(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を１つのみ含む画素セルが二次元状に多数配置された固体撮像素子であって、
前記多数の画素セルは、それぞれ前記光電変換部上方に形成されたカラーフィルタを含み、かつ、前記カラーフィルタの透過する光の色が異なる少なくとも３種類に分けられ、
前記多数の画素セルは、前記固体撮像素子の前段に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過する一対の光束を受光する複数の撮影用の画素セルと、前記光束の一方を受光する複数の位相差検出用画素セルと、前記光束の他方を受光する複数の位相差検出用画素セルとを含み、
前記光束の一方を受光する複数の位相差検出用画素セルは、当該位相差検出用画素セルに隣接する前記画素セルの配置パターンが異なる第一の位相差検出用画素セルと第二の位相差検出用画素セルとの２種類に分けられ、
前記光束の他方を受光する複数の位相差検出用画素セルは、当該位相差検出用画素セルに隣接する前記画素セルの配置パターンが異なる第三の位相差検出用画素セルと第四の位相差検出用画素セルとの２種類に分けられ、
前記第一の位相差検出用画素セルに隣接する前記画素セルの配置パターンと、前記第三の位相差検出用画素セルに隣接する前記画素セルの配置パターンは同じであり、
前記第二の位相差検出用画素セルに隣接する前記画素セルの配置パターンと、前記第四の位相差検出用画素セルに隣接する前記画素セルの配置パターンは同じである固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子と、
前記撮影光学系と、
前記第一の位相差検出用画素セルの出力信号と前記第三の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第一の処理と、前記第二の位相差検出用画素セルの出力信号と前記第四の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第二の処理とを行う位相差情報算出部と、
前記第一の処理によって算出される位相差情報と前記第二の処理によって算出される位相差情報との少なくとも一方に基づいて前記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御部とを備える撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、前記固体撮像素子の受光面における前記位相差検出用画素セルが配置されるエリアを分割した分割エリア毎に、前記第一の位相差検出用画素セル、前記第二の位相差検出用画素セル、前記第三の位相差検出用画素セル、及び前記第四の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置されているものであり、
前記位相差情報算出部は、前記分割エリア毎に、前記分割エリアの位置と前記固体撮像素子によって撮像される被写体の色味とに応じて、前記第一の処理と前記第二の処理のいずれかを実行して位相差情報を算出し、
前記合焦制御部は、前記第一の処理によって算出される位相差情報と前記第二の処理によって算出される位相差情報との両方に基づいて前記合焦制御を行う撮像装置。
【請求項４】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、前記第一の位相差検出用画素セル及び前記第三の位相差検出用画素セルの各々の所定方向の両隣に、検出色が異なる第一の前記撮影用の画素セルと第二の前記撮影用の画素セルが配置され、前記第二の位相差検出用画素セル及び前記第四の位相差検出用画素セルの各々の前記所定方向の両隣に、前記第一の撮影用の画素セルと前記第二の撮影用の画素セルが配置されるものであり、更に、前記固体撮像素子の受光面における前記位相差検出用画素セルが配置されるエリアを分割した分割エリア毎に、前記第一の位相差検出用画素セル、前記第二の位相差検出用画素セル、前記第三の位相差検出用画素セル、及び前記第四の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置されているものであり、更に、前記固体撮像素子の中心から周辺に向かうにしたがって前記画素セルに含まれる前記光電変換部の位置が前記画素セルの中心に対して前記固体撮像素子の中心から離れる方向にずれているものであり、
前記位相差情報算出部は、前記分割エリア毎に、前記分割エリアの位置と前記固体撮像素子によって撮像される被写体の色味と前記固体撮像素子に入射する光の入射角とに応じて、前記第一の処理と前記第二の処理のいずれかを実行し、
前記合焦制御部は、前記第一の処理によって算出される位相差情報と前記第二の処理によって算出される位相差情報との両方に基づいて前記合焦制御を行う撮像装置。
【請求項５】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記合焦制御部は、前記固体撮像素子によって撮像される被写体の色味に応じて、前記第一の処理によって算出される位相差情報と前記第二の処理によって算出される位相差情報のいずれかを選択し、選択した前記位相差情報に基づいて前記合焦制御を行う撮像装置。
【請求項６】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、前記第一の位相差検出用画素セル及び前記第三の位相差検出用画素セルの各々の所定方向の両隣にある前記撮影用の画素セルの種類と、前記第二の位相差検出用画素セル及び前記第四の位相差検出用画素セルの各々の前記所定方向に直交する方向の両隣にある前記撮影用の画素セルの種類とが全て同じであり、
前記固体撮像素子の受光面における前記位相差検出用画素セルが配置されるエリアにおいて、前記所定方向の端部には前記第一の位相差検出用画素セル及び前記第三の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置され、前記所定方向に直交する方向の端部には前記第二の位相差検出用画素セル及び前記第四の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置されており、
前記合焦制御部は、前記第一の処理によって算出される位相差情報と前記第二の処理によって算出される位相差情報との両方に基づいて前記合焦制御を行う撮像装置。
【請求項７】
請求項１記載の固体撮像素子と前記撮影光学系とを備える撮像装置における合焦制御方法であって、
前記第一の位相差検出用画素セルの出力信号と前記第三の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第一の位相差情報算出ステップと、
前記第二の位相差検出用画素セルの出力信号と前記第四の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第二の位相差情報算出ステップと、
前記第一の位相差情報算出ステップによって算出される位相差情報と前記第二の位相差情報算出ステップによって算出される位相差情報との少なくとも一方に基づいて前記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップとを備える合焦制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子、撮像装置、及び合焦制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ，携帯情報端末）等の撮影機能を有する情報機器の需要が急増している。【０００３】
