WO2012128154A1 - カラー撮像素子、撮像装置、及び撮像装置の制御プログラム - Google Patents

カラー撮像素子、撮像装置、及び撮像装置の制御プログラム Download PDF

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color
pixel
pixels
phase difference
difference detection
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遠藤　宏
岩崎　洋一
貴嗣 青木
和紀 井上
林　健吉
田中　誠二
河村　典子
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富士フイルム株式会社
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    • H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
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    • H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/843—Demosaicing, e.g. interpolating colour pixel values

Definitions

  • the present invention relates to a color imaging element, an imaging apparatus, and a control program for the imaging apparatus, and more particularly, to a color imaging element including a phase difference detection pixel, an imaging apparatus, and an imaging apparatus control program.
  • phase difference detection is performed on some of the many pixels formed on the light-receiving surface of the solid-state image sensor in order to improve AF (autofocus) performance.
  • Some pixels are used as pixels (see, for example, Patent Documents 1 to 7).
  • the phase difference detection pixel is composed of two neighboring pixels mounted with a pair of the same color filters, and is compared to a light shielding film opening provided in a normal pixel, respectively.
  • a small light shielding film opening is provided.
  • the light shielding film opening provided in one phase difference detection pixel forming a pair is eccentrically provided in a direction away from the other phase difference detection pixel (for example, the left side), and the light shielding film of the other phase difference detection pixel is provided.
  • the opening is provided eccentrically in the opposite direction (for example, the right side).
  • a signal is read from the phase difference detection pixel of the solid-state imaging device, and the amount of defocus from the detection signal of the pixel whose light shielding film opening is eccentric to the right side and the detection signal of the pixel eccentric to the left side And adjust the focal position of the taking lens.
  • phase difference detection pixels are the same as the normal pixels because the light shielding film opening is narrow and the sensitivity is low. There is a problem that cannot be handled.
  • the detection signal of the phase difference detection pixel is gain-corrected to the same degree as the sensitivity of the normal pixel, or the phase difference detection pixel is replaced with a defective pixel. It is necessary to correct the interpolation calculation with the detection signals of the surrounding normal pixels.
  • phase difference detection pixels are the same as the normal pixels because the light shielding film opening is narrow and the sensitivity is low.
  • the number of pixels for phase difference detection cannot be increased unnecessarily.
  • color mixing may occur and AF accuracy may deteriorate.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a color imaging device, an imaging device, and an imaging device control program capable of improving AF accuracy by a phase difference detection pixel.
  • a color image pickup device of the present invention is provided on an image pickup device including a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a horizontal direction and a vertical direction, and a plurality of pixels including the plurality of photoelectric conversion elements.
  • the first filter corresponding to the first color that contributes most to obtain a luminance signal is on the upper left 2 ⁇ 2 pixels and the lower right pixels of the 3 ⁇ 3 pixel square array.
  • a second filter corresponding to a second color different from the first color is arranged on a pixel at a right end of a central line in the vertical direction of the square array and a left end of a lower end line in the vertical direction.
  • a third filter corresponding to a third color different from the first color and the second color is arranged on a rightmost pixel of the uppermost line in the vertical direction of the square array and In the vertical direction
  • the first arrangement pattern arranged on the center pixel of the lower end line, the first arrangement pattern and the arrangement of the first filter are the same, and the arrangement of the second filter and the third filter
  • a phase difference detection pixel arranged at a position corresponding to the two pixels.
  • the first array pattern and the second array pattern on at least one of the upper and lower sides of the two first array patterns and the two second array patterns constituting the basic array pattern. Since the phase difference detection pixels are arranged at positions corresponding to two pixels adjacent in the horizontal direction among the 2 ⁇ 2 pixels, AF accuracy by the phase difference detection pixels can be improved. .
  • the phase difference detection pixel has a first light-shielding film that shields a part of the pixel and transmits the other part, or a part of the pixel that shields the light and transmits the first light-shielding film.
  • a light shielding means including a second light shielding film that transmits a region paired with the region may be provided.
  • the first light-shielding film in the light-shielding means shields the left half area in the horizontal direction of the pixel, and the second light-shielding film shields the right half area in the horizontal direction of the pixel.
  • a certain configuration may be adopted.
  • a first phase difference detection pixel provided with the first light shielding film and a second phase difference detection pixel provided with the second light shielding film are adjacent to each other in the horizontal direction. An arrangement may be adopted.
  • the first color is a green (G) color
  • the second color is one of a red (R) color and a blue (B) color
  • the third color is a red color. It is good also as a structure which is the other color of (R) color and blue (B) color.
  • the imaging device of the present invention is based on the color imaging device, driving means for driving the color imaging device to read phase difference detection pixel data from the phase difference detection pixel, and the phase difference detection pixel data. And a focus adjusting means for adjusting the focus.
  • the control program for the image pickup apparatus of the present invention includes an image pickup element including a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a horizontal direction and a vertical direction, and a color filter provided on a plurality of pixels including the plurality of photoelectric conversion elements.
  • the first filter corresponding to the first color that contributes most to obtain the luminance signal is disposed on the upper left 2 ⁇ 2 pixels and the lower right pixels of the 3 ⁇ 3 pixel square array,
  • a second filter corresponding to a second color different from the first color is arranged on the rightmost pixel of the central line in the vertical direction of the square array and on the leftmost pixel of the lowermost line in the vertical direction.
  • a third filter corresponding to a third color different from the first color and the second color is provided on a pixel at a right end of an upper end line in the vertical direction of the square array and a lower end in the vertical direction.
  • a first arrangement pattern arranged on a central pixel the first arrangement pattern and the arrangement of the first filter being the same, and the arrangement of the second filter and the arrangement of the third filter.
  • the replaced second arrangement pattern a color filter in which a basic arrangement pattern of 6 ⁇ 6 pixels arranged symmetrically with respect to a point is repeatedly arranged, the two first arrangement patterns constituting the basic arrangement pattern, and 2 Of the two second arrangement patterns, two pixels adjacent in the horizontal direction among the 2 ⁇ 2 pixels of the first arrangement pattern and the second arrangement pattern on at least one side of the upper and lower sides.
  • Phase difference detection pixel data from the phase difference detection pixel is transferred to a computer that controls an image pickup apparatus including a color image pickup device including phase difference detection pixels arranged at corresponding positions.
  • An imaging apparatus control program for executing processing including a step of driving the color imaging device to read and a step of adjusting a focus based on the phase difference detection pixel data.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of the imaging apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the imaging device 10 includes an optical system 12, an imaging element 14, an imaging processing unit 16, an image processing unit 20, a driving unit 22, and a control unit 24.
  • the optical system 12 includes, for example, a lens group including a plurality of optical lenses, an aperture adjustment mechanism, a zoom mechanism, an automatic focus adjustment mechanism, and the like.
  • the image sensor 14 includes an image sensor including a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a horizontal direction and a vertical direction, for example, a color filter disposed on an image sensor such as a CCD (Charge-Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). This is a so-called single-plate type imaging device having the above-described configuration.
  • a CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • FIG. 2 shows a part of the color filter 30 according to this embodiment.
  • the number of pixels is (4896 ⁇ 3264) pixels as an example and the aspect ratio is 3: 2, but the number of pixels and the aspect ratio are not limited thereto.
  • the color filter 30 includes a 3 ⁇ 3 pixel square array in which a first filter G (hereinafter referred to as a G filter) corresponding to G (green) that contributes most to obtain a luminance signal.
  • a second filter R hereinafter referred to as an R filter
  • R corresponding to R (red) is disposed on the center line in the horizontal direction of the square array, and B (blue).
  • a third filter B (hereinafter referred to as “B filter”) corresponding to the first arrangement pattern A1 arranged in the center line in the vertical direction of the square arrangement, the first basic arrangement pattern A1 and the G filter A color filter in which a basic array pattern C1 of 6 ⁇ 6 pixels in which the second arrangement pattern B1 having the same arrangement and the arrangement of the R filter and the arrangement of the B filter are exchanged in a point symmetry is repeatedly arranged is there.
  • the color filter 30 has the following features (1), (2), (3), (4), and (5).
  • the color filter 30 shown in FIG. 2 includes a basic array pattern C composed of square array patterns corresponding to 6 ⁇ 6 pixels, and the basic array pattern C1 is repeatedly arranged in the horizontal direction and the vertical direction. That is, in this color filter array, R, G, and B color filters (R filter, G filter, and B filter) are arrayed with a predetermined periodicity.
  • the synchronization (interpolation) processing also referred to as demosaic processing
  • processing can be performed repeatedly according to the pattern.
  • the color filter array of the reduced image after the thinning process can be the same as the color filter array before the thinning process, and a common processing circuit is provided. Can be used.
  • the G filter corresponding to the color (G color in this embodiment) that contributes most to obtain the luminance signal corresponds to the horizontal, vertical, and diagonal lines of the color filter array. Is placed inside.
  • G filters corresponding to luminance pixels are arranged in horizontal, vertical, and diagonal lines of the color filter array, improving the reproducibility of synchronization processing in the high frequency range regardless of the direction of high frequency. Can be made.
  • the color filter 30 shown in FIG. 2 has an R filter and a B filter corresponding to two or more other colors (in this embodiment, R and B colors) other than the G color, And arranged in each vertical line.
  • the R filter and B filter are arranged in the horizontal and vertical lines of the color filter array, the occurrence of color moire (false color) can be suppressed. Thereby, it is possible to prevent an optical low-pass filter for suppressing the occurrence of false colors from being arranged in the optical path from the incident surface of the optical system to the imaging surface. Even when an optical low-pass filter is applied, it is possible to apply a filter having a weak function of cutting a high-frequency component for preventing the occurrence of false colors, so that the resolution is not impaired.
