画素の夫々には、同一色のカラーフィルタ、例えばＧ色のカラーフィルタを搭載したり、或いはカラーフィルタ無し、又は透明フィルタや白色フィルタを搭載したりする。ここで、透明フィルタ及び白色フィルタは、赤波長域の光、青波長域の光及び緑波長域の光のいずれも透過するフィルタであり、透明フィルタは比較的高い光透過率（例えば７０％以上の光透過率）を有し、白色フィルタは透明フィルタよりも低い光透過率を有する。

この実施形態の様に、水平ラインを位相差検出画素ラインにすると、例えば、高精細静止画像を撮像し、かつ分解能の高い位相差情報が必要なときに位相差検出画素ラインの検出信号を読み出せば良くなる。そして、動画を撮影する時には、位相差検出画素ラインの信号を読み出さずに、間引き読み出しにより、位相差検出画素以外の通常のＲ画素，Ｇ画素，Ｂ画素の撮像画像信号を読み出せば済むことになる。

カラー撮像素子から画素間引き動作によって動画像データを読み出す場合、１／２画素間引き，１／３画素間引き，偶数ライン間引き，奇数ライン間引き等の種々の画素間引き読み出し方法がある。しかし、図１のＣＰＵ４０が、そのカラー撮像素子３１のどこに位相差検出画素ラインが設けられているかを予め知っていれば、それに合わせて、位相差検出画素ラインを飛ばして撮像画像信号を読み出すようにタイミングジェネレータ４７に指示を出せば済む。

図１４は、図１３の変形例の説明図である。図１３の例では、縦１２画素のうち４水平ラインを位相差検出画素ラインとした。これを２水平ラインとし、第３水平ラインにＸ画素を、第９水平ラインにＹ画素を置いた実施形態が図１４である。

図１４の例では、ペアを構成するＸ画素の水平ラインとＹ画素の水平ラインとの間に６画素分の距離を設けている。しかし、この６画素分の距離に限るわけではなく、例えば図１５に示す様に、４画素分の距離とすることでも良い。最も、Ｘ画素ライン，Ｙ画素ラインは、Ｇ画素が密に存在する水平ラインに設けるのが良い。

図１６は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列に、図４で説明した位相差検出画素配置例を適用した実施形態である。水平方向に３画素ずつ位相差検出画素を連続させる一方、位相差検出画素位置を３画素ずつ垂直方向にずらしている。各３画素ずつの位相差検出画素は、Ｇ画素が密となる水平ラインに設けている。

Ｇ画素が疎となる水平ラインのＧ画素は、これを位相差検出画素にしてしまうと、このＧ画素位置の撮像画像信号の補間精度が高くなりにくい。このため、Ｇ画素が疎となる水平ラインは位相差検出画素ラインにしないのが好ましい。

この図１６の例では、第２水平ライン，第５水平ライン，第８水平ライン，第１１水平ラインが、位相差検出画素が存在しない水平ラインとなる。このため、間引き読み出しを行う場合には、この第２，第５，第８，第１１水平ラインの撮像画像信号を読み出せば良い。なお、図１６の実施形態では、前述の位相差検出画素の配置に関する条件（４）も満たす形態となっている。

図１７は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列に、図９の位相差検出画素配置例を適用した実施形態である。斜め方向に連続してＸ画素又はＹ画素を敷き詰めている。いずれの位相差検出画素Ｘ，Ｙも、周囲にＲ画素，Ｇ画素，Ｂ画素の通常画素が存在するため、画素Ｘ，Ｙの撮像画像信号を画素補間して求めるときの精度が向上する。

なお、図１７では、ペアを構成するＸ画素とＹ画素との間隔を６画素分としているが、３画素分下の斜めラインにペア対象画素を敷き詰めても良い。また、図１０の位相差検出画素配置例を適用しても良い。斜めに連続してＸ画素，Ｙ画素を敷き詰める実施形態は、どの水平ラインにも位相差検出画素が存在するため、画素間引き読み出しして動画像を作るときは、位相差検出画素位置の撮像画像信号は周囲画素で画素補間する必要がある。