ところで、主要な被写体までの距離を検出してその被写体に焦点を合わせる合焦制御方法には、コントラストＡＦ方式や位相差ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）方式がある。位相差ＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式に比べて合焦位置の検出を高速，高精度に行うことができるため、様々な撮像装置で多く採用されている。例えば、特許文献１には、撮影用の画素セルを撮像素子の基板上に２次元的に配置して、その中に位相差検出用の画素セルを所定のレイアウトで配置したカラー撮像用の撮像素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００９−１６３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に例示されるように、撮影用の画素セルと位相差検出用の画素セルが混在するカラー撮像用の撮像素子においては、位相差検出用の画素セルに隣接する撮影用の画素セルから位相差検出用の画素セルに光が漏れこみ、この漏れ光が混色の原因となる。特許文献１に記載の撮像素子は、水平方向の両隣に赤色光を検出する画素セルが配置される位相差検出用の画素セルと、水平方向の両隣に青色光を検出する画素セルが配置される位相差検出用の画素セルとのペアを用いて位相差を検出するものである。このため、ペアを構成する各位相差検出用の画素セルにおいて発生する混色量が異なり、この混色量の違いにより位相差検出精度が大きく低下する。また、この混色の影響は被写体の色によっても変化するため、補正が難しい。【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、混色の影響による位相差検出精度の低下を防ぐことのできる固体撮像素子とそれを備える撮像装置とその撮像装置における合焦制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像素子は、光電変換部を含む画素セルが二次元状に多数配置された固体撮像素子であって、上記多数の画素セルは、それぞれ上記光電変換部上方に形成されたカラーフィルタを含み、かつ、上記カラーフィルタの透過する光の色が異なる少なくとも３種類に分けられ、上記多数の画素セルは、上記固体撮像素子の前段に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過する光束を受光する複数の撮影用の画素セルと、上記光束の一方を受光する複数の位相差検出用画素セルと、上記光束の他方を受光する複数の位相差検出用画素セルとを含み、上記光束の一方を受光する複数の位相差検出用画素セルは、隣接する上記画素セルの配置パターンが異なる第一の位相差検出用画素セルと第二の位相差検出用画素セルとの２種類に分けられ、上記光束の他方を受光する複数の位相差検出用画素セルは、隣接する上記画素セルの配置パターンが異なる第三の位相差検出用画素セルと第四の位相差検出用画素セルとの２種類に分けられ、上記第一の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンと、上記第三の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンは同じであり、上記第二の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンと、上記第四の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンは同じであるものである。【０００８】
本発明の撮像装置は、上記固体撮像素子と、上記撮影光学系と、上記第一の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第三の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第一の処理と、上記第二の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第四の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第二の処理とを行う位相差情報算出部と、上記第一の処理によって算出される位相差情報と上記第二の処理によって算出される位相差情報との少なくとも一方に基づいて上記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御部とを備えるものである。【０００９】
本発明の合焦制御方法は、上記固体撮像素子と上記撮影光学系とを備える撮像装置における合焦制御方法であって、上記第一の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第三の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第一の位相差情報算出ステップと、上記第二の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第四の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第二の位相差情報算出ステップと、上記第一の位相差情報算出ステップによって算出される位相差情報と上記第二の位相差情報算出ステップによって算出される位相差情報との少なくとも一方に基づいて上記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、混色の影響による位相差検出精度の低下を防ぐことのできる固体撮像素子とそれを備える撮像装置とその撮像装置における合焦制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図
【図２】図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図
【図３】図２に示す固体撮像素子５の位相差検出エリア５０ａを、その２つの対角線で区切られた４つのエリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に分割した図
【図４】図３に示した分割エリアＡ１，Ａ２の部分拡大図
【図５】図３に示した分割エリアＢ１，Ｂ２の部分拡大図
【図６】第一実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９が行う相関演算方法を説明する図
【図７】第二実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の図３に示した各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２における画素配置を示す図
【図８】第二実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９が行う相関演算方法を説明する図
【図９】第二実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９が行う相関演算方法を説明する図
【図１０】第三実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５’の平面模式図
【図１１】第四実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の図３に示した各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２における画素配置を示す図
【図１２】図１１に示した拡大部分が例えば図３の分割エリアＢ１の左端部にあるものとしたときの、図１１におけるｃ−ｃ線の断面模式図
【図１３】図１１に示した拡大部分が例えば図３の分割エリアＢ１の左端部にあるものとしたときの、図１１におけるｃ−ｃ線の断面模式図
【図１４】図１１に示した拡大部分が例えば図３の分割エリアＢ１の左端部にあるものとしたときの、図１１におけるｄ−ｄ線の断面模式図
【図１５】図１１に示した拡大部分が例えば図３の分割エリアＢ１の左端部にあるものとしたときの、図１１におけるｄ−ｄ線の断面模式図
【図１６】第二実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９が行う相関演算方法を説明する図