  • the basic array pattern C1 includes a 3 ⁇ 3 pixel first array pattern A1 surrounded by a broken line frame, and a 3 ⁇ 3 pixel second array pattern B1 surrounded by a dashed line frame.
  • the arrangement is arranged alternately in the horizontal and vertical directions.
  • G filters which are luminance pixels, are arranged at the four corners and the center, and are arranged on both diagonal lines.
  • the B filter is arranged in the horizontal direction and the R filter is arranged in the vertical direction across the center G filter, while the second arrangement pattern B is arranged in the center G filter.
  • the R filters are arranged in the horizontal direction, and the B filters are arranged in the vertical direction. That is, in the first arrangement pattern A1 and the second arrangement pattern B1, the positional relationship between the R filter and the B filter is reversed, but the other arrangements are the same.
  • the G filters at the four corners of the first array pattern A1 and the second array pattern B1 have the first array pattern A1 and the second array pattern B1 alternately in the horizontal and vertical directions as shown in FIG. Are arranged in a square array corresponding to 2 ⁇ 2 pixels.
  • the color filter 30 shown in FIG. 2 includes a square array corresponding to 2 ⁇ 2 pixels made of a G filter.
  • this color filter array it is possible to determine a direction having a high correlation among the horizontal direction, the vertical direction, and the diagonal direction by using the information of the G pixel having the minimum pixel interval.
  • This direction discrimination result can be used for a process of interpolating from surrounding pixels (synchronization process).
  • the basic array pattern C1 of the color filter 30 shown in FIG. 2 is point-symmetric with respect to the center of the basic array pattern C (the centers of the four G filters). As shown in FIG. 2, the first array pattern A1 and the second array pattern B1 in the basic array pattern C are also point-symmetric with respect to the central G filter.
  • the color filter array of the first and third lines of the first to sixth lines in the horizontal direction is GRGGBG, and the color filter array of the second line Is BGBGR, the color filter array of the fourth and sixth lines is GBGGRG, and the color filter array of the fifth line is RGRBGB.
  • the basic array pattern C is shifted by one pixel in the horizontal direction and the vertical direction by C ′, and the basic array pattern shifted by two pixels is C1 ′′, the basic array pattern C is C1 ′′. Even if the patterns C1 ′ and C1 ′′ are repeatedly arranged in the horizontal direction and the vertical direction, the same color filter arrangement is obtained.
  • the basic array pattern C in which the basic array pattern is point-symmetric is referred to as a basic array pattern for convenience.
  • the G filter is arranged on the upper left 2 ⁇ 2 pixels and the lower right pixel of the 3 ⁇ 3 pixel square array
  • the R filter is a square array.
  • the B filter is disposed on the rightmost pixel of the uppermost line in the vertical direction and in the vertical direction on the rightmost pixel of the middleline in the vertical direction and on the middle pixel of the lowermost line in the vertical direction.
  • the first arrangement pattern A arranged on the pixel at the center of the lower end line is the same as the first arrangement pattern A and the arrangement of the G filter, and the second arrangement pattern is replaced with the arrangement of the R filter and the arrangement of the B filter. It can be said that this is a color filter in which a basic array pattern C of 6 ⁇ 6 pixels in which the array pattern B of FIG.
  • the color filter 30 will be described on the assumption that the basic array pattern C is repeatedly arranged.
  • the imaging element 14 Since the imaging device 10 performs so-called phase difference AF control, the imaging element 14 has phase detection pixels arranged in a predetermined pattern. On this phase difference detection pixel, as shown in FIG. 3, a light shielding part 40 including a light shielding film 40A for shielding the left half pixel in the horizontal direction and a light shielding film 40B for shielding the right half pixel in the horizontal direction. Is formed.
  • the phase difference AF control the amount of phase shift is detected based on the pixel data of the phase difference detection pixel provided with the light shielding film 40A and the pixel data of the phase difference detection pixel provided with the light shielding film 40B. The focus position of the taking lens is adjusted based on the above.
  • the light shielding unit 40 is one of all 2 ⁇ 2 pixels in the upper left of the first array pattern A and the second array pattern B constituting the basic array pattern C, as shown in FIG. Are provided on each of the two phase difference detection pixels on the diagonal, and are arranged for all the basic array patterns C.
  • the light-shielding portions 40 are provided for all the basic array patterns C.
  • the present invention is not limited thereto, and may be provided only for the basic array patterns C in a predetermined region of a part of the image sensor. Good. The same applies to the following embodiments.
  • the light shielding films 40A and 40B constituting the light shielding unit 40 are adjacent to each other in the diagonally left direction in FIG. 3, and are provided in all the phase difference detection pixels. Therefore, the accuracy of the phase difference AF control can be improved.
  • pixels adjacent in the horizontal direction color mixing may occur due to light leaking from adjacent pixels.
  • the pixels adjacent to each other in the horizontal direction on the side where the light shielding film 40B of the phase difference detection pixel provided with the light shielding film 40B paired with each other are the same in the R pixel or the B pixel.
  • the influence of the color mixture can be offset, and the pixel adjacent to the horizontal direction on the side where the light shielding film 40A of the phase difference detection pixel provided with the light shielding film 40A is provided is paired with the light shielding film 40A.
  • the image quality can be improved as compared with the case where the pixel adjacent to the horizontal direction on the side where the light shielding film 40B of the phase difference detection pixel provided with the light shielding film 40B is not the same.
  • the imaging processing unit 16 performs predetermined processing such as amplification processing, correlated double sampling processing, A / D conversion processing, and the like on the imaging signal output from the imaging device 14 and outputs it to the image processing unit 20 as pixel data. To do.
  • the image processing unit 20 performs so-called synchronization processing on the pixel data output from the imaging processing unit 16. That is, for all pixels, pixel data of colors other than the corresponding color is interpolated from the pixel data of surrounding pixels to generate R, G, and B pixel data of all pixels. Then, so-called YC conversion processing is performed on the generated R, G, and B pixel data to generate luminance data Y and color difference data Cr and Cb. Then, a resizing process for resizing these signals to a size corresponding to the shooting mode is performed.
  • the driving unit 22 performs reading driving of the imaging signal from the imaging device 14 in accordance with an instruction from the control unit 24.
  • the control unit 24 controls the drive unit 22 and the image processing unit 20 according to the shooting mode and the like. Although details will be described later, the control unit 24 instructs the driving unit 22 to read out the imaging signal by a reading method according to the shooting mode, or instructs the image processing unit 20 to select an image according to the shooting mode. Or instructing it to perform processing.
  • control unit 24 instructs the drive unit 22 to read out the image pickup signal using a thinning method according to the instructed shooting mode. To do.
  • the shooting mode includes a still image mode for shooting a still image, and an HD movie that generates a relatively high resolution HD (high definition) movie data by thinning the captured image and records it on a recording medium such as a memory card (not shown).
  • a moving image mode such as a through moving image mode (live view mode) that thins out a captured image and outputs a relatively low resolution through moving image to a display unit (not shown).
  • processing shown in FIG. 4 is executed when an instruction is given to execute shooting according to the shooting mode.
  • step 100 the drive unit 22 is instructed to read out pixel data by a thinning method corresponding to the shooting mode.
  • the light shielding films 40A and 40B constituting the light shielding unit 40 are adjacent to each other in the diagonally left direction in FIG. 3, and are provided in all the phase difference detection pixels. Therefore, the accuracy of the phase difference AF control can be improved.
  • phase difference detection pixel in which the pixel adjacent to the horizontal direction on the side where the light shielding film 40A is provided and the light shielding film 40B paired with the light shielding film 40A is provided on the phase difference detection pixel provided with the light shielding film 40A. Since the pixels adjacent in the horizontal direction on the side where the light-shielding film 40B is provided are the same for both the R pixel and the B pixel, the influence of color mixing can be offset and the image quality of the captured image can be improved. Can do.
  • step 102 the image processing unit 20 is instructed to execute image processing (synchronization processing and YC conversion processing) and resizing processing according to the shooting mode.
  • the control unit 24 can be configured by a computer including a CPU, ROM, RAM, nonvolatile ROM, and the like.
  • the processing program for the above processing can be stored in advance in a nonvolatile ROM, for example, and can be read and executed by the CPU.
  • FIGS. 3 and 5A an array line in which the light shielding film 40A is disposed along the horizontal direction and an array line in which the light shielding film 40B is disposed along the horizontal direction are provided.
  • the arrangement lines alternately arranged in the horizontal direction in order may be arranged alternately in the vertical direction.
  • FIG. 5 shows only the phase difference detection pixels.
  • both the light shielding film 40A and the light shielding film 40B are arranged obliquely, so that, for example, when a subject including an oblique line is photographed, it is possible to focus accurately.
  • FIG. 6 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the light shielding unit 40 includes the first array on the upper side of the two first array patterns A and the two second array patterns B constituting the basic array pattern C. They are provided on the phase difference detection pixels of the pattern A and the second array pattern B, respectively, and are arranged for all the basic array patterns C. That is, in the example of FIG. 6, the light shielding film 40A is disposed on the (6n + 3) th line in the vertical direction, and the light shielding film 40B is disposed on the (6n + 4) th line.
  • the control unit 24 reads out the pixel data of the phase difference detection pixels on the line where the light shielding films 40A and 40B are arranged, performs phase difference AF control, and also performs the light shielding films 40A and 40B. Is read out, that is, pixel data of the (6n + 1) th, (6n + 2) th, (6n + 5) th, and (6n + 6) th lines is read to create moving image data.
