JP6349624B2 - 撮像素子および焦点検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子および焦点検出装置に関する。

従来より、撮像のための撮像画素と位相差検出方式による焦点検出を行うための焦点検出用画素とを有する撮像素子が知られている。このような撮像素子において、画像の画質を向上させるために、隣接する所定数の撮像画素および焦点検出画素を１グループとし、グループごとに同一のカラーフィルタを設けることで、画像撮像時に、焦点検出用画素における画素信号を隣接する撮像画素の画素信号を用いて補間可能とする技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来技術では、隣接する所定数の撮像画素および焦点検出画素に同一の色フィルタを設けているために、グループごとに１つの色情報しか得られず、互いに隣接する撮像画素および焦点検出画素が異なる色情報を出力できる場合と比べて、撮像画像の画質が低下してしまう場合があった。

特開２００８−３１２０７３号公報

本発明が解決しようとする課題は、良好な画質の画像を得ることができる撮像素子を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

［１］本発明に係る撮像素子は、光学系による像を撮像するための複数の撮像画素と、前記光学系の焦点状態を検出するための複数の焦点検出画素とを備える撮像素子であって、前記複数の撮像画素は縦方向および横方向に２次元状に配置され、互いに異なる分光特性を示す分光フィルタが前記撮像画素ごとに交互に設けられており、前記複数の焦点検出画素は、第１色の瞳分割された光束のうち一方を受光する画素と他方を受光する画素とが隣接して配置される第１焦点検出画素と、前記第１色とは異なる分光特性を有する第２色の瞳分割された光束のうち一方を受光する画素と他方を受光する画素とが隣接して配置される第２焦点検出画素と、を有し、前記第１焦点検出画素と前記第２焦点検出画素とが同一列に配置される。
［２］上記撮像素子において、前記複数の撮像画素には、第１分光フィルタおよび前記第１分光フィルタとは異なる分光特性を示す第２分光フィルタが設けられている。
［３］上記撮像素子において、前記第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、前記第２焦点検出画素には、前記第１分光フィルタおよび前記第２分光フィルタとは異なる分光特性を示す分光フィルタが設けられている。
［４］上記撮像素子において、前記第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、前記第２焦点検出画素には、分光フィルタが設けられていない。
［５］上記撮像素子において、前記第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、
前記第２焦点検出画素には、前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられている。
［６］上記撮像素子において、前記第２焦点検出画素には、NDフィルタが設けられている。
［７］本発明に係る撮像装置は、上記撮像素子と、前記第１焦点検出画素の信号及び前記第２焦点検出画素の信号のいずれかを選択する選択部と、前記選択部により選択された信号によってデフォーカス量を算出する算出部と、
を有する。
［８］上記撮像素子において、前記第１焦点検出画素の出力および前記第２焦点検出画素の出力に基づいて、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、前記第１焦点検出画素及び前記第１焦点検出画素の画素位置に対応する画素信号を補間演算する画素補間部とを備える。
［９］上記撮像素子において、前記複数の焦点検出画素は、前記撮像画素の間に配置される。

本発明によれば、良好な画質の画像を得ることができる撮像素子を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。 図３は、第１実施形態に係る撮像素子を示す正面図であり、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の配列を模式的に示す図である。 図４（Ａ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す正面図であり、図４（Ｂ）は、撮像画素２２１ｂの一つを拡大して示す正面図であり、図４（Ｃ）は、撮像画素２２１ｃの一つを拡大して示す正面図であり、図４（Ｄ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す断面図であり、図４（Ｅ）は、撮像画素２２１ｂの一つを拡大して示す断面図であり、図４（Ｆ）は、撮像画素２２１ｃの一つを拡大して示す断面図である。 図５（Ａ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｄ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１の一つを拡大して示す断面図、図５（Ｆ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２の一つを拡大して示す断面図、図５（Ｇ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１の一つを拡大して示す断面図、図５（Ｈ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_２の一つを拡大して示す断面図である。 図６（Ａ）は、３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図であり、図６（Ｂ）は、カラーフィルタおよび減光フィルタを設けていない場合の焦点検出画素の波長に対する相対感度を示す分光特性図であり、図６（Ｃ）は、減光フィルタを設けた第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。 図７は、図３のVII-VII線に沿う断面図である。 図８は、第１実施形態において出力される画素列データの一例を示す図である。 図９は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１０は、第１実施形態において出力される画素列データの他の例を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る撮像素子を示す正面図であり、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２の配列を模式的に示す図である。 図１２（Ａ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｂ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_２の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｃ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１の一つを拡大して示す断面図、図１２（Ｄ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_２の一つを拡大して示す断面図である。 図１３は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１４は、第３実施形態に係る撮像素子を示す正面図であり、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２、および第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の配列を模式的に示す図である。 図１５（Ａ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｂ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｃ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｄ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｅ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１の一つを拡大して示す断面図、図１５（Ｆ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_２の一つを拡大して示す断面図、図１５（Ｇ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１の一つを拡大して示す断面図、図１５（Ｈ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_２の一つを拡大して示す断面図である。 図１６は、第３実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１７は、第３実施形態において出力される画素列データの一例を示す図である。 図１８は、第３実施形態において出力される画素列データの他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などレンズ鏡筒３全体の制御を実行する。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、各種レンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部分を拡大して第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の配列を模式的に示す正面図である。

第１実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃが、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、縦方向および横方向において隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。

図４（Ａ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）はその断面図である。撮像画素２２１ａは、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、カラーフィルタ２２１４ａから構成され、図４（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。また、光電変換部２２１２とマイクロレンズ２２１１との間には、カラーフィルタ２２１４ａが設けられている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

