JP7652209B2 - 撮像素子、及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像素子、及び撮像装置に関する。
従来から、撮像面上における瞳分割方式の焦点検出画素の位置に応じて、マイクロレンズと遮光部との間の距離を異ならせた撮像素子が知られている（例えば特許文献１）。しかしながら、特許文献１の技術では、射出瞳位置が異なる交換レンズが装着されたとき焦点検出の精度が低下するという課題がある。
日本国 特開２０１２－４３９３９号公報
第１の態様によると、撮像素子は、光学系を透過した光を光電変換する第１光電変換部と、前記第１光電変換部へ入射する光の一部を遮光する第１遮光部とを有し、前記第１光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第１画素と、前記光学系を透過した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、前記第２光電変換部へ入射する光の一部を遮光し、前記第１遮光部と面積の異なる第２遮光部とを有し、前記第２光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第２画素と、複数の前記第１画素から出力された信号および複数の前記第２画素から出力された信号を出力する出力部と、を備え、前記複数の前記第１画素から出力された信号と前記複数の前記第２画素から出力された信号のうち、前記光学系の光軸と前記第１画素との距離および前記光学系の光軸と前記第２画素との距離の情報に基づいて選択された画素の信号が焦点検出に用いられ、前記複数の前記第１画素のうち少なくとも２つの前記第１画素がそれぞれ有する前記第１遮光部の面積は、撮像面の位置によって異なり、前記複数の前記第２画素のうち少なくとも２つの前記第２画素がそれぞれ有する前記第２遮光部の面積は、前記撮像面の位置によって異なり、前記複数の前記第１画素のうち、前記撮像面の中央付近にある前記第１画素が有する前記第１遮光部の面積は、前記撮像面の端付近にある前記第１画素が有する前記第１遮光部の面積よりも小さく、前記複数の前記第２画素のうち、前記撮像面の中央付近にある前記第２画素が有する前記第２遮光部の面積は、前記撮像面の端付近にある前記第２画素が有する前記第２遮光部の面積よりも小さい。
第２の態様によると、撮像素子は、光学系を透過した光を光電変換する第１光電変換部と、前記第１光電変換部へ入射する光の一部を遮光する第１遮光部とを有し、前記第１光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第１画素と、前記光学系を透過した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、前記第２光電変換部へ入射する光の一部を遮光し、前記第１遮光部と面積の異なる第２遮光部とを有し、前記第２光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第２画素と、複数の前記第１画素から出力された信号および複数の前記第２画素から出力された信号を出力する出力部と、を備え、前記複数の前記第１画素から出力された信号と前記複数の前記第２画素から出力された信号のうち、前記光学系の光軸と前記第１画素との距離および前記光学系の光軸と前記第２画素との距離の情報に基づいて選択された画素の信号が焦点検出に用いられ、前記第１画素の数は、前記第２画素の数と異なる
第３の態様によると、撮像装置は、第１の態様の撮像素子と、前記複数の前記第１画素から出力された信号および前記複数の前記第２画素から出力された信号の少なくとも一方に基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦する合焦位置に前記光学系の位置を制御する制御部と、を備える。
実施の形態による撮像装置の構成を説明する横断面図である。 実施の形態による撮像装置の要部構成を説明するブロック図である。 実施の形態による撮像素子の撮像画素と焦点検出画素の配置の一例を示す図である。 撮像画素と焦点検出画素の構造の一例を模式的に説明する断面図である。 焦点検出画素が有する遮光部がマイクロレンズにより投影される位置を示す図である。 実施の形態における焦点検出画素に入射する光束と、撮影光学系の射出瞳領域との関係を模式的に示す図である。 変形例における焦点検出画素の遮光部の一例を示す図である。 別の例における焦点検出画素の構造の一例を模式的に説明する断面図である。 別の例における焦点検出画素の構造の一例を模式的に説明する断面図である。
図面を参照しながら、本実施の形態による撮像素子と、当該撮像素子を備える焦点検出装置および撮像装置とについて説明する。
図１は本実施の形態による撮像装置であるデジタルカメラ１００の構成を説明する横断面図である。なお、説明の都合上、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
デジタルカメラ１００は、カメラ本体２００と撮影レンズ本体３００とにより構成され、撮影レンズ本体３００はマウント部（不図示）を介して装着される、いわゆるミラーレスカメラである。カメラ本体２００には、マウント部を介して種々の撮影光学系を有する撮影レンズ本体３００が装着可能である。上記のマウント部には電気接点２０１、２０２が設けられ、カメラ本体２００と撮影レンズ本体３００とが結合された時には、電気接点２０１および２０２を介して電気的な接続が確立される。
撮影レンズ本体３００は、撮影光学系１と、駆動機構３と、レンズデータ部４とを備えている。撮影光学系１は、被写体像を撮像素子８の撮像面上に結像させるための光学系であり、焦点調節レンズを含む複数のレンズによって構成されている。駆動機構３は、電気接点２０１を介してカメラ本体２００側から入力したデフォーカス量を用いてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じて撮影光学系１を構成する焦点調節レンズを光軸Ｌの方向（ｚ軸方向）に沿って合焦位置へ駆動する。
レンズデータ部４は、たとえば不揮発性の記録媒体により構成され、撮影レンズ本体３００に関連する各種のレンズ情報、たとえば撮影光学系１の射出瞳の位置等が格納されている。レンズデータ部４は電気接点２０２を介してカメラ本体２００との間で上記のレンズ情報等を送信する。
カメラ本体２００内部には、制御部５と、撮像素子駆動回路６と、撮像素子８と、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）９と、接眼レンズ１０とが設けられている。カメラ本体２００には操作部１１が設けられている。撮像素子８には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像画素と焦点検出画素がｘｙ平面上において二次元状（行と列）に配置される。撮像画素は、撮影光学系１の射出瞳領域の全体を通過した光束を受光して、画像信号を制御部５へ出力する。焦点検出画素は、撮影光学系１の左右または上下等の一部の射出瞳領域を通過した光束を受光して、焦点検出信号を制御部５へ出力する。撮像素子８の撮像画素には、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタが設けられている。撮像画素がカラーフィルタを通して被写体像を撮像するため、撮像信号はＲＧＢ表色系の色情報を有する。なお、焦点検出画素にはカラーフィルタが設けられていなくても良いし、全ての焦点検出画素に同一（たとえばＧ）のカラーフィルタが設けられても良い。なお、撮像素子８については、詳細を後述する。
電子ビューファインダ９は、制御部５により生成された表示画像データに対応する画像の表示を行う。また、電子ビューファインダ９は、撮影条件に関連する各種情報（シャッタ速度、絞り値、ＩＳＯ感度など）の表示を行う。電子ビューファインダ９に表示された画像や各種情報は、接眼レンズ１０を介してユーザにより観察される。なお、画像や各種情報を背面モニタ（不図示）に表示させても良い。