  • the pixel data of the phase difference detection pixel is used only for the phase difference AF control and is not used for creating the moving image data. Therefore, it is not necessary to interpolate from surrounding pixels.
  • the moving image data is created from pixel data of normal pixels. Therefore, the processing speed of the phase difference AF control can be improved as compared with the case where the phase difference detection pixels are based on the creation of moving image data. In addition, the processing speed of moving image data creation can be improved as compared with the case where moving image data is generated by interpolation.
  • FIG. 7 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the thinning drive is the same as in the second embodiment.
  • the light shielding films 40A and 40B are disposed on the phase difference detection pixels at positions where the lines intersect.
  • the number of normal pixels increases around the phase difference detection pixels, so that the interpolation accuracy can be improved and the image quality can be improved.
  • the pixels adjacent in the horizontal direction on the selected side are both R pixels and are the same. In particular, since the wavelength of R easily reaches adjacent pixels, color mixing can be prevented more effectively and image quality can be improved.
  • FIG. 8 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the thinning drive is the same as in the second embodiment.
  • one of two first array patterns A and two second array patterns B which is one of 2 ⁇ 2 pixels at the upper left of the first array pattern A at the upper left.
  • An array line in which a basic array pattern in which the light-shielding portion 40 is provided on two phase difference detection pixels on the diagonal of each other is disposed along the horizontal direction, two first array patterns A, and two second arrays Among the array patterns B, the basic array pattern C in which the light shielding portion 40 is provided on two phase difference detection pixels on one diagonal among the 2 ⁇ 2 pixels at the upper left of the second array pattern B at the upper right.
  • the basic array pattern C in which the light shielding portion 40 is provided on two phase difference detection pixels on one diagonal among the 2 ⁇ 2 pixels at the upper left of the second array pattern B at the upper right. are arranged alternately in the vertical direction and the array lines arranged along the horizontal direction. That is, in the example of FIG.
  • the light shielding films 40A and 40B are disposed on the phase difference detection pixels at the positions where the two intersect.
  • the light shielding films 40A and 40B are also disposed on the phase difference detection pixels of the (6m + 1) th and (6m + 6) th lines in the horizontal direction. That is, since the phase difference detection pixels are arranged evenly in the horizontal direction, for example, the accuracy of the phase difference AF control can be improved for a high-frequency image having many vertical lines.
  • FIG. 9 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the light-shielding unit 40 has two first array patterns constituting the basic array pattern and 2 ⁇ 2 pixels on the left of the upper left 2 ⁇ 2 pixels of the two second array patterns. It is provided on each of the two phase difference detection pixels, and is arranged for all the basic array patterns C.
  • the accuracy of AF control is better when the phase difference detection pixels are adjacent to each other or the phase difference detection pixels are arranged in the vertical direction.
  • FIG. 10 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the light shielding unit 40 includes the upper two of the two first array patterns constituting the basic array pattern and the upper left 2 ⁇ 2 pixels of the two second array patterns. It is provided on each of the two phase difference detection pixels, and is arranged for all the basic array patterns C.
  • the light shielding films 40A and 40B that are paired adjacent to each other in the horizontal direction are arranged. Therefore, as compared with the fifth embodiment, the number of lines in the vertical direction including the phase difference detection pixels is halved, and the readout time of the lines including the phase difference detection pixels can be halved.
  • FIG. 11 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the light shielding unit 40A includes the first array pattern A and the upper one of the two first array patterns and the two second array patterns B constituting the basic array pattern.
  • the light shielding section 40B is provided on each of the left two phase difference detection pixels, and the light shielding unit 40B includes two first array patterns and 2 constituting the basic array pattern.
  • Each of the two second arrangement patterns B is provided on the left two phase difference detection pixels among the lower left first arrangement pattern A and the upper left 2 ⁇ 2 pixels of the second arrangement pattern B, and
  • the light shielding films 40A and 40B are arranged for all the basic array patterns C.
  • the pixels adjacent to the light shielding film 40A are G pixels
  • the pixels adjacent to the light shielding film 40B are R pixels or B pixels, which are regularly arranged.
  • the color filter array of the three primary colors of RGB has been described, but the type of color filter is not limited to this.
  • the configuration in which the phase difference detection pixel is provided with the light shielding film 40A that shields the left half pixel in the horizontal direction or the light shielding film 40B that shields the right half pixel in the horizontal direction has been described.
  • the light shielding region is not limited to this, and the light shielding film 40A shields a part of the phase difference detection pixel and transmits the other region, and the light shielding film 40B includes the phase difference detection pixel. As long as a part of the light is shielded and the region that is paired with the region through which the light shielding film 40A transmits is transmitted, it is sufficient.
  • a phase difference detection pixel may be formed. That is, the imaging element is composed of a top microlens, an inner microlens, and a light receiving element having the same shape, and the first pixel D1 that receives a light beam that passes through the entire area of the photographing lens pupil and one half of the area of the photographing lens pupil.
  • the top microlenses L2 and L3 having a smaller diameter than the top microlens L1 of the first pixel D1 are connected to the inner microlens. Each is shifted in a different direction with respect to the optical axis. In addition, the top microlens and the light receiving element are shifted from each other.
  • the second pixel D2 and the third D3 can be formed as phase difference detection pixels. Even in such a configuration, the present invention is applicable. Furthermore, the form which does not provide an inner lens may be sufficient depending on the structure of an image pick-up element. Further, the configuration of the phase difference pixel is not limited to the above configuration, and can be replaced as long as the pupil division can be performed.
  • Phase difference detection pixels have different characteristics, such as low sensitivity compared to normal pixels. Therefore, when using pixel data of phase difference detection pixels as image data for still images or moving images, phase difference detection pixels This pixel data needs to be corrected. Therefore, in the present embodiment, a method for correcting pixel data of phase difference detection pixels will be described.
  • the average value correction is a method of averaging pixel values of normal pixels around the phase difference detection pixels and using this as pixel data of the phase difference detection pixels.
  • the gain correction is a method of raising the pixel data of the phase difference detection pixel by multiplying the pixel data of the phase difference detection pixel by a predetermined gain corresponding to the level difference between the normal pixel and the phase difference detection pixel. It is.
  • FIG. 15 shows the arrangement of G pixels in 4 ⁇ 4 pixels centered on the 2 ⁇ 2 G pixels in the center of the basic array pattern C.
  • the center 2 ⁇ 2 G pixels are respectively G1, G2, G3, and G4 clockwise from the upper left
  • the surrounding G pixels are respectively G5, G6, G7, and G8 clockwise from the upper left. .
  • the G1 and G3 pixels in FIG. 15 are the phase difference detection pixels.
  • the G1 and G4 pixels in FIG. 15 are the phase difference detection pixels.
  • the G1 and G2 pixels in FIG. 15 are the phase difference detection pixels.
  • phase difference detection pixels are arranged as shown in FIGS. 3 and 6 to 8, when pixel data of the G1 pixel which is the phase difference detection pixel is used as image data, the surrounding normal pixels, For example, an average value of pixel data of each pixel of G2, G4, and G5 is set as pixel data of the G1 pixel.
  • phase difference detection pixels are arranged as shown in FIGS. 3 and 6 to 8, when pixel data of the G3 pixel, which is the phase difference detection pixel, is used as image data, the surrounding normal pixels are used.
  • phase difference detection pixels are arranged as shown in FIGS. 9 and 11, when the pixel data of the G1 pixel which is the phase difference detection pixel is used as the image data, the surrounding normal pixels, For example, an average value of pixel data of each pixel of G2, G3, and G5 is set as pixel data of the G1 pixel.
  • phase difference detection pixels are arranged as shown in FIGS. 9 and 11, when the pixel data of the G4 pixel that is the phase difference detection pixel is used as the image data, the surrounding normal pixels, For example, an average value of pixel data of G2, G3, and G8 pixels is set as pixel data of G4 pixels.
  • phase difference detection pixels are arranged as shown in FIG. 10, when pixel data of the G1 pixel that is the phase difference detection pixel is used as image data, the surrounding normal pixels, for example, G3 , G4, and G5, the average value of the pixel data of each pixel is defined as the pixel data of the G1 pixel.
  • phase difference detection pixels are arranged as shown in FIG. 10, when pixel data of the G2 pixel that is the phase difference detection pixel is used as the image data, the surrounding normal pixels, for example, G3
  • the average value of the pixel data of each pixel of G, G4, and G6 is defined as the pixel data of the G2 pixel.
  • the average value of the pixel data of the phase difference detection pixels is corrected based on the pixel data of the surrounding normal pixels.
  • the gain correction and the average value correction may be properly used according to the content of the captured image.
  • FIG. 16 shows the arrangement of the light shielding films 40A and 40B according to the present embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the light shielding films 40A and 40B.
  • the light shielding film 40A and the light shielding film 40B are arranged at positions corresponding to one pixel.
  • the upper first array pattern A and second array pattern B are shielded from light.
  • the film 40A and the light shielding film 40B are arranged is shown, the lower first arrangement among the two first arrangement patterns A and the two second arrangement patterns B constituting the basic arrangement pattern C
  • the light shielding film 40A and the light shielding film 40B may be arranged in the pattern A and the second array pattern B.
  • the upper first array pattern A and second array pattern B that is, in the vertical direction In the first array pattern A and the second array pattern B on the 6th to 8th lines in the basic array pattern C on the 6th to 11th lines, light shielding is performed on two adjacent pixels in the lower horizontal direction among 2 ⁇ 2 pixels.
  • the film 40A and the light shielding film 40B are disposed.
