JP5861257B2 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子に関し、特に位相差検出を行う撮像素子および撮像装置に関する。

近年、人物等の被写体を撮像して撮像画像を生成し、この生成された撮像画像を記録するデジタルスチルカメラ等の撮像装置が普及している。また、この撮像装置として、ユーザの撮影操作を簡便にするため、撮像時のフォーカス（ピント、焦点）調整を自動的に行うオートフォーカス（ＡＦ：Auto Focus）機能を備える撮像装置が広く普及している。

このような撮像装置として、例えば、撮像レンズを通過した光を瞳分割して１対の像を形成し、その形成された像の間隔を計測（位相差を検出）することによって撮像レンズの位置を決定する撮像装置が提案されている。例えば、受光素子が受光する被写体光の半分を遮光することにより瞳分割を行う位相差検出（焦点検出）用の画素（位相差検出画素）と、撮像画像の生成用の画素（画像生成画素）との両方の画素を１つの撮像素子に設ける撮像装置が提案されている。この撮像装置が位相差検出を行う場合には、位相差検出画素の信号から１対の像を形成し、その形成された像の間隔を計測することによってフォーカスのズレの量を算出する。続いて、撮像装置は、算出したフォーカスのズレの量に基づいて撮像レンズの移動量を算出し、算出した移動量に基づいて撮像レンズの位置を調整することによってフォーカスを合わせる（フォーカス調整）。

ここで、位相差検出および画像生成を精度良く行うために、位相差検出画素における集光位置と、画像生成画素における集光位置とを異なる位置にする撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この撮像装置では、位相差検出画素に備えられるマイクロレンズの特性と、画像生成画素に備えられるマイクロレンズの特性とを、レンズ厚やレンズ径やレンズ材料を変えることにより異なる特性にする。または、この撮像装置では、位相差検出画素におけるマイクロレンズと受光素子との間の距離と、画像生成画素におけるマイクロレンズと受光素子との間の距離とを異なるものにする。

特開２００９−１０９９６５号公報

上述の従来技術では、画像生成画素における集光位置を受光素子側に設定するとともに、位相差検出画素における集光位置を、画像生成画素における集光位置よりもマイクロレンズ側に設定する。

しかしながら、上記の従来技術では、位相差検出画素と画像生成画素との間で異なるレンズを備えたり、位相差検出画素の構造と画像生成画素の構造とで異なる構造にしたりするため、製造工程が複雑になる。製造工程が複雑になると、製造コストが上昇したり、製造工程における新たな問題が発生したりする。そこで、製造工程を複雑化せずに位相差検出画素の特性を向上させることが重要になる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、撮像素子における位相差検出画素の特性を向上させ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、画像生成画素におけるマイクロレンズと同じ特性を有する位相差検出画素におけるマイクロレンズと、上記位相差検出画素におけるマイクロレンズの結像点付近に配置されて当該マイクロレンズにより集光された被写体光の一部を遮光して瞳分割する第１遮光部と、上記第１遮光部と上記位相差検出画素におけるマイクロレンズとの間において当該マイクロレンズの端近傍を通過した被写体光を上記画像生成画素よりも多く遮光するように配置され、当該マイクロレンズの光軸から離れた場所を通過して当該マイクロレンズの理想的な結像点を外れて上記位相差検出画素における受光素子に入射する被写体光を遮光する第２遮光部とを具備し、上記第２遮光部の開口面積は、上記画像生成画素における遮光部の開口面積よりも小さく、上記第２遮光部の開口幅は、回折の影響が現れる境界の幅に設定され、上記位相差検出画素における受光素子は、上記位相差検出画素におけるマイクロレンズにより集光された被写体光を受光することにより位相差検出による合焦判定を行うための信号を生成する撮像素子である。これにより、マイクロレンズの端近傍を通過した被写体光を画像生成画素よりも多く遮光するように配置される第２遮光部が、マイクロレンズの光軸から離れた場所を通過してマイクロレンズの理想的な結像点を外れて受光素子に入射する被写体光を遮光するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２遮光部は、上記画像生成画素における遮光部を形成する遮光層と同一の層からなるようにしてもよい。これにより、第２遮光部と、画像生成画素における遮光部を形成する遮光層とを同一の層から形成させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２遮光部は、上記位相差検出画素におけるマイクロレンズと上記位相差検出画素における受光素子との間における光を遮光する層のうちの当該マイクロレンズに近接または隣接する層からなるようにしてもよい。これにより、マイクロレンズに近い光を遮光する層を第２遮光部とさせるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記位相差検出画素におけるマイクロレンズを、上記画像生成画素におけるマイクロレンズと同一形状とするようにしてもよい。これにより、位相差検出画素におけるマイクロレンズと、画像生成画素におけるマイクロレンズとを同一のものにさせるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２遮光部の開口面積に係る開口部の形状を、上記画像生成画素における遮光部の開口面積に係る開口部の形状と相似形、または、上記画像生成画素における遮光部の開口面積に係る開口部の一部が欠損した形状とするようにしてもよい。これにより、第２遮光部の開口面積に係る開口部の形状を、画像生成画素における遮光部の開口面積に係る開口部の形状の相似形、または、画像生成画素における遮光部の開口面積に係る開口部の一部が欠損した形状にさせるという作用をもたらす。

また、本発明の第２の側面は、画像生成画素におけるマイクロレンズと同じ特性を有する位相差検出画素におけるマイクロレンズと、上記位相差検出画素におけるマイクロレンズの結像点付近に配置されて当該マイクロレンズにより集光された被写体光の一部を遮光して瞳分割する第１遮光部と、上記第１遮光部と上記位相差検出画素におけるマイクロレンズとの間において当該マイクロレンズの端近傍を通過した被写体光を上記画像生成画素よりも多く遮光するように配置され、当該マイクロレンズの光軸から離れた場所を通過して当該マイクロレンズの理想的な結像点を外れて上記位相差検出画素における受光素子に入射する被写体光を遮光する第２遮光部とを備え、上記第２遮光部の開口面積は、上記画像生成画素における遮光部の開口面積よりも小さく、上記第２遮光部の開口幅は、回折の影響が現れる境界の幅に設定され、上記位相差検出画素における受光素子は、上記位相差検出画素におけるマイクロレンズにより集光された被写体光を受光することにより位相差検出による合焦判定を行うための信号を生成する撮像素子と、上記位相差検出画素が生成する信号に基づいて位相差検出による合焦判定を行う合焦判定部と、上記画像生成画素が生成する信号に基づいて画像を生成する画像生成部とを具備する撮像装置である。これにより、マイクロレンズの端近傍を通過した被写体光を画像生成画素よりも多く遮光するように配置される第２遮光部が、マイクロレンズの光軸から離れた場所を通過してマイクロレンズの理想的な結像点を外れて受光素子に入射する被写体光を遮光する撮像素子を用いて位相差検出を行わせるという作用をもたらす。

