JP5677628B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン等の携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。

これら撮像装置では、主要な被写体に焦点を合わせる合焦制御方法として、コントラストＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式や位相差ＡＦ方式が採用されている。位相差ＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式に比べて合焦位置の検出を高速，高精度に行うことができるため、様々な撮像装置で多く採用されている。

例えば、特許文献１には、ＣＭＯＳイメージセンサに含まれる画素セルの一部を瞳分割用の画素セルとし、瞳分割用の画素セルから読み出した信号を用いて位相差ＡＦを行う撮像装置が開示されている。

日本国特開２０１０−２８８０８３号公報

ＣＭＯＳイメージセンサは、一般的に、画素セルのライン毎に露光期間をずらしながら各露光期間に対応する信号を順次読み出すローリングシャッタ方式で駆動される。このため、瞳分割用の画素セルを含む任意のラインから得られる信号群と、そのラインの次に並ぶ瞳分割用の画素セルを含むラインから得られる信号群とを取得し、それぞれの信号群に含まれる瞳分割用の画素セルの出力信号の相関演算を行ってデフォーカス量を算出すると、このデフォーカス量には、２つの信号群の露光期間のずれに起因する誤差が含まれることになる。この結果、位相差ＡＦを精度良く行うことができない。

特許文献１に記載の撮像装置は、位相差ＡＦを行うフレームでは、全ての画素セルを同時に露光開始することで、相関演算を行う２つの信号群の間に、露光期間のずれが生じないようにしている。この撮像装置によれば、位相差ＡＦを精度良く行うことができる。

しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置では、動画のフレームにおいて、全ての画素セルで同時に露光を開始するフレームと、画素セルのライン毎に露光開始をずらすフレームとが混在するため、撮影される動画に連続性がなくなり、ユーザに違和感を与えてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影画像に大きな影響を与えることなく、ローリングシャッタ駆動に起因する誤差のないデフォーカス量を算出することのできる撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第一画素セルを含みその複数の第一画素セルが行方向に決められた周期で配置される複数の第一の画素セル行と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第二画素セルを含みその複数の第二画素セルが上記行方向に上記周期で配置される複数の第二の画素セル行とを含み、上記第一の画素セル行及び上記第二の画素セル行が上記行方向に直交する列方向に交互に配列される撮像素子と、上記画素セル行毎に露光期間をずらし、各画素セル行に含まれる上記第一画素セル又は上記第二画素セルから、上記露光期間中の受光量に応じた信号を読み出す駆動を行う駆動部と、上記第一画素セルの出力信号と上記第二画素セルの出力信号とを用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、上記デフォーカス量算出部で算出されたデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御部と、を備え、上記列方向に並ぶ画素セル行を、上記列方向に続けて並ぶｎ個（ｎは偶数）の画素セル行ずつのグループであって、上記第一の画素セル行と上記第二の画素セル行を同数含むグループに分け、上記駆動部は、上記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方において隣り合う２つの画素セル行のその一方のグループにおける露光開始順を、上記２つのグループの他方においてその２つの画素セル行と対応する位置にある２つの画素セル行のその他方のグループにおける露光開始順とは逆にする駆動を行うものである。

本発明の撮像方法は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第一画素セルを含みその複数の第一画素セルが行方向に決められた周期で配置される複数の第一の画素セル行と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第二画素セルを含みその複数の第二画素セルが上記行方向に上記周期で配置される複数の第二の画素セル行とを含み、上記第一の画素セル行及び上記第二の画素セル行が上記行方向に直交する列方向に交互に配列される撮像素子に対し、上記画素セル行毎に露光期間をずらし、各画素セル行に含まれる上記第一画素セル又は上記第二画素セルから、上記露光期間中の受光量に応じた信号を読み出す駆動を行う駆動ステップと、上記第一画素セルの出力信号と上記第二画素セルの出力信号とを用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、算出した上記デフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップと、を備え、上記列方向に並ぶ画素セル行を、上記列方向に続けて並ぶ偶数個の画素セル行ずつのグループであって、上記第一の画素セル行と上記第二の画素セル行を同数含むグループに分け、上記駆動ステップでは、上記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方において隣り合う２つの画素セル行のその一方のグループにおける露光開始順を、上記２つのグループの他方においてその２つの画素セル行と対応する位置にある２つの画素セル行のその他方のグループにおける露光開始順とは逆にする駆動を行うものである。

本発明によれば、撮影画像に大きな影響を与えることなく、ローリングシャッタ駆動に起因する誤差のないデフォーカス量を算出することのできる撮像装置及び撮像方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図 図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の構成を示す平面模式図 単位グループに属する位相差検出用画素セルを含む４つの画素セル行を示す図 単位グループに属する位相差検出用画素セルを含む８つの画素セル行を示す図 単位グループに属する位相差検出用画素セルを含む１２個の画素セル行を示す図 図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａを示す図 図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｂを示す図 撮像装置としてのスマートフォンの構成を示す図 図８に示すスマートフォンの内部構成を示すブロック図

以下、本発明の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を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。

図１に示すデジタルカメラの撮像系は、撮影光学系としての撮影レンズ１と、ＣＭＯＳイメージセンサ等のＭＯＳ型の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２とを備えている。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御する。また、システム制御部１１は、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１に含まれるフォーカスレンズの位置を調整したり、撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置の調整を行ったりする。更に、システム制御部１１は、絞り駆動部９を介して絞り２の開口量を制御することにより、露光量の調整を行う。

また、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。

デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。アナログ信号処理部６及びＡ／Ｄ変換回路７は固体撮像素子５に内蔵されることもある。