ここで、撮像画素２２１ａに設けられたカラーフィルタ２２１４ａは、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタであり、これにより、撮像画素２２１ａの分光感度は図６に示す緑画素Ｇの波長に対する相対感度を有することとなる。また、図４（Ｂ）は、撮像画素２２１ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｅ）はその断面図であり、図４（Ｃ）は、撮像画素２２１ｃの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｆ）はその断面図である。撮像画素２２１ｂは、青色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｂが設けられている以外は、撮像画素２２１ａと同様の構成を有し、また、撮像画素２２１ｃは、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｃが設けられている以外は、撮像画素２２１ａと同様の構成を有する。そして、青色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｂが設けられた撮像画素２２１ｂの分光感度は図６に示す青画素Ｂの波長に対する相対感度となり、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｃが設けられた撮像画素２２１ｃの分光感度は図６に示す赤画素Ｒの波長に対する相対感度となる。なお、図６は、図３に示す３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。

また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１ａ〜２２１ｃに代えて第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２が配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。図３に示すように、焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃにおいて、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２とは交互に横一列に連続して配置されている。また、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）との位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の具体的な構成について説明する。第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２は、撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と同じ分光特性を有するカラーフィルタ２２１５（以下、緑フィルタ２２１５ともいう）が設けられているのに対して、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２には、減光フィルタ（ＮＤフィルタ）が設けられている点で、この２つの焦点検出画素は異なっている。

図５（Ａ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１の断面図である。また、図５（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｆ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２の断面図である。第１焦点検出画素２２２Ｇ_１は、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｇ_１とから構成され、図５（Ｅ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２Ｇ_１が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。また、光電変換部２２２２Ｇ_１とマイクロレンズ２２２１との間には、撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）のカラーフィルタ２２１４ａと同じ分光特性を有する緑フィルタ２２１５が設けられている。また、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２は、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｇ_２とから構成され、図５（Ｆ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２Ｇ_２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。また、光電変換部２２２２Ｇ_２とマイクロレンズ２２２１との間には、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１と同様に、撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）のカラーフィルタ２２１４ａと同じ分光特性を有する緑フィルタ２２１５が設けられている。このように、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２には緑フィルタ２２１５が設けられており、これにより、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の波長の相対感度は、図６に示す緑画素Ｇと同様となる。

また、図５（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｇ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１の断面図であり、図５（Ｄ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｈ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ_２の断面図である。第２焦点検出画素２２２Ｎ_１は、図５（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と光電変換部２２２２Ｎ_１とから構成され、図５（Ｇ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｎ_１とマイクロレンズ２２２１との間には、減光フィルタ２２１６が設けられている。同様に、焦点検出画素２２２Ｎ_２は、図５（Ｄ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と光電変換部２２２２Ｎ_２とから構成され、図５（Ｈ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｎ_２とマイクロレンズ２２２１との間には、減光フィルタ２２１６が設けられている。

このように、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２には、減光フィルタ２２１６が設けられており、これにより、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の分光特性は、分光フィルタが設けられていない焦点検出画素と比べて全体的に小さくなる。ここで、図６（Ｂ）は、カラーフィルタおよび減光フィルタを設けていない場合の焦点検出画素の分光特性を示しており、図６（Ｃ）は、減光フィルタが設けられた第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の分光特性を示している。図６（Ｂ）に示すように、カラーフィルタおよび減光フィルタが設けられていない焦点検出画素の相対感度は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなり、感度を有する波長領域は、図６（Ａ）に示す撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）、撮像画素２２１ｂ（青画素Ｂ）、および撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）の感度の光波長領域を包摂した領域となる。一方、減光フィルタ２２１６を設けた第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２では、図６（Ｃ）に示すように、緑画素Ｇ、青画素Ｂ、および赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した波長領域で感度を有するが、その感度は、分光フィルタが設けられていない焦点検出画素と比べて全体的に小さくなる。そのため、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２では、緑色の波長に限定されず、広い範囲の波長の入射光を感知することができるとともに、入射光に対する感度が抑えられるため、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の出力が飽和しにくくなっている。

そして、第１実施形態に係る撮像素子２２では、図３に示すように、緑フィルタ２２１５（図３中において“Ｇ”で示す）が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、減光フィルタ２２１６（図３中において“Ｎ”で示す）が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２とが交互に横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。

なお、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の光電変換部２２２２２Ｇ_１，２２２２Ｇ_２、および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の光電変換部２２２２Ｎ_１，２２２２Ｎ_２は、マイクロレンズ２２２１Ｇ_１，２２２１Ｇ_２，２２２１Ｎ_１，２２２２Ｎ_２により撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、本実施形態において、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の光電変換部２２２２Ｇ_１，２２２２Ｇ_２、および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の光電変換部２２２２Ｎ_１，２２２２Ｎ_２は矩形状としたが、光電変換部２２２２Ｇ_１，２２２２Ｇ_２，２２２２Ｎ_１，２２２２Ｎ_２の形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、半円形状、多角形状とすることもできる。

さらに、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリアとして選択することもできる。

また、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタ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（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

次に、上述した第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

図７は、図３のVII-VII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１，２２２Ｇ_２−１，２２２Ｇ_１−２，２２２Ｇ_２−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−３，ＡＢ２−３をそれぞれ受光し、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１−１，２２２Ｎ_２−１，２２２Ｎ_１−２，２２２Ｎ_２−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−２，ＡＢ２−２，ＡＢ１−４，ＡＢ２−４をそれぞれ受光していることを示している。なお、図７においては、複数の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２のうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図７に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された第１焦点検出画素および第２焦点検出画素のマイクロレンズの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。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距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素のマイクロレンズにより、それぞれ投影された光電変換部の像をいう。

