(57)【要約】【課題】良好な画質の画像を得ることができる撮像素子を提供する。【解決手段】複数の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと複数の焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２，２２２Ｎ１，２２２Ｎ２とを備える撮像素子であって、複数の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃは縦方向および横方向に２次元状に配置されるとともに、互いに隣り合う撮像画素２２１ａ〜２２１ｃ同士が互いに異なる分光特性を有し、複数の焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２，２２２Ｎ１，２２２Ｎ２は、１次元状の焦点検出画素列を構成するとともに、一対の光束を受光する一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２とは異なる一対の光束を受光する一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２とを有し、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の分光特性と第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の分光特性とが互いに異なることを特徴とする撮像素子。【選択図】  図３
2014211590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系による像を撮像するための複数の撮像画素と、位相差検出方式により前記光学系の焦点状態を検出するための複数の焦点検出画素とを備える撮像素子であって、
前記複数の撮像画素は縦方向および横方向に２次元状に配置されるとともに、縦方向および横方向に互いに隣り合う前記撮像画素同士が互いに異なる分光特性を有し、
前記複数の焦点検出画素は縦方向または横方向に１次元状の焦点検出画素列を構成するとともに、前記焦点検出画素列を構成する前記複数の焦点検出画素は、瞳分割された一対の光束を受光する一対の第１焦点検出画素と、瞳分割された一対の光束であり、前記第１焦点検出画素が受光する一対の光束とは異なる一対の光束を受光する一対の第２焦点検出画素とを有し、前記第１焦点検出画素が有する分光特性と前記第２焦点検出画素が有する分光特性とが互いに異なることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子であって、
前記複数の撮像画素には、所定の分光特性を示す第１分光フィルタおよび前記第１分光フィルタとは異なる分光特性を示す第２分光フィルタがそれぞれ設けられていることを特徴とする撮像素子。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像素子であって、
前記一対の第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタがそれぞれ設けられており、
前記一対の第２焦点検出画素には、前記第１分光フィルタおよび前記第２分光フィルタとは異なる分光特性を示す分光フィルタがそれぞれ設けられていることを特徴とする撮像素子。
【請求項４】
請求項２に記載の撮像素子であって、
前記一対の第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタがそれぞれ設けられており、
前記一対の第２焦点検出画素には、分光フィルタがそれぞれ設けられていないことを特徴とする撮像素子。
【請求項５】
請求項２に記載の撮像素子であって、
前記一対の第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタがそれぞれ設けられており、
前記一対の第２焦点検出画素には、前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタがそれぞれ設けられていることを特徴とする撮像素子。
【請求項６】
２次元状に配置された光学系による像を撮像するための第１撮像画素、前記第１撮像画素とは異なる分光特性を有する第２撮像画素、並びに、前記第１撮像画素及び前記第２撮像画素とは異なる分光特性を有する第３撮像画素を含む撮像画素群と、
前記撮像画素群に隣接して所定方向に沿って備えられた位相差検出方式により前記光学系の焦点調節状態を検出するための第１焦点検出画素、及び、前記第１焦点検出画素とは異なる分光特性を有する第２焦点検出画素とを備える焦点検出画素群とを含み、
前記第１焦点検出画素は、前記第１撮像画素、前記第２撮像画素及び前記第３撮像画素の少なくとも１つに備えられた色フィルタと同一色の色フィルタを有し、
前記第２焦点検出画素は、ＮＤフィルタを有することを特徴とする撮像素子。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の撮像素子と、
前記一対の第１焦点検出画素および前記一対の第２焦点検出画素の出力に基づいて、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、前記第１焦点検出画素及び前記第１焦点検出画素の画素位置に対応する画素信号を補間演算する画素補間部とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子および焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像のための撮像画素と位相差検出方式による焦点検出を行うための焦点検出用画素とを有する撮像素子が知られている。このような撮像素子において、画像の画質を向上させるために、隣接する所定数の撮像画素および焦点検出画素を１グループとし、グループごとに同一のカラーフィルタを設けることで、画像撮像時に、焦点検出用画素における画素信号を隣接する撮像画素の画素信号を用いて補間可能とする技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来技術では、隣接する所定数の撮像画素および焦点検出画素に同一の色フィルタを設けているために、グループごとに１つの色情報しか得られず、互いに隣接する撮像画素および焦点検出画素が異なる色情報を出力できる場合と比べて、撮像画像の画質が低下してしまう場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３１２０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、良好な画質の画像を得ることができる撮像素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。
【０００６】
[１]本発明に係る撮像素子は、光学系による像を撮像するための複数の撮像画素と、位相差検出方式により前記光学系の焦点状態を検出するための複数の焦点検出画素と、を備える撮像素子であって、前記複数の撮像画素は縦方向および横方向に２次元状に配置されるとともに、縦方向および横方向に互いに隣り合う前記撮像画素同士が互いに異なる分光特性を有し、前記複数の焦点検出画素は縦方向または横方向に１次元状の焦点検出画素列を構成するとともに、前記焦点検出画素列を構成する前記複数の焦点検出画素は、瞳分割された一対の光束を受光する一対の第１焦点検出画素と、瞳分割された一対の光束であり、前記第１焦点検出画素が受光する一対の光束とは異なる一対の光束を受光する一対の第２焦点検出画素とを有し、前記第１焦点検出画素が有する分光特性と前記第２焦点検出画素が有する分光特性とが互いに異なることを特徴とする。
【０００７】
[２] 上記撮像素子に係る発明において、前記複数の撮像画素には、所定の分光特性を示す第１分光フィルタおよび前記第１分光フィルタとは異なる分光特性を示す第２分光フィルタがそれぞれ設けられているように構成することができる。
【０００８】
[３] 上記撮像素子に係る発明において、前記一対の第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、前記一対の第２焦点検出画素には、前記第１分光フィルタおよび前記第２分光フィルタとは異なる分光特性を示す分光フィルタが設けられているように構成することができる。
【０００９】
[４] 上記撮像素子に係る発明において、前記一対の第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタまたは前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、前記一対の第２焦点検出画素には、分光フィルタが設けられていないように構成することができる。
【００１０】
[５] 上記撮像素子に係る発明において、前記一対の第１焦点検出画素には、前記第１分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられており、前記一対の第２焦点検出画素には、前記第２分光フィルタが示す分光特性と同じ分光特性を示す分光フィルタが設けられていることを特徴とする撮像素子。
【００１１】
[６]本発明に係る撮像素子は、２次元状に配置された光学系による像を撮像するための第１撮像画素、前記第１撮像画素とは異なる分光特性を有する第２撮像画素、並びに、前記第１撮像画素及び前記第２撮像画素とは異なる分光特性を有する第３撮像画素を含む撮像画素群と、前記撮像画素群に隣接して所定方向に沿って備えられた位相差検出方式により前記光学系の焦点調節状態を検出するための第１焦点検出画素、及び、前記第１焦点検出画素とは異なる分光特性を有する第２焦点検出画素とを備える焦点検出画素群とを含み、前記第１焦点検出画素は、前記第１撮像画素、前記第２撮像画素及び前記第３撮像画素の少なくとも１つに備えられた色フィルタと同一色の色フィルタを有し、前記第２焦点検出画素は、ＮＤフィルタを有することを特徴とする。
【００１２】
[７] 本発明に係る焦点検出装置は、上記撮像素子と、前記一対の第１焦点検出画素および前記一対の第２焦点検出画素の出力に基づいて、光学系の焦点状態を検出する焦点検出部２１と、前記第１焦点検出画素及び前記第１焦点検出画素の画素位置に対応する画素信号を補間演算する画素補間部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良好な画質の画像を得ることができる撮像素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る撮像素子を示す正面図であり、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の配列を模式的に示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す正面図であり、図４（Ｂ）は、撮像画素２２１ｂの一つを拡大して示す正面図であり、図４（Ｃ）は、撮像画素２２１ｃの一つを拡大して示す正面図であり、図４（Ｄ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す断面図であり、図４（Ｅ）は、撮像画素２２１ｂの一つを拡大して示す断面図であり、図４（Ｆ）は、撮像画素２２１ｃの一つを拡大して示す断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｄ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１の一つを拡大して示す断面図、図５（Ｆ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ２の一つを拡大して示す断面図、図５（Ｇ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ１の一つを拡大して示す断面図、図５（Ｈ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ２の一つを拡大して示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図であり、図６（Ｂ）は、カラーフィルタおよび減光フィルタを設けていない場合の焦点検出画素の波長に対する相対感度を示す分光特性図であり、図６（Ｃ）は、減光フィルタを設けた第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の波長に対する相対感度を示す分光特性図である。