操作部１１はユーザによって操作される種々の操作部材に対応して設けられた種々のスイッチを含み、操作部材の操作に応じた操作信号を制御部５へ出力する。操作部材は、たとえばレリーズボタンや、カメラ本体２００の背面に設けられた背面モニタ（不図示）にメニュー画面を表示させるためのメニューボタンや、各種の設定等を選択操作する時に操作される十字キー、十字キーにより選択された設定等を決定するための決定ボタン、撮影モードと再生モードとの間でデジタルカメラ１００の動作を切替える動作モード切替ボタン、露出モードを設定する露出モード切替ボタン等を含む。
さらに、図２に示すブロック図を用いて、デジタルカメラ１００の制御系について説明する。図２に示すようにデジタルカメラ１００は、Ａ／Ｄ変換部１２と、画像処理回路１３と、焦点検出演算回路１４と、ボディ－レンズ通信部１５と、記憶部１６とを有している。制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ１００の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行したりする演算回路である。制御プログラムは、制御部５内の不図示の不揮発性メモリに格納されている。制御部５は、選択部５１を機能として備え、装着された撮影レンズ本体３００に応じて、撮像素子８が有する焦点検出画素のうち、焦点検出演算に用いる焦点検出信号を出力する焦点検出画素を選択する。なお、選択部５１については、詳細を後述する。撮像素子駆動回路６は、制御部５によって制御され、撮像素子８およびＡ／Ｄ変換部１２の駆動を制御して、撮像素子８に電荷蓄積および撮像信号の読み出し等を行わせる。Ａ／Ｄ変換部１２は、撮像素子８から出力されたアナログの撮像信号をデジタルに変換する。
画像処理回路１３は、撮像素子８の撮像画素から出力された撮像信号を画像信号として用い、画像信号に対して種々の画像処理を施して画像データを生成した後、付加情報等を付与して画像ファイルを生成する。画像処理回路１３は、生成した画像ファイルをメモリカード等の記録媒体（不図示）に記録する。画像処理回路１３は、生成した画像データや記録媒体に記録されている画像データに基づいて、電子ビューファインダ９や背面モニタ（不図示）に表示するための表示画像データを生成する。
焦点検出演算回路１４は、撮像素子８の焦点検出画素から出力された焦点検出信号を用いて、公知の位相差検出方式によりデフォーカス量を算出する。ボディ－レンズ通信部１５は、制御部５に制御され、電気接点２０１、２０２を介して撮影レンズ本体３００内の駆動機構３やレンズデータ部４と通信を行い、カメラ情報（デフォーカス量や絞り値など）の送信やレンズ情報（射出瞳の位置など）の受信を行う。
記憶部１６は、たとえば不揮発性の記憶媒体であり、制御部５が各種の処理を実行するためのプログラムや、制御部５が各種の処理を実行するためのデータ等が記憶される。
次に、本実施の形態における撮像素子８について詳細に説明する。
図３（ａ）は撮像素子８の撮像面８００を模式的に示す図である。なお、図３においても、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系を、図１に示す例と同様にして設定する。撮像面８００には、デフォーカス量の演算に用いる焦点検出信号を取得するための焦点検出領域８１０が設けられている。なお、図においては、９個の焦点検出領域８１０が設けられた例を示しているが、焦点検出領域８１０の個数はこれに限定されない。
図３（ｂ）は、複数の焦点検出領域８１０のうち、Ｘ軸＋側の撮像面８００の周辺部に設けられた焦点検出領域８１０ａの一部を拡大して模式的に示す図である。焦点検出領域８１０ａは、第１画素群８５１と第２画素群８５２と第３画素群８５３（総称する場合には画素群８５０と呼ぶ）とを有する。なお、図３（ｂ）では一例として３行の画素群８５０を有する場合を示すが、画素群は３行に限定されない。また、第１画素群８５１と第２画素群８５２と第３画素群８５３のＹ軸方向に沿った配置順序は、図３（ｂ）の例に限定されず、どのような順序に設けても良い。また、第１画素群８５１と第２画素群８５２と第３画素群８５３との相違点については、説明を後述する。
画素群８５０には、Ｘ軸方向に沿って、撮像画素８０と焦点検出画素８１、８２とが交互に、すなわち複数の焦点検出画素８１の間に撮像画素８０が設けられる。すなわち、画素群８５０はＸ軸方向に沿って設けられる。第１画素群８５１と第２画素群８５２と第３画素群８５３とは、Ｙ軸方向に設けられる。Ｙ軸方向における、第１画素群８５１と第２画素群８５２と間および第２画素群８５２と第３画素群８５３との間には、撮像画素８０が設けられる。
本実施の形態では、第１画素群８５１と、第２画素群８５２と、第３画素群８５３とは、それぞれが備える焦点検出画素８１、８２で焦点検出信号を出力可能となる撮影光学系１の射出瞳の位置が異なるように構成されている。このため、第１画素群８５１、第２画素群８５２、第３画素群８５３のそれぞれにおける遮光部の位置が互いに異なる。以下、第１画素群８５１と、第２画素群８５２と、第３画素群８５３とが有する撮像画素８０と焦点検出画素８１、８２との構造について説明する。
図４（ａ）は、第１画素群８５１が有する撮像画素８０と焦点検出画素８１、８２との構造を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、第２画素群８５２が有する撮像画素８０と焦点検出画素８１、８２との構造を模式的に示す断面図であり、図４（ｃ）は、第３画素群８５３が有する撮像画素８０と焦点検出画素８１、８２との構造を模式的に示す断面図である。なお、図４においても、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系を、図１、図３に示す例と同様にして設定する。
－第１画素群８５１－
第１画素群８５１の焦点検出画素８１は、マイクロレンズ８１１と、マイクロレンズ８１１の下に設けられた光電変換部８１２と、遮光部８１３とを有する。遮光部８１３は、マイクロレンズ８１１と光電変換部８１２との間に設けられる。光電変換部８１２には、撮影光学系１からの光束がマイクロレンズ８１１を介して通過した後、一部が遮光部８１３により遮光（制限）されて入射する。
遮光部８１３は、たとえばアルミ等の導電性部材を用いて製造された焦点検出画素８１の回路用配線により構成される。遮光部８１３は、焦点検出画素８１のＸ軸＋側に向かう光束を制限する。遮光部８１３は、マイクロレンズ８１１からの距離がそれぞれ異なる第１遮光部８１３ａと第２遮光部８１３ｂと第３遮光部８１３ｃとを有する。本実施の形態では、マイクロレンズ８１１と第１遮光部８１３ａとの距離よりも、マイクロレンズ８１１と第２遮光部８１３ｂとの距離の方が大きい。マイクロレンズ８１１と第２遮光部８１３ｂとの距離よりも、マイクロレンズ８１１と第３遮光部８１３ｃとの距離の方が大きい。
第１画素群８５１の焦点検出画素８１では、ＸＹ平面に平行な面上における第３遮光部８１３ｃの面積（すなわち遮光面積）は、第１遮光部８１３ａの遮光面積と第２遮光部８１３ｂの遮光面積と比べて大きい。換言すると、焦点検出画素８１では、マイクロレンズ８１１からの距離が最も大きい第３遮光部８１３ｃによって光束が制限される。
第１画素群８５１の焦点検出画素８２は、マイクロレンズ８２１と、マイクロレンズ８２１の下に設けられた光電変換部８２２と、遮光部８２３とを有する。マイクロレンズ８２１は、焦点検出画素８１のマイクロレンズ８１１と焦点距離が等しい。光電変換部８２２とマイクロレンズ８２１との距離は、焦点検出画素８１の光電変換部８１２とマイクロレンズ８１１との距離に等しい。遮光部８２３は、マイクロレンズ８２１と光電変換部８２２との間に設けられる。光電変換部８２２には、撮影光学系１からの光束がマイクロレンズ８２１を介して通過した後、一部が遮光部８２３により遮光（制限）されて入射する。