更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される撮像画像信号に対し、補間演算、ガンマ補正演算、及びＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された撮影画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、デフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２とを備えている。メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、圧縮伸張処理部１８、デフォーカス量算出部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の構成を示す平面模式図である。

固体撮像素子５は、行方向Ｘ及びこれに直交する列方向Ｙに二次元状に配列された多数の画素セル５１（図中の各正方形のブロック）を備えている。

各画素セル５１は、フォトダイオード等の光電変換部と、この光電変換部上方に形成されたカラーフィルタと、光電変換部に蓄積された信号電荷に応じた信号を出力する信号出力回路とを含む。

信号出力回路は、良く知られているＭＯＳ回路であり、例えば、光電変換部に蓄積された電荷が転送される電荷蓄積部と、光電変換部の電荷を電荷蓄積部に転送するための転送トランジスタと、電荷蓄積部の電位をリセットするリセットトランジスタと、電荷蓄積部の電位に応じた信号を出力する出力トランジスタと、出力トランジスタから出力信号線に信号を選択的に出力させるための行選択トランジスタとを含んで構成される。

図２では、赤色光を透過するカラーフィルタを含む画素セル５１には“Ｒ”の文字を付し、緑色光を透過するカラーフィルタを含む画素セル５１には“Ｇ”の文字を付し、青色光を透過するカラーフィルタを含む画素セル５１には“Ｂ”の文字を付している。

多数の画素セル５１は、行方向Ｘに並ぶ複数の画素セル５１からなる画素セル行を、列方向Ｙに複数個並べた配列となっている。そして、奇数行の画素セル行と偶数行の画素セル行は、各画素セル行の画素セル５１の配列ピッチの略１／２、行方向Ｘにずれている。

奇数行の画素セル行の各画素セル５１に含まれるカラーフィルタの配列は全体としてベイヤ配列となっている。また、偶数行の画素セル行の各画素セル５１に含まれるカラーフィルタの配列も全体としてベイヤ配列となっている。奇数行にある画素セル５１と、この画素セル５１に対して右下に隣接する、この画素セル５１と同色光を検出する画素セル５１とがペア画素を構成する。

このような画素セル配列の固体撮像素子５によれば、ペア画素を構成する２つの画素セル５１の出力信号を加算することでカメラの高感度化を図ったり、ペア画素を構成する２つの画素セル５１の露光時間を変え、かつ、この２つの画素セル５１の出力信号を加算することでカメラの広ダイナミックレンジ化を図ったりすることができる。

固体撮像素子５では、多数の画素セル５１のうちの一部が位相差検出用画素セルとなっている。位相差検出用画素セルは、撮影レンズ１の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方（例えば瞳領域の右半分を通過した光束）を受光し受光量に応じた信号を出力する位相差検出用画素セル（符号５１Ｒで示す）と、当該一対の光束の他方（例えば瞳領域の左半分を通過した光束）を受光し受光量に応じた信号を出力する位相差検出用画素セル（符号５１Ｌで示す）とを含む。

画素セル５１の光電変換部上方には、遮光膜が設けられ、この遮光膜には、光電変換部の受光面積を規定する開口が形成されている。位相差検出用画素セル５１Ｒ及び位相差検出用画素セル５１Ｌ以外の通常の画素セル５１の開口（図２において符号ａで示す）の中心は、通常の画素セル５１の光電変換部の中心（正方形のブロックの中心）と一致している。なお、図２では、図を簡略化するために、通常の画素セル５１については一部のみに開口ａを図示している。

これに対し、位相差検出用画素セル５１Ｒの開口（図２において符号ｃで示す）の中心は、位相差検出用画素セル５１Ｒの光電変換部の中心に対し右側に偏心している。

位相差検出用画素セル５１Ｌの開口（図２において符号ｂで示す）の中心は、位相差検出用画素セル５１Ｌの光電変換部の中心に対して左側に偏心している。

固体撮像素子５では、緑色のカラーフィルタが搭載される画素セル５１の一部が位相差検出用画素セル５１Ｒ及び位相差検出用画素セル５１Ｌとなっている。勿論、他の色のカラーフィルタが搭載される画素セルを位相差検出用画素セルとしてもよい。

位相差検出用画素セル５１Ｒは、偶数行の画素セル行の一部（図２の例では、３画素セル行おきに並ぶ４つの画素セル行）において、行方向Ｘに予め決められた周期（図２の例では３つの画素セルおき）で配置されている。

位相差検出用画素セル５１Ｌは、奇数行の画素セル行の一部（位相差検出用画素セル５１Ｒを含む画素セル行の隣にある画素セル行）において、行方向Ｘに、位相差検出用画素セル５１Ｒと同じ周期で配置されている。

このような構成により、遮光膜の開口ｂを通って画素セル５１Ｌに受光される光は、撮影レンズ１の左側からの光、すなわち被写体を左眼で見た方向から来た光が主となり、遮光膜の開口ｃを通って画素セル５１Ｒに受光される光は、撮影レンズ１の右側からの光、すなわち被写体を右眼で見た方向から来た光が主となる。

即ち、全ての位相差検出用画素セル５１Ｒによって、被写体を右眼で見た撮像画像信号を得ることができ、全ての位相差検出用画素セル５１Ｌによって、被写体を左眼で見た撮像画像信号を得ることができる。このため、両者を組み合わせることで、被写体の立体画像データを生成したり、両者を相関演算することで位相差情報を生成したりすることが可能になる。

なお、位相差検出用画素セル５１Ｒと位相差検出用画素セル５１Ｌは、遮光膜の開口を逆方向に偏心させることで、撮影レンズ１の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光できるようにして位相差情報を得られるようにしているが、位相差情報を得るための構造はこれに限らず、よく知られているものを採用することができる。