【図１７】第二実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９が行う相関演算方法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するための撮像装置の一例としてのデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【００１４】
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影光学系としての撮影レンズ１と、ＣＣＤ型又はＭＯＳ型等の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ３と、光学ローパスフィルタ４とを備える。
【００１５】
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御する。また、システム制御部１１は、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１に含まれるフォーカスレンズの位置を調整したり撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置の調整を行ったりする。また、システム制御部１１は、絞り駆動部９を介し絞り２の開口量を制御して露光量調整を行う。
【００１６】
また、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体像を撮像画像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
【００１７】
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７とを備える。アナログ信号処理部６とＡ／Ｄ変換回路７は、システム制御部１１によって制御される。
【００１８】
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、補間演算やガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された撮影画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、固体撮像素子５に含まれる位相差検出用画素セルから読み出された信号を用いて位相差情報を算出する位相差情報算出部１９と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された表示部２３が接続される表示制御部２２とを備える。メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、圧縮伸張処理部１８、位相差情報算出部１９、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。
【００１９】
図２は、図１に示すデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。
【００２０】
図２に示す固体撮像素子５は、行方向Ｘとこれに直交する列方向Ｙに二次元状（ここでは正方格子状とする）に多数の画素セルが配置される受光エリア５０を備える。各画素セルは、光を電荷に変換する光電変換部と、この光電変換部上方に積層されたカラーフィルタとを含む。
【００２１】
また、多数の画素セルは、固体撮像素子５の前段に配置される撮影レンズ１の瞳領域を通過する一対の光束の双方を受光する複数の撮影用の画素セルと、一対の光束の一方を受光する少なくとも４つの位相差検出用画素セルと、一対の光束の他方を受光する少なくとも４つの位相差検出用画素セルとを含む。
【００２２】
受光エリア５０内には、被写体の像ズレ量（位相差）を検出するための矩形の位相差検出エリア５０ａが設けられている。この位相差検出エリア５０ａは、上記位相差検出用画素セルが配置されるエリアである。位相差検出エリア５０ａは、図２の例では１つしか設けていないが、複数設けてあってもよい。または、受光エリア５０全体が位相差検出エリア５０ａであってもよい。
【００２３】
図３は、図２に示す固体撮像素子５の位相差検出エリア５０ａを、その２つの対角線で区切られた４つのエリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に分割した図である。
【００２４】
図４は、図３に示した分割エリアＡ１，Ａ２の部分拡大図である。
【００２５】
図４に示すように、分割エリアＡ１，Ａ２には、多数の画素セル（図中において“Ｒ”、“Ｇ”、“Ｂ”のいずれかの文字が記された正方形のブロックで示す）が正方格子状に配列されている。図４では、赤色（Ｒ）光を透過するカラーフィルタ（以下、Ｒフィルタと言う）が搭載される画素セルに“Ｒ”の文字を記している。また、緑色（Ｇ）光を透過するカラーフィルタ（以下、Ｇフィルタと言う）が搭載される画素セルに“Ｇ”の文字を記している。また、青色（Ｂ）光を透過するカラーフィルタ（以下、Ｂフィルタと言う）が搭載される画素セルに“Ｂ”の文字を記している。図４に示したように、固体撮像素子５に搭載されるカラーフィルタの配列はベイヤ配列となっている。
【００２６】
分割エリアＡ１，Ａ２においては、Ｇフィルタを搭載する画素セルのうち、Ｒフィルタを搭載する画素セルが行方向Ｘの両隣に配置されている画素セルの一部が位相差検出用画素セル５１Ｌ，５１Ｒとなっている。位相差検出用画素セル５１Ｌ，５１Ｒ以外の画素セルは、撮影用の画素セル５１となっている。図４に示すように、位相差検出用画素セル５１Ｌと位相差検出用画素セル５１Ｒは、それぞれ、別の行に複数個配置され、かつ、各行において周期的に配置されている。
【００２７】
撮影用の画素セル５１は、撮影レンズ１の瞳領域を通過した一対の光束（撮影レンズ１の主軸に対して左側と右側を通過した光束）の双方を受光する画素セルである。
【００２８】
位相差検出用画素セル５１Ｒは、撮影レンズ１の瞳領域を通過した一対の光束のうちの一方（撮影レンズ１の主軸に対して一方の側（ここでは右側）を通過した光束）を受光する画素である。位相差検出用画素セル５１Ｒは、撮影用の画素セル５１と比較すると、光電変換部の開口の左端部が遮光されていて、光電変換部の開口面積が小さくなっている。図４の位相差検出用画素セル５１Ｒにおいて、ハッチングを付した領域は遮光されており、位相差検出用画素セル５１Ｒの光電変換部の開口は右に偏心したものとなっている。
【００２９】
位相差検出用画素セル５１Ｌは、撮影レンズ１の瞳領域を通過した一対の光束のうちの他方（撮影レンズ１の主軸に対して他方の側（ここでは左側）を通過した光束）を受光する画素である。位相差検出用画素セル５１Ｌは、撮影用の画素セル５１と比較すると、光電変換部の開口の右端部が遮光されていて、光電変換部の開口面積が小さくなっている。図４の位相差検出用画素セル５１Ｌにおいて、ハッチングを付した領域は遮光されており、位相差検出用画素セル５１Ｌの光電変換部の開口は左に偏心したものとなっている。
【００３０】
なお、本明細書において、ある画素セルに隣接する画素セルとは、ある画素セルに対して画素セルの中心間の距離が最も近い画素セルのことを意味する。つまり、図４において、位相差検出用画素セル５１Ｒに隣接する画素セルには、この位相差検出用画素セル５１Ｒの右上、右下、左上、左下にある画素セルは含まれない。
【００３１】
図４に示したように、分割エリアＡ１，Ａ２には、複数の位相差検出用画素セル５１Ｌと複数の位相差検出用画素セル５１Ｒが含まれる。そして、位相差検出用画素セル５１Ｒに対し、行方向Ｘの両隣にはＲフィルタ搭載の画素セル５１が配置され、列方向Ｙの両隣にはＢフィルタ搭載の画素セル５１が配置されている。また、位相差検出用画素セル５１Ｌに対し、行方向Ｘの両隣にはＲフィルタ搭載の画素セル５１が配置され、列方向Ｙの両隣にはＢフィルタ搭載の画素セル５１が配置されている。
【００３２】
つまり、分割エリアＡ１，Ａ２に配置される位相差検出用画素セル５１Ｒと位相差検出用画素セル５１Ｌの各々は、これに隣接する撮影用の画素セル５１の配置パターンが同じになっている。