遮光部８２３は、たとえばアルミ等の導電性部材を用いて製造された焦点検出画素８２の回路用配線により構成される。遮光部８２３は、焦点検出画素８２のＸ軸－側に向かう光束を制限する。遮光部８２３は、マイクロレンズ８２１からの距離がそれぞれ異なる第１遮光部８２３ａと第２遮光部８２３ｂと第３遮光部８２３ｃとを有する。本実施の形態では、マイクロレンズ８２１と第１遮光部８２３ａとの距離よりも、マイクロレンズ８２１と第２遮光部８２３ｂとの距離の方が大きい。マイクロレンズ８２１と第２遮光部８２３ｂとの距離よりも、マイクロレンズ８２１と第３遮光部８２３ｃとの距離の方が大きい。第３遮光部８２３ｃとマイクロレンズ８２１との間の距離は、焦点検出画素８１の第３遮光部８１３ｃとマイクロレンズ８１１との間の距離に等しい。
焦点検出画素８２においても、ＸＹ平面に平行な面上における第３遮光部８２３ｃの面積（すなわち遮光面積）は、第１遮光部８２３ａの遮光面積と第２遮光部８２３ｂの遮光面積と比べて大きい。換言すると、焦点検出画素８１では、マイクロレンズ８２１からの距離が最も大きい第３遮光部８２３ｃによって光束が制限される。
第１画素群８５１では、焦点検出画素８１、８２が上述した構造を有することにより、マイクロレンズ８１１、８２１からの距離が等しい第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃにより撮影光学系１の異なる領域からの光束を制限する。すなわち、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２には、撮影光学系の異なる領域からの光束が入射され、焦点検出演算回路１４が位相差検出演算に用いる一対の被写体光束が入射する。
撮像画素８０は、マイクロレンズ８０１と、１つのマイクロレンズ８０１の下に設けられた光電変換部８０２とを有する。光電変換部８０２には、撮影光学系１の全領域を通過した光束がマイクロレンズ８０１を介して入射する。なお、撮像画素８０の構造は、第２画素群８５２に設けられた場合でも、第３画素群８５３に設けられた場合でも、同様の構造を有する。さらに、各画素群８５０の外部に設けられた撮像画素８０についても同様の構造を有する。
－第２画素群８５２-
第２画素群８５２が有する焦点検出画素８１、８２について、第１画素群８５１が有する焦点検出画素８１、８２との差異を主に説明する。特に説明を行わない点につては、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２と同様である。第２画素群８５２の焦点検出画素８１では、ＸＹ平面に平行な面上における第２遮光部８１３ｂの遮光面積は、第１遮光部８１３ａの遮光面積と第３遮光部８１３ｃの遮光面積と比べて大きい。換言すると、焦点検出画素８１では、マイクロレンズ８２１から見て第１遮光部８１３ａと第３遮光部８１３ｃとの間に設けられた第２遮光部８１３ｂによってＸ軸＋側への光束の入射が制限される。
第２画素群８５２の焦点検出画素８２では、ＸＹ平面に平行な面上における第２遮光部８２３ｂの遮光面積は、第１遮光部８２３ａの遮光面積と第３遮光部８２３ｃの遮光面積と比べて大きい。換言すると、焦点検出画素８２では、マイクロレンズ８２１から見て第１遮光部８２３ａと第３遮光部８２３ｃとの間に設けられた第２遮光部８２３ｂによってＸ軸－側への光束の入射が制限される。第２画素群８５２では、焦点検出画素８１、８２が上述した構造を有することにより、マイクロレンズ８１１、８２１からの距離が等しい第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂにより撮影光学系１の異なる領域からの光束を制限する。すなわち、第２画素群８５２の焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２には、撮影光学系の異なる領域からの光束が入射され、焦点検出演算回路１４が位相差検出演算に用いる一対の被写体光束が入射する。
－第３画素群８５３－
第３画素群８５３が有する焦点検出画素８１、８２について、第１画素群８５１が有する焦点検出画素８１、８２との差異を主に説明する。特に説明を行わない点につては、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２と同様である。第３画素群８５３の焦点検出画素８１では、ＸＹ平面に平行な面上における第１遮光部８１３ａの遮光面積は、第２遮光部８１３ｂの遮光面積と第３遮光部８１３ｃの遮光面積と比べて大きい。換言すると、焦点検出画素８１では、マイクロレンズ８２１からの距離が最も小さい第１遮光部８１３ａによってＸ軸＋側への光束の入射が制限される。
第３画素群８５３の焦点検出画素８２では、ＸＹ平面に平行な面上における第１遮光部８２３ａの遮光面積は、第２遮光部８２３ｂの遮光面積と第３遮光部８２３ｃの遮光面積と比べて大きい。換言すると、焦点検出画素８２では、マイクロレンズ８２１からの距離が最も小さい第１遮光部８２３ａによってＸ軸－側への光束の入射が制限される。第３画素群８５３では、焦点検出画素８１、８２が上述した構造を有することにより、マイクロレンズ８１１、８２１からの距離が等しい第１遮光部８１３ａ、８２３ａにより撮影光学系１の異なる領域からの光束を制限する。すなわち、第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２には、撮影光学系の異なる領域からの光束が入射され、焦点検出演算回路１４が位相差検出演算に用いる一対の被写体光束が入射する。
以上で説明したように、第１画素群８５１と第２画素群８５２と第３画素群８５３との間では、焦点検出画素８１、８２の光束を制限するための遮光部８１３、８２３の位置（マイクロレンズ８１１、８２１からの距離）が異なる。
図５は、撮影光学系１の異なる射出瞳位置ＰＯ１、ＰＯ２およびＰＯ３の瞳が、マイクロレンズ８１１により投影される位置と、遮光部８１３のＺ軸方向の位置との関係を模式的に示す。
図５（ａ）に示すように、撮影光学系１の射出瞳位置ＰＯ１の瞳は、マイクロレンズ８１１によって第１画素群８５１の焦点検出画素８１の第３遮光部８１３ｃ上に投影される。すなわち、第３遮光部８１３ｃは、射出瞳位置ＰＯ１の瞳がマイクロレンズ８１１に投影される位置に設けられる。図５（ｂ）に示すように、撮影光学系１の射出瞳位置ＰＯ２の瞳は、マイクロレンズ８１１によって第２画素群８５２の焦点検出画素８１の第２遮光部８１３ｂ上に投影される。すなわち、第２遮光部８１３ｂは、射出瞳位置ＰＯ２の瞳がマイクロレンズ８１１によって投影される位置に設けられる。図５（ｃ）に示すように、撮影光学系１の射出瞳位置ＰＯ３の瞳は、マイクロレンズ８１１によって第３画素群８５３の焦点検出画素８１の第１遮光部８１３ａ上に投影される。すなわち、第１遮光部８１３ａは、射出瞳位置ＰＯ３の瞳がマイクロレンズ８１１によって投影される位置に設けられる。なお、図５（ａ）～（ｃ）では、それぞれ、第３遮光部８１３ｃ、第２遮光部８１３ｂ、第１遮光部８１３ａを代表して示す。また、焦点検出画素８２は焦点検出画素８１と軸対称に同一の構造を有しているので、焦点検出画素８２の遮光部８２３の投影位置についても、焦点検出画素８１の遮光部８１３と同様の関係を有する。
各画素群８５０ごとに、異なる射出瞳位置ＰＯ１、ＰＯ２、ＰＯ３の瞳がマイクロレンズ８１１により投影される位置が異なる。これにより、第１画素群８５１と、第２画素群８５２と、第３画素群８５３との間で、焦点検出の際に使用する焦点検出画素として適した射出瞳位置を有する撮影光学系１が異なる。
図６は、第２画素群８５２の一部の領域に含まれる焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２と、撮影光学系１の射出瞳９４０の位置との関係を模式的に示す。図６（ａ）は撮影光学系１の射出瞳位置ＰＯ２の瞳の投影位置と、第２画素群８５２の焦点検出画素８１、８２の第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂとが実質的に等しい撮影レンズ本体３００が装着された場合を示す。すなわち、撮影光学系１の射出瞳位置ＰＯ２と第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂとがマイクロレンズ８１１、８２１に対して共役の場合を示す。