固体撮像素子５は、更に、垂直走査回路５２と水平走査回路５３を備える。

垂直走査回路５２は、各画素セル５１に含まれる信号出力回路の転送トランジスタ、リセットトランジスタ、及び行選択トランジスタのオンオフ制御を行う。

水平走査回路５３は、列方向Ｙに並ぶ画素セル５１からなる画素セル列毎に設けられる出力信号線に接続され、画素セル行にある各画素セル５１から出力信号線に出力された出力信号を順次、固体撮像素子５外部に出力する。

垂直走査回路５２及び水平走査回路５３は、図１に示した撮像素子駆動部１０の指示にしたがって動作する。撮像素子駆動部１０は、画素セル行毎に露光期間を一定時間ずらす、所謂ローリングシャッタ方式で固体撮像素子５を駆動する。

画素セル行の各画素セル５１の露光期間は、当該各画素セル５１のリセットトランジスタをオンにして、当該各画素セル５１に含まれる電荷蓄積部の電位をリセットした時点で開始され、当該各画素セル５１に含まれる転送トランジスタをオンにして、当該各画素セル５１の光電変換部に蓄積された電荷の電荷蓄積部への転送が完了した時点で終了される。撮像素子駆動部１０は、この露光期間の開始タイミングを画素セル行毎にずらすように垂直走査回路５２を制御する。

図１に示すデフォーカス量算出部１９は、位相差検出用画素セル５１Ｌ及び位相差検出用画素セル５１Ｒから読み出される出力信号群を用いて、撮影レンズ１の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向、すなわちデフォーカス量を算出する。

図１に示すシステム制御部１１は、デフォーカス量算出部１９によって算出されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを合焦位置に制御して、撮像レンズ１の合焦状態を制御する合焦制御部としての機能を果たす。

デフォーカス量算出部１９は、位相差検出用画素セル５１Ｒを含む画素セル行を第一の画素セル行といい、位相差検出用画素セル５１Ｌを含む画素セル行を第二の画素セル行というと、列方向Ｙに交互に並ぶ２個の第一の画素セル行及び２個の第二の画素セル行からなるグループを単位グループとして、単位グループ毎にデフォーカス量の算出を行う。そして、全ての単位グループについて算出したデフォーカス量を用いて、最終的なデフォーカス量を算出する。例えば、全ての単位グループについて算出したデフォーカス量の平均値を最終的なデフォーカス量とする。

図３は、単位グループに属する位相差検出用画素セルを含む４つの画素セル行を示す図である。図３に示す画素セル行Ｌ１は、図２において上から１番目にある画素セル行であり、図３に示す画素セル行Ｌ２は、図２において上から２番目にある画素セル行であり、図３に示す画素セル行Ｌ１Ａは、図２において上から９番目にある画素セル行であり、図３に示す画素セル行Ｌ２Ａは、図２において上から１０番目にある画素セル行である。

以下では、画素セル行Ｌ１と画素セル行Ｌ２からなるグループを分割グループＢＧ１といい、画素セル行Ｌ１Ａと画素セル行Ｌ２Ａからなるグループを分割グループＢＧ２という。

デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ１に含まれる位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群に対する、分割グループＢＧ１に含まれる位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群の位相差θａを、これら２つの出力信号群の相関演算により算出する。

また、デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ２に含まれる位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群に対する、分割グループＢＧ２に含まれる位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群の位相差θｂを、これら２つの出力信号群の相関演算により算出する。

位相差θａには、画素セル行Ｌ１の位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群に対する、画素セル行Ｌ１の位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群の位相差成分α１と、画素セル行Ｌ１と画素セル行Ｌ２の露光期間のずれに起因する位相差の誤差成分β１とが含まれる。

位相差θｂには、画素セル行Ｌ２Ａの位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群に対する、画素セル行Ｌ１Ａの位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群の位相差成分α２と、画素セル行Ｌ１Ａと画素セル行Ｌ２Ａの露光期間のずれに起因する位相差の誤差成分β２とが含まれる。

ここで、位相差成分α１と位相差成分α２は、単位グループに含まれる４つの画素セル行が近い位置にあるために、それぞれの符号を無視した絶対値は同じと見なすことができる。一方、位相差成分α１と位相差成分α２は、相関演算の基準とする出力信号群が逆であるため、その符号は逆となる。

また、一般的なローリングシャッタ方式では、図２において上にある画素セル行から、画素セル行の並び順にしたがって、露光期間を一定時間ずつずらしていく駆動が行われる。このため、図３に示す単位グループにおいて、画素セル行Ｌ１と画素セル行Ｌ２の露光期間のずれ時間と、画素セル行Ｌ１Ａと画素セル行Ｌ２Ａの露光期間のずれ時間とは同じとなり、誤差成分β１と誤差成分β２は、符号を無視した絶対値は同じとなるが、符号が逆になる。

つまり、一般的なローリングシャッタ方式で固体撮像素子５の各画素セルから出力信号を読み出した場合においては、上記算出される位相差θａ，θｂは以下のように表される。

θａ＝α１＋β１
θｂ＝−α２−β２＝−α１−β１

θａとθｂを加算すれば、誤差成分β１を相殺することができる。しかし、この場合には、位相差成分α１も相殺されてしまうため、正確な位相差情報を得ることができない。一方、θａとθｂの差分を求めると、位相差成分は残すことはできるが、誤差成分を相殺することはできない。

そこで、本実施形態では、θｂ＝−α１＋β１となるように固体撮像素子５を駆動し、更に、デフォーカス量算出部１９において位相差θａと位相差θｂの差分を演算することにより、誤差成分を打消して、位相差情報を得るようにしている。