図１８は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列に、図５の位相差検出画素配置例を適用した実施形態である。どの位相差検出画素も、周囲８画素が全て通常画素となり、周囲２４画素中の２０画素が通常画素となるため、撮像画像信号の補間精度が向上する。また、奇数の水平ラインにだけ位相差検出画素が設けられ、偶数の水平ラインは通常画素だけとなるため、動画読出時には偶数ラインだけ読み出せず良くなる。なお、図６の位相差検出画素配置例を適用してペア画素の相手側を変えても良い。

図１９は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列に、図７の位相差検出画素配置例を適用した実施形態である。この実施形態では、どの位相差検出画素も、周囲８画素が全て通常画素となり、周囲２４画素中の２１画素が通常画素となるため、撮像画像信号の補間精度が向上する。なお、図８の位相差検出画素配置例を適用してペア画素の相手側を変えても良い。

図２０は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列（縦１２画素×横１２画素）を垂直方向に２つ並べたパターンを、位相差検出画素配置の基本パターンとしており、上側の１２×１２画素群の各垂直方向ラインに１つずつ、水平方向に位相差検出画素が隣接しないようにＸ画素を配置し、下側の１２×１２画素群の各垂直方向ラインに１つずつ、水平方向に位相差検出画素が隣接しないようにＹ画素を配置している。各画素群中のＸ画素配置位置とＹ画素配置位置は同じにしている。

図２１は、図１１（ａ）のカラーフィルタ配列において、別の位相差検出画素配置例を示す図である。このカラーフィルタ配列では、Ｇ画素が疎となる第２水平ライン，第５水平ライン，第８水平ライン，第１１水平ラインがあり、Ｇ画素が疎となる水平ライン中のＧ画素を位相差検出画素にしない方が、画素補間による撮像画像信号の補間精度が良くなる。このため、図２１の例は、位相差情報の解像度，分解能は少し犠牲にして、撮像画像信号の補間精度を高める構成となっている。即ち、２×２画素のＧ画素塊の中の１画素を位相差検出画素とし、Ｇが疎となる垂直ラインには位相差検出画素を置かない配置としている。

以上述べた各実施形態によれば、解像度の高い位相差情報を得ることができると共に、位相差検出画素位置の撮像画像信号を高精度に補間可能となる。水平方向，垂直方向に２つの位相差検出画素が隣接しないように位相差検出画素を配置する場合、取得する位相差情報の分解能と、位相差検出画素位置の撮像画像信号の補間精度は、ある意味トレードオフの関係になる。

しかし、上述した図１１（ａ），図１１（ｂ）の様な、上記のカラーフィルタ配列の条件を満たす配列であれば、位相差情報の高い分解能と撮像画像信号の高い補間精度の両方を両立させることができる。

なお、上述した各実施形態では、例えば図２の様に水平方向に密に１画素も間隔を置かない様に位相差検出画素Ｘを配置する例について述べているが、この撮像素子を９０°回転させれば、図２の水平方向は垂直方向となり、９０°回転させた撮像素子にも上述した各実施形態をそのまま適用可能であることはいうまでもない。