  • the lower first array pattern A and second array pattern B that is, the vertical direction In the first array pattern A and the second array pattern B on the 15th to 17th lines in the basic array pattern C on the 12th to 17th lines, light shielding is performed on two pixels adjacent in the upper horizontal direction among the 2 ⁇ 2 pixels.
  • the film 40A and the light shielding film 40B are disposed.
  • a film 40A and a light shielding film B are disposed.
  • the control unit 24 except for the line where the light shielding films 40A and 40B are arranged, the normal pixel where the light shielding films 40A and 40B are not arranged, for example, the (2n + 2) th line. Pixel data is read to create moving image data. That is, moving image data is created by reading line image data of even-numbered lines in the vertical direction.
  • both the light shielding film 40A and the light shielding film 40B are arranged on the odd-numbered lines in the vertical direction, the line image data of the even-numbered lines in the vertical direction is read to create moving image data. can do.
  • the light shielding film 40A or the light shielding film 40B is arranged on two G pixels adjacent in the horizontal direction among 2 ⁇ 2 G pixels, and is a normal pixel of the same color around it. Since many G pixels are arranged, when generating image data using pixel data of phase difference detection pixels in still image shooting mode etc., pixels of phase difference detection pixels are obtained from pixel data of normal pixels. Interpolation accuracy when data is interpolated can be improved.
  • the light shielding film 40A and the light shielding film 40B that are paired are arranged adjacent to each other in the horizontal direction, the AF accuracy by the phase difference detection pixels can be improved.
  • the line image data of each line is sequentially read out in the vertical direction by a so-called rolling shutter method, so that the exposure timing of each line is shifted. Since the film 40A and the light shielding film 40B are disposed adjacent to each other in the horizontal direction, the exposure timing of the pixels provided with the pair of the light shielding film 40A and the light shielding film 40B is not shifted. Thereby, the AF accuracy by the phase difference detection pixels can be further improved.
  • the rolling shutter method is a method in which exposure is started by sequentially resetting each scanning line or pixel without resetting all pixels in one screen at the same time in a MOS type image pickup device ( It is also called the focal plane shutter method).
  • the present invention is not limited to this, and as illustrated in FIG. You may make it arrange
  • the present invention is not limited to this.
  • the light shielding film 40A may be disposed on the (12n + 3) th line in the vertical direction, and the light shielding film 40B may be disposed on the (12n + 6) th line.
  • the light shielding film 40A may be disposed on the (12n + 4) th line in the vertical direction, and the light shielding film 40B may be disposed on the (12n + 7) th line.
  • the upper one of the two first array patterns A and two second array patterns B constituting the basic array pattern C The first array pattern A and the second array pattern B are provided with the light shielding film 40A and the light shielding film 40B, and the lower first array pattern A and the second array pattern B are provided with the light shielding film.
  • the basic arrangement pattern C provided with 40A and the light shielding film 40B is alternately repeated, the configuration is not limited thereto.
  • the light shielding film 40A and the light shielding film 40B may be provided, the light shielding film 40A and the light shielding film 40B may be provided only in the lower first array pattern A and the second array pattern B, or the upper and lower sides.
  • the light shielding film 40A and the light shielding film 40B may be provided in both the first array pattern A and the second array pattern B.
  • the light shielding film 40A and the light shielding film 40B are arranged in all the basic array patterns C.
  • Imaging device 12 Optical system 14 Imaging element 16 Imaging processing part 20 Image processing part 22 Drive part 24 Control part 30 Color filter

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Abstract

　位相差ＡＦ制御の精度を向上させる。　撮像素子は、第１のフィルタが３×３画素の正方配列の左上の２×２画素上及び右下の画素上に、第２のフィルタが正方配列の垂直方向における中央ラインの右端画素上及び下端ラインの左端画素上に、第３のフィルタが正方配列の垂直方向における上端ラインの右端画素上及び下端ラインの中央画素上に配置された第１の配列パターンと、第１の配列パターンと第１のフィルタの配置が同一で第２のフィルタの配置と第３のフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンと、が点対称で配置された基本配列パターンが繰り返し配置されたカラーフィルタ、基本配列パターンを構成する２つの第１の配列パターン及び２つの第２の配列パターンのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の第１、第２の配列パターンの２×２画素のうち水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に配置された位相差検出用画素、を備える。

Description

カラー撮像素子、撮像装置、及び撮像装置の制御プログラム
　本発明は、カラー撮像素子、撮像装置、及び撮像装置の制御プログラムに係り、特に、位相差検出用画素を含むカラー撮像素子、撮像装置、及び撮像装置の制御プログラムに関する。
　デジタルカメラ等の撮像装置に搭載される固体撮像素子には、ＡＦ（オートフォーカス）性能を高めるために、固体撮像素子受光面上に形成される多数の画素のうちの一部画素を位相差検出用画素としたものがある（例えば特許文献１～７参照）。
　位相差検出用画素は、例えば下記の特許文献１～７に記載されている様に、ペアとなる同色フィルタを搭載した近隣２画素で構成され、通常画素に設けられる遮光膜開口に比べて夫々小さな遮光膜開口が設けられる。そして更に、ペアを組む一方の位相差検出用画素に設ける遮光膜開口は、他方の位相差検出用画素から離れる方向（例えば左側）に偏心して設けられ、他方の位相差検出用画素の遮光膜開口は、反対方向（例えば右側）に偏心して設けられる。
　撮像装置でＡＦ動作を行うとき、固体撮像素子の位相差検出用画素から信号を読み出し、遮光膜開口が右側に偏心した画素の検出信号と左側に偏心した画素の検出信号とから焦点のずれ量を求め、撮影レンズの焦点位置を調整する。
　このＡＦ動作は、位相差検出用画素が多いほど精度が高くなるが、通常の被写体画像を本撮像する場合、位相差検出用画素は、遮光膜開口が狭く感度が低いため、通常画素と同じに取り扱えないという問題がある。
　このため、全画素から信号を読み出して被写体画像を生成するときは、位相差検出用画素の検出信号を通常画素の感度と同程度に利得補正したり、あるいは、位相差検出用画素を欠陥画素として取り扱い、周りの通常画素の検出信号で補間演算補正したりする必要がある。
特開２０００－１５６８２３号公報 特開２００７－１５５９２９号公報 特開２００９－８９１４４号公報 特開２００９－１０５６８２号公報 特開２０１０－６６４９４号公報 特開２００８－３１２０７３号公報 特許第３５９２１４７号公報
　このＡＦ動作は、位相差検出用画素が多いほど精度が高くなるが、通常の被写体画像を本撮像する場合、位相差検出用画素は、遮光膜開口が狭く感度が低いため、通常画素と同じに取り扱えないという問題があり、むやみに位相差検出用画素を多くすることはできない。そして、ペアを組む位相差検出用画素に隣接する通常画素の色が異なる場合、混色が発生し、ＡＦ精度が悪化する場合がある。