なお、図７において第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１，２２２Ｇ_２−１，２２２Ｇ_１−２，２２２Ｇ_２−２、および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１−１，２２２Ｎ_２−１，２２２Ｎ_１−２，２２２Ｎ_２−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。

また、マイクロレンズは、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されており、マイクロレンズの背後に配置された各光電変換部の形状が、測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）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。

そして、たとえば図７に示す例では、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１の光電変換部２２２２Ｇ_１−１が、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ_１−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１Ｇ_１−１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、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−２の光電変換部２２２２Ｇ_１−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ_１−２に向う光束ＡＢ１−３によりマイクロレンズ２２２１Ｇ_１−２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、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２−１の光電変換部２２２２Ｇ_２−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ_２−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１Ｇ_２−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力し、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２−２の光電変換部２２２２Ｇ_２−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ_２−２に向う光束ＡＢ２−３によりマイクロレンズ２２２１Ｇ_２−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２からの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する緑画素列データが得られる。たとえば、図８に示す例では、ｎ個の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１，２２２Ｇ_１−２，・・・２２２Ｇ_１−ｎから出力された画素信号Ｇ_１−１，Ｇ_１−２，・・・Ｇ_１−ｎからなる画素列データと、ｎ個の第１焦点検出画素２２２Ｇ_２−１，２２２Ｇ_２−２，・・・２２２Ｇ_２−ｎから出力された画素信号Ｇ_２−１，Ｇ_２−２，・・・Ｇ_２−ｎの出力からなる画素列データとが、一対の緑画素列データとして検出される。なお、図８は、第１実施形態において出力される画素列データの一例を示す図である。

同様に、図７に示す例において、焦点検出画素２２２Ｎ_１−１の光電変換部２２２２Ｎ_１−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ_１に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１Ｎ_１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力し、焦点検出画素２２２Ｎ_１−２の光電変換部２２２２Ｎ_１−２は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ_１−２に向う光束ＡＢ１−４によりマイクロレンズ２２２１Ｎ_１−２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、焦点検出画素２２２Ｎ_２−１の光電変換部２２２２Ｎ_２−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ_２−１に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１Ｎ_２−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力し、焦点検出画素２２２Ｎ_２−２の光電変換部２２２２Ｎ_２−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ_２−２に向う光束ＡＢ２−４によりマイクロレンズ２２２１Ｎ_２−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する減光画素列データが得られる。たとえば図８に示す例では、ｎ個の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１−１，２２２Ｎ_１−２，・・・２２２Ｎ_１−ｎから出力された画素信号Ｎ_１−１，Ｎ_１−２，・・・Ｎ_１−ｎからなる画素列データと、第２焦点検出画素２２２Ｎ_２−１，２２２Ｎ_２−２，・・・２２２Ｎ_２−ｎから出力された画素信号Ｎ_２−１，Ｎ_２−２，・・・Ｎ_２−ｎの出力からなる画素列データとが、一対の減光画素列データとして検出される。

このように、本実施形態では、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の出力からなる一対の緑画素列データ、および、一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の出力からなる一対の減光画素列データの２つの画素列データが検出される。

そして、得られた緑画素列データおよび減光画素列データに対してそれぞれ、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による２つの像ズレ量を検出することができる。そして、得られた角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施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点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エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量をそれぞれ求めることができる。なお、本実施形態では、緑画素列データおよび減光画素列データの２つの画素列データが得られるため、緑画素列データに基づくデフォーカス量と減光画素列データに基づくデフォーカス量の２つのデフォーカス量が算出される。

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

次に、図９を参照して、第１実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、カメラ１の動作例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否かの判断が行われる。第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合はステップＳ１０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンではないと判断された場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、緑画素列データおよび減光画素列データの取得が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から、緑フィルタ２２１５を通過した光束に対応する一対の緑画素列データを取得する。また、カメラ制御部２１は、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２から、減光フィルタ２２１６を通過した光束に対応する一対の減光画素列データを取得する。

また、カメラ制御部２１は、図１０に示すように、緑画素列データの画素信号および減光画素列データの画素信号を補間する構成としてもよい。ここで、図１０は、第１実施形態において出力される画素列データの他の例を示す図であり、説明の便宜上、測距瞳３５１，３５２から照射される一対の光束のうち、測距瞳３５１から照射される光束を受光する第１焦点検出画素２２２Ｇ_１、第２焦点検出画素Ｎ_１から出力される画素信号についてのみ説明する。

たとえば、カメラ制御部２１は、図１０（Ａ）に示す例において、緑画素列データを構成する画素信号として、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１−２の画素位置に対応する画素信号Ｇ_１−２’（図１０中、破線で囲む）を補間する場合、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−２，２２２Ｇ_１−３から出力された画素信号Ｇ_１−２，Ｇ_１−３と、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１−１，２２２Ｎ_１−２，２２２Ｎ_１−３から出力された画素信号Ｎ_１−１，Ｎ_１−２，Ｎ_１−３とを用いて、画素信号Ｇ_１−２’を補間する。また、減光画素列データを構成する画素信号として、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−２の画素位置に対応する画素信号Ｎ_１−２’（図１０（Ｂ）中、実線で囲む）を補間する場合、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１，２２２Ｇ_１−２，２２２Ｇ_１−３から出力された画素信号Ｇ_１−１，Ｇ_１−２，Ｇ_１−３と、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１−１，２２２Ｎ_１−２から出力された画素信号Ｎ_１−１，Ｎ_１−２とを用いて、画素信号Ｎ_１−２’を補間する。

このように、カメラ制御部２１は、補間する画素を中心とした５個の焦点検出画素を用いて、画素信号の補間を行うことができる。そして、カメラ制御部２１は、緑画素列データおよび減光画素列データを構成する他の画素信号についても同様に補間を行うことで、図１０（Ｂ）に示すような画素列データを取得することができる。

続いてステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０２で取得された一対の緑画素列データおよび一対の減光画素列データに基づいて、２つのデフォーカス量の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、緑フィルタ２２１５を通過した光束に対応する一対の緑画素列データに基づいて像ズレ量を演算し、この像ズレ量をデフォーカス量に変換することで、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を算出する。同様に、カメラ制御部２１は、減光フィルタ２２１６を通過した光束に対応する一対の減光画素列データに基づいて像ズレ量を演算し、この像ズレ量をデフォーカス量に変換することで、一対の減光画素列データに基づくデフォーカス量を算出する。さらに、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の画素列データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で算出した緑画素列データに基づくデフォーカス量と減光画素列データに基づくデフォーカス量の中から、焦点検出に用いるデフォーカス量を決定する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、画素列データの信頼性や被写体の輝度に基づいて、焦点検出に用いる画素列データを決定する。

ここで、人間の眼は緑色の波長領域の光で感度が高くなるため、緑フィルタ２２１５が設けられた第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から出力された緑画素列データを用いて焦点検出を行うことで、色収差の影響を抑制しながら、人間の眼に応じた焦点検出を行うことができる。また、減光フィルタ２２１６を設けた第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２は、図６（Ｃ）に示すように、青画素Ｂ、緑画素Ｇおよび赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した領域を検知できるため、緑フィルタ２２１５を設けた第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と比べて、赤色および青色の被写体を検出することができる。

そこで、カメラ制御部２１は、たとえば、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から出力された一対の緑画素列データの検出強度が一定値以上である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、一方、一対の緑画素列データの検出強度が一定値未満である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、一対の減光画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。

また、緑フィルタ２２１５を設けた第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２は、入射波長が限定されるため、入射光量が少なる傾向にある。そこで、被写体の輝度が所定値以上である場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、被写体の輝度が所定値未満である場合には、一対の減光画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する構成としてもよい。

ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０４で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させるための処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量を算出し、算出されたレンズ駆動量を、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出する。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。

そして、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれる。第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合には、ステップＳ１０１に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、光学系の焦点調節が繰り返される。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合、被写体像を撮影するために、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、撮像素子２２により電荷の蓄積・転送が行われる。具体的には、撮像素子２２の撮像画像２２１ａ〜２２１ｃ、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２により、入射光に応じた電荷の蓄積が行われ、蓄積された電荷に応じた画像データが、カメラ制御部２１に転送される。

ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、画素信号の補間処理が行われる。すなわち、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号を補間する。

ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２には、緑フィルタ２２１５が設けられており、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の出力を撮像用信号として用いることができる。しかし、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の光電変換素子２２２２Ｇ_１，２２２２Ｇ_２は、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの光電変換素子２２１２と比べて面積が小さいため、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素出力が得られない可能性が高い。そこで、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２においても撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２自体の出力と、補間を行う第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の画素信号を撮像用に補間する。

なお、図９に示すように、ステップＳ１０２で緑画素列データの画素信号を補間した場合には、ステップＳ１０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の画素信号を撮像用に補間する構成としてもよい。

また、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２には、減光フィルタ２２１６が設けられており、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の出力だけでは色情報を得ることができない。そこで、カメラ制御部２１は、撮像用に、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２自体の出力と、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号を撮像用に補間する。

なお、図９に示すように、ステップＳ１０２で減光画素列データの画素信号を補間した場合には、ステップＳ１０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号を撮像用に補間する構成としてもよい。具体的には、被写体の輝度が、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の出力が飽和しない輝度以下である場合には、ステップＳ１０２で補間した画素信号と、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号を撮像用に補間することができる。また、被写体の輝度が、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の出力が飽和してしまう輝度以上である場合には、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２周辺の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の出力と、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号を撮像用に補間することができる。

そして、ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃにより出力された画素信号と、ステップＳ１０８で補間された第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号とに基づいて、撮像画像の生成が行われる。

以上のように、第１実施形態に示す撮像素子２２は、図３に示すように、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２とが交互に配置されており、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から一対の緑画素列データが出力され、一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２から一対の減光画素列データが出力される。そして、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づいて、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出を行い、一方、一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、減光フィルタ２２１６を通過した光束に対応する一対の減光画素列データに基づいて、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出が行われる。

ここで、緑フィルタ２２１５が設けられた第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２は、人間の眼の感度に近い波長領域を検知できるため、一対の緑画素列データを適切に検出できた場合に、緑画素列データを用いて焦点検出を行うことで、人間の眼に合った信頼性の高い焦点検出結果を得ることができる。また、緑フィルタ２２１５で入射光の波長領域を限定することで、色収差の影響が小さくなり、これにより、焦点検出における検出精度を高めることができる。一方、減光フィルタ２２１６が設けられた第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２では、赤色および青色の被写体光も検出することができるため、たとえば被写体が赤色や青色であるため一対の緑画素列データを適切に検出できない場合でも、減光フィルタ２２１６を通過した減光画素列データに基づいて焦点検出を行うことで、被写体の色情報にかかわらず、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。また、減光フィルタ２２１６を通過した光束は、フィルタを全く設けていない場合と比べて出力の飽和を抑制することができるため、被写体の輝度が高い場合でも、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。

また、本実施形態では、図３に示すように、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２が一次元状に連続して配置されている。ここで、たとえば焦点検出画素が離散的に配置されている場合には、被写体の像のパターンによっては、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２で被写体の像を検出できない場合があるが、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２を一次元状に連続して配置することで、被写体の像を適切に検出することができ、これにより、焦点検出における検出精度を向上することができる。