焦点検出画素８１の光電変換部８１２は、被写体からの光束のうち、撮影光学系１の一対の射出瞳領域９４１ａおよび９４２ａのうち、射出瞳領域９４１ａを通過した光束９５１をマイクロレンズ８１１を介して受光する。換言すると、第２遮光部８１３ｂにより射出瞳領域９４２ａからの光束が遮光される。焦点検出画素８２の光電変換部８２２は、被写体からの光束のうち、撮影光学系１の射出瞳領域９４２ａを通過した光束９５２をマイクロレンズ８２１を介して受光する。換言すると、第２遮光部８２３ｂにより射出瞳領域９４１ａからの光束が遮光される。図６（ａ）に示すように、光束９５１および９５２は撮影レンズ本体３００の構造等によるケラレが無い、もしくはケラレが少ない状態にて光電変換部８１２、８２２にそれぞれ入射する。
図６（ｂ）は、射出瞳位置ＰＯ２の撮影レンズ本体３００と比べて長い射出瞳位置ＰＯ３の撮影光学系１を有する撮影レンズ本体３００が装着された場合を示す。この場合、焦点検出画素８１、８２の第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂが上述した撮影光学系１の射出瞳９４０の領域の一部の射出瞳領域９４１ａ、９４２ａとは異なる部分（領域）を透過した光を遮光する。なお、図６（ｂ）においては、理解を容易にすることを目的として、射出瞳位置ＰＯ２を有する撮影光学系１の射出瞳９４０を破線にて示す。
被写体からの光束９５２は、撮影光学系１の射出瞳領域９４２ｂを通過し、焦点検出画素８２のマイクロレンズ８２１を介して光電変換部８２２に入射する。撮影光学系１の射出瞳位置ＰＯ３が射出瞳位置ＰＯ２と比べて長いため、被写体からの光束９５１は一部がケラレる。すなわち光束９５１のうち、光束９５１ａが撮影光学系１の射出瞳領域９４１ｂを通過し、マイクロレンズ８１１を介して光電変換部８１２に入射し、光束９５１ｂはケラレて光電変換部８１２に入射しない。このため、焦点検出画素８１と８２との間で、それぞれの光電変換部８１２、８２２に入射する光束の光量が異なるので、光電変換部８１２からの焦点検出信号の出力は、光電変換部８２２からの焦点検出信号の出力と比べて低下する。すなわち、射出瞳位置ＰＯ３の撮影光学系１に対して第２遮光部８１３ｂの焦点検出画素８１を使用すると、焦点検出演算の演算精度が低下する。
撮影光学系１が射出瞳位置ＰＯ３を有している場合には、射出瞳位置ＰＯ３の瞳がマイクロレンズ８１１、８２１により投影される位置に設けられた第１遮光部８１３ａ、８２３ａを有する焦点検出画素８１、８２に射出瞳領域９４１ｂ、９４２ｂからの光束を入射させる。図６（ｃ）に示すように、マイクロレンズ８１１、８２１との距離が最も小さい第１遮光部８１３ａ、８２３ａで光束を制限する焦点検出画素８１、８２が設けられた第３画素群８５３においては、図５（ｂ）に示すようなケラレが無い、もしくはケラレが少ない状態にて焦点検出画素８１、８２に光束が入射する。
なお、撮影光学系１の射出瞳位置がＰＯ２よりも短い場合には、たとえば射出瞳位置ＰＯ１の瞳がマイクロレンズ８１１、８２１により投影される位置に設けられた第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃを有する焦点検出画素８１、８２に、射出瞳領域からの光束を入射させる。すなわち、マイクロレンズ８１１、８２１との距離が最も大きい第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃで光束を制限する、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２に射出瞳領域からの光束を入射させる。すなわち、撮影光学系１の射出瞳位置が異なる場合であっても、各画素群８５０何れかにおいて、ケラレ等の影響が無い、またはケラレ等の影響が少ない光束を光電変換部８１２、８２２に入射させることが可能となる。これにより、本実施の形態では、撮影レンズ本体３００の種類が異なる場合や、撮影レンズ本体３００が撮影光学系１の射出瞳の位置が変化するズームレンズの場合に、ケラレ等による影響の少ない光束を受光した焦点検出画素８１、８２からの焦点検出信号を用いて焦点検出が可能になる。
なお、撮像面８００の中心に対して焦点検出領域８１０ａと対称の位置に設けられた焦点検出領域８１０ｂ（図３（ａ）参照）においては、各画素群８５０の焦点検出画素８１、８２は、焦点検出領域８１０ａ内の焦点検出画素８１、８２とは異なる。この場合、焦点検出領域８１０ｂにおいては、撮像面８００の中心に対して焦点検出領域８１０ａの焦点検出画素８１と対称の位置には、焦点検出画素８２が設けられる。撮像面８００の中心に対して焦点検出領域８１０ａの焦点検出画素８２と対称の位置には、焦点検出画素８１が設けられる。
焦点検出領域８１０ａに設けられた各画素群８５０においては、Ｘ軸－側の端部に設けられた焦点検出画素８１、８２と、Ｘ軸＋側の端部に設けられた焦点検出画素８１、８２とでは、撮影光学系１を通過した光束の斜入射による影響が異なる。このため、Ｘ軸＋側の端部に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３の遮光面積は、Ｘ軸－側の端部に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３の遮光面積と比べてＸ軸方向に沿って大きくする必要がある。遮光面積の増加量は、焦点検出画素８１、８２の撮像面８００の中心からの距離、すなわち像高に所定の係数を乗算して決定することができる。この場合、画素群８５０のＸ軸＋方向の位置の増加に伴って、遮光部８１３、８２３の遮光面積を線形的にＸ軸方向に増加させても良いし、所定の焦点検出画素８１、８２の個数ごとに、段階的に遮光部８１３、８２３の遮光面積をＸ軸方向に沿って増加させても良い。
焦点検出領域８１０ｂに設けられた各画素群８５０においては、Ｘ軸－側の端部に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３の遮光面積は、Ｘ軸＋側の端部に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３の遮光面積と比べてＸ軸方向に沿って大きくする。この場合も、画素群８５０のＸ軸＋方向の位置の増加に伴って、遮光部８１３、８２３の遮光面積を線形的にＸ軸方向に増加させても良いし、所定の焦点検出画素８１、８２の個数ごとに、段階的に遮光部８１３、８２３の遮光面積をＸ軸方向に増加させても良い。換言すると、画素群８５０のうちのＸ軸方向の一端部に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３とマイクロレンズ８１１、８１２との、マイクロレンズ８１１、８１２の光軸に直交するＸ軸方向における位置関係は、他端部に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３とマイクロレンズ８１１、８１２との、マイクロレンズ８１１、８１２の光軸に直交するＸ軸方向における位置関係と異なる。
なお、撮像素子８の撮像面８００の中央部に設けられた焦点検出領域８１０ｃ（図３（ａ）参照）では、光束がケラレによる影響を受けることがないので、遮光部８１３、８２３の遮光面積を増加させなくて良い。
また、撮像素子８の撮像面８００の周辺部に設けられた焦点検出領域８１０においては、撮像面８００の中央部に設けられた焦点検出領域８１０が有する画素群８５０と比較して、各画素群８５０の個数を多く配置し、また、高い密度で配置してもよい。この場合、周辺部の焦点検出領域８１０において、第２画素群８５２と比較して、第１画素群８５１および第３画素群８５３の個数を多く、密に配置することができる。焦点検出領域８１０の位置が周辺部であるほど、第１画素群８５１および第３画素群８５３の個数が増加し、より高い密度で配置されるようにすることもできる。