　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、位相差検出用画素によるＡＦ精度を向上させることができるカラー撮像素子、撮像装置、及び撮像装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明のカラー撮像素子は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の光電変換素子を含む撮像素子と、前記複数の光電変換素子からなる複数の画素上に設けられたカラーフィルタであって、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタが、３×３画素の正方配列の左上の２×２画素上及び右下の画素上に配置され、前記第１の色と異なる第２の色に対応する第２のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における中央のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの左端の画素上に配置され、前記第１の色及び前記第２の色と異なる第３の色に対応する第３のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における上端のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの中央の画素上に配置された第１の配列パターンと、前記第１の配列パターンと前記第１のフィルタの配置が同一で且つ前記第２のフィルタの配置と前記第３のフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンと、が点対称で配置された６×６画素の基本配列パターンが繰り返し配置されたカラーフィルタと、前記基本配列パターンを構成する２つの前記第１の配列パターン及び２つの前記第２の配列パターンのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の前記第１の配列パターン及び前記第２の配列パターンの前記２×２画素のうち前記水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に配置された位相差検出用画素と、を備えたことを特徴とする。
　この発明によれば、基本配列パターンを構成する２つの第１の配列パターン及び２つの第２の配列パターンのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の第１の配列パターン及び第２の配列パターンの２×２画素のうち水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に配置された位相差検出用画素を備えた構成としたので、位相差検出用画素によるＡＦ精度を向上させることができる。
　なお、前記位相差検出用画素には、当該画素の一部の領域を遮光し他の領域を透過する第１の遮光膜又は当該画素の一部を遮光し前記第１の遮光膜が透過する領域と対になる領域を透過する第２の遮光膜を含む遮光手段が設けられた構成としてもよい。
　また、前記遮光手段における前記第１の遮光膜が画素の水平方向の左半分の領域を遮光するものであり、前記第２の遮光膜が画素の水平方向の右半分の領域を遮光するものである構成としてもよい。
　また、前記第１の遮光膜が設けられた第１の位相差検出用画素と、前記第２の遮光膜が設けられた第２の位相差検出用画素と、が前記水平方向に隣接して配置された構成としてもよい。
　また、前記第１の色は、緑（Ｇ）色であり、前記第２の色は、赤（Ｒ）色及び青（Ｂ）色の一方の色であり、前記第３の色は、赤（Ｒ）色及び青（Ｂ）色の他方の色である構成としてもよい。
　本発明の撮像装置は、前記カラー撮像素子と、前記位相差検出用画素から位相差検出用画素データを読み出すように前記カラー撮像素子を駆動する駆動手段と、前記位相差検出用画素データに基づいて焦点調整する焦点調整手段と、を備えたことを特徴とする。
　本発明の撮像装置の制御プログラムは、水平方向及び垂直方向に配列された複数の光電変換素子を含む撮像素子と、前記複数の光電変換素子からなる複数の画素上に設けられたカラーフィルタであって、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタが、３×３画素の正方配列の左上の２×２画素上及び右下の画素上に配置され、前記第１の色と異なる第２の色に対応する第２のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における中央のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの左端の画素上に配置され、前記第１の色及び前記第２の色と異なる第３の色に対応する第３のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における上端のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの中央の画素上に配置された第１の配列パターンと、前記第１の配列パターンと前記第１のフィルタの配置が同一で且つ前記第２のフィルタの配置と前記第３のフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンと、が点対称で配置された６×６画素の基本配列パターンが繰り返し配置されたカラーフィルタと、前記基本配列パターンを構成する２つの前記第１の配列パターン及び２つの前記第２の配列パターンのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の前記第１の配列パターン及び前記第２の配列パターンの前記２×２画素のうち前記水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に配置された位相差検出用画素と、を備えたカラー撮像素子を備えた撮像装置を制御するコンピュータに、前記位相差検出用画素から位相差検出用画素データを読み出すように前記カラー撮像素子を駆動するステップと、前記位相差検出用画素データに基づいて焦点調整するステップと、を含む処理を実行させるための撮像装置の制御プログラムである。
　本発明によれば、位相差検出用画素によるＡＦ精度を向上させることができる、という効果を有する。
撮像装置の概略ブロック図である。 本発明に係るカラーフィルタの構成図である。 第１実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 制御部で実行される処理のフローチャートである。 遮光膜の配置パターンについて説明するための図である。 遮光膜の配置パターンについて説明するための図である。 第２実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 第３実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 第４実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 第５実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 第６実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 第７実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 位相差検出用画素の変形例について説明するための図である。 カラーフィルタに含まれる２×２画素のＧ画素の画素値から相関方向を判別する方法を説明するための図である。 カラーフィルタに含まれる基本配列パターンの概念を説明するための図である。 位相差検出用画素の画素データを平均値補正で補正する場合について説明するための図である。 第９実施形態に係る遮光部の配置を示す図である。 第９実施形態に係る遮光部の配置の変形例を示す図である。 第９実施形態に係る遮光部の配置の変形例を示す図である。 第９実施形態に係る遮光部の配置の変形例を示す図である。 第９実施形態に係る遮光部の配置の変形例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
　図１には、本実施形態に係る撮像装置１０の概略ブロック図を示した。撮像装置１０は、光学系１２、撮像素子１４、撮像処理部１６、画像処理部２０、駆動部２２、及び制御部２４を含んで構成されている。
　光学系１２は、例えば複数の光学レンズから成るレンズ群、絞り調整機構、ズーム機構、及び自動焦点調節機構等を含んで構成されている。
　撮像素子１４は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の光電変換素子を含む撮像素子、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子上にカラーフィルタが配置された構成の所謂単板式の撮像素子である。
　図２には、本実施形態に係るカラーフィルタ３０の一部を示した。なお、画素数は一例として（４８９６×３２６４）画素であり、アスペクト比は３：２であるが、画素数及びアスペクト比はこれに限られるものではない。同図に示すように、カラーフィルタ３０は、輝度信号を得るために最も寄与するＧ（緑）に対応する第１のフィルタＧ（以下、Ｇフィルタと称する）が、３×３画素の正方配列の四隅及び中央の画素上に配置され、Ｒ（赤）に対応する第２のフィルタＲ（以下、Ｒフィルタと称する）が、正方配列の水平方向における中央のラインに配置され、Ｂ（青）に対応する第３のフィルタＢ（以下、Ｂフィルタと称する）が、正方配列の垂直方向における中央のラインに配置された第１の配列パターンＡ１と、第１の基本配列パターンＡ１とＧフィルタの配置が同一で且つＲフィルタの配置とＢフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンＢ１と、が点対称で配置された６×６画素の基本配列パターンＣ１が繰り返し配置されたカラーフィルタである。
　すなわち、カラーフィルタ３０は、下記の特徴(1)、(2)、(3)、(4)、及び(5)を有している。
　〔特徴(1)〕
　図２に示すカラーフィルタ３０は、６×６画素に対応する正方配列パターンからなる基本配列パターンＣを含み、この基本配列パターンＣ１が水平方向及び垂直方向に繰り返し配置されている。即ち、このカラーフィルタ配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のフィルタ（Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタ）が所定の周期性をもって配列されている。
　このようにＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタが所定の周期性をもって配列されているため、カラー撮像素子から読み出されるＲ、Ｇ、Ｂ信号の同時化（補間）処理（デモザイク処理とも言う。）等を行う際に、繰り返しパターにしたがって処理を行うことができる。
　また、基本配列パターンＰの単位で間引き処理して画像を縮小する場合、間引き処理した縮小画像のカラーフィルタ配列は、間引き処理前のカラーフィルタ配列と同じにすることができ、共通の処理回路を使用することができる。
　〔特徴(2)〕
　図２に示すカラーフィルタ３０は、輝度信号を得るために最も寄与する色(この実施形態では、Ｇの色)に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置されている。
　輝度系画素に対応するＧフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、垂直、及び斜め方向の各ライン内に配置されるため、高周波となる方向によらず高周波領域での同時化処理の再現精度を向上させることができる。
　〔特徴(3)〕
　図２に示すカラーフィルタ３０は、上記Ｇの色以外の２色以上の他の色（この実施形態では、Ｒ，Ｂの色）に対応するＲフィルタ、Ｂフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に配置されている。
　Ｒフィルタ、Ｂフィルタが、カラーフィルタ配列の水平、及び垂直方向の各ライン内に配置されるため、色モワレ（偽色）の発生を抑圧することができる。これにより、偽色の発生を抑制するための光学ローパスフィルタを光学系の入射面から撮像面までの光路に配置しないようにすることができる。また、光学ローパスフィルタを適用する場合でも、偽色の発生を防止するための高周波数成分をカットする働きの弱いものを適用することができ、解像度を損なわないようにすることができる。
　図２に示すように基本配列パターンＣ１は、破線の枠で囲んだ３×３画素の第１の配列パターンＡ１と、一点鎖線の枠で囲んだ３×３画素の第２の配列パターンＢ１とが、水平、垂直方向に交互に並べられた配列となっていると捉えることもできる。
　第１の配列パターンＡ１及び第２の配列パターンＢ１は、それぞれ輝度系画素であるＧフィルタが４隅と中央に配置され、両対角線上に配置されている。また、第１の配列パターンＡは、中央のＧフィルタを挟んでＢフィルタが水平方向に配列され、Ｒフィルタが垂直方向に配列され、一方、第２の配列パターンＢは、中央のＧフィルタを挟んでＲフィルタが水平方向に配列され、Ｂフィルタが垂直方向に配列されている。即ち、第１の配列パターンＡ１と第２の配列パターンＢ１とは、ＲフィルタとＢフィルタとの位置関係が逆転しているが、その他の配置は同様になっている。
　また、第１の配列パターンＡ１と第２の配列パターンＢ１の４隅のＧフィルタは、図１３に示すように第１の配列パターンＡ１と第２の配列パターンＢ１とが水平、垂直方向に交互に配置されることにより、２×２画素に対応する正方配列のＧフィルタとなる。