【００３３】
図５は、図３に示した分割エリアＢ１，Ｂ２の部分拡大図である。図５は、図４において、位相差検出用画素セル５１Ｌと位相差検出用画素セル５１Ｒの位置をそれぞれ右下にずらしたものに相当する。
【００３４】
図５に示したように、分割エリアＢ１，Ｂ２には、位相差検出用画素セル５１Ｌと位相差検出用画素セル５１Ｒが含まれる。そして、位相差検出用画素セル５１Ｒに対し、行方向Ｘの両隣にはＢフィルタ搭載の画素セル５１が配置され、列方向Ｙの両隣にはＲフィルタ搭載の画素セル５１が配置されている。また、位相差検出用画素セル５１Ｌに対し、行方向Ｘの両隣にはＢフィルタ搭載の画素セル５１が配置され、列方向Ｙの両隣にはＲフィルタ搭載の画素セル５１が配置されている。
【００３５】
つまり、分割エリアＢ１，Ｂ２に配置される位相差検出用画素セル５１Ｒと位相差検出用画素セル５１Ｌの各々は、これに隣接する撮影用の画素セル５１の配置パターンが同じになっている。
【００３６】
図４，５に示したように、固体撮像素子５に含まれる位相差検出用画素セル５１Ｒは、それに隣接する撮影用の画素セル５１の配置パターンが異なる２種類に分けられる。以下では、図４に示した位相差検出用画素セル５１Ｒのことを位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）と称する。図４では、位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）が配置されるラインに符号（１）を付してある。また、図５に示した位相差検出用画素セル５１Ｒのことを位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）と称する。図５では、位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）が配置されるラインに符号（２）を付してある。
【００３７】
同様に、固体撮像素子５に含まれる位相差検出用画素セル５１Ｌは、それに隣接する撮影用の画素セル５１の配置パターンが異なる２種類に分けられる。以下では、図４に示した位相差検出用画素セル５１Ｌのことを位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）と称する。図４では、位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）が配置されるラインに符号（３）を付してある。また、図５に示した位相差検出用画素セル５１Ｌのことを位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）と称する。図５では、位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）が配置されるラインに符号（４）を付してある。
【００３８】
次に、図１に示したデジタルカメラが行う撮影レンズ１の合焦制御方法について説明する。以下では、固体撮像素子５において、Ｒフィルタを搭載する画素セルからＧフィルタを搭載する画素セルへの混色量が、Ｂフィルタを搭載する画素セルからＧフィルタを搭載する画素セルへの混色量よりも大きい特性を持つものとして説明する。
【００３９】
まず、操作部１４を介してＡＦの指示がなされると、システム制御部１１は、固体撮像素子５による仮撮像を実行させる。仮撮像が終わると、撮像素子駆動部１０によって固体撮像素子５の例えば全画素セルから信号が読み出されて、この信号がメインメモリ１６に一時記憶される。
【００４０】
次に、位相差情報算出部１９は、メインメモリ１６に記憶された信号のうち、位相差検出エリア５０ａにある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１），５１Ｒ（２），５１Ｌ（３），５１Ｌ（４）から出力された信号を取得する。
【００４１】
次に、位相差情報算出部１９は、図６に示すように、分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ１における位相差量を算出し、分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ２における位相差量を算出し、分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ１における位相差量を算出し、分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ２における位相差量を算出する。
【００４２】
次に、位相差情報算出部１９は、各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に対して算出した位相差量を用いて位相差検出エリア５０ａにおける位相差情報を算出する。例えば、位相差情報算出部１９は、各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に対して算出した位相差量の平均を求め、この平均を位相差検出エリア５０ａにおける位相差情報とする。
【００４３】
位相差検出エリア５０ａにおける位相差情報が求まると、システム制御部１１は、この位相差情報に基づいて撮影レンズ１の合焦位置を決定し、この合焦位置にしたがって撮影レンズ１を移動させる合焦制御を行う。
【００４４】
位相差検出エリア５０ａの分割エリアＡ１，Ａ２は、位相差検出用画素セルにおいて混色の原因となる斜め光の向きが列方向Ｙになるエリアである。そして、分割エリアＡ１，Ａ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）と位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）は、それぞれ、列方向Ｙの両隣にＢフィルタ搭載の画素セル５１が配置されるものである。このため、斜め光によって位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）と位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）に入射する混色成分は青色となる。
【００４５】
位相差検出エリア５０ａの分割エリアＢ１，Ｂ２は、位相差検出用画素セルにおいて混色の原因となる斜め光の向きが行方向Ｘになるエリアである。そして、分割エリアＢ１，Ｂ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）と位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）は、それぞれ、行方向Ｘの両隣にＢフィルタ搭載の画素セル５１が配置されるものである。このため、斜め光によって位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）と位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）に入射する混色成分は青色となる。
【００４６】
つまり、図１に示すデジタルカメラによれば、位相差検出エリア５０ａに対して算出される位相差情報を、赤色の混色量による影響を受けることなく算出することができる。このため、位相差情報の算出精度を向上して、正確な合焦制御を行うことができる。
【００４７】
なお、固体撮像素子５の位相差検出エリア５０ａにおける画素セルの配列は正方格子配列に限らず、周知の配列を適用可能である。
【００４８】
（第二実施形態）
第二実施形態のデジタルカメラは、固体撮像素子５の構成と、位相差情報算出部１９による位相差情報算出方法とが異なる点を除いては、図１に示したデジタルカメラと同じ構成である。第二実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５は、図３に示した各分割エリア内の画素配置が異なる。
【００４９】