あるいは、図５（ｃ）に示す射出瞳位置ＰＯ３に対応した焦点検出画素８１、８２が設けられる第１画素群８５１が、図５（ａ）の射出瞳位置ＰＯ１に対応した焦点検出画素８１、８２が設けられる第３画素群８５３と比較して、多く配置され、また、高い密度で配置されてもよい。すなわち、第３画素群８５３は、第１画素群８５１よりも少なく、粗い密度で配置されてもよい。撮影レンズ本体３００が射出瞳位置の長い撮影光学系１を有する場合（たとえば望遠レンズ等）には被写界深度が浅いので、合焦位置におけるずれが目立ちやすい。これに対して、撮影レンズ本体３００が射出瞳位置の短い撮影光学系１を有する場合（たとえば広角レンズ等）には被写界深度が深いので、合焦位置におけるずれが目立ちにくい。そのため、射出瞳位置ＰＯ３に対応した第１画素群８５１の個数を多く、高い密度で配置することにより、撮影レンズ３００として射出瞳位置の長いレンズがデジタルカメラ１００に装着された場合であっても、焦点検出精度の低下を抑制できる。
あるいは、ユーザによる使用頻度が高い撮影レンズ本体３００（たとえば標準レンズ、広角レンズ等）が有する撮影光学系１の射出瞳位置に対応する焦点検出画素８１、８２が設けられた画素群８５０の個数を多く、高い密度にて焦点検出領域８１０内に配置してもよい。
上記の構成を有する撮像素子８を備えたデジタルカメラ１００の焦点検出動作について説明する。
撮影レンズ本体３００がカメラ本体２００に装着され、マウント部に設けられた電気接点２０１、２０２によりカメラ本体２００と撮影レンズ本体３００との間で電気的な接続が確立される。ボディ－レンズ通信部１５は、電気接点２０１、２０２を介して、撮影レンズ本体３００のレンズデータ部４からレンズ情報、すなわち射出瞳の位置に関する情報を受信する。
制御部５の選択部５１は、撮影レンズ本体３００から受信したレンズ情報に基づいて、装着された撮影レンズ本体３００が備える撮影光学系１に適した焦点検出画素８１、８２を有する画素群８５０を選択する。選択部５１は、撮影光学系１の射出瞳の位置が所定の第１閾値を超える場合には、マイクロレンズ８１１、８２１と遮光部８１３、８２３との距離が最も小さい焦点検出画素８１、８２を有する第３画素群８５３を選択する。選択部５１は撮影光学系１の射出瞳の位置が所定の第２閾値未満（＜第１閾値）の場合には、マイクロレンズ８１１、８２１と遮光部８１３、８２３との距離が最も大きい焦点検出画素８１、８２を有する第１画素群８５１を選択する。選択部５１は、撮影光学系１の射出瞳の位置が第２閾値以上第１閾値未満の場合には第２画素群８５２を選択する。すなわち、選択部５１は、撮影光学系１の射出瞳位置との差が小さい測距瞳の位置を有する焦点検出画素８１、８２を有する画素群８５０を選択する。
なお、選択部５１は、撮像素子８の撮像面８００上における焦点検出領域８１０の位置や、撮影光学系１の射出瞳の位置に基づいて、焦点検出領域８１０内の画素群８５０の個数や種類を切り替えて選択することができる。
また、撮影レンズ本体３００がズームレンズの場合には、ズーム位置によって射出瞳の位置が変化する。この場合、選択部５１は、受信したレンズ情報に基づいて、設定されたズームに対応する射出瞳の位置の情報を取得し、取得した射出瞳の位置の情報に適した画素群８５０を、上述のようにして選択する。これにより、設定されたズームに基づいて、選択される画素群８５０が選択部８５１により自動的に切り替えることができる。ズームに対応した射出瞳の位置の情報は、レンズデータ部４に予め記憶されている。なお、デジタルカメラ１００の記憶部１６に予めズームに対応した射出瞳の位置の情報が記憶されていてもよい。
また、選択部８５１は、撮像素子８の撮像面８００の中央付近の焦点検出領域８１０（図３（ａ）における８１０ａ）からの出力に基づいて焦点検出を行う場合、第１画素群８５１、第２画素群８５２および第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２を選択してもよい。これにより、焦点検出精度の向上と、被写体追尾性能の向上と、被写体判別性能の向上とが得られる。撮像素子８の撮像面８００の周辺部の焦点検出領域８１０からの出力に基づいて焦点検出を行う場合、選択部８５１は、撮影光学系１の射出瞳の位置に対応した焦点検出画素８１、８２を有する画素群８５０のみを選択する。撮像面８００の周辺部においては、撮影光学系１の射出瞳の位置に対応する焦点検出画素８１、８２以外の焦点検出画素８１、８２からの出力はケラレ等の影響を受けている。したがって、このようなケラレ等の影響を受けた焦点検出画素８１、８２からの出力は焦点検出の際には使用されないので、焦点検出精度の低下を防ぐことができる。
焦点検出演算回路１４は、焦点検出画素８１、８２から出力された焦点検出用信号のうち、選択された画素群８５０の焦点検出画素８１、８２から出力された焦点検出信号を用いて、公知の位相差検出方式を用いてデフォーカス量を算出する。焦点検出演算回路１４は、焦点検出画素８１の光電変換部８１２からの焦点検出信号を順次並べた第１信号列｛ａｎ｝と、焦点検出画素８２の光電変換部８２２からの焦点検出信号を順次並べた第２信号列｛ｂｎ｝との相対的なズレ量を検出し、撮影光学系１の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出する。換言すると、選択部８５１により上述したようにして焦点検出画素８１、８２が選択されるので、焦点検出演算回路１４は、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２からの出力、第２画素群８５２の焦点検出画素８１、８２からの出力、および第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２からの出力の少なくとも一つに基づいて、撮影光学系１による像が撮像素子８に合焦する位置を検出する。
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）各画素群８５０には、撮影光学系１の一部の瞳領域を通過した光束を受光する焦点検出画素８１、８２がＸ軸方向沿って設けられる。第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２が有する第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃは、マイクロレンズ８１１、８２２と光電変換部８１２、８２２との間に設けられ、撮影光学系１の射出瞳領域の一部を通過した光束を制限する。第２画素群８５２の焦点検出画素８１、８２が有する第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂは、マイクロレンズ８１１、８２２と光電変換部８１２、８２２との間に設けられ、撮影光学系１の射出瞳領域の一部を通過した光束を制限する。第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２が有する第１遮光部８１３ａ、８２３ａは、マイクロレンズ８１１、８２２と光電変換部８１２、８２２との間に設けられ、撮影光学系１の瞳領域の一部を通過した光束を制限する。第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２のマイクロレンズ８１１、８２１と第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃとの間の距離、第２画素群８５２の焦点検出画素８１、８２のマイクロレンズ８１１、８２１と第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂとの間の距離、第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２のマイクロレンズ８１１、８２１と第１遮光部８１３ａ、８２３ａとの間の距離は、互いに異なる。したがって、撮影光学系１の射出瞳の位置が異なる場合であっても、各画素群８５０のうち、ケラレ等の影響の少ない光束が入射した焦点検出画素８１、８２からの焦点検出信号が出力される。すなわち、焦点検出演算の精度の低下を抑制することができる。