具体的には、撮像素子駆動部１０は、図３に示す単位グループにおける各画素セル行の露光期間の開始順を、画素セル行Ｌ１→画素セル行Ｌ２→画素セル行Ｌ２Ａ→画素セル行Ｌ１Ａとする駆動を行う。このような駆動により、θｂ＝−α１＋β１とすることができる。

このため、デフォーカス量算出部１９において、θａ−θｂ、又は、θｂ−θａの演算を行うことで、誤差成分を相殺して、位相差成分に対応する情報のみを得ることができる。デフォーカス量算出部１９は、この情報に基づいて、単位グループにおけるデフォーカス量を算出する。

なお、θａ＝α１−β１とし、θｂ＝−α１−β１となるように固体撮像素子５を駆動することでも、位相差θａと位相差θｂの差分の演算により、誤差成分を相殺することができる。つまり、図３に示す単位グループにおける各画素セル行の露光期間の開始順は、画素セル行Ｌ２→画素セル行Ｌ１→画素セル行Ｌ１Ａ→画素セル行Ｌ２Ａとしてもよい。

以上のように、デフォーカス量算出部１９は、単位グループを構成する２つの分割グループの一方については、位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群を基準にして位相差を算出し、他方については、位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群を基準にして位相差を算出し、これら２つの位相差の差分に基づいてデフォーカス量を算出する。

また、撮像素子駆動部１０は、各分割グループにおける２つの画素セル行の露光期間の開始順を、一方の分割グループについては画素セル行の列方向Ｙへの並び順と一致させ、他方の分割グループについては画素セル行の列方向Ｙへの並び順とは逆順とする駆動を行う。これにより、上記２つの位相差の差分に、露光期間のずれに起因する誤差成分が含まれるのを防ぐことができ、正確なデフォーカス量の算出が可能になる。

また、このデジタルカメラは、ライブビュー画像表示のための動画撮影時において、デフォーカス量を算出するための撮像フレームと、その他の撮像フレームとで固体撮像素子５の駆動を変更する。デフォーカス量を算出するための撮像フレームは、各画素セル行の露光期間をずらす点では、他の撮像フレームと一致するため、従来技術のように、動画撮影の途中で駆動方法が大きく変わることはなく、動画の画質劣化を防止することができる。

図２の例では、固体撮像素子５が２つの単位グループ有しているが、単位グループは１つ以上有していれば、原理的には位相差ＡＦが可能である。

次に、デフォーカス量算出部１９によるデフォーカス量の算出方法の変形例を説明する。

（第一の変形例）
第一の変形例では、デフォーカス量算出部１９は、列方向Ｙに交互に並ぶ４個の第一の画素セル行及び４個の第二の画素セル行からなるグループを単位グループとして、単位グループ毎にデフォーカス量の算出を行う。

図４は、単位グループに属する位相差検出用画素セルを含む８つの画素セル行を示す図である。図４に示す画素セル行Ｌ１は、図２において上から１番目にある画素セル行であり、図４に示す画素セル行Ｌ２は、図２において上から２番目にある画素セル行であり、図４に示す画素セル行Ｌ３は、図２において上から９番目にある画素セル行であり、図４に示す画素セル行Ｌ４は、図２において上から１０番目にある画素セル行である。

また、図４に示す画素セル行Ｌ１Ａは、図２において上から１７番目にある画素セル行であり、図４に示す画素セル行Ｌ２Ａは、図２において上から１８番目にある画素セル行であり、図４に示す画素セル行Ｌ３Ａは、図２において上から２５番目にある画素セル行であり、図４に示す画素セル行Ｌ４Ａは、図２において上から２６番目にある画素セル行である。

以下では、画素セル行Ｌ１〜Ｌ４からなるグループを分割グループＢＧ１Ａといい、画素セル行Ｌ１Ａ〜Ｌ４Ａからなるグループを分割グループＢＧ２Ａという。

デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ１Ａに含まれる位相差検出用画素セル５１Ｌのうち、列方向Ｙにおける位置が同じである図４中の矢印で結んだ２つの位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号を加算して得られる出力信号群を、分割グループＢＧ１Ａにおける位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群とする。

また、デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ１Ａに含まれる位相差検出用画素セル５１Ｒのうち、列方向Ｙにおける位置が同じである図４中の矢印で結んだ２つの位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号を加算して得られる出力信号群を、分割グループＢＧ１Ａにおける位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群とする。

そして、デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ１Ａにおける位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群に対する、位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群の位相差θａＡを、これら２つの出力信号群の相関演算により算出する。

分割グループＢＧ２Ａについても同様に、デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ２Ａに含まれる位相差検出用画素セル５１Ｌのうち、列方向Ｙにおける位置が同じ位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号を加算し、分割グループＢＧ２Ａに含まれる位相差検出用画素セル５１Ｒのうち、列方向Ｙにおける位置が同じ位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号を加算する。

そして、デフォーカス量算出部１９は、位相差検出用画素セル５１Ｒについて加算により生成した出力信号群に対する、位相差検出用画素セル５１Ｌについて加算により生成した出力信号群の位相差θｂＡを、これら２つの出力信号群の相関演算により算出する。

撮像素子駆動部１０は、分割グループＢＧ１Ａについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、各画素セル行の並び順と同じである、画素セル行Ｌ１→画素セル行Ｌ２→画素セル行Ｌ３→画素セル行Ｌ４の順とする。

一方、撮像素子駆動部１０は、分割グループＢＧ２Ａについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、各画素セル行の並び順とは異なる、画素セル行Ｌ２Ａ→画素セル行Ｌ１Ａ→画素セル行Ｌ４Ａ→画素セル行Ｌ３Ａの順とする。