本発明によれば、撮像素子における位相差検出画素の特性を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００におけるペリクルミラー１６０の位置の例を模式的に示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における第２イメージセンサ２００に備えられる画素の配置の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態における画像生成画素および位相差検出画素の断面構成の一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態の画像生成画素における遮光層と、位相差検出画素における遮光層との間の違いの一例を示す模式図である。 本発明の第１の実施の位相差検出画素の遮光層における開口幅と、位相差検出特性との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態の位相差検出画素により生成されるスポット径の一例と、従来の位相差検出画素により生成されるスポット径の一例とを示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態として、位相差検出画素および画像生成画素における遮光層の開口形状の一例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（撮像制御：位相差検出画素の開口面積を画像生成画素の開口面積よりも小さくする例）
２．第２の実施の形態（撮像制御：位相差検出画素の開口形状と画像生成画素の開口形状の一例）

＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の機能構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。撮像装置１００は、被写体を撮像して画像データ（撮像画像）を生成し、生成された画像データを画像コンテンツ（静止画コンテンツまたは動画コンテンツ）として記録する撮像装置である。なお、以下では、画像コンテンツ（画像ファイル）として静止画コンテンツ（静止画ファイル）を記録する例を主に示す。

撮像装置１００は、レンズ部１１０と、操作受付部１２０と、制御部１３０と、第１イメージセンサ１４０と、第１信号処理部１５０とを備える。また、撮像装置１００は、ペリクルミラー１６０と、第２イメージセンサ２００と、第２信号処理部１７０と、記憶部１８１と、表示部１８２と、合焦判定部１８３と、駆動部１８４とを備える。

レンズ部１１０は、被写体からの光（被写体光）を集光するためのものである。このレンズ部１１０は、ズームレンズ１１１と、絞り１１２と、フォーカスレンズ１１３とを備える。

ズームレンズ１１１は、駆動部１８４の駆動により光軸方向に移動することにより焦点距離を変動させて、撮像画像に含まれる被写体の倍率を調整するものである。

絞り１１２は、駆動部１８４の駆動により開口の度合いを変化させて第１イメージセンサ１４０および第２イメージセンサ２００に入射する被写体光の光量を調整するための遮蔽物である。

フォーカスレンズ１１３は、駆動部１８４の駆動により光軸方向に移動することによりフォーカスを調整するものである。

操作受付部１２０は、ユーザからの操作を受け付けるものである。この操作受付部１２０は、例えば、シャッターボタン（図２に示すシャッターボタン１２１）が押下された場合には、その押下に関する信号を、操作信号として制御部１３０に供給する。

制御部１３０は、撮像装置１００における各部動作を制御するものである。例えば、この制御部１３０は、シャッターボタンが押下されて、静止画像の記録を開始するための操作信号を受け付けた場合には、静止画像の記録実行に関する信号（静止画像撮像動作信号）を、第１信号処理部１５０に供給する。また、制御部１３０は、表示部１８２にライブビューを表示する場合には、第２イメージセンサ２００が出力した信号に基づいてライブビュー画像を生成させるための信号（ライブビュー表示信号）を、第２信号処理部１７０に供給する。ここで、ライブビューとは、撮像装置１００に入射する被写体の像のリアルタイム表示である。また、制御部１３０は、位相差検出方式によりフォーカスの合焦判定を行う場合には、この合焦判定を行う動作（位相差検出動作）を示す信号（位相差検出動作信号）を、第２信号処理部１７０に供給する。ここで、位相差検出方式とは、撮像レンズを通過した光を瞳分割して１対の像を形成し、その形成された像の間隔（像の間のズレ量）を計測（位相差を検出）することによって合焦の度合いを検出する焦点検出方法である。

ペリクルミラー１６０は、レンズ部１１０を介して集光された被写体光を、２つに分割するものである。このペリクルミラー１６０は、例えば、半透過型の鏡であり、被写体光の３０％を反射することにより、被写体光を２つに分割する。ペリクルミラー１６０は、２つに分割した光の一方を第１イメージセンサ１４０に供給し、他方を第２イメージセンサ２００に供給する。

第１イメージセンサ１４０は、ペリクルミラー１６０で分割された被写体光の一方を受光して、受光した被写体光を電気信号に光電変換する撮像素子である。この第１イメージセンサ１４０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどにより実現される。第１イメージセンサ１４０には、受光した被写体光に基づいて撮像画像を生成するための信号を生成する画素（画像生成画素）のみが、ベイヤー配列により配置される。第１イメージセンサ１４０は、光電変換により発生した電気信号を第１信号処理部１５０に供給する。

第１信号処理部１５０は、第１イメージセンサ１４０から供給された電気信号に対して各種の信号処理を施すものである。この第１信号処理部１５０は、例えば、制御部１３０から静止画像撮像動作信号が供給されている場合には、各種の信号処理を施して、静止画像のデータ（静止画像データ）を生成する。そして、第１信号処理部１５０は、この生成した画像データを記憶部１８１に供給し、記憶部１８１に記憶させる。

記憶部１８１は、第１信号処理部１５０から供給された画像データを画像コンテンツ（画像ファイル）として記録するものである。例えば、この記憶部１８１として、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のディスクやメモリカード等の半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体（１または複数の記録媒体）を用いることができる。また、これらの記録媒体は、撮像装置１００に内蔵するようにしてもよく、撮像装置１００から着脱可能とするようにしてもよい。

第２イメージセンサ２００は、ペリクルミラー１６０で分割された被写体光の一方を受光して、受光した被写体光を電気信号に光電変換する撮像素子である。この第２イメージセンサ２００は、第１イメージセンサ１４０と同様に、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサにより実現される。第２イメージセンサ２００には、画像生成画素と、位相差検出を行うための信号を生成する画素（位相差検出画素）とが配置される。なお、第２イメージセンサ２００については、図３乃至図８を参照して説明する。第２イメージセンサ２００は、光電変換により発生した電気信号を第２信号処理部１７０に供給する。なお、第２イメージセンサ２００は、特許請求の範囲に記載の撮像素子の一例である。

第２信号処理部１７０は、第２イメージセンサ２００から供給された電気信号に対して各種の信号処理を施すものである。例えば、この第２信号処理部１７０は、制御部１３０から位相差検出動作信号が供給されている場合には、第２イメージセンサ２００における位相差検出画素からの出力信号に基づいて、位相差を検出するためのデータ（位相差検出用データ）を生成する。そして、第２信号処理部１７０は、その生成した位相差検出用データを合焦判定部１８３に供給する。また、第２信号処理部１７０は、制御部１３０からライブビュー表示信号が供給されている場合には、第２イメージセンサ２００における画像生成画素からの出力信号に基づいて、ライブビュー画像のデータ（ライブビュー画像データ）を生成する。そして、第２信号処理部１７０は、その生成したライブビュー画像データを表示部１８２に供給し、表示部１８２における表示画面にライブビューを表示させる。なお、第２信号処理部１７０は、特許請求の範囲に記載の画像生成部の一例である。