【図７】図７は、図３のVII-VII線に沿う断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態において出力される画素列データの一例を示す図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第１実施形態において出力される画素列データの他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る撮像素子を示す正面図であり、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２の配列を模式的に示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ１の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｂ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ２の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｃ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ１の一つを拡大して示す断面図、図１２（Ｄ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ２の一つを拡大して示す断面図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第３実施形態に係る撮像素子を示す正面図であり、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２、および第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の配列を模式的に示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｂ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｃ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｄ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｅ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ１の一つを拡大して示す断面図、図１５（Ｆ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ２の一つを拡大して示す断面図、図１５（Ｇ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ１の一つを拡大して示す断面図、図１５（Ｈ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ２の一つを拡大して示す断面図である。
【図１６】図１６は、第３実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、第３実施形態において出力される画素列データの一例を示す図である。
【図１８】図１８は、第３実施形態において出力される画素列データの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１７】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１８】
レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。
【００１９】
絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。
【００２０】
レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動、絞り３４による開口径の調節などレンズ鏡筒３全体の制御を実行する。
【００２１】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２２】
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
【００２３】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、各種レンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００２４】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
【００２５】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００２６】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００２７】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部分を拡大して第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の配列を模式的に示す正面図である。
【００２８】
第１実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃが、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、縦方向および横方向において隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００２９】
図４（Ａ）は、撮像画素２２１ａの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｄ）はその断面図である。撮像画素２２１ａは、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、カラーフィルタ２２１４ａから構成され、図４（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。また、光電変換部２２１２とマイクロレンズ２２１１との間には、カラーフィルタ２２１４ａが設けられている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３０】
ここで、撮像画素２２１ａに設けられたカラーフィルタ２２１４ａは、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタであり、これにより、撮像画素２２１ａの分光感度は図６に示す緑画素Ｇの波長に対する相対感度を有することとなる。また、図４（Ｂ）は、撮像画素２２１ｂの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｅ）はその断面図であり、図４（Ｃ）は、撮像画素２２１ｃの一つを拡大して示す正面図、図４（Ｆ）はその断面図である。撮像画素２２１ｂは、青色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｂが設けられている以外は、撮像画素２２１ａと同様の構成を有し、また、撮像画素２２１ｃは、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｃが設けられている以外は、撮像画素２２１ａと同様の構成を有する。そして、青色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｂが設けられた撮像画素２２１ｂの分光感度は図６に示す青画素Ｂの波長に対する相対感度となり、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタ２２１４ｃが設けられた撮像画素２２１ｃの分光感度は図６に示す赤画素Ｒの波長に対する相対感度となる。なお、図６は、図３に示す３つの撮像画素ＲＧＢそれぞれの波長に対する相対感度を示す分光特性図である。
【００３１】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１ａ〜２２１ｃに代えて第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２が配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。図３に示すように、焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃにおいて、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２とは交互に横一列に連続して配置されている。また、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）との位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３２】
ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の具体的な構成について説明する。第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２は、撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と同じ分光特性を有するカラーフィルタ２２１５（以下、緑フィルタ２２１５ともいう）が設けられているのに対して、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２には、減光フィルタ（ＮＤフィルタ）が設けられている点で、この２つの焦点検出画素は異なっている。
【００３３】
図５（Ａ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｅ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１の断面図である。また、図５（Ｂ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｆ）は、第１焦点検出画素２２２Ｇ２の断面図である。第１焦点検出画素２２２Ｇ１は、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｇ１とから構成され、図５（Ｅ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２Ｇ１が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。また、光電変換部２２２２Ｇ１とマイクロレンズ２２２１との間には、撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）のカラーフィルタ２２１４ａと同じ分光特性を有する緑フィルタ２２１５が設けられている。また、第１焦点検出画素２２２Ｇ２は、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｇ２とから構成され、図５（Ｆ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２Ｇ２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。また、光電変換部２２２２Ｇ２とマイクロレンズ２２２１との間には、第１焦点検出画素２２２Ｇ１と同様に、撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）のカラーフィルタ２２１４ａと同じ分光特性を有する緑フィルタ２２１５が設けられている。このように、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２には緑フィルタ２２１５が設けられており、これにより、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の波長の相対感度は、図６に示す緑画素Ｇと同様となる。