そして、デフォーカス量算出部１９は、θａＡ−θｂＡ、又は、θｂＡ−θａＡの演算を行って得られる情報に基づいて、単位グループにおけるデフォーカス量を算出する。

上述したように単位グループ内での画素セル行の露光期間の開始順を決め、更に、θａＡ−θｂＡ、又は、θｂＡ−θａＡの演算を行うことで、露光期間のずれによる誤差成分を相殺することができるため、デフォーカス量の算出精度を高めることができる。

第一の変形例によれば、被写体が暗い場合であっても、２つの位相差検出用画素セルの出力信号を加算した信号同士で相関演算を行うため、感度を上げて相関演算結果の精度を向上させることができる。

なお、図４において矢印で結んだ２つの位相差検出用画素セルの出力信号を加算した信号は、固体撮像素子５内で２つの位相差検出用画素セルの蓄積電荷同士を混合したり、２つの位相差検出用画素セルの出力信号同士を加算したりして得てもよい。また、２つの位相差検出用画素セルからは独立に出力信号を取得し、アナログ信号処理部６において、２つの出力信号を加算するようにしてもよい。

また、撮像素子駆動部１０は、分割グループＢＧ１Ａについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、画素セル行Ｌ１→画素セル行Ｌ３→画素セル行Ｌ２→画素セル行Ｌ４の順とし、分割グループＢＧ２Ａについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、画素セル行Ｌ２Ａ→画素セル行Ｌ４Ａ→画素セル行Ｌ１Ａ→画素セル行Ｌ３Ａの順としても、同様の効果を得ることができる。

ここでは、出力信号の加算数を２つとしたが、加算数は３つ以上とすることもできる。加算数を３とするときの例を以下の第二の変形例で説明する。

（第二の変形例）
第二の変形例では、デフォーカス量算出部１９は、列方向Ｙに交互に並ぶ６個の第一の画素セル行及び６個の第二の画素セル行からなるグループを単位グループとして、単位グループ毎にデフォーカス量の算出を行う。

図５は、単位グループに属する位相差検出用画素セルを含む１２個の画素セル行を示す図である。以下では、図５における上半分の６個の画素セル行（画素セル行Ｌ１〜Ｌ６）からなるグループを分割グループＢＧ１ＡＡといい、残りの６個の画素セル行（画素セル行Ｌ１Ａ〜Ｌ６Ａ）からなるグループを分割グループＢＧ２ＡＡという。

デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ１ＡＡに含まれる位相差検出用画素セル５１Ｌのうち、列方向Ｙにおける位置が同じである図５中の破線で囲んだ３つの位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号を加算する。

また、デフォーカス量算出部１９は、分割グループＢＧ１ＡＡに含まれる位相差検出用画素セル５１Ｒのうち、列方向Ｙにおける位置が同じである図５中の破線で囲んだ３つの位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号を加算する。

そして、デフォーカス量算出部１９は、位相差検出用画素セル５１Ｌについて加算により生成した出力信号群に対する、位相差検出用画素セル５１Ｒについて加算により生成した出力信号群の位相差θａＡＡを、これら２つの出力信号群の相関演算により算出する。

分割グループＢＧ２ＡＡについても同様に、デフォーカス量算出部１９は、図５中の破線で囲んだ位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号を加算し、図５中の破線で囲んだ位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号を加算する。

そして、デフォーカス量算出部１９は、位相差検出用画素セル５１Ｒについて加算により生成した出力信号群に対する、位相差検出用画素セル５１Ｌについて加算により生成した出力信号群の位相差θｂＡＡを、これら２つの出力信号群の相関演算により算出する。

撮像素子駆動部１０は、分割グループＢＧ１ＡＡについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、各画素セル行の並び順と同じである、画素セル行Ｌ１→画素セル行Ｌ２→画素セル行Ｌ３→画素セル行Ｌ４→画素セル行Ｌ５→画素セル行Ｌ６の順とする。一方、撮像素子駆動部１０は、分割グループＢＧ２ＡＡについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、各画素セル行の並び順とは異なる、画素セル行Ｌ２Ａ→画素セル行Ｌ１Ａ→画素セル行Ｌ４Ａ→画素セル行Ｌ３Ａ→画素セル行Ｌ６Ａ→画素セル行Ｌ５Ａの順とする。

又は、撮像素子駆動部１０は、分割グループＢＧ１ＡＡについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、画素セル行Ｌ１→画素セル行Ｌ３→画素セル行Ｌ５→画素セル行Ｌ２→画素セル行Ｌ４→画素セル行Ｌ６の順とし、分割グループＢＧ２ＡＡについては、各画素セル行の露光期間の開始順を、画素セル行Ｌ２Ａ→画素セル行Ｌ４Ａ→画素セル行Ｌ６Ａ→画素セル行Ｌ１Ａ→画素セル行Ｌ３Ａ→画素セル行Ｌ５Ａの順とする。

そして、デフォーカス量算出部１９は、θａＡＡ−θｂＡＡ、又は、θｂＡＡ−θａＡＡの演算を行って得られる情報に基づいて、単位グループにおけるデフォーカス量を算出する。

この変形例においても、撮像素子駆動部１０が、θａＡＡ−θｂＡＡ、又は、θｂＡＡ−θａＡＡの演算の結果に、露光期間のずれに起因する誤差成分が含まれないように、上述したように分割グループＢＧ１ＡＡと分割グループＢＧ２ＡＡとで画素セル行の露光期間の開始順を異ならせることで、正確なデフォーカス量の算出が可能となる。