表示部１８２は、第２信号処理部１７０から供給された画像データに基づいて、画像を表示するものである。この表示部１８２は、例えば、カラー液晶パネルにより実現される。この表示部１８２は、例えば、第２信号処理部１７０からライブビュー画像データが供給された場合には、表示画面にライブビュー画像を表示する。

合焦判定部１８３は、第２信号処理部１７０から供給された位相差検出用データに基づいて、フォーカスを合わせる対象の物体（合焦対象物）に対してフォーカスが合っているか否か判定するものである。この合焦判定部１８３は、フォーカシングを行う領域（フォーカスエリア）における物体（合焦対象物）に対して合焦している場合には、合焦していることを示す情報を合焦判定結果情報として、駆動部１８４に供給する。また、この合焦判定部１８３は合焦対象物にフォーカスが合っていない場合には、フォーカスのズレの量（デフォーカス量）を算出し、その算出したデフォーカス量を示す情報を合焦判定結果情報として、駆動部１８４に供給する。

駆動部１８４は、ズームレンズ１１１、絞り１１２およびフォーカスレンズ１１３を駆動させるものである。例えば、駆動部１８４は、合焦判定部１８３から出力された合焦判定結果情報に基づいて、フォーカスレンズ１１３の駆動量を算出し、その算出した駆動量に応じてフォーカスレンズ１１３を移動させる。この駆動部１８４は、フォーカスが合っている場合には、フォーカスレンズ１１３の現在の位置を維持させる。また、駆動部１８４は、フォーカスがズレている場合には、デフォーカス量を示す合焦判定結果情報およびフォーカスレンズ１１３の位置情報に基づいて駆動量（移動距離）を算出し、その駆動量に応じてフォーカスレンズ１１３を移動させる。

［ペリクルミラーの位置例］
図２は、本発明の第１の実施の形態の撮像装置１００におけるペリクルミラー１６０の位置の例を模式的に示す断面図である。なお、同図では、撮像装置１００は、一眼カメラであることを想定して説明する。

同図には、撮像装置１００の断面図として、ボディ１０１と、交換レンズ１０５とが示されている。交換レンズ１０５は、撮像装置１００における着脱可能なレンズユニットであり、図１において示したレンズ部１１０に対応する。ボディ１０１は、撮像装置１００における撮像処理を行う本体であり、図１において示したレンズ部１１０以外の構成に対応する。ボディ１０１には、シャッターボタン１２１と、表示部１８２と、ペリクルミラー１６０と、第１イメージセンサ１４０と、第２イメージセンサ２００と、交換レンズ１０５とが示されている。

また、同図には、レンズ部１１０に備えられているレンズにおける光軸（光軸Ｌ１２）と、被写体光が通過する範囲を示す２つの線（線Ｌ１１およびＬ１３）とが示されている。なお、線Ｌ１１およびＬ１３に挟まれた範囲は、第１イメージセンサ１４０および第２イメージセンサ２００に入射する光が通過する範囲を示している。

ペリクルミラー１６０は、撮像装置１００に入射する被写体光を２つに分割するように配置される。例えば、光軸Ｌ１２に対して４５°となるように配置される。これにより、ペリクルミラー１６０は、被写体光の一部（例えば、３０％）を上方に反射する。

第１イメージセンサ１４０は、ペリクルミラー１６０を透過した被写体光を受光するように、ペリクルミラー１６０の先（被写体光の進行先）に光軸Ｌ１２に対して垂直に配置される。

第２イメージセンサ２００は、ペリクルミラー１６０が反射した被写体光を受光するように、ペリクルミラー１６０の上方に光軸Ｌ１２に対して水平（ペリクルミラー１６０が光軸Ｌ１２に対して４５°であるため）に配置される。

このように、撮像装置１００において、入射する被写体光を２つに分割するようにペリクルミラー１６０が配置される。また、２つに分割された被写体光をそれぞれ受光するように、第１イメージセンサ１４０および第２イメージセンサ２００がそれぞれ配置される。

［第２イメージセンサにおける画素の配置例］
図３は、本発明の第１の実施の形態における第２イメージセンサ２００に備えられる画素の配置の一例を示す模式図である。

同図では、上下方向をＹ軸とし、左右方向をＸ軸とするＸＹ軸を想定して説明する。また、同図において、左下隅をＸＹ軸における原点とし、下から上へ向かう方向をＹ軸の＋側とし、左から右へ向かう方向をＸ軸の＋側とする。なお、同図では、第２イメージセンサ２００における特定方向（撮像画像の水平方向（左右方向）に対応する方向）をＸ軸方向とし、特定方向と直交する直交方向（撮像画像の垂直方向（上下方向）に対応する方向）をＹ軸方向とする。また、この第２イメージセンサ２００における信号の読み出し方向は、Ｘ軸方向（行単位で読み出される）であるものとする。

同図では、説明の便宜上、第２イメージセンサ２００を構成する各画素のうちの一部の画素（１６行×１６列の画素）の領域（領域２１０）を用いて説明する。なお、第２イメージセンサ２００における画素の配置は、領域２１０において示す画素配置を１つの単位として、この単位に対応する画素配置（領域２１０に対応する画素配置）が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に繰り返される配置である。

同図では、１つの画素を１つの正方形で示す。なお、同図において、画像生成画素については、備えられるカラーフィルタを表す符号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を内に示した正方形により示す。すなわち、Ｒ画素２１１は、赤色（Ｒ）の光を透過するカラーフィルタにより赤色の光を受光する画素（Ｒ画素）を示し、Ｂ画素２１４は、青色（Ｂ）の光を透過するカラーフィルタにより青色の光を受光する画素（Ｂ画素）を示す。また、Ｇｒ画素２１２は、緑色（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタにより緑色の光を受光する画素（Ｇ画素）であって、Ｒ画素（Ｒ画素２１１）を含む行（ライン）におけるＧ画素を示す。同様に、Ｇｂ画素２１３は、緑色（Ｇ）の光を透過するカラーフィルタにより緑色の光を受光する画素（Ｇ画素）であって、Ｂ画素（Ｂ画素２１４）を含む行（ライン）におけるＧ画素を示す。

また、位相差検出画素については、白色の楕円が付加された灰色の正方形により示す。なお、位相差検出画素における白色の楕円については、入射光が受光素子により受光される側（瞳分割を行うための遮光層（瞳分割用遮光層）に開口部分がある側）を示す。ここで、同図において示す位相差検出画素（右開口位相差検出画素２１５、左開口位相差検出画素２１６、上開口位相差検出画素２１７、下開口位相差検出画素２１８）について説明する。

右開口位相差検出画素２１５は、右開口位相差検出画素２１５のマイクロレンズに入射する被写体光のうち射出瞳の右半分を通過した被写体光を遮光するように瞳分割用遮光層が形成される位相差検出画素である。すなわち、この右開口位相差検出画素２１５は、射出瞳の左右（Ｘ軸方向の＋−側）に瞳分割された光のうちの右半分の光を遮光し、左半分の瞳分割された光を受光する。