（２）遮光部８１３、８２３は、回路用配線である。したがって、他の部材と共用して部品点数の増加を防ぐことができる。
（３）各画素群８５０に設けられた焦点検出画素８１、８２では、マイクロレンズ８１１、８１２の焦点距離が等しく、マイクロレンズ８１１、８２１と光電変換部８１２、８２２との間の距離はそれぞれ等しい。これにより、同一構造を有する焦点検出画素８１、８２に遮光部８１３、８２３を設けることで、異なる射出瞳距離の撮影光学系１に適した焦点検出を行うことができる。
（４）撮像素子８の撮像面８００の周辺部に設けられた各画素群８５０では、画素群８５０の一端部（Ｘ軸－側）に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３とマイクロレンズ８１１、８２１とのＺ軸方向における位置関係は、他端部（Ｘ軸＋側）に設けられた焦点検出画素８１、８２の遮光部８１３、８２３とマイクロレンズ８１１、８２１とのＺ軸方向における位置関係と異なる。これにより、撮像面８００の周辺部で斜入射する光束を、ケラレの影響が無いまたは少ない状態で光電変換部８１２、８２２で受光することができる。また、撮像素子８の撮像面８００の周辺部での焦点検出が可能になる。
（５）焦点検出演算回路１４は、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２から出力された焦点検出信号と、第２画素群の焦点検出画素８１、８２から出力された焦点検出信号と、第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２から出力された焦点検出信号との、何れかを用いて撮影光学系１の焦点状態を検出する。撮像素子８の撮像面８００には、焦点状態の検出に用いる複数の焦点検出領域８１０が設けられ、焦点検出領域８１０は、画素群８５０を有する。したがって、撮影光学系１の射出瞳の位置が異なる場合であっても、焦点検出領域８１０内でケラレ等の影響の少ない焦点検出画素８１、８２からの焦点検出信号を用いて焦点検出演算を行うことができる。
（６）選択部５１は、撮影光学系１の射出瞳の位置に関連するレンズ情報に基づいて、第１、第２および第３画素群の何れかを選択し、焦点検出演算回路１４は、選択部５１により選択された画素群８５０の焦点検出画素８１、８２から出力された焦点検出信号を用いて撮影光学系１の焦点状態を検出する。したがって、複数の画素群８５０の中から、ケラレ等の影響の最も少ない焦点検出画素８１、８２からの焦点検出信号を用いて焦点検出演算を行うことができる。
上述した実施の形態においては、図４を参照しながら焦点検出画素８１、８２の構造について説明したが、焦点検出画素８１、８２の構造は図４に示すものに限定されない。
図８は、他の例の焦点検出画素８１、８２の構造を模式的に示す断面図である。図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）は、それぞれ、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）と同様に、第１画素群８５１、第２画素群８５２、第３画素群８５３（図３（ｂ）参照）が有する撮像画素８０と焦点検出用画素８１、８２との構造を示す。なお、図８においても、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる座標系を、図１、図３に示す例と同様にして設定する。
図８に示す例では、焦点検出画素８１、８２はそれぞれ１つの遮光部８１３、８２３を有する。図８（ａ）に示す第１画素群８５１においては、焦点検出画素８１、８２は図４（ａ）と同様の第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃを有し、図４（ａ）に示す第１遮光部８１３ａ、８２３ａ、第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂを備えていない。すなわち、図８（ａ）の焦点検出画素８１、８２は、図４（ａ）に示す遮光部８１３、８２３のうち、遮光面積が最も大きい第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃのみを備える。この場合も、焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２には、撮影光学系１からの光束がマイクロレンズ８１１、８２１を介して通過した後、一部が第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃにより遮光（制限）されて入射する。
図８（ｂ）に示す第２画素群８５２においては、焦点検出画素８１、８２は図４（ｂ）と同様の第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂを有し、図４（ｂ）に示す第１遮光部８１３ａ、８２３ａ、第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃを備えていない。すなわち、図８（ｂ）の焦点検出画素８１、８２は、図４（ｂ）に示す遮光部８１３、８２３のうち、遮光面積が最も大きい第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂのみを備える。この場合も、焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２には、撮影光学系１からの光束がマイクロレンズ８１１、８２１を介して通過した後、一部が第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂにより遮光（制限）されて入射する。
図８（ｃ）に示す第３画素群８５３においては、焦点検出画素８１、８２は図４（ｃ）と同様の第１遮光部８１３ａ、８２３ａを有し、図４（ｃ）に示す第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂ、第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃを備えていない。すなわち、図８（ａ）の焦点検出画素８１、８２は、図４（ｃ）に示す遮光部８１３、８２３のうち、遮光面積が最も大きい第１遮光部８１３ａ、８２３ａのみを備える。この場合も、焦点検出画素８１、８２の光電変換部８１２、８２２には、撮影光学系１からの光束がマイクロレンズ８１１、８２１を介して通過した後、一部が第１遮光部８１３ａ、８２３ａにより遮光（制限）されて入射する。
図８に示す他の例の焦点検出画素８１、８２は、上述した構成を有することにより、実施の形態の場合と同様にして撮影光学系１からの光束を制限できるとともに、部品点数を減らすことが可能となる。
なお、図８（ａ）～（ｃ）に示したように焦点検出画素８１、８２がともに１つの遮光部８１３、８２３を有するものに限定されない。たとえば、図８（ｄ）に示すように、第１画素群８５１の焦点検出画素８１は、図４（ａ）に示す場合と同様に、遮光部８１３として第１遮光部８１３ａ、第２遮光部８１３ｂ、第３遮光部８１３ｃを備える。焦点検出画素８２は、遮光部８２３として、第３遮光部８２３ｃのみを備え、第１遮光部８２３ａ、第２遮光部８２３ｂを備えていない。この場合も、実施の形態の焦点検出画素８１、８２と同様に、撮影光学系１からの光束を第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃにて遮光（制限）することができる。なお、図８（ｄ）に示す例に限られず、焦点検出画素８１が１つの遮光部８１３を備え、焦点検出画素８２が図４（ａ）に示すように複数の遮光部８２３を備えてもよい。また、図８（ｄ）では、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２の構造を例に挙げたが、第２画素群８５２や第３画素群８５３に含まれる焦点検出画素８１、８２に上記の構造を適用することができる。