図７は、第二実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の図３に示した各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２における画素配置を示す図である。第二実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５は、各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２において、図４に示した位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）、図４に示した位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）、図５に示した位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）、及び図５に示した位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）がそれぞれ複数個ずつ周期的に配置されたものとなっている。
【００５０】
以下、第二実施形態のデジタルカメラが行う撮影レンズ１の合焦制御方法について説明する。
【００５１】
固体撮像素子５による仮撮像が終了して撮像画像信号がメインメモリ１６に記憶されると、位相差情報算出部１９は、当該撮像画像信号に基づいて、仮撮像した被写体の色味を判定する。
【００５２】
例えば、位相差情報算出部１９は、当該撮像画像信号のうち、Ｒフィルタ搭載の画素セル５１から得られた信号の平均値Ｒａと、Ｂフィルタ搭載の画素セル５１から得られた信号の平均値Ｂａとを比較して、Ｒａ＞Ｂａであれば被写体が赤味の強いものと判定し、Ｒａ＜Ｂａであれば被写体が青味の強いものと判定する。
【００５３】
Ｒａ＞Ｂａであった場合、位相差情報算出部１９は、図８に示すように、分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ１における位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ２における位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ１における位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ２における位相差量を算出する。
【００５４】
Ｒａ＜Ｂａであった場合、位相差情報算出部１９は、図９に示すように、分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ１における位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ２における位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ１における位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ２における位相差量を算出する。
【００５５】
次に、位相差情報算出部１９は、各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に対して算出した位相差量を用いて、例えばこれらの平均を求め、この平均を位相差検出エリア５０ａにおける位相差情報とする。
【００５６】
位相差検出エリア５０ａにおける位相差情報が求まると、システム制御部１１は、この位相差情報に基づいて撮影レンズ１の合焦位置を決定し、この合焦位置にしたがって撮影レンズ１を移動させる合焦制御を行う。
【００５７】
以上のように、図３に示した各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に、位相差検出用画素セル５１Ｒ（１），５１Ｒ（２），５１Ｌ（３），５１Ｌ（４）をそれぞれ周期的に配置した固体撮像素子を用いた場合には、被写体の色味と分割エリアの位置に応じて、分割エリア毎に最適な相関演算を行うことができる。
【００５８】
例えば、赤味が強い被写体を撮像するときには、分割エリア内において赤色の混色が影響しない位相差検出用画素セルの出力信号同士で相関演算を行い、青味が強い被写体を撮像するときには、分割エリア内において青色の混色が影響しない位相差検出用画素セルの出力信号同士で相関演算を行うことが可能である。このため、混色の影響を最小限に抑えた位相差情報の算出が可能となり、合焦制御の精度を向上させることができる。
【００５９】
なお、第二実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５が、その構造上、列方向Ｙに対しては混色が発生しにくいものである場合（例えば、列方向Ｙの画素セル間に画素セルに含まれるＭＯＳ回路が配置されており、このＭＯＳ回路によって混色が防止される場合等）には、次のようにして位相差検出エリア５０ａに対する位相差情報を算出することもできる。
【００６０】
即ち、位相差情報算出部１９は、Ｒａ＞Ｂａであれば、各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行って位相差量を算出し、この位相差量の平均を位相差検出エリア５０ａに対する位相差情報として算出する。
【００６１】
また、位相差情報算出部１９は、Ｒａ＜Ｂａであれば、各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行って位相差量を算出し、この位相差量の平均を位相差検出エリア５０ａに対する位相差情報として算出する。
【００６２】
このようにすることで、位相差検出エリア５０ａに対して算出される位相差情報を混色の影響の少ないものとすることができ、高精度の合焦制御が可能になる。
【００６３】
なお、第二実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５が、その構造上、行方向Ｘに対しては混色が発生しにくいものである場合には、位相差情報算出部１９が、Ｒａ＞Ｂａであれば、各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｒ（１）の出力信号と各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｌ（３）の出力信号との相関演算を行う。また、Ｒａ＜Ｂａであれば、位相差情報算出部１９が、各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｒ（２）の出力信号と各分割エリアにある位相差検出用画素セル５１Ｌ（４）の出力信号との相関演算を行う。
【００６４】
（第三実施形態）
第三実施形態のデジタルカメラは、固体撮像素子５を固体撮像素子５’に変更した点と、位相差情報算出部１９による位相差情報算出方法とが異なる点を除いては、図１に示したデジタルカメラと同じ構成である。
【００６５】
図１０は、第三実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子５’の平面模式図である。固体撮像素子５’は、図１０に示したように９つのフォーカスエリア１〜９を設定可能となっている。そして、各フォーカスエリア１〜９には、図１に示した位相差検出エリア５０ａが少なくとも１つ設けられ、この位相差検出エリア５０ａの各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２における画素配置は図７に示したものとなっている。
【００６６】
第三実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９は、フォーカスエリア１〜９のうち、ユーザによって指定されたフォーカスエリア内の画素セルから得られた信号に基づいて、当該フォーカスエリアで撮影された被写体の色味を判定する。そして、赤味の強い被写体であれば、位相差情報算出部１９は、当該フォーカスエリアの位相差検出エリア５０ａにおいて、図８に示したような相関演算を行って位相差情報を算出する。一方、青味の強い被写体であれば、位相差情報算出部１９は、当該フォーカスエリアの位相差検出エリア５０ａにおいて、図９に示したような相関演算を行って位相差情報を算出する。