【００３４】
また、図５（Ｃ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ１の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｇ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ１の断面図であり、図５（Ｄ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ２の一つを拡大して示す正面図、図５（Ｈ）は、第２焦点検出画素２２２Ｎ２の断面図である。第２焦点検出画素２２２Ｎ１は、図５（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と光電変換部２２２２Ｎ１とから構成され、図５（Ｇ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｎ１とマイクロレンズ２２２１との間には、減光フィルタ２２１６が設けられている。同様に、焦点検出画素２２２Ｎ２は、図５（Ｄ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と光電変換部２２２２Ｎ２とから構成され、図５（Ｈ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｎ２とマイクロレンズ２２２１との間には、減光フィルタ２２１６が設けられている。
【００３５】
このように、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２には、減光フィルタ２２１６が設けられており、これにより、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の分光特性は、分光フィルタが設けられていない焦点検出画素と比べて全体的に小さくなる。ここで、図６（Ｂ）は、カラーフィルタおよび減光フィルタを設けていない場合の焦点検出画素の分光特性を示しており、図６（Ｃ）は、減光フィルタが設けられた第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の分光特性を示している。図６（Ｂ）に示すように、カラーフィルタおよび減光フィルタが設けられていない焦点検出画素の相対感度は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなり、感度を有する波長領域は、図６（Ａ）に示す撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）、撮像画素２２１ｂ（青画素Ｂ）、および撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）の感度の光波長領域を包摂した領域となる。一方、減光フィルタ２２１６を設けた第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２では、図６（Ｃ）に示すように、緑画素Ｇ、青画素Ｂ、および赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した波長領域で感度を有するが、その感度は、分光フィルタが設けられていない焦点検出画素と比べて全体的に小さくなる。そのため、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２では、緑色の波長に限定されず、広い範囲の波長の入射光を感知することができるとともに、入射光に対する感度が抑えられるため、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の出力が飽和しにくくなっている。
【００３６】
そして、第１実施形態に係る撮像素子２２では、図３に示すように、緑フィルタ２２１５（図３中において“Ｇ”で示す）が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、減光フィルタ２２１６（図３中において“Ｎ”で示す）が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２とが交互に横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００３７】
なお、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の光電変換部２２２２２Ｇ１，２２２２Ｇ２、および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の光電変換部２２２２Ｎ１，２２２２Ｎ２は、マイクロレンズ２２２１Ｇ１，２２２１Ｇ２，２２２１Ｎ１，２２２２Ｎ２により撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、本実施形態において、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の光電変換部２２２２Ｇ１，２２２２Ｇ２、および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の光電変換部２２２２Ｎ１，２２２２Ｎ２は矩形状としたが、光電変換部２２２２Ｇ１，２２２２Ｇ２，２２２２Ｎ１，２２２２Ｎ２の形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、半円形状、多角形状とすることもできる。
【００３８】
さらに、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリアとして選択することもできる。
【００３９】
また、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００４０】
次に、上述した第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４１】
図７は、図３のVII-VII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１，２２２Ｇ２−１，２２２Ｇ１−２，２２２Ｇ２−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−３，ＡＢ２−３をそれぞれ受光し、第２焦点検出画素２２２Ｎ１−１，２２２Ｎ２−１，２２２Ｎ１−２，２２２Ｎ２−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−２，ＡＢ２−２，ＡＢ１−４，ＡＢ２−４をそれぞれ受光していることを示している。なお、図７においては、複数の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２のうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図７に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４２】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された第１焦点検出画素および第２焦点検出画素のマイクロレンズの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素のマイクロレンズにより、それぞれ投影された光電変換部の像をいう。
【００４３】
なお、図７において第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１，２２２Ｇ２−１，２２２Ｇ１−２，２２２Ｇ２−２、および第２焦点検出画素２２２Ｎ１−１，２２２Ｎ２−１，２２２Ｎ１−２，２２２Ｎ２−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００４４】
また、マイクロレンズは、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されており、マイクロレンズの背後に配置された各光電変換部の形状が、測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００４５】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４６】
そして、たとえば図７に示す例では、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１の光電変換部２２２２Ｇ１−１が、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ１−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１Ｇ１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−２の光電変換部２２２２Ｇ１−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ１−２に向う光束ＡＢ１−３によりマイクロレンズ２２２１Ｇ１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４７】
また、第１焦点検出画素２２２Ｇ２−１の光電変換部２２２２Ｇ２−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ２−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１Ｇ２−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力し、第１焦点検出画素２２２Ｇ２−２の光電変換部２２２２Ｇ２−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｇ２−２に向う光束ＡＢ２−３によりマイクロレンズ２２２１Ｇ２−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４８】
そして、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２からの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する緑画素列データが得られる。たとえば、図８に示す例では、ｎ個の第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１，２２２Ｇ１−２，・・・２２２Ｇ１−ｎから出力された画素信号Ｇ１−１，Ｇ１−２，・・・Ｇ１−ｎからなる画素列データと、ｎ個の第１焦点検出画素２２２Ｇ２−１，２２２Ｇ２−２，・・・２２２Ｇ２−ｎから出力された画素信号Ｇ２−１，Ｇ２−２，・・・Ｇ２−ｎの出力からなる画素列データとが、一対の緑画素列データとして検出される。なお、図８は、第１実施形態において出力される画素列データの一例を示す図である。
【００４９】
同様に、図７に示す例において、焦点検出画素２２２Ｎ１−１の光電変換部２２２２Ｎ１−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ１に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１Ｎ１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力し、焦点検出画素２２２Ｎ１−２の光電変換部２２２２Ｎ１−２は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ１−２に向う光束ＡＢ１−４によりマイクロレンズ２２２１Ｎ１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５０】