左開口位相差検出画素２１６は、左開口位相差検出画素２１６のマイクロレンズに入射する被写体光のうち射出瞳の左半分を通過した被写体光を遮光するように瞳分割用遮光層が形成される位相差検出画素である。すなわち、この左開口位相差検出画素２１６は、射出瞳の左右（Ｘ軸方向の＋−側）に瞳分割された光のうちの左半分の光を遮光し、右半分の瞳分割された光を受光する。また、左開口位相差検出画素２１６は、右開口位相差検出画素２１５と対に用いられることで、一対の像を形成する。

上開口位相差検出画素２１７は、上開口位相差検出画素２１７のマイクロレンズに入射する被写体光のうち射出瞳の上半分を通過した被写体光を遮光するように瞳分割用遮光層が形成される位相差検出画素である。すなわち、この上開口位相差検出画素２１７は、射出瞳の上下（Ｙ軸方向の＋−側）に瞳分割された光のうちの上半分の光を遮光し、下半分の瞳分割された光を受光する。

下開口位相差検出画素２１８は、下開口位相差検出画素２１８のマイクロレンズに入射する被写体光のうち射出瞳の下半分を通過した被写体光を遮光するように瞳分割用遮光層が形成される位相差検出画素である。すなわち、この下開口位相差検出画素２１８は、射出瞳の上下（Ｙ軸方向の＋−側）に瞳分割された光のうちの下半分の光を遮光し、上半分の瞳分割された光を受光する。また、下開口位相差検出画素２１８は、上開口位相差検出画素２１７と対に用いられることで、一対の像を形成する。

ここで、第２イメージセンサ２００における画素の配置について説明する。

第２イメージセンサ２００では、画像生成画素が配置される行（ライン）と位相差検出画素が配置される行（ライン）とが交互に配置される。すなわち、図３に示すように、ｙ軸方向に、画像生成画素、位相差検出画素、画像生成画素、位相差検出画素…と交互に配置される。また、第２イメージセンサ２００では、位相差検出画素が配置される行を除外して画像生成画素のみで配置をみると、Ｂ画素およびＧ画素が配置される行と、Ｒ画素およびＧ画素が配置される行とが交互になり、ベイヤー配列となる。

また、第２イメージセンサ２００では、右開口位相差検出画素２１５および左開口位相差検出画素２１６が配置されるラインと、上開口位相差検出画素２１７および下開口位相差検出画素２１８が配置されるラインとが、画像生成画素の行を挟んで交互になるように配置される。すなわち、位相差検出画素は、同一方向（読み出し方向（左右）または読み出し方向に直交する方向（上下））に瞳分割を行う位相差検出画素が行単位で配置される。

次に、本発明の第１の実施の形態における画像生成画素の断面構成と、位相差検出画素の断面構成とについて、同図において示す領域２３０および２４０を用いて説明する。

［画像生成画素および位相差検出画素の断面構成例］
図４は、本発明の第１の実施の形態における画像生成画素および位相差検出画素の断面構成の一例を示す模式図である。

同図（ａ）には、図３において示した領域２３０における画像生成画素（Ｒ画素およびＧｒ画素（同図では、単にＧ画素と称する））の断面構成が模式的に示されている。なお、本発明の第１の実施の形態における３色の画像生成画素（Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素）同士の違いは、カラーフィルタの違いのみであるため、同図（ａ）では、Ｒ画素（Ｒ画素３１０）とＧ画素（Ｇ画素３２０）の断面構成のみについて説明する。なお、同図では、左右方向をＸ軸方向とし、上下方向をＺ軸方向とする断面構成を示す。

図４（ａ）では、Ｒ画素３１０およびＧ画素３２０のマイクロレンズ（マイクロレンズ３１１および３２１）と、この２つの画素の受光素子（受光素子３１３および受光素子３２３）とが示されている。また、同図（ａ）では、Ｒ画素３１０およびＧ画素３２０のカラーフィルタ（Ｒフィルタ３１２およびＧフィルタ３２２）と、この２つの画素の遮光層（遮光層３４１乃至３４３）と、この２つの画素の縁に配置される配線（配線３３１乃至３３３）とが示されている。

マイクロレンズ３１１および３２１は、被写体光を受光素子に集光するためのレンズである。マイクロレンズ３１１は受光素子３１３に被写体光を集光し、マイクロレンズ３２１は受光素子３２３に被写体光を集光する。

受光素子３１３および受光素子３２３は、受けた光を電気信号に変換（光の量に応じて電荷を蓄積）することによって、受けた光の量に応じた強さの電気信号を生成するものである。この受光素子３１３および受光素子３２３は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）により構成される。なお、受光素子３１３はＲ画素３１０の受光素子であり、受光素子３２３はＧ画素３２０の受光素子である。なお、受光素子３１３および受光素子３２３は、各画像生成画素のマイクロレンズにより集光された光を無駄なく受光するため、できる限り受光面の面積が広いものが配置される。

Ｒフィルタ３１２およびＧフィルタ３２２は、特定の波長域の光を透過するフィルタである。Ｒフィルタ３１２は、赤色（Ｒ）を示す波長域の光を透過するカラーフィルタであり、Ｒ画素３１０の受光素子３１３に赤色を示す波長域の光を受光させる。また、Ｇフィルタ３２２は、緑色（Ｇ）を示す波長域の光を透過するカラーフィルタであり、Ｇ画素３２０の受光素子３２３に緑色を示す波長域の光を受光させる。

配線３３１乃至３３３は、Ｒ画素３１０およびＧ画素３２０における各回路を接続するための配線である。この各回路を接続するための配線は、例えば、同図（ａ）に示す配線３３１乃至３３３のように、２本の配線が光軸に対して層状に配置される。また、配線３３１乃至３３３は、メタルであるため、隣接する画素へ洩れ込む被写体光を遮光する遮光層としても機能する。なお、配線３３１乃至３３３は、受光素子３１３および３２３に入射する光を妨げないように配置される。

遮光層３４１乃至３４３は、被写体光を遮光することにより受光素子への被写体光の入射を制限するものである。この遮光層３４１乃至３４３は、例えば、メタルにより形成される。また、遮光層３４１乃至３４３における遮光層間の間隔は、画像生成画素において最も狭い。例えば、Ｒ画素３１０では、遮光層３４１と遮光層３４２との間の間隔（開口部分）は、Ｒ画素３１０における光を遮光する層（例えば、配線３３１の配線と配線３３２の配線）において最も狭い。すなわち、遮光層３４１乃至３４３における遮光層間の間隔は、画像生成画素の開口部分（開口部）を形成する。

同図（ｂ）には、図３において示した領域２４０における位相差検出画素（右開口位相差検出画素および左開口位相差検出画素）の断面構成が模式的に示されている。なお、本発明の第１の実施の形態では、位相差検出画素のカラーフィルタの層には、可視光領域の光は透過するもの（例えば、透明層やＷフィルタなど）が備えられることを想定する。なお、同図（ｂ）では、位相差検出画素のカラーフィルタとして、可視光領域の光は透過するがそれ以外の波長の光は吸収するフィルタ（Ｗフィルタ）を備えることを想定して説明する。