以上述べた実施形態のカラー撮像素子は、水平方向及び垂直方向に配列された光電変換素子からなる複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなるカラー撮像素子であって、
上記カラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタと上記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとが配列された３×３画素群の配列パターンを含み、上記第１のフィルタが上記３×３画素群において中心と４隅に配置され、その配列パターンが水平方向及び垂直方向に繰り返して配置され、
上記第１のフィルタは、上記カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置され、
上記第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率は、上記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく配置され、
上記カラー撮像素子の所定の領域内の画素群において、その画素群の水平方向成分、垂直方向成分のうち、いずれか一方の方向成分全てに、位相差情報を取得するための位相差検出画素が配置されていることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記所定の領域内の画素群において、水平方向に沿って配列されている水平ライン、垂直方向に沿って配列されている垂直ラインのうち、いずれかの一方のラインに対するライン画素上に、位相差を検出するためにペアを組む第１の位相差検出画素及び第２の位相差検出画素が配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１，第２の位相差検出画素は、上記第１のフィルタを持つ画素に設けられることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記位相差検出画素が、上記水平ライン画素、上記垂直ライン画素のうち、上記第１のフィルタを搭載する画素の数が相対的に多いいずれか一方のライン画素に対するライン画素上に配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記水平ライン画素、上記垂直ライン画素のうち、いずれか一方のライン画素に対するライン画素上の画素全てを上記位相差検出画素にすると共に、そのライン上の上記位相差検出画素のカラーフィルタを同一色フィルタ、透明フィルタ、又は白色フィルタとすることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記カラーフィルタ配列が、上記第１のフィルタが斜め方向に連続的に配置される斜めライン配列を含み、上記位相差検出画素は第１のフィルタの斜めライン配列に対応する画素上に配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、隣接する２本の上記斜めライン配列に対応する画素の一方に、位相差を検出するためにペアを組む第１，第２の上記位相差検出画素のうち第１の位相差検出画素が配置され、上記隣接する２本の上記斜めライン配列に対応する画素の他方に、上記ペアを組む第２の位相差検出画素が配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記位相差検出画素は、上記第１のフィルタの位置に配置され、かつ、その配置された位相差検出画素は、その位相差検出画素に隣接する水平方向、垂直方向のいずれかの方向の画素のライン上に配置された他の位相差検出画素とは、垂直方向及び水平方向に異なる位置に配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記カラーフィルタ配列において上記第２の色の各色に対応する上記第２のフィルタは、上記カラーフィルタ配列の水平方向、及び垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１の色は緑色であり、上記第２の色は赤色及び青色であり、
上記３×３画素群の中央及び４隅の画素を除く他の４画素のうち、同一垂直ライン上の２画素を赤色、残り２画素を青色とした配列パターンを第１配列、上記４画素のうち、同一水平ライン上の２画素を赤色、残り２画素を青色とした配列パターンを第２配列とし、
水平方向及び垂直方向共に上記第１配列と上記第２配列を交互に配置したことを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１の色は緑色であり、上記第２の色は赤色及び青色であり、
上記３×３画素群の中央及び４隅の画素を除く他の４画素を、斜めに隣接する２画素ずつに分け、一方の２画素を赤色にすると共に他方の２画素を青色とした配列パターンを第１配列、上記一方の２画素を青色にすると共に上記他方の２画素を赤色とした配列パターンを第２配列とし、
水平方向及び垂直方向共に上記第１配列と上記第２配列を交互に配置したことを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１配列を２つ、上記第２配列を２つ含む正方格子状の６×６画素群を基本配列パターンとし、
その基本配列パターン内で、垂直方向、水平方向のうち、いずれかの方向に沿った各画素のライン上に少なくとも１つの上記位相差検出画素が配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記垂直方向、水平方向のうち、いずれかの方向に沿った各画素のライン上に、位相差を検出するためにペアを組む第１の位相差検出画素と第２の位相差検出画素とが配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１配列を２つ、上記第２配列を２つ含む正方格子状の６×６画素群を基本配列パターンとし、
位相差を検出するためにペアを組む第１，第２の位相差検出画素のうち、
上記第１の位相差検出画素が、１つの上記基本配列パターン内で、垂直方向に沿った各画素のライン上に配置され、
上記第２の位相差検出画素が、上記１つの基本配列パターンの垂直方向に隣接する他の基本配列パターン内における垂直方向に沿った各画素のライン上に配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１の位相差検出画素が配置される上記基本配列パターンの水平方向に隣接する他の基本配列パターン内に、上記第２の位相差検出画素が配置されることを特徴とする。

また、実施形態のカラー撮像素子は、上記第１配列を２つ、上記第２配列を２つ含む正方格子状の６×６画素群を基本配列パターンとし、
垂直方向と水平方向とのいずれかの方向に隣接する２つの上記基本配列パターンを１組とし、
垂直方向と水平方向とのいずれかの方向に緑色の上記第１のフィルタが密に配列されている画素位置には上記位相差検出画素が配置され、かつ、垂直方向と水平方向とのいずれかの方向に緑色の上記第１のフィルタが疎に配置されている画素位置には上記位相差検出画素以外の画素が配置され、
上記ペアを組む第１の位相差検出画素及び第２の位相差検出画素が、上記１組の隣接する２つの上記基本配列パターンに跨って配置されていることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記のいずれかに記載のカラー撮像素子を搭載したことを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置であって、上記垂直方向の画素のラインと、上記水平方向の画素のラインのうち、上記位相差検出画素が存在しないライン上の画素から撮像画像信号を間引き読み出しして動画像を生成する間引き読み出し部を備えることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記位相差検出画素の検出信号を用いてＡＦ処理を行うＡＦ処理部を備えることを特徴とする。