また、焦点検出画素２２２Ｎ２−１の光電変換部２２２２Ｎ２−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ２−１に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１Ｎ２−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力し、焦点検出画素２２２Ｎ２−２の光電変換部２２２２Ｎ２−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１Ｎ２−２に向う光束ＡＢ２−４によりマイクロレンズ２２２１Ｎ２−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５１】
そして、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する減光画素列データが得られる。たとえば図８に示す例では、ｎ個の第２焦点検出画素２２２Ｎ１−１，２２２Ｎ１−２，・・・２２２Ｎ１−ｎから出力された画素信号Ｎ１−１，Ｎ１−２，・・・Ｎ１−ｎからなる画素列データと、第２焦点検出画素２２２Ｎ２−１，２２２Ｎ２−２，・・・２２２Ｎ２−ｎから出力された画素信号Ｎ２−１，Ｎ２−２，・・・Ｎ２−ｎの出力からなる画素列データとが、一対の減光画素列データとして検出される。
【００５２】
このように、本実施形態では、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の出力からなる一対の緑画素列データ、および、一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の出力からなる一対の減光画素列データの２つの画素列データが検出される。
【００５３】
そして、得られた緑画素列データおよび減光画素列データに対してそれぞれ、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による２つの像ズレ量を検出することができる。そして、得られた角像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量をそれぞれ求めることができる。なお、本実施形態では、緑画素列データおよび減光画素列データの２つの画素列データが得られるため、緑画素列データに基づくデフォーカス量と減光画素列データに基づくデフォーカス量の２つのデフォーカス量が算出される。
【００５４】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５５】
次に、図９を参照して、第１実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、カメラ１の動作例を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否かの判断が行われる。第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合はステップＳ１０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンではないと判断された場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ１０１で待機する。
【００５７】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、緑画素列データおよび減光画素列データの取得が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から、緑フィルタ２２１５を通過した光束に対応する一対の緑画素列データを取得する。また、カメラ制御部２１は、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２から、減光フィルタ２２１６を通過した光束に対応する一対の減光画素列データを取得する。
【００５８】
また、カメラ制御部２１は、図１０に示すように、緑画素列データの画素信号および減光画素列データの画素信号を補間する構成としてもよい。ここで、図１０は、第１実施形態において出力される画素列データの他の例を示す図であり、説明の便宜上、測距瞳３５１，３５２から照射される一対の光束のうち、測距瞳３５１から照射される光束を受光する第１焦点検出画素２２２Ｇ１、第２焦点検出画素Ｎ１から出力される画素信号についてのみ説明する。
【００５９】
たとえば、カメラ制御部２１は、図１０（Ａ）に示す例において、緑画素列データを構成する画素信号として、第２焦点検出画素２２２Ｎ１−２の画素位置に対応する画素信号Ｇ１−２’（図１０中、破線で囲む）を補間する場合、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−２，２２２Ｇ１−３から出力された画素信号Ｇ１−２，Ｇ１−３と、第２焦点検出画素２２２Ｎ１−１，２２２Ｎ１−２，２２２Ｎ１−３から出力された画素信号Ｎ１−１，Ｎ１−２，Ｎ１−３とを用いて、画素信号Ｇ１−２’を補間する。また、減光画素列データを構成する画素信号として、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−２の画素位置に対応する画素信号Ｎ１−２’（図１０（Ｂ）中、実線で囲む）を補間する場合、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１，２２２Ｇ１−２，２２２Ｇ１−３から出力された画素信号Ｇ１−１，Ｇ１−２，Ｇ１−３と、第２焦点検出画素２２２Ｎ１−１，２２２Ｎ１−２から出力された画素信号Ｎ１−１，Ｎ１−２とを用いて、画素信号Ｎ１−２’を補間する。
【００６０】
このように、カメラ制御部２１は、補間する画素を中心とした５個の焦点検出画素を用いて、画素信号の補間を行うことができる。そして、カメラ制御部２１は、緑画素列データおよび減光画素列データを構成する他の画素信号についても同様に補間を行うことで、図１０（Ｂ）に示すような画素列データを取得することができる。
【００６１】
続いてステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０２で取得された一対の緑画素列データおよび一対の減光画素列データに基づいて、２つのデフォーカス量の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、緑フィルタ２２１５を通過した光束に対応する一対の緑画素列データに基づいて像ズレ量を演算し、この像ズレ量をデフォーカス量に変換することで、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を算出する。同様に、カメラ制御部２１は、減光フィルタ２２１６を通過した光束に対応する一対の減光画素列データに基づいて像ズレ量を演算し、この像ズレ量をデフォーカス量に変換することで、一対の減光画素列データに基づくデフォーカス量を算出する。さらに、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の画素列データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。
【００６２】
ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で算出した緑画素列データに基づくデフォーカス量と減光画素列データに基づくデフォーカス量の中から、焦点検出に用いるデフォーカス量を決定する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、画素列データの信頼性や被写体の輝度に基づいて、焦点検出に用いる画素列データを決定する。
【００６３】
ここで、人間の眼は緑色の波長領域の光で感度が高くなるため、緑フィルタ２２１５が設けられた第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から出力された緑画素列データを用いて焦点検出を行うことで、色収差の影響を抑制しながら、人間の眼に応じた焦点検出を行うことができる。また、減光フィルタ２２１６を設けた第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２は、図６（Ｃ）に示すように、青画素Ｂ、緑画素Ｇおよび赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した領域を検知できるため、緑フィルタ２２１５を設けた第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と比べて、赤色および青色の被写体を検出することができる。
【００６４】
そこで、カメラ制御部２１は、たとえば、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から出力された一対の緑画素列データの検出強度が一定値以上である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、一方、一対の緑画素列データの検出強度が一定値未満である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、一対の減光画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。
【００６５】
また、緑フィルタ２２１５を設けた第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２は、入射波長が限定されるため、入射光量が少なる傾向にある。そこで、被写体の輝度が所定値以上である場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、被写体の輝度が所定値未満である場合には、一対の減光画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する構成としてもよい。
【００６６】
ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０４で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させるための処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量から、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量を算出し、算出されたレンズ駆動量を、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出する。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。
【００６７】
そして、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれる。第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合には、ステップＳ１０１に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、光学系の焦点調節が繰り返される。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合、被写体像を撮影するために、ステップＳ１０７に進む。
【００６８】
ステップＳ１０７では、撮像素子２２により電荷の蓄積・転送が行われる。具体的には、撮像素子２２の撮像画像２２１ａ〜２２１ｃ、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２により、入射光に応じた電荷の蓄積が行われ、蓄積された電荷に応じた画像データが、カメラ制御部２１に転送される。
【００６９】
ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、画素信号の補間処理が行われる。すなわち、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号を補間する。