また、本発明の第１の実施における位相差検出画素同士の違いは、瞳分割用遮光層の配置方向のみである。このため、同図では、右開口位相差検出画素（右開口位相差検出画素３５０）および左開口位相差検出画素（左開口位相差検出画素３６０）の断面構成について説明し、上開口位相差検出画素および下開口位相差検出画素の説明を省略する。

図４（ｂ）では、右開口位相差検出画素３５０および左開口位相差検出画素３６０のマイクロレンズ（マイクロレンズ３５１および３６１）と、この２つの画素の受光素子（受光素子３５３および受光素子３６３）とが示されている。また、同図（ｂ）では、右開口位相差検出画素３５０および左開口位相差検出画素３６０のカラーフィルタ（Ｗフィルタ３５２および３６２）と、遮光層（遮光層３８１乃至３８３）と、配線（配線３７１乃至３７３）とが示されている。

なお、位相差検出画素のマイクロレンズおよび受光素子（マイクロレンズ３５１、３６１および受光素子３５３、３６３）は、同図（ａ）において示した画像生成画素のマイクロレンズおよび受光素子と同様のもの（同一のもの）である。また、Ｗフィルタ３５２および３６２は、分光特性が異なる以外は、同図（ａ）において示したＲフィルタおよびＧフィルタと同様のものである。このため、ここでは、遮光層３８１乃至３８３および配線３７１乃至３７３に着目して説明する。

配線３７１乃至３７３は、右開口位相差検出画素３５０および左開口位相差検出画素３６０における各回路を接続するための配線である。また、配線３７１乃至３７３は、同図（ａ）において示した配線３３１乃至３３３と同様に、遮光層としても機能する。

なお、配線３７１には、受光素子３５３の左側から中心付近までを遮光するように突出する配線の層（瞳分割用遮光層３９１）が一本備えられている。この瞳分割用遮光層３９１は、マイクロレンズ３５１を通過する主光線の結像点が、この突出の右端付近となるように配置される。すなわち、この瞳分割用遮光層３９１により、右開口位相差検出画素３５０は、射出瞳の右半分を通過した被写体光（被写体光の一部）を遮光し、射出瞳の左半分を通過した被写体光を受光する。一方、配線３７１における瞳分割用遮光層３９１以外の配線および配線３７２の配線は、受光素子３５３に入射する光を妨げないように配置される。

また、配線３７３には、受光素子３６３の左半分を覆うように突出する配線（瞳分割用遮光層３９２）が一本備えられている。この瞳分割用遮光層３９２が瞳分割用遮光層として働くことにより、左開口位相差検出画素３６０は、射出瞳の左半分を通過した被写体光を遮光し、射出瞳の右半分を通過した被写体光を受光する。また、配線３７３における瞳分割用遮光層３９２以外の配線および配線３７２の配線は、受光素子３６３に入射する光を妨げないように配置される。なお、瞳分割用遮光層３９１および３９２は、特許請求の範囲に記載の第１遮光部の一例である。

遮光層３８１乃至３８３は、同図（ａ）に示した遮光層３４１乃至３４３と同様に、被写体光を遮光することにより受光素子への被写体光の入射を制限するものである。この遮光層３８１乃至３８３は、遮光層３４１乃至３４３と同じ層である。すなわち、遮光層３８１乃至３８３は、マイクロレンズ３５１および３６１と、瞳分割用遮光層３９１および３９２との間に配置される。また、遮光層３８１乃至３８３は、撮像素子において形成されるメタルの層のうち、マイクロレンズ３５１および３６１に近接または隣接する層を用いて形成される。遮光層３８１乃至３８３は、同図（ｂ）における幅Ｗ１乃至Ｗ４に示すように、同図（ａ）に示した画像生成画素の遮光層（遮光層３４１および３４３）と比較して、受光素子３５３および受光素子３６３の中心側に向けて突出している。なお、本発明の第１の実施の形態では、遮光層３８１乃至３８３により形成される開口部分の形状は、遮光層３４１乃至３４３により形成される開口部分の形状と相似形であることとする。

すなわち、開口部分の形状が相似形であるため、遮光層３８１乃至３８３により形成される開口部分の面積は、画像生成画素の開口部（遮光層３４１乃至３４３により形成される開口部分）の面積よりも小さくなる。なお、位相差検出画素における遮光層の突出の役割（開口部分が小さくなる役割）については、図５乃至図７を参照して説明する。なお、遮光層３８１乃至３８３は、特許請求の範囲に記載の第２遮光部の一例である。

このように、位相差検出画素では、マイクロレンズに近接または隣接する遮光層（同図（ｂ）の遮光層３８１乃至３８３）が、画像生成画素の遮光層（同図（ａ）の遮光層３４１乃至３４３）よりも各画素の受光素子側に突出する。すなわち、位相差検出画素のマイクロレンズに近接または隣接する遮光層が形成する開口部における開口面積は、画像生成画素のマイクロレンズに近接または隣接する遮光層が形成する開口部における開口面積よりも小さくなる。

［マイクロレンズを通過した被写体光の遮光層による遮光例］
図５は、本発明の第１の実施の形態の画像生成画素における遮光層と、位相差検出画素における遮光層との間の違いの一例を示す模式図である。

同図では、一例として、マイクロレンズの球面収差に対する遮光層の役割を説明する。同図（ａ）では画像生成画素における遮光層について説明し、同図（ｂ）では位相差検出画素における遮光層について説明する。

同図（ａ）には、画像生成画素における遮光層と、マイクロレンズを通過して受光素子に受光される被写体光との間の関係が模式的に示されている。同図（ａ）では、画像生成画素のマイクロレンズおよび遮光層として、マイクロレンズ４９０、遮光層４９１および遮光層４９２が示されている。なお、マイクロレンズ４９０、遮光層４９１および遮光層４９２については、図４（ａ）において示したマイクロレンズ３１１、３２１および遮光層３４１乃至３４３と同様のものであるため、ここでの説明を省略する。

さらに、図５（ａ）には、マイクロレンズ４９０の光軸に平行な光の光路を示す複数の実線と、光軸に平行な光の理想的な結像点（結像点Ｐ１）と、この結像点Ｐ１を通過しない光の光路を指し示す領域４３１および４３２とが示されている。

ここで、結像点Ｐ１を通過しない光（同図（ａ）における領域４３１および４３２を通過する実線）について説明する。

画像生成画素および位相差検出画素を覆うマイクロレンズは、１点から出た光線を点として結像することができるものが理想である。しかしながら、実際には、様々な要因により、理想的な点として結像させるマイクロレンズを画像生成画素および位相差検出画素に配置することは難しい。例えば、マクロレンズの光軸から離れた場所を通過する光ほど屈折率が大きくなるため、同図（ａ）に示すように、マイクロレンズ４９０の端に近い領域を通過した光は、結像点Ｐ１を大きく外れる（同図（ａ）における領域４３１および４３２を通過する実線）。すなわち、理想的な結像点に光が集光しないため、マイクロレンズ４９０により集光された光の結像面におけるスポット径（Ｚ軸方向における位置が結像点Ｐ１と同一な平面におけるスポット径）は大きくなる。