【００６７】
このように、第三実施形態のデジタルカメラによれば、フォーカスエリア毎に被写体の色味を判定して位相差情報の算出を行うことができる。このため、フォーカスエリア毎に混色の影響を減らした高精度の合焦制御が可能となる。
【００６８】
なお、各フォーカスエリア１〜９にある位相差検出エリア５０ａの各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２における画素配置は図４，５に示したものであってもよい。この場合は、位相差情報算出部１９が、被写体の色味に関わらず、フォーカスエリア内の位相差検出エリア５０ａに対し、図６に示したような相関演算を行って位相差情報を算出すればよい。
【００６９】
（第四実施形態）
第四実施形態のデジタルカメラは、固体撮像素子５に含まれる画素セルの配列が変更されている点と、位相差情報算出部１９による位相差情報算出方法が異なる点を除いては、図１に示したデジタルカメラと同じ構成である。
【００７０】
第四実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子は、図１に示す受光エリア５０に含まれる多数の画素セルの配列が、行方向Ｘに一定ピッチで並ぶ複数の画素セルからなるラインを列方向Ｙに複数個並べたものとなっており、更に、これらラインの奇数ラインと偶数ラインとが、各ラインにおける画素セルの行方向Ｘの配列ピッチの１／２だけ行方向Ｘに互いにずれた、所謂ハニカム配列となっている。
【００７１】
図１１は、第四実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の図３に示した各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２における画素配置を示す図である。図１１において、“Ｒ”、“Ｇ”、“Ｂ”のいずれかの文字が記された正方形のブロックが画素セルを表している。図１１においても、図４と同様に、Ｒフィルタが搭載される画素セルには“Ｒ”を記し、Ｇフィルタが搭載される画素セルには“Ｇ”を記し、Ｂフィルタが搭載される画素セルには“Ｂ”を記している。
【００７２】
図１１に示すように、第四実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子の奇数ラインの各画素セルに搭載されるカラーフィルタの配列はベイヤ配列となっている。また、この固体撮像素子の偶数ラインの各画素セルに搭載されるカラーフィルタの配列もベイヤ配列となっている。
【００７３】
このようなカラーフィルタ配列により、奇数ラインの各画素セルに対し、斜め右下には、当該各画素セルと同色光を検出する偶数ラインの画素セルが隣接配置される構成となる。このような構成により、奇数ラインで撮像して得られる画像と偶数ラインで撮像して得られる画像とを合成して高感度化を図ったり、奇数ラインと偶数ラインで露光時間を変え、更に、奇数ラインで撮像して得られる画像と偶数ラインで撮像して得られる画像とを合成することでダイナミックレンジの拡大を図ったりすることができる。
【００７４】
図１１に示した多数の画素セルにおいて、Ｇフィルタが搭載される画素セルのうち、Ｚ方向の左にＢフィルタ搭載の画素セルが隣接配置され、Ｚ方向の右にＲフィルタ搭載の画素セルが隣接配置され、Ｚ方向に直交する方向の両隣にＧフィルタ搭載の画素セルが隣接配置される画素セルの一部が、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）になっている。
【００７５】
また、Ｇフィルタが搭載される画素セルのうち、Ｚ方向の左にＲフィルタ搭載の画素セルが隣接配置され、Ｚ方向の右にＢフィルタ搭載の画素セルが隣接配置され、Ｚ方向に直交する方向の両隣にＧフィルタ搭載の画素セルが隣接配置される画素セルの一部が、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）となっている。
【００７６】
そして、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１），５１Ｌ’（２），５１Ｒ’（３），５１Ｒ’（４）以外の画素セルが撮影用の画素セル５１’となっている。
【００７７】
位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１），５１Ｌ’（２）は、それぞれ位相差検出用画素セル５１Ｌと同じ機能を有する。また、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３），５１Ｒ’（４）は、それぞれ位相差検出用画素セル５１Ｒと同じ機能を有する。また、撮影用の画素セル５１’は画素セル５１と同じ機能を有する。
【００７８】
各分割エリアにおいて、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）、及び位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）は、それぞれ別の行に複数個ずつ配置され、かつその行において行方向Ｘに周期的に配置されている。
【００７９】
図１２及び図１３は、図１１に示した拡大部分が例えば図３の分割エリアＢ１，Ａ２の端部にあるものとしたときの、図１１におけるｃ−ｃ線の断面模式図である。また、図１４及び図１５は、図１１に示した拡大部分が例えば図３の分割エリアＢ１，Ａ２の端部にあるものとしたときの、図１１におけるｄ−ｄ線の断面模式図である。
【００８０】
図１２〜１４に示すように、各画素セルにはカラーフィルタ６２が設けられ、カラーフィルタ６２の上にはマイクロレンズ６３が設けられる。カラーフィルタ６２の下には半導体基板６０内に形成された光電変換部としてのフォトダイオード（ＰＤ）６１が形成されている。各画素セルのＰＤ６１の中心は、該当画素セルに含まれるマイクロレンズ６３の中心（画素セルの中心）に対し、固体撮像素子の中心から遠ざかる方向にずれている。このように、固体撮像素子の中心から周辺に向かうにしたがって、ＰＤ６１の位置を周辺側にずらす構成は、シェーディング等を低減するために行われる一般的な構成である。
【００８１】
デジタルカメラに搭載される撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置が広角側にあるときや、絞り２が開放側にあるときは、図１２〜１４に示す各画素セルに入射する光の入射角はきつくなる。このため、図１２に示したように、Ｒフィルタ搭載の画素セル５１’に入射した入射角のきつい斜め光Ｈ１は、Ｒフィルタを通過した後、隣接する位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）のＰＤ６１に到達し、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）において赤色成分の混色を発生させる。
【００８２】
一方、撮影レンズ１に含まれるズームレンズの位置が望遠側にあるときや、絞り２が小絞り側にあるときは、図１２〜１４に示す各画素セルに入射する光の入射角は緩くなる。このため、図１３に示したように、Ｒフィルタ搭載の画素セル５１’に入射した入射角の緩い斜め光Ｈ２は、Ｒフィルタを通過した後、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）のＰＤ６１には入射しない。一方、Ｂフィルタ搭載の画素セル５１’に入射した斜め光Ｈ２は、Ｂフィルタを通過した後、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）のＰＤ６１に入射し、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）において青色成分の混色を発生させる。
【００８３】