【００７０】
ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２には、緑フィルタ２２１５が設けられており、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の出力を撮像用信号として用いることができる。しかし、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の光電変換素子２２２２Ｇ１，２２２２Ｇ２は、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの光電変換素子２２１２と比べて面積が小さいため、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素出力が得られない可能性が高い。そこで、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２においても撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２自体の出力と、補間を行う第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の画素信号を撮像用に補間する。
【００７１】
なお、図９に示すように、ステップＳ１０２で緑画素列データの画素信号を補間した場合には、ステップＳ１０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の画素信号を撮像用に補間する構成としてもよい。
【００７２】
また、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２には、減光フィルタ２２１６が設けられており、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の出力だけでは色情報を得ることができない。そこで、カメラ制御部２１は、撮像用に、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２自体の出力と、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号を撮像用に補間する。
【００７３】
なお、図９に示すように、ステップＳ１０２で減光画素列データの画素信号を補間した場合には、ステップＳ１０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号を撮像用に補間する構成としてもよい。具体的には、被写体の輝度が、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の出力が飽和しない輝度以下である場合には、ステップＳ１０２で補間した画素信号と、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号を撮像用に補間することができる。また、被写体の輝度が、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の出力が飽和してしまう輝度以上である場合には、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２周辺の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の出力と、補間を行う第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号を撮像用に補間することができる。
【００７４】
そして、ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃにより出力された画素信号と、ステップＳ１０８で補間された第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号とに基づいて、撮像画像の生成が行われる。
【００７５】
以上のように、第１実施形態に示す撮像素子２２は、図３に示すように、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２とが交互に配置されており、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から一対の緑画素列データが出力され、一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２から一対の減光画素列データが出力される。そして、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づいて、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出を行い、一方、一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、減光フィルタ２２１６を通過した光束に対応する一対の減光画素列データに基づいて、位相差検出方式による光学系の焦点状態の検出が行われる。
【００７６】
ここで、緑フィルタ２２１５が設けられた第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２は、人間の眼の感度に近い波長領域を検知できるため、一対の緑画素列データを適切に検出できた場合に、緑画素列データを用いて焦点検出を行うことで、人間の眼に合った信頼性の高い焦点検出結果を得ることができる。また、緑フィルタ２２１５で入射光の波長領域を限定することで、色収差の影響が小さくなり、これにより、焦点検出における検出精度を高めることができる。一方、減光フィルタ２２１６が設けられた第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２では、赤色および青色の被写体光も検出することができるため、たとえば被写体が赤色や青色であるため一対の緑画素列データを適切に検出できない場合でも、減光フィルタ２２１６を通過した減光画素列データに基づいて焦点検出を行うことで、被写体の色情報にかかわらず、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。また、減光フィルタ２２１６を通過した光束は、フィルタを全く設けていない場合と比べて出力の飽和を抑制することができるため、被写体の輝度が高い場合でも、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、図３に示すように、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２が一次元状に連続して配置されている。ここで、たとえば焦点検出画素が離散的に配置されている場合には、被写体の像のパターンによっては、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２で被写体の像を検出できない場合があるが、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２を一次元状に連続して配置することで、被写体の像を適切に検出することができ、これにより、焦点検出における検出精度を向上することができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、画像を撮影する際に、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素信号を補間し、補間した画素信号を用いて、撮像画像の撮像を行うことで、撮像画像の画質を向上させることができる。特に、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２には緑フィルタ２２１５が設けられており、焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の出力は色情報を備えるため、焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の出力を撮像用信号としても用いることで、撮像画像の画質をより向上させることができる。また、第１実施形態では、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２に隣接して撮像画素２２１ａ〜２２１ｃがベイヤー配列で配置されているため、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２の画素位置におけるＲ，Ｇ，Ｂ情報を、隣接する撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力を用いて補間することができ、これにより、撮像画像の画質をより向上させることができる。
【００７９】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態に係るカメラ１ａは、図１１に示すように、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および図１２に示す第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２が配列された撮像素子２２ａを備え、図１３に示すように動作すること以外は、第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態に係るカメラ１ａについて説明する。
【００８０】
図１１は、第２実施形態に係る撮像素子２２ａを説明するための図である。図１１に示すように、撮像素子２２ａには、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２とが交互に横一列に配列されて構成されている。また、第２実施形態において、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２および一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）との位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００８１】
ここで、図１２（Ａ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ１の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｃ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ１の断面図である。また、図１２（Ｂ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ２の一つを拡大して示す正面図、図１２（Ｄ）は、第３焦点検出画素２２２Ｅ２の断面図である。第３焦点検出画素２２２Ｅ１は、図１２（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｅ１とから構成され、図１２（Ｃ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｅ１とマイクロレンズ２２２１との間には、カラーフィルタや減光フィルタなどの分光フィルタが設けられていない。また、第３焦点検出画素２２２Ｅ２は、図１２（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｅ２とから構成され、図１２（Ｄ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｅ２とマイクロレンズ２２２１との間には、カラーフィルタや減光フィルタなどの分光フィルタが設けられていない。そのため、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２の波長の相対感度は、図６（Ｂ）に示すような相対感度を有することとなる。
【００８２】