このように、マイクロレンズを用いて被写体光を集光すると、理想的な結像点を大きく外れる光が発生する。画像生成画素では、この結像点を通過しない光も受光素子に入射するため、結像点を通過しないこと（スポット径が大きいこと）に起因する問題は発生しない。しかしながら、位相差検出画素においては、瞳分割用遮光層により結像面における光の一部を遮光して瞳分割を行うため、光の集光度合い（スポットの径）が瞳分割の精度（左右の分離度合い）に影響する。

そこで、本発明の第１の実施の形態における位相差検出画素では、マイクロレンズと瞳分割用遮光層との間における遮光層を突出させて遮光層が形成する開口部の開口面積を小さくすることにより、瞳分割の精度を向上させる。

図５（ｂ）には、位相差検出画素における遮光層と、マイクロレンズを通過して受光素子に受光される被写体光との間の関係が模式的に示されている。同図（ｂ）では、位相差検出画素のマイクロレンズおよび遮光層として、マイクロレンズ４１０、遮光層４２１および遮光層４２２が示されている。なお、マイクロレンズ４１０、遮光層４２１および遮光層４２２については、図４（ｂ）において示したマイクロレンズ３５１、３６１および遮光層３８１乃至３８３と同様のものであるため、ここでの説明を省略する。

さらに、図５（ｂ）には、同図（ａ）と同様に、マイクロレンズ４１０の光軸に平行な光の光路を示す複数の実線と、結像点Ｐ１と、領域４３１および４３２とが示されている。なお、同図（ｂ）では、マイクロレンズ４１０の光軸に平行な光のうち、遮光層４２１および４２２により遮光される光の光路を、点線により示す。

ここで、結像点Ｐ１を通過しない光（同図（ｂ）における領域４３１および４３２を通過する実線）について説明する。

位相差検出画素のマイクロレンズは画像生成画素のマイクロレンズと同じ特性である。すなわち、同図（ａ）に示した画像生成画素の場合と同様に、位相差検出画素においても、マイクロレンズ４１０により集光された光のスポット径（結像点Ｐ１の面におけるスポット径）が大きくなってしまう。そこで、位相差検出画素においては、瞳分割用遮光層とマイクロレンズとの間にある遮光層（遮光層４２１および４２２）が形成する開口部の開口面積を、画像生成画素の遮光層が形成する開口部の開口面積より小さくする。すなわち、開口部の形状が相似形である場合には、同図（ａ）および（ｂ）に示すように、位相差検出画素の遮光層（遮光層４２１および４２２）における開口部分の幅が、画像生成画素の遮光層（遮光層４９１および４９２）における開口部分の幅よりも小さくなるように遮光層を配置する。これにより、マイクロレンズ４１０の端に近い領域を通過した光（同図（ｂ）において破線により光路を示す光）は、遮光層４２１および４２２により遮光される。すなわち、結像点Ｐ１を大きく外れてしまう光は遮光層４２１および４２２において遮光される。これにより、位相差検出画素における結像面におけるスポット径は、画像生成画素におけるスポット径よりも小さくなる。

このように、位相差検出画素では、画像生成画素よりも遮光層を突出させる（開口面積を小さくする）ことにより、結像面におけるスポット径を小さくすることができる。これにより、位相差検出画素における瞳分割の精度を向上させることができる。

［遮光層の開口幅と位相差検出特性との関係例］
図６は、本発明の第１の実施の位相差検出画素の遮光層における開口幅と、位相差検出特性との関係の一例を示すグラフである。

同図には、横軸を位相差検出特性を示す軸とし、縦軸を受光量を示す軸として、開口幅に応じて変化する位相差検出画素の位相差検出特性を示す実線（実線５１０）が示されている。なお、同図では、画像生成画素の遮光層と同じ開口幅を開口幅１００％とする。また、横軸では、開口幅１００％の時の位相差検出特性を「１」として、各開口幅における位相差検出特性を相対値で示す。また、縦軸では、開口幅１００％の時の受光量を「１」として、各開口幅における受光量を相対値で示す。なお、同図では、開口幅が７０％より小さくなると回折の影響が現れて、開口幅が小さくなるにつれてスポット径が大きくなる位相差検出画素を想定して説明する。

ここで、位相差検出特性について説明する。位相差検出特性とは、位相差検出画素の信号に基づいて合焦判定部１８３が位相差を検出する際の精度（特性）である。位相差検出画素は、被写体光の分離の度合い（精度）が上昇すると、１対の像の重心間距離が広がる。これにより、像のズレ量の計測が細かく行え、位相差検出の精度（特性）が向上する。同図では、位相差検出画素の遮光層における開口幅と、位相差検出の精度（位相差検出特性）との間の関係について説明する。

実線５１０は、位相差検出特性を示す線である。実線５１０における点５１１は、開口幅１００％における受光量および位相差検出特性を示す。また、点５１２は開口幅７０％における受光量および位相差検出特性を示し、点５１３は開口幅５０％における受光量および位相差検出特性を示す。

実線５１０の点５１１から点５１２までの区間に示すように、位相差検出画素の遮光層の開口幅が画像生成画素の幅（１００％）から狭まくなるにつれて、受光量が低下するとともに位相差検出特性が向上する。例えば、開口幅が７０％になると、受光量は５％程度低下するものの、位相差検出特性は５％程度改善する。

なお、実線５１０の点５１２から点５１３までの区間に示すように、回折の影響が現れる開口幅（開口幅７０％より小さい幅）になると、逆に結像面（瞳分割用遮光層の位置）におけるスポット径が広がってしまい、位相差検出特性が悪化してしまう。すなわち、位相差検出画素の開口幅を、回折の影響が現れる（スポット径が大きくなって位相差検出特性が悪化する）か現れないかの境界の幅（図６では７０％付近）に設定することにより、最も位相差検出特性を向上させることができる最適な開口幅に設定することができる。

［位相差検出画素におけるスポット径の一例］
図７は、本発明の第１の実施の形態の位相差検出画素により生成されるスポット径の一例と、従来の位相差検出画素により生成されるスポット径の一例とを示す模式図である。

同図（ａ）には、画像生成画素と同じ遮光層を備える従来の位相差検出画素（左開口位相差検出画素９１０）により生成されるスポットが模式的に示されている。同図（ａ）では、左開口位相差検出画素９１０の断面構成として、マイクロレンズ９１１と、Ｗフィルタ９１２と、受光素子９１３と、配線９２２および９２３と、遮光層９３２および９３３と、瞳分割用遮光層９４１とが示されている。

また、同図（ａ）には、左開口位相差検出画素９１０の結像面のスポットを示す破線の楕円（スポットＳ１）と、このスポットＳ１のスポット径を示す矢印（スポット径Ｄ１）とが示されている。さらに、同図（ａ）には、マイクロレンズ９１１の左端および右端を通過する光線が、マイクロレンズ９１１からスポット（スポットＳ１）まで伸びる破線により示されている。また、スポットＳ１から受光素子９１３に入射する光の左端および右端が、スポットＳ１から受光素子９１３まで伸びる破線により示されている。