以上述べた実施形態によれば、高い解像度（分解能）の位相差情報と位相差検出画素位置の撮像画像信号の高い画素補間精度を両方共に得ることができる。

本発明に係るカラー撮像素子は、高い解像度（分解能）の位相差情報と位相差検出画素位置の撮像画像信号の高い画素補間精度を両方共に得ることができ、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に適用すると有用である。
本出願は、２０１１年１２月２８日出願の日本特許出願番号２０１１−２８８０３２に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

３０ 撮像装置
３１ 撮像素子
３４ 画像信号処理回路
４０ ＣＰＵ
４３ 画素補間処理回路
５１〜５４ 水平方向ライン（画素行ライン）
６１ 垂直方向ライン（画素列ライン）

Claims (19)

1. 水平方向および垂直方向に配列された光電変換素子からなる複数の画素上に、所定のカラーフィルタ配列のカラーフィルタが配設されてなるカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタと前記第１の色以外の２色以上の第２の色に対応する第２のフィルタとが配列された３×３画素群の配列パターンを含み、前記第１のフィルタが前記３×３画素群において中心と４隅に配置され、該配列パターンが水平方向および垂直方向に繰り返して配置され、
   前記第１のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の水平、垂直、および斜め方向の各ライン内に配置され、
   前記第１のフィルタに対応する第１の色の画素数の比率は、前記第２のフィルタに対応する第２の色の各色の画素数の比率よりも大きく配置され、
   前記カラー撮像素子の所定の領域内の画素群において、該画素群の水平方向成分、垂直方向成分のうち、いずれか一方の方向成分全てに、位相差情報を取得するための位相差検出画素が配置されているカラー撮像素子。
2. 請求項１に記載のカラー撮像素子であって、
   前記所定の領域内の画素群において、水平方向に沿って配列されている水平ライン、垂直方向に沿って配列されている垂直ラインのうち、いずれかの一方のラインに対するライン画素上に、位相差を検出するためにペアを組む第１の位相差検出画素および第２の位相差検出画素が配置されるカラー撮像素子。
3. 請求項２に記載のカラー撮像素子であって、
   前記第１，第２の位相差検出画素は、前記第１のフィルタを持つ画素に設けられるカラー撮像素子。
4. 請求項２又は請求項３に記載のカラー撮像素子であって、
   前記位相差検出画素は、前記水平ライン画素、前記垂直ライン画素のうち、前記第１のフィルタを搭載する画素の数が相対的に多いいずれか一方のライン画素に対するライン画素上に配置されるカラー撮像素子。
5. 請求項１又は請求項２に記載のカラー撮像素子であって、
   前記水平ライン画素、前記垂直ライン画素のうち、いずれか一方のライン画素に対するライン画素上の画素全てを前記位相差検出画素にすると共に、該ライン画素上の前記位相差検出画素のカラーフィルタを同一色フィルタ、透明フィルタ、又は白色フィルタとするカラー撮像素子。
6. 請求項１に記載のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列は、前記第１のフィルタが斜め方向に連続的に配置される斜めライン配列を含み、前記位相差検出画素は第１のフィルタの斜めライン配列に対応する画素上に配置されるカラー撮像素子。
7. 請求項６に記載のカラー撮像素子であって、
   隣接する２本の前記斜めライン配列に対応する画素の一方に、位相差を検出するためにペアを組む第１，第２の前記位相差検出画素のうち第１の位相差検出画素が配置され、前記隣接する２本の前記斜めライン配列に対応する画素の他方に、前記ペアを組む第２の位相差検出画素が配置されるカラー撮像素子。
8. 請求項１に記載のカラー撮像素子であって、
   前記位相差検出画素は、前記第１のフィルタの位置に配置され、かつ、該配置された位相差検出画素は、当該位相差検出画素に隣接する水平方向、垂直方向のいずれかの方向の画素のライン上に配置された他の位相差検出画素とは、垂直方向および水平方向に異なる位置に配置されるカラー撮像素子。
9. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカラー撮像素子であって、