このように、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２には、分光フィルタが設けられていなため、入射波長の制限がなく、その分、入射光量を多くすることができる。そのため、被写体の輝度が低い場合でも、画素信号のＳＮ比を高くすることができ、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２の出力に基づいて焦点検出を行った場合に、焦点検出における検出精度を高めることができる。また、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２には、カラーフィルタを設けられていないため、被写体の色情報にかかわらずに、被写体からの入射光を検知することができる。
【００８３】
そして、第２実施形態に係る撮像素子２２ａでは、図１１に示すように、緑フィルタ２２１５（図１１中において“Ｇ”で示す）が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ１と、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２とが交互に横一列に配列されることにより、焦点検出画素列を構成する。
【００８４】
そして、第２実施形態では、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から一対の緑画素列データが出力されるとともに、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２から、一対のフィルタ無し画素列データが出力される。
【００８５】
次に、図１３を参照して、第３実施形態に係るカメラ１ａの動作について説明する。なお、図１３は、第２実施形態に係るカメラ１ａの動作を示すフローチャートである。
【００８６】
まず、ステップＳ２０１では、第１実施形態のステップＳ１０１と同様に、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ２０１で待機し、第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合は、ステップＳ２０２に進む。そして、ステップＳ２０２では、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から一対の緑画素列データが取得されるとともに、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２から一対のフィルタ無し画素列データが取得される。
【００８７】
なお、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、一対の緑画素列データとして、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２の画素位置に対応する画素信号を補間し、一対のフィルタ無し画素列データとして、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の画素位置に対応する画素信号を補間する構成としてもよい。
【００８８】
ステップＳ２０３では、第１実施形態のステップＳ１０３と同様に、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０２で取得した緑画素列データおよびフィルタ無し画素列データに基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。すなわち、カメラ制御部２１は、緑画素列データに基づくデフォーカス量と、フィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量の２つのデフォーカス量を算出する。
【００８９】
ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０３で算出した緑画素列データに基づくデフォーカス量およびフィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量の中から、焦点検出に用いる画素列データを決定する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、第１実施形態と同様に、焦点検出における画素列データの信頼性や被写体の輝度に基づいて、焦点検出に用いる画素列データを決定する。
【００９０】
たとえば、カメラ制御部２１は、緑フィルタ２２１５を通過した光束に対応する一対の緑画素列データの検出強度が一定値以上である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、一方、一対の緑画素列データの検出強度が一定値未満である場合など一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２から出力された一対のフィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。これにより、たとえば、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、人間の眼の感度に合った焦点検出を行うことができるとともに、被写体が赤色や青色などにより一対の緑画素列データが適切に検出できない場合でも、被写体の色情報に限定されない一対のフィルタ無し画素列データに基づいて焦点検出を適切に行うことができる。
【００９１】
また、カメラ制御部２１は、被写体の輝度が所定値以上である場合に、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定し、被写体の輝度が所定値未満である場合には、一対のフィルタ無し画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定してもよい。第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２には分光フィルタが設けられていないため、入射光量が多く、被写体の輝度が低い場合でも、ＳＮ比を高くすることができ、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。
【００９２】
ステップＳ２０５では、ステップＳ１０５と同様に、ステップＳ２０４で算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の合焦駆動が行われる。そして、ステップＳ２０６で、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれ、第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合には、ステップＳ２０１に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、光学系の焦点調節が繰り返される。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合には、被写体像を撮影するために、ステップＳ２０７に進み、撮像素子２２ａにより電荷の蓄積・転送が行われる。
【００９３】
そして、ステップＳ２０８において、撮像用に画素信号の補間処理が行われる。ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２については、第１実施形態と同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２自体の出力と、補間を行う第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の画素信号が撮像用に補間される。
【００９４】
一方、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２については、分光フィルタが設けられていため、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２の出力が飽和する可能性がある。そのため、カメラ制御部２１は、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２自体の出力を用いることなく、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ１周辺の第１焦点検出画素２２２Ｇ１の出力と、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ１周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第３焦点検出画素２２２Ｅ１の画素信号を撮像用に補間し、同様に、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ２周辺の第１焦点検出画素２２２Ｇ２の出力と、補間を行う第３焦点検出画素２２２Ｅ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第３焦点検出画素２２２Ｅ２の画素信号を撮像用に補間する。
【００９５】
なお、ステップＳ２０２で画素列データの画素信号を補間した場合には、第１実施形態と同様に、ステップＳ２０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、撮像用の画素信号を補間する構成としてもよい。
【００９６】
そして、ステップＳ２０９では、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃにより出力された画素信号と、ステップＳ２０８で補間された第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２の画素信号とに基づいて、撮像画像の生成が行われる。
【００９７】
以上のように、第２実施形態では、図１１に示すように、撮像素子２２ａにおいて、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２とが交互に配置されており、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から一対の緑画素列データが出力され、一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２から一対のフィルタ無し画素列データが出力される。
【００９８】
ここで、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２には、カラーフィルタや減光フィルタが設けられていないため、入射波長の制限がなく、入射光量を多くすることができる。そのため、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２では、被写体の輝度が低い場合でも、画素信号のＳＮ比を高くすることができ、その結果、焦点検出における検出精度を高めることができる。また、第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２には、カラーフィルタを設けられていないため、被写体の色情報にかかわらずに、被写体からの入射光を検知することができ、焦点検出を適切に行うことができる。
【００９９】
《第３実施形態》
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。第３実施形態に係るカメラ１ｂは、図１４に示すように、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、図１５に示す第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２および第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２とが配置された撮像素子２２ｂを備え、図１６に示すように動作すること以外は、第１実施形態と同様である。以下に、第３実施形態に係るカメラ１ｂについて説明する。
【０１００】