また、第１実施形態では、画像を撮影する際に、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素信号を補間し、補間した画素信号を用いて、撮像画像の撮像を行うことで、撮像画像の画質を向上させることができる。特に、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２には緑フィルタ２２１５が設けられており、焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の出力は色情報を備えるため、焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の出力を撮像用信号としても用いることで、撮像画像の画質をより向上させることができる。また、第１実施形態では、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２に隣接して撮像画素２２１ａ〜２２１ｃがベイヤー配列で配置されているため、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２の画素位置におけるＲ，Ｇ，Ｂ情報を、隣接する撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力を用いて補間することができ、これにより、撮像画像の画質をより向上させることができる。

《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態に係るカメラ１ａは、図１１に示すように、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および図１２に示す第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２が配列された撮像素子２２ａを備え、図１３に示すように動作すること以外は、第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態に係るカメラ１ａについて説明する。

図１１は、第２実施形態に係る撮像素子２２ａを説明するための図である。図１１に示すように、撮像素子２２ａには、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２とが交互に横一列に配列されて構成されている。また、第２実施形態において、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２および一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）との位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

ここで、図１２（Ａ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｃ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１の断面図である。また、図１２（Ｂ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_２の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｄ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_２の断面図である。第３焦点検出画素２２２Ｅ_１は、図１２（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｅ_１とから構成され、図１２（Ｃ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｅ_１とマイクロレンズ２２２１との間には、カラーフィルタや減光フィルタなどの分光フィルタが設けられていない。また、第３焦点検出画素２２２Ｅ_２は、図１２（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｅ_２とから構成され、図１２（Ｄ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｅ_２とマイクロレンズ２２２１との間には、カラーフィルタや減光フィルタなどの分光フィルタが設けられていない。そのため、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２の波長の相対感度は、図６（Ｂ）に示すような相対感度を有することとなる。

このように、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２には、分光フィルタが設けられていなため、入射波長の制限がなく、その分、入射光量を多くすることができる。そのため、被写体の輝度が低い場合でも、画素信号のＳＮ比を高くすることができ、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２の出力に基づいて焦点検出を行った場合に、焦点検出における検出精度を高めることができる。また、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２には、カラーフィルタを設けられていないため、被写体の色情報にかかわらずに、被写体からの入射光を検知することができる。

そして、第２実施形態に係る撮像素子２２ａでは、図１１に示すように、緑フィルタ２２１５（図１１中において“Ｇ”で示す）が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_１と、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２とが交互に横一列に配列されることにより、焦点検出画素列を構成する。

そして、第２実施形態では、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から一対の緑画素列データが出力されるとともに、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２から、一対のフィルタ無し画素列データが出力される。

次に、図１３を参照して、第３実施形態に係るカメラ１ａの動作について説明する。なお、図１３は、第２実施形態に係るカメラ１ａの動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１では、第１実施形態のステップＳ１０１と同様に、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ２０１で待機し、第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合は、ステップＳ２０２に進む。そして、ステップＳ２０２では、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から一対の緑画素列データが取得されるとともに、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２から一対のフィルタ無し画素列データが取得される。

なお、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、一対の緑画素列データとして、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２の画素位置に対応する画素信号を補間し、一対のフィルタ無し画素列データとして、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の画素位置に対応する画素信号を補間する構成としてもよい。

ステップＳ２０３では、第１実施形態のステップＳ１０３と同様に、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０２で取得した緑画素列データおよびフィルタ無し画素列データに基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。すなわち、カメラ制御部２１は、緑画素列データに基づくデフォーカス量と、フィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量の２つのデフォーカス量を算出する。

ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０３で算出した緑画素列データに基づくデフォーカス量およびフィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量の中から、焦点検出に用いる画素列データを決定する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、第１実施形態と同様に、焦点検出における画素列データの信頼性や被写体の輝度に基づいて、焦点検出に用いる画素列データを決定する。

たとえば、カメラ制御部２１は、緑フィルタ２２１５を通過した光束に対応する一対の緑画素列データの検出強度が一定値以上である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、一方、一対の緑画素列データの検出強度が一定値未満である場合など一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２から出力された一対のフィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。これにより、たとえば、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、人間の眼の感度に合った焦点検出を行うことができるとともに、被写体が赤色や青色などにより一対の緑画素列データが適切に検出できない場合でも、被写体の色情報に限定されない一対のフィルタ無し画素列データに基づいて焦点検出を適切に行うことができる。

また、カメラ制御部２１は、被写体の輝度が所定値以上である場合に、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、被写体の輝度が所定値未満である場合には、一対のフィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定してもよい。第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２には分光フィルタが設けられていないため、入射光量が多く、被写体の輝度が低い場合でも、ＳＮ比を高くすることができ、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。

ステップＳ２０５では、ステップＳ１０５と同様に、ステップＳ２０４で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の合焦駆動が行われる。そして、ステップＳ２０６で、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれ、第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合には、ステップＳ２０１に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、光学系の焦点調節が繰り返される。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合には、被写体像を撮影するために、ステップＳ２０７に進み、撮像素子２２ａにより電荷の蓄積・転送が行われる。

そして、ステップＳ２０８において、撮像用に画素信号の補間処理が行われる。ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２については、第１実施形態と同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２自体の出力と、補間を行う第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の画素信号が撮像用に補間される。

一方、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２については、分光フィルタが設けられていため、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２の出力が飽和する可能性がある。そのため、カメラ制御部２１は、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２自体の出力を用いることなく、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ_１周辺の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１の出力と、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ_１周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１の画素信号を撮像用に補間し、同様に、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ_２周辺の第１焦点検出画素２２２Ｇ_２の出力と、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第３焦点検出画素２２２Ｅ_２の画素信号を撮像用に補間する。