なお、更に加算数を増やす場合は、加算数を１つ増やす毎に、各分割グループに１つの第一の画素セル行及び１つの第二の画素セル行を追加すればよい。

以上のように、デフォーカス量算出部１９は、列方向Ｙに交互に並ぶ｛２（ｎ＋１）｝（ｎは正の整数）個の第一の画素セル行及び｛２（ｎ＋１）｝個の第二の画素セル行からなる単位グループ毎にデフォーカス量の算出を行う。デフォーカス量算出部１９は、単位グループを、列方向Ｙに続けて並ぶ｛２（ｎ＋１）｝個の画素セル行からなる分割グループと、列方向Ｙに続けて並ぶ｛２（ｎ＋１）｝の画素セル行からなる分割グループとの２つの分割グループに分ける。そして、一方の分割グループについては、位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群に対する位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群の位相差を算出し、他方の分割グループについては、位相差検出用画素セル５１Ｌの出力信号群に対する位相差検出用画素セル５１Ｒの出力信号群の位相差を算出し、算出した２つの位相差の差分に基づいてデフォーカス量を算出する。

撮像素子駆動部１０は、この２つの位相差の差分に、画素セル行の露光期間のずれに起因する誤差成分が含まれるのを防ぐように、各分割グループにおいて対応する位置にある２つの画素セル行（分割グループ内における並び位置が同じである２つの画素セル行）の各分割グループにおける露光期間の開始順を異ならせる駆動を行うことで、画素セル行毎の露光期間のずれに起因する誤差のないデフォーカス量の算出が可能になる。

なお、出力信号の加算を行わない場合、即ち、上記ｎが０のときは、一方の分割グループに属する２つの画素セル行の間にある画素セル行の数と、他方の分割グループに属する２つの画素セル行の間にある画素セル行の数とを同じにする必要がある。

また、上記ｎが１以上のときは、第一の画素セル行とこの隣に並ぶ第二の画素セル行とをペアとしたとき、一方の分割グループに属する複数のペアにおいて、各ペアにおける第一の画素セル行と第二の画素セル行との間にある画素セル行の数を同じにし、ペア間にある画素セル行の数を同じにする必要がある。

上記条件を満たしていれば、全ての単位グループにおいて、第一の画素セル行と第二の画素セル行の配列間隔を同じにする必要はない。

図６は、図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ａを示す図である。固体撮像素子５ａは、位相差検出用画素セル５１Ｒと位相差検出用画素セル５１Ｌの配置を変更した点を除いては固体撮像素子５と同じ構成である。

図６では、画素セル行Ｌ１と画素セル行Ｌ２を間に画素セル行を挟まずに配置し、画素セル行Ｌ３と画素セル行Ｌ４を間に画素セル行を挟まずに配置している。一方、画素セル行Ｌ５と画素セル行Ｌ６は間に画素セル行を２つ挟んで配置し、画素セル行Ｌ７と画素セル行Ｌ８は間に画素セル行を２つ挟んで配置している。

このように、画素セル行Ｌ１〜Ｌ４からなる単位グループと、画素セル行Ｌ５〜Ｌ８からなる単位グループとで、位相差検出用画素セルを含む画素セル行の列方向Ｙにおける配置間隔（配置密度）を変えている。このようにすることで、例えば、画素セル５１が配置される領域において中央部分は配置密度を大きくし、周辺部分は配置密度を小さくするといった構成が可能となり、応用範囲の広い撮像素子を実現することができる。なお、配置密度の異なる３種類以上の単位グループを設ける構成としてもよい。

ここまでは、画素セル５１がいわゆるハニカム配列されたものを例にしたが、画素セル５１が正方格子状に配列された固体撮像素子にも本発明は適用可能である。

図７は、図２に示す固体撮像素子５の変形例である固体撮像素子５ｂを示す図である。

固体撮像素子５ｂは、行方向Ｘと列方向Ｙに正方格子状に配列された多数の画素セル５１Ａと、垂直走査回路５２と、水平走査回路５３とを備える。画素セル５１Ａの構成は画素セル５１と同じであり、カラーフィルタの配列はベイヤ配列となっている。

多数の画素セル５１Ａは、遮光膜の開口ａが偏心していない通常の画素セル５１Ａと、偏心した開口ｄ，ｅを有する位相差検出用画素セルとを含む。開口ｄを有する画素セル５１Ａが位相差検出用画素セル５１Ｌに対応し、開口ｅを有する画素セル５１Ａが位相差検出用画素セル５１Ｒに対応している。

このような構成の固体撮像素子５ｂでも、上述してきたデフォーカス量の算出方法と固体撮像素子５の駆動方法を組み合わせることで、正確なデフォーカス量を算出することができる。

ここまでは、多数の画素セルの一部を位相差検出用画素セルとした固体撮像素子を例にしたが、多数の画素セルの全てを位相差検出用画素セルとした固体撮像素子であってもよい。例えば、図２において、奇数行の画素セル行の各画素セルを位相差検出用画素セル５１Ｌとし、偶数行の画素セル行の各画素セルを位相差検出用画素セル５１Ｒとしたものを用いてもよい。

この場合は、偶数行の位相差検出用画素セル５１Ｒから得られる撮像画像信号と、奇数行の位相差検出用画素セル５１Ｌから得られる撮像画像信号とを組み合わせて立体視可能な立体画像データを生成することが可能になる。また、位相差ＡＦを行うときは、複数の単位グループを予め設定しておき、単位グループ毎にデフォーカス量を算出して合焦制御すればよい。

次に、撮像装置としてスマートフォンの構成について説明する。

図８は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。図８に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。

図９は、図８に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。図９に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。

無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信や、Ｗｅｂデータやストリーミングデータなどの受信を行う。

表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像及び動画像）や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。

表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを表示デバイスとして用いたものである。

操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。

図８に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。

係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。

なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。

通話部２１１は、スピーカ２０５やマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。また、図８に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。

操作部２０７は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図８に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。