図１４は、第３実施形態に係る撮像素子２２ｂを説明するための図である。図１４に示すように、撮像素子２２ｂには、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２と、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２とが交互に横一列に配列されて構成されている。なお、第３実施形態において、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２、および第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１ａ（緑画素Ｇ）と撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）との位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【０１０１】
図１５（Ａ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｅ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ１の断面図である。また、図１５（Ｂ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｄ）は、第４焦点検出画素２２２Ｂ２の断面図である。第４焦点検出画素２２２Ｂ１は、図１５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｂ１とから構成され、図１５（Ｅ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｂ１とマイクロレンズ２２２１との間には、撮像画素２２１ｂ（青画素Ｂ）のカラーフィルタ２２１４ｂと同じ分光特性を有するカラーフィルタ２２１７（以下、青フィルタ２２１７という）が設けられている。また、第４焦点検出画素２２２Ｂ２は、図１５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｂ２とから構成され、図１５（Ｆ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｂ２とマイクロレンズ２２２１との間には、青フィルタ２２１７が設けられている。
【０１０２】
また、図１５（Ｃ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ１の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｇ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ１の断面図であり、図１５（Ｄ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ２の一つを拡大して示す正面図、図１５（Ｈ）は、第５焦点検出画素２２２Ｒ２の断面図である。第５焦点検出画素２２２Ｒ１は、図１５（Ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、矩形状の光電変換部２２２２Ｒ１とから構成され、図１５（Ｇ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｒ１とマイクロレンズ２２２１との間には、撮像画素２２１ｃ（赤画素Ｒ）のカラーフィルタ２２１４ｃと同じ分光特性を有するカラーフィルタ２２１８（以下、赤フィルタ２２１８という）が設けられている。また、第５焦点検出画素２２２Ｒ２は、図１５（Ｄ）に示すように、マイクロレンズ２２２１と、光電変換部２２２２Ｒ２とから構成され、図１５（Ｈ）の断面図に示すように、光電変換部２２２２Ｒ２とマイクロレンズ２２２１との間には、赤フィルタ２２１８が設けられている。
【０１０３】
そして、第３実施形態に係る撮像素子２２ｂでは、図１４に示すように、緑フィルタ２２１５（図１４中において“Ｇ”で示す）が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、青フィルタ２２１７（図１４中において“Ｂ”で示す）が設けられた一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２と、赤フィルタ２２１８（図１４中において“Ｒ”で示す）が設けられた一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ１とが交互に横一列に配列されることにより、焦点検出画素列を構成する。
【０１０４】
そして、第３実施形態では、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から一対の緑画素列データが出力され、青フィルタ２２１７が設けられた一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２から一対の青画素列データが出力され、赤フィルタ２２１８が設けられた一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２から一対の赤画素列データが出力される。
【０１０５】
次に、図１６を参照して、第３実施形態に係るカメラ１ｂの動作について説明する。なお、図１６は、第３実施形態に係るカメラ１ｂの動作を示すフローチャートである。
【０１０６】
まず、ステップＳ３０１では、第１実施形態のステップＳ１０１と同様に、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ３０１で待機し、第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合は、ステップＳ３０２に進む。そして、ステップＳ３０２では、カメラ制御部２１により、緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データの３つの画素列データの取得が行われる。
【０１０７】
たとえば、図１７に示す例では、カメラ制御部２１は、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１，２２２Ｇ１−２，・・・２２２Ｇ１−ｎ，２２２Ｇ２−１，２２２Ｇ２−２，・・・２２２Ｇ２−ｎから一対の緑画素列データＧ１−１，Ｇ１−２，・・・Ｇ１−ｎ，Ｇ２−１，Ｇ２−２，・・・Ｇ２−ｎを取得する。また、カメラ制御部２１は、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１−１，２２２Ｂ１−２，・・・２２２Ｂ１−ｎ，２２２Ｂ２−１，２２２Ｂ２−２，・・・２２２Ｂ２−ｎから一対の青画素列データＢ１−１，Ｂ１−２，・・・Ｂ１−ｎ，Ｂ２−１，Ｂ２−２，・・・Ｂ２−ｎを取得する。さらに、カメラ制御部２１は、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１−１，２２２Ｒ１−２，・・・２２２Ｒ１−ｎ，２２２Ｒ２−１，２２２Ｒ２−２，・・・２２２Ｒ２−ｎから一対の赤画素列データＲ１−１，Ｒ１−２，・・・Ｒ１−ｎ，Ｒ２−１，Ｒ２−２，・・・Ｒ２−ｎを取得する。なお、図１７は、第３実施形態で出力される画素列データの一例を示す図である。
【０１０８】
また、カメラ制御部２１は、図１８に示すように、焦点検出用に画素列データの画素信号を補間する構成としてもよい。ここで、図１８は、第３実施形態に係る画素列データの他の例を示す図であり、説明の便宜上、測距瞳３５１，３５２から照射される一対の光束のうち、測距瞳３５１から照射される光束を受光する第１焦点検出画素２２２Ｇ１、第４焦点検出画素Ｂ１、第５焦点検出画素Ｒ１の画素信号について説明する。
【０１０９】
たとえば、カメラ制御部２１は、図１８（Ａ）に示す例において、緑画素列データを構成する画素信号として、第４焦点検出画素２２２Ｂ１−２の画素位置に対応する画素信号Ｇ１−２’（図１８中、破線で囲む）を補間する場合、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−２，２２２Ｇ１−３から出力された画素信号Ｇ１−２，Ｇ１−３と、第４焦点検出画素２２２Ｂ１−１，２２２Ｂ１−２，２２２Ｂ１−３から出力された画素信号Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｂ１−３と、第５焦点検出画素２２２Ｒ１−１，２２２Ｒ１−２から出力された画素信号Ｒ１−１，Ｒ１−２とを用いて、画素信号Ｇ１−２’を補間する。同様に、カメラ制御部２１は、赤画素列データを構成する画素信号として、第４焦点検出画素２２２Ｂ１−２の画素位置に対応する画素信号Ｒ１−２’’（図１８（Ｂ）中、実線で囲む）を補間する場合、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−２，２２２Ｇ１−３から出力された画素信号Ｇ１−２，Ｇ１−３と、第４焦点検出画素２２２Ｂ１−１，２２２Ｂ１−２，２２２Ｂ１−３から出力された画素信号Ｂ１−１，Ｂ１−２，Ｂ１−３と、第５焦点検出画素２２２Ｒ１−１，２２２Ｒ１−２から出力された画素信号Ｒ１−１，Ｒ１−１とを用いて、画素信号Ｒ１−２’’を補間する。
【０１１０】
このように、カメラ制御部２１は、補間する画素を中心とした７個の焦点検出画素を用いて、画素信号の補間を行うことができる。そして、カメラ制御部２１は、緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データを構成する他の画素信号についても同様に補間することで、図１８（Ｂ）に示すような画素列データを取得することができる。
【０１１１】
また、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１、第４焦点検出画素Ｂ１、第５焦点検出画素Ｒ１の出力を加算するとともに、第１焦点検出画素２２２Ｇ２、第４焦点検出画素Ｂ２、第５焦点検出画素Ｒ２の出力を加算することで、緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データの３つの画素列データを、１つの画素列データとして取得する構成としてもよい。たとえば、図１７に示す例において、第１焦点検出画素２２２Ｇ１−１から出力された画素信号Ｇ１−１と、第４焦点検出画素２２２Ｂ１−１から出力された画素信号Ｂ１−１と、第５焦点検出画素２２２Ｒ１−１から出力された画素信号Ｒ１−１とを加算して、１つの画素信号として算出し、同様に、他の第１焦点検出画素２２２Ｇ１、第４焦点検出画素Ｂ１、第５焦点検出画素Ｒ１の出力を加算して画素信号を算出することで、第１焦点検出画素２２２Ｇ１、第４焦点検出画素Ｂ１、第５焦点検出画素Ｒ１の出力に基づく画素列データを生成する。同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ２、第４焦点検出画素Ｂ２、第５焦点検出画素Ｒ２の出力を加算して画素信号を算出して画素列データを生成することで、１つの画素列データを生成することができる。
【０１１２】
ステップＳ３０３では、第１実施形態のステップＳ１０３と同様に、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０２で取得した緑画素列データ、青画素列データ、および赤画素列データに基づいて、デフォーカス量の算出が行われる。すなわち、カメラ制御部２１は、緑画素列データに基づくデフォーカス量と、青画素列データに基づくデフォーカス量と、赤画素列データに基づくデフォーカス量の３つのデフォーカス量を算出する。
【０１１３】
そして、ステップＳ３０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０３で算出した緑画素列データに基づくデフォーカス量、青画素列データに基づくデフォーカス量
および赤画素列データに基づくデフォーカス量の中から、焦点検出に用いる画素列データを決定する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、第１実施形態と同様に、焦点検出における画素列データの信頼性や被写体の輝度に基づいて、焦点検出に用いる画素列データを決定する。
【０１１４】