なお、ステップＳ２０２で画素列データの画素信号を補間した場合には、第１実施形態と同様に、ステップＳ２０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、撮像用の画素信号を補間する構成としてもよい。

そして、ステップＳ２０９では、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃにより出力された画素信号と、ステップＳ２０８で補間された第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２の画素信号とに基づいて、撮像画像の生成が行われる。

以上のように、第２実施形態では、図１１に示すように、撮像素子２２ａにおいて、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２とが交互に配置されており、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から一対の緑画素列データが出力され、一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２から一対のフィルタ無し画素列データが出力される。

ここで、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２には、カラーフィルタや減光フィルタが設けられていないため、入射波長の制限がなく、入射光量を多くすることができる。そのため、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２では、被写体の輝度が低い場合でも、画素信号のＳＮ比を高くすることができ、その結果、焦点検出における検出精度を高めることができる。また、第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２には、カラーフィルタを設けられていないため、被写体の色情報にかかわらずに、被写体からの入射光を検知することができ、焦点検出を適切に行うことができる。

《第３実施形態》
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。第３実施形態に係るカメラ１ｂは、図１４に示すように、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、図１５に示す第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２および第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２とが配置された撮像素子２２ｂを備え、図１６に示すように動作すること以外は、第１実施形態と同様である。以下に、第３実施形態に係るカメラ１ｂについて説明する。

図１４は、第３実施形態に係る撮像素子２２ｂを説明するための図である。図１４に示すように、撮像素子２２ｂには、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２と、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２とが交互に横一列に配列されて構成されている。なお、第３実施形態において、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２、および第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）との位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

図１５（Ａ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｅ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１の断面図である。また、図１５（Ｂ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｄ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_２の断面図である。第４焦点検出画素２２２Ｂ_１は、図１５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｂ_１とから構成され、図１５（Ｅ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｂ_１とマイクロレンズ２２２１との間には、撮像画素２２１ｂ（青画素Ｂ）のカラーフィルタ２２１４ｂと同じ分光特性を有するカラーフィルタ２２１７（以下、青フィルタ２２１７という）が設けられている。また、第４焦点検出画素２２２Ｂ_２は、図１５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｂ_２とから構成され、図１５（Ｆ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｂ_２とマイクロレンズ２２２１との間には、青フィルタ２２１７が設けられている。

また、図１５（Ｃ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｇ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１の断面図であり、図１５（Ｄ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｈ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_２の断面図である。第５焦点検出画素２２２Ｒ_１は、図１５（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｒ_１とから構成され、図１５（Ｇ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｒ_１とマイクロレンズ２２２１との間には、撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）のカラーフィルタ２２１４ｃと同じ分光特性を有するカラーフィルタ２２１８（以下、赤フィルタ２２１８という）が設けられている。また、第５焦点検出画素２２２Ｒ_２は、図１５（Ｄ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｒ_２とから構成され、図１５（Ｈ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｒ_２とマイクロレンズ２２２１との間には、赤フィルタ２２１８が設けられている。

そして、第３実施形態に係る撮像素子２２ｂでは、図１４に示すように、緑フィルタ２２１５（図１４中において“Ｇ”で示す）が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、青フィルタ２２１７（図１４中において“Ｂ”で示す）が設けられた一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２と、赤フィルタ２２１８（図１４中において“Ｒ”で示す）が設けられた一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_１とが交互に横一列に配列されることにより、焦点検出画素列を構成する。

そして、第３実施形態では、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から一対の緑画素列データが出力され、青フィルタ２２１７が設けられた一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２から一対の青画素列データが出力され、赤フィルタ２２１８が設けられた一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２から一対の赤画素列データが出力される。

次に、図１６を参照して、第３実施形態に係るカメラ１ｂの動作について説明する。なお、図１６は、第３実施形態に係るカメラ１ｂの動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ３０１では、第１実施形態のステップＳ１０１と同様に、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ３０１で待機し、第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合は、ステップＳ３０２に進む。そして、ステップＳ３０２では、カメラ制御部２１により、緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データの３つの画素列データの取得が行われる。

たとえば、図１７に示す例では、カメラ制御部２１は、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１，２２２Ｇ_１−２，・・・２２２Ｇ_１−ｎ，２２２Ｇ_２−１，２２２Ｇ_２−２，・・・２２２Ｇ_２−ｎから一対の緑画素列データＧ_１−１，Ｇ_１−２，・・・Ｇ_１−ｎ，Ｇ_２−１，Ｇ_２−２，・・・Ｇ_２−ｎを取得する。また、カメラ制御部２１は、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１−１，２２２Ｂ_１−２，・・・２２２Ｂ_１−ｎ，２２２Ｂ_２−１，２２２Ｂ_２−２，・・・２２２Ｂ_２−ｎから一対の青画素列データＢ_１−１，Ｂ_１−２，・・・Ｂ_１−ｎ，Ｂ_２−１，Ｂ_２−２，・・・Ｂ_２−ｎを取得する。さらに、カメラ制御部２１は、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１−１，２２２Ｒ_１−２，・・・２２２Ｒ_１−ｎ，２２２Ｒ_２−１，２２２Ｒ_２−２，・・・２２２Ｒ_２−ｎから一対の赤画素列データＲ_１−１，Ｒ_１−２，・・・Ｒ_１−ｎ，Ｒ_２−１，Ｒ_２−２，・・・Ｒ_２−ｎを取得する。なお、図１７は、第３実施形態で出力される画素列データの一例を示す図である。