   前記カラーフィルタ配列において前記第２の色の各色に対応する前記第２のフィルタは、前記カラーフィルタ配列の水平方向、および垂直方向の各ライン内に１つ以上配置されるカラー撮像素子。
10. 請求項１に記載のカラー撮像素子であって、
    前記第１の色は緑色であり、前記第２の色は赤色および青色であり、
    前記３×３画素群の中央および４隅の画素を除く他の４画素のうち、同一垂直ライン上の２画素を赤色、残り２画素を青色とした配列パターンを第１配列、前記４画素のうち、同一水平ライン上の２画素を赤色、残り２画素を青色とした配列パターンを第２配列とし、
    水平方向および垂直方向共に前記第１配列と前記第２配列を交互に配置したカラー撮像素子。
11. 請求項１に記載のカラー撮像素子であって、
    前記第１の色は緑色であり、前記第２の色は赤色および青色であり、
    前記３×３画素群の中央および４隅の画素を除く他の４画素を、斜めに隣接する２画素ずつに分け、一方の２画素を赤色にすると共に他方の２画素を青色とした配列パターンを第１配列、前記一方の２画素を青色にすると共に前記他方の２画素を赤色とした配列パターンを第２配列とし、
    水平方向および垂直方向共に前記第１配列と前記第２配列を交互に配置したカラー撮像素子。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載のカラー撮像素子であって、
    前記第１配列を２つ、前記第２配列を２つ含む正方格子状の６×６画素群を基本配列パターンとし、
    該基本配列パターン内で、垂直方向、水平方向のうち、いずれかの方向に沿った各画素のライン上に少なくとも１つの前記位相差検出画素が配置されるカラー撮像素子。
13. 請求項１２に記載のカラー撮像素子であって、
    前記垂直方向、水平方向のうち、いずれかの方向に沿った各画素のライン上に、位相差を検出するためにペアを組む第１の位相差検出画素と第２の位相差検出画素とが配置されるカラー撮像素子。
14. 請求項１０又は請求項１１に記載のカラー撮像素子であって、
    前記第１配列を２つ、前記第２配列を２つ含む正方格子状の６×６画素群を基本配列パターンとし、
    位相差を検出するためにペアを組む第１，第２の位相差検出画素のうち、
    前記第１の位相差検出画素が、１つの前記基本配列パターン内で、垂直方向に沿った各画素のライン上に配置され、
    前記第２の位相差検出画素が、前記１つの基本配列パターンの垂直方向に隣接する他の基本配列パターン内における垂直方向に沿った各画素のライン上に配置されるカラー撮像素子。
15. 請求項１４に記載のカラー撮像素子であって、
    前記第１の位相差検出画素が配置される前記基本配列パターンの水平方向に隣接する他の基本配列パターン内に、前記第２の位相差検出画素が配置されるカラー撮像素子。
16. 請求項１０又は請求項１１に記載のカラー撮像素子であって、
    前記第１配列を２つ、前記第２配列を２つ含む正方格子状の６×６画素群を基本配列パターンとし、
    垂直方向と水平方向とのいずれかの方向に隣接する２つの前記基本配列パターンを１組とし、
    垂直方向と水平方向とのいずれかの方向に緑色の前記第１のフィルタが密に配列されている画素位置には前記位相差検出画素が配置され、かつ、垂直方向と水平方向とのいずれかの方向に緑色の前記第１のフィルタが疎に配置されている画素位置には前記位相差検出画素以外の画素が配置され、
    位相差を検出するためにペアを組む第１の位相差検出画素および第２の位相差検出画素が、前記１組の隣接する２つの前記基本配列パターンに跨って配置されているカラー撮像素子。
17. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカラー撮像素子を搭載した撮像装置。
18. 請求項１７に記載の撮像装置であって、
    前記垂直方向の画素のラインと、前記水平方向の画素のラインのうち、前記位相差検出画素が存在しないライン上の画素から撮像画像信号を間引き読み出しして動画像を生成する間引き読み出し部を備える撮像装置。
19. 請求項１７又は請求項１８に記載の撮像装置であって、
    前記位相差検出画素の検出信号を用いてＡＦ処理を行うＡＦ処理部を備える撮像装置。

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