また、図１４に示したように、Ｂフィルタ搭載の画素セル５１’に入射した入射角のきつい斜め光Ｈ１は、Ｂフィルタを通過した後、隣接する位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）のＰＤ６１に到達し、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）において青色成分の混色を発生させる。
【００８４】
また、図１５に示したように、Ｂフィルタ搭載の画素セル５１’に入射した入射角の緩い斜め光Ｈ２は、Ｂフィルタを通過した後、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）のＰＤ６１には入射しない。一方、Ｒフィルタ搭載の画素セル５１’に入射した斜め光Ｈ２は、Ｒフィルタを通過した後、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）のＰＤ６１に入射し、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）において赤色成分の混色を発生させる。
【００８５】
なお、図１１に示した位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）における混色の発生経路は、Ｚ方向に隣接する画素セル５１’の配置パターンが同一の位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）と同じである。また、図１１に示した位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）における混色の発生経路は、Ｚ方向に隣接する画素セル５１’の配置パターンが同一の位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）と同じである。
【００８６】
また、分割エリアＡ１と分割エリアＢ２においては、固体撮像素子の端部における断面図が図１２〜図１５において基板６０内部及び入射光線を左右反転させたものとなる。このため、分割エリアＡ１と分割エリアＢ２においては、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１），５１Ｌ’（３）において、入射角が大きいとき（広角撮影のとき）は青色成分の混色が発生し、入射角が小さいとき（望遠撮影のとき）は赤色成分の混色が発生する。また、位相差検出用画素セル５１Ｒ’（２），５１Ｒ’（４）において、入射角が大きいとき（広角撮影のとき）は赤色成分の混色が発生し、入射角が小さいとき（望遠撮影のとき）は青色成分の混色が発生する。
【００８７】
このように、第四実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子においては、同じ位相差検出用画素セルであっても、固体撮像素子に入射する光の入射角とそれが配置される分割エリアの位置によって、その位相差検出用画素セルにおいて発生する混色の色成分は変化する。
【００８８】
この現象を考慮し、第四実施形態のデジタルカメラの位相差情報算出部１９は以下のようにして位相差情報の算出を行う。
【００８９】
即ち、撮像した被写体が赤味の強い被写体であり（Ｒａ＞Ｂａ）、かつ、固体撮像素子に入射する光の入射角が閾値よりも大きい場合、位相差情報算出部１９は、図１６に示すように、分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ１に対する位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ２に対する位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ１に対する位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ２に対する位相差量を算出する。
【００９０】
撮像した被写体が赤味の強い被写体であり（Ｒａ＞Ｂａ）、かつ、固体撮像素子に入射する光の入射角が閾値以下の場合、位相差情報算出部１９は、図１７に示すように、分割エリアＢ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ１に対する位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＢ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＢ２に対する位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＡ１にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（２）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（４）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ１に対する位相差量を算出する。また、位相差情報算出部１９は、分割エリアＡ２にある位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１）の出力信号と位相差検出用画素セル５１Ｒ’（３）の出力信号との相関演算を行って分割エリアＡ２に対する位相差量を算出する。
【００９１】
最後に、位相差情報算出部１９は、各分割エリアＡ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に対して算出した位相差量を用いて、上述したのと同様に、位相差検出エリア５０ａに対する位相差情報を算出する。
【００９２】
なお、撮像した被写体が青味の強い被写体であり（Ｒａ＜Ｂａ）、かつ、固体撮像素子に入射する光の入射角が閾値よりも大きい場合は、図１６において、（１）と（２）を逆にし、（３）と（４）を逆にした演算を位相差情報算出部１９が行う。また、撮像した被写体が青味の強い被写体であり（Ｒａ＜Ｂａ）、かつ、固体撮像素子に入射する光の入射角が閾値以下の場合は、図１７において、（１）と（２）を逆にし、（３）と（４）を逆にした演算を位相差情報算出部１９が行う。
【００９３】
このように、図１に示す固体撮像素子５として、位相差検出用画素セル５１Ｌ’（１），５１Ｌ’（２），５１Ｒ’（３），５１Ｒ’（４）を有するものを用いた場合には、分割エリアの位置と被写体の色味に加えて、固体撮像素子に入射する光の角度も考慮して分割エリア毎に行う相関演算の方法を決めることで、位相差情報を正確に算出することができる。
【００９４】
なお、第四実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子において、固体撮像素子の中心から周辺に向かうにしたがってＰＤ６１の位置を周辺側にずらすスケーリングを行わない場合には、位相差情報算出部１９は、被写体の色味と分割エリアの位置とに応じて、分割エリア毎に相関演算方法を決定すればよい。例えば、位相差情報算出部１９は、Ｒａ＞Ｂａであれば図１６に示したように分割エリア毎に相関演算を行い、Ｒａ＜Ｂａであれば図１７に示したように分割エリア毎に相関演算を行えばよい。
【００９５】
なお、第四実施形態のデジタルカメラにおいても、第三実施形態で説明したように、フォーカスエリア毎に被写体の色味と光の入射角を判定し、その判定結果に応じて、分割エリア毎の相関演算方法を決定してもよい。
【００９６】
ここまでの説明では、位相差検出用画素セルにカラーフィルタが搭載されているものとしたが、位相差検出用画素セルは位相差を検出できればよいため、カラーフィルタを省略したものであってもよい。
【００９７】
また、カラーフィルタは原色としたが、補色であってもよい。また、カラーフィルタの色は４色以上であってもよい。
【００９８】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００９９】