また、カメラ制御部２１は、図１８に示すように、焦点検出用に画素列データの画素信号を補間する構成としてもよい。ここで、図１８は、第３実施形態に係る画素列データの他の例を示す図であり、説明の便宜上、測距瞳３５１，３５２から照射される一対の光束のうち、測距瞳３５１から照射される光束を受光する第１焦点検出画素２２２Ｇ_１、第４焦点検出画素Ｂ_１、第５焦点検出画素Ｒ_１の画素信号について説明する。

たとえば、カメラ制御部２１は、図１８（Ａ）に示す例において、緑画素列データを構成する画素信号として、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１−２の画素位置に対応する画素信号Ｇ_１−２’（図１８中、破線で囲む）を補間する場合、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−２，２２２Ｇ_１−３から出力された画素信号Ｇ_１−２，Ｇ_１−３と、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１−１，２２２Ｂ_１−２，２２２Ｂ_１−３から出力された画素信号Ｂ_１−１，Ｂ_１−２，Ｂ_１−３と、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１−１，２２２Ｒ_１−２から出力された画素信号Ｒ_１−１，Ｒ_１−２とを用いて、画素信号Ｇ_１−２’を補間する。同様に、カメラ制御部２１は、赤画素列データを構成する画素信号として、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１−２の画素位置に対応する画素信号Ｒ_１−２’’（図１８（Ｂ）中、実線で囲む）を補間する場合、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−２，２２２Ｇ_１−３から出力された画素信号Ｇ_１−２，Ｇ_１−３と、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１−１，２２２Ｂ_１−２，２２２Ｂ_１−３から出力された画素信号Ｂ_１−１，Ｂ_１−２，Ｂ_１−３と、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１−１，２２２Ｒ_１−２から出力された画素信号Ｒ_１−１，Ｒ_１−１とを用いて、画素信号Ｒ_１−２’’を補間する。

このように、カメラ制御部２１は、補間する画素を中心とした７個の焦点検出画素を用いて、画素信号の補間を行うことができる。そして、カメラ制御部２１は、緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データを構成する他の画素信号についても同様に補間することで、図１８（Ｂ）に示すような画素列データを取得することができる。

また、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１、第４焦点検出画素Ｂ_１、第５焦点検出画素Ｒ_１の出力を加算するとともに、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２、第４焦点検出画素Ｂ_２、第５焦点検出画素Ｒ_２の出力を加算することで、緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データの３つの画素列データを、１つの画素列データとして取得する構成としてもよい。たとえば、図１７に示す例において、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１−１から出力された画素信号Ｇ_１−１と、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１−１から出力された画素信号Ｂ_１−１と、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１−１から出力された画素信号Ｒ_１−１とを加算して、１つの画素信号として算出し、同様に、他の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１、第４焦点検出画素Ｂ_１、第５焦点検出画素Ｒ_１の出力を加算して画素信号を算出することで、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１、第４焦点検出画素Ｂ_１、第５焦点検出画素Ｒ_１の出力に基づく画素列データを生成する。同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ_２、第４焦点検出画素Ｂ_２、第５焦点検出画素Ｒ_２の出力を加算して画素信号を算出して画素列データを生成することで、１つの画素列データを生成することができる。

ステップＳ３０３では、第１実施形態のステップＳ１０３と同様に、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０２で取得した緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データに基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。すなわち、カメラ制御部２１は、緑画素列データに基づくデフォーカス量と、青画素列データに基づくデフォーカス量と、赤画素列データに基づくデフォーカス量の３つのデフォーカス量を算出する。

そして、ステップＳ３０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０３で算出した緑画素列データに基づくデフォーカス量、青画素列データに基づくデフォーカス量
および赤画素列データに基づくデフォーカス量の中から、焦点検出に用いる画素列データを決定する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、第１実施形態と同様に、焦点検出における画素列データの信頼性や被写体の輝度に基づいて、焦点検出に用いる画素列データを決定する。

たとえば、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から出力された一対の緑画素列データの検出強度が一定値以上である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。一方、一対の緑画素列データの検出強度が一定値未満である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、カメラ制御部２１は、一対の青画素列データおよび一対の赤画素列データのうち検出強度が一定以上である画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。このように、第３実施形態では、緑画素列データに基づくデフォーカス量、青画素列データに基づくデフォーカス量、および赤画素列データに基づくデフォーカス量の中から焦点検出に用いるデフォーカス量を算出することで、被写体の色情報に限定されずに、被写体に対する焦点検出を適切に行うことができる。

そして、ステップＳ３０５では、第１実施形態のステップＳ１０５と同様に、ステップＳ３０３で決定されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の合焦駆動が行われる。そして、ステップＳ３０６で、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれ、第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合には、ステップＳ３０１に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、光学系の焦点調節が繰り返される。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合、被写体像を撮影するために、ステップＳ３０７に進み、撮像素子２２ｂにより電荷の蓄積・転送が行われる。

そして、ステップＳ３０８では、撮像用に画素信号の補間処理が行われる。ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２の画素信号については、第１実施形態と同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２自体の出力と、補間を行う第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて撮像用の補間処理が行われる。

また、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２については、青フィルタ２２１７が設けられているため、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２の出力を撮像用信号として用いることができるが、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２の光電変換素子２２２２Ｂ_１，２２２２Ｂ_２は、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの光電変換素子２２１２と比べて面積が小さいため、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素出力が得られない可能性が高い。そこで、カメラ制御部２１は、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２においても撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２自体の出力と、補間を行う第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２の画素信号を撮像用に補間する。

同様に、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２には、赤フィルタ２２１８が設けられているため、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の出力を撮像用信号として用いることができるが、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の光電変換素子２２２２Ｒ_１，２２２２Ｒ_２は、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの光電変換素子２２１２と比べて面積が小さいため、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素出力が得られない可能性が高い。そこで、カメラ制御部２１は、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２においても撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２自体の出力と、補間を行う第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の画素信号を補間する。