記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラムや制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称や電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータや、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの格納媒体を用いて実現される。

外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４など）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）など）により直接的又は間接的に接続するためのものである。

スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）やＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホンなどがある。外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達することや、スマートフォン２００の内部のデータが外部機器に伝送されるようにすることができる。

ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、当該スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０や外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。

モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサなどを備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向や加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。

電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。

主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラムや制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。

アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Ｗｅｂページを閲覧するＷｅｂブラウジング機能などがある。

また、主制御部２２０は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ（静止画像や動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。

更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコンや、スクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。

また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作や、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。

更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域や、ソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。

また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。

カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記録媒体２１、表示制御部２２、表示部２３、及び操作部１４以外の構成を含む。カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。図８に示すにスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。

また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することや、操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。

その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等などを付加して記録部２１２に記録したり、入出力部２１３や無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。

以上のような構成のスマートフォン２００においても、同様に、高精度の位相差ＡＦを行うことができる。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された撮像装置は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第一画素セルを含みその複数の第一画素セルが行方向に決められた周期で配置される複数の第一の画素セル行と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第二画素セルを含みその複数の第二画素セルが上記行方向に上記周期で配置される複数の第二の画素セル行とを含み、上記第一の画素セル行及び上記第二の画素セル行が上記行方向に直交する列方向に交互に配列される撮像素子と、上記画素セル行毎に露光期間をずらし、各画素セル行に含まれる上記第一画素セル又は上記第二画素セルから、上記露光期間中の受光量に応じた信号を読み出す駆動を行う駆動部と、上記第一画素セルの出力信号と上記第二画素セルの出力信号とを用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、上記デフォーカス量算出部で算出されたデフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御部と、を備え、上記列方向に並ぶ画素セル行を、上記列方向に続けて並ぶｎ個（ｎは偶数）の画素セル行ずつのグループであって、上記第一の画素セル行と上記第二の画素セル行を同数含むグループに分け、上記駆動部は、上記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方において隣り合う２つの画素セル行のその一方のグループにおける露光開始順を、上記２つのグループの他方においてその２つの画素セル行と対応する位置にある２つの画素セル行のその他方のグループにおける露光開始順とは逆にする駆動を行うものである。

開示された撮像装置は、上記デフォーカス量算出部が、上記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方のグループについては、上記第一の画素セル行に含まれる上記第一画素セルの出力信号群に対する、上記第二の画素セル行に含まれる上記第二画素セルの出力信号群の位相差を算出し、他方のグループについては、上記第二の画素セル行に含まれる上記第二画素セルの出力信号群に対する、上記第一の画素セル行に含まれる上記第一画素セルの出力信号群の位相差を算出し、算出した２つの位相差の差分に基づいてデフォーカス量を算出するものである。

開示された撮像装置は、上記ｎを２とした場合に、上記駆動部は、上記一方のグループにおける２つの画素セル行の露光期間の開始順はその２つの画素セル行の上記列方向への並び順と同じにし、上記他方のグループにおける２つの画素セル行の露光期間の開始順はその２つの画素セル行の上記列方向への並び順と逆順にするものである。

開示された撮像装置は、上記ｎを４以上とし、上記デフォーカス量算出部は、上記２つのグループの各々の上記列方向において同一位置にある上記第一の画素セルの出力信号同士を加算して得られる出力信号群と、その２つのグループの各々の上記列方向において同一位置にある上記第二の画素セルの出力信号同士を加算して得られる出力信号群とを用いて、その２つのグループの各々についての上記位相差を算出するものである。

開示された撮像装置は、上記第一の画素セル行と上記第一の画素セル行に近接する上記第二の画素セル行とによりペアが構成され、上記撮像素子は上記２つのグループからなる単位グループを複数有し、上記複数の単位グループは、上記ペアを構成する２つの画素セル行間の距離が異なる複数種類の単位グループを含むものである。

開示された撮像方法は、撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第一画素セルを含みその複数の第一画素セルが行方向に決められた周期で配置される複数の第一の画素セル行と、上記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第二画素セルを含みその複数の第二画素セル行が上記行方向に上記周期で配置される複数の第二の画素セル行とを含み、上記第一の画素セル行及び上記第二の画素セル行が上記行方向に直交する列方向に交互に配列される撮像素子に対し、上記画素セル行毎に露光期間をずらし、各画素セル行に含まれる上記第一画素セル又は上記第二画素セルから、上記露光期間中の受光量に応じた信号を読み出す駆動を行う駆動ステップと、上記第一画素セルの出力信号と上記第二画素セルの出力信号とを用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、算出した上記デフォーカス量に基づいて上記撮像光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップと、を備え、上記列方向に並ぶ画素セル行を、上記列方向に続けて並ぶ偶数個の画素セル行ずつのグループであって、上記第一の画素セル行と上記第二の画素セル行を同数含むグループに分け、上記駆動ステップでは、上記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方において隣り合う２つの画素セル行のその一方のグループにおける露光開始順を、上記２つのグループの他方においてその２つの画素セル行と対応する位置にある２つの画素セル行のその他方のグループにおける露光開始順とは逆にする駆動を行うものである。

開示された撮像方法は、上記デフォーカス量算出ステップでは、上記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方のグループについては、上記第一の画素セル行に含まれる上記第一画素セルの出力信号群に対する、上記第二の画素セル行に含まれる上記第二画素セルの出力信号群の位相差を算出し、他方のグループについては、上記第二の画素セル行に含まれる上記第二画素セルの出力信号群に対する、上記第一の画素セル行に含まれる上記第一画素セルの出力信号群の位相差を算出し、算出した２つの位相差の差分に基づいてデフォーカス量を算出するものである。