　〔特徴(4)〕
　図２に示すカラーフィルタ３０は、Ｇフィルタからなる２×２画素に対応する正方配列を含んでいる。
　図１３に示すように、Ｇフィルタからなる２×２画素を取り出し、水平方向のＧ画素の画素値の差分絶対値、垂直方向のＧ画素の画素値の差分絶対値、斜め方向（右上斜め、左上斜め）のＧ画素の画素値の差分絶対値を求めることにより、水平方向、垂直方向、及び斜め方向のうち、差分絶対値の小さい方向に相関があると判断することができる。
　即ち、このカラーフィルタ配列によれば、最小画素間隔のＧ画素の情報を使用して、水平方向、垂直方向、及び斜め方向のうちの相関の高い方向判別ができる。この方向判別結果は、周囲の画素から補間する処理（同時化処理）に使用することができる。
　〔特徴(5)〕
　図２に示すカラーフィルタ３０の基本配列パターンＣ１は、その基本配列パターンＣの中心（４つのＧフィルタの中心）に対して点対称になっている。また、図２に示したように、基本配列パターンＣ内の第１の配列パターンＡ１及び第２の配列パターンＢ１も、それぞれ中心のＧフィルタに対して点対称になっている。
　このような対称性により、後段の処理回路の回路規模を小さくしたり、簡略化することが可能になる。
　図１４に示すように基本配列パターンＣ１において、水平方向の第１から第６のラインのうちの第１及び第３のラインのカラーフィルタ配列は、ＧＲＧＧＢＧであり、第２のラインのカラーフィルタ配列は、ＢＧＢＲＧＲであり、第４及び第６のラインのカラーフィルタ配列は、ＧＢＧＧＲＧであり、第５のラインのカラーフィルタ配列は、ＲＧＲＢＧＢとなっている。
　いま、図１４において、基本配列パターンＣを水平方向、及び垂直方向にそれぞれ１画素ずつシフトした基本配列パターンをＣ’、それぞれ２画素ずつシフトした基本配列パターンをＣ１”とすると、これらの基本配列パターンＣ１’、Ｃ１”を水平方向及び垂直方向に繰り返し配置しても、同じカラーフィルタ配列になる。
　即ち、基本配列パターンを水平方向及び垂直方向に繰り返し配置することで、図１４に示すカラーフィルタ配列を構成することができる基本配列パターンは複数存在する。本実施形態では、基本配列パターンが点対称になっている基本配列パターンＣを、便宜上、基本配列パターンという。
　なお、図２に示すように、カラーフィルタ３０は、Ｇフィルタが、３×３画素の正方配列の左上の２×２画素上及び右下の画素上に配置され、Ｒフィルタが、正方配列の垂直方向における中央のラインの右端の画素上及び垂直方向における下端のラインの中央の画素上に配置され、Ｂフィルタが、正方配列の前記垂直方向における上端のラインの右端の画素上及び垂直方向における下端のラインの中央の画素上に配置された第１の配列パターンＡと、第１の配列パターンＡとＧフィルタの配置が同一で且つＲフィルタの配置とＢフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンＢと、が点対称で配置された６×６画素の基本配列パターンＣが繰り返し配置されたカラーフィルタとも言える。以下の説明では、カラーフィルタ３０は、基本配列パターンＣが繰り返し配置されたものとして説明する。
　撮像装置１０は、所謂位相差方式のＡＦ制御を行うため、撮像素子１４は、位相差検出用画素が予め定めたパターンで配置されている。この位相差検出用画素上には、図３に示すように、水平方向の左半分の画素を遮光する遮光膜４０Ａ及び水平方向の右半分の画素を遮光する遮光膜４０Ｂを含む遮光部４０が形成されている。位相差ＡＦ制御では、遮光膜４０Ａが設けられた位相差検出用画素の画素データと遮光膜４０Ｂが設けられた位相差検出用画素の画素データとに基づいて位相のずれ量を検出し、これに基づいて撮影レンズの焦点位置を調整する。
　この遮光部４０は、本実施形態では、図３に示すように、基本配列パターンＣを構成する全ての第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢの左上の２×２画素のうち一方の対角上の２つの位相差検出用画素上に各々設けられ、かつ、全ての基本配列パターンＣに対して配置されている。なお、図３では、全ての基本配列パターンＣに遮光部４０が設けられているが、これに限らず、撮像素子の一部の所定の領域内の基本配列パターンＣにのみ設けるようにしてもよい。これは以下の実施形態でも同様である。
　このように、本実施形態に係るカラーフィルタ３０は、遮光部４０を構成する遮光膜４０Ａ、４０Ｂが図３において左斜め方向に隣接しており、かつ、全ての位相差検出用画素に設けられているため、位相差ＡＦ制御の精度を向上させることができる。
　また、水平方向に隣接する画素においては、隣の画素からの光が漏れ込むことで混色が発生する場合がある。これに対し、本実施形態においては、図３に示すように、遮光膜４０Ａが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ａが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、遮光膜４０Ａとペアとなる遮光膜４０Ｂが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ｂが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、が共にＲ画素又はＢ画素で同一となっている。このため、混色の影響を相殺することができ、遮光膜４０Ａが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ａが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、遮光膜４０Ａとペアとなる遮光膜４０Ｂが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ｂが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、が同一でない場合と比較して、画質を向上させることができる。
　撮像処理部１６は、撮像素子１４から出力された撮像信号に対して増幅処理や相関二重サンプリング処理、Ａ／Ｄ変換処理等の予め定めた処理を施し、画素データとして画像処理部２０に出力する。
　画像処理部２０は、撮像処理部１６から出力された画素データに対して所謂同時化処理を施す。すなわち、全画素について、対応する色以外の色の画素データを周囲の画素の画素データから補間して、全画素のＲ，Ｇ，Ｂの画素データを生成する。そして、生成したＲ，Ｇ，Ｂの画素データに対して所謂ＹＣ変換処理を施し、輝度データＹ、色差データＣｒ、Ｃｂを生成する。そして、これらの信号を撮影モードに応じたサイズにリサイズするリサイズ処理を行う。
　駆動部２２は、制御部２４からの指示に応じて撮像素子１４からの撮像信号の読み出し駆動等を行う。
　制御部２４は、撮影モード等に応じて駆動部２２及び画像処理部２０等を統括制御する。詳細は後述するが、制御部２４は、駆動部２２に対して、撮影モードに応じた読み出し方法で撮像信号を読み出すように指示したり、画像処理部２０に対して、撮影モードに応じた画像処理を行うよう指示したりする。
　撮影モードによっては、撮像素子１４からの撮像信号を間引いて読み出す必要があるため、制御部２４は、指示された撮影モードに応じた間引き方法で間引いて撮像信号を読み出すように駆動部２２に指示する。
　撮影モードとしては、静止画を撮影する静止画モードや、撮像した画像を間引いて比較的高解像度のＨＤ（高精細）動画データを生成して図示しないメモリーカード等の記録媒体に記録するＨＤ動画モード、撮影した画像を間引いて比較的低解像度のスルー動画を図示しない表示部に出力するスルー動画モード（ライブビューモード）等の動画モードがある。
　次に、本実施形態の作用として、制御部２４で実行される処理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
　なお、図４に示す処理は、撮影モードに応じた撮影を実行するように指示された場合に実行される。
　まず、ステップ１００では、撮影モードに応じた間引き方法で画素データを読み出すように駆動部２２に指示する。
　例えば、ＨＤ動画モードやスルー動画モード等の動画モードの場合、位相差ＡＦ制御しながら、動画データを生成するので、遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられた少なくとも一部の位相差検出用画素、すなわち、図３では垂直方向における（６ｎ＋１）番目、（６ｎ＋３）番目、（６ｎ＋４番目）、（６ｎ＋６）番目（ｎ＝０，１，２，・・・）のラインのうち遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂを含む少なくとも一部のラインを読み出して、そのラインの画素データに基づいて位相差ＡＦ制御を行うと共に、それ以外の（６ｎ＋２番目）、（６ｎ＋５）番目ライン、すなわち通常画素のラインの少なくとも一部のラインを読み出して、動画データを作成する。この動画データを作成する際、位相差検出用画素については、その周囲の通常画素の画素データから補間する。
　図３に示すように、本実施形態では、遮光部４０を構成する遮光膜４０Ａ、４０Ｂが同図において左斜め方向に隣接しており、かつ、全ての位相差検出用画素に設けられているため、位相差ＡＦ制御の精度を向上させることができる。
　遮光膜４０Ａが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ａが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、遮光膜４０Ａとペアとなる遮光膜４０Ｂが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ｂが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、が共にＲ画素又はＢ画素で同一となっているため、混色の影響を相殺することができ、撮影画像の画質を向上させることができる。
　ステップ１０２では、撮影モードに応じた画像処理（同時化処理及びＹＣ変換処理）及びリサイズ処理を実行するよう画像処理部２０に指示する。
　なお、制御部２４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＯＭ等を含むコンピュータで構成することができる。この場合、上記の処理の処理プログラムを例えば予め不揮発性ＲＯＭに記憶しておき、これをＣＰＵが読み込んで実行することができる。
　また、本実施形態では、図３、図５Ａに示すように、遮光膜４０Ａが水平方向に沿って配置された配列ラインと、遮光膜４０Ｂが水平方向に沿って配置された配列ラインと、が垂直方向に交互に配置された場合について説明したが、図５Ｂに示すように、遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂの順に水平方向に交互に配置された配列ラインと、遮光膜４０Ｂ及び遮光膜４０Ａの順に水平方向に交互に配置された配列ラインと、が垂直方向に交互に配置された構成としてもよい。なお、図５では、位相差検出用画素のみ示している。同図Ｂに示す配置の場合、遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂともに斜めに配置されることになるため、例えば斜め線を含む被写体を撮影した場合に、精度よくピントを合わせることが可能となる。これは、以下の実施形態でも同様である。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図６には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。
　図６に示すように、本実施形態では、遮光部４０が、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、上側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢの位相差検出用画素上に各々設けられ、かつ、全ての基本配列パターンＣに対して配置されている。すなわち、図６の例では、垂直方向において（６ｎ＋３）番目のラインに遮光膜４０Ａが配置され、（６ｎ＋４）番目のラインに遮光膜４０Ｂが配置されている。
　この場合、制御部２４は、撮影モードが動画モードの場合、遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されたラインの位相差検出用画素の画素データを読み出して位相差ＡＦ制御すると共に、遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されていない通常画素、すなわち（６ｎ＋１）番目、（６ｎ＋２）番目、（６ｎ＋５）番目、（６ｎ＋６）番目のラインの画素データを読み出して動画データを作成する。
　このように、本実施形態では、位相差検出用画素の画素データは位相差ＡＦ制御にのみ使用し、動画データの作成には使用しないので、周囲の画素から補間する必要がない。また、動画データは、通常画素の画素データから作成する。このため、位相差検出用画素を動画データの作成に基いる場合と比較して、位相差ＡＦ制御の処理速度を向上させることができる。また、補間して動画データを作成する場合と比較して、動画データ作成の処理速度を向上させることができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図７には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。間引き駆動については第２実施形態と同様である。