なお、遮光層９３２および９３３以外の各構成は、図４（ａ）において示した左開口位相差検出画素３６０の各断面構成と同じものであるため、ここでの説明を省略する。また、遮光層９３２および９３３は、図４（ａ）において示した画像生成画素（Ｒ画素３１０およびＧ画素３２０）の遮光層（遮光層３４１乃至３４３）と同じものであるため、ここでの説明を省略する。

図７（ａ）に示すように、従来の位相差検出画素では、画像生成画素と同じ遮光層が配置される。すなわち、マイクロレンズが集光した光が無駄なく受光素子に入射されるように遮光層が形成する開口部の開口面積ができる限り大きい遮光層が配置される。このため、従来の位相差検出画素では、マイクロレンズの端付近（周縁）の領域を通過した光も遮光層の開口部を通過する。すなわち、従来の位相差検出画素では、マイクロレンズの収差等による光の集光度合いの低下が発生し、これより、結像面のスポット径が大きくなり瞳分割の精度（左右の分離の度合い）が悪くなる。

同図（ｂ）には、本発明の第１の実施の位相差検出画素（左開口位相差検出画素３６０）により生成されるスポットが模式的に示されている。なお、左開口位相差検出画素３６０は、図４（ｂ）において示した左開口位相差検出画素３６０と同様のものであるため、同一の符号を付してここでの説明を省略する。

また、図７（ｂ）には、左開口位相差検出画素３６０の結像面のスポットを示す破線の楕円（スポットＳ２）と、このスポットＳ２のスポット径を示す矢印（スポット径Ｄ２）とが示されている。さらに、同図（ｂ）には、マイクロレンズ３６１の左端および右端を通過する光線が、マイクロレンズ３６１からスポット（スポットＳ２）まで伸びる鎖線により示されている。また、スポットＳ２から受光素子３６３に入射する光の左端および右端が、スポットＳ２から受光素子３６３まで伸びる鎖線により示されている。さらに、同図（ｂ）には、同図（ａ）において示した光路が細い破線により示されている。

同図（ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の位相差検出画素では、位相差検出画素の遮光層が形成する開口部の開口面積が画像生成画素の遮光層が形成する開口部の開口面積より狭くなるように遮光層が配置される。このため、本発明の第１の実施の形態の位相差検出画素では、マイクロレンズの端付近（周縁）の領域を通過した光は、遮光層において遮光される。そのため、マイクロレンズの収差等による光の集光度合いの低下が軽減され、これにより結像面のスポット径が小さくなり、瞳分割の精度（左右の分離の度合い）が向上する。

このように、本発明の第１の実施では、位相差検出画素の遮光層（マイクロレンズに近接する光を遮光する層）が形成する開口部の開口面積を、画像生成画素の開口面積よりも小さくすることにより、位相差検出画素の特性を向上させることができる。

＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態では、位相差検出画素および画像生成画素の断面構成を用いて、位相差検出画素の遮光層の開口幅が画像生成画素の遮光層の開口幅より小さくなる例について説明した。本発明の第１の実施の形態では、開口部の形状が相似形であるため、この開口幅が小さくなることにより、遮光層が形成する開口部の開口面積が小さくなり、瞳分割の精度が向上する。なお、瞳分割の精度を向上させるためには、位相差検出画素の遮光層が形成する開口部の開口面積が、画像生成画素の遮光層が形成する開口部の開口面積よりも小さくなればよく、開口形状に限定されるものではない。

そこで、本発明の第２の実施の形態では、位相差検出画素の遮光層の開口形状と、画像生成画素の遮光層の開口形状との一例について、図８を参照して説明する。

［位相差検出画素および画像生成画素における遮光層の開口形状の一例］
図８は、本発明の第２の実施の形態として、位相差検出画素および画像生成画素における遮光層の開口形状の一例を示す模式図である。

なお、同図では、上下方向をＹ軸とし、左右方向をＸ軸とするＸＹ軸を想定して説明する。

同図（ａ）には、画像生成画素（画像生成画素６１５）および位相差検出画素（位相差検出画素６１１）における遮光層の開口形状の一例として、開口形状が両画素ともに８角形である場合が示されている。画像生成画素６１５には、遮光層６１６と、マイクロレンズ６１７と、開口部分の幅を示す矢印（矢印Ｗ３１）と、開口部分の高さを示す矢印（矢印Ｈ３１）とが示されている。また、位相差検出画素６１１には、遮光層６１２と、マイクロレンズ６１３と、開口部分の幅を示す矢印（矢印Ｗ３２）と、開口部分の高さを示す矢印（矢印Ｈ３２）と、画像生成画素６１５の開口部の幅を示す矢印（矢印Ｗ３１）とが示されている。

同図（ａ）に示すように、位相差検出画素と画像生成画素との間で開口部分の形状を相似形にする場合には、位相差検出画素の開口部分の高さ（矢印Ｈ３２）および幅（矢印Ｗ３２）を、画像生成画素の高さ（矢印Ｈ３１）および幅（矢印Ｗ３１）より小さくする。これにより、開口部分の面積を小さくすることができる。

図８（ｂ）には、画像生成画素（画像生成画素６２５）および位相差検出画素（位相差検出画素６２１）における遮光層の開口形状の一例として、画像生成画素の開口形状が矩形であり、位相差検出画素の開口形状が８角形である場合が示されている。画像生成画素６２５には、遮光層６２６と、マイクロレンズ６２７と、開口部分の幅を示す矢印（矢印Ｗ３３）と、開口部分の高さを示す矢印（矢印Ｈ３３）とが示されている。また、位相差検出画素６２１には、遮光層６２２と、マイクロレンズ６２３と、開口部分の幅を示す矢印（矢印Ｗ３３）と、開口部分の高さを示す矢印（矢印Ｈ３３）とが示されている。なお、矢印Ｗ３３および矢印Ｈ３３は、画像生成画素の開口部分と、位相差検出画素とが同じ幅や高さであることを示している。

同図（ｂ）に示すように、画像生成画素の開口形状が矩形であり、位相差検出画素の開口形状が８角形である場合には、幅（Ｘ軸方向の幅）および高さ（Ｙ軸方向の幅）を同じにしても、位相差検出画素の遮光層が形成する開口部の開口面積を画像生成画素よりも小さくすることができる。すなわち、位相差検出画素の開口形状が画像生成画素の開口形状の一部（四隅）が欠損した形状になり、マイクロレンズの端付近を通過する光の一部を遮光することができる。