また、図９を用いて、さらに別の例の焦点検出画素８１、８２の構造を説明する。以下の説明では、焦点検出画素８１、８２は、撮像素子８の撮像面８００上に配置された位置に基づいて、異なる構造を有する場合を例に挙げる。すなわち、撮像素子８の撮像面８００の中央付近（たとえば、図３（ａ）の焦点検出領域８１０ｃ）に配置された焦点検出画素８１、８２と、撮像面８００の周辺付近（たとえば図３（ａ）の焦点検出領域８１０ｄ）に配置された焦点検出画素８１、８２とは、異なる構造を有する。
図９（ａ）は、撮像面８００の中央付近の焦点検出領域８１０ｃに設けられた画素群８５０の焦点検出画素８１、８２の断面構造を模式的に示す図である。図９（ａ）に示す焦点検出画素８１の遮光部８１３に含まれる第１遮光部８１３ａ、第２遮光部８１３ｂおよび第３遮光部８１３ｃは、それぞれ図４（ｃ）の第１遮光部８１３ａ、図４（ｂ）の第２遮光部８１３ｂおよび図４（ａ）の第３遮光部８１３ｃと同様の遮光面積を有している。同様に、図９（ａ）に示す焦点検出画素８２の遮光部８２３に含まれる第１遮光部８２３ａ、第２遮光部８２３ｂおよび第３遮光部８２３ｃは、それぞれ図４（ｃ）の第１遮光部８２３ａ、図４（ｂ）の第２遮光部８２３ｂおよび図４（ａ）の第３遮光部８２３ｃと同様の遮光面積を有している。
撮像面８００の中央付近のようにケラレの影響を受けにくい位置に配置された焦点検出画素８１、８２は、第１遮光部８１３ａ、８２３ａ、第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂおよび第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃによって撮影光学系１からの光束を遮光（制限）することができる。複数の遮光部により光束を遮光することにより、光の回折等を抑制することができるので、光束に対する遮光性をより向上させることができる。遮光性が向上する、すなわち瞳分割精度が向上することにより、焦点検出演算回路１４にて行われる焦点検出の精度を向上させることができる。
図９（ｂ）は、撮像面８００の周辺部付近の焦点検出領域８１０ｄに設けられた第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２の断面構造を模式的に示す図である。焦点検出画素８１の遮光部８１３では、第１遮光部８１３ａよりも第２遮光部８１３ｂの遮光面積が大きく、第２遮光部８１３ｂよりも第３遮光部８１３ｃの遮光面積が大きい。焦点検出画素８２の遮光部８２３では、第１遮光部８２３ａよりも第２遮光部８２３ｂの遮光面積が大きく、第２遮光部８２３ｂよりも第３遮光部８２３ｃの遮光面積が大きい。
図９（ｃ）は、焦点検出領域８１０ｄに設けられた第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２の断面構造を模式的に示す。焦点検出画素８１の遮光部８１３では、第３遮光部８１３ｃよりも第２遮光部８１３ｂの遮光面積が大きく、第２遮光部８１３ｂよりも第１遮光部８１３ａの遮光面積が大きい。焦点検出画素８２の遮光部８２３では、第３遮光部８２３ｃよりも第２遮光部８２３ｂの遮光面積が大きく、第２遮光部８２３ｂよりも第１遮光部８２３ａの遮光面積が大きい。
上述したように、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２と第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２とにおいて、第１遮光部８１３ａ、８２３ａ、第２遮光部８１３ｂ、８２３ｂおよび第３遮光部８１３ｃ、８２３ｃによって撮影光学系１からの光束を遮光（制限）することができる。複数の遮光部により光束を遮光することにより、光の回折等を抑制することができるので、光束に対する遮光性をより向上させることができる。撮像素子８の撮像面８００の周辺部において焦点検出画素８１、８２の遮光性が向上する、すなわち瞳分割精度が向上することにより、焦点検出演算回路１４にて行われる焦点検出の精度を向上させることができる。
なお、撮像面８００の周辺部に設けられた焦点検出領域８１０においては、第２画素群８５２の焦点検出画素８１、８２は、図９（ａ）の構造を有しても良いし、図４（ｂ）の構造を有しても良い。
また、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２が、図９（ｄ）に示す構造を有しても良い。焦点検出画素８１は、遮光部８１３に加えて遮光部８３３を備える。遮光部８１３と８３３とはｘ軸に沿って互いに逆側、すなわち遮光部８１３がｘ軸＋側、遮光部８３３がｘ軸－側に設けられる。図９（ｄ）に示す遮光部８１３は、図９（ｂ）と同様の構成が適用される。遮光部８３３は、第１遮光部８３３ａ、第２遮光部８３３ｂおよび第３遮光部８３３ｃを備える。マイクロレンズ８１１と第１遮光部８３３ａとの距離よりも、マイクロレンズ８１１と第２遮光部８３３ｂとの距離の方が大きい。マイクロレンズ８１１と第２遮光部８３３ｂとの距離よりも、マイクロレンズ８１１と第３遮光部８３３ｃとの距離の方が大きい。さらに、第３遮光部８３３ｃよりも第２遮光部８３３ｂの遮光面積が大きく、第２遮光部８３３ｂよりも第１遮光部８３３ａの遮光面積が大きい。焦点検出画素８１がこのような構造を有することにより、ｘ軸＋側から遮光部８１３、ｘ軸－側から遮光部８３３により撮影光学系１からの光束の遮光性を向上できる。この結果、瞳分割精度が向上し、焦点検出演算回路１４にて行われる焦点検出の精度を向上させることができる。
図９（ｄ）の焦点検出画素８２は、遮光部８２３に加えて遮光部８４３を備える。遮光部８２３と８４３とはｘ軸に沿って互いに逆側、すなわち遮光部８２３がｘ軸－側、遮光部８４３がｘ軸＋側に設けられる。この場合、遮光部８２３は、図９（ｂ）と同様の構成が適用される。遮光部８４３は、第１遮光部８４３ａ、第２遮光部８４３ｂおよび第３遮光部８４３ｃを備える。マイクロレンズ８１１と第１遮光部８４３ａとの距離よりも、マイクロレンズ８１１と第２遮光部８４３ｂとの距離の方が大きい。マイクロレンズ８１１と第２遮光部８４３ｂとの距離よりも、マイクロレンズ８１１と第３遮光部８４３ｃとの距離の方が大きい。さらに、第３遮光部８４３ｃよりも第２遮光部８４３ｂの遮光面積が大きく、第２遮光部８４３ｂよりも第１遮光部８４３ａの遮光面積が大きい。焦点検出画素８２がこのような構造を有することにより、ｘ軸－側から遮光部８２３、ｘ軸＋側から遮光部８４３により撮影光学系１からの光束の遮光性を向上できる。その結果、瞳分割精度が向上し、焦点検出演算回路１４にて行われる焦点検出の精度を向上させることができる。
なお、図９（ｄ）に示す例に限られず、第３画素群８５３の焦点検出画素８１が遮光部８１３と遮光部８３３とを備え、焦点検出画素８２が遮光部８２３と遮光部８４３とを備えてもよい。この場合、遮光部８３３においては、第１遮光部８３３ａよりも第２遮光部８３３ｂの遮光面積は大きく、第２遮光部８３３ｂよりも第３遮光部８３３ｃの遮光面積は大きい。また、遮光部８４３においては、第１遮光部８４３ａよりも第２遮光部８４３ｂの遮光面積は大きく、第２遮光部８４３ｂよりも第３遮光部８４３ｃの遮光面積は大きい。このような構造を有する第３画素群８５３の焦点検出画素８１、８２においても、第１画素群８５１の焦点検出画素８１、８２の場合と同様に、光束の遮光性を向上させることができる。その結果、瞳分割精度が向上し、焦点検出演算回路１４にて行われる焦点検出の精度を向上させることができる。
－変形例－
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