　図７に示すように、本実施形態では、遮光部４０が、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、左上の第１の配列パターンＡの左上の２×２画素のうち一方の対角上の２つの位相差検出用画素上に設けられ、かつ、全ての基本配列パターンＣに対して配置されている。すなわち、図７の例では、垂直方向において（６ｎ＋３）番目、（６ｎ＋４）番目のラインと、水平方向において（６ｍ＋３）番目（ｍ＝０，１，２，・・・）、（６ｍ＋４）番目のラインと、が交差する位置の位相差検出用画素上に遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されている。
　このため、第２実施形態と比較すると、位相差検出用画素の周囲に通常画素が増えるため、補間精度を向上させることができ、画質を向上させることができる。
　また、遮光膜４０Ａが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ａが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、遮光膜４０Ｂが設けられた位相差検出用画素の遮光膜４０Ｂが設けられた側に水平方向に隣接する画素と、が共にＲ画素で同一となっている。特に、Ｒの波長は隣接する画素に届きやすいため、混色をより効果的に防ぐことができ、画質を向上させることができる。
（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図８には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。間引き駆動については第２実施形態と同様である。
　図８に示すように、本実施形態では、２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、左上の第１の配列パターンＡの左上の２×２画素のうち一方の対角上の２つの位相差検出用画素上に遮光部４０が設けられた基本配列パターンが水平方向に沿って配置された配列ラインと、２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、右上の第２の配列パターンＢの左上の２×２画素のうち一方の対角上の２つの位相差検出用画素上に遮光部４０が設けられた基本配列パターンＣが水平方向に沿って配置された配列ラインと、が垂直方向に交互に配置されている。すなわち、図８の例では、垂直方向において（６ｎ＋３）番目、（６ｎ＋４）番目のラインと、水平方向において（６ｍ＋１）番目、（６ｍ＋３）番目、（６ｍ＋４）番目、（６ｍ＋６）番目のラインと、が交差する位置の位相差検出用画素上に遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されている。
　このため、第３実施形態と比較すると、水平方向において（６ｍ＋１）番目、（６ｍ＋６）番目のラインの位相差検出用画素上にも遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置される。すなわち、水平方向にまんべんなく位相差検出用画素が配置されるため、例えば縦線が多い高周波画像に対して位相差ＡＦ制御の精度を向上させることができる。
（第５実施形態）
　次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図９には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。
　図９に示すように、本実施形態では、遮光部４０が、基本配列パターンを構成する２つの第１の配列パターン及び２つの第２の配列パターンの左上の２×２画素のうち左側の２つの位相差検出用画素上に各々設けられ、かつ、全ての基本配列パターンＣに対して配置されている。
　位相差ＡＦ制御を行う場合、位相差検出用画素が隣接していたり、位相差検出用画素が垂直方向に配置されていたりする方がＡＦ制御の精度が良い。
　これに対し、本実施形態では、図９に示すように、垂直方向に隣接してペアとなる遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されている。このため、位相差ＡＦ制御の精度を向上させることができる。
（第６実施形態）
　次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図１０には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。
　図１０に示すように、本実施形態では、遮光部４０が、基本配列パターンを構成する２つの第１の配列パターン及び２つの第２の配列パターンの左上の２×２画素のうち上側の２つの位相差検出用画素上に各々設けられ、かつ、全ての基本配列パターンＣに対して配置されている。
　このように、本実施形態では、図１０に示すように、水平方向に隣接してペアとなる遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されている。このため、第５実施形態と比較して、位相差検出用画素を含む垂直方向のライン数が半分となり、位相差検出用画素を含むラインの読み出し時間を半分にすることができる。
（第７実施形態）
　次に、本発明の第７実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図１１には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。
　図１１に示すように、本実施形態では、遮光部４０Ａが、基本配列パターンを構成する２つの第１の配列パターン及び２つの第２の配列パターンＢのうち上側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢの左上の２×２画素のうち左側の２つの位相差検出用画素上に各々設けられ、遮光部４０Ｂが、基本配列パターンを構成する２つの第１の配列パターン及び２つの第２の配列パターンＢのうち下側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢの左上の２×２画素のうち左側の２つの位相差検出用画素上に各々設けられ、かつ、全ての基本配列パターンＣに対して遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されている。
　この場合、遮光膜４０Ａに隣接する画素は、Ｇ画素となり、遮光膜４０Ｂに隣接する画素は、Ｒ画素又はＢ画素となり、規則的な配置となる。これにより、混色の影響を相殺することができ、位相差ＡＦ制御の精度を向上させることができる。
　なお、上記各実施形態では、ＲＧＢの３原色のカラーフィルタのカラーフィルタ配列について説明したが、カラーフィルタの種類は、これに限定されるものではない。
　また、上記各実施形態では、位相差検出用画素に、水平方向の左半分の画素を遮光する遮光膜４０Ａ又は水平方向の右半分の画素を遮光する遮光膜４０Ｂが設けられた構成について説明したが、遮光する領域はこれに限られるものではなく、遮光膜４０Ａが位相差検出用画素の一部の領域を遮光し他の領域を透過するものであり、遮光膜４０Ｂが位相差検出用画素の一部を遮光し遮光膜４０Ａが透過する領域と対になる領域を透過するものであればよい。
　また、上記各実施形態では、位相差検出用画素に遮光膜が設けられた構成について説明したが、これに限らず、例えば特願２００９－２２７３３８号に記載されたような構成とすることにより、位相差検出用画素を形成してもよい。すなわち、撮像素子を、トップマイクロレンズ、インナーマイクロレンズ、及び同一形状の受光素子で構成し、撮影レンズ瞳の全域を通る光線を受光する第１の画素Ｄ１、撮影レンズ瞳の半分の領域の一部を通る光線のみを受光する第２の画素Ｄ２、撮影レンズ瞳の半分の領域の一部で第２の画素Ｄ２とは異なる領域を通る光線のみを受光する第３の画素Ｄ３を含んで構成する。そして、図１２に示すように、第２の画素Ｄ２、第３の画素Ｄ３については、第１の画素Ｄ１のトップマイクロレンズＬ１よりも直径が小さいトップマイクロレンズＬ２、Ｌ３を、インナーマイクロレンズの光軸に対して各々異なる方向にシフトして各々配置する。また、トップマイクロレンズと受光素子とはシフトして配置する。これにより、第２の画素Ｄ２、第３のＤ３を位相差検出用画素として形成することができる。このような構成においても、本発明は適用可能である。さらに、撮像素子の構成によってはインナーレンズを設けない形態でも良い。また、位相差画素の構成としては上記構成に限られず、瞳分割できるものであれば代替可能である。
（第８実施形態）
　次に、本発明の第８実施形態について説明する。
　位相差検出用画素は、通常画素と比較して感度が低い等、その特性が異なるため、位相差検出用画素の画素データを静止画像や動画像の画像データとして用いる場合、位相差検出用画素の画素データは補正する必要がある。そこで、本実施形態では、位相差検出用画素の画素データの補正方法について説明する。
　補正方法としては、平均値補正及びゲイン補正の２種類の方法が知られており、何れを用いてもよい。平均値補正は、位相差検出用画素の周囲の通常画素の画素値を平均し、これを位相差検出用画素の画素データとする方法である。一方、ゲイン補正は、位相差検出用画素の画素データに、通常画素と位相差検出用画素とのレベル差に相当する所定のゲインを乗じることにより、位相差検出用画素の画素データを引き上げる方法である。
　以下、位相差検出用画素の画素データを平均値補正で補正する場合について具体的に説明する。
　図１５には、基本配列パターンＣの中央の２×２のＧ画素を中心とした４×４画素内のＧ画素の配置を示した。同図においては、中心の２×２のＧ画素を左上から時計回りにそれぞれＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４とし、その周囲のＧ画素を左上から時計回りにそれぞれＧ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８としている。
　位相差検出用画素が図３、６～８に示すように配置されている場合、図１５においてＧ１、Ｇ３画素が位相差検出用画素となる。
　また、位相差検出用画素が図９、１１に示すように配置されている場合、図１５においてＧ１、Ｇ４画素が位相差検出用画素となる。
　また、位相差検出用画素が図１０に示すように配置されている場合、図１５においてＧ１、Ｇ２画素が位相差検出用画素となる。
　位相差検出用画素が図３、６～８に示すように配置されている場合において、位相差検出用画素であるＧ１画素の画素データを画像データとして用いる場合には、その周囲の通常画素、例えばＧ２、Ｇ４、Ｇ５の各画素の画素データの平均値をＧ１画素の画素データとする。
　また、位相差検出用画素が図３、６～８に示すように配置されている場合において、位相差検出用画素であるＧ３画素の画素データを画像データとして用いる場合には、その周囲の通常画素、例えばＧ２、Ｇ４、Ｇ７の各画素の画素データの平均値をＧ３画素の画素データとする。
　また、位相差検出用画素が図９、１１に示すように配置されている場合において、位相差検出用画素であるＧ１画素の画素データを画像データとして用いる場合には、その周囲の通常画素、例えばＧ２、Ｇ３、Ｇ５の各画素の画素データの平均値をＧ１画素の画素データとする。
　また、位相差検出用画素が図９、１１に示すように配置されている場合において、位相差検出用画素であるＧ４画素の画素データを画像データとして用いる場合には、その周囲の通常画素、例えばＧ２、Ｇ３、Ｇ８の各画素の画素データの平均値をＧ４画素の画素データとする。
　また、位相差検出用画素が図１０に示すように配置されている場合において、位相差検出用画素であるＧ１画素の画素データを画像データとして用いる場合には、その周囲の通常画素、例えばＧ３、Ｇ４、Ｇ５の各画素の画素データの平均値をＧ１画素の画素データとする。
　また、位相差検出用画素が図１０に示すように配置されている場合において、位相差検出用画素であるＧ２画素の画素データを画像データとして用いる場合には、その周囲の通常画素、例えばＧ３、Ｇ４、Ｇ６の各画素の画素データの平均値をＧ２画素の画素データとする。
　以上のようにして、位相差検出用画素の画素データを、周囲の通常画素の画素データに基づいて平均値補正する。
　なお、撮影画像の内容によっては、ゲイン補正及び平均値補正の何れを行う方が良好な画像が得られるかが異なる場合がある。従って、撮影画像の内容に応じてゲイン補正と平均値補正とを使い分けるようにしてもよい。
（第９実施形態）
　次に、本発明の第９実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図１６には、本実施形態に係る遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置を示した。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、遮光膜４０Ａ、４０Ｂの配置である。
　図１６に示すように、本実施形態では、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の第１の配列パターンＡ（図１６では上側の第１の配列パターンＡ）及び第２の配列パターンＢ（図１６では上側の第２の配列パターンＢ）の２×２画素のうち水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが配置されている。