なお、ステップＳ３０２で画素列データの画素信号を補間した場合には、第１実施形態と同様に、ステップＳ３０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、撮像用の画素信号を補間する構成としてもよい。

そして、ステップＳ３０９では、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃにより出力された画素信号と、ステップＳ３０８で補間された第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２および第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の画素信号とに基づいて、撮像画像の生成が行われる。

以上のように、第３実施形態に係る撮像素子２２ｂは、図１４に示すように、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２と、青フィルタ２２１７が設けられた一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２と、赤フィルタ２２１８が設けられた一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２とが交互に配置されており、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２から一対の緑画素列データが出力され、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２から一対の青画素列データが出力され、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２から一対の赤画素列データが出力される。

ここで、第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２には、青色の波長領域を透過する青フィルタ２２１７が設けられているため、青色の被写体に対して適切に焦点状態を検出することができる。また、第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２には、赤色の波長領域を透過する赤フィルタ２２１８が設けられているため、赤色の被写体に対して適切に焦点状態を検出することができる。そのため、第３実施形態では、被写体の色（入射波長）に限定されることなく、被写体に対する光学系の焦点状態を適切に検出することができる。

また、第３実施形態では、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の出力がそれぞれ色情報を有するため、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２の出力を用いて画像を撮像することで、撮像画像の品質を向上させることができる。特に、第３実施形態では、隣接する焦点検出画素から色情報を得ることができるため、高画質の撮像画像を生成することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態に加えて、焦点検出画素として、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２と分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２のみを有する構成としてもよい。この場合、たとえば被写体の輝度が所定値以上である場合には、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２から出力される減光画素列データを用いて焦点検出を行うことで、焦点検出画素の出力が飽和してしまうことを有効に防止することができるとともに、被写体の輝度が所定値未満である場合には、分光フィルタを設けていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２から出力されるフィルタ無し画素列データを用いて焦点検出を行うことで、画素信号のＳＮ比を高めることができ、焦点検出の検出精度を高めることができる。

また、上述した実施形態では、２以上の画素列データのそれぞれについてデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量の中から、焦点検出に用いるデフォーカス量を決定する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、２以上の画素列データの中から焦点検出に用いる画素列データを決定し、決定した画素列データに基づいてデフォーカス量を算出する構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、各焦点検出画素が１つの光電変換素子を有する構成を例示したが、たとえば、それぞれの焦点検出画素が一対の光電変換素子を有し、該焦点検出画素が有する一対の光電変換素子において、瞳分割された一対の光束を受光する構成としてもよい。この場合、それぞれの焦点検出画素が有する一対の光電変換素子を、本発明の一対の焦点検出画素として扱うことができる。

加えて、上述した実施形態では、位相差検出方式による焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に限定されず、撮像素子２２の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行うことで、コントラスト検出方式による焦点検出も行う構成とすることができる。たとえば、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に駆動信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求めることができる。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１ａ〜２２１ｃ…撮像画素
２２２Ｇ_１，２２２Ｇ_２…第１焦点検出画素
２２２Ｎ_１，２２２Ｎ_２…第２焦点検出画素
２２２Ｅ_１，２２２Ｅ_２…第３焦点検出画素
２２２Ｂ_１，２２２Ｂ_２…第４焦点検出画素
２２２Ｒ_１，２２２Ｒ_２…第５焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (9)

1. 光学系による像を撮像するための複数の撮像画素と、前記光学系の焦点状態を検出するための複数の焦点検出画素とを備える撮像素子であって、
   前記複数の撮像画素は縦方向および横方向に２次元状に配置され、互いに異なる分光特性を示す分光フィルタが前記撮像画素ごとに交互に設けられており、
   前記複数の焦点検出画素は、第１色の瞳分割された光束のうち一方を受光する画素と他方を受光する画素とが隣接して配置される第１焦点検出画素と、前記第１色とは異なる分光特性を有する第２色の瞳分割された光束のうち一方を受光する画素と他方を受光する画素とが隣接して配置される第２焦点検出画素と、を有し、
   前記第１焦点検出画素と前記第２焦点検出画素とが同一列に配置される撮像素子。
2. 請求項１に記載の撮像素子であって、
   前記複数の撮像画素には、第１分光フィルタおよび前記第１分光フィルタとは異なる分光特性を示す第２分光フィルタが設けられている撮像素子。
3. 請求項２に記載の撮像素子であって、
   前記第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、
   前記第２焦点検出画素には、前記第１分光フィルタおよび前記第２分光フィルタとは異なる分光特性を示す分光フィルタが設けられている撮撮像素子。
4. 請求項２に記載の撮像素子であって、
   前記第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、
   前記第２焦点検出画素には、分光フィルタが設けられていない撮像素子。
5. 請求項２に記載の撮像素子であって、
   前記第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示
   す分光フィルタが設けられており、
   前記第２焦点検出画素には、前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられている撮像素子。
6. 請求項１〜３にいずれかに記載の撮像素子であって、
   前記第２焦点検出画素には、NDフィルタが設けられている撮像素子。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の撮像素子と、
   前記第１焦点検出画素の信号及び前記第２焦点検出画素の信号のいずれかを選択する選択部と、
   前記選択部により選択された信号によってデフォーカス量を算出する算出部と、
   を有する撮像装置。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の撮像素子と、
   前記第１焦点検出画素の出力および前記第２焦点検出画素の出力に基づいて、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、前記第１焦点検出画素及び前記第１焦点検出画素の画素位置に対応する画素信号を補間演算する画素補間部とを備える撮像装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の撮像素子であって、
   前記複数の焦点検出画素は、前記撮像画素の間に配置される撮像素子。

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