たとえば、カメラ制御部２１は、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から出力された一対の緑画素列データの検出強度が一定値以上である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できた場合には、一対の緑画素列データに基づくデフォーカス量を焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。一方、一対の緑画素列データの検出強度が一定値未満である場合など、一対の緑画素列データが適切に検出できない場合には、カメラ制御部２１は、一対の青画素列データおよび一対の赤画素列データのうち検出強度が一定以上である画素列データに基づくデフォーカス量を、焦点検出に用いるデフォーカス量として決定する。このように、第３実施形態では、緑画素列データに基づくデフォーカス量、青画素列データに基づくデフォーカス量、および赤画素列データに基づくデフォーカス量の中から焦点検出に用いるデフォーカス量を算出することで、被写体の色情報に限定されずに、被写体に対する焦点検出を適切に行うことができる。
【０１１５】
そして、ステップＳ３０５では、第１実施形態のステップＳ１０５と同様に、ステップＳ３０３で決定されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２の合焦駆動が行われる。そして、ステップＳ３０６で、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否かの判断が行なわれ、第２スイッチＳＷ２がオンされていない場合には、ステップＳ３０１に戻り、第２スイッチＳＷ２がオンされるまで、光学系の焦点調節が繰り返される。一方、第２スイッチＳＷ２がオンされた場合、被写体像を撮影するために、ステップＳ３０７に進み、撮像素子２２ｂにより電荷の蓄積・転送が行われる。
【０１１６】
そして、ステップＳ３０８では、撮像用に画素信号の補間処理が行われる。ここで、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２の画素信号については、第１実施形態と同様に、第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２自体の出力と、補間を行う第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて撮像用の補間処理が行われる。
【０１１７】
また、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２については、青フィルタ２２１７が設けられているため、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２の出力を撮像用信号として用いることができるが、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２の光電変換素子２２２２Ｂ１，２２２２Ｂ２は、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの光電変換素子２２１２と比べて面積が小さいため、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素出力が得られない可能性が高い。そこで、カメラ制御部２１は、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２においても撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２自体の出力と、補間を行う第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２の画素信号を撮像用に補間する。
【０１１８】
同様に、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２には、赤フィルタ２２１８が設けられているため、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の出力を撮像用信号として用いることができるが、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の光電変換素子２２２２Ｒ１，２２２２Ｒ２は、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの光電変換素子２２１２と比べて面積が小さいため、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２において、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素出力が得られない可能性が高い。そこで、カメラ制御部２１は、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２においても撮像画素２２１ａ〜２２１ｃと同様の画素信号が得られるように、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２自体の出力と、補間を行う第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２周辺の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力とを用いて、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の画素信号を補間する。
【０１１９】
なお、ステップＳ３０２で画素列データの画素信号を補間した場合には、第１実施形態と同様に、ステップＳ３０２で補間した焦点検出用の画素信号を用いて、撮像用の画素信号を補間する構成としてもよい。
【０１２０】
そして、ステップＳ３０９では、撮像画素２２１ａ〜２２１ｃにより出力された画素信号と、ステップＳ３０８で補間された第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２および第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の画素信号とに基づいて、撮像画像の生成が行われる。
【０１２１】
以上のように、第３実施形態に係る撮像素子２２ｂは、図１４に示すように、緑フィルタ２２１５が設けられた一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２と、青フィルタ２２１７が設けられた一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２と、赤フィルタ２２１８が設けられた一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２とが交互に配置されており、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２から一対の緑画素列データが出力され、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２から一対の青画素列データが出力され、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２から一対の赤画素列データが出力される。
【０１２２】
ここで、第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２には、青色の波長領域を透過する青フィルタ２２１７が設けられているため、青色の被写体に対して適切に焦点状態を検出することができる。また、第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２には、赤色の波長領域を透過する赤フィルタ２２１８が設けられているため、赤色の被写体に対して適切に焦点状態を検出することができる。そのため、第３実施形態では、被写体の色（入射波長）に限定されることなく、被写体に対する光学系の焦点状態を適切に検出することができる。
【０１２３】
また、第３実施形態では、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の出力がそれぞれ色情報を有するため、一対の第１焦点検出画素２２２Ｇ１，２２２Ｇ２、一対の第４焦点検出画素２２２Ｂ１，２２２Ｂ２、一対の第５焦点検出画素２２２Ｒ１，２２２Ｒ２の出力を用いて画像を撮像することで、撮像画像の品質を向上させることができる。特に、第３実施形態では、隣接する焦点検出画素から色情報を得ることができるため、高画質の撮像画像を生成することができる。
【０１２４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【０１２５】
たとえば、上述した実施形態に加えて、焦点検出画素として、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２と分光フィルタが設けられていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２のみを有する構成としてもよい。この場合、たとえば被写体の輝度が所定値以上である場合には、減光フィルタ２２１６が設けられた一対の第２焦点検出画素２２２Ｎ１，２２２Ｎ２から出力される減光画素列データを用いて焦点検出を行うことで、焦点検出画素の出力が飽和してしまうことを有効に防止することができるとともに、被写体の輝度が所定値未満である場合には、分光フィルタを設けていない一対の第３焦点検出画素２２２Ｅ１，２２２Ｅ２から出力されるフィルタ無し画素列データを用いて焦点検出を行うことで、画素信号のＳＮ比を高めることができ、焦点検出の検出精度を高めることができる。
【０１２６】
また、上述した実施形態では、２以上の画素列データのそれぞれについてデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量の中から、焦点検出に用いるデフォーカス量を決定する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、２以上の画素列データの中から焦点検出に用いる画素列データを決定し、決定した画素列データに基づいてデフォーカス量を算出する構成としてもよい。
【０１２７】
さらに、上述した実施形態では、各焦点検出画素が１つの光電変換素子を有する構成を例示したが、たとえば、それぞれの焦点検出画素が一対の光電変換素子を有し、該焦点検出画素が有する一対の光電変換素子において、瞳分割された一対の光束を受光する構成としてもよい。この場合、それぞれの焦点検出画素が有する一対の光電変換素子を、本発明の一対の焦点検出画素として扱うことができる。
【０１２８】
加えて、上述した実施形態では、位相差検出方式による焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に限定されず、撮像素子２２の撮像画素２２１ａ〜２２１ｃの出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行うことで、コントラスト検出方式による焦点検出も行う構成とすることができる。たとえば、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に駆動信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求めることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１ａ〜２２１ｃ…撮像画素
２２２Ｇ１，２２２Ｇ２…第１焦点検出画素
２２２Ｎ１，２２２Ｎ２…第２焦点検出画素
２２２Ｅ１，２２２Ｅ２…第３焦点検出画素
２２２Ｂ１，２２２Ｂ２…第４焦点検出画素
２２２Ｒ１，２２２Ｒ２…第５焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部
【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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【図１８】
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