　なお、図１６では、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、上側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが配置された場合を示したが、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、下側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂを配置した構成としてもよい。
　また、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、上側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢ、すなわち、垂直方向において６～１１ライン目の基本配列パターンＣにおける６～８ライン目の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢでは、２×２画素のうち下側の水平方向に隣接する２画素に遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが配置されている。
　また、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、下側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢ、すなわち、垂直方向において１２～１７ライン目の基本配列パターンＣにおける１５～１７ライン目の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢでは、２×２画素のうち上側の水平方向に隣接する２画素に遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが配置されている。
　すなわち、図１６の例では、垂直方向において（１２ｎ＋３）番目（ｎ＝０，１，２，・・・）のライン及び（１２ｎ＋７）番目のラインの水平方向に隣接する２つのＧ画素上に遮光膜４０Ａ及び遮光膜Ｂが配置されている。
　この場合、制御部２４は、撮影モードが動画モードの場合、遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されたラインを除き、遮光膜４０Ａ、４０Ｂが配置されていない通常画素、例えば（２ｎ＋２）番目のラインの画素データを読み出して動画データを作成する。すなわち、垂直方向における偶数番目のラインのライン画像データを読み出して動画データを作成する。
　このように、本実施形態では、遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂともに、垂直方向における奇数番目のラインに配置されているため、垂直方向における偶数番目のラインのライン画像データを読み出して動画データを作成することができる。
　また、図１６に示すように、遮光膜４０Ａ又は遮光膜４０Ｂは、２×２のＧ画素のうち水平方向に隣接する２つのＧ画素上に配置されており、周囲に同じ色の通常画素であるＧ画素が多く配置されているため、静止画撮影モードなどで、位相差検出用画素の画素データも用いて画像データを生成する場合は、通常画素の画素データから位相差検出用画素の画素データを補間する場合における補間精度を向上させることができる。
　また、ペアとなる遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが水平方向に隣接して配置されているため、位相差検出用画素によるＡＦ精度を向上させることができる。
　さらに、撮像素子をＣＭＯＳイメージセンサで構成した場合、所謂ローリングシャッタ方式で各ラインのライン画像データを垂直方向に順次読み出すので、各ラインの露光タイミングがずれるが、本実施形態では、ペアとなる遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが水平方向に隣接して配置しているため、ペアとなる遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられた画素の露光タイミングがずれることはない。これにより、位相差検出用画素によるＡＦ精度をさらに向上させることができる。なお、ローリングシャッタ方式とは、ＭＯＳ型の撮像素子において、１画面内の全画素に対して一斉にリセットを行わずに、走査ラインや画素毎に順次リセットを行い露光を開始する方式である（フォーカルプレーンシャッター方式とも言われる）。
　なお、本実施形態では、ペアとなる遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが水平方向に隣接して配置された構成について説明したが、これに限らず、図１７に示すように、垂直方向に並ぶように配置するようにしてもよい。
　また、本実施形態では、垂直方向において（１２ｎ＋３）番目（ｎ＝０，１，２，・・・）のラインに遮光膜４０Ａが配置され、（１２ｎ＋７）番目のラインに遮光膜４０Ｂが配置された場合について説明したが、これに限られるものではない。
　例えば、図１８に示したように、垂直方向において（１２ｎ＋３）番目のラインに遮光膜４０Ａが配置され、（１２ｎ＋６）番目のラインに遮光膜４０Ｂが配置された構成としてもよい。
　また、図１９に示したように、垂直方向において（１２ｎ＋４）番目のラインに遮光膜４０Ａが配置され、（１２ｎ＋７）番目のラインに遮光膜４０Ｂが配置された構成としてもよい。
　また、図２０に示したように、垂直方向において（１２ｎ＋４）番目（ｎ＝０，１，２，・・・）のラインに遮光膜４０Ａが配置され、（１２ｎ＋６）番目のラインに遮光膜４０Ｂが配置された構成としてもよい。
　なお、図２０の場合、遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂともに、垂直方向における偶数番目のラインに配置されているため、垂直方向における奇数番目のラインのライン画像データを読み出して動画データを作成する。
　また、図１６～２０の例では、基本配列パターンＣの単位で見た場合、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、上側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられた基本配列パターンＣと、下側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられた基本配列パターンＣと、が交互に繰り返された構成となっているが、これに限られるものではない。
　例えば、基本配列パターンＣを構成する２つの第１の配列パターンＡ及び２つの第２の配列パターンＢのうち、上側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢのみに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられていても良いし、下側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢのみに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられていても良いし、上側及び下側の第１の配列パターンＡ及び第２の配列パターンＢの両方に遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが設けられていても良い。
　また、図１６～２０の例では、基本配列パターンＣの単位で見た場合に、全ての基本配列パターンＣに遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが配置された構成としているが、垂直方向において、遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂが配置されない基本配列パターンＣが存在していてもよい。すなわち、基本配列パターンＣの単位で垂直方向における遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂの配置を間引いても良い。さらに、基本配列パターンＣの単位で水平方向における遮光膜４０Ａ及び遮光膜４０Ｂの配置を間引いても良い。
１０　撮像装置
１２　光学系
１４　撮像素子
１６　撮像処理部
２０　画像処理部
２２　駆動部
２４　制御部
３０　カラーフィルタ

Claims (7)

  1. 　水平方向及び垂直方向に配列された複数の光電変換素子を含む撮像素子と、
    　前記複数の光電変換素子からなる複数の画素上に設けられたカラーフィルタであって、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタが、３×３画素の正方配列の左上の２×２画素上及び右下の画素上に配置され、前記第１の色と異なる第２の色に対応する第２のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における中央のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの左端の画素上に配置され、前記第１の色及び前記第２の色と異なる第３の色に対応する第３のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における上端のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの中央の画素上に配置された第１の配列パターンと、前記第１の配列パターンと前記第１のフィルタの配置が同一で且つ前記第２のフィルタの配置と前記第３のフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンと、が点対称で配置された６×６画素の基本配列パターンが繰り返し配置されたカラーフィルタと、
    　前記基本配列パターンを構成する２つの前記第１の配列パターン及び２つの前記第２の配列パターンのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の前記第１の配列パターン及び前記第２の配列パターンの前記２×２画素のうち前記水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に配置された位相差検出用画素と、
    　を備えたカラー撮像素子。
  2. 　前記位相差検出用画素には、当該画素の一部の領域を遮光し他の領域を透過する第１の遮光膜又は当該画素の一部を遮光し前記第１の遮光膜が透過する領域と対になる領域を透過する第２の遮光膜を含む遮光手段が設けられた
    　請求項１記載のカラー撮像素子。
  3. 　前記遮光手段における前記第１の遮光膜が画素の水平方向の左半分の領域を遮光するものであり、前記第２の遮光膜が画素の水平方向の右半分の領域を遮光するものである
    　請求項２記載のカラー撮像素子。
  4. 　前記第１の遮光膜が設けられた第１の位相差検出用画素と、前記第２の遮光膜が設けられた第２の位相差検出用画素と、が前記水平方向に隣接して配置された
    　請求項２又は請求項３記載のカラー撮像素子。
  5. 　前記第１の色は、緑（Ｇ）色であり、前記第２の色は、赤（Ｒ）色及び青（Ｂ）色の一方の色であり、前記第３の色は、赤（Ｒ）色及び青（Ｂ）色の他方の色である
    　請求項１～３の何れか１項に記載のカラー撮像素子。
  6. 　前記請求項１～５の何れか１項に記載のカラー撮像素子と、
    　前記位相差検出用画素から位相差検出用画素データを読み出すように前記カラー撮像素子を駆動する駆動手段と、
    　前記位相差検出用画素データに基づいて焦点調整する焦点調整手段と、
    　を備えた撮像装置。
  7. 　水平方向及び垂直方向に配列された複数の光電変換素子を含む撮像素子と、
    　前記複数の光電変換素子からなる複数の画素上に設けられたカラーフィルタであって、輝度信号を得るために最も寄与する第１の色に対応する第１のフィルタが、３×３画素の正方配列の左上の２×２画素上及び右下の画素上に配置され、前記第１の色と異なる第２の色に対応する第２のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における中央のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの左端の画素上に配置され、前記第１の色及び前記第２の色と異なる第３の色に対応する第３のフィルタが、前記正方配列の前記垂直方向における上端のラインの右端の画素上及び前記垂直方向における下端のラインの中央の画素上に配置された第１の配列パターンと、前記第１の配列パターンと前記第１のフィルタの配置が同一で且つ前記第２のフィルタの配置と前記第３のフィルタの配置とを入れ替えた第２の配列パターンと、が点対称で配置された６×６画素の基本配列パターンが繰り返し配置されたカラーフィルタと、
    　前記基本配列パターンを構成する２つの前記第１の配列パターン及び２つの前記第２の配列パターンのうち、上側及び下側の少なくとも一方側の前記第１の配列パターン及び前記第２の配列パターンの前記２×２画素のうち前記水平方向に隣接する２つの画素に対応する位置に配置された位相差検出用画素と、
    　を備えたカラー撮像素子を備えた撮像装置を制御するコンピュータに、
    　前記位相差検出用画素から位相差検出用画素データを読み出すように前記カラー撮像素子を駆動するステップと、
    　前記位相差検出用画素データに基づいて焦点調整するステップと、
    　を含む処理を実行させるための撮像装置の制御プログラム。
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