開示された固体撮像素子は、光電変換部を含む画素セルが二次元状に多数配置された固体撮像素子であって、上記多数の画素セルは、それぞれ上記光電変換部上方に形成されたカラーフィルタを含み、かつ、上記カラーフィルタの透過する光の色が異なる少なくとも３種類に分けられ、上記多数の画素セルは、上記固体撮像素子の前段に配置される撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束を受光する複数の撮影用の画素セルと、上記光束の一方を受光する複数の位相差検出用画素セルと、上記光束の他方を受光する複数の位相差検出用画素セルとを含み、上記光束の一方を受光する複数の位相差検出用画素セルは、隣接する上記画素セルの配置パターンが異なる第一の位相差検出用画素セルと第二の位相差検出用画素セルとの２種類に分けられ、上記光束の他方を受光する複数の位相差検出用画素セルは、隣接する上記画素セルの配置パターンが異なる第三の位相差検出用画素セルと第四の位相差検出用画素セルとの２種類に分けられ、上記第一の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンと、上記第三の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンは同じであり、上記第二の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンと、上記第四の位相差検出用画素セルに隣接する上記画素セルの配置パターンは同じであるものである。
【０１００】
本明細書では、２つの位相差検出用画素セルのそれぞれに対して同じ方向に隣接する画素セルに搭載されるカラーフィルタの色が同じときに、その２つの位相差検出用画素セルは、それぞれに隣接する画素セルの配置パターンが同じであるものとする。
【０１０１】
開示された撮像装置は、上記固体撮像素子と、上記撮影光学系と、上記第一の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第三の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第一の処理と、上記第二の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第四の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第二の処理とを行う位相差情報算出部と、上記第一の処理によって算出される位相差情報と上記第二の処理によって算出される位相差情報との少なくとも一方に基づいて上記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御部とを備えるものである。
【０１０２】
開示された撮像装置は、上記固体撮像素子は、上記固体撮像素子の受光面における上記位相差検出用画素セルが配置されるエリアを分割した分割エリア毎に、上記第一の位相差検出用画素セル、上記第二の位相差検出用画素セル、上記第三の位相差検出用画素セル、及び上記第四の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置されているものであり、上記位相差情報算出部は、上記分割エリア毎に、上記分割エリアの位置と上記固体撮像素子によって撮像される被写体の色味とに応じて、上記第一の処理と上記第二の処理のいずれかを実行して位相差情報を算出し、上記合焦制御部は、上記第一の処理によって算出される位相差情報と上記第二の処理によって算出される位相差情報との両方に基づいて上記合焦制御を行うものである。
【０１０３】
開示された撮像装置は、上記固体撮像素子は、上記第一の位相差検出用画素セル及び上記第三の位相差検出用画素セルの各々の所定方向の両隣に、検出色が異なる第一の上記撮影用の画素セルと第二の上記撮影用の画素セルが配置され、上記第二の位相差検出用画素セル及び上記第四の位相差検出用画素セルの各々の上記所定方向の両隣に、上記第一の撮影用の画素セルと上記第二の撮影用の画素セルが配置されるものであり、更に、上記固体撮像素子の受光面における上記位相差検出用画素セルが配置されるエリアを分割した分割エリア毎に、上記第一の位相差検出用画素セル、上記第二の位相差検出用画素セル、上記第三の位相差検出用画素セル、及び上記第四の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置されているものであり、更に、上記固体撮像素子の中心から周辺に向かうにしたがって上記画素セルに含まれる上記光電変換部の位置が上記画素セルの中心に対して上記固体撮像素子の中心から離れる方向にずれているものであり、上記位相差情報算出部は、上記分割エリア毎に、上記分割エリアの位置と上記固体撮像素子によって撮像される被写体の色味と上記固体撮像素子に入射する光の入射角とに応じて、上記第一の処理と上記第二の処理のいずれかを実行し、上記合焦制御部は、上記第一の処理によって算出される位相差情報と上記第二の処理によって算出される位相差情報との両方に基づいて上記合焦制御を行うものである。
【０１０４】
開示された撮像装置は、上記合焦制御部は、上記固体撮像素子によって撮像される被写体の色味に応じて、上記第一の処理によって算出される位相差情報と上記第二の処理によって算出される位相差情報のいずれかを選択し、選択した上記位相差情報に基づいて上記合焦制御を行うものである。
【０１０５】
開示された撮像装置は、上記固体撮像素子は、上記第一の位相差検出用画素セル及び上記第三の位相差検出用画素セルの各々の所定方向の両隣にある上記撮影用の画素セルの種類と、上記第二の位相差検出用画素セル及び上記第四の位相差検出用画素セルの各々の上記所定方向に直交する方向の両隣にある上記撮影用の画素セルの種類とが全て同じであり、上記固体撮像素子の受光面における上記位相差検出用画素セルが配置されるエリアにおいて、上記所定方向の端部には上記第一の位相差検出用画素セル及び上記第三の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置され、上記所定方向に直交する方向の端部には上記第二の位相差検出用画素セル及び上記第四の位相差検出用画素セルがそれぞれ周期的に配置されており、上記合焦制御部は、上記第一の処理によって算出される位相差情報と上記第二の処理によって算出される位相差情報との両方に基づいて上記合焦制御を行うものである。
【０１０６】
開示された合焦制御方法は、上記固体撮像素子と上記撮影光学系とを備える撮像装置における合焦制御方法であって、上記第一の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第三の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第一の位相差情報算出ステップと、上記第二の位相差検出用画素セルの出力信号と上記第四の位相差検出用画素セルの出力信号との相関演算により位相差情報を算出する第二の位相差情報算出ステップと、上記第一の位相差情報算出ステップによって算出される位相差情報と上記第二の位相差情報算出ステップによって算出される位相差情報との少なくとも一方に基づいて上記撮影光学系の合焦制御を行う合焦制御ステップとを備えるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によれば、混色の影響による位相差検出精度の低下を防ぐことのできる固体撮像素子とそれを備える撮像装置とその撮像装置における合焦制御方法を提供することができる。【０１０８】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１１年９月２９出願の日本特許出願（特願２０１１−２１５６４３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
５  固体撮像素子
５０  受光エリア
５０ａ  位相差検出エリア
５１Ｌ，５１Ｒ  位相差検出用画素セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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