本発明によれば、撮影画像に大きな影響を与えることなく、ローリングシャッタ駆動に起因する誤差のないデフォーカス量を算出することができる撮像装置及び撮像方法を提供することができる。

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１２年６月７日出願の日本特許出願（特願２０１２−１２９８１５）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

５ 固体撮像素子
１０ 撮像素子駆動部
１９ デフォーカス量算出部
５１Ｌ，５１Ｒ 位相差検出用画素セル
５１ 通常の画素セル

Claims (7)

1. 撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第一画素セルを含み当該複数の第一画素セルが行方向に決められた周期で配置される複数の第一の画素セル行と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第二画素セルを含み当該複数の第二画素セルが前記行方向に前記周期で配置される複数の第二の画素セル行とを含み、前記第一の画素セル行及び前記第二の画素セル行が前記行方向に直交する列方向に交互に配列される撮像素子と、
   前記画素セル行毎に露光期間をずらし、各画素セル行に含まれる前記第一画素セル又は前記第二画素セルから、前記露光期間中の受光量に応じた信号を読み出す駆動を行う駆動部と、
   前記第一画素セルの出力信号と前記第二画素セルの出力信号とを用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出部と、
   前記デフォーカス量算出部で算出されたデフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の合焦状態を制御する合焦制御部と、を備え、
   前記列方向に並ぶ画素セル行を、前記列方向に続けて並ぶｎ個（ｎは偶数）の画素セル行ずつのグループであって、前記第一の画素セル行と前記第二の画素セル行を同数含むグループに分け、
   前記駆動部は、前記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方において隣り合う２つの画素セル行の当該一方のグループにおける露光開始順を、前記２つのグループの他方において当該２つの画素セル行と対応する位置にある２つの画素セル行の当該他方のグループにおける露光開始順とは逆にする駆動を行う撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記デフォーカス量算出部は、前記２つのグループの一方のグループについては、前記第一の画素セル行に含まれる前記第一画素セルの出力信号群に対する、前記第二の画素セル行に含まれる前記第二画素セルの出力信号群の位相差を算出し、他方のグループについては、前記第二の画素セル行に含まれる前記第二画素セルの出力信号群に対する、前記第一の画素セル行に含まれる前記第一画素セルの出力信号群の位相差を算出し、算出した２つの位相差の差分に基づいてデフォーカス量を算出する撮像装置。
3. 請求項１又は２記載の撮像装置であって、
   前記ｎを２とした場合に、前記駆動部は、前記一方のグループにおける２つの画素セル行の露光期間の開始順は当該２つの画素セル行の前記列方向への並び順と同じにし、前記他方のグループにおける２つの画素セル行の露光期間の開始順は当該２つの画素セル行の前記列方向への並び順と逆順にする撮像装置。
4. 請求項２記載の撮像装置であって、
   前記ｎを４以上とし、前記デフォーカス量算出部は、前記２つのグループの各々の前記列方向において同一位置にある前記第一画素セルの出力信号同士を加算して得られる出力信号群と、当該２つのグループの各々の前記列方向において同一位置にある前記第二画素セルの出力信号同士を加算して得られる出力信号群とを用いて、当該２つのグループの各々についての前記位相差を算出する撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記第一の画素セル行と前記第一の画素セル行に近接する前記第二の画素セル行とによりペアが構成され、
   前記撮像素子は前記２つのグループからなる単位グループを複数有し、
   前記複数の単位グループは、前記ペアを構成する２つの画素セル行間の距離が異なる複数種類の単位グループを含む撮像装置。
6. 撮影光学系の瞳領域の異なる部分を通過した一対の光束の一方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第一画素セルを含み当該複数の第一画素セルが行方向に決められた周期で配置される複数の第一の画素セル行と、前記一対の光束の他方を受光し受光量に応じた信号を出力する複数の第二画素セルを含み当該複数の第二画素セルが前記行方向に前記周期で配置される複数の第二の画素セル行とを含み、前記第一の画素セル行及び前記第二の画素セル行が前記行方向に直交する列方向に交互に配列される撮像素子に対し、前記画素セル行毎に露光期間をずらし、各画素セル行に含まれる前記第一画素セル又は前記第二画素セルから、前記露光期間中の受光量に応じた信号を読み出す駆動を行う駆動ステップと、
   前記第一画素セルの出力信号と前記第二画素セルの出力信号とを用いてデフォーカス量を算出するデフォーカス量算出ステップと、
   算出した前記デフォーカス量に基づいて前記撮影光学系の合焦状態を制御する合焦制御ステップと、を備え、
   前記列方向に並ぶ画素セル行を、前記列方向に続けて並ぶ偶数個の画素セル行ずつのグループであって、前記第一の画素セル行と前記第二の画素セル行を同数含むグループに分け、
   前記駆動ステップでは、前記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方において隣り合う２つの画素セル行の当該一方のグループにおける露光開始順を、前記２つのグループの他方において当該２つの画素セル行と対応する位置にある２つの画素セル行の当該他方のグループにおける露光開始順とは逆にする駆動を行う撮像方法。
7. 請求項６記載の撮像方法であって、
   前記デフォーカス量算出ステップでは、前記列方向に続けて並ぶ２つのグループの一方のグループについては、前記第一の画素セル行に含まれる前記第一画素セルの出力信号群に対する、前記第二の画素セル行に含まれる前記第二画素セルの出力信号群の位相差を算出し、他方のグループについては、前記第二の画素セル行に含まれる前記第二画素セルの出力信号群に対する、前記第一の画素セル行に含まれる前記第一画素セルの出力信号群の位相差を算出し、算出した２つの位相差の差分に基づいてデフォーカス量を算出する撮像方法。

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