同図（ｃ）には、画像生成画素（画像生成画素６３５）および位相差検出画素（位相差検出画素６３１）における遮光層の開口形状の一例として、開口形状が両画素ともに正方形である場合が示されている。画像生成画素６３５には、遮光層６３６と、マイクロレンズ６３７と、開口部分の幅を示す矢印（矢印Ｗ３４）と、開口部分の高さを示す矢印（矢印Ｈ３４）とが示されている。また、位相差検出画素６３１には、遮光層６３２と、マイクロレンズ６３３と、開口部分の幅を示す矢印（矢印Ｗ３５）と、開口部分の高さを示す矢印（矢印Ｈ３５）と、画像生成画素６３５の開口部の幅を示す矢印（矢印Ｗ３４）とが示されている。

同図（ｃ）および同図（ａ）に示すように、位相差検出画素の開口部分の高さおよび幅を画像生成画素のものより小さくすることにより、位相差検出画素と画像生成画素との間における開口部分の形状に係わらずに、開口部分の面積を小さくすることができる。

このように、本発明の実施の形態によれば、位相差検出画素の遮光層が形成する開口部の開口面積を、画像生成画素の遮光層が形成する開口部の開口面積（画像生成画素の開口面積）よりも小さくすることにより、位相差検出画素の特性を向上させることができる。これにより、画像生成画素では画像生成画素の開口面積を大きくして受光素子に入射する光の量をできる限り多くするとともに、位相差検出画素では遮光層が形成する開口部の開口面積を小さくして瞳分割の精度を向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態の撮像素子は、遮光層となるメタル層（マイクロレンズに最も近いメタル層）を製造する際のマスクパターンを、従来の撮像素子を製造する際のマスクパターンから変更するのみで製造することができる。すなわち、本発明の実施の形態の撮像素子は、従来の撮像素子の製造工程における簡易なプロセスの変更（マスクパターンの変更）のみで製造が可能である。また、マイクロレンズに最も近いメタル層および瞳分割用遮光層以外の構造は、位相差検出画素と画像生成画素との間で同じであるため、位相差検出画素と画像生成画素との間における画素ごとの特性のバラつきを抑えることができる。

なお、本発明の実施の形態では、画像生成画素に備えられるカラーフィルタが３原色（ＲＧＢ）のカラーフィルタであることを想定して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、画像生成画素に補色のカラーフィルタが備えられる場合においても、同様に適用できる。また、１つの画素の領域で可視光領域の波長の光を全て検出する画素（例えば、青色用の画素、緑色用の画素、赤色用の画素が光軸方向に重ねて配置されている撮像素子）が画像生成画素である場合においても、本発明の実施の形態は同様に適用できる。

また、本発明の実施の形態では、位相差検出画素は、２つに瞳分割された光の一方を受光することを想定して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、瞳分割用遮光層を備えずに２つの受光素子を備え、瞳分割された光をそれぞれの受光素子で受光することができる位相差検出画素の場合においても、本発明の実施の形態を適用することにより、位相差検出画素の特性を向上させることができる。また、瞳分割用遮光層を備えずに半分の大きさの受光素子を備え、瞳分割された光の一方をその半分の大きさの受光素子で受光することができる位相差検出画素の場合においても、同様に位相差検出画素の特性を向上させることができる。

また、位相差検出画素のカラーフィルタは、Ｗフィルタを想定して説明したが、これ限定されるものではなく、フィルタの代わりに透明層がある場合、Ｗフィルタの代わりにＧフィルタを備える場合などにおいても位相差検出画素の特性を向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態では、第２信号処理部１７０が生成した画像をライブビュー画像として表示する例について説明したが、これに限定されるものではなく、動画として保存するようにしてもよい。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。

１００ 撮像装置
１０１ ボディ
１１０ レンズ部
１１１ ズームレンズ
１１３ フォーカスレンズ
１２０ 操作受付部
１３０ 制御部
１４０ 第１イメージセンサ
１５０ 第１信号処理部
１６０ ペリクルミラー
１７０ 第２信号処理部
１８１ 記憶部
１８２ 表示部
１８３ 合焦判定部
１８４ 駆動部
２００ 第２イメージセンサ

Claims (6)

1. 画像生成画素におけるマイクロレンズと同じ特性を有する位相差検出画素におけるマイクロレンズと、
   前記位相差検出画素におけるマイクロレンズの結像点付近に配置されて当該マイクロレンズにより集光された被写体光の一部を遮光して瞳分割する第１遮光部と、
   前記第１遮光部と前記位相差検出画素におけるマイクロレンズとの間において当該マイクロレンズの端近傍を通過した被写体光を前記画像生成画素よりも多く遮光するように配置され、当該マイクロレンズの光軸から離れた場所を通過して当該マイクロレンズの理想的な結像点を外れて前記位相差検出画素における受光素子に入射する被写体光を遮光する第２遮光部とを具備し、
   前記第２遮光部の開口面積は、前記画像生成画素における遮光部の開口面積よりも小さく、
   前記第２遮光部の開口幅は、回折の影響が現れる境界の幅に設定され、
   前記位相差検出画素における受光素子は、前記位相差検出画素におけるマイクロレンズにより集光された被写体光を受光することにより位相差検出による合焦判定を行うための信号を生成する
   撮像素子。
2. 前記第２遮光部は、前記画像生成画素における遮光部を形成する遮光層と同一の層からなる請求項１記載の撮像素子。
3. 前記第２遮光部は、前記位相差検出画素におけるマイクロレンズと前記位相差検出画素における受光素子との間における光を遮光する層のうちの当該マイクロレンズに近接または隣接する層からなる請求項１記載の撮像素子。
4. 前記位相差検出画素におけるマイクロレンズは、前記画像生成画素におけるマイクロレンズと同一形状である請求項１記載の撮像素子。
5. 前記第２遮光部の開口面積に係る開口部の形状は、前記画像生成画素における遮光部の開口面積に係る開口部の形状と相似形、または、前記画像生成画素における遮光部の開口面積に係る開口部の一部が欠損した形状である請求項１記載の撮像素子。
6. 画像生成画素におけるマイクロレンズと同じ特性を有する位相差検出画素におけるマイクロレンズと、前記位相差検出画素におけるマイクロレンズの結像点付近に配置されて当該マイクロレンズにより集光された被写体光の一部を遮光して瞳分割する第１遮光部と、前記第１遮光部と前記位相差検出画素におけるマイクロレンズとの間において当該マイクロレンズの端近傍を通過した被写体光を前記画像生成画素よりも多く遮光するように配置され、当該マイクロレンズの光軸から離れた場所を通過して当該マイクロレンズの理想的な結像点を外れて前記位相差検出画素における受光素子に入射する被写体光を遮光する第２遮光部とを備え、前記第２遮光部の開口面積は、前記画像生成画素における遮光部の開口面積よりも小さく、前記第２遮光部の開口幅は、回折の影響が現れる境界の幅に設定され、前記位相差検出画素における受光素子は、前記位相差検出画素におけるマイクロレンズにより集光された被写体光を受光することにより位相差検出による合焦判定を行うための信号を生成する撮像素子と、
   前記位相差検出画素が生成する信号に基づいて位相差検出による合焦判定を行う合焦判定部と、
   前記画像生成画素が生成する信号に基づいて画像を生成する画像生成部と
   を具備する撮像装置。

Images