図７は、変形例における撮像素子８に設けられた焦点検出画素８１、８２を模式的に示す平面図である。図７（ａ）は第１画素群８５１を示し、図７（ｂ）は第２画素群８５２を示し、図７（ｃ）は第３画素群８５３を示す。変形例では、各画素群８５０で、Ｘ軸方向に沿った１組の焦点検出画素８１、８２の間に撮像画素８０を設けず、ある組の焦点検出画素８１、８２と他の組の焦点検出画素８１、８２との間に撮像画素８０を設ける。各組の焦点検出画素８１、８２は、遮光部８１３を共通に有する。遮光部８１３の遮光面積は、焦点検出画素８１、８２が何れの画素群８５０に設けられるかによらず、同一である。すなわち、第１画素群８５１における第３遮光部８１３ｃの遮光面積と、第２画素群８５２における第２遮光部８１３ｂの遮光面積と、第３画素群８５３における第１遮光部８１３ａの遮光面積とは等しい。
各画素群８５０ごとに、Ｘ軸方向に沿って遮光部８１３を設ける位置が異らせる。図７（ａ）に示す第１画素群８５１では、図７（ｂ）に示す第２画素群８５２の第２遮光部８１３ｂの位置に対して、第３遮光部８１３ｃがＸ軸＋側に所定のずれ量だけオフセットした位置に設けられる。図７（ｃ）に示す第３画素群８５３では、図７（ｂ）に示す第２画素群８５２の第２遮光部８１３ｂの位置に対して、第１遮光部８１３ａがＸ軸－側に所定のずれ量だけオフセットした位置に設けられる。なお、所定のずれ量は、焦点検出画素８１、８２の撮像面８００の中心からの距離、すなわち像高に所定の係数を乗算して決定すればよい。また、撮像素子８の撮像面８００の中心に対して対称となる位置に設けられた場合には、第１画素群８５１の第３遮光部８１３ｃをＸ軸方向－側にオフセットし、第３画素群８５３の第１遮光部８１３ａをＸ軸＋側にオフセットすれば良い。
上記の構成とすることにより、部品点数の増加を抑制させることができる。
また、上述した実施の形態では、選択部５１がレンズ情報に基づいて、第１画素群８５１～第３画素群８５３のうち、装着された撮影レンズ本体３００が備える撮影光学系１に適した画素群８５０を選択する例を用いて説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、第１画素群８５１～第３画素群８５３を全て選択し、最も適したものに重み付けをして焦点検出の演算を行っても良い。例えば、第１画素群８５１が撮影光学系１に最も適し、第３画素群８５３が撮影光学系１に最も適していない場合、第１画素群８５１を用いて得られた焦点検出結果に重み付け１を付し、第２画素群８５２を用いて得られた焦点検出結果に重み付け０．５を付し、第３画素群８５３を用いて得られた焦点検出結果に重み付け０．１を付しても良い。
例えば、第１画素群８５１～第３画素群８５３のうち、撮影光学系１に最も適していない画素群８５０を除外し、２つの画素群８５０を用いて焦点検出演算を行っても良い。
また、画素群９５０の配置は任意である。例えば、撮像面８００の中央部（例えば、図３の８１０ｃの近傍）に１種類の画素群８５０（例えば、第２画素群８５２）を配置し、撮像面８００の周辺部（例えば、図３の８１０ａの近傍）に３種類の画素群８５０（例えば、第１画素群８５１～第３画素群８５３）を配置しても良い。
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１５年第２５４８９８号（２０１５年１２月２５日出願）
５…制御部、８…撮像素子、１４…焦点検出演算回路、１５…ボディ－レンズ通信部、５１…選択部、８０…撮像画素、８１、８２…焦点検出画素、１００…デジタルカメラ、８１１、８２１…マイクロレンズ、８１３、８２３…遮光部、８１２、８２２…光電変換部、８５０…画素群、８５１…第１画素群、８５２…第２画素群、８５３…第３画素群

Claims (7)

  1. 光学系を透過した光を光電変換する第１光電変換部と、前記第１光電変換部へ入射する光の一部を遮光する第１遮光部とを有し、前記第１光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第１画素と、
    前記光学系を透過した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、前記第２光電変換部へ入射する光の一部を遮光し、前記第１遮光部と面積の異なる第２遮光部とを有し、前記第２光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第２画素と、
    複数の前記第１画素から出力された信号および複数の前記第２画素から出力された信号を出力する出力部と、
    を備え、
    前記複数の前記第１画素から出力された信号と前記複数の前記第２画素から出力された信号のうち、前記光学系の光軸と前記第１画素との距離および前記光学系の光軸と前記第２画素との距離の情報に基づいて選択された画素の信号が焦点検出に用いられ、
    前記複数の前記第１画素のうち少なくとも２つの前記第１画素がそれぞれ有する前記第１遮光部の面積は、撮像面の位置によって異なり、
    前記複数の前記第２画素のうち少なくとも２つの前記第２画素がそれぞれ有する前記第２遮光部の面積は、前記撮像面の位置によって異なり、
    前記複数の前記第１画素のうち、前記撮像面の中央付近にある前記第１画素が有する前記第１遮光部の面積は、前記撮像面の端付近にある前記第１画素が有する前記第１遮光部の面積よりも小さく、
    前記複数の前記第２画素のうち、前記撮像面の中央付近にある前記第２画素が有する前記第２遮光部の面積は、前記撮像面の端付近にある前記第２画素が有する前記第２遮光部の面積よりも小さい、
    撮像素子。
  2. 請求項１に記載の撮像素子において、
    前記第１遮光部が光を遮光する遮光面積は、前記第２遮光部が光を遮光する遮光面積と異なる撮像素子。
  3. 請求項１または２に記載の撮像素子において、
    前記第１画素は、前記光学系の第１領域を透過した光を受光し、
    前記第２画素は、前記光学系の前記第１領域とは異なる第２領域を透過した光を受光する撮像素子。
  4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
    前記第１光電変換部が光電変換する光量と、前記第２光電変換部が光電変換する光量とは異なる撮像素子。
  5. 光学系を透過した光を光電変換する第１光電変換部と、前記第１光電変換部へ入射する光の一部を遮光する第１遮光部とを有し、前記第１光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第１画素と、
    前記光学系を透過した光を光電変換して電荷を生成する第２光電変換部と、前記第２光電変換部へ入射する光の一部を遮光し、前記第１遮光部と面積の異なる第２遮光部とを有し、前記第２光電変換部での光電変換に基づく焦点検出に用いる信号を出力する複数の第２画素と、
    複数の前記第１画素から出力された信号および複数の前記第２画素から出力された信号を出力する出力部と、
    を備え、
    前記複数の前記第１画素から出力された信号と前記複数の前記第２画素から出力された信号のうち、前記光学系の光軸と前記第１画素との距離および前記光学系の光軸と前記第２画素との距離の情報に基づいて選択された画素の信号が焦点検出に用いられ、
    前記第１画素の数は、前記第２画素の数と異なる撮像素子。
  6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の撮像素子において、
    前記第１遮光部は前記第１画素に配置される回路の配線であり、前記第２遮光部は前記第２画素に配置される回路の配線である撮像素子。
  7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の撮像素子と、
    前記複数の前記第１画素から出力された信号および前記複数の前記第２画素から出力された信号の少なくとも一方に基づいて、前記光学系による像が前記撮像素子に合焦する合焦位置に前記光学系の位置を制御する制御部と、
    を備える撮像装置。
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